RU204657U1

RU204657U1 - Объектив

Info

Publication number: RU204657U1
Application number: RU2020141881U
Authority: RU
Inventors: Наталия Ефимовна Кунделева; Татьяна Евгеньевна Емельянова; Виктор Павлович Кологривов; Ольга Романовна Горбачевская
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-06-03

Abstract

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице и фотоприемнике.Объектив содержит установленные по ходу луча два компонента и расположенный между ними спектроделительный блок, выполненный с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и отражения излучения в спектральном диапазоне излучения длиной волны (1030±40) нм или (1540±30) нм. Технический результат заключается в том, что объектив обеспечивает увеличение относительного отверстия, увеличение поля зрения, повышение качества изображений для пространственных частот не менее 90 мм-1для всего поля зрения в спектральном диапазоне (600…900) нм. Результат достигается тем, что первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и первой отрицательной линзы, выполненной двояковогнутой, двояковыпуклую линзу, вторую отрицательную линзу, выполненную двояковогнутой, и положительный мениск. Второй компонент установлен с возможностью перемещений вдоль оптической оси и выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеен из отрицательного и положительного менисков. Оптическая сила одиночной двояковыпуклой линзы первого компонента и оптическая сила его положительного мениска отличается на величину не более 0,002, сумма оптических сил первого и второго компонентов не превышает 0,0016 по абсолютной величине. 3 ил.

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], содержащий два компонента и спектроделительный блок, выполненный с возможностью отражения излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и пропускания излучения длиной волны 1064 нм или 1570 нм, и установленный между компонентами. Первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, одиночную двояковыпуклую линзу и отрицательную двусклеенную линзу, состоящую из двояковогнутой линзы и положительного мениска. Второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, причем расстояние между компонентами составляет не менее 0,5 фокусного расстояния объектива. Объектив имеет хорошее качество изображений по всему полю зрения до 2W=2°24' при относительном отверстии 1:3,36 и использовании матрицы с размером пиксела до 8,3 мкм.

Наиболее близким к предполагаемому объективу является объектив [2], содержащий силовой и коррекционный компоненты и спектроделительный блок, выполненный с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и отражения излучения длиной волны (1030±30) нм или (1540±30) нм, и установленный между силовым и коррекционным компонентами. Силовой компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, одиночную двояковыпуклую линзу и отрицательную двусклеенную линзу, состоящую из двояковогнутой линзы и положительного мениска. Коррекционный компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Коррекционный компонент установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Расстояние между силовым и коррекционным компонентами составляет не менее 0,4 фокусного расстояния объектива, сумма оптических сил силового и коррекционного компонентов не превышает 0,002 по абсолютной величине. Прототип имеет хорошее качество изображений по всему полю зрения до угла поля зрения 2W=4° при относительном отверстии 1:3,5 для пространственной частоты Ν=90 мм^-1, что позволяет использовать матрицы с размером пиксела до 5,5 мкм. Однако, при увеличении относительного отверстия и угла поля зрения данная конструкция не обеспечивает высокого качества изображения для пространственных частот не менее 90 мм^-1.

Задачей полезной модели является увеличение относительного отверстия, увеличение поля зрения, повышение качества изображений для пространственных частот не менее 90 мм^-1 для всего поля зрения в спектральном диапазоне (600…900) нм.

Объектив содержит установленные по ходу луча два компонента и расположенный между ними спектроделительный блок, выполненный с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и отражения излучения в спектральном диапазоне излучения длиной волны (1030±40) нм или (1540±30) нм, при этом первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и первой отрицательной линзы, двояковыпуклую линзу, вторую отрицательную линзу, выполненную двояковогнутой, и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и установленного с возможностью перемещений вдоль оптической оси, в отличие от прототипа, первая отрицательная линза двусклеенной линзы первого компонента выполнена двояковогнутой, вторая отрицательная линза первого компонента и его положительный мениск разделены воздушным промежутком, отрицательный мениск второго компонента склеен из отрицательного и положительного менисков, при этом оптическая сила одиночной двояковыпуклой линзы первого компонента и оптическая сила его положительного мениска отличается на величину не более 0,002, сумма оптических сил первого и второго компонентов не превышает 0,0016 по абсолютной величине.

Конструкция первого компонента, содержащая положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, наличие воздушного промежутка между второй отрицательной линзой и положительным мениском, а также конструкция второго компонента, выполненного в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеенного из отрицательного и положительного менисков, обеспечивает высокую коррекцию аберраций осевого и внеосевых пучков при увеличении относительного отверстия до 1:3,2.

Выбор сумм оптических сил первого и второго компонентов не более 0,0016 по абсолютной величине позволяет исправить кривизну изображений, астигматизм и аберрации широких наклонных пучков при увеличении угла поля зрения до 2W=7°.

Выбор оптических сил одиночной двояковыпуклой линзы первого компонента и его положительного мениска, отличающихся на величину не более 0,002, обеспечивает получение высоких значений коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения за счет коррекции аберраций широких наклонных пучков, комы и сферической аберрации, что повышает качество изображений.

Предлагаемый объектив имеет:

- фокусное расстояние 131,2 мм, относительное отверстие 1:3,28, угол поля зрения 2w=7°.Входной зрачок диаметром 40 мм совпадает с первой поверхностью объектива. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции (Т) для пространственной частоты N=90 мм^-1 в точке на оси составляют не менее 0,69, на краю поля зрения 2W=7° - не менее 0,5, для пространственной частоты N=145 мм^-1в точке на оси не менее 0,53, для угла поля зрения 2W=5,5° не менее 0,4, что позволяет использовать данный объектив с матрицами с размером пиксела до 3,4 мкм.

На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива по первому варианту.

На фиг. 2 приведены графики расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.

На фиг. 3 приведены графики расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 2W=7°.

Объектив (фиг. 1) состоит из установленных по ходу луча двух компонентов, спектроделительного блока, расположенного между ними, светофильтра. Первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы 1 и первой отрицательной линзы 2, выполненной двояковогнутой, двояковыпуклую линзу 3, вторую отрицательную линзу 4, выполненную двояковогнутой, и положительный мениск 5.

Второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеен из отрицательного мениска 6 и положительного мениска 7.

Второй компонент установлен с возможностью перемещений вдоль оптической оси, что позволяет производить подфокусировку при работе на ближней дистанции.

Между первым и вторым компонентами расположен спектроделительный блок 8, пропускающий излучение в спектральном диапазоне λ=(500…900) ΗΜ и отражающий излучение с длиной волны λ=1540 ΗΜ. Объектив содержит светофильтр 9, выделяющий рабочий спектральный диапазон (600…900) нм.

Фокусное расстояние первого компонента для λ=700 нм f'₁=102,71 мм, фокусное расстояние второго компонента для λ=700 ΗΜ f'₂ = -121,36 мм. Сумма оптических сил первого и второго компонентов равна:

Разность оптических сил одиночной двояковыпуклой линзы 3 и положительного мениска 5 составляет

Δϕ=1/f'₃ - 1/f'₅=1/74,309 - 1/83,58=0,00149

Графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для края поля зрения, приведенные на фиг. 2 и 3, подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения для пространственных частот не менее N=145 мм^-1, что позволяет получить изображение объектов на ПЗС-матрице с размером пиксела до 3,4 мкм.

Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения до 2W=7° проходит через входной зрачок объектива, диаметром 40 мм, совпадающий с первой поверхностью, и, преломившись через поверхности линз 1, 2, 3, 4, 5 попадает в спектроделительный блок 8, после которого излучение с длинами волн λ=500 ΗΜ…900 нм попадает на линзы 6, 7, преломляется через их поверхности, проходит через светофильтр 9, и фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица. Пучок лучей с длиной волны λ=1064 нм или λ=1570 нм отражается от гипотенузной грани спектроделительного блока 8 и фокусируется на площадке фотоприемника.

Источники информации

1. BY №10332 U (Открытое акционерное общество «Пеленг»), 30.10. 2014, весь документ.

2. BY №11037 U (Открытое акционерное общество «Пеленг»), 30.04. 2016, весь документ, - прототип.

Claims

Объектив, содержащий установленные по ходу луча два компонента и расположенный между ними спектроделительный блок, выполненный с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и отражения излучения в спектральном диапазоне излучения длиной волны (1030±40) нм или (1540±30) нм, при этом первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и первой отрицательной линзы, двояковыпуклую линзу, вторую отрицательную линзу, выполненную двояковогнутой, и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и установленного с возможностью перемещений вдоль оптической оси, отличающийся тем, что первая отрицательная линза двусклеенной линзы первого компонента выполнена двояковогнутой, вторая отрицательная линза первого компонента и его положительный мениск разделены воздушным промежутком, отрицательный мениск второго компонента склеен из отрицательного и положительного менисков, при этом оптическая сила одиночной двояковыпуклой линзы первого компонента и оптическая сила его положительного мениска отличается на величину не более 0,002, сумма оптических сил первого и второго компонентов не превышает 0,0016 по абсолютной величине.