ОБЪЕКТИВ Российский патент 2005 года по МПК G02B9/34 G02B11/20 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в телевизионных системах наблюдения.

Известны объективы по авторским свидетельствам СССР №1236412, МПК G 02 B 9/34, 9/50, 1984 г., №1446585, МПК G 02 B 9/34, 1988 г., по патенту RU №2175774, МПК G 02 B 13/14, 9/34, 11/20, 2000 г. Объективы по авторским свидетельствам СССР №1236412 и №1446585 имеют небольшое относительное отверстие, а объектив по патенту RU №2175774 - маленькое угловое поле.

Наиболее близким аналогом является объектив для ИК-области спектра по патенту RU №2072733, МПК G 02 B 13/14, 9/34, 1994 г., выполненный в виде двух компонентов. Первый компонент состоит из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двухсклеенного мениска, состоящего из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент состоит из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы. Однако он имеет небольшой угол поля зрения и неудовлетворительное качество изображения из-за недостаточного исправления осевых и полевых аберраций.

Задачей изобретения является создание объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, - это увеличение угла поля зрения с более высоким качеством изображения, достигнутым за счет уменьшения сферической аберрации, меридиональной кривизны и сагиттальной кривизны.

Это достигается тем, что в объективе, выполненном из двух компонентов и состоящем из последовательно расположенных на оптической оси положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, двухсклеенного мениска, содержащего двояковыпуклую и двояковогнутую линзы, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету и одиночной двояковыпуклой линзы, и в отличие от известного, первый компонент образуют первые три линзы, а именно положительный мениск, двухсклеенный мениск и отрицательный мениск, а второй компонент состоит из одиночной двояковыпуклой линзы, при этом оптические силы компонентов соотносятся как

3,5≤f'_1комп/f'_2комп≤4,

где f'_1комп - фокусное расстояние первого компонента, мм;

f'_2комп - фокусное расстояние второго компонента, мм,

а приведенное расстояние между компонентами равно

0,2≤d_{прив.комп}≤0,22,

где d_{прив.комп}=d_комп/f',

d_комп - расстояние между компонентами, мм,

f' - фокусное расстояние объектива, мм.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 изображена оптическая схема объектива, на фиг.2 - график продольной сферической аберрации, на фиг.3 - график кривизны и дисторсии, на фиг.4 - график полихроматического коэффициента передачи модуляции (КПМ).

Объектив (фиг.1) содержит два компонента, первый из которых состоит из положительного мениска 1, обращенного выпуклостью к предмету, двухсклеенного мениска, состоящего из двояковыпуклой линзы 2 и двояковогнутой линзы 3, и отрицательного мениска 4, обращенного выпуклостью к предмету, а второй компонент - двояковыпуклая линза 5.

Объектив работает следующим образом: свет от предмета, расположенного на бесконечно большом расстоянии от первого компонента, преломляясь, проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5 и формирует в фокальной плоскости объектива изображение предмета.

В соответствии с предложенным техническим решением рассчитан вариант объектива для фокусного расстояния f'=24,97 мм, конструктивные параметры которого приведены в таблице.

Радиусы, ммТолщины, ммМарка стекла20,56   3,5ТК211432,2   0,2 10,399   4,4ТК21-123,88   2ТФ513,49   1,5 23,99   2ТФ55,834   5,2 8,67   3,5ЛФ5-478,6  

Объектив имеет угол поля зрения 2ω=18°, относительное отверстие 1:1,8 и высокое качество изображения:

- сферическая аберрация на зоне зрачка m=0,707 ΔS'=-0,03 мм (фиг.2),

- меридиональная кривизна ΔХ'm=-0,001 мм (фиг.3),

- сагиттальная кривизна ΔX's=-0,018 мм (фиг.3).

Полихроматический коэффициент передачи модуляции в изображении синусоидальной миры абсолютного контраста на пространственной частоте N=30 мм^-1 (фиг.4) в спектральном интервале длин волн от 450 до 650 нм составляет

1) для осевой точки предмета -0,83,

2) для поля ω=9°:

меридиональное сечение - 0,72,

сагиттальное сечение - 0,74.

При этом соотношение фокусных расстояний компонентов:

3,5≤f'_1комп/f'_2комп=54,45/14,76=3,69≤4,

а приведенное расстояние между компонентами:

0,2≤d_{прив.комп}≤d_комп/f'=5,2/24,97=0,208≤0,22.

У ближайшего аналога:

- сферическая аберрация на зоне m=0,707 зрачка ΔS'=-0,08 мм,

- меридиональная кривизна ΔХ'm=0,05 мм,

- сагиттальная кривизна ΔХ'm=-0,14 мм.

Причем соотношение фокусных расстояний компонентов равно:

f'_1комп/f'_2комп=90,25/521,65=0,173,

где f'_1комп - фокусное расстояние первого компонента, мм,

f'_2комп - фокусное расстояние второго компонента, мм.

При этом приведенное расстояние между компонентами равно

d_{прив.комп=}d_комп/f'=18/85=0,212,

где d_комп - расстояние между компонентами, мм,

f' - фокусное расстояние объектива, мм.

Как видно из конкретного примера расчета, объектив, выполненный с одинаковыми, по сравнению с ближайшим аналогом, по описанию и расположению по ходу луча во всем объективе линзами, с одинаковым приведенным расстоянием между компонентами, но другой структурой компонентов (у аналога: первый компонент - 2 линзы, второй компонент - 2 линзы, у предлагаемого объектива: первый компонент - 3 линзы, второй компонент - 1 линза) и разным соотношением их оптических сил имеет более высокие эксплуатационные технические характеристики, что свидетельствует о том, что предложенная совокупность отличительных признаков обеспечивает требуемый результат.

Таким образом, получен объектив с высоким качеством изображения, уменьшенной сферической аберрацией, меридиональной и сагиттальной кривизной.

Объектив состоит из последовательно расположенных на оптической оси первого компонента, включающего положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, двухсклеенный мениск, содержащий двояковыпуклую и двояковогнутую линзы, и отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, и второго компонента, состоящего из одиночной двояковыпуклой линзы. Оптические силы компонентов относятся как , где , - фокусные расстояния первого и второго компонентов. Приведенное расстояние между компонентами равно 0,2<d_{прив.комп}≤0,22, где d_{прив.комп}=d_комп/f', d_комп - расстояние между компонентами, f' - фокусное расстояние объектива. Обеспечивается увеличение угла поля зрения и повышение качества изображения за счет уменьшения сферической аберрации, меридио-нальной кривизны и сагиттальной кривизны. 4 ил., 1 табл.

Объектив, выполненный из двух компонентов, состоит из последовательно расположенных на оптической оси положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, двухсклеенного мениска, содержащего двояковыпуклую и двояковогнутую линзы, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету и одиночной двояковыпуклой линзы, отличающийся тем, что первый компонент образуют первые три линзы, а именно: положительный мениск, двухсклеенный мениск и отрицательный мениск, а второй компонент состоит из одиночной двояковыпуклой линзы, при этом оптические силы компонентов соотносятся как

где - фокусное расстояние первого компонента, мм;

- фокусное расстояние второго компонента, мм;

а приведенное расстояние между компонентами равно

0,2≤d_{прив.комп}≤0,22,

где d_{прив.комп}=d_комп/f';

d_комп - расстояние между компонентами;

f' - фокусное расстояние объектива, мм.