ОБЪЕКТИВ С ДИСКРЕТНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ Российский патент 2002 года по МПК G02B15/08 G02B13/14 G02B9/06 G02B9/34 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам, работающим в дальнем ИК-диапазоне длин волн, и может быть использовано в тепловизионных приборах.

Известен объектив с дискретным изменением фокусного расстояния (авт. свид. СССР N 1048445, G 02 B 15/02, опубл.1982 г.), содержащий неподвижные внешние и установленный с возможностью вывода из хода лучей внутренний компоненты, при этом первый внешний компонент содержит положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, второй внешний компонент состоит по ходу лучей из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а внутренний подвижный компонент состоит из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Объектив имеет сложную конструкцию (6 линз) и недостаточное поле зрения 2w = 12 град. с введенным вторым компонентом и 2w = 4 град. - с выведенным.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является объектив с дискретным изменением фокусного расстояния (патент РФ N 2112256, G 02 В 15/02, 9/64, опубл. 1998 г.), содержащий неподвижный компонент и установленные за ним подвижные компоненты, имеющие возможность ввода и вывода из хода лучей и выполненные различными для разных фокусных расстояний объектива. Он имеет сложную конструкцию (21 линза) и недостаточное поле зрения (не более 9 град. при минимальном фокусном расстоянии и 1 град.16 мин - при максимальном.)
Задача заявляемого изобретения - создание объектива с повышенными эксплуатационными свойствами и упрощенной конструкции.

Технический результат - упрощение конструкции объектива и увеличение поля зрения при высоком качестве изображения.

Объектив состоит из пяти линз. При фокусном расстоянии f'=62 мм поле зрения составляет 16 град., а при f'=180 мм - 5 град. 20 мин. При этом относительное отверстие равно 1:2 при высоком качестве изображения для спектрального диапазона от 8 до 12,5 мкм.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в объективе с дискретным изменением фокусного расстояния, содержащем неподвижный компонент и установленные за ним подвижные компоненты, имеющие возможность ввода и вывода из хода лучей и выполненные различными для разных фокусных расстояний объектива, в отличие от известного неподвижный компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, подвижный компонент для первого фокусного расстояния выполнен в виде положительной линзы, первый из двух компонентов для второго фокусного расстояния выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а второй состоит из двух положительных линз.

В объективе вторая поверхность неподвижного компонента может быть выполнена асферической.

Положительная линза подвижного компонента для первого фокусного расстояния может быть выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к предмету.

Положительные линзы второго подвижного компонента для второго фокусного расстояния могут быть выполнены в виде менисков, обращенных выпуклостью к предмету.

На фиг.1 представлена оптическая схема предложенного объектива, на фиг. 2, 3 - графики аберраций рассчитанного варианта объектива для f'=62 мм, на фиг.4, 5 - для f'= 180 мм.

Объектив (фиг.1) состоит из пяти линз, причем при первом фокусном расстоянии в рабочем пучке лучей находится неподвижный компонент 1 - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, за ним установлена линза 2 - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, далее - линзы 3 и 4 - положительные мениски, обращенные выпуклостью к предмету. При втором фокусном расстоянии линзы 2, 3, 4 выведены из пучка лучей и введена линза 5, выполненная в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету.

В объективе вторая поверхность линзы 1 может быть выполнена асферической.

Объектив работает следующим образом. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4 при первом фокусном расстоянии (или 1, 5 - при втором фокусном расстоянии) и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан).

В соответствии с предложенным решением рассчитан объектив с дискретным изменением фокусного расстояния для дальнего ИК-диапазона длин волн от 8 до 12,5 мкм. (см. табл. 1 и 2).

Характеристики рассчитанного объектива:
Первое фокусное расстояние объектива - 62 мм
Относительное отверстие - 1:2
Угол поля зрения - 16 град.

Задний фокальный отрезок - 52,78 мм
Второе фокусное расстояние объектива - 180 мм
Относительное отверстие - 1:2
Угол поля зрения - 5 град. 20 мин
Задний фокальный отрезок - 53,19 мм
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан объектив с дискретным изменением фокусного расстояния, состоящий из пяти линз с полем зрения 2w=16 град. и 5 град. 20 мин с высоким качеством изображения, что подтверждается графиками аберраций.

Объектив содержит неподвижный компонент и установленные за ним подвижные компоненты, имеющие возможность ввода и вывода из хода лучей и выполненные различными для разных фокусных расстояний объектива. Неподвижный компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету. Подвижный компонент для первого фокусного расстояния выполнен в виде положительной линзы. Первый из двух компонентов для второго фокусного расстояния выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а второй состоит из двух положительных линз. Вторая поверхность неподвижного компонента может быть выполнена асферической. Положительная линза подвижного компонента для первого фокусного расстояния может быть выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к предмету, а положительные линзы второго подвижного компонента для второго фокусного расстояния могут быть выполнены в виде менисков, обращенных выпуклостью к предмету. Обеспечивается упрощение конструкции объектива и увеличение поля зрения при высоком качестве изображения. 3 з.п.ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния, содержащий неподвижный компонент и установленные за ним подвижные компоненты, имеющие возможность ввода и вывода из хода лучей и выполненные различными для разных фокусных расстояний объектива, отличающийся тем, что неподвижный компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, подвижный компонент для первого фокусного расстояния выполнен в виде положительной линзы, первый из двух компонентов для второго фокусного расстояния выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а второй состоит из двух положительных линз. 2. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что вторая поверхность неподвижного компонента выполнена асферической. 3. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что положительная линза подвижного компонента для первого фокусного расстояния выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к предмету. 4. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что положительные линзы второго подвижного компонента для второго фокусного расстояния выполнены в виде менисков, обращенных выпуклостью к предмету.