Патент на изобретение №2154292

(54) СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в приборах ночного видения. Светосильный объектив содержит пять компонентов, первый из которых – отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй компонент – двояковыпуклая линза, третий компонент – двояковогнутая линза, четвертый компонент – плоско-выпуклая линза, пятый компонент – двояковыпуклая линза. При этом имеют место соотношения, связывающие фокусные расстояния объектива и его компонентов, толщины компонентов, воздушные промежутки, радиусы кривизны и показатели преломления компонентов. Обеспечивается создание светосильного объектива с относительным отверстием не менее 1:1,7, угловым полем в пространстве предметов более 47° при хорошем качестве изображения точки на оси и по полю. 1 табл., 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам и может быть использовано в приборах ночного видения, в частности, работающих с ПЗС-приемниками.

Известны объективы, описанные, например, в выложенной заявке Японии N 64-61714(А) кл. G 02 В 13/04, опубл. 8.03.89, выложенной заявке Японии N 63-70817 (A), кл. G 02 В 13/16, опубл. 31.03.88.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является объектив, описанный в выложенной заявке Японии N 63-81414 (A), кл. G 02 В 13/04, опубл. 12.04.88. Он содержит следующие последовательно расположенные компоненты:
– первый компонент – отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,
– второй компонент – двояковыпуклая линза,
– третий компонент – двояковогнутая линза,
– четвертый компонент – положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению,
– пятый компонент – двояковыпуклая линза.

Имеют место следующие соотношения:
t 0,4f < d₄ < f,
50 < V₁,
30 > V₂,
30 > V₃,
50 < (V₄ + V₅)/2,
1,65 < (n₄ + n₅)/2,
где f – фокусное расстояние объектива,
d₄ – воздушный промежуток между вторым и третьим компонентами,
V₁, V₂, V₃, V₄, V₅ – коэффициенты Аббе материалов линз компонентов,
n₄, n₅ – показатели преломления материалов линз четвертого и пятого компонентов,
Данный объектив имеет относительное отверстие 1: 1,65, угловое поле зрения 2 = 47^o41′, довольно большую длину оптической системы

где d – сумма толщин и воздушных промежутков в объективе,
– задний фокальный отрезок.

Задачей изобретения является создание светосильного объектива с относительным отверстием не менее 1:1,7, угловым полем в пространстве предметов более 47^o и длиной оптической системы

при хорошем качестве изображения точки на оси и по полю.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается созданием светосильного объектива, содержащего пять компонентов, первый из которых – отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй компонент – двояковыпуклая линза, третий компонент – двояковогнутая линза, четвертый компонент – положительная линза, пятый компонент – двояковыпуклая линза, в отличие от известного, в объективе четвертый компонент выполнен в виде плоско-выпуклой линзы, при этом имеют место следующие соотношения:

0,8 < f’₂/f’ < 1,5,
0,3 < d₂/f’ < 0,42,
0,3 < d₄/f’ < 0,5,
0,7 < r₃/f’ < 1,2,
50 < V₂,
1,6 < (n₄ + n₅)/2 < 1,65
где f’ – фокусное расстояние всего объектива,
f’₁, f’₂ – фокусное расстояние первого и второго компонентов,
d₂ – воздушный промежуток между первым и вторым компонентами,
d₄ – воздушный промежуток между вторым и третьим компонентами,
r₃ – радиус кривизны линзы второго компонента,
V₂ – коэффициент Аббе материала линзы второго компонента,
n₄, n₅ – показатели преломления материна линз четвертого и пятого компонентов.

На фиг. 1 изображена оптическая схема объектива, на фиг. 2 и 3 – графики аберраций объектива.

Объектив (фиг. 1) содержит последовательно расположенные по ходу луча пять компонентов, первый из которых состоит из отрицательного мениска 1, обращенного вогнутостью к предмету, второй двояковыпуклая линза 2, третий компонент – двояковогнутая линза 3, четвертый компонент – плоско-выпуклая линза 4, пятый – двояковыпуклая линза 5. Апертурная диафрагма расположена за вторым компонентом.

Объектив работает следующим образом. Параллельный световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит последовательно через линзы 1, 2, 3, 4 и 5 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан).

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив со следующими конструктивными данными:
фокусное расстояние объектива f’ = 7,04 мм
фокусное расстояние первого компонента f’₁ = -10,61 мм
фокусное расстояние второго компонента f’₂ = 7,09 мм
фокусное расстояние третьего компонента f’₃ = -5,24 мм
фокусное расстояние четвертого компонента f’₄ = 8,94 мм
фокусное расстояние пятого компонента f’₅ = 10,5 мм
задний фокальный отрезок = 6,55 мм.

Другие показатели приведены в таблице (см. ниже).

В объективе соблюдены следующие соотношения:





50 < V₂ = 52,62,

Рассчитанный объектив имеет следующие характеристики: относительное отверстие 1: 1,68; угловое поле в пространстве предметов 2 = 48^o2′; спектральный диапазон (0,6…0,75…1,0) мкм; длина оптической системы
L = d+S = 15,7+6,54 = 22,24 мм = 3,16f
где d – сумма толщин и воздушных промежутков в объективе,
S’ – задний отрезок;
продольная сферическая аберрация (по зоне) (- 0,030) мм; меридиональная кривизна изображения 7 (- 0,208) мм; сагиттальная кривизна изображения (- 0,139) мм.

Апертурная диафрагма расположена на расстоянии 1,4 мм от второй линзы, диаметр апертурной диафрагмы равен 4,64 мм.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: длина оптической системы предложенного объектива L = d+S = 3,16f значительно меньше оптической длины объектива ближайшего аналога L = 3,84f при хорошем качестве изображения точки на оси и по полю при относительном отверстии 1:1,7 и угловом поле в пространстве предметов 2 =48^o2′.

Формула изобретения

Светосильный объектив, содержащий пять компонентов, первый из которых представляет собой отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй компонент – двояковыпуклая линза, третий компонент – двояковогнутая линза, четвертый компонент – положительная линза, пятый компонент – двояковыпуклая линза, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, при этом имеют место следующие соотношения:

0,8 < f’₂ / f’ < 1,5
0,3 < d₂ / f’ < 0,42
0,3 < d₄ / f’ < 0,5
0,7 < r₃ / f’ < 1,2
50 < V₂
1,6 < (n₄ + n₅) / 2 < 1,65
где f’ – фокусное расстояние всего объектива;
f’₁, f’₂ – фокусное расстояние первого и второго компонентов;
d₂ – воздушный промежуток между первым и вторым компонентами;
d₄ – воздушный промежуток между вторым и третьим компонентами;
r₃ – радиус кривизны линзы второго компонента;
V₂ – коэффициент Аббе материала линзы второго компонента;
n₄, n₅ – показатели преломления материала линз четвертого и пятого компонентов.

РИСУНКИ

QA4A Сведения о заявлении обладателя патента Российской Федерации на изобретение о предоставлении любому лицу права на использование изобретения (открытая лицензия)

(73) Патентообладатель:

Открытое акционерное общество “Красногорский завод им. С.А. Зверева”

(54) Светосильный объектив

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2000

Адрес для переписки:

143400, Московская обл., г. Красногорск-7, ул. Речная, 8.

Извещение опубликовано: 20.09.2006 БИ: 26/2006

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за
поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 31.12.2008

Дата публикации: 10.05.2011