ОБЪЕКТИВ Российский патент 1998 года по МПК G02B9/64 G02B15/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных приборах, например в медицинских для диагностики по состоянию глазного дна, при помутнении роговицы и передней камеры. Можно использовать для фотографирования в труднодоступных местах, внутри полостей, а также для скрытого наблюдения и фотографирования.

Известны объекты с промежуточным изобретением с вынесенным входным зрачком [1] [2] но они не обеспечивают необходимого качества изображения при плавном значительном изменении положения плоскости предмета и не имеют внутренней фокусировки [1] либо имеют сложную конструкцию (не менее 19 линз) и недостаточные функциональные возможности [2]
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является объектив с промежуточным изображением, с внутренней фокусировкой и с вынесенным входным зрачком [2] содержащий четыре группы линз, из которых первая, вторая и четвертая группы линз собирающие, третья группа линз - телескопическая оптическая система типа Галилея; между первой и второй группами линз находится промежуточная плоскость изображения, причем после второй группы линз изображение объекта формируется в бесконечности (параллельный ход лучей), вторая группа линз может перемещаться вдоль оптической оси при фокусировки на плоскость предмета, а третья группа линз при фокусировке на плоскость предмета перемещается совместно со второй группой линз и может вводиться или выводится из светового пучка, благодаря чему происходит изменение масштаба изображения вследствие изменения увеличения объектива.

Первая группа линз состоит из двух положительных компонентов, первый из которых содержит две склеенные линзы, расположенные по ходу луча: первую - отрицательный мениск, направленный выпуклостью в сторону пространства предметов, и вторую двояковыпуклую; второй компонент содержит две склеенные линзы, расположенные по ходу луча: первую двояковыпуклую и вторую - отрицательную. Вторая группа линз состоит из четырех компонентов, первый из которых двояковыпуклая линза, второй мениск, склеенный из расположенных по ходу луча положительной и отрицательной линз и направленный вогнутостью в сторону пространства изображений; третий мениск, склеенный из расположенных по ходу луча отрицательной и положительной линз и направленный вогнутостью в сторону пространства предметов; четвертый компонент двояковыпуклая линза. Третья группа линз состоит из двух компонентов и включает в общей сложности пять линз, причем первый компонент третьей группы линз положительный, а второй компонент отрицательный. Четвертая группа линз состоит из двух компонентов, первый из которых, положительный, содержит две склеенные линзы, расположенные по ходу луча: первую двояковогнутую и вторую двояковыпуклую; а второй, положительный компонент, содержит две склеенные линзы, расположенные по ходу луча: первую двояковыпуклую и вторую двояковогнутую.

Данный объектив имеет сложную конструкцию и недостаточные функциональные возможности, состоит из 10 отдельных компонентов, включающих 19 линз.

Задачей данного изобретения является создание объектива с упрощенной конструкцией с высоким качеством изображения при расширении функциональных возможностей (использование в фотоканале, в телевизионном канале с ПЗС-матрицей или электронно-оптическим преобразователем, для ближнего инфракрасного диапазона спектра, в визуальном моно- и бинокулярном каналах).

Технический результат получение более простой конструкции (16 линз вместе 19 у прототипа), высокое качество изображения по всему полю, отсутствие вредных бликов и значительное расширение функциональных возможностей.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в объективе, содержащем четыре группы линз, первая, вторая и четвертая из которых положительные, а третья телескопическая оптическая система типа Галилея, причем вторая и третья установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, а третья, кроме того, с возможностью ввода и вывода из оптической схемы, первая группа линз состоит из двух положительных компонентов, причем второй из них склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, во второй группе линз первый компонент положительный, второй положительный мениск, обращенный выпуклостью в сторону пространства предметов, третья группа линз состоит из двух компонентов, причем первый компонент положительный, второй отрицательный, четвертая группа линз содержит два положительных компонента, первый из которых содержит склейку из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, а второй обращен выпуклостью к предмету, в отличие от известного, в первой группе линз первый компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклостью в сторону пространства изображений, во второй компонент введена двояковыпуклая линза, склеенная с двумя другими, и дополнительно введен третий компонент, выполненный в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью в сторону пространства предметов, во второй группе линз первый компонент выполнен в виде склеенных отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, второй компонент одиночный, а третий выполнен в виде двояковогнутой линзы, в четвертой группе линз второй компонент одиночная выпукло-плоская линза, а в телескопической оптической системе Галилея первый компонент может быть выполнен склеенным из двух линз двояковыпуклой и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в сторону пространства предметов, а второй компонент склеен из двух линз двояковогнутый и положительного мениска, обращенного выпуклостью в сторону пространства предметов.

На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенного объектива; на фиг. 2-4 изображены графики аберраций объектива для f¹ -42 мм и S = ∞ где f¹ фокусное расстояние объектива, S расстояние от первой поверхности до плоскости предмета; на фиг. 5 7 графики аберраций объектива для β = 0,89, S -62 мм, где β увеличение оптической системы; на фиг. 8-10 - графики аберраций объектива для b = -1,97, S 18 мм; на фиг. 11-13 графики аберраций для S′= ∞ и f¹ -84 мм; на фиг. 14-16 графики аберраций для β = 1,78, S -62 мм; на фиг. 17-19 графики аберраций для β = -2,54, S 18 мм.

Объектив (фиг. 1) состоит из четырех групп линз, из которых первая, вторая и четвертая группа линз собирающие, а третья телескопическая оптическая система типа Галилея, причем вторая и третья группы линз установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, а третья, кроме того, с возможностью ввода и вывода из оптической схемы. Первая группа линз состоит из трех компонентов, первый из которых выполнен в виде положительного мениска 1, обращенного выпуклостью в сторону пространства изображений, второй компонент положительный склеенный из двояковыпуклой линзы 2, двояковогнутой линзы 3 и двояковыпуклой линзы 4, третий компонент положительный мениск 5, направленный выпуклостью в сторону пространства предметов. Вторая группа линз состоит также из трех компонентов, первый компонент положительный склеенный из отрицательного мениска 6, обращенного вогнутостью в сторону пространства изображения, двояковыпуклой линзы 7, второй компонент положительный мениск 8, обращенный выпуклостью в сторону пространства предметов, третий компонент двояковогнутая линза 9. Третья группа линз (телескопическая оптическая система типа Галилея) выполнена в виде двух компонентов, первый из которых положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы 10 и отрицательного мениска 11, обращенного вогнутостью в сторону пространства предметов, второй компонент отрицательный, склеенный из двояковогнутой линзы 12 и положительного мениска 13, обращенного выпуклостью в сторону пространства предметов. Четвертая группа линз состоит из двух компонентов, первый из которых положительный, состоящий из склеенных двояковогнутой линзы 14 и двояковыпуклой линзы 15, а второй - одиночная выпукло-плоская линза 16.

На фиг. 2, 5, 8, 11, 14 и 17 на первом графике слева показана продольная сферическая аберрация, на втором астигматические отрезки и на третьем - дисторсия.

На фиг. 3, 6, 9, 12, 15, 18 на первом графике слева показана поперечная сферическая аберрация, а на втором и третьем аберрация меридионального сечения широких наклонных пучков соответственно зонального и максимального угла наклонов.

На фиг. 4, 7, 10, 13, 16, 19 показаны аберрации сагиттального сечения широких наклонных пучков соответственно для зонального и максимального наклонов.

Объектив работает следующим образом.

Между первой и второй группами линз (фиг. 1) находится промежуточная плоскость изображения, после второй группы линз изображение объекта формируется в бесконечности (параллельный ход лучей). Внутренняя фокусировка на плоскость предмета осуществляется перемещением второй группы линз 6-9 вдоль оптической оси. Введение третьей группы линз 10-13 в световой пучок лучей обеспечивает изменение масштаба наблюдения или съемки. Первая группа линз 1-5 и четвертая группа линз 14-16 неподвижные. При перемещении второй группы линз вместе с ней перемещается и третья группа линз, несмотря на то, введена она или не введена в световой пучок лучей.

Предлагаемый объектив обеспечивает получение высококачественных изображений в широком интервале масштабов съемки для целей наблюдения и регистрации при комплексном обследовании пациентов: фотопортреты пациента, части лица пациента, глазного яблока, радужной оболочки и глазного дна.

Основное назначение предлагаемого объектива применение в медицинских офтальмологических приборах. Объектив обеспечивает проведение визуального наблюдения, фотографической регистрации, получение телевизионного изображения передних отделов глаза для целей диагностики (иридодиагностики, диагностики по состоянию глазного дна и др.). Кроме того, объектив обеспечивает получение изображений передних отделов глаза в ближнем инфракрасном диапазоне спектра (0,8 1,1) мкм с помощью ПЗС-матрицы или электронно-оптических преобразователей для диагностирования в случаях помутнения роговицы, передней камеры и др. Предлагаемый объектив можно использовать в фотоканале, в телевизионном канале, с электронно-оптическим преобразователем или ПЗС-матрицей для ближнего инфракрасного диапазона спектра, в визуальном моно- и бинокулярном каналах, а также для наблюдения и фотографирования в труднодоступных местах, внутри полостей и для скрытого наблюдения и фотографирования.

В табл. 1 даны конструктивные данные объектива; в табл. 2, 3, 4, 5 приведены аберрации объектива для S = ∞ и f¹ -42 мм; в табл. 6, 7, 8 - для β = 0,89, S -62 мм; в табл. 10-13 для β = -1,27, S 18 мм; в табл. 14-17 для f¹= -84 мм; в табл. 18 21 для β = 1,78, S -62 мм; в табл. 22 25 для β = -2,54, S 18 мм; в табл. 2, 6, 10, 14, 18, 22 аберрации для точки на оси; в табл. 3, 7, 11, 15, 19, 23 для точки вне оси; в табл. 4, 8, 12, 16, 20, 24
для наклонных пучков в меридиональном сечении; в табл. 5, 9, 13, 17, 21 и 25 для широких наклонных пучков в сагиттальном сечении.

Использование: в оптическом приборостроении для диагностики по состоянию глазного дна, а также для фотографирования в труднодоступных местах, внутри полостей, для скрытого наблюдения. Сущность изобретения: объектив состоит из четырех групп линз, из которых первая, вторая и четвертая - собирающие, а третья - телескопическая оптическая система типа Галилея, причем вторая и третья группы линз установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, а третья, кроме того, с возможностью ввода и вывода из оптической схемы. Первая группа линз содержит три положительных компонента, вторая - два положительных и отрицательный компоненты, а четвертая - два положительных компонента. 1 з.п. ф-лы, 19 ил., 25 табл.

1. Объектив, содержащий четыре группы линз, первая, вторая и четвертая из которых положительные, а третья телескопическая оптическая система типа Галилея, причем вторая и третья установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, а третья, кроме того, с возможностью ввода и вывода из оптической схемы, первая группа линз состоит из двух положительных компонентов, причем второй из них склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, во второй группе линз первый компонент положительный, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью в сторону пространства предметов, третья группа линз состоит из двух компонентов, причем первый компонент положительный, второй отрицательный, четвертый компонент содержит два положительных компонента, первый из которых содержит склейку из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, а второй обращен выпуклостью в сторону пространства предметов, отличающийся тем, что в первой группе линз первый компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению, во второй компонент введена двояковыпуклая линза, склеенная с двумя другими, и дополнительно введен третий компонент, выполненный в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью в сторону пространства предметов, во второй группе линз первый компонент выполнен в виде склеенных отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, второй компонент одиночный, а третий выполнен в виде двояковогнутой линзы, в четвертой группе линз второй компонент одиночная выпукло-плоская линза. 2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что в телескопической оптической системе типа Галилея первый компонент выполнен склеенным из двух линз - двояковыпуклой и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в сторону пространства предметов, а второй компонент склеен из двух линз - двояковогнутой и положительного мениска, обращенного выпуклостью в сторону пространства предметов.