СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ С ВЫНЕСЕННЫМ ВХОДНЫМ ЗРАЧКОМ

Предполагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к светосильным объективам с вынесенным входным зрачком, и может быть использовано в различных оптико-электронных приборах, в частности, с целью формирования изображения участка звездного неба на ПЗС-матрице, расположенной в фокальной плоскости объектива.
Известен светосильный объектив с вынесенным выходным зрачком [1], содержащий четыре компонента, первый из которых склеен из двух линз, первая линза - отрицательный мениск, а вторая линза - положительный мениск, оба мениска обращены вогнутостью к объекту, второй компонент положительный - одиночная двояковыпуклая линза, третий компонент - положительный, склеенный из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз, четвертый компонент - отрицательная двояковогнутая линза.
Объектив обладает улучшенным качеством изображения, но его относительное отверстие недостаточно велико.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является светосильный объектив с вынесенным входным зрачком [2]. Объектив состоит из четырех компонентов и действующей апертурной диафрагмой перед объективом. Первый компонент выполнен из положительного мениска, обращенного выпуклостью к поверхности объекта. Второй компонент выполнен в виде отрицательной линзы. Третий компонент состоит из двух одиночных положительных линз, а четвертый компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклостью к объекту, склеенного из положительной и отрицательной линз.
Известный объектив имеет значительное относительное отверстие (1:1.6), высокое качество изображения, но относительное отверстие недостаточно велико.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение относительного отверстия при сохранении линейного поля и высокого качества изображения.
Поставленная задача решается с помощью предложенного светосильного объектива с вынесенным выходным зрачком, который как и прототип, содержит четыре компонента, первый из которых состоит из положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта, второй компонент содержит отрицательную линзу, третий состоит из двух положительных линз, а четвертый компонент, выполнен в виде мениска, склеенного из положительной и отрицательной линз, обращенного выпуклостью в пространство объекта.
В отличие от прототипа в первом компоненте за положительным мениском дополнительно размещен положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, а во втором компоненте за отрицательной линзой дополнительно установлен отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта.
d
d
d
d
d
d
Показатели преломления положительных линз всех компонентов имеют значения 1,6≤n≤1,7, а их коэффициенты дисперсии 45≤v≤64, показатель преломления отрицательного мениска во втором компоненте, обращенном выпуклостью к пространству объекта, n≥1,5, и его коэффициент дисперсии 55≤v≤64, показатели преломления отрицательных линз второго и четвертого компонентов 1,67≤n≤1,76, а их коэффициенты дисперсии 27≤v≤29.
Кроме того, в третьем компоненте обе положительные линзы выполнены плосковыпуклыми, а склеенный мениск в четвертом компоненте выполнен из положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостью к пространству объекта.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение оптических элементов из марок стекол с указанными показателями преломления и коэффициентами дисперсии позволили и дополнительно размещенные в первом и во втором компонентах мениски позволили исправить сферическую и хроматическую аберрацию для точки на оси и по полю, обеспечить плановую коррекцию и увеличить относительное отверстие в 1.33 раза.
Таким образом, достигнут технический результат, заключающийся в увеличении относительного отверстия при сохранении линейного поля и высокого качества изображения в центре и по полю.
Предлагаемый светосильный объектив с вынесенным входным зрачком иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 - представлена оптическая схема объектива, а на фиг 2 - приведен график частотно-контрастной характеристики.
Заявляемый светосильный объектив с вынесенным входным зрачком содержит четыре компонента.
Первый компонент содержит положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и за мениском 1 дополнительно размещен мениск 2, обращенный выпуклостью к пространству объекта.
Второй компонент состоит из отрицательной линзы 3 и дополнительно размещенного отрицательного мениска 4, обращенного выпуклостью к пространству объекта.
Третий компонент состоит из двух положительных линз 5 и 6, которые выполнены плосковыпуклыми.
Четвертый компонент выполнен в виде мениска, склеенного из положительной 7 и отрицательной 8 линз, и обращенного выпуклостью в пространство объекта.
d
d
d
d
d
d
Кроме того, показатели преломления положительных линз 1,2,5,6 и 7 объектива имеют значения 1,6≤n≤1,75, а их коэффициенты дисперсии 45≤v≤64, показатель преломления отрицательного мениска 8 второго компонента n≥l/5, а его коэффициент дисперсии 55≤v≤64, показатели преломления отрицательных линз 3 и 8 имеют значения 1,67≤n≤1,76, а их коэффициенты дисперсии 27≤v≤29.
За объективом в плоскости изображения расположена плоскопараллельная пластина 9.
Предлагаемый объектив работает следующим образом.
Лучи от объекта наблюдения, ограничиваясь апертурной диафрагмой AD, проходят через первый компонент: мениски 1 и 2, и далее через второй компонент: линзу 3 и мениск 4, положительные линзы 5 и 6 третьего компонента и склеенный из положительного 7 и отрицательного 8 менисков четвертого компонента и плоскопараллельную платину 9, образуя контрастное изображение в фокальной плоскости объектива.
В качестве примера приведен светосильный объектив с вынесенным входным зрачком со следующими параметрами:
Фокусное расстояние, мм:
36.3
Относительное отверстие d/f:
1.20
Угловое поле, град.:
28.00
Диаметр входного зрачка, мм:
30.20
Положение входного зрачка, мм:
0.0000
Диаметр выходного зрачка, мм:
56.00
Положение выходного зрачка, мм:
-67.43
Размер изображения, мм:
18.00
Длина системы, мм:
65.90
Рассчитанный объектив работает в спектральном диапазоне, который приведен ниже.
Спектральные характеристики
Длины
Относительные
волн, мкм
веса
0.5461
1.0000
0.5800
1.0000
0.6000
1.0000
0.6500
1.0000 главная
0.7000
1.0000
0.7500
1.0000
0.8000
1.0000
0.8500
1.0000
Полихроматическая Частотно - Контрастная Характеристика ЧКХ (Фиг. 2) в рассчитанном объективе по всему полю для частоты 30 л/мм не менее 60%, контраст изображения на частоте 60 л/мм не менее 24%.
Таким образом, в предлагаемом объективе относительное отверстие увеличено в 1,33 раза при одновременном сохранении линейного поля и высокого качества изображения.
Источники информации
1. Российская федерация, патент на полезную модель №87809, МПК: G02В 9/14, 20.10.2009.
2. Российская федерация, патент на изобретение №2248597, МПК: С02В 9/60, 20.03.2005 - прототип.