RU2545465C1

RU2545465C1 - Светосильный объектив

Info

Publication number: RU2545465C1
Application number: RU2013142872/28A
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Малькин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла"
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2015-03-27
Also published as: RU2013142872A

Abstract

Светосильный объектив может использоваться в приборах совместно с матричными приемниками. Объектив содержит расположенные последовательно по ходу луча двояковогнутую линзу, блок из двух положительных менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, двояковыпуклую линзу и компонент в виде склеенных друг с другом двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Одиночная двояковыпуклая линза выполнена из оптического стекла с коэффициентом дисперсии более 90. Технический результат - расширение рабочей области спектрального диапазона от 0,4 до ближней инфракрасной (1 мкм) с сохранением высокого качества изображения. Относительное отверстие объектива 1:1,4, угловое поле зрения 88°. 1 ил., 2 диаграммы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к оптическим приборам и может использоваться для создания светосильных объективов с расширенным спектральным диапазоном, работающих с матричными приемниками.

Известны объективы, применяемые в приборах ночного видения, работающие в видимой и ближней ИК-области спектра, например светосильный объектив по патенту РФ №2178194, опубл. 10.01.2002 г. Объектив содержит пять компонентов, первый из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к изображению, второй - двояковыпуклая линза, третий - двояковогнутая линза, четвертый - двояковыпуклая линза и пятый - положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к предмету. Относительное отверстие объектива 1:2, угловое поле зрения в пространстве предметов 48°, рабочий спектральный диапазон 0,6…1,0 мкм. Как видим, спектральный диапазон довольно узок и объектив не решает поставленную задачу.

Ближайшим по конструктивному исполнению к предлагаемому является светосильный объектив с увеличенным задним фокальным отрезком по авт. свид. СССР №781732, опубл. 23.11.1980 г., содержащий четыре компонента, первый из которых - отрицательный в виде склеенного мениска, обращенного выгнутостью к предмету, второй - вогнуто-выпуклый мениск, третий - выпукло-вогнутый положительный мениск, четвертый - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Второй компонент расположен от первого на расстоянии 0,3-0,4 фокусного расстояния объектива, а каждый из последующих компонентов относительно своего предыдущего расположен на расстоянии не более 0,01 фокусного расстояния объектива. Второй и третий компоненты (мениски) являются общим блоком, рассчитанным на минимум сферической аберрации. Объектив имеет увеличенные относительное отверстие и угол поля зрения, но конкретные их величины не указаны. Не указана также область спектрального диапазона, в которой предназначено работать объективу, но очевидно, что это видимый спектральный диапазон.

Техническим результатом изобретения является расширение рабочей области спектра от 0,4 мкм до ближней инфракрасной (1 мкм), увеличение относительного отверстия до 1:1,4 и увеличение угла поля зрения в пространстве предметов до 88° с сохранением высокого качества изображения в указанном спектральном диапазоне.

Технический результат достигается тем, что в светосильном объективе, включающем отрицательный компонент, блок из двух положительных менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, и положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, в отличие от известного, отрицательный компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, положительный мениск - в виде склеенных друг с другом двояковыпуклой и двояковогнутой линз, перед которыми дополнительно введена двояковыпуклая линза, выполненная из стекла с коэффициентом дисперсии более 90.

Выполнение первого компонента в виде двояковогнутой линзы обеспечивает увеличение угла поля зрения при сохранении высокого качества изображения по всему полю. Группа из двух последних компонентов - двояковыпуклой линзы и положительного двусклеенного мениска - и выполнение двояковыпуклой линзы из стекла с коэффициентом дисперсии более 90 обеспечивают расширение рабочего спектрального диапазона объектива от видимой до ближней ИК-области спектра (1 мкм). Апертурная диафрагма расположена между двояковыпуклой линзой, выполненной из стекла с коэффициентом дисперсии более 90, и двусклеенным компонентом и обеспечивает получение большого значения относительного отверстия - 1:1,4.

Оптическая схема объектива поясняется чертежом и диаграммами, где:

диаграмма 1 - частотно-контрастная характеристика;

диаграмма 2 - вторичный спектр и остаточный хроматизм объектива.

Предложенный объектив показан на чертеже и содержит двояковогнутую линзу 1, положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к изображению, положительный мениск 3, обращенный выпуклостью к предмету, двояковыпуклую линзу 4 и положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы 5 и двояковогнутой линзы 6. Линза 4 и компонент из линз 5 и 6 разделены апертурной диафрагмой 7 и образуют группу 8.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив со следующими характеристиками:

фокусное расстояние объектива f′=5,58 мм;

задний фокальный отрезок S′_F′=6,24 мм;

относительное отверстие - 1:1,4;

угловое поле в пространстве предметов - 88°;

спектральный диапазон - (0,4…1) мкм;

длина оптической системы - 6,21f′.

Радиус, мм	Толщина, мм	Показатель преломления для λ=0,546 мкм	Коэффициент дисперсии для λ=0,546 мкм	Марка стекла	Световой диаметр, мм
R₁=-71,94	d₁=1	1,617772	39,76	БФ21	11,3
R₂=6,02	d₂=7,9				8,6
R₃=-32,43	d₃=5,5	1,746231	27,94	ТФ4	7,9
R₄=-16,368	d₄=0,78				9,9
R₅=9,954	d₅=4,l	1,761712	27,32	ТФ5	10,4
R₆=6,607	d₆=l,04				8,7
R₇=7,87	d₇=6,5	1,4485	91,53	ОК4	9,5
R₈=-11,108	d₈=0,8				9,4
R₉=10,814	d₉=4,2	1,615506	60,33	ТК14	8,4
R₁₀=-6,637	d₁₀=2,9	1,761712	27,32	ТФ5	8,1
R₁₁=83,56					7,9

Объектив работает следующим образом: параллельный световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит последовательно через компоненты 1-6 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан).

Частотно-контрастная характеристика данного объектива в спектральном диапазоне: 0,4-1 мкм, представлена на диаграмме 1.

Из диаграммы 1 следует, что объектив имеет высокое значение коэффициента передачи контраста (КПК) на частоте 62 мм^-1 как для осевого пучка лучей (0,6 - вторая кривая сверху), так и для внеосевых пучков (более 0,3), что подтверждает высокое качество изображения, получаемое объективом.

Вторичный спектр и остаточный хроматизм представленного объектива показан на диаграмме 2.

Диаграмма 2 показывает, что величина остаточного хроматизма представленного объектива не превышает 0,011f′, что говорит о хорошем исправлении хроматических аберраций во всем спектральном диапазоне работы объектива.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата по сравнению с ближайшим аналогом: расширен спектральный диапазон работы до 0,4…1,0 мкм вместо 0,6…1,0 мкм (при хорошем качестве изображения точки на оси и по полю), получено относительное отверстие объектива 1:1,4 и угловое поле зрения в пространстве предметов 88.

Claims

Светосильный объектив, включающий отрицательный компонент, блок из двух положительных менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, и положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, отличающийся тем, что отрицательный компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, положительный мениск - в виде склеенных друг с другом двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а перед ними дополнительно введена двояковыпуклая линза, выполненная из оптического стекла с коэффициентом дисперсии более 90.