светосильный объектив

Формула изобретения

1. Светосильный объектив, содержащий три компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третий компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, отличающийся тем, что имеет место равенство R₂=R₆, где R₂ - радиус второй оптической поверхности, R₆ - радиус шестой оптической поверхности.

2. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что имеет место равенство R₂ = R₄, где R₂ - радиус второй оптической поверхности, R₄ - радиус четвертой оптической поверхности.

3. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что все три компонента выполнены из оптического материала одной марки.

4. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что первый и второй компоненты выполнены из оптического материала одной марки.

5. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что второй и третий компоненты выполнены из оптического материала одной марки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам, работающим в среднем и дальнем ИК-диапазоне длин волн и может быть использовано в тепловизионных приборах.

Известен светосильный объектив, работающий в диапазоне от 8 до 14 мкм, содержащий четыре компонента:

- положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,

- отрицательную двояковогнутую линзу,

- положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, у которого первая и третья линзы выполнены из германия с показателем преломления не менее 4 (патент США 3363962, НКИ 350-2, публ. 1968 г.). Данный объектив имеет небольшое фокусное расстояние f"=76,2 мм и, кроме того, недостаточную технологичность, т. к. содержит шесть разных радиусов оптических поверхностей, которые требуют применения своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую оптическую поверхность.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является светосильный объектив, работающий в диапазоне от 3,5 до 8 мкм, содержащий последовательно установленные 3 линзы:

- положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,

- отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,

- положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету.

При этом первая и третья линзы выполнены из кремния (патент США 4537464, НКИ 350/1.4, публ. 1985). Данный объектив имеет слишком малое поле зрения 2w=1,6^o и, кроме того, недостаточную технологичность, так как содержит шесть разных радиусов оптических поверхностей, которые требуют применения своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую оптическую поверхность.

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с высоким качеством изображения и технологического изготовления при фокусном расстоянии f^"= 150 мм, относительном отверстии 1:1,65 и поле зрения 2w=6 град при работе в спектральном диапазоне от 8 до 12,5 мкм.

Технический результат - повышение технологичности изготовления объектива при высоком качестве изображения, обусловлен указанной задачей и достигается созданием светосильного объектива, содержащего три компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третий компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, в котором, в отличие от известного, имеет место равенство R₂=R₆, где R₂ - радиус второй оптической поверхности,

R₆ - радиус шестой оптической поверхности,

А возможно и все три компонента выполнить с одинаковыми радиусами кривизны: R₂=R₄=R₆, где R₂ - радиус второй оптической поверхности,

R₄ - радиус четвертой оптической поверхности,

R₆ - радиус шестой оптической поверхности.

Кроме того, первый и второй, второй и третий, а также все три компонента могут быть выполнены из оптического материала одной марки.

На фигуре представлена оптическая схема предложенного объектива.

Объектив состоит из последовательно установленных трех одиночных линз: положительного мениска 1, обращенного вогнутостью к изображению, отрицательного мениска 2, обращенного вогнутостью к изображению, и положительного мениска 3, обращенного выпуклостью к предмету.

Апертурная диафрагма совпадает с первой поверхностью линзы 2.

Объектив работает следующим образом. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

В соответствии с предложенным решением рассчитано 2 варианта светосильного объектива для дальнего ИК-диапазона от 8 до 12,5 мкм.

Конструктивные параметры объектива приведены в табл. 1 и 2.

Характеристики рассчитанного объектива для первого варианта:

Фокусное расстояние объектива - 148 мм

Относительное отверстие - 1:1,65

Угол поля зрения - 6 град

Задний фокальный отрезок - 44,06 мм

Объектив имеет следующие аберрации для =10 мкм:

Поперечная сферическая аберрация для точки на оси - Не более 0,0026 мм

Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении поля зрения 2w = 6 град - Не более 0,086 мм

То же в сагиттальном сечении - Не более 0,031 мм

Меридиональный астигматический отрезок X"_m - Не более 0,125 мм

Сагиттальный астигматический отрезок X"_s - Не более 0,089 мм

Дисторсия - Не более 0,097%

Характеристики рассчитанного объектива по 2 варианту:

Фокусное расстояние объектива - 148,39 мм

Относительное отверстие - 1:1,65

Угол поля зрения - 6 град.

Задний фокальный отрезок - 44,06 мм

Объектив имеет следующие аберрации для =10 мкм:

Поперечная сферическая аберрация для точки оси - Не более 0,042 мм

Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2w=6 град - Не более 0,09 мм

То же в сагиттальном сечении - Не более 0,072 мм

Меридиональный астигматический отрезок X"_m - Не более 0,159 мм

Сагиттальный астигматический отрезок X"_s - Не более 0,101 мм

Дисторсия - Не более 0,12%

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан светосильный трехлинзовый объектив с повышенной технологичностью в изготовлении и высоким качеством изображения при фокусном расстоянии f"=150 мм и при относительном отверстии 1:1,65; поле зрения 2w=6 град и работе в спектральном диапазоне от 8 до 12,5 мкм, т.к. необходимы пробные стекла и обрабатывающий инструмент только на четыре поверхности из шести.