Светосильный объектив

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(72) Авторы Богатко Алла Владимировна Шкадаревич Алексей Петрович Горбаченя Николай Константинович Эдвардс Эмилия Эдуардовна(57) Светосильный объектив, содержащий шесть последовательно установленных на одной оптической оси компонентов, первый из которых выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй - в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий в виде одиночной двояковогнутой линзы, а шестой - в виде одиночного отрицательного мениска, а также вторую склейку из двояковыпуклой и двояковогнутой линз и вторую одиночную двояковыпуклую линзу, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде указанной второй двояковыпуклой линзы из стекла с особым ходом дисперсии, пятый компонент выполнен в виде указанной второй склейки из линз, а шестой компонент выполнен из стекла группы сверхтяжелых кронов и обращен вогнутой поверхностью к пространству изображений. 18486 1 2014.08.30 Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано как объектив в различных оптических системах наблюдения, работающих с ПЗС-приемниками. Известен светосильный объектив 1, содержащий восемь компонентов. Первый и второй компоненты выполнены в виде положительных менисков, обращенных вогнутыми поверхностями к пространству изображений. Третий компонент склеен из отрицательной двояковогнутой линзы и положительного мениска. Четвертый и пятый компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, шестой - в виде положительного мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству изображений. Седьмой компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, восьмой - в виде положительного мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству изображений. Объектив имеет фокусное расстояние 80 мм, относительное отверстие 11,3, угол поля зрения 220 и работает в спектральном диапазоне 680820 нм. Данная конструкция объектива обеспечивает полихроматические коэффициенты передачи модуляции для пространственной частоты 60 мм-1 в точке на оси - не менее 0,85, на краю поля зрения - не менее 0,32. Недостатками объектива являются узкий спектральный диапазон работы, сложность конструкции и невысокие значения коэффициентов передачи модуляции на краю поля зрения. Наиболее близким к предлагаемому объективу является объектив 2, состоящий из шести компонентов. Первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент выполнен в виде одиночной двояковогнутой линзы, четвертый компонент склеен из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, пятый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, шестой - в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пятому компоненту. Объектив развивает относительное отверстие до 11,65 и работает в спектральном диапазоне 546900 нм. Недостатками объектива являются недостаточно широкий спектральный диапазон для работы с ПЗС-приемниками с максимумом чувствительности, смещенным в зеленоголубую область спектра видимого излучения, и недостаточно высокое качество изображения полихроматические коэффициенты передачи модуляции для пространственной частоты 60 мм-1 в точке на оси - не менее 0,6, на краю поля зрения для частоты 60 мм-1 - не менее 0,45. Задачей изобретения является расширение спектрального диапазона работы объектива до 490980 и повышение коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения при сохранении высоких эксплуатационных характеристик. Решение указанной задачи достигается тем, что в светосильном объективе, содержащем шесть последовательно установленных на одной оптической оси компонентов, первый из которых выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй - в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий - в виде одиночной двояковогнутой линзы, а шестой - в виде одиночного отрицательного мениска, а также вторую склейку из двояковыпуклой и двояковогнутой линз и вторую одиночную двояковыпуклую линзу, в отличие от прототипа, четвертый компонент выполнен в виде указанной второй двояковыпуклой линзы из стекла с особым ходом дисперсии, пятый компонент выполнен в виде указанной второй склейки из линз, а шестой компонент выполнен из стекла группы сверхтяжелых кронов и обращен вогнутой поверхностью к пространству изображений. Такая конструкция объектива исполнение четвертого компонента в виде двояковыпуклой линзы, пятого - в виде положительной двухлинзовой склейки, шестого - в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, применение стекла с особым ходом дисперсии в четвертом одиночном компоненте, а стекла из группы сверхтяжелых кронов в шестом компоненте - позволяет уменьшить сферическую аберрацию, улучшить коррекцию хроматических аберраций, уменьшить дисторсию по сравнению с прототипом, что позволило повысить коэффициенты передачи 2 18486 1 2014.08.30 модуляции объектива по всему полю при одновременном расширении спектрального диапазона работы. Предлагаемый объектив работает в широком спектральном диапазоне 490980 нм, имеет фокусное расстояние 25 мм, относительное отверстие 11,6, угловое поле зрения 21908, апертурная диафрагма расположена между третьим и четвертым компонентом на расстоянии 6 мм от третьего компонента. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции для пространственной частоты 60 мм-1 в точке на оси - не менее 0,79, на краю поля зрения - не менее 0,75. Объектив рассчитан совместно со светофильтром, который обеспечивает левую границу спектрального диапазона 490 нм и одновременно выполняет функцию защитного стекла. На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива. На фиг. 2 приведены технические характеристики и конструктивные параметры объектива. На фиг. 3 представлены результаты аберрационного расчета объектива. На фиг. 4 приведены графики расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики объектива. Светосильный объектив (фиг. 1) состоит из последовательно расположенных по ходу лучей шести компонентов. Первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 1. Второй компонент выполнен в виде двухлинзовой склейки, состоящей из двояковыпуклой линзы 2 и двояковогнутой линзы 3. Третий компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы 4, четвертый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 5 из стекла с особым ходом дисперсии. Пятый компонент выполнен в виде двухлинзовой склейки, состоящей из двояковыпуклой линзы 6 и двояковогнутой линзы 7, шестой компонент выполнен в виде отрицательного мениска 8, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, из стекла группы сверхтяжелых кронов. Апертурная диафрагма расположена между третьим и четвертым компонентом на расстоянии 6 мм от третьего компонента. Перед двояковыпуклой линзой 1 расположен светофильтр, выполненный в виде плоскопараллельной пластины, который обеспечивает левую границу спектрального диапазона 490 нм и одновременно выполняет функцию защитного стекла. Параллельный пучок света падает на первую поверхность объектива и, преломившись через светофильтр и линзы шести компонентов, фокусируется в плоскости изображения,где расположен приемник оптического излучения. На фиг. 2 приведены технические характеристики рассчитанного объектива и его конструктивные данные радиусы кривизны поверхностей линз , толщины линз и воздушных промежутков , марки стекол, световые диаметры линз. На фиг. 3 приведены графики аберраций осевого пучка (поперечной сферической аберрации и неизопланатизма), главных лучей (астигматических отрезков и относительной дисторсии), широких наклонных пучков в меридиональном сечении на краю поля зрения. На фиг. 4 приведены графики расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и на краю поля зрения. В предлагаемом объективе исполнение четвертого компонента в виде двояковыпуклой линзы из стекла с особым ходом дисперсии, выбор конструкции пятого компонента в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а шестого - в виде одиночного отрицательного мениска из стекла группы сверхтяжелых кронов, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, позволяют получить высокое качество изображения по всему полю в широком спектральном диапазоне, что подтверждают графики аберраций,приведенные на фиг. 3, и графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и на краю поля зрения, приведенные на фиг. 4. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции объектива в спектральном диапазоне 490980 нм для пространственной частоты 60 мм-1 в точке на оси - не менее 0,79, на краю поля зрения - не менее 0,75. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5