широкоугольный объектив
Классы МПК: | G02B9/62 с шестью линзами |
Автор(ы): | Бышкин Сергей Борисович (RU), Щеглов Сергей Иванович (RU), Зубок Светлана Николаевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени С.А. Зверева" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-12-30 публикация патента:
20.03.2012 |
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<n 1=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.

Формула изобретения
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<n 5<2,1;
1,57<n6<1,64;
1,6<n8<1,675,
где n1, n 2 - показатели преломления материала первой и второй линз первого компонента для линии d;
n5, n 6 - 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.
Описание изобретения к патенту
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, n 2 - 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 =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, | 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 |
R 13=-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% |
Класс G02B9/62 с шестью линзами
планапохроматический микрообъектив малого увеличения - патент 2529051 (27.09.2014) | ![]() |
планапохроматический объектив - патент 2517978 (10.06.2014) | |
планапохроматический высокоапертурный микрообъектив - патент 2486552 (27.06.2013) | ![]() |
двухспектральный объектив с дискретно изменяемым фокусным расстоянием - патент 2481602 (10.05.2013) | ![]() |
проекционный объектив - патент 2473932 (27.01.2013) | ![]() |
светосильный объектив - патент 2455667 (10.07.2012) | ![]() |
инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием - патент 2442196 (10.02.2012) | ![]() |
светосильный объектив - патент 2431165 (10.10.2011) | ![]() |
светосильный объектив - патент 2431164 (10.10.2011) | ![]() |
проекционный объектив - патент 2426160 (10.08.2011) | ![]() |