светосильный объектив

Формула изобретения

Светосильный объектив, содержащий четыре компонента, первый и второй из которых - положительные мениски, обращенные выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, четвертый компонент - положительный, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, при этом имеют место следующие соотношения:

0,55 f" < f"₁₂ < 0,7 f";

5,5 f" < f"₁₂₃ < 7 f";

0,4 f" < d₁ + d₂ + d₃ + d₄ + d₅ < 0,6f";

0,5 f" < f"₄ < 0,65 f";

0,2 f" < d₆ < 0,3 f" ;

0,5 < r₃/r₄ < 0,65;

0,2 f" < r₆ < 0,3 f";

1,58 < n₁ = n₂ = n₄ < 1,65,

где f" - фокусное расстояние всего объектива,

f"₁₂ - фокусное расстояние первого, второго компонентов,

f"₁₂₃ - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов,

f"₄ - фокусное расстояние четвертого компонента,

d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆ - толщины и воздушные промежутки в объективе,

r₃, r₄ - радиусы кривизны второго компонента,

r₆ - второй радиус кривизны третьего компонента,

n₁, n₂, n₄ - показатели преломления линз первого, второго и четвертого компонентов.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам телескопических систем наблюдательных оптических приборов для инфракрасных лучей, и может быть использовано в приборах ночного видения.

Известны четырехлинзовые объективы, описанные, например, в выложенной заявке Японии N 58-196516 (A), кл. G 02 B 13/02, опубл. 16.11.83 г., выложенной заявке Японии N 2-304408 (A), кл. G 02 B 13/02, опубл. 18.12.90 г.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является объектив, описанный в выложенной заявке Японии B 55-124115 (A), кл. G 02 B 13/02, опубл. 25.09.80 г. Он содержит следующие последовательно расположенные компоненты:

- первый и второй компоненты - положительные мениски, обращенные выпуклостью к предмету,

- третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,

- четвертый компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету.

Имеют место следующие соотношения:

0,35f < f₁₂ < 0,4f

0,2f < d₁ + d₂ + d₃ + d₄ + d₅ < 0,25f

0,19f < r₆ < 0,21f (I)

1,35f < f₁₂₃ < 1,46f

0,27f < d₆ < 0,32f (II)

n₁, n₂ > 1,6 n₃ n₄ > 1,7

₁,₂ > 50 ₃,₄ < 30 (III)

где f - фокусное расстояние объектива;

f₁₂ - фокусное расстояние первого, второго компонентов;

f₁₂₃ - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов;

d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆ - толщины и воздушные промежутки в объективе;

r₆ - второй радиус кривизны третьего компонента;

n₁, n₂, n₃, n₄ - показатели преломления материала линз;

₁,₂,₃,₄ - коэффициент Аббе линз.

Данный объектив имеет малое относительное отверстие 1:2,8.

Задачей изобретения является создание светосильного объектива с относительным отверстием не менее 1: ,7 и угловым полем в пространстве предметов более 20^o при одновременном хорошем качестве изображения по полю.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается тем, что в светосильном объективе, содержащем четыре компонента, первый и второй из которых - положительные мениски, обращенные выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изобретению, четвертый компонент - положительный и, в отличие от известного, выполнен в виде двояковыпуклой линзы, при этом имеют место следующие соотношения:

0,55f" < f"₁₂ < 0,7f";

5,5f" < f"₁₂₃ < 7f";

0,4f" < d₁ + d₂ + d₃ + d₄ + d₅ < 0,6f";

0,5f" < f"₄ < 0,65f";

0,2f" < d₆ < 0,3f";

0,5 < r₃/r₄ < 0,65;

0,2f" < r₆ < 0,3f";

1,58 < n₁ = n₂ = n₄ < 1,65,

где f" - фокусное расстояние всего объектива;

f"₁₂ - фокусное расстояние первого, второго компонентов;

f"₁₂₃ - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов;

f"₄ - фокусное расстояние четвертого компонента;

d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆ - толщины и воздушные промежутки в объективе;

r₃, r₄ - радиусы кривизны второго компонента;

r₆ - второй радиус кривизны третьего компонента;

n₁, n₂, n₄ - показатели преломления линз первого, второго и четвертого компонентов.

На фиг. 1 изображена оптическая схема объектива; на фиг. 2 и 3 - графики аберраций объектива.

Объектив (фиг. 1) содержит последовательно расположенные по ходу луча четыре компонента, первый 1 и второй 2 из которых - положительные мениски, обращенные выпуклостью к предмету, третий компонент 3 - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, четвертый компонент 4 - двояковыпуклая линза. Апертурная диафрагма расположена за третьим компонентом на расстоянии 1,6 мм от него.

Объектив работает следующим образом. Параллельный световой поток от объекта, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит последовательно через линзы 1, 2, 3 и 4 и образует изображение объекта в плоскости наилучшей установки объектива, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан).

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив со следующими конструктивными данными, мм:

фокусное расстояние объектива - f" = 17,98

фокусное расстояние первого компонента - f"₁ = 20,14

фокусное расстояние второго компонента - f"₂ = 26,24

фокусное расстояние третьего компонента - f"₃ = 6,63

фокусное расстояние четвертого компонента - f"₄ = 10,01

фокусное расстояние первого, второго компонентов - f"₁₂ = 11,58

фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов - f"₁₂₃ = 111,97

задний фокальный отрезок - S"_F" = 7,374

В объективе соблюдены следующие соотношения:

0,5517,98 = 9,889 < f"₁₂ = 11,58 < 0,717,98 = 12,586;

0,417,98 = 7,192 < d₁ + d₂ + d₃ + d₄ + d₅ = 4 + 0,1 + 2,5 + 1 + 1,5 = 9,1 < 0,617,98 = 10,788;

0,5 < r₃/r₄ = = 0,6067 < 0,65;

5,517,98 = 98,89 < f"₁₂₃ = 111,97 < 717,98 = 125,86;

0,517,98 = 8,99 < f"₄ = 10,01 < 0,6517,98 = 11,687;

0,217,98 = 3,596 < d₆ = 4,2 < 0,317,98 = 5,394;

0,217,98 = 3,596 < r₆ = 4,699 < 0,317,98 = 5,394;

1,58 < n₁ = n₂ = n₄ =1,60696 < 1,65.

Рассчитанный объектив имеет следующие характеристики:

относительное отверстие = 1 : 1,6

угловое поле в пространстве предметов = 2 = 25^o40"

спектральный диапазон (0,6...0,75...1,0) мкм

линейное поле изображения 2y" = 8 мм

длина оптической системы

L = d + S" = 16,3 + 7,364 = 23,664 = 1,316f",

где d - сумма толщин и воздушных промежутков в объективе;

S" - задний отрезок;

продольная сферическая аберрация - (-0,0015) мм

меридиональная кривизна изображения - 0,020 мм

сагиттальная кривизна изображения - (-0,027) мм

дисторсия - (-2,9)%

диаметр апертурной диафрагмы равен - 5,68 мм

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: увеличено относительное отверстие объектива до 1: 1,6 при угловом поле в пространстве предметов 2 = 25^o40" и хорошем качестве изображения по полю:

продольная сферическая аберрация - (-0,0015) мм

меридиональная кривизна изображения - 0,020 мм

сагиттальная кривизна изображения - (-0,027) мм

дисторсия - (-2,9)%к