ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ С ВЫНЕСЕННЫМ ВХОДНЫМ ЗРАЧКОМ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее, к объективам, работающим с ПЗС-приемниками и может быть использована для получения информации от внешних объектов.
Известен объектив с вынесенным входным зрачком по патенту России, N 2024038 МПК G02B 9/12, Б.И.П.М. N 22, 1994, который содержит 3 компонента, первый из которых отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету и склеенный из отрицательного и положительного менисков, второй - положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету а третий - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.
Недостаток известного объектива - малое угловое поле, небольшой вынос зрачка и неудовлетворительное качество изображения.
Наиболее близким по техническому решению является широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком по патенту России N 84590, МПК G02B 9/14 опубл. 10.07.2009 со следующими техническими характеристиками: (фокусное расстояние 2,95 мм, относительное отверстие 1:4,9, угловое поле 2w=140 угловых градусов, толщина пластинки, выполненной из стекла БК4, составляв 1 мм. Этот объектив выбран авторами за прототип. Объектив-прототип, состоит из трех компонентов, положительного компонента, склеенного из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к предмету, второго положительного компонента и двояковогнутой линзы, причем второй положительный компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, толщина упомянутого положительного мениска составляет величину не менее 0,25 f', f' - фокусное расстояние объектива, показатели преломления материала отрицательного мениска первого компонента и двояковогнутой линзы составляют величину не менее 2,0, а коэффициента дисперсии их материала - величину не более 17, при этом разница показателей преломления и коэффициентов дисперсии менисков положительного склеенного компонента составляет величины не менее 0,6 для показателя преломления и не менее 40 для коэффициента дисперсии.
К недостаткам прототипа относится неудовлетворительное качество изображения, которое снижает информативность объектива, малое линейное поле изображения и невысокое относительное отверстие.
Задачей полезной модели является создание объектива с повышенной информативностью за счет улучшения качества аберрационной коррекции с одновременным улучшением технологичности за счет конструктивного выполнения его оптической схемы.
Решение указанной задачи достигается тем, что в широкоугольном объективе с вынесенным входным зрачком, содержащем склеенную линзу, двояковыпуклую линзу и отрицательный компонент, склеенная линза имеет отрицательную оптическую силу и выполнена из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двояковыпуклая линза и отрицательный компонент склеены; при этом отрицательный компонент выполнен в виде мениска, обращенного к объекту, из материала сверхтяжелый флинт с показателем преломления не ниже 1.9.
Выполнение первого компонента склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второго компонента склеенным из двояковыпуклой линзы и отрицательного компонента, при этом отрицательный компонент выполнен в виде мениска, обращенного к объекту, является оптимальным для коррекции аберраций высшего порядка и технологичности конструкции. Выполнение отрицательного компонента из материала сверхтяжелый флинт с показателем преломления не ниже 1.9 позволяет улучшить качество аберрационной коррекции за счет исправления астигмо
- хроматических аберраций и обеспечить технологичность за счет получения возможности его склеивания с двояковыпуклой линзой
Плоскопараллельная пластинка, установленная в плоскости изображения, должна учитываться при коррекции аберраций, поскольку она расположена в сходящемся пучке лучей. Пластинка является элементом приемника изображения - ПЗС-матрицы и должна обеспечивать ее функционирование ПЗС-камеры.
Указанная совокупность обеспечивает необходимое и достаточное количество параметров оптической системы, позволяющих создать объектив с повышенной информативностью и технологичностью.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
- на фиг.1 представлена оптическая схема широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком;
- на фиг.2 представлены графики частотно-контрастных характеристик объектива по предлагаемой полезной модели
Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, содержит последовательно расположенные по ходу луча АД - апертурную диафрагму и два склеенных компонента, первый компонент - двояковогнутая 1 и склеенная с ней двояковыпуклая 2 линзы, второй - двояковыпуклая линза 3 и отрицательный 4 мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, после которого расположена защитная плоскопараллельная пластинка 5, (обеспечивает защиту светочувствительного слоя ПЗС матрицы).
Объектив работает следующим образом: световой ноток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через все элементы объектива 1-5, после которых образуется изображение в фокальной плоскости 6 объектива. Изображение затем совмещается со светочувствительным слоем ПЗС-матрицы (на чертежах не показана).
Примером конкретной реализации предлагаемого изобретения является широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, имеющий фокусное расстояние 2.9 мм, относительное отверстие 1:5 и угловое поле 2w=140°, толщина пластинки, выполненной из стекла К8, составляет 0.55 мм.
Конструктивные параметры объектива представлены в таблице 1, а его технические характеристики даны в таблице 2.
Таблица 1.
Конструктивные параметры объектива.
N поверхности
Радиусы, мм
Толщины, Мм
Марки стекол*
Световые высоты, мм
Объект
бесконечность
Воздух
1
АД
3.5
воздух
2
-2.79
0.68
ZF1
3
5.2
3.25
ZLAF2
4
2.79
0.1
Воздух
5
4.95
1.3
ZLAF1
6
-4.95
3.55
ZF14
7
-239.9
2.15
воздух
8
плоскость
0.55
К8
9
плоскость
0.5
воздух
10 Изображение
плоскость
Примечание. * - каталог оптического стекла КНР
Таблица 2.
Технические характеристики объектива.
N
Название характеристики
Значение
1
Фокусное расстояние, мм
2.9
2
Угловое поле, угл. град.
140
3
Относительное отверстие
1:5
4
Задний фокальный отрезок, мм
2
Техническим преимуществом предлагаемой полезной модели по сравнению с прототипом являются:
1. улучшение качества изображения по критерию ЧКХ при частоте 50 лин/мм в 3 раза, что соответствует значению дифракционного предела для объектива с указанными характеристиками.
2. получение нерасстраиваемого объектива.
Реализация технических преимуществ объектива но предлагаемой полезной модели повышает его информативность и технологичность, что позволяет использовать его как широкоугольный объекта с вынесенным входным зрачком, обладающий качеством изображения, близким к дифракционному, позволяющей обеспечить возможность работы объектива в многопиксельных цифровых камерах высокого разрешения.