ОБЪЕКТИВ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице и фотоприемнике.
Известен объектив [1], содержащий два компонента и спектроделительный блок, выполненный с возможностью отражения излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и пропускания излучения длиной волны 1064 нм или 1570 нм, и установленный между компонентами. Первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, одиночную двояковыпуклую линзу и отрицательную двусклеенную линзу, состоящую из двояковогнутой линзы и положительного мениска. Второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, причем расстояние между компонентами составляет не менее 0,5 фокусного расстояния объектива. Объектив имеет хорошее качество изображений по всему полю зрения до 2W=2°24' при относительном отверстии 1:3,36 и использовании матрицы с размером пиксела до 8,3 мкм.
-1
-1
Наиболее близким к предполагаемому объективу является объектив [2], содержащий силовой и коррекционный компоненты и спектроделительный блок, выполненный с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и отражения излучения длиной волны (1030±30) нм или (1540±30) нм, и установленный между силовым и коррекционным компонентами. Силовой компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, одиночную двояковыпуклую линзу и отрицательную двусклеенную линзу, состоящую из двояковогнутой линзы и положительного мениска. Коррекционный компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Коррекционный компонент установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Расстояние между силовым и коррекционным компонентами составляет не менее 0,4 фокусного расстояния объектива, сумма оптических сил силового и коррекционного компонентов не превышает 0,002 по абсолютной величине. Прототип имеет хорошее качество изображений по всему полю зрения до угла поля зрения 2W=4° при относительном отверстии 1:3,5 для пространственной частоты Ν=90 мм, что позволяет использовать матрицы с размером пиксела до 5,5 мкм. Однако, при увеличении относительного отверстия и угла поля зрения данная конструкция не обеспечивает высокого качества изображения для пространственных частот не менее 90 мм.
-1
Задачей полезной модели является увеличение относительного отверстия, увеличение поля зрения, повышение качества изображений для пространственных частот не менее 90 мм для всего поля зрения в спектральном диапазоне (600…900) нм.
Объектив содержит установленные по ходу луча два компонента и расположенный между ними спектроделительный блок, выполненный с возможностью пропускания излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 900 нм и отражения излучения в спектральном диапазоне излучения длиной волны (1030±40) нм или (1540±30) нм, при этом первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и первой отрицательной линзы, двояковыпуклую линзу, вторую отрицательную линзу, выполненную двояковогнутой, и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и установленного с возможностью перемещений вдоль оптической оси, в отличие от прототипа, первая отрицательная линза двусклеенной линзы первого компонента выполнена двояковогнутой, вторая отрицательная линза первого компонента и его положительный мениск разделены воздушным промежутком, отрицательный мениск второго компонента склеен из отрицательного и положительного менисков, при этом оптическая сила одиночной двояковыпуклой линзы первого компонента и оптическая сила его положительного мениска отличается на величину не более 0,002, сумма оптических сил первого и второго компонентов не превышает 0,0016 по абсолютной величине.
Конструкция первого компонента, содержащая положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, наличие воздушного промежутка между второй отрицательной линзой и положительным мениском, а также конструкция второго компонента, выполненного в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеенного из отрицательного и положительного менисков, обеспечивает высокую коррекцию аберраций осевого и внеосевых пучков при увеличении относительного отверстия до 1:3,2.
Выбор сумм оптических сил первого и второго компонентов не более 0,0016 по абсолютной величине позволяет исправить кривизну изображений, астигматизм и аберрации широких наклонных пучков при увеличении угла поля зрения до 2W=7°.
Выбор оптических сил одиночной двояковыпуклой линзы первого компонента и его положительного мениска, отличающихся на величину не более 0,002, обеспечивает получение высоких значений коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения за счет коррекции аберраций широких наклонных пучков, комы и сферической аберрации, что повышает качество изображений.
Предлагаемый объектив имеет:
-1
-1
- фокусное расстояние 131,2 мм, относительное отверстие 1:3,28, угол поля зрения 2w=7°.Входной зрачок диаметром 40 мм совпадает с первой поверхностью объектива. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции (Т) для пространственной частоты N=90 мм в точке на оси составляют не менее 0,69, на краю поля зрения 2W=7° - не менее 0,5, для пространственной частоты N=145 ммв точке на оси не менее 0,53, для угла поля зрения 2W=5,5° не менее 0,4, что позволяет использовать данный объектив с матрицами с размером пиксела до 3,4 мкм.
На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива по первому варианту.
На фиг. 2 приведены графики расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.
На фиг. 3 приведены графики расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 2W=7°.
Объектив (фиг. 1) состоит из установленных по ходу луча двух компонентов, спектроделительного блока, расположенного между ними, светофильтра. Первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы 1 и первой отрицательной линзы 2, выполненной двояковогнутой, двояковыпуклую линзу 3, вторую отрицательную линзу 4, выполненную двояковогнутой, и положительный мениск 5.
Второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеен из отрицательного мениска 6 и положительного мениска 7.
Второй компонент установлен с возможностью перемещений вдоль оптической оси, что позволяет производить подфокусировку при работе на ближней дистанции.
Между первым и вторым компонентами расположен спектроделительный блок 8, пропускающий излучение в спектральном диапазоне λ=(500…900) ΗΜ и отражающий излучение с длиной волны λ=1540 ΗΜ. Объектив содержит светофильтр 9, выделяющий рабочий спектральный диапазон (600…900) нм.
1
2
Фокусное расстояние первого компонента для λ=700 нм f'=102,71 мм, фокусное расстояние второго компонента для λ=700 ΗΜ f' = -121,36 мм. Сумма оптических сил первого и второго компонентов равна:
Разность оптических сил одиночной двояковыпуклой линзы 3 и положительного мениска 5 составляет
3
5
Δϕ=1/f' - 1/f'=1/74,309 - 1/83,58=0,00149
-1
Графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для края поля зрения, приведенные на фиг. 2 и 3, подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения для пространственных частот не менее N=145 мм, что позволяет получить изображение объектов на ПЗС-матрице с размером пиксела до 3,4 мкм.
Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения до 2W=7° проходит через входной зрачок объектива, диаметром 40 мм, совпадающий с первой поверхностью, и, преломившись через поверхности линз 1, 2, 3, 4, 5 попадает в спектроделительный блок 8, после которого излучение с длинами волн λ=500 ΗΜ…900 нм попадает на линзы 6, 7, преломляется через их поверхности, проходит через светофильтр 9, и фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица. Пучок лучей с длиной волны λ=1064 нм или λ=1570 нм отражается от гипотенузной грани спектроделительного блока 8 и фокусируется на площадке фотоприемника.
Источники информации
1. BY №10332 U (Открытое акционерное общество «Пеленг»), 30.10. 2014, весь документ.
2. BY №11037 U (Открытое акционерное общество «Пеленг»), 30.04. 2016, весь документ, - прототип.