Четырехлинзовый объектив

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2445657:

Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени С.А. Зверева" (RU)

Изобретение может быть использовано в качестве приемного объектива в оптических приборах, работающих с различными фотоприемными устройствами. Объектив состоит по ходу лучей из двухлинзового компонента, склеенного из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, одиночной двояковогнутой линзы и одиночной двояковыпуклой линзы. Апертурная диафрагма расположена за последней, двояковыпуклой линзой. Для радиусов оптических поверхностей, показателей преломления и коэффициентов дисперсии оптических материалов линз и фокусного расстояния объектива выполняются определенные соотношения, приведенные в формуле изобретения. Технический результат - повышение относительного отверстия, увеличение углового поля в пространстве предметов и повышение технологичности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве приемного объектива в оптических приборах, работающих с различными фотоприемными устройствами.

Известен четырехлинзовый объектив (Патент США №2338614, публ. 1944 г.), состоящий по ходу лучей из четырех одиночных линз: первой -двояковыпуклой, второй - двояковогнутой, третьей - двояковогнутой и четвертой - двояковыпуклой. Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:4,5 и недостаточную технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей данного объектива разные.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является трехкомпонентный четырехлинзовый фотографический объектив (Патент США №2854889, публ. 1958 г.), состоящий из трех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - одиночная двояковогнутая линза и третий - одиночная двояковыпуклая линза, причем имеют место соотношения:

1,63<n₃<(n₁+n₄)/2-0,04

0,8f<R₁+R₅<0,9f

4,5R₁<R₃<10R₁

n₁>n₂

n₃<n₄

ν₄=54,8

где n₁, n₂, n₃, n₄ - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй, третьей и четвертой линз для линии спектра d;

R₁, R₂, R₃ - радиусы кривизны первой, третьей и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;

ν₄ - коэффициент дисперсии материала четвертой линзы для линии спектра d;

f- фокусное расстояние всего объектива.

Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:2,8; недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W=45 град. и недостаточную технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей данного объектива разные.

Задачей изобретения является создание объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - увеличение относительного отверстия, углового поля в пространстве предметов и повышение технологичности.

Это достигается тем, что в четырехлинзовом объективе, состоящем из трех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - склеенный из положительной и отрицательной линз, второй - одиночная двояковогнутая линза и третий - одиночная двояковыпуклая линза, в отличие от известного линзы первого компонента выполнены в виде менисков, первый из которых обращен выпуклостью к предмету, а второй обращен вогнутостью к изображению, линзы второго и третьего компонентов выполнены из одной марки стекла и имеют место соотношения:

(n₁+n₄)/2-0,04<n₃<1,9

2R₁<R₃<4R₁

n₁<n₂

|R₆|=|R₇|

R₁, R₃, R₆, R₇ - радиусы кривизны первой, третьей, шестой и седьмой оптических поверхностей по ходу лучей.

При этом может иметь место соотношение:

0,5f'<R₁+R₅<0,8f';

где R₁, R₅ - радиусы кривизны первой и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;

f' - фокусное расстояние всего объектива.

Кроме того, может иметь место соотношение:

10<ν₄<40

где ν₄ - коэффициент дисперсии материала четвертой линзы для линии спектра d.

На фигуре изображена оптическая схема четырехлинзового объектива.

Четырехлинзовый объектив состоит по ходу лучей из трех компонентов, первый из которых склеенный из положительного мениска 1, обращенного выпуклостью к предмету и отрицательного мениска 2, обращенного вогнутостью к изображению; второй - одиночная двояковогнутая линза 3 и третий - одиночная двояковыпуклая линза 4. Апертурная диафрагма расположена на расстоянии 0,9 мм за линзой 4.

Четырехлинзовый объектив работает следующим образом.

Световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в бесконечности, проходит через четырехлинзовый объектив и изображается в плоскости наилучшей установки, в которой находится фотоприемное устройство (не показано).

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан четырехлинзовый объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 435 нм до 656 нм с конструктивными данными, представленными в табл.1.

Рассчитанный четырехлинзовый объектив имеет следующие характеристики:

Фокусное расстояние объектива f'	32,05 мм
Относительное отверстие	1:2,7
Угловое поле в пространстве предметов	65 град.
Линейное поле в пространстве изображений	2У'=43,26 мм
Задний фокальный отрезок	23,42 мм

Для данного объектива имеют место соотношения:

(n₁+n₄)/2-0,04=1,701277<n₃=1,740024<1,9

2R₁=20,942<R₃=24,43<4R₁=41,884

n₁=1,74253<n₂=1,806274

0,5f'<R₁+R₅=0,65192 f'<0,8f'

10<ν₄=28,16<40.

Таблица 1
Радиусы, мм	Толщины, мм	Марка стекла	Показатель преломления n_е	Коэфф. дисперсии, v_e	Световой диаметр, мм
R₁=10,471					12,71
	d₁=4,58	CTK9	1,746046	50
R₂=95,28					10,28
	d₂=l	ТФ10	1,813767	25,17
R₃=24,43					9,56
	d₃=0,81		1
R₄=-34,75					9,56
	d₄=0,8	ТФ4	1,746231	27,95
R₅=10,423					9,1
	d₅=0,7		1
R₆=20,8					9,1
	d₆=2,3	ТФ4	1,746231	27,95
R₇=-20,8					9,2
			1

Таблица 2
Вид аберрации	Предложенный четырехлинзовый объектив (не более)
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:2,7	0,05 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для углового поля 2W=65 град.	-2,717 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для углового поля 2W=65 град.	0,459 мм
Меридиональный астигматический отрезок Х_м для углового поля 2W=65 град.	2,056 мм
Сагиттальный астигматический отрезок X_s для углового поля 2W=65 град.	0,092 мм
Дисторсия для углового поля 2W=65 град.	6,11%

В табл.2 приведены аберрации для λ=0,54607 мкм для предлагаемого четырехлинзового объектива по варианту конкретного исполнения.

Предлагаемый объектив имеет одинаковые по модулю радиусы сферических оптических поверхностей третьего компонента, что характеризует его повышенную технологичность. Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан четырехлинзовый объектив с повышенными относительным отверстием, угловым полем в пространстве предметов и технологичностью.

1. Четырехлинзовый объектив, состоящий из трех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - склеенный из положительной и отрицательной линз, второй - одиночная двояковогнутая линза и третий - одиночная двояковыпуклая линза, отличающийся тем, что линзы первого компонента выполнены в виде менисков, первый из которых обращен выпуклостью к предмету, а второй обращен вогнутостью к изображению, линзы второго и третьего компонентов выполнены из одной марки стекла и имеют место соотношения:
(n₁+n₄)/2-0,04<n₃<1,9;
2R₁<R₃<4R₁;
n₁<n₂;
|R₁|=|R₇|;
где n₁, n₂, n₃, n₄ - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй, третьей и четвертой линз для линии спектра d;
R₁, R₃, R₆, R₇ - радиусы кривизны первой, третьей, шестой и седьмой оптических поверхностей по ходу лучей.

2. Четырехлинзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что имеет место соотношение:
0,5f'<R₁+R₅<0,8f';
где R₁, R₅ - радиусы кривизны первой и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;
f' - фокусное расстояние всего объектива.

3. Четырехлинзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что имеет место соотношение:
10<ν₄<40;
где ν₄ - коэффициент дисперсии материала четвертой линзы для линии спектра d.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в качестве апохроматического объектива в астрономических телескопах для визуального наблюдения и фотографирования.

Трехлинзовый телеобъектив // 2281537

Инфракрасный объектив с вынесенным входным зрачком // 2281536

Объектив // 2239212

Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком // 2133488

Телевизионный широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком и удлиненным задним фокальным отрезком // 2127892

Светосильный объектив (варианты) // 2105333

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве объектива к приборам ночного видения в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Объектив // 2084934

Изобретение относится к объективостроению и может быть использовано при разработке светосильных фотографических объективов с увеличенным углом поля зрения. .

Светосильный широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком // 2024038

Оптическая сканирующая система лазерного принтера // 1767467

Трехлинзовый объектив // 2478996

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например в приемных каналах, работающих с ПЗС-матрицами

Апохроматический объектив // 2547005

Объектив содержит по ходу луча три компонента. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз и обращенного вогнутой стороной к плоскости изображений. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, склеенного из расположенной первой положительной линзы и отрицательной линзы. Третий компонент отрицательный, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Показатели преломления и коэффициенты средней дисперсии материалов линз удовлетворяют соотношениям, приведенным в формуле изобретения. Объектив может быть дополнен светоделительной призмой, установленной между третьим компонентом и плоскостью изображения. Технический результат - повышение светосилы при сохранении качества изображения путем подбора комбинации стекол и коррекции аберраций, обеспечивающей снижение хроматизма положения и исправления остаточного астигматизма. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Четырехлинзовый объектив // 2549915

Изобретение может быть использовано в качестве фотографического объектива. Объектив состоит из двух компонентов, разделенных воздушным промежутком. Первый по ходу лучей компонент - склеенный из двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, второй компонент состоит по ходу лучей из одиночной двояковогнутой и одиночной двояковыпуклой линз. Радиусы оптических поверхностей двояковыпуклой линзы второго компонента равны по модулю и имеют место соотношения: 1,63<n1=n4<1,7; 1,7<n2<1,9; где n1, n2, n4 - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй и четвертой линз для линии спектра D. Технический результат - повышение относительного отверстия, увеличение углового поля в пространстве предметов и повышение технологичности. 1 ил., 2 табл.

Окуляр с вынесенным зрачком // 2585892

Окуляр с вынесенным зрачком содержит пять линз, объединенных в три оптических компонента, из которых первые два компонента со стороны плоскости изображения выполнены в виде склеенных линз, а глазной компонент - в виде положительной менисковой линзы, обернутой вогнутостью к глазу наблюдателя. Передняя склеенная линза имеет отрицательную оптическую силу и ее склеиваемая поверхность обернута вогнутостью к изображению. Выпуклая поверхность глазной линзы имеет форму параболоида. Окуляр может быть использован в оптических прицелах для различных видов стрелкового оружия, а также в наблюдательных перископических приборах, использующихся для вождения тяжелой техники. Технический результат - обеспечение телецентрического хода лучей в пространстве изображения и улучшение качества изображения краевых зон поля зрения, в частности, уменьшение относительной дисторсии изображения. При этом положение выходного зрачка окуляра должно быть не менее 1,67 фокусного расстояния от последней поверхности глазной линзы, а угловое поле в пространстве выходного зрачка не менее ±16,5°. 4 ил., 2 табл.

Объектив бинокулярного микроскопа лампы щелевой // 2601503

Объектив содержит последовательно установленные вдоль оптической оси первый и второй асферические отрицательные мениски и асферическую двояковыпуклую линзу. Первый мениск имеет первую обращенную к плоскости предмета асферическую вогнутую поверхность и вторую выпуклую сферическую поверхность. Второй мениск имеет первую обращенную к плоскости предмета сферическую выпуклую поверхность и вторую асферическую вогнутую поверхность. Двояковыпуклая линза имеет первую асферическую и вторую сферическую поверхности. Все линзы изготовлены из различных марок стекла. Коэффициент дисперсии νC первой и второй линз 25<νC<35, что в 2÷2,5 раза меньше коэффициента дисперсии материала третьей линзы. Выполняются соотношения: , , , где , , , - фокусные расстояния объектива, первой, второй и третьей линз. Световой диаметр Dсв1 первой линзы объектива и общая длина объектива Lоб находятся в соотношении 0,85<Lоб/Dсв1<0,9. Технический результат - повышение уровня аберрационной коррекции при условии неизменности основных параметров объектива. 1 ил., 1 табл.