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

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

Известны объективы с дискретным изменением фокусного расстояния (патент РФ 2112256, G 02 В 15/02, 9/64, публ. 1998 г., авт. свид. СССР 1615660, G 02 B 15/12, публ. 1990 г.), но они имеют сложную конструкцию (более 6 линз).

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является объектив с дискретным изменением фокусного расстояния (авт. свид. СССР 1048445, G 02 B 15/02, публ. 1982 г.), содержащий три компонента, первый и третий из которых неподвижные, а второй установлен между ними с возможностью ввода и вывода его из оптической системы, причем первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, второй состоит из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, а третий из двух отрицательных менисков, обращенных вогнутостью к предмету, между которыми установлена двояковыпуклая линза. Первое фокусное расстояние получается, когда в оптической системе находятся все три компонента, а второе, когда второй компонент выведен из оптической системы, а в системе остается первый и третий компоненты.

Объектив имеет недостаточное поле зрения 2w=12 град со вторым компонентом и 2w=4 град без него.

Задачей данного изобретения является создание объектива с повышенными эксплуатационными свойствами.

Технический результат - создание объектива с дискретным изменением фокусного расстояния с высоким качеством изображения при повышенном поле зрения (при f'=51,14 мм 2w=18 град, а при f'=148,39 мм, 2w=6 град) для спектрального диапазона от 8 до 12,5 мкм.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в объективе с дискретным изменением фокусного расстояния, содержащем три компонента, причем первый из них неподвижный, состоящий из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, второй компонент установлен с возможностью ввода и вывода его из оптической системы и состоит из отрицательной и положительной линз, третий компонент состоит из трех линз, первая из которых отрицательная, обращенная вогнутостью к предмету, вторая - положительная, а третья выполнена в виде мениска, в отличие от известного, в третьем компоненте первая линза плосковогнутая, вторая - плосковыпуклая, обращенная выпуклостью к изображению, а третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, а линзы второго компонента - мениски, обращенные выпуклостью к предмету, причем третий компонент установлен с возможностью ввода и вывода его из оптической системы, так что только второй или третий компоненты находятся в ней.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.

Объектив состоит из трех компонентов, первый из которых неподвижный, состоящий из положительного мениска 1, обращенного выпуклостью к предмету, второй компонент подвижный, установлен с возможностью ввода и вывода его из оптической системы и состоит из отрицательного мениска 2, и положительного мениска 3, обращенных выпуклостью к предмету, третий компонент также установлен с возможностью ввода и вывода его из оптической системы причем так, что только второй или третий компоненты остаются в ней. Третий компонент состоит из отрицательной вогнутоплоской линзы 4, обращенной вогнутостью к предмету, положительной плосковыпуклой линзы 5, обращенной выпуклостью к изображению, и положительного мениска 6, обращенного выпуклостью к предмету.

Объектив работает следующим образом. Для первого фокусного расстояния f'= 51,14 мм световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, проходит через линзы 1, 4, 5, 6 или для второго фокусного расстояния f'= 148,39 мм через линзы 1, 2, 3 и образуют изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которых установлен приемник оптического излучения (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.

Характеристики рассчитанного объектива:
первое фокусное расстояние объектива 51,14 мм,
относительное отверстие 1:1,65,
угол поля зрения 18 град,
задний фокальный отрезок 45,23 мм,
второе фокусное расстояние объектива 148,39 мм,
относительное отверстие 1:1,65,
угол поля зрения 6 град,
задний фокальный отрезок 44,06 мм.

Объектив имеет следующие аберрации для λ =10 мкм:
первое фокусное расстояние объектива (f'=51,14 мм):
поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,023 мм,
поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2w=18 град не более 0,081 мм,
-"- в сагиттальном сечении не более 0,018 мм,
меридиональный астигматический отрезок не более 0,089 мм,
саггитальный астигматический отрезок не более 0,075 мм,
дисторсия не более 5%;
второе фокусное расстояние объектива (f'=148,39 мм):
поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,042 мм,
поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2w=6 град не более 0,09 мм,
-"- в сагиттальном сечении не более 0,072 мм,
меридиональный астигматический отрезок не более 0,159 мм,
сагиттальный астигматический отрезок не более 0,101 мм,
дисторсия не более 0,12%.

Конструктивные параметры объектива для первого и второго фокусных расстояний приведены в табл. 1 и 2.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан объектив с дискретным изменением фокусного расстояния, состоящий из шести линз с полем зрения 2w=18 град, и 6 град и с высоким качеством изображения.

Объектив содержит три компонента. Первый компонент - неподвижный, состоящий из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету. Второй и третий компоненты установлены с возможностью ввода и вывода из оптической системы, так что только один из них находится в ней. Второй компонент состоит из отрицательного и положительного менисков, обращенных выпуклостью к предмету. Третий компонент состоит из трех линз, первая из которых плосковогнутая, обращенная вогнутостью к предмету, вторая - плосковыпуклая, обращенная выпуклостью к изображению, а третья выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету. Обеспечивается высокое качество изображения при повышенном поле зрения для спектрального диапазона от 8 до 12,5 мкм. 1 ил., 2 табл.

Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния, содержащий три компонента, причем первый из них неподвижный, состоящий из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, второй компонент установлен с возможностью ввода и вывода его из оптической системы и состоит из отрицательной и положительной линз, третий компонент состоит из трех линз, первая из которых отрицательная, обращенная вогнутостью к предмету, вторая - положительная, а третья выполнена в виде мениска, отличающийся тем, что в третьем компоненте первая линза плосковогнутая, вторая - плосковыпуклая, обращенная выпуклостью к изображению, а третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, а линзы второго компонента - мениски, обращенные выпуклостью к предмету, причем третий компонент установлен с возможностью ввода и вывода его из оптической системы, так что только второй или третий компонент находится в ней.