Светосильный широкоугольный объектив с изломом оптической оси

Объектив предназначен для использования при работе в широком спектральном диапазоне с приемниками излучения, оптические оси которых находятся под углом 90° к оптической оси объектива. Объектив состоит из четырех компонентов, прямоугольной призмы и действующей апертурной диафрагмы, расположенной между вторым и третьим компонентами. Первый компонент содержит две положительные линзы, второй компонент - отрицательный мениск, третий компонент - мениск, обращенный вогнутостью к предмету и склеенный из положительной и отрицательной линз, четвертый компонент - положительная линза. Фокусное расстояние третьего компонента по абсолютной величине и четвертого компонента не менее 5 f’_об и 0,9 f’_об соответственно, где f’_об - фокусное расстояние объектива. На заднем фокальном отрезке объектива расположена прямоугольная призма с длиной хода луча не менее 0,6 f’_об. Обеспечивается создание светосильного широкоугольного объектива с относительным отверстием до 1:1,7 и угловым полем до 48°, высоким качеством изображения в широком спектральном диапазоне и возможностью регулирования освещенности в плоскости изображения. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к классу светосильных объективов, и может быть использовано при работе в широком спектральном диапазоне с различными приемниками излучения, оптические оси которых находятся под углом 90° к оптической оси объектива, при высоком качестве изображения и возможностью регулировки освещенности в плоскости изображения.

Известны светосильные объективы [1-5] с относительными отверстиями до 1:1,4 и угловыми полями до 56°, работающие с различными приемниками излучения. Однако некоторые объективы [1, 2] при достаточно высоком относительном отверстии 1:1,4 имеют угловые поля менее 30°. Другие объективы [3, 4] при угловых полях до 45° имеют задний фокальный отрезок, недостаточный для размещения на нем призмы для излома оптической оси на 90°.

Объектив [5] при относительном отверстии 1:2 и угловом поле 56° имеет большой задний фокальный отрезок S’f=0,91 f’_об, где f’_об - фокусное расстояние объектива. Однако этот объектив имеет большую кривизну изображения и неудовлетворительное качество изображения при угловых полях более 30°.

Все рассмотренные объективы не содержат на заднем фокальном отрезке призм для излома оптической оси и не обеспечивают достаточно хорошего исправления аберраций при относительном отверстии более 1:2 и угловых полях не менее 45° в широком спектральном диапазоне.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является светосильный объектив [4], состоящий из четырех компонентов, первый из которых содержит две одинаковые положительные линзы, второй - отрицательный мениск, третий - мениск, обращенный вогнутостью к предмету, склеенный из отрицательной и положительной линз, а четвертый - положительная линза. Объектив имеет угловое поле 45°, относительное отверстие 1:2.

Однако задний фокальный отрезок объектива не превышает 0,5 f’_об, что не позволяет разместить призму для излома оптической оси на 90° при угловом поле 45°, а отсутствие действующей апертурной диафрагмы не позволяет регулировать освещенность в плоскости изображения.

Целью предлагаемого изобретения является создание светосильного широкоугольного объектива с относительным отверстием до 1:1,7, угловым полем до 48° с изломом оптической оси на 90°, высоким качеством изображения в широком спектральном диапазоне и возможностью регулировки освещенности в плоскости изображения.

Эта цель достигается тем, что в известном объективе, содержащем четыре компонента, первый из которых состоит из двух положительных линз, второй - отрицательный мениск, третий - мениск, обращенный вогнутостью к предмету, склеенный из отрицательной и положительной линз, а четвертый - положительная линза, после второго компонента расположена действующая апертурная диафрагма, на заднем отрезке находится прямоугольная призма с длиной хода луча более 0,65 f’_об, а фокусные расстояния третьего компонента по абсолютной величине и четвертого компонента не менее 5 f’_об и 0,9 f’_об соответственно, где f’_об - фокусное расстояние объектива.

На Фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого объектива. Объектив состоит из компонентов 1, 2, 3, 4, прямоугольной призмы 9 и действующей апертурной диафрагмы, установленной между компонентами 2 и 3. Компонент 1 содержит две одинаковые положительные линзы 5 и 6, компонент 2 выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению. Компонент 3 представляет собой мениск, обращенный вогнутостью к предмету, склеенный из отрицательной и положительной линз 7 и 8, а компонент 4 - одиночная положительная линза.

На Фиг.2 в качестве примера приведены конструктивные элементы объектива с прямоугольной призмой на заднем фокальном отрезке. Относительное отверстие объектива 1:1,67, угловое поле 2ω=48°, диапазон ахроматизации от 486 нм до 656 нм.

Между компонентами 2 и 3 расположена действующая апертурная диафрагма на расстоянии 0,11 f’_об от компонента 2. Длина хода луча в призме составляет 0,72 f’_об, фокусные расстояния компонентов 3 и 4 равны -7,5 f’_об и 0,97 f’_об соответственно.

На Фиг.3 представлены графики остаточных аберраций объектива в плоскости наилучшего изображения при фокусном расстоянии 50 мм, поперечные величины сферической аберрации для λ₀=0.546 нм и хроматической аберрации для λ₁=0.656 нм и λ₂=0.486 нм, астигматические аберрации Z’_m и Z’_s и хроматизм увеличения для поля зрения 2ω=48°.

Положительный эффект предлагаемой конструкции объектива заключается в том, что она обеспечивает возможность излома оптической оси на 90° при высоком качестве изображения в широком спектральном диапазоне (в прототипе призма отсутствует), повышение относительного отверстия до 1:1,7 (в прототипе 1:2). Наличие действующей апертурной диафрагмы (в прототипе ее нет) обеспечивает регулировку освещенности в плоскости изображения.

Объектив использован в качестве головного объектива визуальной телескопической системы с видимым увеличением Г=1,2^х и полем зрения 2σ=45°.

ЛИТЕРАТУРА

1. Заявка Японии №61-32647, кл. 6 G 02 B 9/60, 1986 г.

2. Авт. св. СССР №1282043, кл. 4 G 02 B 9/62, 1987 г.

3. Патент Германии №4102377, кл. G 02 B 9/60, 1991 г.

4. Заявка Японии №62-7525, кл. 4 G 02 B 9/60, 1987 г.

5. Заявка Японии №61-28973, кл. 4 G 02 B 9/62, 1986 г.

Светосильный широкоугольный объектив, содержащий четыре компонента, первый из которых состоит из двух одиночных положительных линз, второй - отрицательный мениск, третий - мениск, обращенный вогнутостью к предмету, склеенный из отрицательной и положительной линз, а четвертый компонент - положительная линза, отличающийся тем, что объектив содержит после второго компонента действующую апертурную диафрагму, на заднем фокальном отрезке расположена прямоугольная призма с длиной хода луча более 0,65 f’_об, a фокусные расстояния третьего компонента по абсолютной величине и четвертого компонента не менее 5 f’_об и 0,9 f’_об соответственно, где f’_об - фокусное расстояние объектива.