Светосильный объектив
Владельцы патента RU 2388027:
Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" (RU)
Объектив может быть использован в приборах совместно с матричными приемниками. Объектив содержит шесть одиночных линз, сгруппированных в две группы из двух и четырех линз. Первая по ходу луча линза - двояковыпуклая, вторая - двояковогнутая, третья - двояковыпуклая, четвертая - выпукло-плоская, пятая - двояковогнутая, шестая - двояковыпуклая. Технический результат - создание короткофокусного объектива с увеличенным относительным отверстием и хорошим качеством изображения. 1 ил., 2 табл.
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.
При работе с ПЗС-матрицами часто используются 5- и 6 - линзовые объективы. Известен 5-линзовый широкоугольный объектив по патенту US 5233474, опубл. 03.08.1993 г, включающий первую, третью и пятую линзы по ходу луча - двояковыпуклые, вторую - отрицательный мениск и четвертую- двояковогнутую. Относительное отверстие объектива равно 1:2,8, угол поля зрения 37,6°. Однако одна из поверхностей четвертой линзы является асферической, что усложняет изготовление объектива, который к тому же не обеспечивает необходимой светосилы.
Ближайшим по оптической схеме и назначению к предложенному является широкоугольный фотообъектив по патенту US 2696758, опубл. 14.12.1954 г., включающий шесть одиночных линз, сгруппированных в рассеивающую группу из двух линз и собирающую (силовую) группу из четырех линз. Из них первая линза по ходу луча - двояковыпуклая, вторая - отрицательная, третья и шестая - двояковыпуклые, четвертая - положительная и пятая - двояковогнутая. Объектив имеет фокусное расстояние f'=100 мм. Расчет показывает, что он обладает не очень большим относительным отверстием порядка 1:3.
Задачей изобретения является создание короткофокусного объектива с увеличенным относительным отверстием светосилой (до 1:1,2) и хорошим качеством изображения.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в светосильном объективе, включающем шесть одиночных линз, сгруппированных в рассеивающую группу из двух линз и собирающую группу из четырех линз, из которых первая линза по ходу луча двояковыпуклая, вторая - отрицательная, третья и шестая - двояковыпуклые, четвертая - положительная, пятая - двояковогнутая, в отличие от известного вторая линза выполнена двояковогнутой, четвертая - выпукло - плоской.
Предложенная схема и новое выполнение второй и четвертой линз обеспечивают лучшее качество изображения и увеличение относительного отверстия до значения 1:1,2.
На чертеже дана оптическая схема объектива.
Объектив состоит из последовательно расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы 1, отрицательной двояковогнутой линзы 2, составляющих первую группу линз, и далее линз второй группы: двояковыпуклой линзы 3, выпукло-плоской 4, двояковогнутой 5 и двояковыпуклой 6. За объективом установлена плоскопараллельная пластина 7 ПЗС - матрицы. Предложенная оптическая схема работает как объектив. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, проходит через линзы 1-6, пластину 7 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой расположен приемник оптического излучения.
Конструктивные параметры объектива приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Радиусы линз, мм | Толщина, мм | Марка стекла | Показатель преломления ne | Коэффициент дисперсии νe | Диаметр поверхности, мм |
| R1=19,275 | 16,0 | ||||
| d1=3,1 | БФ21 | 1,6178 | 39,75 | ||
| R2=-116,41 | 16,0 | ||||
| d2=2,0 | |||||
| R3=-52,12 | 12,0 | ||||
| d3=0,9 | БФ25 | 1,6108 | 45,82 | ||
| R4=6,516 | 12,0 | ||||
| d4=16,9 |
| Продолжение таблицы 1 | |||||
| Радиусы линз, мм | Толщина, MM | Марка стекла | Показатель преломления nе | Коэффициент дисперсии νe | Диаметр поверхности, мм |
| R5=53,21 | 13,5 | ||||
| d5=3,2 | СТК3 | 1,6622 | 57,09 | ||
| R6=-13,002 | 13,5 | ||||
| d6=0,l | |||||
| R7=9,954 | 12,0 | ||||
| d7=2,8 | TK17 | 1,6305 | 59,09 | ||
| R8=∞ | 12,0 | ||||
| d9=l,34 | |||||
| R9=-14289 | 11,0 | ||||
| d10=2,7 | ТФ5 | 1,7617 | 27,32 | ||
| R10=8,091 | 11,0 | ||||
| d11=0,75 | |||||
| R11=10,814 | 9,0 | ||||
| d12=2,7 | CTK-3 | 1,6622 | 57,09 | ||
| R12=-12,05 | 9,0 |
Объектив имеет следующие технические характеристики:
- фокусное расстояние 8,0 мм
- относительное отверстие 1:1,2
- угол поля зрения 40°
- задний отрезок (без пластины) 7.86 мм
Объектив предназначен для работы в дневных и ночных приборах в области спектра 0,4-0,9 мкм. Объектив рассчитан совместно с защитной пластиной 7 ПЗС- матрицы, расположенной около фокальной плоскости объектива.
Качество изображения объектива характеризуется его коэффициентом передачи контраста (КПК). В таблице 2 сравниваются КПК предложенного объектива и прототипа.
| Таблица 2 | ||||
| КПК | Объектив | Прототип | ||
| N=20 лин/мм | N=50 лин/мм | N=20 лин/мм | N=50 лин/мм | |
| 1. Для точки на оси | 0,712 | 0,391 | 0,628 | 0,390 |
| 2. Для зоны поля ω1=14° | ||||
| - меридиональное сечение | 0,514 | 0,292 | 0,493 | 0,212 |
| - сагиттальное сечение | 0,570 | 0,322 | 0,590 | 0,318 |
| 3. Для зоны поля ω1=200 | ||||
| - меридиональное сечение | 0,550 | 0,287 | 0,393 | 0,166 |
| - сагиттальное сечение | 0,587 | 0,290 | 0,500 | 0,196 |
Таким образом, в предложенном объективе обеспечено получение технического результата: при повышенном относительном отверстии 1:1,2 достигается и высокое качество изображения.
Светосильный объектив, включающий шесть одиночных линз, сгруппированных в две группы из двух и четырех линз, из которых первая по ходу луча двояковыпуклая, вторая отрицательная, третья двояковыпуклая, четвертая положительная, пятая двояковогнутая, шестая двояковыпуклая, отличающийся тем, что вторая линза выполнена двояковогнутой, а четвертая выпукло-плоской.
