линзовый объектив
Классы МПК: | G02B9/34 с четырьмя линзами |
Автор(ы): | Хацевич Т.Н. (RU), Олейник С.В. (RU) |
Патентообладатель(и): | Сибирская государственная геодезическая академия (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-12-26 публикация патента:
10.11.2004 |
Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в качестве объектива в приборах ночного видения для наблюдения и опознавания объектов в условиях пониженной освещенности. Объектив содержит три компонента. Первый компонент состоит из двух линз -двояковыпуклой и плосковогнутой, обращенной вогнутостью к плоскости предметов, с небольшим воздушным промежутком между ними, а второй компонент имеет форму положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, и представляет собой склейку из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Третий компонент также имеет форму положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения. Обеспечиваются более высокие технические характеристики объектива: повышение разрешающей способности и улучшение качества изображения. 5 ил., 1 табл.
Формула изобретения
Линзовый объектив, содержащий три компонента, первый компонент которого состоит из двояковыпуклой и отрицательной линз, а второй и третий имеют форму положительных менисков, обращенных вогнутостями к плоскости изображения, отличающийся тем, что отрицательная линза первого компонента выполнена плосковогнутой, обращенной вогнутостью к плоскости предметов, и разделена с первой малым воздушным промежутком, а второй компонент выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в качестве объектива в приборах ночного видения для наблюдения и опознавания объектов в условиях пониженной освещенности.
Известен объектив для работы в инфракрасной области спектра [1], состоящий из двух компонентов. Первый компонент содержит одиночную выпуклоплоскую линзу и положительную линзу, склеенную из плосковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы, а второй компонент - близфокальный положительный мениск.
Его недостатком является низкое качество изображения (кружок рассеяния 2y’0.266 мм для спектрального диапазона 486-800 нм, на краю поля зрения максимальный полный размер кружка рассеяния 0.1 мм, дисторсия 3.9%).
Наиболее близким, принятым за прототип, является светосильный объектив для работы в приборах ночного видения [2], состоящий из трех компонентов, первый из которых - двухсклеенная линза, состоящая из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, а второй и третий - положительные мениски, обращенные вогнутостью к плоскости изображения.
Недостатками этого объектива являются низкое качество изображения и малая разрешающая способность, которые не позволяют их использовать при работе с ЭОПами 2+ и 3 поколений, разрешающая способность которых лежит в пределах 60 мм-1.
Необходимое улучшение качества изображения в этой системе невозможно обеспечить из-за наличия больших остаточных аберраций, из которых первостепенное значение имеют остаточная сферохроматическая аберрация и кома.
Задачей данного изобретения является обеспечение более высоких технических характеристик объектива: повышение разрешающей способности и улучшение качества изображения.
Поставленная задача достигается тем, что линзовый объектив содержит три компонента, первый компонент которого состоит из двояковыпуклой и отрицательной линз, а второй и третий имеют форму положительных менисков, обращенных вогнутостями к плоскости изображения, согласно изобретению отрицательная линза первого компонента выполнена плосковогнутой, обращенной вогнутостью к плоскости предметов, и разделена с первой малым воздушным промежутком, а второй компонент выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.
Выполнение первого компонента системы из двух линз с небольшим воздушным промежутком между ними дает возможность за счет введения двух дополнительных параметров (радиуса кривизны преломляющей поверхности и расстояния между линзами) уменьшить значения остаточной сферической аберрации и комы, которые имеют недопустимо большие значения в случае двухсклеенного первого компонента.
Выполнение второго компонента системы в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз позволяет, используя различные марки стекол и изменяя внутренний радиус преломляющей поверхности, устранить остаточный хроматизм, а также дополнительно влиять на аберрации широких наклонных пучков.
Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
фиг.1 - оптическая схема объектива;
фиг.2 - продольные осевые аберрации;
фиг.3 - график астигматизма;
фиг.4 - график дисторсии;
фиг.5 - график частотно-контрастной характеристики объектива.
Оптическая схема светосильного объектива представлена на фиг.1, где показаны: первый компонент 1, второй компонент 2 и третий компонент 3. Элемент под номером 4 - фотокатод ЭОП, 5 - плоскость изображения.
Конструктивные параметры данного объектива приведены в таблице.
Объектив имеет следующие характеристики:
Фокусное расстояние 162 мм
Относительное отверстие 1:1,5
Рабочий спектральный диапазон 600-800 нм
Основная длина волны 700 нм
Линейное поле в пространстве изображения 18 мм
На фиг.2 показаны графики осевых аберраций предлагаемого объектива. По оси абсцисс отложены значения продольных аберраций S’ (мкм), а по оси ординат - координата y (мм) в плоскости входного зрачка.
На фиг.3 изображен график астигматизма, а на фиг.4 - график дисторсии предлагаемой оптической системы объектива. По осям ординат на обоих графиках отложен размер изображения y’ (мм). На фиг.3 по оси абсцисс - астигматические отрезки Z’s, Z’m (мм), на фиг.4 - относительная дисторсия y’ в %.
На фиг.5 показаны графики частотно-контрастной характеристики предлагаемого объектива. По оси абсцисс отложена пространственная частота N мм-1, отнесенная к плоскости изображения объектива, а по оси ординат - коэффициент передачи контраста Т в относительных единицах.
Из приведенных графиков, а также из анализа работы прототипа на частотах 30-50 мм-1 видно, что предлагаемая схема объектива имеет более высокие показатели по качеству даваемого изображения.
Данный объектив может применяться в приборах, работающих при пониженной освещенности, а также в ночных условиях для задач обнаружения, различения и опознавания объектов.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1208527, кл. G 02 В 9/40, 9/32.
2. Патент Российской Федерации №2105333, кл. G 02 В 9/12, 9/34, 15/22.
Класс G02B9/34 с четырьмя линзами
объектив эндоскопа - патент 2529055 (27.09.2014) | |
светосильный объектив ик-области - патент 2506616 (10.02.2014) | |
объектив эндоскопа - патент 2464599 (20.10.2012) | |
объектив - патент 2451312 (20.05.2012) | |
светосильный объектив для инфракрасной области спектра - патент 2449327 (27.04.2012) | |
четырехлинзовый объектив - патент 2412455 (20.02.2011) | |
светосильный объектив - патент 2411556 (10.02.2011) | |
светосильный объектив для тепловизора - патент 2403598 (10.11.2010) | |
широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком - патент 2399072 (10.09.2010) | |
объектив - патент 2386988 (20.04.2010) |