СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ С ВЫНЕСЕННЫМ ВХОДНЫМ ЗРАЧКОМ Российский патент 2005 года по МПК G02B9/60 

Предлагаемое изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к классу светосильных объективов с вынесенным входным зрачком, и может быть использовано в фотографии, проекционной технике, а также при работе с различными приемниками излучения, которые требуют увеличенного заднего фокального отрезка, высокую коррекцию аберраций в широком спектральном диапазоне, наличие действующей апертурной диафрагмы и высокую радиационно-оптическую устойчивость, например, при использовании в составе аппаратуры, работающей в условиях воздействия гамма-излучения с мощностью до 5×10⁶ Р/ч.

Известны четырехкомпонентные светосильные объективы с вынесенным входным зрачком [1-5].

Однако некоторые объективы [1, 2] имеют недостаточно высокое относительное отверстие, не превышающее 1:4. Другие объективы [1, 3, 4] имеют задний фокальный отрезок значительно меньше, чем 0,5 ƒ'_oб, где ƒ'_oб - фокусное расстояние объектива. Кроме того, объектив [5] имеет сложную конструкцию, состоящую из 8 линз.

Все рассмотренные объективы выполнены из материалов, не имеющих высокой радиационно-оптической устойчивости, и не могут быть использованы в аппаратуре, работающей в условиях воздействия гамма-излучения большой мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является светосильный объектив [3], содержащий четыре компонента, в котором первый компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, второй компонент - отрицательная линза, третий компонент состоит из двух одиночных положительных линз, а четвертый компонент склеен из положительной и отрицательной линз. Объектив имеет относительное отверстие 1:2 и апертурную диафрагму вблизи первого компонента.

Данная конструкция не обеспечивает высокое качество изображения при относительном отверстии 1:1,6 и не позволяет увеличить задний фокальный отрезок S'_F до 0,5 ƒ'_oб. Объектив не имеет действующей апертурной диафрагмы. Он выполнен из обычных марок стекол и не обладает радиационно-оптической устойчивостью.

Целью предлагаемого изобретения является создание светосильного радиационно-стойкого объектива с относительным отверстием до 1:1,6, угловым полем не менее 35° и задним фокальным отрезком s'_f до 0,5 ƒ'_oб с возможностью размещения действующей апертурной диафрагмы перед объективом для регулировки освещенности в плоскости изображения.

Эта цель достигается тем, что в известном объективе, содержащем четыре компонента, первый из которых - положительный мениск, второй - отрицательная линза, третий состоит из двух одиночных положительных линз, четвертый компонент склеен из положительной и отрицательной линз, первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, четвертый компонент представляет собой мениск, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из положительной и отрицательной линз с оптическими силами соответственно (1,1...1,3) ϕ_об и (-1,5...-1,6) ϕ_об, причем оптическая сила мениска не превышает 0,01 ϕ_об, а толщина мениска не менее 0,5 ƒ'_oб, где ϕ_об и ƒ'_oб - оптическая сила и фокусное расстояние объектива соответственно, при этом все линзы могут быть выполнены из материалов с высокой радиационно-оптической устойчивостью к воздействию гамма-излучения с мощностью до 5×10⁶ Р/ч.

На фиг.1 представлена принципиальная оптическая схема радиационно-стойкого светосильного объектива с вынесенным входным зрачком. Объектив состоит из четырех компонентов 1, 2, 3, 4. Компонент 1 выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, компонент 2 - отрицательная линза, компонент 3 состоит из двух одинаковых положительных линз 5, 6, компонент 4 представляет собой мениск, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из положительной линзы 7 и отрицательной линзы 8. Перед объективом размещена ирисовая апертурная диафрагма 9.

На фиг.2 приведены в качестве примера конструктивные элементы объектива. Фокусное расстояние объектива ƒ'_oб=14,07 мм, относительное отверстие 1:1,6, угловое поле 2ϕ=36°. Объектив имеет задний фокальный отрезок S’_F=8,9 мм, что составляет 0,63 ƒ'_oб.

Компонент 4 имеет оптическую силу ϕ₄=0,0085 ϕ_об и склеен из положительной и отрицательной линз с оптическими силами 1,22 ϕ_об и - 1,57 ϕ_об соответственно. Толщина мениска составляет 0,52 ƒ'_oб.

Объектив выполнен из радиационно-устойчивых материалов, а именно линзы 1, 2, 6, 7, 8 - из стекол серии 200, а линза 5 - из стекла серии 100.

Объектив исправлен для в области спектра от 4400 нм до 660 нм.

На фиг.3 приведена полихроматическая частотно-контрастная характеристика объектива для относительного отверстия 1:1,6 и углового поля 2ω=36°, рассчитанная до 22-х длин волн.

Положительный эффект предлагаемой конструкции объектива заключается в том, что она обеспечивает высокое качество изображения при увеличенном относительном отверстии до 1:1,5 (в прототипе 1:2), увеличение заднего фокального отрезка до величины не менее 0,5 ƒ'_oб (в прототипе 0,3 ƒ'_oб) позволяет использовать объектив с набором светофильтров, наличие действующей апертурной диафрагмы перед объективом дает возможность регулировать освещенность в плоскости изображения при минимальных габаритах, а выполнение линз объектива из радиационно-устойчивого материала обеспечивает возможность его использования в аппаратуре, работающей в условиях воздействия гамма-излучения с мощностью дозы до 5×10⁶ P/ч (в прототипе мощность дозы должна быть не выше 1×10⁶ Р/ч).

ЛИТЕРАТУРА

1. Авт. св. СССР №1464122, кл. 4 G 02 B 11/34, 1989 г.

2. Патент США №4464024, кл. G 02 B 9/20, 1984 г.

3. Авт. св. СССР №1642426, кл. 5 G 02 B 11/34, 1991 г.

4. Заявка Японии №56-41974, кл. G 02 B 9/34, 1981 г.

5. Авт. св. СССР №1432940, кл. 4 G 02 B 9/04, 1988 г.

Объектив предназначен для использования в фотографии, проекционной технике, а также в оптических приборах, работающих с различными приемниками излучения. Объектив состоит из четырех компонентов и действующей апертурной диафрагмы перед объективом. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, второй компонент - отрицательная линза, третий состоит из двух одиночных положительных линз, а четвертый - мениск, обращенный выпуклостью к предмету и склеенный из положительной и отрицательной линз с оптическими силами соответственно (1,1...1,3) ϕ _об и (-1,5...-1,6) ϕ _об. Оптическая сила мениска не превышает 0,01 ϕ _об, а его толщина не менее 0,5 ƒ '_об , где ϕ _об и ƒ '_об - оптическая сила и фокусное расстояние объектива соответственно. Все линзы могут быть выполнены из материалов с высокой радиационно-оптической устойчивостью к воздействию гамма-излучения с мощностью до 5х10⁶ Р/ч. Обеспечивается создание светосильного радиационно-стойкого объектива с относительным отверстием до 1 : 1,5, угловым полем не менее 35° и задним фокальным отрезком S_f до 0,5 ƒ '_об с возможностью размещения действующей апертурной диафрагмы перед объективом для регулировки освещенности в плоскости изображения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Светосильный объектив с вынесенным входным зрачком, содержащий четыре компонента, первый из которых - положительный мениск, второй - отрицательная линза, третий состоит из двух одиночных положительных линз, четвертый компонент состоит из положительной и отрицательной линз, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, четвертый компонент представляет собой мениск, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из положительной и отрицательной линз с оптическими силами соответственно (1,1...1,3)ϕ_об и (-1,5...-1,6)ϕ_об, причем оптическая сила мениска не превышает 0,01ϕ_об, а толщина мениска не менее 0,5 ƒ'_об, где ϕ_об и ƒ'_oб - оптическая сила и фокусное расстояние объектива соответственно.2. Светосильный объектив с вынесенным входным зрачком по п. 1, отличающийся тем, что все линзы объектива выполнены из материалов с радиационно-оптической устойчивостью к воздействию гамма-излучения с мощностью дозы до 5х10⁶ Р/ч.