EA044642B1 - Объектив - Google Patents

Description

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано как объектив в различных оптических системах наблюдения, работающих с ПЗС-приемниками.

Известен объектив [1], содержащий шесть компонентов. Первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент выполнен в виде одиночной двояковогнутой линзы, четвертый компонент склеен из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, пятый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, шестой - в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пятому компоненту. Объектив развивает относительное отверстие до 1:1.65 и работает в спектральном диапазоне Δλ=546-900 нм.

Недостатками объектива являются сложность конструкции; спектральный диапазон, смещенный к ближней ИК-области спектра, и недостаточно высокое качество изображения, которые не позволяют получить качественное изображение на современных цветных ПЗС-камерах с небольшим размером пикселя. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции объектива в рабочей области спектра для пространственной частоты N=60 мм^-1 в точке на оси не менее 0.6, на краю поля зрения для частоты N=60 мм^-1 не менее 0.45.

Наиболее близким к предлагаемому объективу является объектив [2], состоящий из шести компонентов. Первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент выполнен в виде одиночной двояковогнутой линзы, четвертый - в виде одиночной двояковыпуклой линзы, пятый компонент склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, шестой компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Объектив обеспечивает высокие коэффициенты передачи модуляции в широком спектральном диапазоне Δλ=490-980 нм. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции для пространственной частоты N=60 мм^-1 в точке на оси - не менее 0.79, на краю поля зрения - не менее 0.75. Относительное отверстие объектива 1:1.6, угловое поле зрения 2ω=19°08'.

Недостатками объектива являются сложность конструкции и высокая чувствительность отдельных компонентов к точности их центрировки относительно оптической оси, требующие автоколлимационного метода сборки; наличие линзы из сложного в обработке и дорогостоящего стекла с особым ходом дисперсии.

Задачей изобретения является упрощение конструкции объектива, повышение технологичности сборки путем снижения чувствительности компонентов к центрировкам относительно оптической оси, при обеспечении достаточных для работы с цветными ПЗС-камерами на частоте N=140 мм^-1 коэффициентов передачи модуляции.

Предложен объектив, содержащий последовательно установленные на одной оптической оси четыре компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй - в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а также вторую склейку из линз и одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Новизна предложения заключается в том, что третий компонент выполнен в виде указанной второй склейки из выпукловогнутой и двояковыпуклой линз, а четвертый компонент выполнен в виде указанного одиночного мениска, двояковыпуклые линзы второго и третьего компонентов выполнены из стекла группы легких кронов, расстояние между первым и вторым компонентами составляет не менее 0,18 фокусного расстояния объектива, а между третьим и четвертым - не менее 0,4 фокусного расстояния объектива. Такая конструкция объектива позволяет без применения дорогостоящих стекол получить достаточно хорошую коррекцию хроматических аберраций, что обеспечивает на высоких частотах приемлемые для работы коэффициенты передачи модуляции и позволяет применять объектив в работе с ПЗС-камерами с небольшим размером пикселя, а также такое исполнение объектива приводит к пологим радиусам, что снижает чувствительность компонентов к центрировкам относительно оптической оси и, как следствие, приводит к упрощению сборки объектива.

Предлагаемый объектив работает в спектральном диапазоне Δλ=400-670 нм, имеет фокусное расстояние f=75 мм, относительное отверстие D/f=1:4, угловое поле зрения 2ω=6°44', апертурная диафрагма расположена между вторым и третьим компонентом на расстоянии 12 мм от второго компонента. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции: для пространственной частоты N=60 мм^-1 в точке на оси - не менее 0.69, на краю поля зрения - не менее 0.69; для пространственной частоты N=140 мм^-1 в точке на оси - не менее 0.38, на краю поля зрения - не менее 0.34.

На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.

На фиг. 2 приведены технические характеристики рассчитанного объектива: фокусное расстояние f', относительное отверстие D/f, угловое поле зрения 2 ω, спектральный диапазон работы Δλ; а также его конструктивные данные: радиусы кривизны поверхностей линз R, осевые расстояния (толщины линз и воздушных промежутков) d, марки стекол, световые высоты на линзах.

На фиг. 3 приведены графики аберраций осевого пучка (поперечной сферической аберрации и неизопланатизма), главных лучей (астигматических отрезков и относительной дисторсии), широких на- 1 044642 клонных пучков в меридиональном сечении на краю поля зрения.

На фиг. 4 приведены графики расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики предлагаемого объектива для точки на оси и на краю поля зрения для пространственных частот до

N=140 мм^-1.

Объектив (фиг. 1) состоит из последовательно расположенных по ходу лучей четырех компонентов. Первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 1. Второй компонент выполнен в виде двухлинзовой склейки, состоящей из двояковыпуклой линзы 2 и двояковогнутой линзы 3. Третий компонент выполнен в виде двухлинзовой склейки, состоящей из выпукло-вогнутой линзы 4 и двояковыпуклой линзы 5. Четвертый компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска 6, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Апертурная диафрагма расположена между вторым и третьим компонентами на расстоянии 12 мм от второго компонента.

Параллельный пучок света падает на первую поверхность объектива и, преломившись через линзы четырех компонентов, фокусируется в плоскости изображения, где расположен приемник оптического излучения.

Предлагаемый объектив при достаточно простой оптической схеме позволяет получить хорошее качество изображения по всему полю, высокие на частоте N=60 мм^-1 и достаточные для работы на частоте N=140 мм^-1 коэффициенты передачи модуляции, что подтверждают графики аберраций, приведенные на фиг. 3, и графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и на краю поля зрения, приведенные на фиг. 4. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции объектива в спектральном диапазоне Δλ=400-670 нм для пространственной частоты N=60 мм^-1: в точке на оси - не менее 0.69, на краю поля зрения - не менее 0.69; для пространственной частоты N=140 мм^-1: в точке на оси - не менее 0.38, на краю поля зрения - не менее 0.34.

Использованные источники информации:

1. Патент RU 2368923 С2, G02B 9/62, 2009.

2. Патент BY 18486 C1, G02B 9/62, 2013 (прототип).

Claims (1)

1. Объектив, содержащий последовательно установленные на одной оптической оси компоненты, первый из которых выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент - в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а также вторую склейку из линз и одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, отличающийся тем, что содержит четыре компонента, третий компонент выполнен в виде указанной второй склейки из выпукло-вогнутой и двояковыпуклой линз, а четвертый компонент выполнен в виде указанного одиночного мениска, двояковыпуклые линзы второго и третьего компонентов выполнены из стекла группы легких кронов, расстояние между первым и вторым компонентами составляет не менее 0,18 фокусного расстояния объектива, а между третьим и четвертым - не менее 0,4 фокусного расстояния объектива.