Объектив

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических приборах, в том числе в телекамерах, работающих с приемной матрицей. Объектив состоит из четырех линз по ходу луча: первой - двояковыпуклой линзы, второй - двояковогнутой линзы, третьей - плосковыпуклой линзы, четвертой - выпуклоплоской линзы. Отношение толщины плосковыпуклой линзы к фокусному расстоянию всего объектива составляет от 0,09 до 0,15. Имеют место соотношения: 1,61<n1=n3=n4<1,63, 1,6<n2<1,673, где n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D. Отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива может составлять от 0,001 до 0,01. Технический результат - повышение качества изображения и технологичности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических приборах, в том числе в телекамерах, работающих с приемной матрицей.

Известен четырехлинзовый фотографический объектив (патент Германии №403706, 42h 4/05, опубл. 1924 г.), в котором первая линза по ходу луча - двояковыпуклая, вторая - двояковогнутая, третья - двояковыпуклая и четвертая линза - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению.

Однако этот объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 78,05 мм, при относительном отверстии 1:2,6 и угле поля зрения 2W=9 град. имеет недостаточно высокое качество изображения (так, поперечная сферическая аберрация для точки на оси достигает величины - 0,215 мм, а для широких наклонных пучков в меридиональном и сагиттальном сечении - величины 0,218 мм и 0,224 мм соответственно).

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является фотографический объектив (патент Германии №440229, 42h 4/05, фиг.2, опубл. 1927 г.), состоящий из четырех одиночных линз, в котором первая по ходу луча - двояковыпуклая линза, вторая - двояковогнутая, третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и четвертая линза - двояковыпуклая. Отношение толщины третьей линзы к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,07; а отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,015. Кроме того, имеют место равенства:

n1=n3=n4=1,60958,

n2=1,6733,

где n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материала первого, второго, третьего и четвертого компонентов для линии D.

Объектив имеет более высокое качество изображения, чем объектив по патенту Германии №403706.

Этот объектив близок по конструкции к заявляемому, однако, пересчитанный на фокусное расстояние 78,05 мм, при относительном отверстии 1:2,6 и угле поля зрения 2W=9 град. он имеет недостаточно высокое качество изображения (так, поперечная сферическая аберрация для точки на оси достигает величины - 0,0571 мм, а для широких наклонных пучков в меридиональном и сагиттальном сечении - 0,0431 мм и 0,0642 мм соответственно, астигматизм значителен - 0,11 мм) и недостаточную технологичность, так как он не имеет плоских оптических поверхностей.

Задачей заявляемого изобретения является создание объектива с повышенным качеством изображения при высоком уровне технологичности.

Технический результат обусловлен поставленной задачей и представляет собой повышение качества изображения при высоком уровне технологичности объектива.

Это достигается тем, что в объективе, состоящем из четырех одиночных линз, последовательно установленных по ходу луча: двояковыпуклой, двояковогнутой и двух положительных линз, соблюдается равенство n1=n3=n4. Причем первая из двух упомянутых положительных линз - плосковыпуклая, вторая - выпуклоплоская. Отношение толщины плосковыпуклой линзы к фокусному расстоянию всего объектива составляет от 0,09 до 0,15. Имеют место соотношения:

1,61<n1=n3=n4<1,63,

1,6<n2<1,673,

где n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D.

Кроме того, отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива может составлять от 0,001 до 0,01.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.

Объектив состоит из четырех одиночных линз по ходу лучей: первой - двояковыпуклой линзы 1, второй - двояковогнутой линзы 2, третьей - плосковыпуклой линзы 3, четвертой - выпуклоплоской линзы 4. За линзой 4 может быть расположен светофильтр и одна или несколько плоскопараллельных пластин либо одна или несколько призм.

Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив.

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

Объектив может работать также и в обратном ходе лучей в качестве коллиматора.

В соответствии с предложенным решением рассчитан объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 480 до 660 нм.

Конструктивные параметры предложенного объектива приведены в табл.1.

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние 78,05 мм
относительное отверстие 1:2,6
угол поля зрения 9 град.
задний фокальный отрезок 67,98 мм

входной зрачок совпадает с первой поверхностью.

Таблица 1
Радиус, мм Толщина, мм Марка стекла Показатель преломленияnD Коэфф. дисперсии νD Световой диаметр, мм
R1=61,8 30
d1=6,2 TK14 1,613 60,57
R2=-389,9 29,3
d2=17,9 1
R3=-33,11 24,1
d3=2,1 ТФ1 1,6475 33,86
R4=68,55 24,8
d4=7,8 1
R5=∞ 27,9
d5=10,1 TK14 1,613 60,57
R6=-32,81 30
d6=0,3 1
R7=87,3 29,6
d7=4,7 TK14 1,613 60,57
R8=∞ 29

В предлагаемом объективе отношение толщины третьей линзы к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,1294; а отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,003844. Кроме того, в объективе выполнены равенства:

n1=n3=n4=1,613,

n2=1,6475,

где n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D.

В табл.2 приведены аберрации для длины волны 589,3 нм ближайшего аналога, пересчитанного на фокусное расстояние 78,05 мм, и предложенного объектива.

Таблица 2
Значение аберрации
Вид аберрации Ближайший аналог Предложенный объектив
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:2,6 0,0571 мм 0,024 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=9 град. 0,0431 мм 0,019 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=9 град. 0,0642 мм 0,028 мм
Меридиональный астигматический отрезок Х'м для поля зрения 2W=9 град. 0,0331 мм - 0,077 мм
Сагиттальный астигматический отрезок X's для поля зрения 2W=9 град. -0,0766 мм - 0,094 мм
Астигматизм для поля зрения 2W=9 град. 0,11 мм 0,0167 мм
Дисторсия для поля зрения 2W=9 град. -0,0028% - 0,092%

Кроме того, в предложенном объективе имеются две плоские оптические поверхности, что обеспечивает ему высокую технологичность. Предложенный объектив имеет более высокое качество изображения, что следует из табл.2.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан объектив для спектрального диапазона от 480 до 660 нм с повышенным качеством изображения при высокой технологичности.

1. Объектив, состоящий из четырех одиночных линз, последовательно установленных по ходу луча: двояковыпуклой, двояковогнутой и двух положительных линз, причем n1=n3=n4, отличающийся тем, что первая положительная линза - плосковыпуклая, вторая - выпуклоплоская, отношение толщины плосковыпуклой линзы к фокусному расстоянию всего объектива составляет от 0,09 до 0,15; кроме того, имеют место соотношения:1,61<n1=n3=n4<1,63,1,6<n2<1,673,где n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D.

2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива составляет от 0,001 до 0,01.