Широкоугольный объектив


 


Владельцы патента RU 2445658:

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

Объектив может быть использован в качестве приемного объектива в оптических приборах, работающих с фотоприемными устройствами, например, с ПЗС-матрицами. Объектив содержит плосковыпуклую линзу, обращенную плоскостью к предмету, плосковогнутую линзу, обращенную плоскостью к предмету, одиночную двояковыпуклую линзу, двояковогнутую линзу, склеенную с двояковыпуклой линзой, одиночную двояковыпуклую линзу, одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. В объективе имеют место соотношения: 1,63<n1=n2<1,68; 1,73<n5<2,1; 1,57<n6<1,64; 1,6<n8<1,675, где: n1, n2 n5, n6, n8 - показатели преломления материала, соответственно, первой и второй линз первого компонента, двояковогнутой и двояковыпуклой линз третьего компонента и мениска четвертого компонента для линии d. Перед двояковогнутой линзой расположена апертурная диафрагма. Перед двояковогнутой линзой может находиться плоскопараллельная пластина или светофильтр. Технический результат - увеличение относительного отверстия и углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве приемного объектива оптических приборов, работающих с фотоприемными устройствами, например, с ПЗС-матрицами.

Известна оптическая система широкоугольного фотографического и кинематографического объектива [патент США №3045547, НКИ 350-462, публ. 1962 г.]. Однако данный объектив имеет сложную конструкцию и недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W=60 град.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является широкоугольный асимметричный фотографический объектив [патент США №3038380, НКИ 350-469, публ. 1962 г.], состоящий из четырех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - менискообразный отрицательный компонент, обращенный вогнутостью к диафрагме, состоящий из двух линз, положительной и отрицательной, склеенных вместе, второй компонент расположен перед диафрагмой - одиночная положительная линза, третий компонент расположен за диафрагмой - по форме мениск и обращен вогнутой стороной к диафрагме, состоит из трех линз, склеенных вместе, причем средняя линза - отрицательная и две внешние - положительные, причем показатель преломления отрицательной линзы больше среднего арифметического показателя преломления двух внешних положительных линз, а коэффициент дисперсии отрицательной линзы меньше среднего арифметического коэффициента дисперсии двух внешних положительных линз и четвертый компонент - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к диафрагме.

Положительная линза в первом компоненте выполнена двояковыпуклой, а отрицательная - двояковогнутой, второй компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, отрицательная линза третьего компонента выполнена двояковогнутой, а расположенная за ней линза того же компонента выполнена двояковогнутой, а первая по ходу лучей положительная линза третьего компонента выполнена в виде мениска. Показатель преломления четвертого компонента равен 1,69067 для линии спектра d, и, кроме того, в объективе имеют место равенства:

n1=1,62041;

n2=1,50137;

n5=1,72339;

n6=1,66672,

где: n1, n2 - показатели преломления материала первой и второй линз первого компонента для линии d;

n5, n6 - показатели преломления материалов двояковогнутой и двояковыпуклой линз третьего компонента для линии d;

Данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:4 и недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W=64 град.

Задачей заявляемого изобретения является создание широкоугольного объектива с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - увеличение относительного отверстия и углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения.

Это достигается тем, что в широкоугольном объективе, состоящем из четырех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - состоит из двух линз, положительной и отрицательной, второй компонент - одиночная положительная линза, третий компонент - по форме мениск, обращенный вогнутой стороной к предмету, включающий в себя двояковогнутую линзу и расположенную за ней двояковыпуклую линзу, склеенные вместе, четвертый компонент содержит одиночный мениск, в отличие от известного, положительная линза в первом компоненте выполнена плосковыпуклой, обращенной плоскостью к предмету, а отрицательная - плосковогнутой, обращенной плоскостью к предмету, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент состоит всего из двух линз, четвертый компонент включает в себя двояковыпуклую одиночную линзу, расположенную за третьим компонентом перед одиночным мениском, одиночный мениск четвертого компонента - отрицательный и обращен вогнутостью к изображению, и, кроме того, в объективе имеют место соотношения:

1,63<n1=n2<1,68;

1,73<n5<2,1;

1,57<n6<1,64;

1,6<n8<1,675,

где: n1, n2 - показатели преломления материала первой и второй линз первого компонента для линии d;

n5, n6 - показатели преломления материалов двояковогнутой и двояковыпуклой линз третьего компонента для линии d;

n8 - показатель преломления мениска четвертого компонента для линии d.

Кроме того, между вторым и третьим компонентами может находиться плоскопараллельная пластина или светофильтр.

На фигуре изображена оптическая схема широкоугольного объектива.

Широкоугольный объектив состоит по ходу лучей из плосковыпуклой линзы 1, обращенной плоскостью к предмету, плосковогнутой линзы 2, обращенной плоскостью к предмету, двояковыпуклой линзы 3, плоскопараллельной пластины или светофильтра 4, двояковогнутой линзы 5, склеенной с двояковыпуклой линзой 6, одиночной двояковыпуклой линзы 7, одиночного отрицательного мениска 8, обращенного вогнутостью к изображению, и плоскопараллельной пластины 9. Апертурная диафрагма расположена на расстоянии 0,14 мм перед линзой 5.

Широкоугольный объектив работает следующим образом:

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

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан широкоугольный объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 435 нм до 660 нм с конструктивными данными, представленными в табл.1.

Рассчитанный широкоугольный объектив имеет следующие характеристики:

Фокусное расстояние объектива f' 5,41 мм
Относительное отверстие 1:3,5
Угловое поле в пространстве предметов 70 град.
Задний фокальный отрезок 0,038 мм

В предлагаемом изобретении имеют место равенства:

n1=n2=1,656914;

n5=1,755234;

n6=1,613091;

n8=1,656914,

где: n1, n2 - показатели преломления материала первой и второй линз первого компонента для линии d;

n5, n6 - показатели преломления материалов двояковогнутой и двояковыпуклой линз третьего компонента для линии d;

n8 - показатель преломления одиночного мениска четвертого компонента для линии d.

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

Предложенный широкоугольный объектив отличается высоким качеством изображения, что следует из табл.2.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан широкоугольный объектив с повышенным относительным отверстием 1:3,5; повышенным угловым полем в пространстве предметов 2W=70 град. и высоким качеством изображения.

Таблица 1
Радиусы, мм Толщины, мм Марка стекла Показатель преломления nd Коэфф. дисперсии, νd Световой диаметр, мм
1 2 3 4 5 6
R1=∞ 21,4
d1=2,5 ТК21 1,656914 51,12
R2=-78,169 19,7
d2=0,2 1
R3=∞ 18,2
d3=2,35 ТК21 1,656914 51,12
R4=11,86 14,1
d4=14,8 1
R5=10,67 7,2
d5=2,4 ТФ5 1,755234 27,53
R6=42,072 6,2
d6=1,75 1
R7=∞ 3,5
d7=1 К8 1,516373 64,07
R8=∞ 2,8
d8=0,82 1
R9=-6,223 2
d9=1 ТФ5 1,755234 27,53
R10=4,055 2,2
d10=4,3 ТК14 1,613091 60,58
R11=-6,024 4,7
d11=0,1 1
R12=12,618 5,3
d12=2,2 ТК14 1,613091 60,58
1 2 3 4 5 6
R13=-16,179 5,6
d13=0,2 1
R14=5,035 5,9
d14=1,6 ТК21 1,656914 51,12
R15=3,698 5,1
d15=4,85 1
R16=∞ 7,1
d16=0,5 К8 1,516373 64,07
Rl7=∞ 7,3
1
Таблица 2
Вид аберрации Предложенный широкоугольный объектив (не более)
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:3,5 -0,013 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=70 град. -0,01 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=70 град. -0,011 мм
Меридиональный астигматический отрезок Хм для поля зрения 2W=70 град. -0,073 мм
Сагиттальный астигматический отрезок Xs для поля зрения 2W=70 град. -0,03 мм
Дисторсия для поля зрения 2W=70 град. -2,9%

1. Широкоугольный объектив, состоящий из четырех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей состоит из двух линз, положительной и отрицательной, второй компонент - одиночная положительная линза, третий компонент - по форме мениск, обращенный вогнутой стороной к предмету, включающий в себя двояковогнутую линзу и расположенную за ней двояковыпуклую линзу, склеенные вместе, четвертый компонент содержит одиночный мениск, отличающийся тем, что положительная линза в первом компоненте выполнена плосковыпуклой, обращенной плоскостью к предмету, а отрицательная - плосковогнутой, обращенной плоскостью к предмету, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент состоит всего из двух линз, четвертый компонент включает в себя двояковыпуклую одиночную линзу, расположенную за третьим компонентом, и одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, кроме того, в объективе имеют место соотношения:
1,63<n1=n2<1,68;
1,73<n5<2,1;
1,57<n6<1,64;
1,6<n8<1,675,
где n1, n2 - показатели преломления материала первой и второй линз первого компонента для линии d;
n5, n6 - показатели преломления материалов двояковогнутой и двояковыпуклой линз третьего компонента для линии d;
n8 - показатель преломления мениска четвертого компонента.

2. Широкоугольный объектив по п.1, отличающийся тем, что между вторым и третьим компонентами находится плоскопараллельная пластина или светофильтр.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ИК оптическим системам и может быть использовано в тепловизорах. .

Изобретение относится к кинотехнике, а именно к киносъемочной и фотоаппаратуре. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам, и может быть использовано, например, в устройствах переноса изображения формируемого на выходном окне рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП) или другого электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам с вынесенным входным зрачком, и может быть использовано в наблюдательных приборах и телевизионных обзорных комплексах.

Изобретение относится к оптическим приборам и может быть использовано при работе с матричными приемниками, в частности с ПЗС-матрицами в приборах дневного и ночного видения.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в оптических системах приборов ночного видения (ПНВ) в качестве системы переноса изображения с экрана электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к оптическому приборостроению, и может быть использовано при разработке и модернизации приборов ночного видения.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для объективов в приборах ночного видения, работающих при пониженной освещенности как в активном, так и в пассивном режимах.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптической промышленности и, в частности, для контроля микродефектов поверхностей.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам, и может быть использовано, например, в устройствах переноса изображения формируемого на выходном окне рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП) или другого электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу

Изобретение относится к инфракрасным оптическим системам и может быть использовано в тепловизорах

Объектив может быть использован в оптико-электронных приборах, в частности, с целью формирования изображения участка звездного неба на ПЗС-матрице, расположенной в фокальной плоскости объектива. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент состоит из положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и склеенного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, между которыми дополнительно размещен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения. Склеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, выполнен положительным, состоящим из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент содержит двояковогнутую и две двояковыпуклые линзы. Двояковогнутая и первая двояковыпуклая линзы выполнены склеенными. За второй двояковыпуклой линзой дополнительно помещен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта. Технический результат - увеличение углового и линейного полей зрения и получение дифракционного качества изображения в центре и по полю зрения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 прилож.

Микрообъектив может быть использован для визуального наблюдения в большом поле зрения с большим контрастом изображения. Микрообъектив содержит последовательно расположенные четыре компонента. Первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы. Второй компонент выполнен отрицательным, склеенным из двояковогнутой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений. Третий компонент выполнен отрицательным, склеенным из двояковогнутой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений. Четвертый компонент выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений, и линзы, склеенной из двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта. Между вторым и третьим компонентами дополнительно размещена двояковыпуклая линза. Технический результат - высокий контраст изображения по всему наблюдаемому полю зрения за счет планапохроматической коррекции и увеличение наблюдаемого поля зрения. 1 ил., 1 табл., 1 прилож.

Объектив может быть использован в тепловизорах в спектральном диапазоне 8-12 мкм. Объектив по обоим вариантам содержит четыре компонента, второй и четвертый из которых подвижные и имеют по два фиксированных положения. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображений, третий компонент - в виде положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости изображений, четвертый компонент - положительный и выполнен в виде двух менисков, обращенных выпуклыми поверхностями друг к другу. В первом варианте второй компонент включает двояковогнутую линзу и отрицательный мениск, обращенный к ней выпуклой поверхностью. Во втором варианте второй компонент выполнен в виде двух отрицательных менисков, обращенных друг к другу своими вогнутыми поверхностями. При этом выполняются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат - увеличение углового поля, повышение относительного отверстия в режиме узкого поля зрения, обеспечение квазиравных значений относительных отверстий при смене поля зрения, уменьшение относительной длины объектива при обеспечении высокого качества изображения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 12 ил., 2 табл.

Система содержит входной объектив, проекционный объектив, компенсационный элемент и расфокусирующий элемент. Входной объектив строит промежуточное действительное изображение и выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Проекционный объектив содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов. Между входным объективом и плоскостью промежуточного действительного изображения введен с возможностью перемещения вдоль оптической оси компенсационный элемент, выполненный в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Расфокусирующий элемент выполнен в виде плоскопараллельной пластины и установлен с возможностью ввода и вывода между компенсационным элементом и плоскостью промежуточного действительного изображения. Технический результат - уменьшение количества оптических элементов, компенсация термооптических и термобарических аберраций без изменения длины оптической системы при сохранении качества изображения за счет изменения формы линз и оптимизации аберраций. 3 ил., 1 табл.

Изобретение может быть использовано в оптических системах, например в телевизионных камерах, работающих с матрицами, также и в других приборах, в том числе и в ИК-системах. Светосильный объектив состоит из шести по ходу лучей компонентов. Первый компонент - одиночная вогнутоплоская линза, обращенная плоскостью к изображению. Второй компонент - мениск, обращенный вогнутостью к предмету и склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Третий и четвертый компоненты - двояковыпуклые линзы с равными конструктивными параметрами, обращенные друг к другу оптическими поверхностями, радиусы кривизны которых меньше по модулю. Пятый компонент склеен из двояковыпуклой линзы и вогнутоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению. Шестой компонент - одиночная плосковогнутая линза, обращенная плоскостью к предмету. Технический результат - повышение относительного отверстия и увеличение углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения. 1 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано при создании тепловизионных приборов с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами. Оптическая система тепловизионного прибора состоит из последовательно расположенных вдоль оптической оси входного объектива, формирующего промежуточное изображение и содержащего первую отрицательную, вторую положительную и третью отрицательную выпукло-вогнутые линзы, проекционного объектива, содержащего первую положительную вогнуто-выпуклую линзу, вторую отрицательную выпукло-вогнутую линзу и третью положительную двояковыпуклую линзу, и фотоприемного устройства с охлаждаемой диафрагмой. Технический результат - повышение разрешения тепловизионного прибора за счет увеличения фокусного расстояния, позволяющего уменьшить элементарное поле зрения, при уменьшении коэффициента телеукорочения и высоком качестве изображения. 1 ил., 3 табл.
Наверх