RU2754719C1

RU2754719C1 - Светосильный широкоугольный объектив

Info

Publication number: RU2754719C1
Application number: RU2020138656A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Скляров; Элина Вячеславовна Тимирёва; Расима Мухаметдиновна Черкашина
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-09-06

Abstract

Объектив может быть использован в качестве приемного объектива в оптико-электронных приборах, работающих с фотоприемными устройствами типа ПЗС матриц. Объектив содержит первую линзу в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, вторую – двояковогнутую линзу, третью – положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображений, четвертую – двояковыпуклую линзу, склеенную с отрицательным мениском, расположенным перед двояковыпуклой линзой, пятую и седьмую линзы в виде положительных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображений, между которыми расположена шестая плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к пространству предметов, за пятой линзой добавлена двояковогнутая линза. Технический результат – увеличение поля зрения и достижение термонерасстраиваемости без подвижки линз или приемника вдоль оптической оси при сохранении высокого качества изображения. 10 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве приемного объектива в оптико-электронных приборах, работающих с фотоприемными устройствами типа ПЗС матриц.

Известны короткофокусные объективы для фото- и киносъемки, например типа «Ликар-7» (Д.С. Волосов. Фотографическая оптика. Изд. «Искусство», 1978 г., стр. 423-424), с фокусным расстоянием f’=4,5 мм, относительным отверстием 1:1,8, углом поля зрения 75° разрешающей силой 60 лин/мм в центре и 30 лин/мм по краю поля, с хорошим исправлением всех аберраций. Объектив состоит из 7 линз, из них линзы 1 и 7 – двояковыпуклые, мениски 2 и 4 обращены выпуклостью к предмету, мениски 3 (двусклеенный) и 6 обращены выпуклостью к изображению, линза 5 двояковогнутая. Но у него малое относительное отверстие (1:1,8) и недостаточное угловое поле в пространстве предметов (75°). Широкоугольный объектив, описанный в патенте RU 2445658 С1, опубл. 20.03.2012, состоящий из четырех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей состоит из двух линз, положительной и отрицательной, второй компонент – одиночная положительная линза, третий компонент по форме мениск, обращенный вогнутой стороной к предмету, включающий в себя двояковогнутую линзу и расположенную за ней двояковыпуклую линзу, склеенные вместе, четвертый компонент содержит одиночный мениск. В этом объективе положительная линза в первом компоненте выполнена плосковыпуклой, обращенной плоскостью к предмету, а отрицательная – плосковогнутой, обращенной плоскостью к предмету, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент состоит из двух линз, четвертый компонент включает в себя двояковыпуклую одиночную линзу, расположенную за третьим компонентом перед одиночным мениском, одиночный мениск четвертого компонента отрицательный и обращен вогнутостью к изображению. Апертурная диафрагма расположена перед склеенным компонентом. Но у данного объектива малое относительное отверстие (1:3,5) и недостаточное угловое поле в пространстве предметов (70°).

Наиболее близким по технической сущности является широкоугольный объектив, описанный в патенте RU № 2628372, МПК G02B 9/64, опубликованном 16.07.2017г. Объектив содержит четыре компонента. Первый компонент состоит из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковогнутой линзы. Второй – одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету и имеющий возможность перемещения вдоль оптической оси. Третий – двояковыпуклая линза. Четвертый – содержит два положительных мениска, обращенных выпуклостью к предмету, между которыми, расположен одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Между третьим и четвертым компонентами находится плоскопараллельная пластина или светофильтр. У данного объектива угловое поле 98 градусов и термофокусировка объектива осуществляется за счет подвижки линз.

Задачей данного изобретения является создание термонерасстраиваемого светосильного широкоугольного объектива повышенной надежности при упрощении конструкции и сохранении высокого качества изображения.

Технический результат – увеличение поля зрения светосильного широкоугольного объектива и достижение термонерасстраиваемости без подвижки линз или приемника вдоль оптической оси при сохранении высокого качества изображения.

Это достигается тем, что в светосильном широкоугольном объективе, содержащем расположенные по ходу луча, первую линзу в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, вторую – двояковогнутую линзу, третью линзу в виде мениска, четвертую – двояковыпуклую линзу, пятую и седьмую линзы в виде положительных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображений, между которыми расположена шестая одиночная линза, в отличие от известного, третья линза выполнена положительной, обращенной выпуклостью к пространству изображений, четвертая линза, склеенная с отрицательным мениском, расположенным перед двояковыпуклой линзой, шестая – плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к пространству предметов, кроме того, за пятой линзой добавлена двояковогнутая линза.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 – изображена оптическая схема светосильного широкоугольного объектива; на фиг.2 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 60°; на фиг.3 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 90°; на фиг.4 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 120°; на фиг.5 – астигматизм и дисторсия светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 60°; на фиг.6 – астигматизм и дисторсия светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 90°; на фиг.7 – астигматизм и дисторсия светосильного широкоугольного объектива для поля зрения 120°; на фиг.8 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива при температуре 20°; на фиг.9 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива при температуре +5°; на фиг.10 – частотно-контрастная характеристика светосильного широкоугольного объектива при температуре +35°;

Светосильный широкоугольный объектив (фиг 1) состоит из расположенных по ходу луча, первой линзы в виде отрицательного мениска 1, обращенного вогнутостью к пространству изображений, второй – двояковогнутой линзы 2, третьей линзы в виде положительного мениска 3 обращенного выпуклостью к пространству изображений, светофильтр 4 расположен за третьей линзой, а апертурная диафрагма совпадает с ее первой поверхностью, четвертой – склеенной из отрицательного мениска 5, обращенного вогнутостью к пространству изображений и двояковыпуклой линзы 6, пятой линзы в виде положительного мениска 7, обращенного вогнутостью к пространству изображений, за пятой линзой добавлена двояковогнутая линза 8, шестая плосковыпуклая линза 9, обращенная плоскостью к пространству предметов, и седьмая линза в виде положительного мениска 10, обращенного вогнутостью к пространству изображений.

Объектив является термонерасстраиваемым, т.е. во всем диапазоне рабочих температур +5°С до +35°С плоскость наилучшей установки не меняется.

Светосильный широкоугольный объектив работает следующим образом: световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в бесконечности, проходит через светосильный широкоугольный объектив и формирует изображение в плоскости наилучшей установки

Конструктивные параметры объектива приведены в таблице 1

Таблица 1

R, мм	Толщина D, мм	Показатель преломления, n_{λ=762 нм}	Диаметр, мм
R₁= 73,11	10,0	1,739048	102
R₂= 35,48	10,0	1,739048	67,5
	27	1,0
R₃= -498,9	6	1,739048	61
R₄= 33,88	6	1,739048	48
	149	1,0
R₅= -1122,0	8	1,566194	44
R₆= -96,83	8	1,566194	44
	4	1,0
R₇= ∞	5	1,511130	44
R₈= ∞	5	1,511130	44
	6	1,0
R₉= 58,34	4	1,787905	46
R₁₀= 31,12	13	1,648953	43
R₁₁= -311,9			43
	0,4	1,0
R₁₂= 35,56	8	1,648953	42
R₁₃= 99,08	8	1,648953	39
	6,2	1,0
R₁₄= -266,7	3,8	1,787905	36
R₁₅= 46,45	3,8	1,787905	34
	12,9	1,0
R₁₆= ∞	6,2		34
R₁₇= -41,3			34
	1,0	1,0
R₁₈= 21,63	6	1,648953	29
R₁₉= 34,83	6	1,648953	26
	13,14	1,0

Характеристики объектива

Фокусное расстояние, мм	6,5
Относительное отверстие	1:1,2
Угловое поле в пространстве предметов	2w=120°
Расчетная длина волны, мкм	0,762
Рабочий спектральный диапазон, мкм	0,760 - 0,764
Дисторсия	43%
Длина оптической системы, мм	290
Масса оптических деталей, г	830

Таким образом, достигнут технический результат – увеличено угловое поле зрения и достигнута термонерасстраиваемость светосильного широкоугольного объектива без подвижки линз вдоль оптической оси, при сохранении высокого качества изображения.

Claims

Светосильный широкоугольный объектив, содержащий расположенные по ходу луча, первую линзу в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, вторую – двояковогнутую линзу, третью линзу в виде мениска, четвертую – двояковыпуклую линзу, пятую и седьмую линзы в виде положительных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображений, между которыми расположена шестая одиночная линза, отличающийся тем, что третья линза выполнена положительной, обращенной выпуклостью к пространству изображений, четвертая линза, склеенная с отрицательным мениском, расположенным перед двояковыпуклой линзой, шестая – плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к пространству предметов, кроме того, за пятой линзой добавлена двояковогнутая линза.