RU195924U1

RU195924U1 - Объектив

Info

Publication number: RU195924U1
Application number: RU2019136545U
Authority: RU
Inventors: Ниталия Ефимовна Кунделева; Татьяна Евгеньевна Емельянова; Александр Александрович Болотин; Виктор Павлович Кологривов; Анатолий Михайлович Тареев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2020-02-11

Abstract

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице.Объектив состоит из четырех компонентов, расположенных на оптической оси. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы. Второй компонент - мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенный из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы 4. Третий компонент положительный и склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска 6, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов. Четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и выполнен из материала, показатель преломления которого n>1,7, число Аббе ν<30. Апертурная диафрагма расположена перед первым компонентом. После четвертого компонента установлен спектроделительный блок и светофильтр. Расстояние между третьим и четвертым компонентами составляет не менее 0,12 фокусного расстояния объектива. Сумма оптических сил всех компонентов не превышает 0,004.Заявляемый объектив обеспечивает повышение относительного отверстия, увеличение угла поля зрения при сохранении высокого качества изображения и длине объектива от первой поверхности до плоскости изображений, не превышающей 1,1 фокусного расстояния объектива.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице.

Известен объектив, содержащий четыре компонента [1], первый компонент которого положительная двусклеенная линза, состоящая из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент - отрицательный двусклеенный мениск, выполненный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, третий компонент - двояковыпуклая линза, четвертый компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов. Апертурная диафрагма установлена перед первым компонентом. Данный объектив имеет относительное отверстие 1:2 и угол поля зрения 2W=4° и высокое качество изображения в спектральном диапазоне (600…900) нм. Основным недостатком этого объектива является небольшой угол поля зрения, относительно большая длина объектива, составляющая 1,4 фокусного расстояния объектива, а также небольшой задний отрезок, не превышающий 0,26 фокусного расстояния объектива, что не позволяет разместить на нем спектроделительный блок.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объективу является апохроматический объектив [2], состоящий из трех компонентов. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Третий компонент - отрицательный, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Данный объектив имеет высокое качество изображений в спектральном диапазоне (520…900) нм при относительном отверстии 1:4 и угле поля зрения 2W=2°.

Задачей полезной модели является повышение относительного отверстия, увеличение угла поля зрения при сохранении высокого качества изображения и длине объектива от первой поверхности до плоскости изображений, не превышающей 1,1 фокусного расстояния объектива.

Объектив содержит расположенные на оптической оси первый компонент, выполненный в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент, выполненный в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, в отличие от прототипа, дополнен четвертым компонентом, расположенным после третьего компонента и выполненным в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и апертурной диафрагмой, расположенной перед первым компонентом, при этом третий компонент выполнен положительным, а его отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, расстояние между третьим и четвертым компонентами по оптической оси составляет не менее 0,12 фокусного расстояния объектива, сумма оптических сил всех компонентов не превышает 0,004, а отрицательный мениск четвертого компонента выполнен из материала, показатель преломления которого n_е>1,7, число Аббе ν_e<30.

В частности объектив дополнен спектроделительной призмой, установленной после четвертого компонента.

Конструкция третьего компонента, выполненного положительным и в виде двусклеенного мениска, состоящего из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, введение четвертого компонента, выполненного в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, показатель преломления материала которого n_е>1,7, а число Аббе ν_e<30, выбор расстояния между третьим и четвертым компонентами не менее 0,12 фокусного расстояния объектива, а также выбор сумм оптических сил четырех компонентов не более 0,004 обеспечили повышение относительного отверстия до 1:3, увеличение угла поля зрения до 2W=9° при высокой степени коррекции сферической аберрации и комы для точки на оси, позволили исправить кривизну изображения, астигматизм и аберрации широких наклонных пучков, и получить высокие значения полихроматического коэффициента передачи модуляции для всего поля зрения, при этом длина объектива от первой поверхности до плоскости изображений не превышает 1,1 фокусного расстояния объектива.

На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.

На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где R - радиусы кривизны поверхностей линз, D - расстояния между поверхностями линз, n_е - показатель преломления стекол линз для линии е (λ=546 нм), ν_е- число Аббе для линии е.

На фиг. 3 приведен график поперечной сферической аберрации объектива.

На фиг. 4 приведен график кривизны поля зрения.

На фиг. 5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.

На фиг. 6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 2W=9°.

Объектив (фиг. 1) состоит из четырех компонентов, расположенных на оптической оси. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой линзы 1 и двояковогнутой линзы 2. Фокусное расстояние первого компонента равно 153,87 мм. Второй компонент - мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, и склеенный из двояковогнутой линзы 3 и двояковыпуклой линзы 4. Фокусное расстояние второго компонента равно -1251,5 мм. Третий компонент положительный и склеенный из двояковыпуклой линзы 5 и отрицательного мениска 6, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов. Фокусное расстояние третьего компонента равно 90,47 мм. Четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска 7, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и выполнен из материала, показатель преломления которого n_е=1,7232, число Аббе ν_e=29,29. Фокусное расстояние четвертого компонента равно -73,77 мм. После четвертого компонента установлен спектроделительный блок 8 и светофильтр 9. Расстояние между третьим и четвертым компонентами равно 17,95 мм, что составляет 0,16 фокусного расстояния объектива. Сумма оптических сил всех четырех компонентов объектива составляет:

ϕ_об=ϕ₁+ϕ₂+ϕ₃+ϕ₄=1/153,84+1/(-1251,5)+1 /90,47+1/(-73,77)=0,0032.

Апертурная диафрагма 10 расположена перед первым компонентом.

Длина объектива от первой поверхности до плоскости изображений, где располагается ПЗС-матрица, - 114,6 мм, что составляет l,04f', где f' - фокусное расстояние объектива.

Предлагаемый объектив работает в спектральном диапазоне λ=(580…900) нм, имеет фокусное расстояние 109,95 мм, относительное отверстие 1:3,14, апертурная диафрагма диаметром 35 мм совпадает с первой поверхностью объектива, поле зрения объектива 2W=9°. Высокая степень коррекции аберраций осевого пучка, вторичного спектра, сферохроматических и аберраций широких наклонных пучков позволили получить высокие значения коэффициента передачи модуляции:

- для точки на оси не менее 0,7 для пространственной частоты N=72 мм^-1 и не менее 0,5 для пространственной частоты N=145мм^-1,

- для края поля зрения не менее 0,65 для пространственной частоты N=72 мм^-! и не менее 0,37 для пространственной частоты N=145мм^-1.

Графики аберраций, приведенные на фиг. 3 и 4, и графики полихроматических коэффициентов для точки на оси и для края поля зрения, приведенные на фиг. 5 и 6, подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения.

Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=9° проходит через апертурную диафрагму объектива, диаметром 35 мм, совпадающую с первой поверхностью объектива, и, преломившись через поверхности линз 1-7, и светофильтр 9 фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица. Спектроделительный блок 8 формирует изображение бесконечно удаленного предмета в двух плоскостях: одной, оптически связанной с гранью спектроделительного блока, выделяющей излучение в спектральном диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы, и второй, оптически связанной с гранью спектроделительного блока, выделяющей излучение на длине волны излучения лазера.

Источники информации

1. BY №12150 С1 (Открытое акционерное общество «Пеленг»), 30.08.2009.

2. RU №2547005 С1 (Открытое акционерное общество «Красногорский завод им. С.А. Зверева), 10.04.2015, весь документ - прототип.

Claims

1. Объектив, содержащий расположенные на оптической оси первый компонент, выполненный в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент, выполненный в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, отличающийся тем, что дополнен четвертым компонентом, расположенным после третьего компонента и выполненным в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и апертурной диафрагмой, расположенной перед первым компонентом, при этом третий компонент выполнен положительным, а его отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, расстояние между третьим и четвертым компонентами по оптической оси составляет не менее 0,12 фокусного расстояния объектива, сумма оптических сил всех компонентов не превышает 0,004, а отрицательный мениск четвертого компонента выполнен из материала, показатель преломления которого n_e>1,7, число Аббе ν_e<30.

2. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что дополнен спектроделительной призмой, установленной после четвертого компонента.