Трехлинзовый объектив с вынесенным входным зрачком

Трехлинзовый объектив с вынесенным входным зрачком состоит из двух компонентов. Первый компонент по ходу лучей - одиночная первая двояковыпуклая линза, второй компонент - двухлинзовый склеенный из второй двояковыпуклой линзы и отрицательной линзы, выполненной в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Первая и вторая двояковыпуклые линзы выполнены из одной марки оптического материала. Выполняются указанные в формуле изобретения соотношения между радиусами оптических поверхностей и показателями преломления материалов линз. Технический результат - улучшение качества изображения и повышение технологичности объектива. 1 ил., 2 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может быть использовано в различных оптических системах, например в телескопических, в микроскопах.

Известен трехлинзовый объектив (М.И.Апенко, Л.И.Запрягаева, И.С.Свешников «Задачник по прикладной оптике», Москва, «Недра», 1987 г., стр.209), состоящий из первого компонента - положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и второго компонента - склеенного, состоящего из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению.

Однако этот объектив имеет малую технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей разные; и плохое качество изображения при пересчете на фокусное расстояние 39,95 мм; при выносе входного зрачка на 45 мм, относительном отверстии 1:3,8 и угловом поле зрения 2W=34 град.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является трехлинзовый объектив (М.И.Апенко, Л.И.Запрягаева, И.С.Свешников «Задачник по прикладной оптике», Москва, «Недра», 1987 г., стр.208), состоящий из двух компонентов; первый из которых по ходу лучей - одиночная первая двояковыпуклая линза, а второй компонент - двухлинзовый склеенный из второй двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы.

В объективе имеют место условия

R3/R4=0,256,

|R4|/|R5|=1,2,

n1=1,5183,

n2=1,5183,

n3=1,7462,

где R3, R4, R5 - радиусы третьей, четвертой и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;

n1, n2, n3 - показатели преломления материала первой, второй и третьей линз.

Данный объектив рассчитан для области спектра от 480 нм до 643 нм и имеет более высокое качество изображения, чем вышеописанный.

Предлагаемый объектив должен работать при выносе входного зрачка, соизмеримом с величиной фокусного расстояния всего объектива. Ближайший аналог дает недостаточное качество изображения по полю зрения при выносе входного зрачка на значительную величину, соизмеримую с фокусным расстоянием объектива. Расчеты проводились при фокусном расстоянии 39,95 мм; относительном отверстии 1:3,8; угловом поле зрения 2W=34 град и выносе входного зрачка на 45 мм. Кроме того, известный объектив имеет малую технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей разные, что требует применения своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую оптическую поверхность.

Задачей заявляемого изобретения является создание трехлинзового объектива с вынесенным входным зрачком с улучшенными свойствами.

Технический результат - повышение технологичности объектива и улучшение качества изображения.

Это достигается тем, что в трехлинзовом объективе, состоящем из двух компонентов, первый из которых по ходу лучей - одиночная первая двояковыпуклая линза, а второй компонент - двухлинзовый склеенный из второй двояковыпуклой линзы и отрицательной линзы, причем первая и вторая двояковыпуклые линзы выполнены из одной марки оптического материала; в отличие от известного отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению; и кроме того, имеют место условия

R1=|R2|=R3;

1,7<R3/R4<2,7;

0,01<|R4|/|R5|<0,3;

1,56<n1=n2<1,63;

1,747<n3<1,9,

где R1, R2, R3, R4, R5 - радиусы первой, второй, третьей, четвертой и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;

n1, n2, n3 - показатели преломления материала первой, второй и третьей линз.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.

Объектив состоит из двух последовательно расположенных по ходу лучей от предмета компонентов, первый из которых - одиночная первая двояковыпуклая линза 1, а второй компонент - двухлинзовый склеенный из второй двояковыпуклой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного выпуклостью к изображению. При этом двояковыпуклые линзы 1 и 2 выполнены из одной марки оптического материала.

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 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

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

Конструктивные параметры объектива приведены в табл.1.

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние39,95 мм
относительное отверстие1:3,8
угол поля зрения34 град
задний фокальный отрезок22,45 мм

Входной зрачок расположен перед линзой 1 на расстоянии 45 мм.

Таблица 1
Радиусы, ммТолщины, ммМарка стеклаПоказатель преломления neКоэфф. дисперсии νeСветовой диаметр, мм
R1=64,42836
d1=9,2TK161,61519258,09
R2=-64,42836
d2=0,161
R3=64,42836
d3=19,3TK161,61519258,09
R4=-27,6736
d4=3,7ТФ51,76171227,32
R5=-610,6832

В предлагаемом варианте изобретения имеют место равенства

R3/R4=2,328

|R4|/|R5|=0,045

где R3, R4, R5 - радиусы третьей, четвертой и пятой оптических поверхностей по ходу лучей.

В табл.2 приведены аберрации для λ=0,546 мкм предложенного варианта трехлинзового объектива с вынесенным входным зрачком и трехлинзового объектива - ближайшего аналога.

Таблица 2
Вид аберрацииБлижайший аналог (не более)Предложенный объектив (не более)
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:3,80,001 мм0,047 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=34 град0,132 мм0,037 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=34 град0,338 мм0,157 мм
Меридиональный астигматический отрезок Хм для поля зрения 2W=34 град-3,9 мм0,36 мм
Сагиттальный астигматический отрезок Xs для поля зрения 2W=34 град-2,47 мм-0,84 мм
Дисторсия для поля зрения 2W=34 град-22%-4,8%

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан трехлинзовый объектив с вынесенным входным зрачком с более высокой технологичностью и лучшим качеством изображения.

Трехлинзовый объектив, состоящий из двух компонентов, первый из которых по ходу лучей - одиночная первая двояковыпуклая линза, а второй компонент - двухлинзовый склеенный из второй двояковыпуклой линзы и отрицательной линзы, причем первая и вторая двояковыпуклые линзы выполнены из одной марки оптического материала, отличающийся тем, что отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению, и, кроме того, имеют место соотношения

R1=|R2|=R3;

1,7<R3/R4<2,7;

0,01<|R4|/|R5|<0,3;

1,56<n1=n2<1,63;

1,747<n3<1,9,

где R1, R2, R3, R4, R5 - радиусы первой, второй, третьей, четвертой и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;

n1, n2, n3 - показатели преломления материала первой, второй и третьей линз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических визуальных и ИК-системах. .

Объектив // 2112255

Изобретение относится к световодной технике и позволяет проводить неразрувшющий контроль оптических потерь в волоконных световодах,, Свет от источника, модулированного звуковой частотой излучения 1, вводится в световод 2,, на .испытуемый унасток которого надета фотоакустическая, ячейка 3, полость которой акустически связана с установленным на ячейке микрофоном 5.

Изобретение относится к области лазерной техники и может найти применение, например, при создании систем измерения длин и перемещений, используемых как в оптическом приборостроении, так и в различных отраслях науки и техники

Объектив состоит из расположенных по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы, с соотношениями: 2,0<R1/R2<3,0; 0,9<R2/R3<1,1; d2/f′<0,002; где R1, R2, R3, R4 - радиусы первой, второй, третьей и четвертой поверхностей линз по ходу лучей соответственно; d2 - воздушный промежуток между линзами; f′ - фокусное расстояние; ν1 и ν2 - коэффициенты дисперсии стекла первой и второй линз соответственно; р1 и р2 - относительные частные дисперсии стекла первой и второй линз соответственно. Технический результат - увеличение фокусного расстояния при обеспечении высокого качества изображения, повышение эксплуатационных характеристик за счет сокращения времени выравнивания температуры линз объектива с температурой окружающей среды, повышение технологичности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано в тепловизорах с матричными фотоприемными устройствами, чувствительными в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм. Объектив содержит два одиночных положительных мениска, обращенных выпуклостью к плоскости предметов. Вторая поверхность первого мениска выполнена асферической. Мениски выполнены из германия. Выполняются соотношения: R1=(1,04÷1,26)F; R2=(1,03÷1,62)F; R3=(0,5÷0,79)F; R4=(0,59÷0,98)F, где R1, R2 - радиусы кривизны соответственно первой и второй поверхностей первого мениска, R3, R4 - радиусы кривизны соответственно первой и второй поверхностей второго мениска, F - фокусное расстояние объектива. Для фокусировки объектива на конечное расстояние и компенсации смещения плоскости изображения в диапазоне температур от минус 40°С до 50°С второй мениск либо весь объектив выполняют подвижными вдоль оптической оси. Технический результат - увеличение поля зрения объектива при сохранении высокого качества изображения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано в тепловизорах с матричными фотоприемными устройствами, чувствительными в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм. Объектив содержит два одиночных положительных мениска, обращенных выпуклостью к плоскости предметов. Вторая поверхность первого мениска выполнена асферической. Мениски выполнены из германия. Выполняются соотношения: R1=(1,04÷1,26)F; R2=(1,03÷1,62)F; R3=(0,5÷0,79)F; R4=(0,59÷0,98)F, где R1, R2 - радиусы кривизны соответственно первой и второй поверхностей первого мениска, R3, R4 - радиусы кривизны соответственно первой и второй поверхностей второго мениска, F - фокусное расстояние объектива. Для фокусировки объектива на конечное расстояние и компенсации смещения плоскости изображения в диапазоне температур от минус 40°С до 50°С второй мениск либо весь объектив выполняют подвижными вдоль оптической оси. Технический результат - увеличение поля зрения объектива при сохранении высокого качества изображения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Трехлинзовый объектив с вынесенным входным зрачком

Наверх