ОБЪЕКТИВ
OBJECTIVE

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических приборах, в том числе в телекамерах, работающих с приемной матрицей.
Известен четырехлинзовый фотографический объектив (патент Германии №403706, 42h 4/05, опубл. 1924 г.), в котором первая линза по ходу луча - двояковыпуклая, вторая - двояковогнутая, третья - двояковыпуклая и четвертая линза - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению.
Однако этот объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 78,05 мм, при относительном отверстии 1:2,6 и угле поля зрения 2W=9 град. имеет недостаточно высокое качество изображения (так, поперечная сферическая аберрация для точки на оси достигает величины - 0,215 мм, а для широких наклонных пучков в меридиональном и сагиттальном сечении - величины 0,218 мм и 0,224 мм соответственно).
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является фотографический объектив (патент Германии №440229, 42h 4/05, фиг.2, опубл. 1927 г.), состоящий из четырех одиночных линз, в котором первая по ходу луча - двояковыпуклая линза, вторая - двояковогнутая, третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и четвертая линза - двояковыпуклая. Отношение толщины третьей линзы к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,07; а отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,015. Кроме того, имеют место равенства:
1
3
4
n=n=n=1,60958,
2
n=1,6733,
1
2
3
4
где n, n, n, n - показатели преломления материала первого, второго, третьего и четвертого компонентов для линии D.
Объектив имеет более высокое качество изображения, чем объектив по патенту Германии №403706.
Этот объектив близок по конструкции к заявляемому, однако, пересчитанный на фокусное расстояние 78,05 мм, при относительном отверстии 1:2,6 и угле поля зрения 2W=9 град. он имеет недостаточно высокое качество изображения (так, поперечная сферическая аберрация для точки на оси достигает величины - 0,0571 мм, а для широких наклонных пучков в меридиональном и сагиттальном сечении - 0,0431 мм и 0,0642 мм соответственно, астигматизм значителен - 0,11 мм) и недостаточную технологичность, так как он не имеет плоских оптических поверхностей.
Задачей заявляемого изобретения является создание объектива с повышенным качеством изображения при высоком уровне технологичности.
Технический результат обусловлен поставленной задачей и представляет собой повышение качества изображения при высоком уровне технологичности объектива.
1
3
4
Это достигается тем, что в объективе, состоящем из четырех одиночных линз, последовательно установленных по ходу луча: двояковыпуклой, двояковогнутой и двух положительных линз, соблюдается равенство n=n=n. Причем первая из двух упомянутых положительных линз - плосковыпуклая, вторая - выпуклоплоская. Отношение толщины плосковыпуклой линзы к фокусному расстоянию всего объектива составляет от 0,09 до 0,15. Имеют место соотношения:
1
3
4
1,61<n=n=n<1,63,
2
1,6<n<1,673,
1
2
3
4
где n, n, n, n - показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D.
Кроме того, отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива может составлять от 0,001 до 0,01.
На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.
Объектив состоит из четырех одиночных линз по ходу лучей: первой - двояковыпуклой линзы 1, второй - двояковогнутой линзы 2, третьей - плосковыпуклой линзы 3, четвертой - выпуклоплоской линзы 4. За линзой 4 может быть расположен светофильтр и одна или несколько плоскопараллельных пластин либо одна или несколько призм.
Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив.
Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).
Объектив может работать также и в обратном ходе лучей в качестве коллиматора.
В соответствии с предложенным решением рассчитан объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 480 до 660 нм.
Конструктивные параметры предложенного объектива приведены в табл.1.
Характеристики рассчитанного объектива:
фокусное расстояние
78,05 мм
относительное отверстие
1:2,6
угол поля зрения
9 град.
задний фокальный отрезок
67,98 мм
входной зрачок совпадает с первой поверхностью.
Таблица 1
Радиус, мм
Толщина, мм
Марка стекла
Показатель преломленияn<sub>D</sub>
Коэфф. дисперсии ν<sub>D</sub>
Световой диаметр, мм
R<sub>1</sub>=61,8
30
d<sub>1</sub>=6,2
TK14
1,613
60,57
R<sub>2</sub>=-389,9
29,3
d<sub>2</sub>=17,9
1
R<sub>3</sub>=-33,11
24,1
d<sub>3</sub>=2,1
ТФ1
1,6475
33,86
R<sub>4</sub>=68,55
24,8
d<sub>4</sub>=7,8
1
R<sub>5</sub>=∞
27,9
d<sub>5</sub>=10,1
TK14
1,613
60,57
R<sub>6</sub>=-32,81
30
d<sub>6</sub>=0,3
1
R<sub>7</sub>=87,3
29,6
d<sub>7</sub>=4,7
TK14
1,613
60,57
R<sub>8</sub>=∞
29
В предлагаемом объективе отношение толщины третьей линзы к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,1294; а отношение величины третьего воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,003844. Кроме того, в объективе выполнены равенства:
1
3
4
n=n=n=1,613,
2
n=1,6475,
1
2
3
4
где n, n, n, n - показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии D.
В табл.2 приведены аберрации для длины волны 589,3 нм ближайшего аналога, пересчитанного на фокусное расстояние 78,05 мм, и предложенного объектива.
Таблица 2
Значение аберрации
Вид аберрации
Ближайший аналог
Предложенный объектив
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:2,6
0,0571 мм
0,024 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=9 град.
0,0431 мм
0,019 мм
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=9 град.
0,0642 мм
0,028 мм
Меридиональный астигматический отрезок Х'<sub>м</sub> для поля зрения 2W=9 град.
0,0331 мм
- 0,077 мм
Сагиттальный астигматический отрезок X'<sub>s</sub> для поля зрения 2W=9 град.
-0,0766 мм
- 0,094 мм
Астигматизм для поля зрения 2W=9 град.
0,11 мм
0,0167 мм
Дисторсия для поля зрения 2W=9 град.
-0,0028%
- 0,092%
Кроме того, в предложенном объективе имеются две плоские оптические поверхности, что обеспечивает ему высокую технологичность. Предложенный объектив имеет более высокое качество изображения, что следует из табл.2.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан объектив для спектрального диапазона от 480 до 660 нм с повышенным качеством изображения при высокой технологичности.