Светосильный объектив

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Кунделева Наталия Ефимовна Шифферс Герман Викторович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Светосильный объектив, содержащий семь установленных последовательно на оптической оси компонентов и апертурную диафрагму, первый и второй компоненты которого выполнены в виде положительных менисков, обращенных вогнутыми поверхностями к пространству изображений, третий компонент выполнен в виде отрицательной двусклеенной линзы, четвертый, пятый и шестой компоненты выполнены в виде положительных линз, а седьмой компонент - в виде двояковогнутой линзы, отличающийся тем, что содержит дополнительный восьмой компонент, установленный на оптической оси за седьмым компонентом и выполненный в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент склеен из двояковогнутой линзы и положительного мениска, четвертый и пятый компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, а шестой - в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, при этом апертурная диафрагма установлена между вторым и третьим компонентами, расстояние между которыми составляет не менее 0,25 фокусного расстояния объектива, толщина второго компонента составляет не менее 0,15 фокусного расстояния объектива, а оптическая сила восьмого компонента составляет не менее 0,3 оптической силы объектива. 9628 1 2007.08.30 Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на ПЗСматрице и в работе с различными приемниками изображения. Известен светосильный объектив 1, содержащий семь компонентов. Первый компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, второй и третий компоненты содержат отрицательные мениски, обращенные выпуклой поверхностью к пространству предметов,четвертый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, пятый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству предметов, шестой компонент - положительный мениск, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, седьмой компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы. Апертурная диафрагма размещена между пятым и шестым компонентами. Данная конструкция объектива обеспечивает значение коэффициента передачи модуляции для точки на оси у 0 на частоте 50 мм-1 не более 0,6 при относительном отверстии 11,4. Наиболее близким к предлагаемому объективу является светосильный объектив типа Гаусса 2, состоящий из семи компонентов. Первый и второй компоненты представляют собой положительные мениски, обращенные вогнутой поверхностью к пространству изображений. Третий компонент выполнен в виде отрицательного двусклеенного мениска,обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из положительного и отрицательного менисков. Четвертый компонент содержит положительный двусклеенный мениск, состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Пятый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Шестой компонент содержит одиночную двояковыпуклую линзу. Седьмой компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы. Апертурная диафрагма размещается между третьим и четвертым компонентами. Недостатками прототипа являются сравнительно невысокие значения коэффициентов передачи модуляции (Т) для точки на оси, не превышающие 0,6 на частоте 50 мм-1, при фокусном расстоянии объектива, превышающем 60 мм, и относительном отверстии 11,3, а также относительная дисторсия объектива, превышающая 1 для угла поля зрения 220. Задачей изобретения является повышение качества изображения за счет увеличения коэффициентов передачи модуляции и уменьшение дисторсии объектива. Светосильный объектив содержит семь установленных последовательно на оптической оси компонентов и апертурную диафрагму, первый и второй компоненты которого выполнены в виде положительных менисков, обращенных вогнутыми поверхностями к пространству изображений, третий компонент выполнен в виде отрицательной двусклеенной линзы, четвертый, пятый и шестой компоненты выполнены в виде положительных линз, а седьмой компонент - в виде двояковогнутой линзы, в отличие от прототипа, содержит дополнительный восьмой компонент, установленный на оптической оси за седьмым компонентом и выполненный в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент склеен из двояковогнутой линзы и положительного мениска, четвертый и пятый компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, а шестой - в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, при этом апертурная диафрагма установлена между вторым и третьим компонентами, расстояние между которыми составляет не менее 0,25 фокусного расстояния объектива, толщина второго компонента составляет не менее 0,15 фокусного расстояния объектива, а оптическая сила восьмого компонента составляет не менее 0,3 оптической силы объектива. Выбор толщины второго компонента не менее 0,15 фокусного расстояния объектива позволил исправить кому. Конструкция третьего компонента, выполненного в виде отрицательной двусклеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и положительного мениска, обеспечивает высокую коррекцию сферохроматической аберрации. 2 9628 1 2007.08.30 Конструкция шестого компонента, выполненного в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, обеспечивает высокую коррекцию сферической аберрации объектива и комы. Введение восьмого компонента, выполненного в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, выбор оптической силы этого компонента не менее 0,3 оптической силы объектива позволили уменьшить дисторсию объектива до 0,7 для угла поля зрения 220. Выбор расстояния между вторым и третьим компонентами не менее 0,25 фокусного расстояния объектива позволил исправить аберрации широких наклонных пучков. Предлагаемый объектив работает в спектральном диапазоне 680 нм 820 нм, имеет фокусное расстояние 80 мм и относительное отверстие 11,3. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции для пространственной частоты 60 мм-1 в точке на оси у 0 составляют не менее 0,85, на краю поля зрения 220 не менее 0,32, что позволяет получать на приемнике изображения объектов малого контраста. На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива. На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где- радиусы кривизны поверхностей линз,- расстояния между поверхностями линз, е - показатель преломления стекол линз для линии е (546 нм),- число Аббе для линии е. На фиг. 3 приведен график поперечной сферической аберрации объектива. На фиг. 4 приведены графики аберраций широких наклонных пучков меридионального сечения угла поля зрения 220. На фиг. 5 приведен график относительной дисторсии. На фиг. 6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси. На фиг. 7 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки поля зрения 220. Частотно-контрастные характеристики объектива рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения, приведенной ниже. 680 725 766,5 775 820, мкм С 0,1 0,8 1 0,8 0,1 Объектив (фиг. 1) состоит из последовательно расположенных на оптической оси восьми компонентов. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска 1, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска 2, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, его толщина равна 12 мм, что составляет не менее 0,15 фокусного расстояния объектива. Третий компонент выполнен в виде двусклеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы 3 и положительного мениска 4. Четвертый и пятый компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз 5 и 6 соответственно. Шестой компонент выполнен в виде положительного мениска 7, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Седьмой компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы 8. Восьмой компонент выполнен в виде положительного мениска 9, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Его оптическая сила составляет 0,309 оптической силы объектива. При расчете объектива учтена толщина светофильтра 10 и защитного стекла приемника. Апертурная диафрагма 11 расположена в воздушном промежутке между вторым и третьим компонентами на расстоянии 4 мм от вогнутой поверхности второго компонента. Расстояние между вторым и третьим компонентами равно 20 мм, что составляет 0,25 фокусного расстояния объектива. Графики аберраций, приведенные на фиг. 3 и 4, а также графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для края поля зрения, приведен 3 9628 1 2007.08.30 ные на фиг. 6 и 7, подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения, что позволяет получить изображения объектов с малым контрастом,график дисторсии, приведенный на фиг. 5, подтверждает уменьшение дисторсии по сравнению с прототипом. В предлагаемом объективе выбор конструкции третьего компонента в виде двусклеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и положительного мениска, шестого компонента в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, восьмого компонента, выполненного в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, а также выбор толщины второго компонента не менее 0,15 фокусного расстояния объектива и расстояния между вторым и третьим компонентами не менее 0,25 фокусного расстояния объектива,позволил уменьшить дисторсию и получить высокое качество изображения на ПЗСматрице или другом приемнике. Объектив работает следующим образом параллельный пучок света с углом поля зрения 220 попадает на первую поверхность первого компонента объектива и, преломившись через поверхности девяти линз, фокусируется в плоскости изображения. Источники информации 1. А.с. СССР 1663596 А 1, П 02 11/34, 1991. 2. СССР 932442, МПК 02 9/62, 1982 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5