Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам для ближней ИК-области спектра 0,6-0,9 мкм, и может быть использовано в наблюдательных приборах и телевизионных обзорных комплексах.
Известен объектив, содержащий три компонента, первый из которых - двухсклеенная линза, состоящая из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, а второй и третий положительные мениски, обращенные вогнутостью к изображению (Патент РФ №2105333, МПК6 G02B 9/12, G02B 9/34, G02B 15/22, 1995).
Указанный объектив имеет низкое качество изображения, не позволяющее достичь предела разрешающего, соответствующего размеру пикселей современных телевизионных матричных фотоприемников приемников.
Наиболее близким к заявляемому является объектив, содержащий четыре компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, склеенный из двух линз, четвертый компонент - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению (Патент РФ №2218585, МПК7 G02В 9/60, G02B 13/14,2002).
Указанный объектив также имеет недостаточно высокое качество изображения, не позволяющее достичь предела разрешающего, соответствующего размеру пикселей современных телевизионных матричных фотоприемников. Как показывает расчет по конструктивным параметрам, приведенным в таблицах 3 и 5 в описании, диаметр кружка рассеяния, в котором сосредоточено 80% энергии, составляет 10 мкм для центра поля и 15 мкм для края поля. Типичный размер одного пикселя в современных телевизионных фотоприемниках составляет 5 мкм.
Кроме того, указанный объектив имеет относительно большую длину и малый рабочий отрезок, т.е. расстояние от последней поверхности объектива до плоскости изображения. Из конструктивных параметров, приведенных в таблицах 3 и 5, следует, что отношение длины объектива к фокусному расстоянию составляет 1,10 и 1,16 соответственно, а отношение рабочего отрезка к фокусному расстоянию объектива составляет 0.21 и 0,16 соответственно. Большая длина объектива увеличивает его габариты и вес, а малый рабочий отрезок не позволяет разместить за объективом дополнительную фокусирующую линзу или светорегулирующие устройство, например набор светофильтров или светоделительное зеркало.
Задача настоящего изобретения - повышение качества изображения, уменьшение длины и увеличение рабочего отрезка объектива.
Поставленная задача решается тем, что в объективе для ближней ИК области спектра, содержащем апертурную диафрагму и четыре компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, склеенный из двух линз, четвертый компонент - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, новым является то, что второй компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению, склеенного из отрицательного и положительного менисков, при этом фокусные расстояния компонентов удовлетворяют следующим условиям:
F0/F1=0,1÷1,0;
F2/F0=0,5÷0,9;
F0/|F3|=0,1÷1,0;
|F4|/F0=0,5÷0,9;
где F1, F2, F3, F4, F0 - фокусные расстояния первого, второго, третьего, четвертого компонентов и объектива соответственно.
Представленная конструкция позволяет повысить качество изображения, уменьшить длину и увеличить задний рабочий отрезок объектива.
В частном случае между вторым и третьим компонентом расположена апертурная диафрагма с возможностью регулирования диаметра. Это дает дополнительную возможность регулирования светового потока на фотоприемнике, что расширяет функциональные возможности объектива.
В частном случае между четвертым компонентом и плоскостью изображений расположена одиночная линза с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Это дает возможность фокусировки на предметы, находящиеся на конечном расстоянии, что также расширяет функциональные возможности объектива.
В частных случаях материалы линз и конструктивные параметры объектива удовлетворяют следующим условиям:
- первая линза второго компонента и вторая линза третьего компонента выполнены из одного материала;
- вторая линза второго компонента и первая линза третьего компонента выполнены из одного материала;
- первая линза первого компонента и четвертый компонент выполнены из одного материала;
- оптические поверхности выполнены с соблюдением следующего соотношения:
R9=-R1;
где R1 - радиус первой поверхности первого компонента,
R9 - радиус последней поверхности третьего компонента.
В вышеуказанных частных случаях сокращается используемый для изготовления набор марок стекол и набор пробных стекол, что повышает технологичность изготовления объектива.
На фиг. 1а, 1б, 1в показана оптическая схема объектива для вариантов 1, 2, 3 соответственно, на фиг. 2а, 2б, 2в - частотно-контрастная характеристика объектива для вариантов 1, 2, 3 соответственно.
Объектив содержит апертурную диафрагму и четыре компонента. Первый компонент - положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент - положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Третий компонент - отрицательный мениск 3, обращенный выпуклостью к изображению, склеенный из отрицательного и положительного менисков. Четвертый компонент - отрицательный мениск 4, обращенный выпуклостью к изображению.
Фокусные расстояния компонентов удовлетворяют следующим условиям:
F0/F1=0,1÷1,0;
F2/F0=0,5÷0,9;
F0/|F3|=0,1÷1,0;
|F4|/F0=0,5÷0,9;
где F1, F2, F3, F4, F0 - фокусные расстояния первого, второго, третьего, четвертого компонентов и объектива соответственно.
Между вторым компонентом 2 и третьим компонентом 3 расположена апертурная диафрагма с возможностью регулирования диаметра.
Между четвертым компонентом 4 и плоскостью изображений расположена одиночная линза 5 с возможностью перемещения вдоль оптической оси.
На фиг. 1а, 1б, 1в показан также светофильтр 6, ограничивающий рабочую область спектра.
Материалы линз и конструктивные параметры объектива удовлетворяют следующим условиям:
- первая линза второго компонента и вторая линза третьего компонента выполнены из одного материала;
- вторая линза второго компонента и первая линза третьего компонента выполнены из одного материала;
- первая линза первого компонента и четвертый компонент выполнены из одного материала.
- оптические поверхности выполнены с соблюдением следующего соотношения:
R9=-R1;
где R1 - радиус первой поверхности первого компонента,
R9 - радиус последней поверхности третьего компонента.
Ниже приведены три варианта конкретного выполнения объектива.
В табл. 1, 2, 3 приведены конструктивные параметры объектива - радиусы поверхностей, толщины линз и воздушных промежутков между ними, материалы и диаметры линз - для вариантов 1, 2, 3 соответственно.
В таблице 4 приведены рассчитанные оптические характеристики объектива для вариантов 1, 2, 3.
Положительный эффект предлагаемой конструкции объектива заключается в том, что она обеспечивает, по сравнению с прототипом, повышенное качество изображения, что позволяет обеспечить предел разрешения, соответствующий размеру пикселей современных телевизионных матричных фотоприемников.
Предлагаемый объектив, по сравнению с прототипом, имеет относительно небольшую длину и относительно большой рабочий отрезок, что позволяет уменьшить габариты и вес объектива и разместить за объективом дополнительную фокусирующую линзу или светорегулирующие устройство, например набор светофильтров или светоделительное зеркало.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Объектив для ближней ИК-области спектра | 2018 |
|
RU2690098C1 |
| СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ (ВАРИАНТЫ) | 1994 |
|
RU2091831C1 |
| ТЕЛЕОБЪЕКТИВ С ДИСКРЕТНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ | 1992 |
|
RU2037856C1 |
| Радиационно-стойкий панкратический объектив | 2024 |
|
RU2815752C1 |
| СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ | 2001 |
|
RU2217781C2 |
| ОБЪЕКТИВ С ВЫНЕСЕННЫМ ВХОДНЫМ ЗРАЧКОМ | 2009 |
|
RU2393515C1 |
| Макрообъектив с переменным увеличением | 2015 |
|
RU2607842C1 |
| СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ | 2000 |
|
RU2183341C1 |
| Объектив с вынесенным входным зрачком для ближней ИК-области спектра (варианты) | 2023 |
|
RU2820282C1 |
| СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ ИК-ОБЛАСТИ | 2012 |
|
RU2506616C1 |
Изобретение может быть использовано в наблюдательных приборах и телевизионных обзорных комплексах. Объектив содержит апертурную диафрагму и четыре компонента. Первый компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету и склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Третий - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, склеенный из отрицательного и положительного менисков. Четвертый - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению. Фокусные расстояния компонентов удовлетворяют условиям: F0/F1=0,1÷1,0; F2/F0=0,5÷0,9; F0/|F3|=0,1÷1,0; |F4|/F0=0,5÷0,9, где F1, F2, F3, F4, F0 - фокусные расстояния первого, второго, третьего, четвертого компонентов и объектива соответственно. Технический результат - повышение качества изображения, уменьшение длины и увеличение рабочего отрезка объектива. 6 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.
1. Объектив для ближней ИК области спектра, содержащий апертурную диафрагму и четыре компонента, первый из которых положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, склеенный из двух линз, четвертый компонент - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, отличающийся тем, что второй компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению, склеенного из отрицательного и положительного менисков, при этом фокусные расстояния компонентов удовлетворяют следующим условиям:
F0/F1=0,1÷1,0;
F2/F0=0,5÷0,9;
F0/|F3|=0,1÷1,0;
|F4|/F0=0,5÷0,9,
где F1, F2, F3, F4, F0 - фокусные расстояния первого, второго, третьего, четвертого компонентов и объектива соответственно.
2. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что между вторым и третьим компонентом расположена апертурная диафрагма с возможностью регулирования диаметра.
3. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что между четвертым компонентом и плоскостью изображений расположена одиночная линза с возможностью перемещения вдоль оптической оси.
4. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что первая линза второго компонента и вторая линза третьего компонента выполнены из одного материала.
5. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что вторая линза второго компонента и первая линза третьего компонента выполнены из одного материала.
6. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что первая линза первого компонента и четвертый компонент выполнены из одного материала.
7. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что оптические поверхности выполнены с соблюдением следующего соотношения:
R9=-R1,
где R1 - радиус первой поверхности первого компонента,
R9 - радиус последней поверхности третьего компонента.
| ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ ПРИБОРА НОЧНОГО ВИДЕНИЯ | 2002 |
|
RU2218585C1 |
| 0 |
|
SU153917A1 | |
| US 3556642 A1, 19.01.1971 | |||
| US 4329024 A1, 11.05.1982. | |||
