Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам с переменным фокусным расстоянием, и может быть использовано в системах оптической локации, оптической связи, управления и наблюдательных приборах.
Известен объектив с переменным фокусным расстоянием, содержащий пять компонентов, первый из которых неподвижный, выполненный из двух одиночных положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, второй и третий компоненты установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси и выполнены соответственно в виде одиночных отрицательной и положительных линз, четвертый компонент - коллектив, размещенный во внефокальной плоскости, пятый компонент - проекционная система, выполненная в виде одиночных положительной линзы и двух положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету (Авторское свидетельство СССР №1089535, МКИ G 02 B 15/16, опублик. 30.04.84, бюл. №16).
Указанный объектив имеет малое относительное отверстие и создает изображение недостаточно высокого качества. Причиной этого являются большие сферические и хроматические аберрации объектива.
Наиболее близким к заявляемому является объектив с переменным фокусным расстоянием, содержащий пять компонентов, первый из которых неподвижный, выполненный из двух положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, второй из которых склеен из положительной и отрицательной линз, второй и третий компоненты, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, выполненные соответственно в виде одиночных двояковогнутой и двояковыпуклой линз, четвертый компонент - коллектив, размещенный во внефокальной плоскости, пятый компонент - проекционная система, выполненная в виде одиночных двояковыпуклой линзы и трех положительных менисков, первый и второй из которых обращены выпуклостью к предмету, третий - выпуклостью к изображению, и апертурную диафрагму (Патент РФ №2115941, МПК6 G 02 B 15/16, опублик. 20.07.98, бюл. №20).
Указанный объектив создает изображение недостаточно высокого качества. Причиной этого являются большие сферические и хроматические аберрации объектива.
Задача настоящего изобретения - повышение качества изображения.
Для решения поставленной задачи в объективе с переменным фокусным расстоянием, содержащем пять компонентов, первый из которых неподвижный, выполненный из двух положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, второй из которых склеен из положительной и отрицательной линз, второй и третий компоненты, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, выполненные соответственно в виде одиночных двояковогнутой и двояковыпуклой линз, четвертый компонент - коллектив, пятый компонент - проекционная система, выполненная в виде одиночных двояковыпуклой линзы и трех положительных менисков, первый и второй из которых обращены выпуклостью к предмету, третий - выпуклостью к изображению, и апертурную диафрагму, новым является то, что первый мениск первого компонента выполнен склеенным из одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз, положительная и отрицательная линзы второго мениска первого компонента выполнены в виде одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз соответственно, апертурная диафрагма размещена между двояковыпуклой линзой и первым положительным мениском пятого компонента, при этом выполнены соотношения:
n2-n1>0.15;
δ1/δ2, δ4/δ5, δ9/δ7<0.75;
|R4|<D6 max<|R6|;
11<D12/Da<15,
где n1, n2 - показатель преломления материала двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого мениска первого компонента соответственно;
δ1, δ2 - дисперсия показателя преломления материала двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого мениска первого компонента соответственно;
δ4, δ5 - дисперсия показателя преломления материала двояковыпуклой и двояковогнутой линз второго мениска первого компонента соответственно;
δ7, δ9 - дисперсия показателя преломления материала двояковогнутой и двояковыпуклой линз второго и третьего компонентов соответственно;
R4 - радиус выпуклой поверхности второго мениска первого компонента;
D6 max - максимальное расстояние от последней поверхности первого компонента до первой поверхности второго компонента, соответствующее максимальному фокусному расстоянию объектива;
R6 - радиус вогнутой поверхности второго мениска первого компонента;
D12 - расстояние от последней поверхности четвертого компонента до первой поверхности пятого компонента;
Da - диаметр апертурной диафрагмы.
Использование в первом компоненте менисков, склеенных из одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз, и выполнение указанных соотношений позволяет уменьшить сферические и хроматические аберрации объектива и повысить качество изображения.
Изобретение поясняется чертежом, где изображена оптическая схема объектива с переменным фокусным расстоянием.
Объектив с переменным фокусным расстоянием состоит из последовательно размещенных на оптической оси неподвижного компонента 1, подвижных компонентов 2 и 3 и неподвижных компонентов - коллектива 4 и проекционной системы 5.
Компонент 1 состоит из двух положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету. Первый мениск выполнен склеенным из положительной линзы 6, изготовленной из стекла с меньшим значением показателя преломления и большим значением дисперсии, и отрицательной линзы 7, изготовленной из стекла с большим значением показателя преломления и меньшим значением дисперсии. Второй мениск выполнен склеенным из положительной линзы 8, изготовленной из стекла с меньшим значением дисперсии, и отрицательной линзы 9, изготовленной из стекла с большим значением дисперсии.
Компонент 2 выполнен в виде одиночной двояковогнутой линзы, изготовленной из стекла с большим значением дисперсии, компонент 3 - в виде одиночной двояковыпуклой линзы, изготовленной из стекла с меньшим значением дисперсии.
Коллектив 4 выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы и установлен со смещением относительно фокальной плоскости оптической системы, образуемой компонентами 1, 2 и 3.
Проекционная система 5 состоит из четырех одиночных линз 10, 11, 12, 13. Линза 10 - двояковыпуклая, линзы 11 и 12 - положительные мениски, обращенные выпуклостью к предмету, линза 13 - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению.
Апертурная диафрагма 14 размещена между двояковыпуклой линзой 10 и первым положительным мениском 11.
При этом выполнены следующие соотношения:
n2-n1>0.15;
δ1/δ2, δ4/δ5, δ9/δ7<0.75;
|R4|<D6 max<|R6|;
11<D12/Da<15,
где n1, n2 - показатель преломления материала двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого мениска первого компонента соответственно;
δ1, δ2 - дисперсия показателя преломления материала двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого мениска первого компонента соответственно;
δ4, δ5 - дисперсия показателя преломления материала двояковыпуклой и двояковогнутой линз второго мениска первого компонента соответственно;
δ7, δ9 - дисперсия показателя преломления материала двояковогнутой и двояковыпуклой линз второго и третьего компонентов соответственно;
R4 - радиус выпуклой поверхности второго мениска первого компонента;
D6 max - максимальное расстояние от последней поверхности первого компонента до первой поверхности второго компонента, соответствующее максимальному фокусному расстоянию объектива;
R6 - радиус вогнутой поверхности второго мениска первого компонента;
D12 - расстояние от последней поверхности четвертого компонента до первой поверхности пятого компонента;
Da - диаметр апертурной диафрагмы.
Первое и второе соотношения определяют требования к материалам для изготовления первого, второго и третьего компонентов объектива. Третье и четвертое соотношения определяют требования к конструктивным параметрам объектива. Выполнение всех указанных соотношений позволяет уменьшить сферические и хроматические аберрации объектива и повысить качество изображения.
Ниже приведен пример конкретного выполнения объектива с переменным фокусным расстоянием согласно настоящему изобретению.
В табл.1 приведены конструктивные параметры объектива - радиусы поверхностей, толщины промежутков и марки стекол линз, а также значения показателей преломления и дисперсии стекол на рабочей длине волны λ0=900 нм. В табл.2 - переменные воздушные промежутки для восьми состояний объектива. Поверхности №11, 13, 16, 18 (см. таблицу ниже), слабо влияющие на качество изображения, выполнены плоскими. Апертурная диафрагма расположена вблизи поверхности 14 и имеет диаметр Da=5.8 мм.
Объектив предназначен для получения коллимированного пучка от полупроводникового лазера и имеет следующие характеристики:
- перепад увеличения объектива М=160;
- фокусное расстояние F=0.42-68 мм;
- относительное отверстие D/F=1:1.6;
- поле зрения 2ω=16°-6';
- диапазон длин волн λ=900±10 нм;
- среднеквадратичное отклонение волновой аберрации δW<0.03.
Предложенная система позволяет создать объектив с улучшенным качеством изображения, большим перепадом увеличения и большим относительным отверстием.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Проекционный объектив с увеличением - 1/5 @ | 1990 |
|
SU1758624A1 |
| СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ | 2010 |
|
RU2445659C1 |
| ПРОЕКЦИОННЫЙ ОБЪЕКТИВ ТИПА ГАУССА | 2007 |
|
RU2343512C1 |
| ПРОЕКЦИОННЫЙ СВЕТОСИЛЬНЫЙ ТЕЛЕЦЕНТРИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ | 2008 |
|
RU2385476C1 |
| СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ | 2009 |
|
RU2396581C1 |
| Фотографический макрообъектив | 2021 |
|
RU2760643C1 |
| Иммерсионный планапохроматический объектив микроскопа | 1990 |
|
SU1720050A1 |
| Объектив для ближней ИК-области спектра | 2018 |
|
RU2690098C1 |
| СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ | 2014 |
|
RU2560748C1 |
| ОБЪЕКТИВ С ПЕРЕМЕННЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ | 1997 |
|
RU2115941C1 |
Объектив содержит пять компонентов, первый из которых неподвижный, выполненный из двух положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, второй из которых склеен из положительной и отрицательной линз, второй и третий компоненты, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, выполненные соответственно в виде одиночных двояковогнутой и двояковыпуклой линз, четвертый компонент - коллектив, пятый компонент - проекционная система, выполненная в виде одиночных двояковыпуклой линзы и трех положительных менисков, первый и второй из которых обращены выпуклостью к предмету, третий - выпуклостью к изображению, и апертурную диафрагму. Первый мениск первого компонента выполнен склеенным из одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз, положительная и отрицательная линзы второго мениска первого компонента выполнены в виде одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз соответственно. Апертурная диафрагма размещена между двояковыпуклой линзой и первым положительным мениском пятого компонента. При этом выполнены соотношения, указанные в формуле изобретения и определяющие требования к материалам для изготовления первого, второго и третьего компонентов объектива и к конструктивным параметрам объектива. Технический результат - повышение качества изображения. 1 ил., 2 табл.
Объектив с переменным фокусным расстоянием, содержащий пять компонентов, первый из которых неподвижный, выполненный из двух положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, второй из которых склеен из положительной и отрицательной линз, второй и третий компоненты, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, выполненные соответственно в виде одиночных двояковогнутой и двояковыпуклой линз, четвертый компонент - коллектив, размещенный во внефокальной плоскости, пятый компонент - проекционная система, выполненная в виде одиночных двояковыпуклой линзы и трех положительных менисков, первый и второй из которых обращены выпуклостью к предмету, третий - выпуклостью к изображению, и апертурную диафрагму, отличающийся тем, что первый мениск первого компонента выполнен склеенным из одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз, положительная и отрицательная линзы второго мениска первого компонента выполнены в виде одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз соответственно, апертурная диафрагма размещена между двояковыпуклой линзой и первым положительным мениском пятого компонента, при этом выполнены соотношения
n2-n1>0,15;
δ1/δ2, δ4/δ5, δ9/δ7<0,75;
|R4|<D6 max<|R6|;
11<D12/Da<15,
где n1, n2 - показатель преломления материала двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого мениска первого компонента соответственно;
δ1, δ2 - дисперсия показателя преломления материала двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого мениска первого компонента соответственно;
δ4, δ5 - дисперсия показателя преломления материала двояковыпуклой и двояковогнутой линз второго мениска первого компонента соответственно;
δ7, δ9 - дисперсия показателя преломления материала двояковогнутой и двояковыпуклой линз второго и третьего компонентов соответственно;
R4 - радиус выпуклой поверхности второго мениска первого компонента;
D6max - максимальное расстояние от последней поверхности первого компонента до первой поверхности второго компонента, соответствующее максимальному фокусному расстоянию объектива;
R6 - радиус вогнутой поверхности второго мениска первого компонента;
D12 - расстояние от последней поверхности четвертого компонента до первой поверхности пятого компонента;
Da - диаметр апертурной диафрагмы.
| ОБЪЕКТИВ С ПЕРЕМЕННЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ | 1997 |
|
RU2115941C1 |
| Объектив с переменным фокусным расстоянием | 1983 |
|
SU1089535A1 |
| US 6091551 А, 18.07.2000 | |||
| US 4189213 А, 19.02.1980. | |||
