ТРЕХЛИНЗОВЫЙ ТЕЛЕОБЪЕКТИВ Российский патент 2006 года по МПК G02B13/02 G02B9/12 G02B13/14 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических, в том числе в ИК-системах.

Известен фотографический телеобъектив (Патент Швейцарии №339394, НКИ 42Н, 4/10, опубл. 1959 г.), содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух одиночных линз - двояковыпуклой и двояковогнутой; а второй компонент - склеенный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению и состоящий (по ходу лучей) из отрицательного и положительного менисков.

Однако этот телеобъектив имеет большую длину, сложную конструкцию и недостаточную технологичность (состоит из четырех разных линз).

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является телеобъектив (М.И.Апенко, Л.А.Запрягаева, И.С.Свешникова «Задачник по прикладной оптике», Москва: Недра, 1987, стр.303), содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух одиночных линз - двояковыпуклой и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению; а второй компонент - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами. Этот объектив исправлен в спектральном диапазоне от 480 до 644 нм.

Характеристики объектива:

фокусное расстояние f'320,07 ммдлина оптической системы (расстояние от первой до последней оптических поверхностей)191 ммзадний фокальный отрезок43,43 ммкоэффициент телеобъектива К_Т0,7324

Выполнены условия:

d₂/f'=0,002

n₂=1,6169

n₃=1,5183

ν₂=36,7

ν₃=63,83,

где: d₂ - величина второго воздушного промежутка;

f'- фокусное расстояние всего объектива;

n₂, ν₂ - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала второй линзы;

n₃, ν₃ - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала третьей линзы.

Данный телеобъектив имеет небольшое фокусное расстояние, большую длину и недостаточную технологичность (так как все линзы в объективе - разные).

Задачей заявляемого изобретения является создание трехлинзового телеобъектива с увеличенным фокусным расстоянием, уменьшенной длиной и с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения для точки на оси.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в трехлинзовом телеобъективе, содержащем два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух отдельных линз, второй - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами; в отличие от известного первый компонент состоит из двух одинаковых, положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, и выполняются условия:

0,03<d₂/f'<0,1

1,4<n₂<1,616

1,75<n₃<1,9

50<ν₂<72

20<ν₃<27,7,

где: d₂ - величина второго воздушного промежутка;

f' - фокусное расстояние всего объектива;

n₂, ν₂ - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала второй линзы;

n₃, ν₃ - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала третьей линзы.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.

Трехлинзовый телеобъектив состоит из двух последовательно расположенных по ходу лучей от предмета компонентов, первый из которых состоит из двух одиночных одинаковых, положительных менисков 1 и 2, обращенных выпуклостью к предмету, а второй - двояковогнутая линза 3.

Предложенный объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1-3 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

Предложенная оптическая система может также работать как объектив коллиматора в обратном ходе лучей.

В соответствии с предложенным решением рассчитан телеобъектив, исправленный в спектральном диапазоне от 863 до 951 нм, причем основная расчетная длина волны λ=900 нм.

Конструктивные параметры телеобъектива приведены в таблице 1.

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние f'428,85 ммотносительное отверстие1:42,9угол поля зрения1 град. 40'длина оптической системы (расстояние от первой до последней оптических поверхностей)29,26 ммрасстояние от последней оптической поверхности до плоскости наилучшей установки55,52 ммкоэффициент телеобъектива К_T0,1977

Выполнены условия:

d₂/f'=0,05494

n₂=1,615192

n₃=1,813767

ν₂=58,09

ν₃=25,17,

где: d₂ - величина второго воздушного промежутка;

f' - фокусное расстояние всего объектива;

n₂, ν₂ - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала второй линзы;

n₃, ν₃ - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала третьей линзы.

Входной зрачок в трехлинзовом телеобъективе вынесен на расстояние 4,5 мм перед первой оптической поверхностью, но может находиться и в другом месте.

Таблица 1.Конструктивные параметры телеобъективаРадиусы, ммТолщины, ммМарка стеклаПоказатель преломления n_eКоэфф. дисперсии ν_eСветовой диаметр, ммR₁=29,509    10,2 d₁=2,3TK161,61519258,09 R₂=112,468    10,2 d₂=0,2 1  R₃=29,509    10,2 d₃=2,3TK161,61519258,09 R₄=112,468    10,2 d₄=23,56 1  R₅=-9,817    3 d₅=0,9ТФ101,81376725,17 R₆=9,817    3

В таблице 2 приведены аберрации для λ=900 нм рассчитанного варианта телеобъектива.

Таблица 2Вид аберрацииПредложенный светосильный объектив (не более)Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:42,90,02 ммПоперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин.0,16 ммПоперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин.0,033 ммМеридиональный астигматический отрезок Х_м для поля зрения 2W=1 град. 40 мин.7,44 ммСагиттальный астигматический отрезок X_s для поля зрения 2W=1 град. 40 мин.6,45 ммДисторсия для поля зрения 2W=1 град. 40 мин.0,69%

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан трехлинзовый телеобъектив с повышенным до величины 428,85 мм фокусным расстоянием, с уменьшенной длиной и повышенной технологичностью при высоком качестве изображения для точки на оси.

Трехлинзовый телеобъектив состоит из двух компонентов, первый из которых - положительный и состоит из двух одинаковых положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, второй компонент - двояковогнутая линза с одинаковыми по модулю радиусами. В телеобъективе выполняются соотношения между величиной второго воздушного промежутка, фокусным расстоянием объектива и показателями преломления и коэффициентами дисперсии для линии е материалов второй и третьей линз. Технический результат - создание трехлинзового телеобъектива с увеличенным фокусным расстоянием, уменьшенной длиной и с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения для точки на оси. 1 ил., 2 табл.

Трехлинзовый телеобъектив, содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух отдельных линз, второй - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами, отличающийся тем, что первый компонент состоит из двух одинаковых положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, и выполнены условия

0,03<d₂/f'<0,1;

1,4<n₂<1,616;

1,75<n₃<1,9;

50<ν₂<72;

20<ν₃<27,7,

где d₂ - величина второго воздушного промежутка;

f' - фокусное расстояние всего объектива;

n₂, ν₂ - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала второй линзы;

n₃, ν₃ - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала третьей линзы.