Объектив с вынесенным входным зрачком

Изобретение относится К оптическому приборостроению, а именно К объективам, И может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на ПЗСматрице.Известен четь 1 рехлинзовь 1 й апохроматический объектив 1, содержащий отрицательнь 1 й мениск, обращеннь 1 й вогнутой поверхностью к пространству предметов, одиночную положительную линзу, отрицательнь 1 й мениск, обращеннь 1 й вогнутой поверхностью к пространству изображений, и положительную линзу, причем положительнь 1 е линзь 1 вь 1 полнень 1 из флюорита. Данная конструкция объектива обеспечивает исправление вторичного спектра и сферохроматических аберраций. Однако недостатком аналога является небольшое относительное отверстие ( 122,5), а также невь 1 сокое значение коэффициентов передачи модуляции (Т) для всего поля зрения, что не позволяет получить на ПЗС-матрице изображение объектов малого контраста. Использование флюорита с большим коэффициентом линейного расширения приводит к терморасстраиваемости объектива.Наиболее близким к предлагаемому объективу является объектив 2, состоящий из пяти компонентов. Первь 1 й компонент вь 1 полнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеенного из отрицательной и положительной линз. Второй компонент содержит одиночную двояковь 1 пуклую линзу. Третий компонент состоит из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Четверть 1 й компонент содержит положительную одиночную линзу. Пять 1 й компонент вь 1 полнен в виде апланатического мениска. Положительнь 1 е линзь 1 второго и четвертого компонентов вь 1 полнень 1 из флюорита.Данная конструкция объектива обеспечивает исправление вторичного спектра и сферохроматических аберраций. Однако недостатком прототипа является недостаточное относительное отверстие ( 122,5), а также невь 1 сокое значение коэффициентов передачи модуляции(Т) для всего поля зрения в широком спектральном диапазоне Ж 500 нм 900 нм, а также наличие по крайней мере двух линз, изготовленнь 1 х из флюорита, обладающего большим коэффициентом линейного расширения, что приводит к терморасстраиваемости объектива,достигающей значительнь 1 х величин для объективов с фокуснь 1 ми расстояниями не менее 100 мм.Задачей изобретения является увеличение относительного отверстия объектива, повь 1 шение качества изображения в широком спектральном диапазоне Ж 500 нм 900 нм за счет увеличения коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения и обеспечение малой терморасстраиваемости объектива.Объектив с вь 1 несеннь 1 м входнь 1 м зрачком, включающий пять компонентов, установленнь 1 х последовательно на оптической оси, первь 1 й из которь 1 х - отрицательный мениск,обращеннь 1 й вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй - положительная линза, а пять 1 й - положительнь 1 й мениск, обращеннь 1 й вогнутой поверхностью к пространству изображений, в отличие от прототипа содержит спектроделительнь 1 й блок, пропускающий излучение в спектральном диапазоне Х 500 нм 900 нм и отражающий излучение Ж 1067 нм, установленнь 1 й за пять 1 м компонентом, положительная линза второго компонента вь 1 полнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, третий компонент вь 1 полнен в виде двояковыпуклой линзь 1, четверть 1 й компонент вь 1 полнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, пять 1 й компонент склеен из положительной и отрицательной линз, причем толщина спектроделительного блока составляет не менее 0,4 фокусного расстояния объектива, оптическая сила первого компонента составляет не более 0,11 оптической силь 1 всего объектива по абсолютной величине, а его толщина по оптической оси составляет не менее 0,36 фокусного расстояния объектива, оптические силь 1 второго,третьего, четвертого и пятого компонентов составляют соответственно 0,33, 0,5, -0,32 и 0,34 оптической силь 1 всего объектива, все линзь 1 объектива изготовлень 1 из оптическогоКонструкция первого компонента, содержащего отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью К пространству предметов, имеющий оптическую силу не более 0,11 оптической силы всего объектива по абсолютной величине и толщину не менее 0,36 фокусного расстояния объектива, позволяет получить вынос входного зрачка не менее 0,6 фокусного расстояния объектива, обеспечивая при этом астигматизм не более 0,0062 мм и кривизну изображения не более 0,018 мм. Кроме того, выбранная толщина первого компонента позволяет эффективно исправить кому и аберрации щироких наклонных пучков.Выбор конструкции второго компонента, выполненного в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, третьего компонента,выполненного в виде двояковыпуклой линзы, четвертого компонента в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и пятого компонента, выполненного в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из положительной и отрицательной линз, позволил увеличить относительное отверстие объектива до 121,67.Выбранное соотнощение сил второго, третьего, четвертого и пятого компонентов, равное 0,33, 0,5, -0,32 и 0,34 оптической силы всего объектива, соответственно, позволяет хорощо исправить аберрации щироких наклонных пучков и получить высокие значения передачи модуляции по всему полю зрения.Для объективов, имеющих фокусные расстояния 100 мм и более и работающих при больщих перепадах температур (от минус 60 до 50), больщое значение имеет терморасстраиваемость объектива, которая во многом зависит от марок оптического стекла, применяемого в объективе. В предлагаемом объективе изготовление всех линз из оптического стекла с коэффициентами линейного расщирения, не превышающими 78107 град 1, обеспечило малую терморасстраиваемость объектива изменение заднего отрезка при перепаде температур от минус 60 до 50 не превыщает 0,17 мм, что составляет 0,17 фокусного расстояния объектива.Введение спектроделительного блока, расположенного за пятым компонентом, пропускающего излучение с Ж 500 нм 900 нм и отражающего излучение с Ж 1067 нм, позволяет использовать объектив как для формирования изображения на ЭОПе или П 3 Сматрице, так и для регистрации возвратного излучения лазерного дальномера на площадке фотоприемника, расположенного по ходу отраженного луча спектроделителем.Предлагаемый объектив с вынесенным входным зрачком работает в щироком спектральном диапазоне спектроделительнь 1 й блок пропускает излучение с Ж 500 нм 900 нм и отражает излучение с Ж 1067 нм, имеет фокусное расстояние 100 мм, относительное отверстие 121,67, входной зрачок диаметром 60 мм удален от первой поверхности объектива на расстояние 63 мм. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции (Т) для пространственной частоты Ы 30 мм 1 в точке на оси (у 0) не менее 0,63, на краю поля зрения (у 4,8 мм) не менее 0,5.На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива с вынесенным входным зрачком.На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где К-радиусы кривизны поверхностей линз, В-расстояния между поверхностями линз, пе-показатель преломления стекол линз для линии е (Ж 546 нм), у-число Аббе для линии е.На фиг. 3 приведены графики поперечной сферической аберрации объектива.На фиг. 4 приведены графики аберраций щироких наклонных пучков меридионального сечения угла поля зрения 277 6 град.На фиг. 5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.На фиг. 6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 277 6 град.Частотно-контрастнь 1 е характеристики объектива рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения, приведенной ниже.Объектив с вынесенным входным зрачком (фиг. 1) состоит из пяти компонентов 1-5,спектроделительного блока 6, светофильтров 7, 8. Первый компонент содержит отрицательный мениск 1, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, его толщина составляет 36 мм, а оптическая сила равна -0,0012. Второй компонент представляет собой положительную линзу 2, выполненную в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, его оптическая сила равна 0,0033. Третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, имеющей оптическую силу 0,005. Четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска 4, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и имеющий оптическую силу -0,0032. Пятый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, склеенного из положительной и отрицательной линз и имеющего оптическую силу 0,0034. За пятым компонентом расположен спектроделительный блок 6, пропускающий излучение в спектральном диапазоне Ж 500 нм 900 нм и отражающий излучение Ж 1067 нм. Все линзы объектива изготовлены из оптического стекла с коэффициентами линейного расщирения, не превыщающими 78107 град-Ж Объектив содержит светофильтры 7, 8, выделяющие спектральный диапазон в соответствии с таблицей.Для объективов, работающих с ЭОПом или ПЗС-матрицей, параметрами, характеризующими качество изображения, являются щирокая область спектра (от 500 нм до 900 нм), относительное отверстие, значение коэффициентов передачи модуляции на предельной частоте ЭОПа или частоте, определяемой размером пиксела, а также концентрация энергии в изображении точки на квадратной площадке, равной одному пикселу ПЗСматрицы.Графики аберраций, приведенные на фиг. 3 и 4, а также графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для края поля зрения, приведенные на фиг. 5 и 6, подтверждают, что объектив имеет хорощее качество изображения по всему полю зрения, что позволяет получить изображение объектов с малым контрастомВ предлагаемом объективе выбор конструкции второго компонента в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, четвертого компонента также в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и пятого компонента, выполненного в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений,и выбор толщины и оптической силы первого компонента, оптических сил второго, третьего, четвертого и пятого компонентов, составляющих 0,33, 0,5, -0,32 и 0,34 оптической силы объектива, соответственно, выбор марок стекол, имеющих коэффициент линейного расщирения не более 78107 град 1, позволили расщирить спектральный диапазон работы объектива и обеспечили малую величину терморасстраиваемости объектива, увеличили относительное отверстие до 121,67.Объектив с вынесенным входным зрачком работает следующим образом параллельный пучок света с углом поля зрения 277 60 проходит через входной зрачок объектива,диаметром 60 мм, удаленный от первой поверхности объектива на 63 мм, и, преломивщись через поверхности линз компонентов 1, 2, 3, 4, 5, попадает в спектроделительный блок 6, после которого излучение с Ж 500 нм 900 нм, пройдя через спектроделительный блок 6, попадает на светофильтры 7 и 8 и фокусируется в плоскости изображения, где расположен ЭОП или ПЗС-матрица. Пучок лучей с Ж 1067 нм отражается спектроделительнь 1 м блоком 6 и фокусируется на площадке фотоприемника.