ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ С ВЫНЕСЕННЫМ ВХОДНЫМ ЗРАЧКОМ Российский патент 1999 года по МПК G02B9/12 G02B9/62 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к телевизионным объективам, и может быть использовано как с телевизионными трубками, так и с ПЗС-приемниками для получения визуальной информации от внешних объектов.

Известен светосильный гидрообъектив с вынесенным входным зрачком по А.С. СССР N 857906, G 02 B 11/34, БИ N 31, 1981, содержащий четыре компонента, первый из которых плосковыпуклая линза, второй - отрицательный склеенный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, третий компонент - двояковыпуклая линза, а четвертый - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

Недостаток известного объектива - малое угловое поле и неудовлетворительное качество изображения.

Наиболее близким по техническому решению является светосильный объектив с вынесенным входным зрачком по патенту России N 2024038, МПК G 02 B 9/12, БИ N 22, 1994, приоритет от 18.06.92, который выбран авторами за прототип.

Объектив-прототип содержит три компонента, первый из которых отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету и склеенный из отрицательного и положительного менисков, второй компонент положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а третий - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Известный объектив имеет угловое поле 90 угловых градусов, фокусное расстояние 5,5 мм, относительное отверстие - 1:2,5, и аберрационную коррекцию по критерию волновых аберраций не менее 5 длин волн.

К недостаткам прототипа относятся малое угловое поле и недостаточное качество аберрационной коррекции.

Задачей изобретения является создание объектива с повышенной информативностью за счет увеличения углового поля объектива и улучшения качества аберрационной коррекции за счет конструктивного выполнения оптической схемы.

Решение указанной задачи достигается тем, что в широкоугольном объективе с вынесенным входным зрачком, содержащем первый компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй компонент - положительный, третий компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, при этом второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, а между вторым и третьим компонентами установлен положительный склеенный компонент, при этом положительный склеенный компонент может быть выполнен из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы или склеенным из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска.

Выполнение второго компонента в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, позволяет провести балансировку аберраций высшего порядка.

Дополнительно введенные в схему компоненты участвуют в получении большого углового поля, улучшают качество аберрационной коррекции за счет исправления сферической аберрации высшего порядка и кривизны при большом угловом поле, особенно в сагиттальном сечении. Склеенный компонент объектива имеет силовую нагрузку и одновременно коррегирует аберрации, причем особый вклад он вносит в коррекцию астигмохроматизма, значительного при больших угловых полях.

Дополнительно введенный положительный компонент может выполняться с "обратной" ориентировкой по отношению к предыдущему варианту, т.е. в положительном склеенном компоненте первая линза выполняется двояковыпуклой, а вторая в виде - отрицательного мениска. Такое исполнение позволяет реализовать практически одинаковые технические характеристики, при этом увеличивается вынос входного зрачка на 0,2 мм, что дает возможность использовать вариант 2, когда требуется скрытая установка объектива.

Указанная совокупность позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической схемы, позволяющих одновременно увеличить угловое поле объектива и улучшить качество аберрационной коррекции широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком.

При этом происходит взаимная компенсация аберраций высших порядков в широких наклонных пучках у различных компонентов объектива. Такая совокупность повышает информативность системы за счет увеличения углового поля объектива и улучшения качества аберрационной коррекции за счет конструктивного выполнения оптической схемы.

Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком, большим угловым полем, одновременно обладающим улучшенным качеством аберрационной коррекции.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
- на фиг.1,3 представлены оптические схемы широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком;
- на фиг. 2,4 представлены графики частотно-контрастных характеристик объектива по предлагаемому изобретению для точки на оси w=0, и двух значений угловых полей w=45 и w=62.5, соответственно для оптических схем, представленных на фиг. 1, 3.

Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, содержащий последовательно расположенную по ходу луча апертурную диафрагму, являющуюся одновременно входным зрачком объектива, отрицательный 1 и положительный 2 мениски, обращенного вогнутостью к пространству объектов, положительный склеенный компонент, выполненный из линз 3 и 4, и положительный мениск 5, обращенный вогнутостью к пространству изображений.

Объектив работает следующим образом: световой поток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через все элементы объектива 1-5, после которых изображение образуется в фокальной плоскости объектива, которое затем совмещается со светочувствительным слоем приемника - телевизионной трубки или ПЗС-матрицы (на чертежах не показаны).

Примером конкретной реализации предлагаемого изобретения является широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, имеющий фокусное расстояние 3.3 мм, угловое поле 2w=125 угловых градусов.

Конструктивные параметры широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком для различных вариантов исполнения положительного склеенного компонента представлены в таблицах 1,3, а параксиальные характеристики - в таблицах 2, 4 (табл. 1-4 см. в конце описания).

Техническими преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются:
- увеличение поля зрения на 35 угловых градусов;
- улучшение качества аберрационной коррекции по критерию частотно-контрастных характеристик при частоте 50 лин/мм - в 3 раза.

Реализация технических преимуществ предлагаемого изобретения повышает информативность объектива по предлагаемому изобретению, что позволяет использовать его как широкоугольный телевизионный объектив с большим угловым полем, обладающий улучшенным качеством аберрационной коррекции.

Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком относится к оптическому приборостроению, а точнее к телевизионным объективам, и может быть использован как с телевизионными трубками, так и с ПЗС-приемниками для получения визуальной информации от внешних объектов. Объектив состоит из трех компонентов, первый из которых - отрицательный, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй - положительный, третий - положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, причем первый компонент выполнен в виде мениска, второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, а между вторым и третьим компонентами установлен положительный компонент, который может быть выполнен склеенным либо из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, либо из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. Изобретение позволяет увеличить угловое поле объектива или улучшить качество. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

1. Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, содержащий первый компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй компонент - положительный, третий компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, отличающийся тем, что второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, а между вторым и третьим компонентами установлен положительный склеенный компонент. 2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что положительный склеенный компонент выполнен из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы. 3. Объектив по п.1, отличающийся тем, что положительный склеенный компонент выполнен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска.