Широкоугольный объектив Советский патент 1992 года по МПК G02B11/34 

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а точнее - к телевизионным объективам, и может быть использовано как с телевизионными трубками, так и с ПЗС-приемниками для получения визуальной информации от внешних объектов.

Известен светосильный объектив фирмы Тейлор-Гобсон (Великобритания) - Кук- спид-панхро-ленз, имеющий фокусное расстояние 18 мм, относительное отверстие 1:2. угловое поле - 90 угл, град. (см. Волосов Д,С. Фотографическая оптика. М., Искусство. 1978, с. 518).

Известный объектив имеет шесть компонентов, состоящих из семи линз, имеется асферическая поверхность, диафрагма расположена в воздушном промежутке после пятого компонента.

К недостаткам известного объектива следует отнести неравномерность освещенности и качества изображения от центра кадра к его краям, возникающее из-за низкого качества аберрационной коррекции на краю кадра и необходимости вследствие этого введения значительного геометрического виньетирования.

Известен объектив по заявке ФРГ № 2607710, приор. 13.04.78, содержащий пять компонентов.

Объектив имеет высокое относительное отверстие 1:1,2 при угловом поле 43 угл. град.

К недостаткам известного объектива следует отнести малое угловое поле, малый задний фокальный отрезок, плохое свето- распределение по полю и низкое качество аберрационной коррекции.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату при его использовании является широкоугольный объект ив, известный из паVI VI

со vi

00

о

тента США № 4333714, 1982, кл. G 02 В 13/04, который выбран автором в качестве прототипа.

Объектив содержит семь компонентов, первый из которых положительный, второй - отрицательный менмски, обращенные вогнутостью к изображению, четвеотый - положительный мениск, шестой - положительная линза, а седьмой - мениск, обращенный вогнутостью к предмету. Объектив имеет относительное отверстие 1:2,8, угловое поле 76 угл. град, при фокусном расстоянии 28,5 мм. К недостаткам прототипа относятся малое относительное отверстие и низкая равномерность освещенности в плоскости изображения.

Целью изобретения является увеличение относительного отверстия с одновременным повышением равномерности освещенности в плоскости изображения.

Изобретение осуществляется следующим образом. В широкоугольном объективе, содержащем семь компонентов, первый из которых положительный, второй - отрицательный мениски, обращенные вогнутостью к пространству изображений, четвертый - положительный мениск, шестой - положительная линза, а седьмой - мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, в нем третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, четвертый компонент ориентирован вогнутостью к пространству изображений, пятый и шестой компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, а седьмой компонент выполнен отрицательным и склеен с шестым компонентом.

Устройство содержит третий компонент, выполненный в виде отрицательного мениска, обращенный вогнутостью к пространству изображений, что позволяет кор- регировать сферическую аберрацию как для гочки на оси, так и в широких наклонных пучках, что позволяет увеличить относительное отверстие объектива, кроме того, благодаря такому выполнению компонента удается получить положительное аберрационное виньетирование, приводящее к улучшению равномерности освещенности в плоскости изображения. Выполнение четвертого компонента ориентированным к плоскости изображения позволяет корреги- ровать аберрации высшего порядка в широких наклонных пучках, за счет чего возникает .возможность увеличения относительного отверстия объектива, повышается качество изображения и отпадает необходимость введения значительного геометрического виньетирования, приводящего к падению освещенности в плоскости изображения. Пятый и шестой компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз,

расположенных по разные стороны от апертурной диафрагмы, такое их выполнение в сочетании с их расположением и соотношением их конструктивных параметров позволяет коррегировать аберрации в

0 широких наклонных пучках, включая и аберрации в сагиттальном сечении, что позволяет увеличить относительное отверстие и одновременно отказаться от введения геометрического виньетирования, тем самым

5 улучшив светораспределение в плоскости изображения. Выполнение седьмого компонента отрицательным и склеенным с шестым компонентом позволяет улучшить коррекцию неэлементарных аберраций,

0 включая кому высшего порядка, хроматическую кому, астигмо-хроматизм, аберрации в сагиттальном сечении.

Первый - пятый компоненты выполнены из одной марки, стекла, что делает объек5 тив технологичным при изготовлении.

На чертеже представлена оптическая схема объектива.

Объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча положитель0 ный мениск 1, отрицательные мениски 2 и 3, положительный мениск 4, обращенные вогнутостью к плоскости изображения, далее следует двояковыпуклая линза 5, за которой устанавливается апертурная диафрагма и

5 компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы 6 и отрицательного мениска 7, обращенного вогнутостью к плоскости предмета.

Световой поток от объекта, расположен0 ного в бесконечности, проходит последовательно линзы 1-7 и образует изображение в задней фокальной плоскости объектива, в которой устанавливается приемник оптического изображения, например ПЗС-матри5 ца.

Примером конкретной реализации предлагаемого изобретения является объектив, имеющий фокусное расстояние 4,1 мм, угловое поле 78x58 угловых градусов,

0 относительное отверстие 1:2, задний фокальный отрезок - 6,09 мм, спектральный диапазон работы - 410-700 нм, максимальное значение функции светораспределения на краю поля 75%, максимальную дистор5 сию по полю 0,5%, максимальное значение кружка рассеяния по полю изображения - не более 0,03 мм.

Техническими преимуществами объектива по предлагаемому изобретению являются:

-увеличение относительного отверстия в 1,5 раза,

-улучшение равномерности освещенности на краю поля в 2 раза.

Дополнительными техническими преимуществами являются:

-уменьшение дисторсии о 2 раза,

-улучшение коррекции аберраций по критерию пятна рассеяния в 2,5 раза,

-расширение спектрального диапазона в 1,5 раза.

Такой объектив может быть использован в телевизионной технике в качестве малогабаритной широкоугольной светосильной оптической системы для работы с ПЗС-приемниками.

Формула изобретения Широкоугольный объектив, содержащий семь компонентов, первый из которых

- положительный, второй - отрицательный мениски, обращенные вогнутостью к пространству изображений, четвертый - положительный мениск, шестой - положительная линза, а седьмой - мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, отличающийся тем, что, с целью увеличения относительного отверстия с одновременным повышением равно0 мерности освещенности в плоскости изображения, в нем третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, четвертый компонент ориентирован вогнутостью к пространству изображений, пятый и шестой компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, а седьмой компонент выполнен отрицатель- . ным и склеен с шестым компонентом.

Использование: область оптического приборостроения. Сущность изобретения состоит в том. что объектив содержит расположенные по ходу луча положительный мениск 1, отрицательные мениски 2 и 3, положительный мениск 4, обращенный вогнутостью к пространству изображений, двояковыпуклую линзу 5, за которой устанавливается апертурная диафрагма и компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы 6 и отрицательного мениска 7, обращенного вогнутостью к пространству предметов. Фокусное расстояние обьектива - 4,1 мм; относительное отверстие - 1:2; задний фокальный отрезок - 6,09 мм; максимальное значение функции светораспределения на краю поля - 75%. 1 ил.