ЧЕТЫРЕХЛИНЗОВЫЙ ТЕЛЕОБЪЕКТИВ Российский патент 2006 года по МПК G02B13/02 G02B9/10 

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

Известен фотографический телеобъектив [1], 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 малое относительное отверстие 1:4,8; сложную конструкцию (объектив состоит из четырех линз, разделенных двумя воздушными промежутками, что требует применения металлического кольца в первом компоненте, установленного между «расклеенными» поверхностями) и недостаточную технологичность, так как отсутствуют плоские поверхности и присутствует воздушный промежуток в первом компоненте, требующий просветления дополнительно двух «расклеенных» поверхностей, повышенной точности выполнения этих поверхностей в первом компоненте и повышенной точности их центрировки.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является фотографический телеобъектив [2], содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух склеенных линз - двояковыпуклой и двояковогнутой, и положительного одиночного мениска, обращенного выпуклостью к предмету; а второй компонент - одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету.

Характеристики данного объектива:

фокусное расстояние f' 135 ммотносительное отверстие 1:4

Выполнены условия:

n₄=1,6727

ν₄=32,2,

где n₄, ν₄ - показатель преломления и коэффициент дисперсии материала четвертой линзы.

Данный телеобъектив имеет небольшое фокусное расстояние, малое относительное отверстие, сложную конструкцию (объектив состоит из четырех линз, разделенных двумя воздушными промежутками, что требует применения металлического кольца в первом компоненте, установленного между первыми двумя склеенными линзами и положительным мениском) и недостаточную технологичность, так как в первом компоненте имеется воздушный промежуток, требующий просветления дополнительно двух «расклеенных» поверхностей.

Задачей заявляемого изобретения является создание четырехлинзового телеобъектива с улучшенными эксплуатационными характеристиками и повышенной технологичностью.

Технический результат - увеличение фокусного расстояния, относительного отверстия, упрощение конструкции и повышение технологичности при высоком качестве изображения за счет применения плоских поверхностей и поверхностей с одинаковыми радиусами, что позволяет унифицировать применение пробных стекол и обрабатывающего инструмента при обработке оптических поверхностей, а вместо пробных стекол для контроля плоских поверхностей можно использовать интерферометр. Кроме того, для плоских поверхностей в оптическом производстве всегда имеются в наличии пробные стекла и обрабатывающий инструмент.

Это достигается тем, что в четырехлинзовом телеобъективе, содержащем два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух одиночных склеенных линз - положительной и отрицательной, и третьей - положительной одиночной линзы, обращенной выпуклостью к предмету; а второй компонент - одиночная отрицательная линза, обращенная вогнутостью к предмету; в отличие от известного, первая и вторая линзы в первом компоненте выполнены в виде менисков, обращенных выпуклостью к предмету; третья линза в первом компоненте - выпуклоплоская; кроме того, все три линзы первого компонента - склеенные, а второй компонент - вогнутоплоская линза и, кроме того, выполнено условие

R₃/|R₅|=1.

Кроме того, в объективе могут быть выполнены условия

1,4<n₄<1,665

32,5<ν₄<72,

где R₃ - радиус третьей оптической поверхности по ходу лучей;

R₅ - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей;

n₄, ν₄ - показатель преломления и коэффициент дисперсии материала четвертой линзы для линии е.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного телеобъектива.

Телеобъектив (см. чертеж) состоит из двух последовательно расположенных по ходу лучей от предмета компонентов, первый из которых состоит из трех одиночных склеенных линз - положительного мениска 1, обращенного выпуклостью к предмету, отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к предмету и плосковыпуклой линзы 3, обращенной выпуклостью к предмету; а второй компонент - одиночная плосковогнутая линза 4, обращенная вогнутостью к предмету.

Кроме того, за объективом может быть установлена призма 5 (или призмы) и(или) плоскопараллельная пластина (или плоскопараллельные пластины).

Телеобъектив работает следующим образом. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4 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 480 до 660 нм, причем основная расчетная длина волны λ=546 нм.

Конструктивные параметры телеобъектива приведены в таблице 1.

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние f'150,74 ммотносительное отверстие1:3,75угол поля зрения7 град

Выполнены условия:

n₄=1,615192

ν₄=58,09,

где n₄, ν₄ - показатель преломления для линии и коэффициент дисперсии материала четвертой линзы для линии е.

Объектив может также работать в качестве коллиматора.

За объективом может быть расположен светофильтр.

Таблица 1Радиусы, ммТолщины, ммМарка стеклаПоказатель преломления n_еКоэфф. дисперсии ν_eСветовой диаметр, ммR₁=32,36    40 d₁=5,7K81,51829463,83 R₂=54,33    38,9 d₂=3,5ТФ21,67761731,99 R₃=24,55    35,2 d₃=13,8TK161,61519258,09 R₄=∞    32,2 d₄=17,8 1  R₅=-24,55    20 d₅=1,8K81,51829463,83 R₆=∞    19,7 d₆=8,31 1  R₇=∞    18,5 d₇=81TK161,61519258,09 R₈=∞    18,5

В таблице 2 приведены аберрации для λ=546 нм рассчитанного варианта телеобъектива.

Таблица 2Вид аберрацииПредложенный светосильный объектив (не более)Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:3,750,054 ммПоперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=7 град0,16 ммПоперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=7 град0,05 ммМеридиональный астигматический отрезок Х_м для поля зрения 2W=7 град-1,1 ммСагиттальный астигматический отрезок X_s для поля зрения 2W=7 град-0,38 ммДисторсия для поля зрения 2W=7 град-1%

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан четырехлинзовый телеобъектив с увеличенным фокусным расстоянием до 150,74 мм, повышенным относительным отверстием до 1:3,75, упрощенной конструкцией и повышенной технологичностью при высоком качестве изображения.

Источники информации

1. Патент Швейцарии №339394, НКИ 42 Н, 4/10, публ. 1959 г.

2. Патент Швейцарии №339753, НКИ 42 Н, 4/10, публ. 1959 г., фиг.5.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, в том числе и в ИК-системах. Четырехлинзовый телеобъектив состоит из двух компонентов, первый из которых - положительный и состоит, в свою очередь, из трех склеенных линз - положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостью к предмету, и выпуклоплоской линзы, обращенной выпуклостью к предмету, а второй компонент - вогнутоплоская линза, обращенная вогнутостью к предмету. В телеобъективе выполняются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат - увеличение фокусного расстояния и относительного отверстия, упрощение конструкции и повышение технологичности при высоком качестве изображения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Четырехлинзовый телеобъектив, содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух одиночных склеенных линз, положительной и отрицательной, и третьей - положительной одиночной линзы, а второй компонент - одиночная отрицательная линза, отличающийся тем, что первая и вторая линзы в первом компоненте выполнены в виде менисков, обращенных выпуклостью к предмету; третья линза в первом компоненте - выпуклоплоская; кроме того, все три линзы первого компонента - склеенные, а второй компонент - вогнутоплоская линза, и выполнено условие

R₃/|R₅|=1,

где R₃ - радиус третьей оптической поверхности по ходу лучей;

R₅ - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей.

1,4<n₄<1,665,

где n₄ - показатель преломления материала четвертой линзы для линии е.

32,5<ν₄<72,

где ν₄ - коэффициент дисперсии материала четвертой линзы для линии е.