RU157158U1 - Объектив - Google Patents

Abstract

Объектив, содержащий установленные по ходу луча силовой компонент, спектроделительный блок и коррекционный компонент, силовой компонент выполнен из положительной двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и отрицательной линз, отрицательной двусклеенной линзы и одиночной положительной линзы, спектроделительный блок выполнен с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн (500...900) нм и отражения излучения длиной волны (1064±40) нм и (1530±40) нм, коррекционный компонент включает отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, отличающийся тем, что в силовом компоненте отрицательная линза положительной двусклеенной линзы выполнена плосковогнутой, отрицательная двухсклеенная линза содержит положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковогнутую линзу, а одиночная положительная линза расположена между указанными двусклеенными линзами и выполнена двояковыпуклой, коррекционный компонент дополнен положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенным перед отрицательным мениском с возможностью перемещения вдоль оптической оси, при этом оптическая сила коррекционного компонента по абсолютной величине составляет 0,6...0,65 оптической силы объектива.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице и фотоприемнике.

Известен объектив [1] из пяти компонентов и спектроделительного блока, выполненного с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и отражения излучения длиной волны 1067 нм или 1570 нм, расположенного на оптической оси объектива между четвертым и пятым компонентами, первый компонент выполнен в виде отрицательного двусклеенного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент содержит положительную линзу, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент содержит положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, пятый компонент выполнен в виде положительной двусклеенной линзы, установленной с возможностью котировочных перемещений вдоль оптической оси. Данная конструкция объектива обеспечивает высокое качество изображений в широком спектральной диапазоне, а также возможность одновременной регистрации изображения на ПЗС-матрице и фотоприемнике. Недостатком объектива является его большая длина: расстояние от первой поверхности объектива до плоскости изображений составляет 1,7 фокусного расстояния объектива.

Наиболее близким к предлагаемому объективу является объектив [2], состоящий из силового и коррекционного компонентов, силовой компонент выполнен в виде положительной двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, отрицательной двусклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и положительного мениска, и одиночного положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, коррекционный компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, а также содержит спектроделительный блок, выполненный с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне от 500 нм до 900 нм и отражения излучения длиной волны 1064 нм или 1570 нм.

Данная конструкция объектива имеет небольшую длину, не превышающую 1,1 фокусного расстояния объектива и высокое качество изображения в широком спектральном диапазоне от 500 нм до 900 нм для пространственной частоты N=60 мм^-1. Однако, создание ПЗС-матриц с размером пиксела менее 6 мкм требует от объектива высокого качества изображений на высоких частотах (не менее 85 мм^-1).

Задачей полезной модели является повышение качества изображения в спектральном диапазоне длин волн λ=500 нм …900 нм за счет увеличения коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения для пространственных частот до 90 мм^-1 при сохранении небольшой длины объектива.

Сущность полезной модели заключается в том, что объектив содержит установленные по ходу луча силовой компонент, спектроделительный блок и коррекционный компонент, силовой компонент выполнен из положительной двусклеенной линзы, сосоящей из двояковыпуклой и отрицательной линз, отрицательной двусклеенной линзы и одиночной положительной линзы, спектроделительный блок выполнен с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн (500…900)нм и отражения излучения длиной волны (1064±40)нм и (1530±40)нм, коррекционный компонент включает отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, в отличие от прототипа, в силовом компоненте отрицательная линза положительной двусклеенной линзы выполнена плосковогнутой, отрицательная двухсклеенная линза содержит положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковогнутую линзу, а одиночная положительная линза расположена между указанными двусклеенными линзами и выполнена двояковыпуклой, коррекционный компонент дополнен положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенным перед отрицательным мениском с возможностью перемещения вдоль оптической оси, при этом оптическая сила коррекционного компонента по абсолютной величине составляет 0,6…0,65 оптической силы объектива.

Выполнение в силовом компоненте отрицательной линзы в положительной двусклеенной линзе в виде плосковогнутой линзы, а также положительной линзы в отрицательной двусклеенной линзе в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, отрицательной линзы в отрицательной двусклеенной линзе в виде двояковогнутой линзы, одиночной положительной линзы в виде двояковыпуклой линзы, и расположение ее между двусклеенными линзами, а также дополнение коррекционного компонента положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенным перед отрицательным мениском этого компонента, позволило улучшить качество изображения как для точки на оси, уменьшив сферическую аберрацию, так и для поля зрения 2W=3,7°, уменьшив астигматизм и аберрации широких наклонных пучков, повысив тем самым коэффициенты передачи модуляции для частот до 90 мм^-1. Выбор оптической силы коррекционного компонента по абсолютной величине не более 0,65 и не менее 0,6 оптической силы объектива позволил сохранить длину объектива от первой поверхности до плоскости изображений не более 1,1 фокусного расстояния объектива.

Установка положительного мениска коррекционного компонента с возможностью перемещения вдоль оптической оси, позволяет эффективно использовать его для фокусировки объектива от 50 м до бесконечности при сохранении высокого качества изображений по всему полю.

Наличие спектроделительного блока, расположенного между силовым и коррекционным компонентами, выполненного с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне от 500 нм до 900 нм и отражения излучение с длиной волны (1540±40)нм или (1064±40)нм позволяет использовать объектив как для формирования изображения на ПЗС-матрице, так и для регистрации возвратного излучения лазерного дальномера на площадке фотоприемника.

Предлагаемый объектив имеет: фокусное расстояние 215 мм, относительное отверстие 1:3,9, входной зрачок диаметром 55 мм, расположенный на расстоянии 100 мм от первой поверхности объектива, спектральный диапазон от 500 нм до 900 нм.

Объектив имеет высокое качество изображений: полихроматические коэффициенты передачи модуляции (T) для пространственной частоты N=90 мм^-1 в точке на оси не менее 0,67, на краю поля зрения 2W=3,7° не менее 0,6.

На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.

На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где R-радиусы кривизны поверхностей линз, D - расстояния между поверхностями линз, n_e - показатель преломления стекол линз для линии e (λ=546 нм), ν_e - число Аббе для линии е.

На фиг. 3 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (T) для точки на оси.

На фиг. 4 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (T) для точки на краю поля зрения 2W=3,7°.

Частотно-контрастные характеристики объектива (T) рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения (C), приведенной ниже

Объектив (фиг. 1) состоит из силового компонента, коррекционного компонента, и спектроделительного блока 6, расположенного между ними. Силовой компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы 1 и отрицательной линзы 2, выполненной плоско-вогнутой, двояковыпуклую линзу 3 и отрицательную двусклеенную линзу, состоящую из положительного мениска 4, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковогнутой линзы 5. Коррекционный компонент содержит положительный мениск 7, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, и отрицательный мениск 8, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов. Оптическая сила всего коррекционного компонента равна -0,0028 мм^-1, что составляет 0,602 оптической силы объектива по абсолютной величине. Положительный мениск 7 коррекционного компонента установлен с возможностью котировочных перемещений вдоль оптической оси. Для фокусировки на 50 м коррекционный компонент перемещается на 0,96 мм по направлению к спектроделительному блоку, при этом сохраняется высокое качество изображений по всему полю.

Между силовым и коррекционным компонентами расположен спектроделительный блок 6, пропускающий излучение в спектральном диапазоне λ=500 нм…900 нм и отражающий излучение с длиной волны (1064±40) нм или (1530±40) нм. Объектив содержит светофильтр 9, выделяющий спектральный диапазон в соответствии с таблицей. При расчете объектива учтена толщина защитного стекла ПЗС-матрицы. Длина объектива от первой поверхности до плоскости изображения ПЗС-матрицы по оптической оси равна 228,6 мм, что составляет 1,06 фокусного расстояния объектива.

Графики полихроматической частотно-контрастной характеристики (T) для точки на оси и для края поля зрения 2W=3,7°, приведенные на фиг. 3, 4 подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения.

Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=3,7° проходит через входной зрачок объектива, диаметром 55 мм, удаленный на расстояние 100 мм от первой поверхности объектива, и, преломившись через поверхности линз 1, 2, 3, 4, 5 попадает в спектроделительный блок 6, после которого излучение с длинами волн λ=500 нм …900 нм попадает на линзы 7 и 8, преломляется через их поверхности, проходит через светофильтр 9, и фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица. Пучок лучей с длиной волны (1064±40) нм или (1530±40) нм отражается от грани спектроделительного блока 6 и фокусируется на площадке фотоприемника.

Источники информации

1. BY 6385 C1 (ОАО «Пеленг») 2004.09.30, весь документ

2. BY 4083 U (ОАО «Пеленг») 2007.12.30, весь документ - Прототип

Claims (1)

1. Объектив, содержащий установленные по ходу луча силовой компонент, спектроделительный блок и коррекционный компонент, силовой компонент выполнен из положительной двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и отрицательной линз, отрицательной двусклеенной линзы и одиночной положительной линзы, спектроделительный блок выполнен с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн (500...900) нм и отражения излучения длиной волны (1064±40) нм и (1530±40) нм, коррекционный компонент включает отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, отличающийся тем, что в силовом компоненте отрицательная линза положительной двусклеенной линзы выполнена плосковогнутой, отрицательная двухсклеенная линза содержит положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковогнутую линзу, а одиночная положительная линза расположена между указанными двусклеенными линзами и выполнена двояковыпуклой, коррекционный компонент дополнен положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенным перед отрицательным мениском с возможностью перемещения вдоль оптической оси, при этом оптическая сила коррекционного компонента по абсолютной величине составляет 0,6...0,65 оптической силы объектива.

   

Images