Светосильный объектив

Изобретение может быть использовано, в частности, в телекамерах, работающих с приемной матрицей в ИК-диапазоне длин волн. Объектив состоит из четырех компонентов. Первый компонент выполнен из одиночных двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, второй - одиночная плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к предмету, третий - положительный, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, четвертый - обращенный вогнутостью к изображению положительный мениск, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности больше радиуса кривизны вогнутой поверхности. В первом компоненте радиус кривизны второй поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса кривизны первой поверхности вогнутоплоской линзы. Каждая двояковыпуклая линза выполнена симметричной. Показатель преломления четвертого компонента более 1,64 и менее 1,9 для линии е, показатель преломления двояковыпуклой линзы третьего компонента более 1,56 и менее 1,63 для линии е и менее показателя преломления двояковыпуклой линзы первого компонента. Выполняется условие: 0,5f'<d4<f', где: f' - фокусное расстояние объектива; d4 - расстояние между первым и вторым компонентами. Технический результат - увеличение углового поля зрения и уменьшение габаритов при высоком качестве изображения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных приборах, в частности в телекамерах, работающих с приемной матрицей, например, в ИК-диапазоне длин волн.

Известен светосильный объектив (SU 1527604; G02B 9/62, 11/32; публ. 1989 г.), содержащий шесть линз в четырех компонентах. Первый из них по ходу лучей - положительный, состоящий из одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - двояковыпуклая линза, третий - положительный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, четвертый - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности больше радиуса кривизны вогнутой поверхности. Модули радиусов кривизны второй R2 поверхности двояковыпуклой линзы первого компонента и первой поверхности R3 его двояковогнутой линзы удовлетворяют условию:

|R3|<|R2|.

Объектив работает в диапазоне длин волн от 700 до 900 нм.

Апертурная диафрагма расположена между первым и вторым компонентами. Характеристики объектива:

фокусное расстояние 250 мм
относительное отверстие 1:1,25
угол поля зрения

Этот объектив имеет малые относительное отверстие и угловое поле зрения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является светосильный объектив (Патент РФ №2351967; G02B 9/60, 11/30, 13/14; публ. 2009), содержащий шесть линз в четырех компонентах. Первый из них по ходу лучей - положительный, состоящий из одиночных двояковыпуклой и вогнутоплоской линзы, при этом в первом компоненте радиус кривизны второй поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса кривизны первой поверхности отрицательной линзы, второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к изображению, и ее радиус кривизны равен радиусу кривизны первой поверхности отрицательной линзы первого компонента, третий - положительный, склеенный из двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, четвертый - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности больше радиуса кривизны вогнутой поверхности, причем каждая двояковыпуклая линза в первом и третьем компонентах выполнена симметричной и из одного материала. Расстояние d4 между первым и вторым компонентами удовлетворяет условию:

f'<d4<1,5f',

где: f' - фокусное расстояние объектива.

Кроме того, показатель преломления материала четвертого компонента - положительного мениска равен 1,518294 для линии е, а показатель преломления материала двояковыпуклой линзы третьего компонента равен 1,662237 для линии е и показатель преломления материала положительного мениска - второго компонента равен 1,489118 для линии е.

Объектив работает в диапазоне длин волн от 650 до 900 нм. Апертурная диафрагма расположена за вогнутоплоской линзой первого компонента на расстоянии 62,8 мм. Характеристики объектива:

фокусное расстояние 67,65 мм
относительное отверстие 1:1,1
угол поля зрения 5°11'
задний фокальный отрезок 3,5 мм

Отношение расстояния от первой оптической поверхности до заднего фокуса к фокусному расстоянию всего объектива равно 2,804.

По конструкции объектив близок к заявляемому, однако имеет малое угловое поле зрения и большое отношение расстояния от первой оптической поверхности до заднего фокуса к фокусному расстоянию всего объектива, что увеличивает продольные габариты всей конструкции объектива.

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с улучшенными эксплуатационными характеристиками при высоком качестве изображения.

Технический результат заявляемого изобретения - увеличение углового поля зрения и уменьшение габаритов при высоком качестве изображения.

Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем из четырех компонентов, первый из которых по ходу лучей - положительный и выполнен из одиночных двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, второй компонент - одиночная положительная линза, третий компонент - положительный, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, четвертый компонент - обращенный вогнутостью к изображению положительный мениск, у которого модуль радиуса кривизны выпуклой поверхности больше модуля радиуса кривизны вогнутой поверхности, при этом в первом компоненте радиус кривизны второй поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса кривизны первой поверхности отрицательной линзы, причем двояковыпуклые линзы первого и третьего компонентов выполнены каждая симметричной, в отличие от известного второй компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, отрицательная линза третьего компонента выполнена двояковогнутой, показатель преломления четвертого компонента - более 1,64 и менее 1,9 для линии е, показатель преломления двояковыпуклой линзы третьего компонента более 1,56 и менее 1,63 для линии е и менее показателя преломления двояковыпуклой линзы первого компонента и имеет место условие:

0,5f'<d4<f',

где: f' - фокусное расстояние объектива;

d4 - расстояние между первым и вторым компонентами.

Кроме того, в объективе показатель преломления второго компонента - плосковыпуклой линзы может быть более 1,5 и менее 1,87 для линии е.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива. Светосильный объектив состоит из шести линз в четырех компонентах. Первый компонент по ходу лучей - положительный, состоит из одиночных двояковыпуклой линзы 1, выполненной симметричной с равными по модулю радиусами кривизны первой и второй поверхностей |R1|=|R2| и вогнутоплоской линзы 2, а модуль радиуса кривизны второй поверхности R2 двояковыпуклой линзы 1 больше модуля радиуса кривизны первой поверхности R3 вогнутоплоской линзы 2. Второй компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы 3, обращенной плоскостью к изображению. Третий компонент - положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы 4 и двояковогнутой линзы 5. Двояковыпуклая линза 4 выполнена симметричной с равными по модулю радиусами кривизны обеих поверхностей |R7|=|R8|. Четвертый компонент - обращенный вогнутостью к изображению мениск 6, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности R10 больше радиуса кривизны R11 вогнутой поверхности. Мениск 6 выполнен положительным за счет увеличения его толщины d10 и показателя преломления материала - лантанового стекла группы сверхтяжелых кронов СТК19. За мениском 6 может быть расположен светофильтр и одна или несколько плоскопараллельных пластин.

Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5, 6 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

В соответствии с предложенным решением рассчитана конструкция светосильного объектива, исправленного в спектральном диапазоне от 650 до 900 нм. Его конструктивные параметры приведены в табл.1.

Таблица 1
Радиус, мм Толщина, мм Марка стекла Показатель преломления nе Коэфф. дисперсии νe Световой диаметр, мм
R1=79,62 48
d1=10,1 СТК3 1,662237 57,09
R2=-79,62 47,4
d2=5,l 1
R3=-55,85 43,2
d3=3,8 ТФ5 1,761712 27,32
R4=∞ 42,5
d4=48,0б 1
R5=∞ 34,5
d5=7 K8 1,518294 63,83
R6=-51,29 34
d6=0,5 1
R7=43,75 30,5
d7=11 ТК14 1,615506 60,34
R8=-43,75 26,6
d8=3,8 ТФ5 1,761712 27,32
R9=254,1 23,4
d9=1,2 1
R10=18,793 20,5
d10=6 СТК19 1,747647 50,21
R11=16,444 16
d11=5 1
R12=∞ 15
d12=1,2 КС13 1,525 63,83
R13=∞ 15
d13=6,28 1
Rl4=∞ 10,2
d14=1 K8 1,518294 63,83
R15=∞ 10,2

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние 52,05 мм
относительное отверстие 1:1,08
угол поля зрения 8°40'
задний фокальный отрезок 3,52 мм

апертурная диафрагма совпадает с первой оптической поверхностью линзы 3, но может находится и в другом месте.

В рассчитанном объективе выполнено условие d4=,9233f', где: f' - фокусное расстояние всего объектива для длины волны 766,49 нм. Фокусное расстояние четвертого компонента - мениска 6 для длины волны 766,49 нм f'4=2189,37 мм, т.е. мениск 6 выполнен положительным и из лантанового стекла СТК19 группы сверхтяжелых кронов с показателем преломления 1,747647 для линии е. Двояковыпуклая линза третьего компонента 4 выполнена из стекла ТК14 группы тяжелых кронов с показателем преломления 1,615506 для линии е и менее показателя преломления двояковыпуклой линзы первого компонента 1,662237, выполненного из лантанового стекла СТКЗ группы сверхтяжелых кронов. Плосковыпуклая линза - второй компонент выполнена из стекла группы кронов с показателем преломления 1,518294 для линии е.

В табл.2 приведены аберрации для длины волны 766,49 нм рассчитанного объектива.

Предложенный объектив имеет угловое поле зрения 2W=8°40', что на 67% больше углового поля зрения ближайшего аналога; при этом отношение расстояния от первой оптической поверхности до заднего фокуса к фокусному расстоянию всего объектива равно 2,18; и высокое качество изображения, что следует из табл.2. Все это обеспечивает достижение технического результата - повышение углового поля зрения и уменьшение отношения расстояния от первой оптической поверхности до заднего фокуса к фокусному расстоянию всего объектива при высоком качестве изображения.

Таблица 2
Вид аберрации Значение аберрации рассчитанного объектива, не более
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:1,08 0,017 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=8°40' 0,021 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=8°40' 0,025 мм
Меридиональный астигматический отрезок Х'м для поля зрения 2W=8°40' -0,05 мм
Сагиттальный астигматический отрезок Х's для поля зрения 2W=8°40' -0,071 мм
Дисторсия для поля зрения 2W=8°40' -0,29%

1. Светосильный объектив, состоящий из четырех компонентов, первый из которых по ходу лучей - положительный и выполнен из одиночных двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, второй компонент - одиночная положительная линза, третий компонент - положительный, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, четвертый компонент - обращенный вогнутостью к изображению положительный мениск, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности больше радиуса кривизны вогнутой поверхности, при этом в первом компоненте радиус кривизны второй поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса кривизны первой поверхности отрицательной линзы, причем каждая двояковыпуклая линза в первом и третьем компонентах выполнена симметричной, отличающийся тем, что второй компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, отрицательная линза третьего компонента выполнена двояковогнутой, показатель преломления четвертого компонента - положительного мениска более 1,64 и менее 1,9 для линии е, показатель преломления двояковыпуклой линзы третьего компонента более 1,56 и менее 1,63 для линии е и менее показателя преломления двояковыпуклой линзы первого компонента, кроме того, имеет место условие:
0,5f'<d4<f',
где f' - фокусное расстояние объектива;
d4 - расстояние между первым и вторым компонентами.

2. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что показатель преломления второго компонента - плосковыпуклой линзы более 1,5 и менее 1,87 для линии е.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в оптических системах тепловизионных приборов. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам, работающим в инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, использующих для регистрации теплового изображения матричные приемники излучения, например микроболометры.

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в приборах ночного видения. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, например, таких, во входном зрачке которых установлены сканирующие элементы, а в выходном - охлаждаемая диафрагма фотоприемного устройства (ФПУ).

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице. .

Объектив // 2377618
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных приборах, в частности в телекамерах, работающих с приемной матрицей, например, в ИК-диапазоне длин волн.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам, предназначенным для дальней инфракрасной (ИК) области спектра, обеспечивающим дискретное изменение фокусного расстояния, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, в том числе тепловизоров смотрящего типа, использующих матричные приемники инфракрасного диапазона.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам типа «Рыбий глаз», и может быть использовано в видеокамерах охранных систем наблюдения.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в качестве объектива тепловизионных приборов для наблюдения и опознавания объектов по тепловому излучению.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в оптических системах тепловизионных приборов. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам, работающим в инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, использующих для регистрации теплового изображения матричные приемники излучения, например микроболометры.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в приборах ночного видения (ПНВ). .

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, например, таких, во входном зрачке которых установлены сканирующие элементы, а в выходном - охлаждаемая диафрагма фотоприемного устройства (ФПУ).

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в оптических системах приборов ночного видения (ПНВ) в качестве системы переноса изображения с экрана электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, более конкретно - к специальным оптическим системам, применяемым в оптико-электронных комплексах специального назначения.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам многоканальных систем, и может быть использовано при создании систем слежения и управления полетом излучающих объектов в видимой и инфракрасной области спектра.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к оптическому приборостроению, и может быть использовано при разработке и модернизации приборов ночного видения.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в оптических системах тепловизионных приборов в качестве афокальной системы, используемой для увеличения эквивалентного фокусного расстояния оптической системы, организации смены увеличения и установки сканирующего элемента в выходном зрачке телескопа

Светосильный объектив

Наверх