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 РФ,
N 2024038, МПК G02B 9/12, Бюл. 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 РФ N 2313812, МПК G02B 9/34, Бюл. N 36, 2007 со следующими техническими характеристиками: фокусное расстояние 6.00 мм, относительное отверстие 1:5.9, угловое поле 2w=90 угловых градусов, толщина пластинки, выполненной из стекла БК4, составляет 1 мм. Этот объектив выбран авторами за прототип.
Объектив-прототип содержит четыре компонента, первый из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй и третий - положительные, причем третий компонент склеен из двух линз, а четвертый - одиночная линза, причем первый компонент выполнен с отношением его толщины к световому диаметру, не превышающем 0,2, второй компонент выполнен склеенным из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к пространству предметов, а четвертый компонент - двояковогнутая линза, причем между третьим и четвертым компонентами установлена плоскопараллельная пластинка.
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 увеличением линейного поля изображения за счет конструктивного выполнения его оптической схемы.
Решение указанной задачи достигается тем, что в широкоугольном объективе с вынесенным входным зрачком, содержащем четыре компонента, первый и четвертый компоненты отрицательные, а третий - положительный склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, причем первый компонент - склеен из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй компонент склеен из отрицательного и положительного менисков, обращенных вогнутостью к изображению, а четвертый - мениск, обращенный вогнутостью к объекту.
Выполнение первого компонента склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второго компонента склеенным из отрицательного и положительного менисков, обращенных вогнутостью к изображению, а четвертого - в виде мениска, обращенного вогнутостью к объекту является оптимальным для коррекции аберраций высшего порядка, являющихся особенно критичными при увеличении линейного поля изображения.
А выполнение третьего компонента склеенным из двояковыпуклой и двояковогнутой линз обеспечивает оптимальную коррекцию астигмо-хроматических аберраций
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 с одновременным улучшением качества изображения за счет-конструктивного выполнения его оптической схемы.
Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком, большим линейным полем в пространстве изображений, одновременно обладающим улучшенным качеством изображения.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
- на фиг.1 представлена оптическая схема широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком;
- на фиг.2 представлены графики частотно-контрастных характеристик объектива по предлагаемому изобретению.
Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, содержит последовательно расположенные по ходу луча АД - апертурную диафрагму и четыре компонента, первый компонент - двояковогнутая 1 и склеенная с ней двояковыпуклая 2 линзы, второй - отрицательный 3 и положительный 4 мениски, обращенные вогнутостью к пространству изображений, третий компонент - склеен из двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6, четвертый компонент - одиночный отрицательный мениск 7, после которого расположена защитная плоскопараллельная пластинка, не показанная на чертеже (обеспечивает защиту светочувствительного слоя ПЗС матрицы).
Объектив работает следующим образом: световой поток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через все элементы объектива 1-7, после которых образуется изображение в фокальной плоскости 8 объектива. Изображение затем совмещается со светочувствительным слоем ПЗС-матрицы (на чертежах не показана).
Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, имеющий фокусное расстояние 21.63 мм, относительное отверстие 1:7 и угловое поле 2w=70º, полное линейное поле в пространстве изображений - 26 мм, толщина пластинки, выполненной из стекла К8, составляет 0.75 мм.
Конструктивные параметры объектива представлены в таблице 1, а его технические характеристики даны в таблице 2.
Таблица 1Конструктивные параметры объектива.
N поверхности
Радиусы, мм
Толщины, мм
Марки стекол
Световые высоты, мм
Объект
бесконечность
Воздух
1
АД
3.5
воздух
1.1
2
-10.46
0.68
ТФ5
3.2
3
18.913
3.25
СТК19
4.1
4
-9.517
0.1
воздух
4.83
5
45.32
1.3
ТФ3
5.7
6
9.24
3.55
СТФ2
6.4
7
29.18
2.15
воздух
6.5
8
21.39
8.16
СТК3
7.36
9
-8.64
1.5
ТФ7
7.44
10
834.58
4.62
воздух
8.00
11
-11.105
2
Ф1
8.16
12
-18.105
5.8
воздух
9.5
13
плоскость
0.75
К8
12.78
14
плоскость
0.22
воздух
13.05
15 Изображение
плоскость
Таблица 2.Технические характеристики объектива.
N
Название характеристики
Значение
1
Фокусное расстояние, мм
21.63
2
Угловое поле, угл. град.
70
3
Относительное отверстие
1:7
4
Задний фокальный отрезок, мм
7
5
Общая длина, мм
30
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. увеличение линейного поля изображения в 4,2 раза.
Реализация технических преимуществ объектива по предлагаемой полезной модели повышает его информативность, что позволяет использовать его как широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, обладающий качеством изображения, близким к дифракционному, позволяющей обеспечить возможность работы объектива в многопиксельных цифровых камерах высокого разрешения.