ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2002 года по МПК G02B9/64 G02B11/34 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к классу апохроматических объективов с дифракционным качеством изображения, и может быть использовано в различных оптико-электронных приборах для формирования изображения объектов земной поверхности через реальную атмосферу.

Известен объектив (а.с. СССР N 226883, МПК G 02 В 11/34, опубл. в 1969г. ), содержащий два компонента, первый из которых положительный, выполненный из склеенного и одиночного положительных менисков, второй - отрицательный, выполненный из последовательно установленных двух отрицательных и положительных линз.

Наиболее близким аналогом является фотографический объектив по а.с. СССР N 788065, МПК G 02 В 11/34, опубл. в 1980г. Он содержит два компонента, первый - положительный, состоящий из трех одиночных линз, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая линза - двояковыпуклая, а третья - двояковогнутая, второй компонент - отрицательный, выполненный из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, двояковогнутой и двояковыпуклой линз и положительного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, причем все линзы выполнены из стекол с показателем преломления, превышающим 1,6.

Недостатком данного объектива является малый спектральный диапазон работы, а также большая величина дисторсии для угла поля зрения 2ω = 17^°, для фокусного расстояния f'=192,5 мм и относительного отверстия 1:n=1:4,8 и, как следствие, невозможность получения высокого качества изображения в спектральном диапазоне Δλ = (540-900)нм.
Задачей данного изобретения является создание фотографического объектива с дифракционным качеством изображения в спектральном диапазоне (540-900) нм, обеспечивающего одновременно высокое качество изображения в трех областях спектра: Δλ₁= (540-590)нм; Δλ₂= (630-680)нм; Δλ₃= (790-900)нм.
Технический результат, обеспечивающий получение высокого качества в трех спектральных диапазонах, достигается созданием фотографического объектива, содержащего два компонента, первый - положительный, состоящий из последовательно расположенных одиночных линз, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - положительная, а третья - отрицательная, второй компонент - отрицательный, состоящий из четырех одиночных линз, первая из которых отрицательная, вторая - двояковогнутая, третья - двояковыпуклая, а четвертая - положительный мениск, в отличие от известного в первом компоненте вторая и третья линзы выполнены в виде менисков, обращенных вогнутостью к изображению и за третьей введена четвертая положительная линза, а во втором компоненте первая линза выполнена двояковогнутой, а четвертая обращена вогнутостью к изображению. Четвертая линза первого компонента может быть выполнена двояковыпуклой.

Кроме того, после четвертой линзы второго компонента может быть расположена плоскопараллельная пластина.

На чертеже представлена принципиальная оптическая схема предлагаемого объектива.

Объектив содержит два компонента I и II. Компонент I состоит из двух положительных менисков 1 и 2 и отрицательного мениска 3, обращенных вогнутостью к изображению, а также двояковыпуклой линзы 4. Компонент II состоит из двух двояковогнутых линз 5 и 6, двояковыпуклой линзы 7 и положительного мениска 8, обращенного вогнутостью к изображению. За ним может быть расположена плоскопараллельная пластина 9.

Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, которые формируют изображение предмета в плоскости изображения (не показана).

В соответствии с предложенным решением рассчитан фотографический объектив, имеющий следующие оптические характеристики:
1. Фокусное расстояние - 192,5 мм
2. Относительное отверстие - 1:4,8
3. Угловое поле в пространстве предметов - 17^o
4. Дисторсия для всех точек поля - Менее 0,001 мм
5. Сферическая аберрация - Не более 0,001 мм
6. Значение коэффициента передачи модуляции (КПМ) на пространственной частоте 70 мм^-1 во всех спектральных диапазонах
Для центра поля - Не ниже 0,6
По полю изображения - Не ниже 0,56
7. Хроматическая аберрация увеличения в спектральном диапазоне от λ₁= 540нм до λ₂= 850нм - Не более 0,002 мм
Конструктивные параметры объектива представлены в таблице.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан фотографический объектив, обеспечивающий получение полностью идентичных изображений в трех спектральных диапазонах. Объектив при фокусном расстоянии f'=192,5 мм имеет вторичный спектр не более 0,03 мм для зоны спектра Δλ₁= (540-590)нм, не более 0,007 мм для зоны спектра Δλ₂= (630-680)нм, не более 0,02 мм для зоны спектра Δλ₃= (790-900)нм.
Объектив имеет практически полную коррекцию монохроматических и хроматических аберраций и относится к классу объективов с дифракционным качеством изображения.

Он состоит из достаточно толстых оптических элементов, что позволяет обеспечить вибро- и ударопрочность конструкции при использовании в аппаратуре различного назначения, например в космической аппаратуре.

Применение плоскопараллельной пластины расширяет область применения объектива за счет использования спектроделительного устройства.

Изобретение предназначено для формирования изображения объектов земной поверхности через реальную атмосферу и состоит из двух компонентов. Положительный компонент состоит из последовательно расположенных одиночных линз, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третья - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, а четвертая выполнена в виде двояковыпуклой линзы. Второй компонент - отрицательный, состоящий из четырех одиночных линз, первая из которых - двояковыпуклая, вторая - двояковогнутая, третья - двояковыпуклая, а четвертая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Объектив обеспечивает дифракционное качество изображения в спектральном диапазоне 500-900 нм, обеспечивая полностью идентичные изображения в трех областях спектра: 540-590 нм, 630-680 нм, 790-900 нм. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Фотографический объектив, содержащий два компонента, первый - положительный, состоящий из последовательно расположенных одиночных линз, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - положительная, а третья - отрицательная, второй компонент - отрицательный, состоящий из четырех одиночных линз, первая из которых отрицательная, вторая - двояковогнутая, третья - двояковыпуклая, а четвертая - положительный мениск, отличающийся тем, что в первый компонент введена четвертая положительная линза, установленная за третьей, в первом компоненте вторая и третья линзы выполнены в виде менисков, обращенных вогнутостью к изображению, а во втором компоненте первая линза выполнена двояковогнутой, а четвертая обращена вогнутостью к изображению. 2. Фотографический объектив по п. 1, отличающийся тем, что четвертая линза первого компонента выполнена двояковыпуклой. 3. Фотографический объектив по п. 1, отличающийся тем, что после четвертой линзы второго компонента введена плоскопараллельная пластина.