ОБЪЕКТИВ Российский патент 2004 года по МПК G02B9/12 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например, в визуальных, ИК-системах, в кино- и фотообъективах.

Известен объектив [1]. Он состоит по ходу лучей из четырех линз, первая из которых - двояковыпуклая, вторая - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третья линза - положительная, четвертая линза - плосковыпуклая, обращенная плоскостью к изображению. Объектив имеет невысокое поле зрения 2W=4 град. 52 мин.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является объектив “Таир-11” [2], содержащий три компонента, первый из которых (по ходу лучей) - двухлинзовый склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй и третий компоненты - одиночные положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету.

Объектив имеет относительное отверстие 1:2,8 и фокусное расстояние 133 мм. Его недостаток - невысокое качество изображения при относительном отверстии 1:2,8 и поле зрения 2W=14 град. и низкая технологичность, т.к. все радиусы оптических поверхностей разные, что требует применения разных пробных стекол и своего обрабатывающего инструмента на каждую оптическую поверхность.

Объектив имеет аберрации для λ=546 нм:

поперечная сферическая аберрация для точки на оси 0,036 мм;

поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля

зрения 2W=14 град. 0,051 мм;

поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=14 град. 0,028 мм;

меридиональный астигматический отрезок Х_м -0,474 мм;

сагиттальный астигматический отрезок X_s -0,296 мм;

дисторсия 1,6%.

Имеют место равенства:

где R₁ - радиус первой оптической поверхности по ходу лучей;

R₂ - радиус второй оптической поверхности по ходу лучей;

R₄ - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей;

R₅ - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей.

Задачей заявляемого изобретения является создание объектива с повышенным качеством изображения и повышение технологичности изготовления.

Технический результат - повышение качества изображения объектива при относительном отверстии 1:2,8 и поле зрения 2W=14 град.

Это достигается тем, что в объективе, содержащем три компонента, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, в отличие от известного отрицательная линза в первом компоненте выполнена в виде плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к изображению, и, кроме того, имеют место соотношения:

где R₁ - радиус первой оптической поверхности по ходу лучей;

R₂ - радиус второй оптической поверхности по ходу лучей;

R₄ - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей;

R₅ - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей;

Предлагаемый объектив имеет повышенную технологичность, т.к. радиусы двух оптических поверхностей равны и, следовательно, при обработке поверхностей для них необходимы одинаковые пробные стекла и обрабатывающий инструмент, и, кроме того, одна оптическая поверхность плоская, а на плоскую поверхность всегда имеются в наличии пробные стекла и обрабатывающий инструмент.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.

Объектив состоит из трех последовательно расположенных по ходу лучей от предмета компонентов, первый из которых - двухлинзовый, склеенный из двояковыпуклой линзы 1, и плосковогнутой линзы 2, обращенной плоскостью к изображению; второй компонент - одиночный положительный мениск 3, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск 4, обращенный выпуклостью к предмету.

Входной зрачок вынесен на расстояние 12,08 мм после первой оптической поверхности.

Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив: световой поток от предмета попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой находится приемник оптического излучения (не показан).

В соответствии с предложенным решением рассчитан объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 486 до 656 нм.

Конструктивные параметры объектива приведены в таблице 1.

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние 70 мм;

относительное отверстие 1:2,8;

угол поля зрения 14 град.

В таблице 2 приведены аберрации для λ=546 нм рассчитанного объектива в сравнении с ближайшим аналогом.

Выполнены соотношения:

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан объектив с полем зрения 2W=14 град., с относительным отверстием 1:2,8, с повышенным качеством изображения.

Источники информации

1. Патент Японии №60-49287, G 02 В 13/00, опубл. 1979 г.

2. Объектив “Таир-11”, оптический выпуск Государственного оптического института, опубл. 1957 г.

Объектив относится к оптическому приборостроению и может быть использован в различных оптических системах, например, в визуальных, ИК-системах, в кино- и фотообъективах. Объектив состоит из трёх последовательно расположенных по ходу лучей компонентов, первый из которых - двухлинзовый, склеенный из двояковыпуклой линзы и плосковогнутой линзы, обращённой плоскостью к изображению. Второй компонент - одиночный положительный мениск, обращённый выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращённый выпуклостью к предмету. Радиусы оптических поверхностей связаны соотношениями, указанными в формуле изобретения. Обеспечивается повышение технологичности и повышение качества изображения. 2 табл., 1 ил.

Объектив, содержащий три компонента, первый из которых по ходу лучей – двухлинзовый, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй и третий компоненты - положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью к предмету, отличающийся тем, что отрицательная линза в первом компоненте выполнена в виде плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к изображению, и имеют место соотношения

|R₂| = R₄;

0,9 < R₁/|R₂| < 1,8;

0,45 < R₄/R₅ < 0,6,

где R₁ - радиус первой оптической поверхности по ходу лучей;

R₂ - радиус второй оптической поверхности по ходу лучей;

R₄ - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей;

R₅ - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей.