Широкоугольный телевизионный объектив

 

Использование: в оптическом приборостроении , преимущественно в условиях работы с мощным радиационным облучением. Сущность изобретения заключается в том, что объектив содержит защитное стекло 1, два положительных мениска 2, 3, установленных перед первым компонентом 4, второй компонент 5 выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий, четвертый и пятый компоненты 6,7,8, выполненные в виде положительных линз, шестой 9,10 и седьмой 11,12 компоненты, выполненные в виде двусклеенных линз, и приемную площадку 13 электронно-лучевой трубки. Угол поля звена объектива -70°С, максимальное относительное отверстие 1:2, объектив акроматизирован.в диапазоне длин волн 547-750 нм, 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК с

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4924632/10 (22) 27,02.91 (46) 15.01.93. Бюл. N 2 (71) Ленинградское оптико-механическое объединение им. В.И. Ленина и Центр научно-технических услуг Всесоюзного научнотехнического общества приборостроителей на базе Ленинградского оптико-механического объединения им. В.И.Ленина (72) П.В. Головко, Г.П. Епихин и И,Е. Совз (56) Патент Японии М 50-25335, 1975, (54) ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ОБЪЕКТИВ (57) Использование: в оптическом приборостроении, преимущественно в условиях ра„„SQ„„1788493 А1

<я)ю G 02 В 9/64,- 11/34, 13/04 боты с мощным радиационным облучением.

Сущность изобретения заключается в том, что объектив содержит защитное стекло 1, два положительных менйска 2, 3, установленных перед первым компонентом 4, второй компонент 5 выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий, четвертый и пятый компоненты 6,7,8, выполненные в виде положительных линз, шестой 9, 10 и седьмой 11, 12 компоненты, выполненные в виде двусклеенных линз, и приемную площадку

13 электронно-лучевой трубки, Угол поля звена объектива — 70 С, максимальное относительное отверстие 1:2, объектив акроматизирован в диапазоне длин волн 547-750 нм,1 ил, 1788493 няет свою плотность, и обьектив выходит из строя буквально через 2-3 часа работы. 55

Наиболее близким к предлагаемому по конструкции и качеству изображения является объектив, который и выбран в качестве прототипа. Это короткофокусный широкоугольный объектив со сравнительно больИзобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к линзовым телевизионным объективам, и может быть использовано в электронной аппаратуре и робототехнике, преимущественно, при работах в условиях мощного радиационного облучения.

Использование робототехнических комплексов и устройств с высококачественными электронно-лучевыми трубками минимальных габаритов (например, трубка типа

"Муслин" с приемной площадкой 6,Р8,8) в особых условиях работы; а именно в условиях мощного радиационного облучения, например, при работах по ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС, потребовало создания специальных короткофокусных (порядка 7 — 8 мм) объективов, обладающих большой светосилой (от 1:2 до 1:1,5), большими углами поля зрения (не ниже 70 ) и имеющих высокое качество изображения по всему полю зрения. Так, контраст для центра поля зрения должен быть порядка 0,7-0,8 на частоте 30 л/мм, а для края поля зрения

Hd той же частоте — не хуже 0,4 (cM. ТЗ на

ОКР "Феникс-0". Кроме того, все компоненты таких обьективов должны быть выполнены из специального материала, имеющего большой коэффициент стойкости к мощному радиационному облучению, например, стекла серии 200 (ОСТ 3-3677 — 82). Таких объективов в отечественной промышленности в настоящее время нет, Известны объективы из стекол серии

200, например, Ж-49, Ж вЂ” 50, Ж вЂ” 51, ОГТ 101, выпускаемые на нашем предприятии. Однако они имеют недостаточно высокий контраст на частоте 30 л/мм (для центра поля не более 0,5, для края, как правило не выше

0,1).

Известны широкоугольные светосильные телевизионные объективы содержащие в конструкции от 8 до 16 линз, обладающие довольно высоким качеством изображения в центре поля. Однако качество изображения по всему полю не соответствует предьявляемым требованиям, у ряда объективов величина поля зренйя и относительно отверстия не достигают требуемых по условиям работы значений, Эти объективы выполнены из обычных марок стекол, а в условиях мощного радиационного облучения такое стекло быстро "темнеет", т.е, ме10

50 шой апертурой, работающий в видимом диапазоне длин волн. Объектив состоит иэ передней рассеивающей группы линз и задней собирающей группы, разделенных большим воздушным промежутком, Объектив содержит семь компонентов, первый из которых — одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости предметов, второй — отрицательный, третий и пятый — одиночные положительные, четвертый — одиночная двояковыпуклая линза, шестой — отрицательный и содер>кит двояковогнутую линзу. Между шестым и седьмым компонентами расположена апертурная диафрагма. Относительное отверстие обьектива 1:1,8, угловое поле зрения 2P = 53, что недостаточно для эффективной работы телевизионной камеры в составе робототехнического комплекса. Качество иэображения объектива также не соответствует требованиям работы совместно с ЭЛТ вЂ” контраст на краю поля на частоте 30 л/мм при работе в заданном диапазоне не превышает 0,1.

Целью изобретения является повыше- . ние качества изображения по всему полю зрения при одновременном увеличении поля зрения в условиях мощного радиационного облучения, Поставленная цель достигается тем, что в объективе, состоящем их семи компонентов, перед первым компонентом установлены два положительных мениска, обращенные выпуклостью к пространству предметов, второй компонент объектива выполнен в виде одиночной двояковогнутой линзы, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений, пятый компонент— в виде двояковыпуклой линзы, в шестом компоненте двояковогнутая линза склеена с двояковыпуклой линзой, а двояковыпуклая линза седьмого компонента выполнена склеенной из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, причем суммарная оптическая сила введенных положительных менисков и оптическая сила двояковогнутой одиночной линзы составляет, соответственно, (0,1 — 0,15) и (0,5 — 0,7) величины оптической силы объектива, а толщина шестого компонента по оптической оси составляет (0,7 — 1) фокусного расстояния обьектива, Кроме того, все компоненты объектива выполнены из радиационно стойкого с- екла.

Введение менисков, их расположение в схеме, ориентация их поверхностей, а также форма выполнения второго компонента позволяет исправить кривизну изображения . для увеличенного по сравнению с известными объективами угла поля зрения, устранить

1788493 аберрации широкого наклонного пучка.

Кроме того, указанная форма выполнения второго компонента позволяет дополнительно исправить сферическую аберрацию и астигматизм высших порядков. Выполнение шестого и седьмого компонентов о6еспечивает устранение в объективе остаточного хроматизма, Выполнение шестого компонента с указанной в формуле толщиной обеспечивает устранение 1 остаточного астигматизма Ш порядка, Невыполнение указанных в формуле соотношений приводит к значительному увеличению кривизны изображения и увеличению астигматизма высших порядков. 1

При этом сферическая аберрация осевого пучка увеличивается незначительно а сферическая аберрация широких наклонных пучков увеличивается весьма ощутимо. При изменении толщины двусклеенной линзы 2 вне указанных пределов, не представляется возможным исправить резко возрастающий астигматизма 1П порядка, т,е. при невыполнении указанных соотношений невозможно провести компенсацию аберраций наклон- 25 ных пучков и получить высокое качество по всему полю изобретения. Таким образом, в заявляемом объективе получен высокий контраст по всему полю изображения, Сущность изобретения поясняется чер- 30 те>ком, на котором изображена оптическая схема предлагаемого объектива.

Предлагаемый объектив содержит защитное стекло 1, два положительных ме::иска 2, 3, установленных перед пергым 35 компонентом 4, второй компонент 5 выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий, четвертый и пятый компоненты 6,7,8, выполненные в виде положительных линз, шестой 9, 10 и седьмой 11,12, выполненные в 40 виде двусклеенных линз, и приемную площадку 13 электронно-лучевой трубки.

В конкретном примере выполнения заявляемый объектив имеет фокусное расстояние 7,7 мм, фокусное расстояние вводимых 45 положительных менисков 67,11 мм, а фокусное расстояние двояковогнутой линзы—

13,14 мм, толщина по оси шестого компонента 6,9 мм, Все линзы выполнены из стекол серии 200. 50

При работе объектива свет, отраженный от исследуемого объекта проходит через объектив, который строит иэображение в плоскости катода ЭЛТ, откуда оно в увеличенном виде передается на экран видеокон- 55 трольного устройства и анализируется исследователем. обладающий высоким качеством изо" ражения по всему полю зрения и имеющий возможность работы преимущественно в условиях мощной радиации. Конструкция

5 заявляемого объе: тива позволяет выполнить его из обычных стекол, при этом объектив может работать в обычных условиях как вы .ококачественный телевизионный объектив с высоким качеством по всему полю зре0 ния. Заявляемый объектив ахроматизирован в диапазоне длин волн От

547 нм до 750 нм. Продольная сферическая аберрация не превышает 0,06 мм, что на порядок меньше, чем у прототипа, а астиг5 матизм равен 0,07 мм, что также на порядок лучше, чем у прототипа. На заданной частоте 30 л/мм контраст изображения в центре и на краю поля зрения составляет величину

0,7 и 0,1 соответст енно, в то время как в

0 прототипе на такой частоте контраст в центре поля равен 0,5, к на краю 0,05.

Как следует из Прило>кения, получен телевизионный короткофокусный объектив, Формула изобретения

Широкоуголь»:ый елевйзионный объектив, содержащий сем ° компонентов, первый из которых — г иночный о- рицательный мениск, обраще» ый выпукгостью к пространству предм. тов, второй — отрицательный, третий и пятый — одиночные положительныг, четвертый — одиночная двояковыпукла. линза, ше-.той — отрицательный и сод» ржит двояксвогнутую линзу, седьмой — дв >яковыпуклая линза, причем между шест».м и седьмым компонентами размещена,„иафрагма, отличающийся, тем, что, с целью повышения качества изображения по всему полю зрения с одновременным уьеличением .поля зрения в условиях мощного радиационно о облучения, в нем перед первым компонентом установлены последовательно два положительных мениска, обращенные выпуклостью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде одиночной двояковогнутой линзы, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, пятый компонент — в виде двояковыпуклой линзы, в шестом компоненте двояковогнутая линза склеена с двояковыпуклой линзой, а двояковыпуклая линза седьмого компонента выполнена склеенной из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, причем суммарная оптическая сила введенных положительных менисков и оптическая сила двояковогнутой единичной линзы составляет соответстве н н о 0,1 — 0,15 и 0,5-0,7 величины оптической силы объектива, а толщина шестого компонента по оптической оси со- .

1788493 8

7 ставляет 0,7-1 фокусного расстояния обьектива, при этом все оптические компоненты выполнены из радиационно стойкого стекла.

Составитель Г.Епихин

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А.Мотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент,", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 72 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 .