Короткофокусный объектив
Владельцы патента RU 2397517:
Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" (RU)
Короткофокусный объектив может быть использован совместно с матричными фотоприемниками. Объектив содержит три линзовых компонента. Первый компонент - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету. Второй - положительная линза, склеенная из положительного мениска и двояковыпуклой линзы. Третий - положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. Одиночный мениск может быть выполнен из стекла, имеющего показатель преломления ne<1,50 и коэффициент дисперсии ve>85. Технический результат - увеличение относительного отверстия при хорошем качестве изображения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 2 табл.
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 ne=1,516 и коэффициентом дисперсии νe=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 ne<1,50 и аномальную дисперсию νe>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 ne<1,50 и коэффициент дисперсии ve>85.
