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 выпуклой сферической поверхностью. Оптические оси градиентных линз пересекаются в точке, совпадающей с центром кривизны передней поверхности волоконно-оптического элемента, длина d каждой градиентной линзы удовлетворяет условию Jt/Фд d 3 п /2ФД, где Фдпостоянная распространения градиентной линзы, расстояние между задними торцами градиентных линз и передней поверхностью волоконно-оптического элемента определяется из выражения п /ПдФдЭстдСо 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

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ|И САН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4826761/10 (22) 21.05.90 (46) 30.11.92. Бюл. |Ф 44 (71) Центральный научно-исследовательский институт связи (72) А.Б.Цибуля

{56) 1. Русинов M.M. Техническая оптика. Л.:

Машиностроение, 1979, с. 449-453.

2. Патент ФРГ В 1273835, кл. G 02 В 5/14, опубл. 1968. (54) МОЗАИЧНЪ|Й 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 кино- и фотоаппаратуре, устройствах ориентации и т.п.

Разработаны особоширокоугольные объективы, например "Руссар-38", "Руссар62" идр (11

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,предназначенноедпя определения положения удаленного источника света (2).

„„ЫХ„„1778734 А1 (s}>s G 02 В 6/00 оптического элемента с передней выпуклой сферической поверхностью. Оптические оси градиентных линз пересекаются в точке, совпадающей с центром кривизны передней поверхности волоконно-оптического элемента, длина d каждой:градиентной линзы удовлетворяет условию zt /Фд < d < 3 к /2Фд, где Фд — постоянная распространения градиентной линзы, расстояние t между задними торцами градиентных линз и передней поверхностью волоконно-оптического элемента определяется из выражения с =

=(и /пдФд)сТ9(с| Фд), где n — показател ь и Реломления среды, заполняющей пространстso между градиентными линзами и волоконно-оптическим элементом; пд — показатель преломления на оптической оси градиентной линзы. 1 ил.

Оптическая схема этого устройства представляет собой обьектив, выполненный из двух компонентов. Первый компонент— светопреломляющий шар, на задней поверхности которого формируется изображение бесконечно удаленных источников. Второй компонент обьектива — волоконно-оптический 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 формируе1778734 мого изображения, обусловленные тем, что при особо широком угле поля зрения объектива большую роль играют полевые аберрации.

Целью изобретения является уменьшение полевых аберраций особоширокоугольного объектива и повышение качества создаваемого им иэображения.

Цель достигается тем, что первый компонент обьектива выполняется со 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 значение увеличения одинаково для всех градиентных линз, перекрывающи.еся части изображения 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. 3а счет этого обеспечивается общее хорошее качество изображения. Однородность освещенности изображения по полю достигается тем, что все участки изображения имеют одинаковые условия освещенности, при которых устраняется геометрическое виньетирование. 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 изображения находится между задними торцами градиентных линз и центром объектива. Формируемое изображение — прямое. 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): 0 — центр объектива.

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

Л р друг к другу и пересекаются в центре т.

0 объектива. Расстояние между задними торцами градиентных линз и центром т. О

15

В описываемом устройстве каждая гра25 диентная линза строит прямое изображе30

55 обьектива равно г . 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 выпуклую сферическую поверхность волоконно-оптического элемента 5 с радиусом

r>. Это обеспечивается соответствующим выбором длины d градиентных линз.

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

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

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

Фд — постоянная распространения градиентной линзы. ние бесконечно удаленного предмета. т.е. задняя фокальная плоскость этой линзы является действительной, а ее фокусное расстояние — отрицательным. Такое необычное сочетание, свойств линзы достигается тем, что ее длина d удовлетворяет условию; д /Фд < d < 3 л /2 Фд (2)

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

t = (n /пдФд)сс9(б Фд) (3) где n — показатель преломления среды, заполняющей пространство между градиентными линзами и волоконно-оптическим элементом. В случае воздуха n = 1.

Волоконно-оптический элемент 5 представляет собой блок регулярно уложенных двухслойных волокон, оси которых параллельны оси симметрии объектива. Передняя поверхность этого элемента — выпуклая сферическая с радиусом кривизны r<, а задняя — плоская. Этот элемент преобразует изображение. расположенное на сферической поверхности (имеющее большую кривизну поля), в изображение, расположенное на плоской поверхности (имеющее большую дисторсию, как всегда в случае особо широкоугольных объективов).

Каждая отдельная градиентная линза строит изображение таким образом, что любые две сопряженные точки предмета и изображения находятся на одной прямой, проходящей через центр 0 объектива. Бла1778734

fg+г

Составитель А. Цыбуля

Редактор Г. Бельская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н. Кешеля

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 годаря этому перекрывающиеся части изображений (например, 2 и 4), создаваемые двумя соседними градиентными линзами (например, 1 и 3), совпадают. То есть вся совокупность градиентных линз, входящих в мозаичный градиентно-оптический обьектив, формирует единое изображение бесконечно удаленного предмета на одной выпуклой сферической поверхности с центром в центре объектива.

При необходимости электронной обработки изображения осуществляется волоконная разводка с помощью волоконно-оптических жгутов или моноволокон от разных зон изображения к различным фотоприемникам.

Описанный обьектив имеет поле зрения, приближающееся к 2 zt стерадиан, и может быть использован в кино- и фотоаппаратуре, в системах ориентации.

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 поверхностью, отл ича ю щийся тем, что, с целью повышения качества изображения, 5 первый компонент выполнен с второй вогнутой поверхностью в виде блока градиентных линз, оптические оси которых пересекаются в точке, совпадающей с центром кривизны передней поверхности воло10 конно-оптического элемента, которая выполнена выпуклой, а длина d каждой градиентной линзы удовлетворяет условию

a/Ôä < б < ЗЯ/2Фд, где Фд — постоянная распространения градиентной линзы, 15 причем расстояние t между задними торцами градиентных линз и передней поверхностью волоконно-оптического элемента определяется из выражения t=(и /пдФд)с 9(бФд); где n — показатель пре20 ломления среды, заполняющей пространство между градиентными линзами и волоконно-оптическим элементом; пд — показатель преломления на оптической оси градиентной линзы.