Патент на изобретение №2357274

(54) ОБЪЕКТИВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических приборах, в том числе в телекамерах, работающих с приемной матрицей. Объектив состоит из четырех линз по ходу луча: первой – двояковыпуклой линзы, второй – двояковогнутой линзы, третьей – плосковыпуклой линзы, четвертой – выпуклоплоской линзы. Отношение толщины плосковыпуклой линзы к фокусному расстоянию всего объектива составляет от 0,09 до 0,15. Имеют место соотношения: 1,611=n₃=n₄<1,63, 1,62<1,673, где n₁, n₂, n₃, n₄ – показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D. Отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива может составлять от 0,001 до 0,01. Технический результат – повышение качества изображения и технологичности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических приборах, в том числе в телекамерах, работающих с приемной матрицей.

Известен четырехлинзовый фотографический объектив (патент Германии 403706, 42h 4/05, опубл. 1924 г.), в котором первая линза по ходу луча – двояковыпуклая, вторая – двояковогнутая, третья – двояковыпуклая и четвертая линза – положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению.

Однако этот объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 78,05 мм, при относительном отверстии 1:2,6 и угле поля зрения 2W=9 град. имеет недостаточно высокое качество изображения (так, поперечная сферическая аберрация для точки на оси достигает величины – 0,215 мм, а для широких наклонных пучков в меридиональном и сагиттальном сечении – величины 0,218 мм и 0,224 мм соответственно).

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является фотографический объектив (патент Германии 440229, 42h 4/05, фиг.2, опубл. 1927 г.), состоящий из четырех одиночных линз, в котором первая по ходу луча – двояковыпуклая линза, вторая – двояковогнутая, третья – положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и четвертая линза – двояковыпуклая. Отношение толщины третьей линзы к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,07; а отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,015. Кроме того, имеют место равенства:

n₁=n₃=n₄=1,60958,

n₂=1,6733,

где n₁, n₂, n₃, n₄ – показатели преломления материала первого, второго, третьего и четвертого компонентов для линии D.

Объектив имеет более высокое качество изображения, чем объектив по патенту Германии 403706.

Этот объектив близок по конструкции к заявляемому, однако, пересчитанный на фокусное расстояние 78,05 мм, при относительном отверстии 1:2,6 и угле поля зрения 2W=9 град. он имеет недостаточно высокое качество изображения (так, поперечная сферическая аберрация для точки на оси достигает величины – 0,0571 мм, а для широких наклонных пучков в меридиональном и сагиттальном сечении – 0,0431 мм и 0,0642 мм соответственно, астигматизм значителен – 0,11 мм) и недостаточную технологичность, так как он не имеет плоских оптических поверхностей.

Задачей заявляемого изобретения является создание объектива с повышенным качеством изображения при высоком уровне технологичности.

Технический результат обусловлен поставленной задачей и представляет собой повышение качества изображения при высоком уровне технологичности объектива.

Это достигается тем, что в объективе, состоящем из четырех одиночных линз, последовательно установленных по ходу луча: двояковыпуклой, двояковогнутой и двух положительных линз, соблюдается равенство n₁=n₃=n₄. Причем первая из двух упомянутых положительных линз – плосковыпуклая, вторая – выпуклоплоская. Отношение толщины плосковыпуклой линзы к фокусному расстоянию всего объектива составляет от 0,09 до 0,15. Имеют место соотношения:

1,611=n₃=n₄<1,63,

1,62<1,673,

где n₁, n₂, n₃, n₄ – показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D.

Кроме того, отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива может составлять от 0,001 до 0,01.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.

Объектив состоит из четырех одиночных линз по ходу лучей: первой – двояковыпуклой линзы 1, второй – двояковогнутой линзы 2, третьей – плосковыпуклой линзы 3, четвертой – выпуклоплоской линзы 4. За линзой 4 может быть расположен светофильтр и одна или несколько плоскопараллельных пластин либо одна или несколько призм.

Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив.

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

Объектив может работать также и в обратном ходе лучей в качестве коллиматора.

В соответствии с предложенным решением рассчитан объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 480 до 660 нм.

Конструктивные параметры предложенного объектива приведены в табл.1.

Характеристики рассчитанного объектива:

входной зрачок совпадает с первой поверхностью.

Таблица 1
Радиус, мм	Толщина, мм	Марка стекла	Показатель преломления nD	Коэфф. дисперсии D	Световой диаметр, мм
R1=61,8					30
	d1=6,2	TK14	1,613	60,57
R2=-389,9					29,3
	d2=17,9		1
R3=-33,11					24,1
	d3=2,1	ТФ1	1,6475	33,86
R4=68,55					24,8
	d4=7,8		1
R5=					27,9
	d5=10,1	TK14	1,613	60,57
R6=-32,81					30
	d6=0,3		1
R7=87,3					29,6
	d7=4,7	TK14	1,613	60,57
R8=					29

В предлагаемом объективе отношение толщины третьей линзы к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,1294; а отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,003844. Кроме того, в объективе выполнены равенства:

n₁=n₃=n₄=1,613,

n₂=1,6475,

где n₁, n₂, n₃, n₄ – показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D.

В табл.2 приведены аберрации для длины волны 589,3 нм ближайшего аналога, пересчитанного на фокусное расстояние 78,05 мм, и предложенного объектива.

Таблица 2
	Значение аберрации
Вид аберрации	Ближайший аналог	Предложенный объектив
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:2,6	0,0571 мм	0,024 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=9 град.	0,0431 мм	0,019 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=9 град.	0,0642 мм	0,028 мм
Меридиональный астигматический отрезок Х’м для поля зрения 2W=9 град.	0,0331 мм	– 0,077 мм
Сагиттальный астигматический отрезок X’s для поля зрения 2W=9 град.	-0,0766 мм	– 0,094 мм
Астигматизм для поля зрения 2W=9 град.	0,11 мм	0,0167 мм
Дисторсия для поля зрения 2W=9 град.	-0,0028%	– 0,092%

Кроме того, в предложенном объективе имеются две плоские оптические поверхности, что обеспечивает ему высокую технологичность. Предложенный объектив имеет более высокое качество изображения, что следует из табл.2.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан объектив для спектрального диапазона от 480 до 660 нм с повышенным качеством изображения при высокой технологичности.

Формула изобретения

1. Объектив, состоящий из четырех одиночных линз, последовательно установленных по ходу луча: двояковыпуклой, двояковогнутой и двух положительных линз, причем n₁=n₃=n₄, отличающийся тем, что первая положительная линза – плосковыпуклая, вторая – выпуклоплоская, отношение толщины плосковыпуклой линзы к фокусному расстоянию всего объектива составляет от 0,09 до 0,15; кроме того, имеют место соотношения:
1,611=n₃=n₄<1,63,
1,62<1,673,
где n₁, n₂, n₃, n₄ – показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D.

2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива составляет от 0,001 до 0,01.

РИСУНКИ