ТЕЛЕОБЪЕКТИВ КОЛЛИМАТОРА ДЛЯ БЛИЖНЕЙ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА Российский патент 2005 года по МПК G02B13/02 G02B13/14 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам, и может быть использовано для оценки качества телевизионного объектива, работающего в ближней ИК-области спектра.

Известны конструкции телеобъективов, описанные, например, в выложенной заявке Японии № 2-40606(А), кл. G 02 B 13/02, опубл. 09.02.90 г., в акцептованной заявке Японии № 61-12246(В2), кл. G 02 В 13/02, опубл. 07.04.86 г. и в акцептованной заявке Японии №59-2883 (В2),кл. G 02 B 13/02, опубл. 21.01.84 г.

Наиболее близким по технической сущности является телеобъектив, описанный в выложенной заявке Японии №63-201622(А), кл. G 02 B 27/64, опубл. 19.08.88 г. Этот объектив выполнен из следующих последовательно расположенных компонентов и линз в них:

- первый компонент - положительный, выполненный из одиночных линз, первая из которых двояковыпуклая линза, вторая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, четвертая - двояковогнутая линза, пятая - двояковыпуклая линза и шестая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету,

- второй компонент - отрицательный, состоит из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и склеенной линзы, состоящей из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению.

Указанный объектив рассчитан для видимой области спектра 434-656 нм и имеет фокусное расстояние f′=352,94 мм, относительное отверстие 1:5.6, угловое поле в пространстве предметов 2ω=7°, продольную сферическую аберрацию по зоне -0,142 мм, меридиональную кривизну -0,14 мм и большие аберрации в широких меридиональных пучках. Фокусное расстояние первого компонента равно f′1ком=230,09 мм. Фокусное расстояние второго компонента f′2кoм.=-232,47 мм.

Задачей изобретения является создание телеобъектива коллиматора с повышенными оптическими характеристиками.

Технический результат - расширение спектрального диапазона, большой вынос входного зрачка и высокое качество изображения как точки на оси, так и внеосевой точки поля при большом фокусном расстоянии объектива коллиматора.

Это достигается тем, что в телеобъективе коллиматора для ближней ИК-области спектра, содержащем два компонента, первый из которых положительный, состоящий из одиночных линз, первая из них двояковыпуклая, вторая - отрицательная, третья - положительная, четвертая - двояковогнутая, пятая - двояковыпуклая, шестая - отрицательная, второй компонент - отрицательный, состоящий из отрицательной и положительной линз, в отличие от известного, в первом компоненте вторая линза - двояковогнутая, третья - двояковыпуклая, а шестая - двояковогнутая, во втором компоненте первая линза выполнена двояковогнутой, а вторая - в виде одиночной двояковыпуклой линзы.

На фиг.1 изображена оптическая схема объектива, на фиг.2 и 3 - графики аберраций объектива, на фиг.4 - графики коэффициента передачи модуляции (КПМ).

Телеобъектив коллиматора для ближней ИК-области спектра (фиг.1) содержит последовательно расположенные по ходу луча два компонента, первый из которых - положительный - состоит из двояковыпуклой линзы 1, двояковогнутой линзы 2, двояковыпуклой линзы 3, двояковогнутой линзы 4, двояковыпуклой линзы 5 и двояковогнутой линзы 6. Второй компонент - отрицательный - состоит из двояковогнутой линзы 7 и двояковыпуклой линзы 8. Апертурная диафрагма совпадает с входным зрачком и вынесена от первой линзы к плоскости предмета на расстояние 984,7 мм=1,64 f′oб.

Телеобъектив коллиматора работает следующим образом. В фокальной плоскости телеобъектива (в плоскости наилучшей установки) устанавливается мира, которая подсвечивается. Изображение этой миры через линзы 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 проектируется параллельным потоком и направляется в испытуемый телевизионный объектив, при этом входной зрачок телеобъектива коллиматора совпадает с входным зрачком испытуемого телевизионного объектива, который собирает параллельный поток и строит в плоскости своего изображения (на приемнике оптического изображения) изображение миры.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан телеобъектив с конструктивными данными, приведенными в табл.1:

фокусное расстояние объектива f′oб=599.91 мм

фокусное расстояние первого компонента f′1 ком=520,21 мм

фокусное расстояние второго компонента f′2 ком=-724,15 мм

задний фокальный отрезок S′F′=60,03 мм

расстояние от последней поверхности объектива

до плоскости наилучшей установки S′уст=60,01 мм

Таблица 1Радиус, ммТолщина, ммПоказатель преломления для λ=0,8 мкмМарка стеклаСветовой диаметр, ммR1=269,2 1 194,4 D1=321,647841ТК21 R2=-711,2   192,8 D2-61  R3=-508,2   190,70 D3=181,674629ТФ8 R4=244,3   182,9 D4=101  R5-198,61   187,0 D5=491,647841ТК21 R6=-262,4   184,7 D6=51  R7=-236,6   180,0 D7=181,510346К8 R8=156,68   160,9 D8=121  R9=207,5   161,5 D9=261,647841ТК21 R10=-1106,6   159,6 D10=61  R11=-505,8   158,2 D11=151,674629ТФ8 R12=1870,7   153,9 D12=3001  R13=-116,95   78,0 D13=101,510346К8 R14=211,3   79,4 D14=1,91  R15=160,32  ЛФ580,5 D15=141,565332  R16=-337,3   80,5

Телеобъектив имеет следующие характеристики:

относительное отверстие 1:К=1:7,5

угловое поле в пространстве предметов 2σ=6°54′

спектральный диапазон 600-800-1000 нм

продольная сферическая аберрация по зоне -0,0077 мм

меридиональная кривизна изображения по полю -0,063 мм

сагиттальная кривизна изображения по полю 0,091 мм

кружок рассеяния для точки на оси 0,00078 мм

кружок рассеяния по полю 0,0071 мм

вынос входного зрачка от первой поверхности

линзы к плоскости предмета -984,7 мм=-1,64 f′oб.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата по сравнению с ближайшим аналогом: расширен спектральный диапазон телеобъектива 600-1000 нм вместо 434-656 нм, увеличено фокусное расстояние телеобъектива коллиматора f=599,91 мм вместо 352,94 мм, осуществлен вынос входного зрачка от первой поверхности линзы к плоскости предметов на расстояние -984,7 мм=1,64 f′oб вместо входного зрачка на первой поверхности, существенно улучшено качество изображения.

Таблица 2ХарактеристикиПредлагаемый телеобъективТелеобъектив ближайшего аналогаМеридиональная кривизна изображения по полю, мм-0,063-0,141Сагиттальная кривизна изображения по полю, мм0,091-0,070Кружок рассеяния для точки на оси, мм0,000780,018Кружок рассеяния по полю, мм0,00710,021

Телеобъектив коллиматора содержит шестилинзовый положительный и двухлинзовый отрицательный компоненты, в первом из которых последовательно чередуются двояковыпуклые и двояковогнутые линзы, а второй компонент состоит из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Обеспечивается расширение спектрального диапазона, большой вынос входного зрачка и высокое качество изображения как точки на оси, так и внеосевой точки поля при большом фокусном расстоянии. 2 табл., 4 ил.

Телеобъектив коллиматора для ближней ИК-области спектра, содержащий два компонента, первый из которых положительный, состоящий из одиночных линз, из них первая и пятая - двояковыпуклые, вторая и шестая - отрицательные, третья - положительная, четвертая - двояковогнутая, второй компонент - отрицательный, состоящий из отрицательной и положительной линз, отличающийся тем, что в первом компоненте вторая и шестая линзы выполнены двояковогнутыми, третья - двояковыпуклой, а во втором компоненте первая линза выполнена двояковогнутой, а вторая - в виде одиночной двояковыпуклой линзы.