Светосильный объектив

Объектив может быть использован в приборах совместно с матричными приемниками. Объектив содержит шесть одиночных линз, сгруппированных в две группы из двух и четырех линз. Первая по ходу луча линза - двояковыпуклая, вторая - двояковогнутая, третья - двояковыпуклая, четвертая - выпукло-плоская, пятая - двояковогнутая, шестая - двояковыпуклая. Технический результат - создание короткофокусного объектива с увеличенным относительным отверстием и хорошим качеством изображения. 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к оптическим приборам и может быть использовано при работе с матричными приемниками, в частности с ПЗС-матрицами в приборах дневного и ночного видения.

При работе с ПЗС-матрицами часто используются 5- и 6 - линзовые объективы. Известен 5-линзовый широкоугольный объектив по патенту US 5233474, опубл. 03.08.1993 г, включающий первую, третью и пятую линзы по ходу луча - двояковыпуклые, вторую - отрицательный мениск и четвертую- двояковогнутую. Относительное отверстие объектива равно 1:2,8, угол поля зрения 37,6°. Однако одна из поверхностей четвертой линзы является асферической, что усложняет изготовление объектива, который к тому же не обеспечивает необходимой светосилы.

Ближайшим по оптической схеме и назначению к предложенному является широкоугольный фотообъектив по патенту US 2696758, опубл. 14.12.1954 г., включающий шесть одиночных линз, сгруппированных в рассеивающую группу из двух линз и собирающую (силовую) группу из четырех линз. Из них первая линза по ходу луча - двояковыпуклая, вторая - отрицательная, третья и шестая - двояковыпуклые, четвертая - положительная и пятая - двояковогнутая. Объектив имеет фокусное расстояние f'=100 мм. Расчет показывает, что он обладает не очень большим относительным отверстием порядка 1:3.

Задачей изобретения является создание короткофокусного объектива с увеличенным относительным отверстием светосилой (до 1:1,2) и хорошим качеством изображения.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в светосильном объективе, включающем шесть одиночных линз, сгруппированных в рассеивающую группу из двух линз и собирающую группу из четырех линз, из которых первая линза по ходу луча двояковыпуклая, вторая - отрицательная, третья и шестая - двояковыпуклые, четвертая - положительная, пятая - двояковогнутая, в отличие от известного вторая линза выполнена двояковогнутой, четвертая - выпукло - плоской.

Предложенная схема и новое выполнение второй и четвертой линз обеспечивают лучшее качество изображения и увеличение относительного отверстия до значения 1:1,2.

На чертеже дана оптическая схема объектива.

Объектив состоит из последовательно расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы 1, отрицательной двояковогнутой линзы 2, составляющих первую группу линз, и далее линз второй группы: двояковыпуклой линзы 3, выпукло-плоской 4, двояковогнутой 5 и двояковыпуклой 6. За объективом установлена плоскопараллельная пластина 7 ПЗС - матрицы. Предложенная оптическая схема работает как объектив. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, проходит через линзы 1-6, пластину 7 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой расположен приемник оптического излучения.

Конструктивные параметры объектива приведены в таблице 1.

Таблица 1
Радиусы линз, мм	Толщина, мм	Марка стекла	Показатель преломления ne	Коэффициент дисперсии νe	Диаметр поверхности, мм
R1=19,275					16,0
	d1=3,1	БФ21	1,6178	39,75
R2=-116,41					16,0
	d2=2,0
R3=-52,12					12,0
	d3=0,9	БФ25	1,6108	45,82
R4=6,516					12,0
	d4=16,9

Продолжение таблицы 1
Радиусы линз, мм	Толщина, MM	Марка стекла	Показатель преломления nе	Коэффициент дисперсии νe	Диаметр поверхности, мм
R5=53,21					13,5
	d5=3,2	СТК3	1,6622	57,09
R6=-13,002					13,5
	d6=0,l
R7=9,954					12,0
	d7=2,8	TK17	1,6305	59,09
R8=∞					12,0
	d9=l,34
R9=-14289					11,0
	d10=2,7	ТФ5	1,7617	27,32
R10=8,091					11,0
	d11=0,75
R11=10,814					9,0
	d12=2,7	CTK-3	1,6622	57,09
R12=-12,05					9,0

Объектив имеет следующие технические характеристики:

- фокусное расстояние 8,0 мм

- относительное отверстие 1:1,2

- угол поля зрения 40°

- задний отрезок (без пластины) 7.86 мм

Объектив предназначен для работы в дневных и ночных приборах в области спектра 0,4-0,9 мкм. Объектив рассчитан совместно с защитной пластиной 7 ПЗС- матрицы, расположенной около фокальной плоскости объектива.

Качество изображения объектива характеризуется его коэффициентом передачи контраста (КПК). В таблице 2 сравниваются КПК предложенного объектива и прототипа.

Таблица 2
КПК	Объектив	Прототип
N=20 лин/мм	N=50 лин/мм	N=20 лин/мм	N=50 лин/мм
1. Для точки на оси	0,712	0,391	0,628	0,390
2. Для зоны поля ω1=14°
- меридиональное сечение	0,514	0,292	0,493	0,212
- сагиттальное сечение	0,570	0,322	0,590	0,318
3. Для зоны поля ω1=200
- меридиональное сечение	0,550	0,287	0,393	0,166
- сагиттальное сечение	0,587	0,290	0,500	0,196

Таким образом, в предложенном объективе обеспечено получение технического результата: при повышенном относительном отверстии 1:1,2 достигается и высокое качество изображения.

Светосильный объектив, включающий шесть одиночных линз, сгруппированных в две группы из двух и четырех линз, из которых первая по ходу луча двояковыпуклая, вторая отрицательная, третья двояковыпуклая, четвертая положительная, пятая двояковогнутая, шестая двояковыпуклая, отличающийся тем, что вторая линза выполнена двояковогнутой, а четвертая выпукло-плоской.