Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком

 

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее, к объективам, работающим с ПЗС-приемниками и может быть использована для получения информации от внешних объектов. Техническим результатом является повышения информативности за счет улучшения качества аберрационной коррекции с одновременным увеличением линейного поля изображения за счет конструктивного выполнения оптической схемы.. Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, содержащий четыре компонента, первый компонент отрицательный - склеен из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй компонент склеен из отрицательного и положительного менисков, обращенных вогнутостью к изображению, третий - положительный, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, четвертый - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к объекту. 2 илл.

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее, к объективам, работающим с ПЗС-приемниками и может быть использована для получения информации от внешних объектов.

Известен объектив с вынесенным входным зрачком по патенту РФ,

N 2024038, МПК G02B 9/12, Бюл. N 22, 1994, который содержит 3 компонента, первый из которых отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету и склеенный из отрицательного и положительного менисков, второй - положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а третий - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

Недостаток известного объектива - малое угловое поле, небольшой вынос зрачка и неудовлетворительное качество изображения.

Наиболее близким по техническому решению является широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком по патенту РФ N 2313812, МПК G02B 9/34, Бюл. N 36, 2007 со следующими техническими характеристиками: фокусное расстояние 6.00 мм, относительное отверстие 1:5.9, угловое поле 2w=90 угловых градусов, толщина пластинки, выполненной из стекла БК4, составляет 1 мм. Этот объектив выбран авторами за прототип.

Объектив-прототип содержит четыре компонента, первый из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй и третий - положительные, причем третий компонент склеен из двух линз, а четвертый - одиночная линза, причем первый компонент выполнен с отношением его толщины к световому диаметру, не превышающем 0,2, второй компонент выполнен склеенным из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к пространству предметов, а четвертый компонент - двояковогнутая линза, причем между третьим и четвертым компонентами установлена плоскопараллельная пластинка.

К недостаткам прототипа относится неудовлетворительное качество изображения, которое снижает информативность объектива, малое линейное поле изображения и невысокое относительное отверстие.

Задачей полезной модели является создание объектива с повышенной информативностью за счет улучшения качества аберрационной коррекции с одновременным увеличением линейного поля изображения за счет конструктивного выполнения его оптической схемы.

Решение указанной задачи достигается тем, что в широкоугольном объективе с вынесенным входным зрачком, содержащем четыре компонента, первый и четвертый компоненты отрицательные, а третий - положительный склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, причем первый компонент - склеен из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй компонент склеен из отрицательного и положительного менисков, обращенных вогнутостью к изображению, а четвертый - мениск, обращенный вогнутостью к объекту.

Выполнение первого компонента склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второго компонента склеенным из отрицательного и положительного менисков, обращенных вогнутостью к изображению, а четвертого - в виде мениска, обращенного вогнутостью к объекту является оптимальным для коррекции аберраций высшего порядка, являющихся особенно критичными при увеличении линейного поля изображения.

А выполнение третьего компонента склеенным из двояковыпуклой и двояковогнутой линз обеспечивает оптимальную коррекцию астигмо-хроматических аберраций

Плоскопараллельная пластинка, установленная в плоскости изображения, должна учитываться при коррекции аберраций, поскольку она расположена в сходящемся пучке лучей. Пластинка является элементом приемника изображения - ПЗС-матрицы и должна обеспечивать ее функционирование ПЗС-камеры.

Указанная совокупность обеспечивает необходимое и достаточное количество параметров оптической системы, позволяющих создать объектив с повышенной информативностью с одновременным улучшением качества изображения за счет-конструктивного выполнения его оптической схемы.

Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком, большим линейным полем в пространстве изображений, одновременно обладающим улучшенным качеством изображения.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- на фиг.1 представлена оптическая схема широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком;

- на фиг.2 представлены графики частотно-контрастных характеристик объектива по предлагаемому изобретению.

Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, содержит последовательно расположенные по ходу луча АД - апертурную диафрагму и четыре компонента, первый компонент - двояковогнутая 1 и склеенная с ней двояковыпуклая 2 линзы, второй - отрицательный 3 и положительный 4 мениски, обращенные вогнутостью к пространству изображений, третий компонент - склеен из двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6, четвертый компонент - одиночный отрицательный мениск 7, после которого расположена защитная плоскопараллельная пластинка, не показанная на чертеже (обеспечивает защиту светочувствительного слоя ПЗС матрицы).

Объектив работает следующим образом: световой поток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через все элементы объектива 1-7, после которых образуется изображение в фокальной плоскости 8 объектива. Изображение затем совмещается со светочувствительным слоем ПЗС-матрицы (на чертежах не показана).

Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, имеющий фокусное расстояние 21.63 мм, относительное отверстие 1:7 и угловое поле 2w=70º, полное линейное поле в пространстве изображений - 26 мм, толщина пластинки, выполненной из стекла К8, составляет 0.75 мм.

Конструктивные параметры объектива представлены в таблице 1, а его технические характеристики даны в таблице 2.

Таблица 1Конструктивные параметры объектива.
N поверхностиРадиусы, мм Толщины, ммМарки стеколСветовые высоты, мм
ОбъектбесконечностьВоздух
1АД 3.5воздух 1.1
2-10.46 0.68ТФ5 3.2
318.913 3.25СТК19 4.1
4-9.517 0.1воздух 4.83
545.32 1.3ТФ3 5.7
69.24 3.55СТФ2 6.4

729.18 2.15 воздух6.5
821.39 8.16 СТК37.36
9-8.64 1.5 ТФ77.44
10834.58 4.62 воздух8.00
11-11.105 2 Ф18.16
12-18.105 5.8 воздух9.5
13плоскость 0.75 К812.78
14плоскость 0.22 воздух13.05
15 Изображениеплоскость
Таблица 2.Технические характеристики объектива.
N Название характеристики Значение
1 Фокусное расстояние, мм 21.63
2 Угловое поле, угл. град. 70
3 Относительное отверстие 1:7
4 Задний фокальный отрезок, мм 7
5 Общая длина, мм 30

Техническим преимуществом предлагаемой полезной модели по сравнению с прототипом являются:

1. улучшение качества изображения по критерию ЧКХ при частоте 50 лин/мм в 3 раза, что соответствует значению дифракционного предела для объектива с указанными характеристиками.

2. увеличение линейного поля изображения в 4,2 раза.

Реализация технических преимуществ объектива по предлагаемой полезной модели повышает его информативность, что позволяет использовать его как широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, обладающий качеством изображения, близким к дифракционному, позволяющей обеспечить возможность работы объектива в многопиксельных цифровых камерах высокого разрешения.

1. Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, содержащий четыре компонента, первый и четвертый компоненты отрицательные, а третий - положительный, склеенный из двух линз, отличающийся тем, что первый компонент склеен из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй компонент склеен из отрицательного и положительного менисков, обращенных вогнутостью к изображению, а четвертый - мениск, обращенный вогнутостью к объекту.

2. Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком по п.1, отличающийся тем, что третий компонент выполнен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.



 

Наверх