ОБЪЕКТИВ С ВЫНЕСЕННЫМ ВХОДНЫМ ЗРАЧКОМ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам и может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на ПЗС-матрице.
°
Известен объектив с вынесенным зрачком [1] из пяти компонентов, первый из которых - одиночная положительная линза, второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеенного из отрицательной и положительной линз, третий компонент - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, четвертый компонент выполнен положительным в виде двух одиночных линз, пятый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Данная конструкция объектива при относительном отверстии 1:3 и угле поля зрения 2W=24 и удалении входного зрачка от первой поверхности на расстояние менее 0,5 фокусного расстояния объектива имеет хорошее качество изображения в спектральном диапазоне (450…650)нм Недостатком данной конструкции является недостаточно широкий спектральный диапазон, а также большая длина объектива от первой поверхности объектива до плоскости изображения, составляющая не менее 2,6 фокусного расстояния объектива.
Наиболее близким к предлагаемому объективу является объектив [2], состоящий из четырех компонентов, первый компонент которого выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и склеенного из отрицательной и положительной линз, четвертый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений.
°
Данная конструкция обеспечивает высокое качество изображений при угловом поле зрения до 12, относительном отверстии 1:3,4. Недостатком прототипа является недостаточное относительное отверстие и поле зрения.
Задачей полезной модели является увеличение относительного отверстия, поля зрения и улучшение качества изображений по всему полю зрения при вынесенном входном зрачке.
Объектив с вынесенным входным зрачком состоит из четырех компонентов, расположенных последовательно на оптической оси, первый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент выполнен двусклеенным, четвертый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, в отличие от прототипа, третий компонент выполнен положительным и склеенным из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы, мениск четвертого компонента выполнен отрицательным, при этом толщина первого и четвертого компонентов составляют не менее 0,14 фокусного расстояния всего объектива.
Конструкция третьего компонента, выполненного в виде положительной двусклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и двояковыпуклой линзы, конструкция четвертого компонента в виде отрицательного мениска, выбор толщины отрицательных менисков первого и четвертого компонентов не менее 0,14 фокусного расстояния объектива, позволяет увеличить относительное отверстие за счет уменьшения сферохроматической аберрации, обеспечивает возможность выноса зрачка на расстояние не менее 0,4 фокусного расстояния объектива, а также позволяет увеличить поле зрения и улучшить качество изображения по всему полю за счет коррекции аберраций широких наклонных пучков и комы.
°
-1
°
Предлагаемый объектив с вынесенным зрачком работает в спектральном диапазоне: λ=(600…900) нм, имеет фокусное расстояние 35,6 мм, относительное отверстие 1:3, угловое поле зрения 2W=22. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции (Т) для пространственной частоты N=90 мм в точке на оси (у'=0) не менее 0,7, на поле зрения 2W=22 не менее 0,5.
На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива с вынесенным входным зрачком.
е
е
На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где R-радиусы кривизны поверхностей линз, D-расстояния между поверхностями линз, n-показатель преломления стекол линз для линии е (λ=546 нм), ν-число Аббе для линии е.
На фиг. 3 приведен график поперечной сферической аберрации объектива.
°
На фиг. 4 приведены графики аберраций широких наклонных пучков меридионального сечения угла поля зрения 2W=22.
На фиг. 5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.
°
На фиг. 6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 2W=22.
Частотно-контрастные характеристики объектива рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения, приведенной ниже.
Объектив с вынесенным входным зрачком (фиг.1) состоит из четырех компонентов и светофильтра. Первый компонент выполнен в виде отрицательного мениска 1, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 2, третий компонент выполнен в виде положительной двусклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска 3, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и двояковыпуклой линзы 4, четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска 5, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Объектив рассчитан со светофильтром 6, служащим для выделения спектрального диапазона. Входной зрачок объектива вынесен на расстояние 15 мм от первой поверхности объектива. Толщина первого и четвертого компонентов вдоль оптической оси составляет 5 мм и 6,5 мм, что составляет 0,14 и 0,18 фокусного расстояния всего объектива, соответственно.
°
Графики аберраций, приведенные на фиг. 3 и 4, а также графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для угла поля зрения 2W=22, приведенные на фиг. 5 и 6, подтверждают, что объектив с вынесенным зрачком имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения.
°
Объектив с вынесенным зрачком работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=22 проходит через входной зрачок объектива, диаметром 11,9 мм, удаленный от первой поверхности объектива на расстояние 15 мм и, преломившись через поверхности линз четырех компонентов и светофильтр фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица.
Источники информации
1. RU 2393515 С1 (ГОУВПО «Тульский государственный университет) 27.06.2010, весь документ.
2. BY 9510 U (ОАО «Пеленг») 30.08.2013, весь документ - прототип.