Короткофокусный объектив

Короткофокусный объектив

Реферат

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в приборах совместно с матричными фотоприемниками, в частности на ПЗС-матрицах.

Известны короткофокусные объективы для фото- и киносъемки, например типа «Ликар-7» (Д.С.Волосов. Фотографическая оптика. Изд. «Искусство», 1978 г., стр.423-424) с фокусным расстоянием f'=4,5 мм, относительным отверстием 1:1,8, углом поля зрения 75°, разрешающей силой 60 лин/мм в центре и 30 лин/мм по краю поля, с хорошим исправлением всех аберраций. Однако у объектива усложненная оптическая схема - он состоит из 7 линз, из них линзы 1 и 7 - двояковыпуклые, мениски 2 и 4 обращены выпуклостью к предмету, мениски 3 (двусклеенный) и 6 обращены выпуклостью к изображению, линза 5 двояковогнутая. У объектива большой задний фокусный отрезок - 7 мм. Известен ряд 5-линзовых объективов фирмы «Edmund Optics» (каталог 2006 г., стр.228) с фокусным расстоянием f'=6-24 мм, но специального назначения. Объектив с f'=6 мм содержит мениски 1, 2 и 5, обращенные выпуклостью к предмету, мениск 4, обращенный выпуклостью к изображению, и двояковогнутую линзу 3.

Ближайшим к предлагаемому объективу по конструктивному исполнению и характеристикам является короткофокусный трехкомпонентный объектив для эндоскопа по патенту US №4111529, опубл. 05.09.1978 г., в котором первая линза - отрицательная плосковогнутая, вторая - положительный мениск с вогнутостью в сторону предмета, а третий положительный компонент склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. Первая линза выполнена из стекла с показателем преломления n_e=1,516 и коэффициентом дисперсии ν_e=64,1. Объектив рассчитан для фокусного расстояния f'=2,5 мм и имеет среднее значение относительного отверстия, равное 1:3.

Задачей изобретения является создание объектива с увеличенным до 1:2 относительным отверстием и хорошим качеством изображения.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в короткофокусном объективе, включающем первую отрицательную линзу, вторую положительную линзу и третий положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, в отличие от известного первая линза выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к предмету, а вторая склеена из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы.

Предложенное выполнение первых двух линз обеспечивает хорошее качество изображения и увеличение относительного отверстия до значения порядка 1:2.

На чертеже дана оптическая схема объектива.

Объектив содержит отрицательный мениск 1, обращенный выпуклостью к предмету, и два двояковыпуклых компонента 2 и 3, причем компонент 2 склеен из положительного мениска 4 и двояковыпуклой линзы 5, а компонент 3 склеен из двояковыпуклой линзы 6 и отрицательного мениска 7. В оптическом расчете объектива принято во внимание защитное стекло 8 приемного устройства (например, ПЗС-матрицы). Мениск 1 изготовлен из особого крона ОК-4, имеющего показатель преломления n_e<1,50 и аномальную дисперсию ν_e>85, что позволяет ему работать в более широком спектральном диапазоне (0,4-0,95 мкм), исправлять вторичный спектр и тем самым уменьшить аберрации.

Таблица 1
Конструктивные параметры предлагаемого объектива следующие
Радиусы линз, мм	Толщина, мм	Марка стекла	Показатель преломления ne	Коэффициент дисперсии ve	Диаметр поверхности, мм
R1=57,81					10,5
	d1=1,2	OK4	1,4485	91,9
R2=3,63					6,2
	d2=10,4
R3=19,498					6,5
	d3=1,4	ТФ10	1,8138	25,17
R4=23,71					6,5
	d4=1,6	TK14	1,6155	60,34
R5=-8,67					6,5
	d5=0,2
R6=9,036					6,5
	d6=3,0	TK14	1,6135	60,34
R7=-5,035					6,5
	d7=0,9	ТФ10	1,8138	25,17
R8=-43,15					6,5

Объектив имеет следующие параметры:

- фокусное расстояние	4,3 мм
- относительное отверстие	1:2
- угол поля зрения	88°
- спектральный диапазон	0,4-0,95 мкм

Объектив предназначен для работы в приборах совместно с матричными фотоприемниками, поэтому он рассчитан совместно с защитной пластиной ПЗС - матрицы толщиной 1,6 мм, расположенной около фокальной плоскости объектива.

Качество изображения объектива характеризуется его коэффициентом передачи контрастности КПК (см. таблицу 2).

Таблица 2.
Значения КПК	Частота 80 лин/мм	Частота 50 лин/мм	Частота 20 лин/мм
Изобр.	Прототип	Изобр.	Прототип	Изобр.	Прототип
1. Для точки на оси(для линий С'-F')	0,79		0,89		0,98
	0,53		0,6		0,88
2. Для края поля зрения(для линий С'-F')	0,33		0,6		0,88
	0		0,09		0,28

Как видно из приведенных данных, предложенный объектив имеет большую светосилу и лучшее качество изображения в более широком спектральном диапазоне.

1. Короткофокусный объектив, включающий первую отрицательную линзу, вторую положительную линзу и третий положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, отличающийся тем, что первая линза выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к предмету, а вторая склеена из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы.

2. Короткофокусный объектив по п.1, отличающийся тем, что одиночный мениск выполнен из стекла, имеющего показатель преломления n_e<1,50 и коэффициент дисперсии v_e>85.