ОБЪЕКТИВ С ПЕРЕМЕННЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ Российский патент 1994 года по МПК G02B15/15 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к объективам с переменным фокусным расстоянием, предназначенным для использования как в визуальных приборах, так и в приборах, работающих с телевизионными приемниками.

Известны объективы с переменным фокусным расстоянием, содержащие два и более компонентов с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Как правило, эти системы работают с относительным отверстием 1:2, 1: 3,5, однако один из компонентов этих систем перемещается по сложному нелинейному закону вдоль оптической оси.

Известен объектив, являющийся наиболее близким к заявленному, работающий с относительным отверстием 1:4,5. Объектив содержит пять компонентов, первый, третий и пятый из которых - положительные неподвижные, а второй и четвертый - отрицательные, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Первый компонент состоит из двойной склеенной и одиночной положительных линз, второй компонент - из двух отрицательных менисков, третий компонент состоит из двух положительных линз, четвертый компонент выполнен из двух отрицательных линз, первая из которых склеена из положительной и отрицательной линз, а вторая линза выполнена одиночной плосковогнутой, обращенной вогнутостью к объекту, пятый компонент - из двусклеенного и одиночного положительных менисков, обращенных вогнутостью к объекту. Изменение фокусного расстояния системы достигается одновременным перемещением второго и четвертого компонентов, которые жестко связаны между собой.

Недостатками известного объектива является малое относительное отверстие, значительная расфокусировка и недостаточно хорошее качество изображения на всем интервале изменения фокусного расстояния объектива.

Целью изобретения является упрощение конструкции при одновременном повышении относительного отверстия и качества изображения на всем поле зрения.

Поставленная цель достигается тем, что в объективе с переменным фокусным расстоянием, содержащем пять компонентов, из которых первый, третий и пятый - неподвижные положительные, второй и четвертый - отрицательные, жестко связаны между собой и установлены с возможностью перемещения по линейному закону вдоль оптической оси, при этом первый компонент выполнен в виде двусклеенной линзы, второй компонент содержит две линзы, одна из которых - мениск, а вторая - отрицательная, третий компонент состоит из двух линз, одна из которых - положительная, четвертый компонент включает в себя две отрицательные линзы, одна из которых выполнена двусклеенной из положительной и отрицательной линз, пятый компонент состоит из двух положительных линз, одна из которых выполнена двусклеенной из положительного и отрицательного менисков, первый компонент выполнен из положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостью к пространству предметов, мениск второго компонента выполнен положительным, а отрицательная линза - в виде двояковогнутой линзы, склеенной с мениском, первая линза третьего компонента выполнена в виде отрицательного мениска, а вторая линза третьего компонента - в виде двояковыпуклой линзы, склеенной с мениском, положительная линза двусклеенной линзы четвертого компонента выполнена в виде мениска, а одиночная отрицательная линза - в виде мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, при этом в пятом компоненте двусклеенный мениск обращен выпуклостью к пространству предметов и установлен за одиночной линзой, выполненной в виде двояковыпуклой линзы, причем соотношение фокусных расстояний всех компонентов составляет
F₂^' = - (1,0 ÷ 1,1) F^'₃
F₄^'= - (1,0 ÷ 1,1) F^'₃
F₁^' = (1,0 ÷ 2,0) F^'_об
F₃^' = (0,55 ÷ 0,65) F^'_об
F₅^' = (0,40 ÷ 0,50) F^'_об где F₁^' - F₅^' - фокусные расстояния компонентов объектива;
F^'_об- наибольшее фокусное расстояние объектива.

На чертеже в качестве примера дана оптическая схема предлагаемого объектива, построенная в соответствии с приведенными формулами.

Объектив состоит из пяти компонентов 1-5. Первый компонент состоит из двух склеенных менисков 6 и 7 с оптическими силами противоположного знака, обращенных выпуклостью к пространству предметов, второй компонент состоит из склеенной линзы с оптическими силами противоположного знака - положительного мениска 8 и двояковогнутой линзы 9, третий компонент состоит из склеенных между собой линз - отрицательного мениска 10 и двояковыпуклой линзы 11, четвертый компонент выполнен из двух склеенных между собой линз 12 и 13 и отрицательного мениска 14, обращенного выпуклостью к пространству предметов, пятый компонент состоит из двояковыпуклой линзы 15 и склеенных между собой двух менисков 16 и 17 с оптическими силами противоположного знака обращенных выпуклостью к пространству предметов.

При кратности изменения фокусного расстояния объектива, равной 2,5, объектив практически не имеет расфокусировки на всем интервале изменения фокусного расстояния.

В табл.1 представлены конструктивные элементы предлагаемого объектива.

Объектив, фокусное расстояние которого изменяется от 40 до 100 мм, работает с относительным отверстием 1:3,5 и угловым полем зрения 2ω = 20 ÷ 8^о. Наибольшая расфокусировка на всем интервале изменения фокусного расстояния не превышает 0,006 мм вдоль оптической оси.

В табл. 2 даны полихроматические значения энергии в диаметре пятна по полю зрения для всех значений фокусных расстояний объектива.

Энергия спектральной кривой работы прибора представлена в табл.3.

Использование: в оптическом приборостроении, в частности в объективах с переменным фокусным расстоянием, предназначенным для использования как в визуальных приборах, так и в приборах, работающих с телевизионными приемниками. Сущность изобретения: с целью уменьшения габаритов объектива при повышении качества изображения на всем поле зрения с возможностью перемещения подвижных компонентов вдоль оптической оси по закону в объективе между подвижными компонентами дополнительно установлен неподвижный положительный компонент, при этом подвижные компоненты с оптическими силами отрицательного знака жестко связаны между собой и установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси по линейному закону, и в сочетании с формами линз компонентов взяты указанные в описании соотношения фокусных расстояний. Фокусное расстояние объектива изменяется от 40 до 100 мм, относительное отверстие 1: 3,5, угловое поле зрения равно 20 8°. 1 ил., 3 табл.

ОБЪЕКТИВ С ПЕРЕМЕННЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ, содержащий пять компонентов, из которых первый, третий и пятый - неподвижные положительные, второй и четвертый - отрицательные, жестко связаны между собой и установлены с возможностью перемещения по линейному закону вдоль оптической оси, при этом первый компонент выполнен в виде двусклеенной линзы, второй компонент содержит две линзы, одна из которых - мениск, а вторая - отрицательная, третий компонент состоит из двух линз, одна из которых положительная, четвертый компонент включает в себя две отрицательных линзы, одна из которых выполнена двусклеенной из положительной и отрицательной линз, пятый компонент состоит из двух положительных линз, одна из которых выполнена двусклеенной из положительного и отрицательного менисков, отличающийся тем, что в нем первый компонент выполнен из положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостью к пространству предметов, мениск второго компонента выполнен положительным, а отрицательная линза - в виде двояковогнутой линзы, склеенной с мениском, первая линза третьего компонента выполнена в виде отрицательного мениска, а вторая линза третьего компонента - в виде двояковыпуклой линзы, склеенной с мениском, положительная линза двусклеенной линзы четвертого компонента выполнена в виде мениска, а одиночная отрицательная линза в виде мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, при этом в пятом компоненте двусклеенный мениск обращен выпуклостью к пространству предметов и установлен за одиночной линзой, выполненной в виде двояковыпуклой линзы, причем соотношение фокусных расстояний всех компонентов составляет
F= -(0,1-1,1)F;
F= -(1,0-1,1)F;
F=(1,9-2,0)F;
F=(0,55-0,65)F;
F=(0,40-0,50)F,
где F, F, F, F, F - фокусные расстояния первого, второго, третьего, четвертого и пятого компонентов объектива соответственно;
F - наибольшее фокусное расстояние объектива.