КОРОТКОФОКУСНЫЙ ОБЪЕКТИВ
SHORT-FOCUS LENS

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в приборах совместно с матричными фотоприемниками, в частности на ПЗС-матрицах.
Известны короткофокусные объективы для фото- и киносъемки, например типа «Ликар-7» (Д.С.Волосов. Фотографическая оптика. Изд. «Искусство», 1978 г., стр.423-424) с фокусным расстоянием f'=4,5 мм, относительным отверстием 1:1,8, углом поля зрения 75°, разрешающей силой 60 лин/мм в центре и 30 лин/мм по краю поля, с хорошим исправлением всех аберраций. Однако у объектива усложненная оптическая схема - он состоит из 7 линз, из них линзы 1 и 7 - двояковыпуклые, мениски 2 и 4 обращены выпуклостью к предмету, мениски 3 (двусклеенный) и 6 обращены выпуклостью к изображению, линза 5 двояковогнутая. У объектива большой задний фокусный отрезок - 7 мм. Известен ряд 5-линзовых объективов фирмы «Edmund Optics» (каталог 2006 г., стр.228) с фокусным расстоянием f'=6-24 мм, но специального назначения. Объектив с f'=6 мм содержит мениски 1, 2 и 5, обращенные выпуклостью к предмету, мениск 4, обращенный выпуклостью к изображению, и двояковогнутую линзу 3.
e
e
Ближайшим к предлагаемому объективу по конструктивному исполнению и характеристикам является короткофокусный трехкомпонентный объектив для эндоскопа по патенту US №4111529, опубл. 05.09.1978 г., в котором первая линза - отрицательная плосковогнутая, вторая - положительный мениск с вогнутостью в сторону предмета, а третий положительный компонент склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. Первая линза выполнена из стекла с показателем преломления n=1,516 и коэффициентом дисперсии ν=64,1. Объектив рассчитан для фокусного расстояния f'=2,5 мм и имеет среднее значение относительного отверстия, равное 1:3.
Задачей изобретения является создание объектива с увеличенным до 1:2 относительным отверстием и хорошим качеством изображения.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в короткофокусном объективе, включающем первую отрицательную линзу, вторую положительную линзу и третий положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, в отличие от известного первая линза выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к предмету, а вторая склеена из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы.
Предложенное выполнение первых двух линз обеспечивает хорошее качество изображения и увеличение относительного отверстия до значения порядка 1:2.
На чертеже дана оптическая схема объектива.
e
e
Объектив содержит отрицательный мениск 1, обращенный выпуклостью к предмету, и два двояковыпуклых компонента 2 и 3, причем компонент 2 склеен из положительного мениска 4 и двояковыпуклой линзы 5, а компонент 3 склеен из двояковыпуклой линзы 6 и отрицательного мениска 7. В оптическом расчете объектива принято во внимание защитное стекло 8 приемного устройства (например, ПЗС-матрицы). Мениск 1 изготовлен из особого крона ОК-4, имеющего показатель преломления n<1,50 и аномальную дисперсию ν>85, что позволяет ему работать в более широком спектральном диапазоне (0,4-0,95 мкм), исправлять вторичный спектр и тем самым уменьшить аберрации.
Таблица 1
Конструктивные параметры предлагаемого объектива следующие
Радиусы линз, мм
Толщина, мм
Марка стекла
Показатель преломления n<sub>e</sub>
Коэффициент дисперсии v<sub>e</sub>
Диаметр поверхности, мм
R<sub>1</sub>=57,81
10,5
d<sub>1</sub>=1,2
OK4
1,4485
91,9
R<sub>2</sub>=3,63
6,2
d<sub>2</sub>=10,4
R<sub>3</sub>=19,498
6,5
d<sub>3</sub>=1,4
ТФ10
1,8138
25,17
R<sub>4</sub>=23,71
6,5
d<sub>4</sub>=1,6
TK14
1,6155
60,34
R<sub>5</sub>=-8,67
6,5
d<sub>5</sub>=0,2
R<sub>6</sub>=9,036
6,5
d<sub>6</sub>=3,0
TK14
1,6135
60,34
R<sub>7</sub>=-5,035
6,5
d<sub>7</sub>=0,9
ТФ10
1,8138
25,17
R<sub>8</sub>=-43,15
6,5
Объектив имеет следующие параметры:
- фокусное расстояние
4,3 мм
- относительное отверстие
1:2
- угол поля зрения
88°
- спектральный диапазон
0,4-0,95 мкм
Объектив предназначен для работы в приборах совместно с матричными фотоприемниками, поэтому он рассчитан совместно с защитной пластиной ПЗС - матрицы толщиной 1,6 мм, расположенной около фокальной плоскости объектива.
Качество изображения объектива характеризуется его коэффициентом передачи контрастности КПК (см. таблицу 2).
Таблица 2.
Значения КПК
Частота 80 лин/мм
Частота 50 лин/мм
Частота 20 лин/мм
Изобр.
Прототип
Изобр.
Прототип
Изобр.
Прототип
1. Для точки на оси(для линий С'-F')
0,79
0,89
0,98
0,53
0,6
0,88
2. Для края поля зрения(для линий С'-F')
0,33
0,6
0,88
0
0,09
0,28
Как видно из приведенных данных, предложенный объектив имеет большую светосилу и лучшее качество изображения в более широком спектральном диапазоне.