Трехлинзовый телеобъектив
Патент 2281537
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
- G02B9/12 - с тремя линзами
- G02B13/02 - телефотообъективы, т.е. объективы с первой линзой со знаком (+) и со второй - со знаком (-), в которых расстояние от вершины переднего угла в плоскости изображения меньше, чем эквивалентное фокусное расстояние
- G02B13/14 - для инфракрасных или ультрафиолетовых лучей (G02B 13/16 имеет преимущество)
Трехлинзовый телеобъектив
Трехлинзовый телеобъектив состоит из двух компонентов, первый из которых - положительный и состоит из двух одинаковых положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, второй компонент - двояковогнутая линза с одинаковыми по модулю радиусами. В телеобъективе выполняются соотношения между величиной второго воздушного промежутка, фокусным расстоянием объектива и показателями преломления и коэффициентами дисперсии для линии е материалов второй и третьей линз. Технический результат - создание трехлинзового телеобъектива с увеличенным фокусным расстоянием, уменьшенной длиной и с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения для точки на оси. 1 ил., 2 табл.
Реферат
Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических, в том числе в ИК-системах.
Известен фотографический телеобъектив (Патент Швейцарии №339394, НКИ 42Н, 4/10, опубл. 1959 г.), содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух одиночных линз - двояковыпуклой и двояковогнутой; а второй компонент - склеенный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению и состоящий (по ходу лучей) из отрицательного и положительного менисков.
Однако этот телеобъектив имеет большую длину, сложную конструкцию и недостаточную технологичность (состоит из четырех разных линз).
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является телеобъектив (М.И.Апенко, Л.А.Запрягаева, И.С.Свешникова «Задачник по прикладной оптике», Москва: Недра, 1987, стр.303), содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух одиночных линз - двояковыпуклой и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению; а второй компонент - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами. Этот объектив исправлен в спектральном диапазоне от 480 до 644 нм.
Характеристики объектива:
| фокусное расстояние f' | 320,07 мм |
| длина оптической системы (расстояние от | |
| первой до последней оптических поверхностей) | 191 мм |
| задний фокальный отрезок | 43,43 мм |
| коэффициент телеобъектива КТ | 0,7324 |
Выполнены условия:
d2/f'=0,002
n2=1,6169
n3=1,5183
ν2=36,7
ν3=63,83,
где: d2 - величина второго воздушного промежутка;
f'- фокусное расстояние всего объектива;
n2, ν2 - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала второй линзы;
n3, ν3 - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала третьей линзы.
Данный телеобъектив имеет небольшое фокусное расстояние, большую длину и недостаточную технологичность (так как все линзы в объективе - разные).
Задачей заявляемого изобретения является создание трехлинзового телеобъектива с увеличенным фокусным расстоянием, уменьшенной длиной и с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения для точки на оси.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в трехлинзовом телеобъективе, содержащем два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух отдельных линз, второй - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами; в отличие от известного первый компонент состоит из двух одинаковых, положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, и выполняются условия:
0,03<d2/f'<0,1
1,4<n2<1,616
1,75<n3<1,9
50<ν2<72
20<ν3<27,7,
где: d2 - величина второго воздушного промежутка;
f' - фокусное расстояние всего объектива;
n2, ν2 - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала второй линзы;
n3, ν3 - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала третьей линзы.
На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.
Трехлинзовый телеобъектив состоит из двух последовательно расположенных по ходу лучей от предмета компонентов, первый из которых состоит из двух одиночных одинаковых, положительных менисков 1 и 2, обращенных выпуклостью к предмету, а второй - двояковогнутая линза 3.
Предложенный объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1-3 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).
Предложенная оптическая система может также работать как объектив коллиматора в обратном ходе лучей.
В соответствии с предложенным решением рассчитан телеобъектив, исправленный в спектральном диапазоне от 863 до 951 нм, причем основная расчетная длина волны λ=900 нм.
Конструктивные параметры телеобъектива приведены в таблице 1.
Характеристики рассчитанного объектива:
| фокусное расстояние f' | 428,85 мм |
| относительное отверстие | 1:42,9 |
| угол поля зрения | 1 град. 40' |
| длина оптической системы (расстояние от | |
| первой до последней оптических поверхностей) | 29,26 мм |
| расстояние от последней оптической поверхности | |
| до плоскости наилучшей установки | 55,52 мм |
| коэффициент телеобъектива КT | 0,1977 |
Выполнены условия:
d2/f'=0,05494
n2=1,615192
n3=1,813767
ν2=58,09
ν3=25,17,
где: d2 - величина второго воздушного промежутка;
f' - фокусное расстояние всего объектива;
n2, ν2 - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала второй линзы;
n3, ν3 - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала третьей линзы.
Входной зрачок в трехлинзовом телеобъективе вынесен на расстояние 4,5 мм перед первой оптической поверхностью, но может находиться и в другом месте.
| Таблица 1. | |||||
| Конструктивные параметры телеобъектива | |||||
| Радиусы, мм | Толщины, мм | Марка стекла | Показатель преломления ne | Коэфф. дисперсии νe | Световой диаметр, мм |
| R1=29,509 | 10,2 | ||||
| d1=2,3 | TK16 | 1,615192 | 58,09 | ||
| R2=112,468 | 10,2 | ||||
| d2=0,2 | 1 | ||||
| R3=29,509 | 10,2 | ||||
| d3=2,3 | TK16 | 1,615192 | 58,09 | ||
| R4=112,468 | 10,2 | ||||
| d4=23,56 | 1 | ||||
| R5=-9,817 | 3 | ||||
| d5=0,9 | ТФ10 | 1,813767 | 25,17 | ||
| R6=9,817 | 3 |
В таблице 2 приведены аберрации для λ=900 нм рассчитанного варианта телеобъектива.
| Таблица 2 | |
| Вид аберрации | Предложенный светосильный объектив (не более) |
| Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:42,9 | 0,02 мм |
| Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин. | 0,16 мм |
| Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин. | 0,033 мм |
| Меридиональный астигматический отрезок Хм для поля зрения 2W=1 град. 40 мин. | 7,44 мм |
| Сагиттальный астигматический отрезок Xs для поля зрения 2W=1 град. 40 мин. | 6,45 мм |
| Дисторсия для поля зрения 2W=1 град. 40 мин. | 0,69% |
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан трехлинзовый телеобъектив с повышенным до величины 428,85 мм фокусным расстоянием, с уменьшенной длиной и повышенной технологичностью при высоком качестве изображения для точки на оси.
Трехлинзовый телеобъектив, содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух отдельных линз, второй - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами, отличающийся тем, что первый компонент состоит из двух одинаковых положительных менисков, обращенных выпуклостью к предмету, и выполнены условия
0,03<d2/f'<0,1;
1,4<n2<1,616;
1,75<n3<1,9;
50<ν2<72;
20<ν3<27,7,
где d2 - величина второго воздушного промежутка;
f' - фокусное расстояние всего объектива;
n2, ν2 - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала второй линзы;
n3, ν3 - показатель преломления и коэффициент дисперсии для линии е материала третьей линзы.