Светосильный объектив

Светосильный объектив

Реферат

 

Светосильный объектив содержит четыре компонента. Первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, а четвертый содержит двояковыпуклую линзу, перед которой введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и склеенный с ней. При этом выполняются указанные в формуле изобретения соотношения между фокусными расстояниями объектива и его компонентов, толщинами и воздушными промежутками, а также радиусами кривизны. Обеспечивается создание светосильного объектива с относительным отверстием не менее 1:1,7 и угловым полем в пространстве предметов больше 18^o при одновременном хорошем качестве изображения точки на оси и по полю. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам, и может быть использовано в приборах ночного видения, в частности, работающих с приемниками на основе ПЗС-матриц с размерами 1/3", 1/2".

Известны конструкции светосильных объективов, описанные, например, в выложенных заявках Японии 58-196516(А), кл. G 02 В 13/02, опубл. 16.11.83 г. и 2-304408(А), кл. G 02 В 13/02, опубл. 18.12.90 г. Они содержат 4 или 5 линз и имеют относительное отверстие около 1:4,1 и 1:3,45 при значительной длине конструкции.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является четырехкомпонентный объектив, описанный в выложенной заявке Японии 55-124115(А), кл. G 02 В 13/02, опубл. 25.09.80 г. Он содержит следующие последовательно расположенные компоненты: - первый и второй компоненты - положительные мениски, обращенные выпуклостью к предмету, - третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, - четвертый компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету.

Имеют место следующие соотношения: где f - фокусное расстояние объектива, f₁₂ - фокусное расстояние первого, второго компонентов, f₁₂₃ - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов, d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆ - толщины и воздушные промежутки в объективе, r₆ - второй радиус кривизны линзы третьего компонента, n₁, n₂, n₃, n₄ - показатели преломления материалов линз, ₁, ₂, ₃, ₄ - коэффициенты Аббе материалов линз компонентов.

Данный объектив имеет малое относительное отверстие 1;2,8.

Задачей изобретения является создание светосильного объектива с относительным отверстием не менее 1:1,7 и угловым полем в пространстве предметов больше 18 град. при одновременном хорошем качестве изображения точки на оси и по полю.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается тем, что в светосильном объективе, содержащем четыре компонента, первый и четвертый из которых - положительные, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, в отличие от известного первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, а четвертый содержит двояковыпуклую линзу, перед которой введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и склеенный с ней, при этом имеют место следующие соотношения: 0,55 f' < f'₁₂ < 0,7 f', 11,5 f' < f'₁₂₃ < 13,5 f', 0,5 f' < f'₄ < 0,65 f', 0,4 'f < d₁+d₂+d₃+d₄+d₅ < 0,6 f', 0,65 < r₃/r₄ < 0,75, 0,22 f' < r₆ < 0,3 f', где f' - фокусное расстояние всего объектива, f'₁₂ - фокусное расстояние первого, второго компонентов, f'₁₂₃ - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов, f'₄ - фокусное расстояние четвертого компонента, d₁, d₂, d₃, d₄, d₅ - толщины и воздушные промежутки в объективе, r₃, r₄ - радиусы кривизны линзы второго компонента.

r₆ - второй радиус кривизны линзы третьего компонента.

На фиг. 1 изображена оптическая схема объектива, на фиг.2 и 3 - графики аберраций объектива.

Объектив (фиг. 1) содержит последовательно расположенные по ходу луча четыре компонента: первый - двояковыпуклая линза 1, второй - положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к изображению, четвертый - отрицательный мениск 4, обращенный вогнутостью к изображению, склеенный с двояковыпуклой линзой 5. Апертурная диафрагма расположена за третьим компонентом 3.

Объектив работает следующим образом. Параллельный световой поток от объекта, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит последовательно через линзы 1, 2, 3, 4, 5 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан).

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив с конструктивными данными, представленными в таблице.

Фокусное расстояние объектива f' = 25,01 мм Фокусное расстояние первого компонента f'₁ = 26,14 мм Фокусное расстояние второго компонента f'₂ = 42,74 мм Фокусное расстояние третьего компонента f'₃ = -8,69 мм Фокусное расстояние четвертого компонента f'₄ = 13,21 мм Фокусное расстояние первого, второго компонентов f'₁₂ = 16,11 мм Фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов f'₁₂₃ = 316,53 мм Задний фокальный отрезок S'_F' = 10,36 мм.

В объективе соблюдены следующие соотношения: 13,755 мм < f'₁₂ = 16,11 мм < 17,507 мм, 287,61 мм < f'₁₂₃ = 316,53 мм < 337,635 мм, 12,505 мм < f'₄ = 13,21 мм < 16,256 мм, 10 мм < d₁+d₂+d₃+d₄+d₅ < 12,65 мм < 15,01 мм, 0,65 < r₃/r₄ = 0,6966 < 0,75, 5,502 мм < r₆ = 6,368 мм < 7,503 мм.

Рассчитанный объектив имеет следующие характеристики: относительное отверстие 1:1,7 угловое поле в пространстве предметов 2=18^o24' спектральный диапазон (0,6...0,75...1,0)мкм линейное поле изображения 2y'=8 мм длина оптической системы L=d+S'_F'=24,75+10,36=35,11мм=1,4f', где d - сумма толщин и воздушных промежутков в объективе, S'_F' - задний фокальный отрезок, продольная сферическая аберрация(по зоне) - (-0,016) мм меридиональная кривизна изображения - 0,071 мм сагиттальная кривизна изображения - (-0,053) мм дисторсия - (-0,72)% Апертурная диафрагма расположена за линзой 3 на расстоянии 2,2 мм от нее, диаметр апертурной диафрагмы равен 7,4 мм.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата по сравнению с ближайшим аналогом: увеличено относительное отверстие объектива до 1:1,7 при угловом поле в пространстве предметов 18^o24' и хорошем качестве изображения точки на оси и по полю: продольная сферическая аберрация (по зоне) - (-0,016) мм меридиональная кривизна изображения - 0,071 мм сагиттальная кривизна изображения - (-0,053) мм дисторсия - (-0,72)%,

Формула изобретения

Светосильный объектив, содержащий четыре компонента, первый и четвертый из которых - положительные, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, а четвертый содержит двояковыпуклую линзу, перед которой введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и склеенный с ней, при этом имеют место следующие соотношения: 0,55f'<f'_{<0,7f',<13,5f',<0,65f',+d2+d3+d4+d5<0,6f',/r4<0,75,<0,3f', f'12 - фокусное расстояние первого, второго компонентов; f'123 - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов; f'4 - фокусное расстояние четвертого компонента; d1, d2, d3, d4, d5 - толщины и воздушные промежутки в объективе; r3, r4 - радиусы кривизны линзы второго компонента; r6 - второй радиус кривизны линзы третьего компонента.}

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4