Патент на изобретение №2396581
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано, в частности, в телекамерах, работающих с приемной матрицей в ИК-диапазоне длин волн. Объектив состоит из четырех компонентов. Первый компонент выполнен из одиночных двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, второй – одиночная плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к предмету, третий – положительный, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, четвертый – обращенный вогнутостью к изображению положительный мениск, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности больше радиуса кривизны вогнутой поверхности. В первом компоненте радиус кривизны второй поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса кривизны первой поверхности вогнутоплоской линзы. Каждая двояковыпуклая линза выполнена симметричной. Показатель преломления четвертого компонента более 1,64 и менее 1,9 для линии е, показатель преломления двояковыпуклой линзы третьего компонента более 1,56 и менее 1,63 для линии е и менее показателя преломления двояковыпуклой линзы первого компонента. Выполняется условие: 0,5f’
Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных приборах, в частности в телекамерах, работающих с приемной матрицей, например, в ИК-диапазоне длин волн. Известен светосильный объектив (SU 1527604; G02B 9/62, 11/32; публ. 1989 г.), содержащий шесть линз в четырех компонентах. Первый из них по ходу лучей – положительный, состоящий из одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй – двояковыпуклая линза, третий – положительный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, четвертый – отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности больше радиуса кривизны вогнутой поверхности. Модули радиусов кривизны второй R2 поверхности двояковыпуклой линзы первого компонента и первой поверхности R3 его двояковогнутой линзы удовлетворяют условию: |R3|<|R2|. Объектив работает в диапазоне длин волн от 700 до 900 нм. Апертурная диафрагма расположена между первым и вторым компонентами. Характеристики объектива:
Этот объектив имеет малые относительное отверстие и угловое поле зрения. Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является светосильный объектив (Патент РФ f’ где: f’ – фокусное расстояние объектива. Кроме того, показатель преломления материала четвертого компонента – положительного мениска равен 1,518294 для линии е, а показатель преломления материала двояковыпуклой линзы третьего компонента равен 1,662237 для линии е и показатель преломления материала положительного мениска – второго компонента равен 1,489118 для линии е. Объектив работает в диапазоне длин волн от 650 до 900 нм. Апертурная диафрагма расположена за вогнутоплоской линзой первого компонента на расстоянии 62,8 мм. Характеристики объектива:
Отношение расстояния от первой оптической поверхности до заднего фокуса к фокусному расстоянию всего объектива равно 2,804. По конструкции объектив близок к заявляемому, однако имеет малое угловое поле зрения и большое отношение расстояния от первой оптической поверхности до заднего фокуса к фокусному расстоянию всего объектива, что увеличивает продольные габариты всей конструкции объектива. Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с улучшенными эксплуатационными характеристиками при высоком качестве изображения. Технический результат заявляемого изобретения – увеличение углового поля зрения и уменьшение габаритов при высоком качестве изображения. Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем из четырех компонентов, первый из которых по ходу лучей – положительный и выполнен из одиночных двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, второй компонент – одиночная положительная линза, третий компонент – положительный, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, четвертый компонент – обращенный вогнутостью к изображению положительный мениск, у которого модуль радиуса кривизны выпуклой поверхности больше модуля радиуса кривизны вогнутой поверхности, при этом в первом компоненте радиус кривизны второй поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса кривизны первой поверхности отрицательной линзы, причем двояковыпуклые линзы первого и третьего компонентов выполнены каждая симметричной, в отличие от известного второй компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, отрицательная линза третьего компонента выполнена двояковогнутой, показатель преломления четвертого компонента – более 1,64 и менее 1,9 для линии е, показатель преломления двояковыпуклой линзы третьего компонента более 1,56 и менее 1,63 для линии е и менее показателя преломления двояковыпуклой линзы первого компонента и имеет место условие: 0,5f’ где: f’ – фокусное расстояние объектива; d4 – расстояние между первым и вторым компонентами. Кроме того, в объективе показатель преломления второго компонента – плосковыпуклой линзы может быть более 1,5 и менее 1,87 для линии е. На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива. Светосильный объектив состоит из шести линз в четырех компонентах. Первый компонент по ходу лучей – положительный, состоит из одиночных двояковыпуклой линзы 1, выполненной симметричной с равными по модулю радиусами кривизны первой и второй поверхностей |R1|=|R2| и вогнутоплоской линзы 2, а модуль радиуса кривизны второй поверхности R2 двояковыпуклой линзы 1 больше модуля радиуса кривизны первой поверхности R3 вогнутоплоской линзы 2. Второй компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы 3, обращенной плоскостью к изображению. Третий компонент – положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы 4 и двояковогнутой линзы 5. Двояковыпуклая линза 4 выполнена симметричной с равными по модулю радиусами кривизны обеих поверхностей |R7|=|R8|. Четвертый компонент – обращенный вогнутостью к изображению мениск 6, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности R10 больше радиуса кривизны R11 вогнутой поверхности. Мениск 6 выполнен положительным за счет увеличения его толщины d10 и показателя преломления материала – лантанового стекла группы сверхтяжелых кронов СТК19. За мениском 6 может быть расположен светофильтр и одна или несколько плоскопараллельных пластин. Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5, 6 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан). В соответствии с предложенным решением рассчитана конструкция светосильного объектива, исправленного в спектральном диапазоне от 650 до 900 нм. Его конструктивные параметры приведены в табл.1.
Характеристики рассчитанного объектива:
апертурная диафрагма совпадает с первой оптической поверхностью линзы 3, но может находится и в другом месте. В рассчитанном объективе выполнено условие d4=,9233f’, где: f’ – фокусное расстояние всего объектива для длины волны 766,49 нм. Фокусное расстояние четвертого компонента – мениска 6 для длины волны 766,49 нм f’4=2189,37 мм, т.е. мениск 6 выполнен положительным и из лантанового стекла СТК19 группы сверхтяжелых кронов с показателем преломления 1,747647 для линии е. Двояковыпуклая линза третьего компонента 4 выполнена из стекла ТК14 группы тяжелых кронов с показателем преломления 1,615506 для линии е и менее показателя преломления двояковыпуклой линзы первого компонента 1,662237, выполненного из лантанового стекла СТКЗ группы сверхтяжелых кронов. Плосковыпуклая линза – второй компонент выполнена из стекла группы кронов с показателем преломления 1,518294 для линии е. В табл.2 приведены аберрации для длины волны 766,49 нм рассчитанного объектива. Предложенный объектив имеет угловое поле зрения 2W=8°40′, что на 67% больше углового поля зрения ближайшего аналога; при этом отношение расстояния от первой оптической поверхности до заднего фокуса к фокусному расстоянию всего объектива равно 2,18; и высокое качество изображения, что следует из табл.2. Все это обеспечивает достижение технического результата – повышение углового поля зрения и уменьшение отношения расстояния от первой оптической поверхности до заднего фокуса к фокусному расстоянию всего объектива при высоком качестве изображения.
Формула изобретения
1. Светосильный объектив, состоящий из четырех компонентов, первый из которых по ходу лучей – положительный и выполнен из одиночных двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, второй компонент – одиночная положительная линза, третий компонент – положительный, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, четвертый компонент – обращенный вогнутостью к изображению положительный мениск, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности больше радиуса кривизны вогнутой поверхности, при этом в первом компоненте радиус кривизны второй поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса кривизны первой поверхности отрицательной линзы, причем каждая двояковыпуклая линза в первом и третьем компонентах выполнена симметричной, отличающийся тем, что второй компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, отрицательная линза третьего компонента выполнена двояковогнутой, показатель преломления четвертого компонента – положительного мениска более 1,64 и менее 1,9 для линии е, показатель преломления двояковыпуклой линзы третьего компонента более 1,56 и менее 1,63 для линии е и менее показателя преломления двояковыпуклой линзы первого компонента, кроме того, имеет место условие: 2. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что показатель преломления второго компонента – плосковыпуклой линзы более 1,5 и менее 1,87 для линии е.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2351967; G02B 9/60, 11/30, 13/14; публ. 2009), содержащий шесть линз в четырех компонентах. Первый из них по ходу лучей – положительный, состоящий из одиночных двояковыпуклой и вогнутоплоской линзы, при этом в первом компоненте радиус кривизны второй поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса кривизны первой поверхности отрицательной линзы, второй компонент – положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к изображению, и ее радиус кривизны равен радиусу кривизны первой поверхности отрицательной линзы первого компонента, третий – положительный, склеенный из двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, четвертый – положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, у которого радиус кривизны выпуклой поверхности больше радиуса кривизны вогнутой поверхности, причем каждая двояковыпуклая линза в первом и третьем компонентах выполнена симметричной и из одного материала. Расстояние d4 между первым и вторым компонентами удовлетворяет условию:
e
