Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком

 

Использование: в телевизионных системах, в том числе скрытой съемки. Сущность изобретения: объектив содержит три линзовых компонента, первый из которых положительный мениск, расположенный вогнутым радиусом к пространству предметов, при этом его толщина вдоль оптической оси не меньше 0,5·f, где f - фокус объектива. Положительный мениск может быть выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй - положительная линза, выполненная в виде двояковыпуклой линзы - или в виде выпукло-плоской линзы, третий - из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. 3 з. п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве объектива для телевизионных систем, в том числе скрытого наблюдения.

Известен объектив с вынесением входным зрачком, содержащий пять линзовых компонентов, два из которых являются склейками (Патент РФ N 2053530 G 02 B 9/60), но он не обладает достаточно большим углом поля зрения, что ограничивает возможность его применения в системах скрытой съемки. Наиболее близким техническим решением является объектив с вынесенным входным зрачком, состоящий из четырех линзовых компонентов, первый и четвертый склеены из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй одиночная двояковыпуклая линза, третий склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска (авт. св. СССР N 1615659 G 02 B 9/34). Минимизируя расстояние между первым и вторым и между третьим и четвертым компонентами, а также подбирая расстояние между входным зрачком и первым компонентом, можно получить объектив, который возможно использовать в системах скрытой съемки. Однако, в этом случае, недостаточная светосила препятствует получению хорошего качества изображения.

Целью изобретения является увеличение углового поля зрения в пространстве предметов и выноса входного зрачка при сохранении достаточно большой светосилы.

Это достигается благодаря тому, что объектив содержит три линзовых компонента, расположенных последовательно вдоль общей оптической оси. Первый линзовый компонент положительный мениск, расположенный вогнутым радиусом к пространству предметов, при этом его толщина вдоль оптической оси не меньше 0,5·f, где f фокусное расстояние объектива. За счет этого, первый линзовый компонент на выходе формирует для углов входных пучков меньше 0,7ω_max слабые отрицательные сферические аберрации, для углов больше 0,7ω_max сильные положительные сферические аберрации. Второй линзовый компонент положительная линза, имеет максимальную положительную силу и в основном формирует фокус системы. Третий линзовый компонент склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз и расположен выпуклым радиусом к пространству предметов, за счет чего оказывает заметное влияние на формирование фокуса объектива.

На фиг. 1 изображена принципиальная оптическая схема объектива по пп. 1 и 2 формулы; на фиг. 2 изображена принципиальная оптическая схема объектива по п. 3 формулы; на фиг. 3 изображена принципиальная оптическая схема объектива по п. 4 формулы; на фиг. 4 приведена зависимость нормированного по фокусу диаметра кружка рассеяния d/F от угла ω; на фиг. 5 приведена зависимость сферической аберрации DS от высоты пучка h; на фиг. 6 приведена зависимость положения фокуса сферы Гаусса в сагитальной z_s и меридиональной z_t плоскостях в зависимости от угла ω.

Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, состоящий из трех линзовых компонентов: первый 1 положительный мениск 1, расположенный вогнутым радиусом к пространству предметов, при этом его толщина вдоль оптической оси не меньше 0,5·f, где f фокусное расстояние объектива, второй II положительная линза, выполненная в виде двояковыпуклой линзы 2 или в виде плоско-выпуклой линзы 3, расположенной выпуклым радиусом к пространству предметов, третий III склеен из двояковыпуклой 4 и двояковогнутой 5 линз и расположен выпуклым радиусом к пространству предметов, при этом желательно иметь абсолютную разность показателей преломления материалов линз 4 и 5 больше 0,05 в середине рабочего диапазона длин волн или в максимуме чувствительности приемника излучения. Под рабочим диапазоном длин волн понимается полный диапазон спектральной чувствительности приемника излучения, на поверхности которого формируется изображение данным объективом, либо диапазон длин волн, выбранный в пределах спектральной чувствительности вышеуказанного приемника, в зависимости от спектра излучения. При выполнении первого линзового компонента 1 склеенным из двояковыпуклой 6 и двояковогнутой 7 линз желательно иметь абсолютное значение разности показателей преломления материалов, не превышающее 0,0005 в середине рабочего диапазона длин волн, или в максимуме чувствительности приемника излучения. При этом достигается наилучшая компенсация хроматических аберраций. Перед первой оптической поверхностью на расстоянии 2 мм от нее расположен входной зрачок 8.

В таблице приведены конструктивные параметры одного из лучших исполнений предлагаемого объектива по п. 4 формулы.

Вышеуказанное исполнение предлагаемого объектива имеет следующие характеристики: фокусное расстояние F 4,5 мм угловое поле в пространстве предметов 2ω 99^o удаление входного зрачка Sl 2 мм относительное отверстие 1:1,8 рабочий диапазон длин волн 400-900 нм.

Формула изобретения

1. Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, включающий три компонента, первый из которых выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, второй положительная линза, третий двухлинзовый компонент, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, отличающийся тем, что первый компонент выполнен положительным и его толщина вдоль оптической оси не менее 0,5 x f, где f фокусное расстояние объектива, а отрицательная линза третьего компонента выполнена двояковогнутой.

2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что положительная линза второго оптического компонента выполнена в виде двояковыпуклой линзы.

3. Объектив по п.1, отличающийся тем, что положительная линза второго оптического компонента выполнена в виде выпукло-плоской линзы.

4. Объектив по пп.1 3, отличающийся тем, что положительный мениск первого компонента выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7