СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2016 года по МПК G02B9/62 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может быть использовано, например, в телевизионных камерах, работающих с матрицами, в том числе и в ИК-системах.

Известен восьмилинзовый светосильный объектив, описанный в патенте Германии №565566, НКИ 42h 4/20, опубл. 1932 г, состоящий из пяти компонентов: первого компонента - положительного одиночного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к предмету, второго компонента - отрицательного мениска, склеенного из положительной и отрицательной линз и обращенного выпуклой поверхностью к предмету, третьего компонента - отрицательного мениска, склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз и обращенного выпуклой поверхностью к изображению, четвертого компонента - одиночной выпуклоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, и пятого компонента, склеенного из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету и двояковыпуклой линзы. Однако данный объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 11,26 мм для длины волны 850 нм, относительное отверстие 1:2,09, при выносе входного зрачка на 0,6 мм перед первой оптической поверхностью имеет недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W=38 град., кроме того, при этом в объективе имеется значительное виньетирование.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является восьмилинзовый телецентрический сканирующий светосильный объектив с хорошей хроматической коррекцией, описанный в патенте США №5087987, НКИ 359/663; опубл. 1992 г., состоящий из шести компонентов по ходу лучей, первого - одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, второго - одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, третьего - одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, четвертого - одиночной выпуклоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, пятого - склеенного из двояковогнутой линзы и выпуклоплоской, обращенной плоскостью к изображению, и шестого - склеенного из плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к предмету, и выпуклоплоской, обращенной плоскостью к изображению, причем склеенные компоненты выполнены отрицательными. Данный светосильный объектив предназначен для работы в ИК-диапазоне спектра от 780 до 890 нм, основная длина волны - 830 нм. Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:6 и недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W=14 град.

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - повышение относительного отверстия и увеличение углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения.

Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем по ходу лучей из шести компонентов, первого - одиночной отрицательной линзы, второго - мениска, обращенного вогнутостью к предмету, третьего и четвертого - одиночных положительных линз, пятого - склеенного из двух линз, разных по знаку оптических сил, шестого - отрицательного, в отличие от известного первый компонент выполнен в виде вогнутоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, второй компонент - отрицательный и выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, третий и четвертый компоненты выполнены двояковыпуклыми с равными конструктивными параметрами, причем оптическими поверхностями, радиусы кривизны которых меньше по модулю, они обращены друг к другу, пятый компонент положительный и склеен по ходу лучей из двояковыпуклой линзы и вогнутоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, а шестой компонент выполнен в виде одиночной плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к предмету.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного светосильного объектива.

Светосильный объектив состоит из шести по ходу лучей компонентов. Первый компонент - одиночная вогнутоплоская линза 1, обращенная плоскостью к изображению, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету и склеенный из линз, разных по знаку, а именно отрицательной двояковогнутой линзы 2 и положительной двояковыпуклой линзы 3. Третий компонент - двояковыпуклая линза 4, четвертый компонент - двояковыпуклая линза 5. Конструктивные параметры у линз 4 и 5, а именно абсолютные значения радиусов кривизны оптических поверхностей, толщины линз и оптические материалы линз, равны между собой, причем оптическими поверхностями, радиусы кривизны которых меньше по модулю, они обращены друг к другу. Пятый компонент - двояковыпуклая линза 6, склеенная с вогнутоплоской линзой 7, обращенной плоскостью к изображению, и шестой компонент - одиночная плосковогнутая линза 8, обращенная плоскостью к предмету.

Светосильный объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

В соответствии с предложенным решением рассчитан восьмилинзовый светосильный объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 800 нм до 900 нм. Основная длина волны - 850 нм. Входной зрачок расположен на расстоянии 0,6 мм перед первой оптической поверхностью. Характеристики рассчитанного светосильного объектива:

фокусное расстояние 11,26 мм относительное отверстие 1:2,09 угловое поле в пространстве предметов 41 град. задний фокальный отрезок 5,65 мм

Конструктивные параметры светосильного объектива приведены в табл. 1.

Рассчитанный светосильный объектив с вынесенным входным зрачком имеет аберрации для λ=850 нм, приведенные в табл. 2.

Предлагаемый светосильный объектив по сравнению с ближайшим аналогом имеет повышенное относительное отверстие 1:2,09 и увеличенное поле в пространстве предметов 2W=41 град.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив с повышенным относительным отверстием и увеличенным угловым полем в пространстве предметов при высоком качестве изображения.

Изобретение может быть использовано в оптических системах, например в телевизионных камерах, работающих с матрицами, также и в других приборах, в том числе и в ИК-системах. Светосильный объектив состоит из шести по ходу лучей компонентов. Первый компонент - одиночная вогнутоплоская линза, обращенная плоскостью к изображению. Второй компонент - мениск, обращенный вогнутостью к предмету и склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Третий и четвертый компоненты - двояковыпуклые линзы с равными конструктивными параметрами, обращенные друг к другу оптическими поверхностями, радиусы кривизны которых меньше по модулю. Пятый компонент склеен из двояковыпуклой линзы и вогнутоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению. Шестой компонент - одиночная плосковогнутая линза, обращенная плоскостью к предмету. Технический результат - повышение относительного отверстия и увеличение углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения. 1 ил., 2 табл.

Светосильный объектив, состоящий по ходу лучей из шести компонентов, первого - одиночной отрицательной линзы, второго - мениска, обращенного вогнутостью к предмету, третьего и четвертого - одиночных положительных линз, пятого - склеенного из двух линз, разных по знаку оптических сил, шестого - отрицательного, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде вогнутоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, второй компонент - отрицательный и выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, третий и четвертый компоненты выполнены двояковыпуклыми с равными конструктивными параметрами, причем оптическими поверхностями, радиусы кривизны которых меньше по модулю, они обращены друг к другу, пятый компонент положительный и склеен по ходу лучей из двояковыпуклой линзы и вогнутоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, а шестой компонент выполнен в виде одиночной плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к предмету.