Светосильный объектив

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2445659:

Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени С.А. Зверева" (RU)

Объектив может быть использован в качестве приемного объектива в приборах с фотоприемными устройствами, например с ПЗС-матрицами, в том числе, и в ИК-диапазоне. Объектив состоит по ходу лучей из семи компонентов. Первый компонент - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, радиус кривизны первой поверхности которого по модулю меньше радиуса кривизны второй поверхности. Второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету и склеенный из двух положительных менисков. Третий - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету. Четвертый компонент склеен из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Пятый - одиночная двояковыпуклая линза. Шестой - склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету. Седьмой компонент - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению. Технический результат - повышение качества изображения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве приемного объектива в оптических приборах, работающих с фотоприемными устройствами, например с ПЗС-матрицами, в том числе и в ИК-диапазоне спектра.

Известна оптическая система линзового объектива для аэрофотографии [Патент США №2628532, НКИ 350-466, публ. 1953 г.]. Однако данный объектив имеет сложную конструкцию (состоит из 11-ти линз) и недостаточное относительное отверстие 1:3,5.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является линзовая система объектива для микрофильмирования [Патент США №4200352, НКИ 350/1.2; 350/214, публ. 1980 г., реализация 1], состоящая из семи компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - одиночная двояковыпуклая линза, причем радиус кривизны ее первой оптической поверхности по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности, второй - одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, четвертый компонент - склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линзы, пятый - положительный компонент - склеенный из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы, шестой компонент - одиночная двояковыпуклая линза и седьмой компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету и склеенный из отрицательного и положительного менисков. Апертурная диафрагма расположена между третьим и четвертым компонентами.

Данный объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 64,7 мм, при работе из бесконечности при относительном отверстии 1:1,5 и линейном поле в пространстве изображений 2У'=43,26 мм имеет недостаточное качество изображения. Так, для длины волны 587,56 нм на краю поля зрения он имеет поперечную аберрацию в меридиональном сечении 0,8419 мм и дисторсию - 4,22%.

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с повышенным качеством изображения.

Технический результат - повышение качества изображения.

Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем из семи компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - одиночная положительная линза, причем радиус кривизны ее первой оптической поверхности по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, четвертый компонент - склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линзы, пятый компонент - положительный, внешние оптические поверхности которого - выпуклые сферические, шестой компонент - положительный, внешние оптические поверхности которого - выпуклые сферические, и седьмой компонент - мениск, в отличие от известного, первый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, второй компонент склеен из двух положительных менисков, пятый компонент - одиночная линза, шестой компонент склеен из двух оптических элементов - первого, внешние оптические поверхности которого выпуклые сферические, и второго оптического элемента - одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а седьмой компонент выполнен в виде одиночной отрицательной линзы, обращенной выпуклостью к изображению.

Кроме того, показатель преломления первого по ходу лучей мениска второго компонента может быть меньше показателя преломления второго мениска второго компонента для линии спектра е; первый оптический элемент шестого компонента может быть склеен из двух и более линз и плоскопараллельных пластин из одной марки стекла.

На фигуре изображена оптическая схема светосильного объектива.

Светосильный объектив состоит по ходу лучей из одиночного положительного мениска 1, обращенного вогнутостью к предмету, положительного мениска 2, обращенного выпуклостью к предмету, склеенного с положительным мениском 3, обращенным выпуклостью к предмету, одиночного отрицательного мениска 4, обращенного выпуклостью к предмету, двояковогнутой линзы 5, склеенной с двояковыпуклой линзой 6, одиночной двояковыпуклой линзы 7, двояковыпуклого оптического элемента 8, склеенного с отрицательным мениском 9, обращенным вогнутостью к предмету, одиночного отрицательного мениска 10, обращенного выпуклостью к изображению, и плоскопараллельной пластины 11. Апертурная диафрагма расположена на расстоянии 11,15 мм за линзой 4.

Светосильный объектив работает следующим образом.

Световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в бесконечности, проходит через светосильный объектив и изображается в плоскости наилучшей установки, в которой находится фотоприемное устройство, например ПЗС-матрица (не показано).

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан светосильный объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 589,3 нм до 852,1 нм с конструктивными данными, представленными в табл.1.

Рассчитанный светосильный объектив имеет следующие характеристики.

Фокусное расстояние объектива f'	64,7 мм
Относительное отверстие	1:15
Угловое поле в пространстве предметов	17 град. 14 мин
Линейное поле в пространстве изображений	2У'=43,26 мм
Задний фокальный отрезок	0,836 мм

В предлагаемом изобретении показатель преломления первого по ходу лучей мениска второго компонента равен 1,4485; а показатель преломления второго мениска второго компонента равен 1,747647 для линии спектра е.

Таблица 1
Радиусы, мм	Толщины, мм	Марка стекла	Показатель преломления n_e	Коэфф. дисперсии, ν_e	Световой диаметр, мм
R₁=-62,376					69
	d₁=6,5	ТК21	1,659961	50,81
R₂=-63,973					70,2
	d₂=0,2		1
R₃=59,836					59
	d₃=7,7	ОК4	1,4485	91,53
R₄=91,41					55,7
	d₄=8	СТК19	1,747647	50,21
R₅=252,922					52
	d₅=0,2		1
R₆=34,987					49,9
	d₆=4	ТК21	1,659961	50,81
R₇=29,039					38,8
	d₇=14,05		1
R₈=-59,295					35
	d₈=13,15	Ф1	1,616878	36,7
R₉=39,081					41,7
	d₉=15,8	ОК4	1,4485	91,53
R₁₀=-83,366					46
	d₁₀=0,2		1
R₁₁=49,99					55,4
	d₁₁=15	СТК19	1,747647	50,21
R₁₂=-190,943					54,6
	d₁₂=0,2		1

Продолжение таблицы 1
Радиусы, мм	Толщины, мм	Марка стекла	Показатель преломления, n_e	Коэфф. дисперсии, ν_e	Световой диаметр, мм
R₁₃=162,53					52,5
	d₁₃=41,8	ТК14	1,615506	60,34
R₁₄=-24,21					41,2
	d₁₄=6,35	ТФ8	1,694729	30,89
R₁₅=-370,698					35,8
	d₁₅=7		1
R₁₆=-28,64					35,1
	d₁₆=3,6	ТК21	1,659961	50,81
R₁₇=-125,329					37,8
	d₁₇=3,6		1
					41,7
	d₁₈=0,76	К8	1,518294	63,83
					41,7

В табл.2 приведены аберрации для λ=0, 70652 мкм для предлагаемого светосильного объектива по варианту конкретного исполнения и аберрации для λ=0,58756 мкм для ближайшего аналога, пересчитанного на фокусное расстояние 64,7 мм. При этом плоскость предметов находится в бесконечности.

Предложенный светосильный объектив отличается повышенным качеством изображения по сравнению с ближайшим аналогом, что следует из табл.2.

Таблица 2
Вид аберрации	Ближайший аналог	Предложенный светосильный объектив (не более)
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:1,5	0,131 мм	-0,00649 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для линейного поля в пространстве изображений 2У'=43,26 мм	0,8419 мм	0,14 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для линейного поля в пространстве изображений 2У'=43,26 мм	0,4063 мм	0,029 мм
Меридиональный астигматический отрезок Х_м для линейного поля в пространстве изображений 2У^'=43,26 мм	0,966 мм	-0,0713 мм
Сагиттальный астигматический отрезок X_s для линейного поля в пространстве изображений 2У'=43,26 мм	0,598 мм	-0,0945 мм
Дисторсия для линейного поля в пространстве изображений 2У'=43,26 мм	-4,22%	-0,754%

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив с повышенным качеством изображения.

1. Светосильный объектив, состоящий из семи компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - одиночная положительная линза, причем радиус кривизны ее первой оптической поверхности по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, четвертый компонент - склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линзы, пятый компонент - положительный, внешние оптические поверхности которого - выпуклые сферические, шестой компонент - положительный, внешние оптические поверхности которого - выпуклые сферические и седьмой компонент - мениск, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, второй компонент склеен из двух положительных менисков, пятый компонент - одиночная линза, шестой компонент склеен из двух оптических элементов - первого, внешние оптические поверхности которого - выпуклые сферические и второго оптического элемента - одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а седьмой компонент выполнен в виде одиночной отрицательной линзы, обращенной выпуклостью к изображению.

2. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что показатель преломления первого по ходу лучей мениска второго компонента меньше показателя преломления второго мениска второго компонента для линии спектра е.

3. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что первый оптический элемент шестого компонента склеен из двух и более линз и плоскопараллельных пластин из стекла одной марки.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам, и может быть использовано, например, в устройствах переноса изображения, формируемого на выходном окне рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП) или другого электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.

Оптическая система с вынесенной апертурной диафрагмой для среднего ик диапазона спектра // 2419113

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для средней инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, построенных на основе охлаждаемых матричных приемников теплового излучения, чувствительных в спектральном диапазоне от 3 до 5 мкм.

Проекционный светосильный объектив // 2413262

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам с большим относительным отверстием, и может быть использовано, например, в оптических системах переноса изображения с рентгеновского экрана на ПЗС-матрицу.

Двухспектральный инфракрасный объектив с вынесенной в пространство изображений апертурной диафрагмой // 2410733

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, построенных на основе охлаждаемых матричных приемников теплового излучения, чувствительных в пределах спектральных диапазонов от 3 до 5 мкм и от 8 до 12 мкм.

Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой // 2400784

Проекционный светосильный телецентрический объектив // 2385476

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к оптическим системам приборов ночного видения (ПНВ), и может быть использовано в качестве объектива переноса изображения с экрана электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.

Широкоугольный объектив типа рыбий глаз // 2379722

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к объективам, работающим с ПЗС-приемниками, и может быть использовано для получения информации от внешних объектов.

Проекционный светосильный объектив // 2379721

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам с большим относительным отверстием, и может быть использован, например, в оптических системах переноса изображения с рентгеновского экрана на ПЗС-матрицу.

Светосильный линзовый объектив // 2375732

Широкоугольный объектив с большим относительным отверстием // 2351968

Изобретение относится к широкоугольным объективам с большим относительным отверстием и может быть использовано, например, с приборами с зарядовой связью (ПЗС) для получения визуальной информации о наблюдаемом через объектив объекте.

Светосильный широкоугольный объектив // 2485561

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив с большим рабочим расстоянием // 2497163

Микрообъектив может быть использован для визуального наблюдения и фотографирования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности. Микрообъектив содержит последовательно расположенные пять компонентов, первый из которых выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов. Второй положительный компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, третий двусклеенный компонент выполнен из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и двояковыпуклой линзы, а пятый компонент выполнен из одиночной двояковогнутой линзы и двух менисков, обращенных вогнутостью к пространству предметов. Коэффициент дисперсии νd положительных линз второго и третьего компонентов и мениска, расположенного за двояковогнутой линзой в пятом компоненте, νd≥70, а отрицательный мениск склеенной линзы третьего и двояковогнутая линза пятого компонентов имеют коэффициент дисперсии 42≤νd≤48. Технический результат - увеличение рабочего расстояния для обеспечения возможности работы с кюветами и манипуляторами, а также увеличение входной числовой апертуры при сохранении планапохроматической коррекции. 1 табл., 1 ил., 1 прилож.

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив // 2501048

Микрообъектив может быть использован для исследования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов. Микрообъектив содержит первый компонент I с оптической силой ФI в виде фронтального мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклой положительной линзы, второй компонент II с оптической силой ФII, состоящий из положительной линзы, склеенной из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой линзы, двояковыпуклой линзы с оптической силой ФII5, склеенной линзы с оптической силой ФII6,7, состоящей из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой линзы, и двояковогнутой линзы. Третий компонент III с оптической силой ФIII содержит плосковыпуклую линзу и мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и склеенный из положительного и отрицательного менисков. Соотношение оптических сил линз и объектива в целом и коэффициенты дисперсии материалов линз удовлетворяют условиям, указанным в формуле изобретения. Технический результат - повышение качества изображения в результате исправления кривизны изображения и хроматической разности увеличений при увеличении числовой апертуры и линейного поля зрения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 прилож.

Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой // 2510059

Инфракрасный объектив содержит вынесенную апертурную диафрагму, размещенную между последним компонентом объектива и плоскостью изображений, и четыре компонента. Первый компонент неподвижный и выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, второй подвижный компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий компонент неподвижный и в нем первые два мениска положительные, обращенные выпуклостями друг к другу, а третья линза - вогнутоплоская, обращенная плоскостью к плоскости изображений, четвертый неподвижный положительный компонент включает три мениска, обращенные вогнутостью к плоскости изображений, первый и третий из которых положительные, а второй - отрицательный. Вторая поверхность линзы первого компонента, первая поверхность линзы второго компонента и вогнутая поверхность первого положительного мениска четвертого компонента выполнены асферическими. Технический результат - повышение коэффициента пропускания оптической системы и технологичности при сохранении высокого относительного отверстия, перепада увеличений и качества изображения. 8 ил., 1 табл.

Оптическая система тепловизионного прибора // 2525463

Использование: относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в тепловизионных устройствах с матричными фотоприемными устройсвами. Цель: повышение разрешающей способности оптической системы тепловизионного прибора при сохранении ее компактности. Сущность изобретения: оптическая система тепловизионного прибора содержит последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение и содержащий отрицательный и положительный мениски, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством и содержащий последовательно установленные по ходу лучей первый мениск, второй отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, третий положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и четвертый положительный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству. Во входном объективе первым по ходу лучей расположен отрицательный мениск, а за положительным мениском введен дополнительный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости действительного промежуточного изображения, в проекционном объективе первый мениск выполнен положительным и выпуклой стороной направлен к фотоприемному устройству, а четвертый мениск расположен между третьим мениском проекционного объектива и фотоприемным устройством. 1табл., 1 ил.

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив большого увеличения // 2532959

Микрообъектив содержит пять компонентов. Первый компонент содержит мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения и склеенный из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, и размещенной перед ним положительной линзы. Второй состоит из двух положительных линз, первая склеена из положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостью в пространство изображения, а вторая - из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью в пространство изображения. Третий склеен из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, и двояковыпуклой линзы, и перед ним дополнительно помещена двояковыпуклая линза. Четвертый содержит одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения, и линзу, склеенную из положительной и отрицательной линз. Пятый компонент включает линзу, склеенную из двух менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта, и перед ней помещен одиночный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта. Технический результат - увеличение линейного поля изображения и входной числовой апертуры, улучшение моно и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 прил.

Вариообъектив // 2545064

Изобретение может использоваться в видеокамере с ПЗС-матрицей. Вариообъектив содержит четыре компонента и апертурную диафрагму, расположенную перед четвертым компонентом. Первый и четвертый компоненты положительные, второй и третий отрицательные и установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Первый компонент содержит положительную линзу, склеенную из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, положительную линзу и положительный мениск. Второй компонент содержит отрицательный мениск, двояковогнутую линзу и положительный мениск. Третий компонент отрицательный и склеен из положительного мениска и двояковогнутой линзы. Четвертый компонент содержит двусклеенную линзу из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, положительный мениск, отрицательный мениск, двояковыпуклую линзу, два отрицательных мениска и двояковыпуклую линзу. Выполняются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат - увеличение поля зрения и уменьшение относительной дисторсии при сохранении высокого качества изображения во всем диапазоне изменений фокусных расстояний вариообъектива, составляющем не менее 5,5 крат. 7 ил.

Планапохроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив большого увеличения // 2549340

Изобретение может быть использовано в микроскопах для наблюдения и фотографирования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов. Микрообъектив содержит три компонента. Первый компонент содержит положительные двусклеенные линзу и мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта и выполненный из положительного и отрицательного менисков. Второй компонент состоит из трех положительных склеенных линз, первая из которых выполнена из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, вторая содержит двояковыпуклую и двояковогнутую линзы, а третья склеена из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, и расположенной между ними двояковыпуклой линзы. Третий компонент содержит два склеенных отрицательных мениска, первый из которых включает двояковыпуклую и двояковогнутую линзы и обращен вогнутостью в пространство изображения, а второй обращен вогнутостью в пространство объекта и выполнен из положительного и отрицательного менисков. Технический результат - увеличение линейного поля изображения и достижение планапохроматической коррекции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 прилож., 1 табл.

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив масляной иммерсии большого увеличения // 2549347

Изобретение может быть использовано в микроскопах, а также для визуального наблюдения и вывода на TV-камеру малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов. Микрообъектив включает последовательно расположенные три компонента. Первый компонент содержит двусклеенную линзу, состоящую из плосковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, и мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта и выполненный в виде одиночной линзы. Второй компонент выполнен в виде трехсклеенной линзы, состоящей из двух двояковыпуклых линз с размещенной между ними двояковогнутой линзой, и двух двусклеенных линз, между которыми помещен положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения. Третий компонент содержит двусклеенный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта и выполненный из положительного и отрицательного менисков, и размещенный перед ним отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения. Технический результат - увеличение входной числовой апертуры, линейного поля изображения, улучшение моно и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 прилож., 1 табл.

Планапохроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив большого увеличения // 2551989

Изобретение может быть использовано в микроскопах, а также для визуального наблюдения и фотографирования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов. Микрообъектив содержит три компонента. Первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу и обращенный вогнутостью в пространство объекта положительный мениск в виде одиночной линзы. Второй компонент состоит из трех положительных линз, первая из которых - одиночная двояковыпуклая линза, вторая склеена из отрицательной и двояковыпуклой линз, третья склеена из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта. Третий компонент содержит два склеенных отрицательных мениска, первый из которых включает в себя положительный и отрицательный мениски, обращенные вогнутостью в пространство изображения, а второй выполнен из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта. Технический результат - увеличение линейного поля изображения, улучшение аберраций по полю изображения и устранение хроматизма увеличения. 1 ил., 1 табл.