ОБЪЕКТИВ Российский патент 2014 года по МПК G02B9/60 G02B9/34 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве объектива в различных приборах, например, как объектив телевизионной камеры с ПЗС-матрицей и фотоприемником дальномера.

Известна оптическая система по патенту RU №2392647, МПК G02B 23/00, опубликованному 20.06.2010 г. Данная оптическая система содержит большое количество линз, что усложняет процесс ее производства.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является объектив по патенту RU №2341816, МПК G02B 9/34, опубликованному 20.12.2008 г. Объектив содержит четыре компонента, расположенных на оптической оси. Первый компонент положительный выполнен в виде двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, второй компонент в виде отрицательного мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы. Четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, кроме того, между третьим и четвертым компонентами установлен спектроделительный блок. При этом расстояние между третьим и четвертым компонентами вдоль оптической оси составляет не менее 0,6 фокусного расстояния объектива, сумма оптических сил всех компонентов не превышает 0,0014 мм^-1, а показатели преломления стекол линз третьего и четвертого компонентов не превышают 1,6. Использование спектроделительного блока, расположенного между третьим и четвертым компонентами, выполненного с возможностью разделения спектрального интервала от 575 нм до 850 нм и длины волны излучения лазера, позволяет использовать объектив как для формирования изображения на ПЗС-матрице, так и для регистрации возвратного излучения лазерного дальномера на площадке фотоприемника. Объектив имеет высокое качество изображение, формируемое в плоскости изображений, расположенной за четвертым компонентом. Но в данном объективе невозможна фокусировка изображения объектов, расположенных на малой дистанции, в плоскости изображения, связанной с гранью спектроделительного блока, выделяющей спектральный диапазон 575÷850 нм. Это, прежде всего, обусловлено малой оптической силой четвертого компонента, при этом выполнение данной фокусировки любым из первых трех компонентов приведет к расфокусировке в плоскости изображения, связанной с гранью спектроделительного блока, выделяющей длину волны излучения лазера, что крайне нежелательно.

Задача изобретения - создание объектива с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - обеспечение возможности фокусировки изображения объектов, расположенных на малой дистанции, в плоскости изображения, связанной с гранью спектроделительного блока, выделяющей спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, при сохранении высокого качества изображения.

Это достигается тем, что в объективе, содержащем по ходу луча первый компонент, выполненный в виде положительной склеенной линзы из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент в виде мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент, включающий двояковыпуклую линзу, так же в объективе установлен спектроделительный блок, разделяющий длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде отрицательной линзы, в отличие от известного, добавлены пятый компонент, выполненный в виде положительной линзы, установленной после четвертого компонента, шестой и седьмой компоненты, выполненные в виде положительных менисков, оптически связаны с гранью спектроделительного блока, выделяющей длину волны лазерного излучения и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения, кроме того, отрицательная линза в первом компоненте выполнена двояковогнутой, второй компонент положительный, третий компонент выполнен в виде мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, при этом соблюдаются следующие соотношения:

-0,4≥f'_{объектива}/f'_{3-й комп}≥0,4

1,6≥n_d1=n_d3=n_d5≥1,7

50≥υ_d1=υ_d3=υ_d5≥61

1,65≥n_d2≥1,76

26≥υ_d2≥33

1,7≥n_d4≥1,8

48≥υ_d4≥54

1,5≥n_d6≥1,6

50≥υ_d6≥54

где

f'_{объектива} - фокусное расстояние объектива;

f'_{3-й комп} - фокусное расстояние третьего компонента объектива;

n_d1….6 - коэффициенты преломления материала 1-6 линз первого, второго и третьего компонентов на длине волны, соответствующей линии d спектра;

υ_d1…6 - число Аббе материала 1-6 линз первого, второго и третьего компонентов для длины волны, соответствующей линии d спектра.

Кроме того, четвертый компонент может быть выполнен либо в виде двояковогнутой линзы, или мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, или мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, или плосковогнутой линзы, обращенной вогнутой поверхностью к пространству изображений, или плосковогнутой линзы, обращенной вогнутой поверхностью к пространству предметов, а также склеенным, и пятый компонент, при этом, тоже может быть склеенным.

На фиг.1 изображен первый вариант исполнения объектива, для которого на фиг.2 - график частотно-контрастной характеристики в диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы, а на фиг.3 - график функции концентрации энергии на элементе ФПУ.

На фиг.4 изображен второй вариант исполнения объектива, для которого на фиг.5 - график частотно-контрастной характеристики в диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы, а на фиг.6 - график функции концентрации энергии на элементе ФПУ.

На фиг.7 изображен третий вариант исполнения объектива, для которого на фиг.8 - график частотно-контрастной характеристики в диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы, а на фиг.9 - график функции концентрации энергии на элементе ФПУ.

На фиг.10 изображен четвертый вариант исполнения объектива, для которого на фиг.11 - график частотно-контрастной характеристики в диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы, а на фиг.12 - график функции концентрации энергии на элементе ФПУ.

На фиг.13 изображен пятый вариант исполнения объектива, для которого на фиг.14 - график частотно-контрастной характеристики в диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы, а на фиг.15 - график функции концентрации энергии на элементе ФПУ.

На фиг.16 изображен шестой вариант исполнения объектива, для которого на фиг.17 - график функции передачи модуляции в диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы, а на фиг.18 - график функции концентрации энергии на элементе ФПУ.

Объектив (фиг.1) содержит семь компонентов. Первый компонент положительный выполнен в виде склеенной из двояковыпуклой 1 и двояковогнутой 2 линз. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой 3 и двояковогнутой 4 линз. Третий компонент выполнен в виде склеенного мениска, состоящего из двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6 линз и, в зависимости от сочетания радиусов седьмой и девятой поверхностей по ходу луча, может быть как положительным, так и отрицательным. Спектроделительный блок 7 разделяет длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде двояковогнутой 8 линзы. Пятый компонент, выполненный в виде положительной линзы 9, установлен после четвертого компонента, а шестой и седьмой компоненты, выполненные в виде положительных менисков 10 и 11, оптически связаны с гранью спектроделительного блока 7, выделяющей длину волны лазерного излучения, и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения.

Объектив (фиг.4) содержит семь компонентов. Первый компонент положительный выполнен в виде склеенной из двояковыпуклой 1 и двояковогнутой 2 линз. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой 3 и двояковогнутой 4 линз. Третий компонент выполнен в виде склеенного мениска, состоящего из двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6 линз и, в зависимости от сочетания радиусов седьмой и девятой поверхностей по ходу луча, может быть как положительным, так и отрицательным. Спектроделительный блок 7 разделяет длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде отрицательного мениска 12, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Пятый компонент выполнен в виде положительной линзы 13, установлен после четвертого компонента, а шестой и седьмой компоненты, выполненные в виде положительных менисков 10 и 11, оптически связаны с гранью спектроделительного блока 7, выделяющей длину волны лазерного излучения, и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения.

Объектив (фиг.7) содержит семь компонентов. Первый компонент положительный выполнен в виде склеенной из двояковыпуклой 1 и двояковогнутой 2 линз. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой 3 и двояковогнутой 4 линз. Третий компонент выполнен в виде склеенного мениска, состоящего из двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6 линз и, в зависимости от сочетания радиусов седьмой и девятой поверхностей по ходу луча, может быть как положительным, так и отрицательным. Спектроделительный блок 7 разделяет длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде отрицательного мениска 14, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов. Пятый компонент, выполненный в виде положительной линзы 15, установлен после четвертого компонента, шестой и седьмой компоненты, выполненные в виде положительных менисков 10 и 11, оптически связаны с гранью спектроделительного блока 7, выделяющей длину волны лазерного излучения, и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения.

Объектив (фиг.10) содержит семь компонентов. Первый компонент положительный выполнен в виде склеенной из двояковыпуклой 1 и двояковогнутой 2 линз. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой 3 и двояковогнутой 4 линз. Третий компонент выполнен в виде склеенного мениска, состоящего из двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6 линз и, в зависимости от сочетания радиусов седьмой и девятой поверхностей по ходу луча, может быть как положительным, так и отрицательным. Спектроделительный блок 7 разделяет длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде плосковогнутой линзы 16, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов. Пятый компонент, выполненный в виде положительной линзы 17, установлен после четвертого компонента, шестой и седьмой компоненты, выполненные в виде положительных менисков 10 и 11, оптически связаны с гранью спектроделительного блока 7, выделяющей длину волны лазерного излучения, и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения.

Объектив (фиг.13) содержит семь компонентов. Первый компонент положительный выполнен в виде склеенной из двояковыпуклой 1 и двояковогнутой 2 линз. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой 3 и двояковогнутой 4 линз. Третий компонент выполнен в виде склеенного мениска, состоящего из двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6 линз и, в зависимости от сочетания радиусов седьмой и девятой поверхностей по ходу луча, может быть как положительным, так и отрицательным. Спектроделительный блок 7 разделяет длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде плосковогнутой линзы 18, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Пятый компонент, выполненный в виде положительной линзы 19, установлен после четвертого компонента, шестой и седьмой компоненты, выполненные в виде положительных менисков 10 и 11, оптически связаны с гранью спектроделительного блока 7, выделяющей длину волны лазерного излучения и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения.

Объектив (фиг.16) содержит семь компонентов. Первый компонент положительный выполнен в виде склеенной из двояковыпуклой 1 и двояковогнутой 2 линз. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой 3 и двояковогнутой 4 линз. Третий компонент выполнен в виде склеенного мениска, состоящего из двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6 линз и, в зависимости от сочетания радиусов седьмой и девятой поверхностей по ходу луча, может быть как положительным, так и отрицательным. Спектроделительный блок 7 разделяет длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный склеенным из двояковыпуклой 20 и двояковогнутой 21 линз, а пятый компонент склеен из двояковыпуклой линзы 22 и отрицательного мениска 23, обращенного выпуклостью к изображению. Шестой и седьмой компоненты, выполненные в виде положительных менисков 10 и 11, оптически связаны с гранью спектроделительного блока 7, выделяющей длину волны лазерного излучения, и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения.

Работает объектив следующим образом: световой поток, исходящий из бесконечно удаленной точки предмета, попадает на первую поверхность первого компонента и проходит через склеенный дублет из двояковыпуклой линзы 1 и двояковогнутой линзы 2, а затем последовательно через второй компонент - склеенный дублет из двояковыпуклой линзы 3 и двояковогнутой линзы 4, и через третий компонент, выполненный в виде склеенных двояковыпуклой линзы 5 и двояковогнутой линзы 6. Спектроделительный блок 7 разделяет излучение на длину волны лазерного излучения и излучение в спектральном диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы. Излучение в диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы проходит через четвертый компонент, выполненный в виде отрицательной линзы 8 или 12, или 14, или 16, или 18, или склейки из 20 и 21, и далее через пятый компонент, установленный после четвертого компонента и выполненный либо в виде положительной линзы 9, или 13, или 15, или 17, или 19 или склейки из 22 и 23 линз, и попадает на ПЗС-матрицу, где формирует изображение удаленного объекта. А лазерное излучение через шестой и седьмой компоненты, выполненные в виде положительных менисков 10 и 11, попадает на чувствительную площадку фотоприемного устройства лазерного дальномера, где формирует энергетическое пятно.

В соответствии с предложенным решением рассчитаны конкретные варианты исполнения объектива.

Для первого варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ПЗС-матрице, приведены в таблице 1.

Таблица 1 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=312.396     50.5   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-98.433     50.2   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=755.052     49.5   d₃=5     R₄=92.052     48.8   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-92.052     47.9   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=312.396     46.0   d₆=5    

R₇=62.523     44.0   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-199.297     42.2   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=39.953     37.1   d₉=45     R₁₀=∞     27.6   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₀=∞     23.7   d₉=40.5     R₁₂=-627.244     19.8   d₉=4 1.6243/35.92   R₁₃=35.782     19.6   d₉=17.5     R₁₄=57.406     24.5   d₁₀=5.5 1.5888/60.89   R₁₅=-68.714     24.6

Для первого варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ФПУ, приведены в таблице 2.

Таблица 2 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=312.396     50.0   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-98.433     49.7   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=755.052     49.2   d₃=5     R₄=92.052     48.8   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-92.052     47.9   d₅=5 1.7441/50.38  

R₆=312.396     46.0   d₆=5     R₇=62.523     44.0   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-199.297     42.3   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=39.953     31.2   d₉=45     R₁₀=∞     27.7   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₀=∞     22.5   d₉=13.5     R₁₂=25.567     19.0   d₉=4 1.6569/51.14   R₁₃=42.609     17.6   d₉=1     R₁₄=15.266     16.5   d₁₀=4 1.6569/51.14   R₁₅=18.786     14.2

Характеристики рассчитанного зеркально-линзового объектива в первом варианте исполнения:

фокусное расстояние f'=215 мм относительное отверстие 1:4.3 угол поля зрения 2ω=3.9°

Фокусировка на короткую дистанцию осуществляется путем подвижки пятого компонента, оптическая сила которого равна 0.01852 мм^-1, при этом величина подвижки линзы для фокусировки на дистанцию 5 метров составляет 9.34 мм. Функция передачи модуляции приведена на фиг.2, ее значение на частоте 90 лин/мм для центра поля зрения составляет 0.65 и для края поля зрения и 0.53/0.52 для меридионального и сагиттального сечения соответственно.

Для второго варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ПЗС-матрице, приведены в таблице 3.

Таблица 3 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=302.407     50.8   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-95.120     50.5   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=1099.802     49.7   d₃=5     R₄=88.573     48.9   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-88.573     48.0   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=302.407     45.8   d₆=5     R₇=66.280     43.6   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-155.617     41.9   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=39.034     36.6   d₉=45     R₁₀=∞     27.3   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     23.5   d₉=40.5     R₁₂=1000.000     19.9   d₉=4 1.6243/35.92   R₁₃=33.405     19.6

  d₉=18.8     R₁₄=83.105     24.9   d₁₀=5.5 1.5888/60.89   R₁₅=-50.222     25.1

Для второго варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ФПУ, приведены в таблице 4.

Таблица 4 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=302.407     50.1   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-95.120     49.9   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=1099.802     49.3   d₃=5     R₄=88.573     48.7   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-88.573     47.9   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=302.407     45.8   d₆=5     R₇=66.280     43.7   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-155.617     42.0   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=39.034     36.7   d₉=45     R₁₀=∞     27.4   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     22.3

  d₉=13.5     R₁₂=24.275     18.8   d₉=4 1.6569/51.14   R₁₃=39.034     17.4   d₉=1     R₁₄=14.735     16.3   d₁₀=4 1.6569/51.14   R₁₅=17.708     14.0

Характеристики рассчитанного второго варианта исполнения зеркально-линзового объектива:

фокусное расстояние f'=215 мм относительное отверстие 1:4.3 угол поля зрения 2ω=3.9°

Фокусировка на короткую дистанцию осуществляется путем подвижки четвертого компонента, оптическая сила которого равна 0.01852 мм^-1, при этом величина подвижки линзы для фокусировки на дистанцию 5 метров составляет 9.25 мм. Функция передачи модуляции приведена на фиг.5, ее значение на частоте 90 лин/мм для центра поля зрения составляет 0.65 и для края поля зрения 0.50/0.45 для меридионального и сагиттального сечения соответственно.

Для третьего варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ПЗС-матрице, приведены в таблице 5.

Таблица 5 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=191.313     50.1   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-110.018     49.7

  d₂=5 1.6727/32.14   R₃=295.153     48.6   d₃=5     R₄=89.386     48.0   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-89.386     47.0   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=191.313     45.0   d₆=5     R₇=52.631     43.4   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-477.539     41.6   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=39.719     36.8   d₉=45     R₁₀=∞     26.7   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     22.5   d₉=44.821     R₁₂=-29.715     18.0   d₉=4 1.6243/35.92   R₁₃=-183.191     18.9   d₉=15.021     R₁₄=63.486     22.5   d₁₀=5.5 1.5888/60.89   R₁₅=-61.631     22.5

Для третьего варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ФПУ, приведены в таблице 6.

Таблица 6 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=191.313     49.6   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-110.018     49.2   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=295.153     48.3   d₃=5     R₄=89.386     47.9   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-89.386     47.0   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=191.313     45.0   d₆=5     R₇=52.631     43.4   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-477.539     41.7   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=39.719     36.9   d₉=45     R₁₀=∞     26.7   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     21.1   d₉=5     R₁₂=30.001     19.4   d₉=4 1.7552/27.49   R₁₃=49.017     18.1   d₉=0.4     R₁₄=18.353     17.3   d₁₀=4 1.7552/27.49   R₁₅=22.356     15.0

Характеристики рассчитанного третьего варианта исполнения зеркально-линзового объектива:

фокусное расстояние f'=215 мм относительное отверстие 1:4.3 угол поля зрения 2ω=3.9°

Фокусировка на короткую дистанцию осуществляется путем подвижки четвертого компонента, оптическая сила которого равна 0.01852 мм^-1, при этом величина подвижки линзы для фокусировки на дистанцию 5 метров составляет 9.17 мм. Функция передачи модуляции приведена на фиг.8, ее значение на частоте 90 лин/мм для центра поля зрения составляет 0.65 и для края поля зрения 0.49/0.46 для меридионального и сагиттального сечения соответственно.

Для четвертого варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ПЗС-матрице, приведены в таблице 7.

Таблица 7 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=209.504     50.4   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-100.856     50.0   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=320.477     48.9   d₃=5     R₄=87.163     48.3   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-87.163     47.4   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=209.504     45.2

  d₆=5     R₇=50.579     43.4   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-479.848     41.6   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=3 7.247     36.4   d₉=45     R10=∞     26.0   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     21.7   d₉=40.43     R₁₂=-36.233     17.4   d₉=4 1.6243/35.92   R₁₃=∞     18.0   d₉=19.44     R₁₄=39.257     22.1   d₁₀=5.5 1.5888/60.89   R₁₅=-158.471     21.8

Для четвертого варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ФПУ, приведены в таблице 8.

Таблица 8 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=209.504     49.6   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-100.856     49.3   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=320.477     48.5   d₃=5     R₄=87.163     48.1

  d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-87.163     47.2   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=209.504     45.2   d₆=5     R₇=50.579     43.4   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-479.848     41.7   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=3 7.247     36.5   d₉=45     R₁₀=∞     26.0   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     20.3   d₉=5     R₁₂=27.861     18.6   d₉=4 1.7552/27.49   R₁₃=44.499     17.2   d₉=0.4     R₁₄=16.989     16.4   d₁₀=4 1.7552/27.49   R₁₅=20.264     14.1

Характеристики рассчитанного четвертого варианта исполнения зеркально-линзового объектива:

фокусное расстояние f'=215 мм относительное отверстие 1:4.3 угол поля зрения 2ω=3.9°

Фокусировка на короткую дистанцию осуществляется путем подвижки четвертого компонента, оптическая сила которого равна - 0.01852 мм^-1, при этом величина подвижки линзы для фокусировки на дистанцию 5 метров составляет 9.35 мм. Функция передачи модуляции приведена на фиг.11, ее значение на частоте 90 лин/мм для центра поля зрения составляет 0.65 и для края поля зрения 0.50/0.42 для меридионального и сагиттального сечения соответственно.

Для пятого варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ПЗС-матрице, приведены в таблице 9.

Таблица 9 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=03.494     50.7   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-96.072     50.4   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=986.314     49.7   d₃=5     R₄=89.408     48.9   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-89.408     47.9   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=303.494     45.8   d₆=5     R₇=65.522     43.7   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-163.482     42.0   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=39.381     36.8   d₉=45     R₁₀=∞     27.4   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     23.6   d₉=40.5     R_|2=∞     19.9

  d₉=4 1.6243/35.92   R₁₃=34.384     19.6   d₉=18.52     R₁₄=74.259     24.8   d₁₀=5.5 1.5888/60.89   R₁₅=-54.061     25.0

Для пятого варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ФПУ, приведены в таблице 10.

Таблица 10 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=303.494     50.0   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-96.072     49.8   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=986.314     49.3   d₃=5     R₄=89.408     48.7   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-89.408     47.9   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=303.494     45.9   d₆=5     R₇=65.522     43.8   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-163.482     42.0   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=39.381     36.9   d₉=45    

R₁₀=∞     27.5   d₉=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     22.4   d₉=13.5     R₁₂=24.821     18.9   d₉=4 1.6569/51.14   R₁₃=40.945     17.5   d₉=1     R₁₄=14.849     16.3   d₁₀=4 1.6569/51.14   R₁₅=18.028     14.0

Характеристики рассчитанного пятого варианта исполнения зеркально-линзового объектива:

фокусное расстояние f'=215 мм относительное отверстие 1:4.3 угол поля зрения 2ω=3.9°

Фокусировка на короткую дистанцию осуществляется путем подвижки четвертого компонента, оптическая сила которого равна - 0.01852 мм^-1, при этом величина подвижки линзы для фокусировки на дистанцию 5 метров составляет 9.27 мм. Функция передачи модуляции приведена на фиг.14, ее значение на частоте 90 лин/мм для центра поля зрения составляет 0.65 и для края поля зрения 0.52/0.48 для меридионального и сагиттального сечения соответственно.

Для шестого варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ПЗС-матрице, приведены в таблице 11.

Таблица 11 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=337.30     50.8   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-100.69     50.4   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=824.10     49.7   d₃=5     R₄=92.68     49.1   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-92.68     48.1   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=337.30     46.2   d₆=5     R₇=59.29     44.0   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-233.90     42.2   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=38.90     36.9   d₉=45     R₁₀=∞     26.8   d₁₀=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     22.6   d₁₁=32.1     R₁₂=-302.70     19.4   d₁₂=6 1.6569/51.14   R₁₃=-30.27     19.2   d₁₃=2 1.6727/32.14   R₁₄=40.64     19.1   d₁₄=17     R₁₅=65.77     23.8

  d₁₅=5.5 1.6727/32.14   R₁₆=-167.88     23.9   d₁₆=5.5 1.6569/51.14   R₁₇=-75.86     23.9

Для шестого варианта исполнения конструктивные параметры объектива в направлении хода луча, формирующего изображение на ФПУ, приведены в таблице 12.

Таблица 12 Радиус, мм Толщина, мм n_d/υ_d Световой диаметр, мм R₁=337.30     50.3   d₁=8 1.6569/51.14   R₂=-100.69     50.1   d₂=5 1.6727/32.14   R₃=824.10     49.6   d₃=5     R₄=92.68     49.2   d₄=10 1.6569/51.14   R₅=-92.68     48.3   d₅=5 1.7441/50.38   R₆=337.30     46.4   d₆=5     R₇=59.29     44.3   d₇=9 1.6569/51.14   R₈=-233.90     42.5   d₈=4.5 1.5294/51.70   R₉=38.90     37.2   d₉=45.8     R₁₀=∞     26.9   d₁₀=34 1.5163/64.07   R₁₁=∞     21.4

  d₁₁=12     R₁₂=38.37     18.3   d₁₂=4 1.6569/51.14   R₁₃=67.76     17.1   d₁₃=1     R₁₄=17.62     16.2   d₁₄=4 1.6569/51.14   R₁₅=28.77     14.3

Характеристики рассчитанного шестого варианта исполнения зеркально-линзового объектива:

фокусное расстояние f'=215 мм относительное отверстие 1:4.3 угол поля зрения 2ω=3.9°

Фокусировка на короткую дистанцию осуществляется путем подвижки четвертого компонента, оптическая сила которого равна - 0.01852 мм^-1, при этом величина подвижки линзы для фокусировки на дистанцию 5 метров составляет 9.29 мм. Функция передачи модуляции приведена на фиг.17, ее значение на частоте 90 лин/мм для центра поля зрения составляет 0.65 и для края поля зрения 0.53/0.51 для меридионального и сагиттального сечения соответственно.

Таким образом, путем добавления компонентов, подбором другой комбинации стекол и оптимизации, достигнут технический результат - обеспечена возможность фокусировки изображения объектов, расположенных на малой дистанции, в плоскости изображения, связанной с гранью спектроделительного блока, выделяющей спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, при сохранении высокого качества изображения.

Изобретение может быть использовано в качестве объектива телевизионной камеры с ПЗС-матрицей и фотоприемника дальномера. Объектив содержит по ходу луча первый компонент в виде положительной склеенной линзы из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент в виде мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, спектроделительный блок, разделяющий длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде отрицательной линзы. Введен пятый компонент, выполненный в виде положительной линзы, установленной после четвертого компонента. Шестой и седьмой компоненты выполнены в виде положительных менисков, оптически связаны с гранью спектроделительного блока, выделяющей длину волны лазерного излучения, и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения. При этом соблюдаются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат - обеспечение фокусировки изображения объектов, расположенных на малой дистанции, в плоскости изображения, связанной с гранью спектроделительного блока, выделяющей спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, при сохранении качества изображения. 6 з.п. ф-лы, 18 ил., 12 табл.

1. Объектив, содержащий по ходу луча первый компонент, выполненный в виде положительной склеенной линзы из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент в виде мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент, включающий двояковыпуклую линзу, также в объектив установлен спектроделительный блок, разделяющий длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде отрицательной линзы, отличающийся тем, что добавлен пятый компонент, выполненный в виде положительной линзы, установленной после четвертого компонента, а шестой и седьмой компоненты, выполненные в виде положительных менисков, оптически связаны с гранью спектроделительного блока, выделяющей длину волны лазерного излучения, и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения, кроме того, отрицательная линза в первом компоненте выполнена двояковогнутой, второй компонент положительный, третий компонент выполнен в виде мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, при этом соблюдаются следующие соотношения:
-0,4≥f'_{объектива}/f'_{3-й комп}≥0,4
1,6≥n_d1=n_d3=n_d5≥1,7
50≥υ_d1=υ_d3=υ_d5≥61
1,65≥n_d2≥1,76
26≥υ_d2≥33
1,7≥n_d4≥1,8
48≥υ_d4≥54
1,5≥n_d6≥1,6
50≥υ_d6≥54
где
f'_{объектива} - фокусное расстояние объектива;
f'_{3-й комп} - фокусное расстояние третьего компонента объектива;
n_d1….6 - коэффициенты преломления материала 1-6 линз первого, второго и третьего компонентов на длине волны, соответствующей линии d спектра;
υ_d1…6 - число Аббе материала 1-6 линз первого, второго и третьего компонентов для длины волны, соответствующей линии d спектра.

2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы.

3. Объектив по п.1, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений.

4. Объектив по п.1, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов.

5. Объектив по п.1, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде плосковогнутой линзы, обращенной вогнутой поверхностью к пространству предметов.

6. Объектив по п.1, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде плосковогнутой линзы, обращенной вогнутой поверхностью к пространству изображений.

7. Объектив по п.2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающийся тем, что линзы в четвертом и пятом компонентах выполнены склеенными.