RU157161U1 - Объектив - Google Patents

Abstract

Объектив, содержащий установленные по ходу луча силовой компонент, спектроделительный блок и коррекционный компонент, силовой компонент выполнен из положительной двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и отрицательной линз, отрицательной двусклеенной линзы, состоящей из отрицательной линзы и положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и одиночной положительной линзы, коррекционный компонент включает отрицательный мениск, спектроделительный блок пропускает излучение в спектральном диапазоне (500...900) нм, отличающийся тем, что в силовом компоненте отрицательная линза положительной двусклеенной линзы выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, отрицательная линза отрицательной двухсклеенной линзы выполнена двояковогнутой, а одиночная положительная линза расположена между указанными двусклеенными линзами и выполнена двояковыпуклой, коррекционный компонент дополнен положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенным за его отрицательным мениском, при этом отрицательный мениск установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси и обращен вогнутой поверхностью к пространству изображений, а оптическая сила коррекционного компонента по абсолютной величине составляет 0,5...0,55 оптической силы объектива, спектроделительный блок выполнен в виде призмы-куб, гипотенузная грань которой отражает излучение с длиной волны (1060±30)нм или (1540±30)нм, причем показатель преломления материала спектроделительного блока не более 1,48.

Description

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

Известен объектив [1] из пяти компонентов и спектроделительного блока, выполненного с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и отражения излучения длиной волны 1067 нм или 1570 нм, расположенного на оптической оси объектива между четвертым и пятым компонентами, первый компонент выполнен в виде отрицательного двусклеенного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент содержит положительную линзу, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент содержит положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, пятый компонент выполнен в виде положительной двусклеенной линзы, установленной с возможностью котировочных перемещений вдоль оптической оси. Данная конструкция объектива обеспечивает высокое качество изображений в широком спектральной диапазоне, а также возможность одновременной регистрации изображения на ПЗС-матрице и фотоприемнике. Недостатком объектива является его большая длина: расстояние от первой поверхности объектива до плоскости изображений составляет 1,7 фокусного расстояния объектива.

Наиболее близким к предлагаемому объективу является объектив [2], состоящий из силового и коррекционного компонентов, силовой компонент выполнен в виде положительной двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, отрицательной двусклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и положительного мениска, и одиночного положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, коррекционный компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, а также содержит спектроделительный блок, выполненный с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне от 500 нм до 900 нм и отражения излучения длиной волны 1064 нм или 1570 нм.

Данная конструкция объектива имеет небольшую длину, не превышающую 1,1 фокусного расстояния объектива и высокое качество изображения в широком спектральном диапазоне от 500 нм до 900 нм для пространственной частоты N=60 мм^-1 при фокусном расстоянии объектива 170 мм. Однако создание ПЗС-матриц с размером пиксела менее 6 мкм требует от объектива высокого качества изображений на высоких частотах (не менее 85 мм^-1).

Задачей полезной модели является увеличение дальности распознавания объектов путем увеличения масштаба изображений при сохранении длины объектива не более фокусного расстояния объектива, а также повышение качества изображения в спектральном диапазоне длин волн λ=500 нм …900 нм за счет увеличения коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения для пространственных частот до 90 мм^-1.

Объектив содержит установленные по ходу луча силовой компонент, спектроделительный блок и коррекционный компонент, силовой компонент выполнен из положительной двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и отрицательной линз, отрицательной двусклеенной линзы, состоящей из отрицательной линзы и положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и одиночной положительной линзы, коррекционный компонент включает отрицательный мениск, спектроделительный блок пропускает излучение в спектральном диапазоне (500…900) нм, в отличие от прототипа в силовом компоненте отрицательная линза положительной двусклеенной линзы выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, отрицательная линза отрицательной двухсклеенной линзы выполнена двояковогнутой, а одиночная положительная линза расположена между указанными двусклеенными линзами и выполнена двояковыпуклой, коррекционный компонент дополнен положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенным за его отрицательным мениском, при этом отрицательный мениск установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси и обращен вогнутой поверхностью к пространству изображений, а оптическая сила коррекционного компонента по абсолютной величине составляет 0,5…0,55 оптической силы объектива, спектроделительный блок выполнен в виде призмы-куб, гипотенузная грань которой отражает излучение с длиной волны (1060±30)нм или (1540±30)нм, причем показатель преломления материала спектроделительного блока не более 1,48.

Выполнение отрицательной линзы в положительной двусклеенной линзе силового компонента в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, отрицательной линзы отрицательной двухсклеенной линзы двояковогнутой, одиночной положительной линзы двояковыпуклой и расположение ее между двусклеенными линзами, а также введение в коррекционный компонент дополнительного положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и расположение его за отрицательным мениском, позволило увеличить масштаб изображений путем увеличения фокусного расстояние объектива до 215 мм, что приводит к увеличению дальности распознавания объектов, а также улучшает качество изображения как для точки на оси, уменьшив сферическую аберрацию, так и для поля зрения 2W=3,7°, уменьшив астигматизм и аберрации широких наклонных пучков, повысив тем самым коэффициенты передачи модуляции для частот до 90 мм^-1.

Выбор оптической силы коррекционного компонента по абсолютной величине более 0,55 и не менее 0,5 оптической силы объектива позволил сохранить длину объектива от первой поверхности до плоскости изображений не более фокусного расстояния объектива.

Установка отрицательного мениска в коррекционном компоненте с возможностью перемещения вдоль оптической оси и обращение его вогнутой поверхности к пространству изображений позволяет эффективно использовать его для фокусировки объектива от 50 м до бесконечности без ухудшения качества изображения.

Выполнение спектроделительного блока в виде призмы-куб, гипотенузная грань которого пропускает излучение в спектральном диапазоне (500…900) нм и отражает излучение с длиной волны (1060±30) нм или (1540±30) нм, с показателем преломления материала не более 1,48 позволяет минимизировать размеры объектива и использовать его как для формирования изображения на ПЗС-матрице, так и для регистрации возвратного излучения лазерного дальномера на площадке фотоприемника.

Предлагаемый объектив имеет фокусное расстояние 214,8 мм, относительное отверстие 1:4,3, входной зрачок диаметром 50 мм совпадает с первой поверхностью объектива, спектральный диапазон составляет (575…850) нм.

Объектив имеет высокое качество изображений: полихроматические коэффициенты передачи модуляции (T) для пространственной частоты N=90 мм^-1 в точке на оси не менее 0,62, на краю поля зрения 2W=3,7° не менее 0,55.

На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.

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

На фиг. 3 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (T) для точки на оси.

На фиг. 4 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (T) для точки на краю поля зрения 2W=3,7°.

Частотно-контрастные характеристики объектива (T) рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения (C), приведенной ниже

Объектив (фиг. 1) состоит из силового компонента, коррекционного компонента и спектроделительного блока, выполненного в виде призмы-куб и расположенного между силовым и коррекционным компонентами. Силовой компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы 1 и отрицательной линзы 2, выполненной в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, двояковыпуклую линзу 3, отрицательную двусклеенную линзу, состоящую из двояковогнутой линзы 4 и положительного мениска 5, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Коррекционный компонент выполнен в виде отрицательного мениска 7, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и положительного мениска 8, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, оптическая сила всего коррекционного компонента равна - 0,00244 мм^-1, что составляет 0,525 оптической силы всего объектива по абсолютной величине. Для фокусировки объектива на расстояние 50 м отрицательный мениск 7 коррекционного компонента переемещается на 0,72 мм по направлению к плоскости изображений. Между силовым и коррекционным компонентами расположен спектроделительный блок 6, пропускающий излучение в спектральном диапазоне λ=500 нм …900 нм и отражающий излучение с длиной волны λ=(1540±30)нм. Объектив содержит светофильтр 9, выделяющий спектральный диапазон в соответствии с таблицей. При расчете объектива учтена толщина защитного стекла ПЗС-матрицы. Длина объектива от первой поверхности до плоскости изображения ПЗС-матрицы по оптической оси равна 213 мм, что составляет 0,99 фокусного расстояния объектива.

Графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для края поля зрения, приведенные на фиг.3,4 подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения.

Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=3,7° проходит через входной зрачок объектива диаметром 55 мм, совпадающий с первой поверхностью, и, преломившись через поверхности линз 1, 2, 3, 4, 5 попадает в спектроделительный блок 6, после которого излучение с длинами волн λ=500 нм …900 нм попадает на линзы 7 и 8, преломляется через их поверхности, проходит через светофильтры 9, и фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица. Пучок лучей с длиной волны λ=1540 нм отражается от грани спектроделительного блока 6 и фокусируется на площадке фотоприемника.

Источники информации

1. BY 6385 С (Открытое акционерное общество «Пеленг») 2004.09.30, весь документ.

2. BY 4083 U (Открытое акционерное общество «Пеленг») 2007.12.30, весь документ. - Прототип.

Claims (1)

1. Объектив, содержащий установленные по ходу луча силовой компонент, спектроделительный блок и коррекционный компонент, силовой компонент выполнен из положительной двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и отрицательной линз, отрицательной двусклеенной линзы, состоящей из отрицательной линзы и положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и одиночной положительной линзы, коррекционный компонент включает отрицательный мениск, спектроделительный блок пропускает излучение в спектральном диапазоне (500...900) нм, отличающийся тем, что в силовом компоненте отрицательная линза положительной двусклеенной линзы выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, отрицательная линза отрицательной двухсклеенной линзы выполнена двояковогнутой, а одиночная положительная линза расположена между указанными двусклеенными линзами и выполнена двояковыпуклой, коррекционный компонент дополнен положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенным за его отрицательным мениском, при этом отрицательный мениск установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси и обращен вогнутой поверхностью к пространству изображений, а оптическая сила коррекционного компонента по абсолютной величине составляет 0,5...0,55 оптической силы объектива, спектроделительный блок выполнен в виде призмы-куб, гипотенузная грань которой отражает излучение с длиной волны (1060±30)нм или (1540±30)нм, причем показатель преломления материала спектроделительного блока не более 1,48.

   

Images