ОБЪЕКТИВ Российский патент 1995 года по МПК G02B13/04 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к линзовым объективам, работающим с телевизионным приемником, приемником на основе ПЗС, и может быть использовано в электронной аппаратуре и телевизионных наблюдательных приборах для скрытого наблюдения.

Использование телевизионных наблюдательных приборов в таких условиях требует специальных малогабаритных короткофокусных (до 10 мм) объективов с большим углом поля зрения (не ниже 60^оС) и вынесенной в пространство предметов апертурной диафрагмой малых размеров (не более 3 мм), обладающих высоким качеством изображения по всему полю. Такие объективы должны быть выполнены со значительными задними отрезками S' ≥ (0,7-0,4)f' для размещения чувствительных площадок ПЗС-приемников, достаточно "утопленных" в конструкции.

Известны объективы с большим полем зрения и со сравнительно малыми габаритами (например, объективы по патентам США N 4182549, N 4413888, N 4441792, по патентам Японии N 60-53297, 61-9607, по авт. св. N 924652, 1224771).

Однако в этих объективах апертурная диафрагма расположена внутри конструкции, поэтому световой диаметр первой поверхности такого объектива весьма значителен ( > 15-20 мм), что не позволяет использовать его в условиях скрытого наблюдения.

Известны объективы игольчатой конструкции с диаметром апертурной диафрагмы 3 мм, расположенной перед объективом (объективы типа DРМ-70-20, 2 β 46^о, ДРМ-70-21, 2 β 50^о, изготавливаемые японской фирмой "Раnasonic", см. проспекты фирмы за 1989-1990 г.г.). Однако эти объективы имеют сравнительно небольшое поле зрения и значительные габариты (длина объектива составляет несколько фокусных расстояний).

Известен объектив по авт. св. N 1223771. Он состоит из четырех однолинзовых компонентов, первый и третий выполнены в виде отрицательных линз (менисков), второй и четвертый в виде двояковыпуклых линз. Апертурная диафрагма вынесена в пространство предметов. Основным недостатком является малое угловое поле, не превышающее 30^о.

Наиболее близким к заявленному является объектив [1] который так же как и заявленный содержит четыре компонента, из которых первый и третий отрицательные, второй и четвертый положительные, причем первый компонент двояковогнутая линза, а второй, третий и четвертый выполнены в виде оптического блока с положительной оптической силой.

Недостатком прототипа является весьма значительный световой диаметр первой поверхности (> 15 мм при угловом поле 60^о, что не позволяет обеспечить угловое поле, превышающее 30^о, из-за значительной кривизны изобретения и астигматизма).

Обычно в объективах увеличение углового поля влечет за собой увеличение полевых аберраций, кривизны изображения, астигматизма, хроматизма, возникают и аберрации широкого наклонного пучка кома, сферическая полевая аберрация. Поэтому задача увеличения поля это устранение полевых аберраций.

Цель достигается тем, что в объектив, содержащий четыре компонента, из которых первый и третий отрицательные, второй и четвертый положительные, причем первый компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, а второй, третий и четвертый выполнены в виде оптического блока с положительной оптической силой, введен дополнительный компонент в виде положительной линзы, установленный за первым компонентом, причем все положительные компоненты объектива выполнены из материала с одним и тем же коэффициентом дисперсии.

Выполнение всех положительных компонентов объектива из материала с одним и тем же коэффициентом дисперсии позволит компенсировать полевые хроматические аберрации и таким образом при увеличенном поле получить высокое качество изображения.

Первый и второй компоненты заявляемого объектива представляют собой как бы длиннофокусный телеобъектив с фокусным расстоянием 3f_об', с большим задним отрезком более четырех значений фокусного расстояния. Выполнение дополнительного компонента с оптической силой, близкой к оптической силе всего объектива, создает из третьего, четвертого и дополнительного компонентов фокусирующий короткофокусный объектив. Суммарное действие всех компонентов создает короткофокусный объектив с большим задним отрезком, необходимым для работы с приемником типа ПЗС и телевизионным.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого объектива.

Предлагаемый объектив содержит защитное стекло 1, первый компонент в виде двояковогнутой линзы 2, второй компонент 3, четвертый компонент 4 и дополнительный компонент 5, выполненные в виде положительных двояковыпуклых линз, третий компонент 6, выполненный в виде двояковогнутой линзы, и цветной светофильтр 7.

В конкретном примере выполнения предлагаемый объектив имеет фокусное расстояние 7,6 мм. Оптическая сила дополнительного компонента составляет 0,91 оптической силы всего объектива. Все положительные компоненты выполнены из стекла СТК-19 с коэффициентом дисперсии ν 50. Световой диаметр первой поверхности объектива составляет 2,9 мм, что позволит получить малые габариты объектива и обеспечить скрытность съемки объективов. Длина объектива от первой поверхности защитного стекла до плоскости изображения составляет 18,42 мм, или 2,4 фокусного расстояния.

Работа заявляемого объектива аналогична работе проекционного объектива с удаленным объектом. Излучение от точки удаленного объекта вырезается диафрагмой, расположенной перед объективом, затем проходит через объектив, который строит изображение на приемнике, например ПЗС.

Получен высококачественный объектив с углом поля зрения 60^о, причем качество изображения является высоким по всему полю и более чем в 1,5 раза превышает разрешение ПЗС-приемника. Размер входного зрачка, совпадающего с первой поверхностью объектива, составляет 3 мм, что позволяет уменьшить габариты первой поверхности и всего объектива в целом и обеспечить скрытую съемку. Увеличенный задний отрезок (> 6 мм) позволяет применить его совместно с приемником типа ПЗС.

Выполнение первого и второго компонентов с оптическими силами, равными 1,5-2 по абсолютной величине и различных знаков, а оптического блока 0,6-0,8 оптической силы объектива позволяет снизить значение четвертого аберрационного коэф- фициента Зейден, характеризующего кривизну изображения, до величины, не превышающей 0,30, а значение третьего коэффициента Зейден, характеризующего астигматизм, до величины, не превышающей 0,1. Это позволяет получить хорошее качество исправления аберраций по всему полю.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к линзовым объективам. Сущность изобретения: объектив содержит защитное стекло, первый компонент в виде двояковогнутой линзы, второй компонент, четвертый компонент, дополнительный компонент, выполненный в виде положительных двояковыпуклых линз, третий компонент, выполненный в виде двояковогнутой линзы, и цветной светофильтр. Угол поля зрения объектива - 60°, размер входного зрачка - 3 мм, световой диаметр первой поверхности - 2,9 мм, длина объектива от первой поверхности защитного стекла до плоскости изображения - 2,4 фокусного расстояния объектива. 1 ил.

ОБЪЕКТИВ, содержащий четыре компонента, из которых первый и третий - отрицательные, второй и четвертый положительные, причем первый компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, а второй, третий и четвертый в виде оптического блока с положительной оптической силой, отличающийся тем, что в него введен дополнительный компонент в виде положительной линзы, установленный за первым компонентом, причем все положительные компоненты объектива выполнены из материала с одним и тем же коэффициентом дисперсии.