Светосильный широкоугольный объектив
Владельцы патента RU 2754719:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "Роскосмос" (RU)
Объектив может быть использован в качестве приемного объектива в оптико-электронных приборах, работающих с фотоприемными устройствами типа ПЗС матриц. Объектив содержит первую линзу в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, вторую – двояковогнутую линзу, третью – положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображений, четвертую – двояковыпуклую линзу, склеенную с отрицательным мениском, расположенным перед двояковыпуклой линзой, пятую и седьмую линзы в виде положительных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображений, между которыми расположена шестая плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к пространству предметов, за пятой линзой добавлена двояковогнутая линза. Технический результат – увеличение поля зрения и достижение термонерасстраиваемости без подвижки линз или приемника вдоль оптической оси при сохранении высокого качества изображения. 10 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве приемного объектива в оптико-электронных приборах, работающих с фотоприемными устройствами типа ПЗС матриц.
Известны короткофокусные объективы для фото- и киносъемки, например типа «Ликар-7» (Д.С. Волосов. Фотографическая оптика. Изд. «Искусство», 1978 г., стр. 423-424), с фокусным расстоянием f’=4,5 мм, относительным отверстием 1:1,8, углом поля зрения 75° разрешающей силой 60 лин/мм в центре и 30 лин/мм по краю поля, с хорошим исправлением всех аберраций. Объектив состоит из 7 линз, из них линзы 1 и 7 – двояковыпуклые, мениски 2 и 4 обращены выпуклостью к предмету, мениски 3 (двусклеенный) и 6 обращены выпуклостью к изображению, линза 5 двояковогнутая. Но у него малое относительное отверстие (1:1,8) и недостаточное угловое поле в пространстве предметов (75°). Широкоугольный объектив, описанный в патенте RU 2445658 С1, опубл. 20.03.2012, состоящий из четырех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей состоит из двух линз, положительной и отрицательной, второй компонент – одиночная положительная линза, третий компонент по форме мениск, обращенный вогнутой стороной к предмету, включающий в себя двояковогнутую линзу и расположенную за ней двояковыпуклую линзу, склеенные вместе, четвертый компонент содержит одиночный мениск. В этом объективе положительная линза в первом компоненте выполнена плосковыпуклой, обращенной плоскостью к предмету, а отрицательная – плосковогнутой, обращенной плоскостью к предмету, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент состоит из двух линз, четвертый компонент включает в себя двояковыпуклую одиночную линзу, расположенную за третьим компонентом перед одиночным мениском, одиночный мениск четвертого компонента отрицательный и обращен вогнутостью к изображению. Апертурная диафрагма расположена перед склеенным компонентом. Но у данного объектива малое относительное отверстие (1:3,5) и недостаточное угловое поле в пространстве предметов (70°).
Наиболее близким по технической сущности является широкоугольный объектив, описанный в патенте RU № 2628372, МПК G02B 9/64, опубликованном 16.07.2017г. Объектив содержит четыре компонента. Первый компонент состоит из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковогнутой линзы. Второй – одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету и имеющий возможность перемещения вдоль оптической оси. Третий – двояковыпуклая линза. Четвертый – содержит два положительных мениска, обращенных выпуклостью к предмету, между которыми, расположен одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Между третьим и четвертым компонентами находится плоскопараллельная пластина или светофильтр. У данного объектива угловое поле 98 градусов и термофокусировка объектива осуществляется за счет подвижки линз.
Задачей данного изобретения является создание термонерасстраиваемого светосильного широкоугольного объектива повышенной надежности при упрощении конструкции и сохранении высокого качества изображения.
Технический результат – увеличение поля зрения светосильного широкоугольного объектива и достижение термонерасстраиваемости без подвижки линз или приемника вдоль оптической оси при сохранении высокого качества изображения.
Это достигается тем, что в светосильном широкоугольном объективе, содержащем расположенные по ходу луча, первую линзу в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, вторую – двояковогнутую линзу, третью линзу в виде мениска, четвертую – двояковыпуклую линзу, пятую и седьмую линзы в виде положительных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображений, между которыми расположена шестая одиночная линза, в отличие от известного, третья линза выполнена положительной, обращенной выпуклостью к пространству изображений, четвертая линза, склеенная с отрицательным мениском, расположенным перед двояковыпуклой линзой, шестая – плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к пространству предметов, кроме того, за пятой линзой добавлена двояковогнутая линза.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 – изображена оптическая схема светосильного широкоугольного объектива; на фиг.2 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 60°; на фиг.3 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 90°; на фиг.4 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 120°; на фиг.5 – астигматизм и дисторсия светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 60°; на фиг.6 – астигматизм и дисторсия светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 90°; на фиг.7 – астигматизм и дисторсия светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 120°; на фиг.8 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива при температуре 20°; на фиг.9 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива при температуре +5°; на фиг.10 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива при температуре +35°;
Светосильный широкоугольный объектив (фиг 1) состоит из расположенных по ходу луча, первой линзы в виде отрицательного мениска 1, обращенного вогнутостью к пространству изображений, второй – двояковогнутой линзы 2, третьей линзы в виде положительного мениска 3 обращенного выпуклостью к пространству изображений, светофильтр 4 расположен за третьей линзой, а апертурная диафрагма совпадает с ее первой поверхностью, четвертой – склеенной из отрицательного мениска 5, обращенного вогнутостью к пространству изображений и двояковыпуклой линзы 6, пятой линзы в виде положительного мениска 7, обращенного вогнутостью к пространству изображений, за пятой линзой добавлена двояковогнутая линза 8, шестая плосковыпуклая линза 9, обращенная плоскостью к пространству предметов, и седьмая линза в виде положительного мениска 10, обращенного вогнутостью к пространству изображений.
Объектив является термонерасстраиваемым, т.е. во всем диапазоне рабочих температур +5°С до +35°С плоскость наилучшей установки не меняется.
Светосильный широкоугольный объектив работает следующим образом: световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в бесконечности, проходит через светосильный широкоугольный объектив и формирует изображение в плоскости наилучшей установки
Конструктивные параметры объектива приведены в таблице 1
Таблица 1
| R, мм | Толщина D, мм | Показатель преломления, nλ=762 нм |
Диаметр, мм |
| R1 = 73,11 | 10,0 | 1,739048 | 102 |
| R2 = 35,48 | 67,5 | ||
| 27 | 1,0 | ||
| R3 = -498,9 | 6 | 1,739048 | 61 |
| R4 = 33,88 | 48 | ||
| 149 | 1,0 | ||
| R5 = -1122,0 | 8 | 1,566194 | 44 |
| R6 = -96,83 | 44 | ||
| 4 | 1,0 | ||
| R7 = ∞ | 5 | 1,511130 | 44 |
| R8 = ∞ | 44 | ||
| 6 | 1,0 | ||
| R9 = 58,34 | 4 | 1,787905 | 46 |
| R10 = 31,12 | 13 | 1,648953 | 43 |
| R11 = -311,9 | 43 | ||
| 0,4 | 1,0 | ||
| R12 = 35,56 | 8 | 1,648953 | 42 |
| R13 = 99,08 | 39 | ||
| 6,2 | 1,0 | ||
| R14 = -266,7 | 3,8 | 1,787905 | 36 |
| R15 = 46,45 | 34 | ||
| 12,9 | 1,0 | ||
| R16 = ∞ | 6,2 | 34 | |
| R17 = -41,3 | 34 | ||
| 1,0 | 1,0 | ||
| R18 = 21,63 | 6 | 1,648953 | 29 |
| R19 = 34,83 | 26 | ||
| 13,14 | 1,0 |
Характеристики объектива
| Фокусное расстояние, мм | 6,5 |
| Относительное отверстие | 1:1,2 |
| Угловое поле в пространстве предметов | 2w=120° |
| Расчетная длина волны, мкм | 0,762 |
| Рабочий спектральный диапазон, мкм | 0,760 - 0,764 |
| Дисторсия | 43% |
| Длина оптической системы, мм | 290 |
| Масса оптических деталей, г | 830 |
Таким образом, достигнут технический результат – увеличено угловое поле зрения и достигнута термонерасстраиваемость светосильного широкоугольного объектива без подвижки линз вдоль оптической оси, при сохранении высокого качества изображения.
Светосильный широкоугольный объектив, содержащий расположенные по ходу луча, первую линзу в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, вторую – двояковогнутую линзу, третью линзу в виде мениска, четвертую – двояковыпуклую линзу, пятую и седьмую линзы в виде положительных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображений, между которыми расположена шестая одиночная линза, отличающийся тем, что третья линза выполнена положительной, обращенной выпуклостью к пространству изображений, четвертая линза, склеенная с отрицательным мениском, расположенным перед двояковыпуклой линзой, шестая – плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к пространству предметов, кроме того, за пятой линзой добавлена двояковогнутая линза.
