Мозаичный объектив

Мозаичный объектив

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: фотоаппаратура, устройства самонаведения и ориентации. Сущность изобретения: объектив содержит первый компонент, выполненный в виде блока градиентных линз со сферическими поверхностями, при этом первая поверхность выпуклая, а вторая - вогнутая, второй компонент, выполненный в виде волоконнооптического элемента с передней сферической вогнутой поверхностью. Оптические оси градиентных линз пересекаются в точке , совпадающей с центром кривизны передней поверхности волоконно-оптического элемента, длина d каждой градиентной линзы удовлетворяет условию 0 d п /2ФД. где Фдпостоянная распространения градиентной линзы, расстояние t между задними торцами градиентных линз и передней поверхностью волоконно-оптического элемента определяется из выражения t п7пдФдС1д Фд), где п - показатель преломления среды, заполняющей пространство между градиентными линзами и волоконно-оптическим элементом; пд - показатель преломления на оптической оси градиентной линзы. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 02 В 6/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4826761/10 (22) 21.05.90 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (71) Центральный научно-исследовательский институт связи (72) А.Б. Цибуля (56) 1. Русинов М.М. Техническая оптика. Л.:

Маши; остроение, 1979, с. 449-453.

2. Патент ФРГ гв 1273835, кл. G 02 В 5/14, опубл. 1968. (54) МОЗАИЧНЫЙ ОБЪЕКТИВ (57) Использование: фотоаппаратура, устройства самонаведения и ориентации. Сущность изобретения: обьектив содержит первый компонент, выполненный в виде блока градиентных линз со сферическими поверхностями, при этом первая поверхность выпуклая, а вторая — вогнутая, второй компонент, выполненный в виде волоконноИзобретение относится к области оптических систем и может быть использовано в устройствах ориентации и т.п.

Разработаны особоширокоугольные объективы, например "Руссар-38", "Руссар62" и др. (1).

Однако недостатками этих объективов является сильное падение освещенности изображения на краю поля зрения, а также необходимость использования для решения поставленной задачи несферических поверхностей.

Прототипом изобретения является устройство, предназначенное для определения положения удаленного источника света (2).

Оптическая схема этого устройства представляетсобой объектив. выполненный

„„БЦ„„1778733 А1 оптического элемента с передней сферической вогнутой поверхностью. Оптические оси градиентных линз пересекаются в точке, совпадающей с центром кривизны передней поверхности волоконно-оптического элемента, длина d каждой градиентной линзы удовлетворяет условию 0 < d < л/2Фд, где Фд — постоянная распространения градиентной линзы, расстояние t между задними торцами градиентных линз и передней. поверхностью волоконно-оптического элемента определяется из выражения t =

=n /ëäÔäñt9(dÔä), где и — показатель пРеломления среды, заполняющей пространство между градиентн ыми линзами и волоконно-оптическим элементом; пд — показатель преломления на оптической оси градиентной линзы. 1 ил. из двух компонентов. Первый компонент— это светопреломляющий шар, на задней поверхности которого формируется изображение бесконечно удаленных источников.

Второй компонент объектива — волоконнооптический элемент со сферической вогнутой торцовой поверхностью, совпадающей с задней поверхностью первого компонента. У свободных концов волокон размещены фотоприемники, формирующие сигналы изображения определенной части пространственного угла.

Недостатком прототипа являются большие аберрационные искажения формируемого изображения, обусловленные тем, что при особо широком угле поля зрения обьек1778733

25 тем, что все участки иэображения имеют одинаковые условия освещенности, при ко- 30 торых устраняется геометрическое виньети35

45

55 тива большую роль играют полевые аберрации, Целью изобретения является уменьшение полевых аберраций особоширокоугольного объектива и повышение качества создаваемого им иэображения.

Цель достигается тем, что первый компонентобьектива выполняется с второй вогнутой поверхностью в виде блока градиентных линз. Каждая отдельная градиентная линза строит изображение небольшой части бесконечно удаленного предмета. Соседняя градиентная линза строит изображение соседней небольшой части предмета с определенным перекрытием. Благодаря тому, что величина увеличения одинакова для всех градиентных линз, перекрывающиеся части иэображения совпадают и все линзы в совокупности формируют единое цельное изображение всего бесконечно удаленного предмета.

Каждая отдельная градиентная линза строит небольшую часть изображения и имеет небольшой угол поля зрения и поэтому- небольшие полевые аберрации. За счет этого обеспечивается общее хорошее качество иэображения, Однородность освещенности изображения по полю достигается рование. Оптические оси всех градиентных линз пересекаются в одной точке, совпадающей с центром кривизны поверхностей первого компонента объектива. Второй компонент объектива — волоконно-оптический элемент выполнен с передней сферической поверхностью, совпадающей с поверхностью формируемого первым компонентом иэображения — как в прототипе.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства, Поверхность иэображения и задние торцы градиентных линз находятся по разные стороны от центра объектива. Формируемое изображение — обратное. На чертеже обозначено: 1 и 3 — две соседние градиентные линзы; 2 и 4 — частично перекрывающиеся элементы изображения, формируемого соответственно линзами 1 и 3; 5 — волоконно-оптический элемент; 6 — первый компонент объектива (блок градиентных линз); 7 — фотоприемные устройства; 0

--центр объектива.

Устройство содержит сферообразный блок 6, составленный из отдельных градиентных линз, например 1 и 3. Оптические оси соседних. линз наклонены под углом

Ь р друг к другу и пересекаются в центре т.

0 обьектива. Расстоянле ме;кду задними

20 торцами градиентных линз и центром т. 0 обьектива равно rT, На площадке 2 изображение формируется линзой 1, а на площадке

4 — линзой 3. Совокупность всех изображений, формируемых всеми градиентными линзами, входящими в блок, покрывает собой вогнутую сферическую поверхность волоконно-оптического элемента 5 с отрицательным радиусом ги. Это обеспечивается соответствующим выбором длины d градиентных линз.

Расчетные формулы для выбора параметров мозаичного градиентно-оптического обьектива взяты из книги "Расчет оптических систем лазерных приборов". И,И,Пахомов и А.Б.Цибуля. М.: "Радио и связь", 1986.

Зависимость величины показателя преломления и в градиентной линзе от радиальной координаты Y представляется зависимостью:

n(Y)/ïä = 1 — 0,5 Ф дУ (1) где пд — показатель преломления на оптической оси линзы;

Фд — постоянная распространения градиентной линзы.

В описываемом устройстве каждая градиентная линза строит обратное изображеwe бесконечно удаленного предмета, а ее фокусное расстояние — положительно. Длина d такой градиентной линзы удовлетворяет условию:

0

Расстояние t между задними торцами градиентных линз и передней поверхностью волоконно-оптического элемента равно заднему вершинному фокусному отрезку линзы, т.е.:

t = (n /ïäÔä)ñtg(dФд) (3) где ri — показатель преломления среды, заполняющей пространство между градиентными линзами и волоконно-оптическим элементом. В случае воздуха n = 1.

Волоконно-оптический элемент 5 представляет собой совокупность отдельных нерегулярно уложенных жгутов оптических двухслойных волокон, либо моноволокон.

Их передние торцы покрывают собой вогнутую поверхность изображения радиусом ги.

Задние же торцы разведены на ряд соответствующих фотоприемных устройств 7, позволяющих производить электрическую обработку оптического сигнала, Каждая отдельная градиентная линза строит изображение таким образом, что любые две сопряженные точки предмета и I130бражения находятся на одной прямой, проходящей через центр 0 объектива. Благодаря этому перекрывающиеся части изображений (например, 2 и 4), создаваемые двумя соседними градиентными линзами

1778733

Формула изобретения

Мозаичный объектив, содержащий первый компонент со сферическими поверхностями, при этом первая поверхность выполнена выпуклой, второй компонент, выполненный в виде волоконно-оптического элемента с передней сферической вогнутой поверхностью, отличающийся тем, Составитель А. Цыбуля

Техред М.Моргентал Корректор H. Кешеля

Редактор Г. Бельская

Заказ 4193 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб;, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 (например, 1 и 3), совпадают. То есть вся совокупность градиентных линз, входящих в мозаичный градиентно-оптический объектив, формирует единое изображение бесконечно удаленного предмета на одной вогнутой сферической поверхности с центром в центре объектива.

Описанный обьектив имеет поле зрения, приближающееся к 2л стерадиан, и может быть использован в системах ориентации. что, с целью повышения качества изображения, первый компонент выполнен со второй вогнутой поверхностью в виде блока градиентных линз, оптические оси которых пере5 секаются в точке, совпадающей с центром кривизны передней поверхности волоконно-оптического элемента, а длина d каждой градиентной линзы удовлетворяет условию

О< б<я/2Фд, где Фд-постоянная распро10 странения градиентной линзы, причем расстояние t между задними торцами градиентных линз и передней поверхностью волоконно-оптического элемента определяется из выражения t

15 =(и /пдФд)сто(ВАФД, где n — показатель преломления среды, заполняющей пространство между градиентными линзами и волоконно-.оптическим элементом, пд — показатель преломления на оптической оси

20 градиентной линзы.