Трилінзовий об’єктив
Власники патенту UA 2478996:
Об'єктив може бути використаний, наприклад, у приймальних каналах, що працюють із ПЗЗ-матрицями. Трилінзовий об'єктив складається з трьох послідовно розташованих по ходу променів одиночних лінз, перша з яких негативний меніск, звернений опуклістю до предмета, друга - позитивна лінза, перша поверхня якої - опукла, третя - негативний меніск, звернений опуклістю до предмета. Друга по ходу променів лінза може бути виконана двоопуклою. Технічний результат - збільшення фокусної відстані та підвищення якості зображення. 2 з.п. ф-ли, 1 іл., 2 табл.
Винахід відноситься до оптичного приладобудування і може бути використане в різних оптичних системах, наприклад, у приймальних каналах, що працюють з ПЗЗ-матрицями.
Відомий трилінзовий фотографічний телеоб'єктив «Таїр-3» (Д.С.Волосов, «Фотографічна оптика», вид. «Мистецтво», Москва, 1971, стор.461, табл. V.6, стор.466, рис.V .12 а), що містить два компоненти, перший з яких (по ходу променів) - позитивний, що складається з двох одиночних лінз - двоопуклою і негативною, а другий компонент - негативний одиночний меніск, звернений опуклістю до предмета. Даний об'єктив має фокусну відстань 300 мм та відносний отвір 1:4,5. Однак цей телеоб'єктив має недостатній відносний отвір та значне геометричне віньєтування – 40%.
Найбільш близьким аналогом до технічного рішення, що заявляється, є об'єктив телескопа (патент США №2158507, 88-57, публ. 1939 р., приклад 1, фіг.1), що містить два компоненти, перший з яких по ходу променів - дволінзовий, склеєний з двоопуклою і двояковогнутої лінз, другий компонент - одиночний негативний меніск, обернений опуклістюдо предмета. У даному об'єктиві для лінії спектру D показник заломлення двоопуклої лінзи дорівнює 1,5209; двояковогнутої лінзи - 1,6646 та негативного меніска - 1,5163. Однак цей об'єктив має недостатні фокусну відстань 96,3 мм та якість зображення. Так, для відносного отвору 1:4,29 і кутового поля в просторі предметів 2W=4 град 10 хв об'єктив має поперечну аберацію для точки на осі мінус 0,083 мм, поперечну аберацію в сагітальному перерізі мінус 0,09 мм, поперечну аберацію в меридіонально мінус 0,1471 мм для лінії спектру D.
Завданням винаходу є підвищення експлуатаційних характеристик трилінзового об'єктива.
Технічний результат - збільшення фокусної відстані та підвищення якості зображення.
Це досягається тим, що в трилінзовому об'єктиві, що містить два компоненти, перший з яких по ходу променів - дволінзовий, що включає в себе негативну і позитивну лінзи, причому перша поверхня позитивної лінзи опукла, другий компонент - одиночний негативний меніск, звернений опуклістю до предмета, на відміну від відомого лінзи першого компонента виконані одиночними, і перша - негативний меніск, звернений опуклістю до предмета
Крім того, друга по ходу променів одиночна лінза першого компонента може бути виконана двоопуклою.
Крім того, для лінії спектру D показник заломлення одиночної негативної лінзи першого компонента може бути більше 1,67 і менше 1,79, одиночної позитивної лінзи першого компонента відповідно більше 1,3 і менше 1,5 і негативного меніска другого компонента відповідно більше 1, 6 та менше 1,71.
На кресленні представлена оптична схема запропонованого трилінзового об'єктива.
Трилінзовий об'єктив складається з двох послідовно розташованих по ходу променів компонентів - дволінзового, що складається з одиночного негативного меніска 1, зверненого опуклістю до предмета, і позитивної одиночної лінзи 2. Другий компонент - одиночний негативний меніск 3, звернений опуклістю до предмета. Апертурна діафрагма розташована на відстані 35,72 мм за лінзою 2, але може знаходитись і в іншому місці.
Запропонована оптична система працює як об'єктив, що збирає з нескінченності, тобто світловий потік від предмета, розташованого в нескінченності, потрапляє в об'єктив, де проходить через лінзи 1, 2, 3 і утворює зображення предмета в площині найкращої установки, в якій встановлений приймач оптичного випромінювання ( не показаний).
Відповідно до запропонованого рішення розрахований трилінзовий об'єктив, виправлений у спектральному діапазоні від 589 нм до 800 нм. Основна розрахункова довжина хвилі – 706,52 нм.
Конструктивні параметри пропонованого об'єктива наведено у табл.1.
Характеристики розрахованого об'єктива:
| фокусна відстань | 300,33 мм |
| відносний отвір | 1:4,29 |
| кутове поле у просторі предметів | 4 град 10 хв |
| задній фокальний відрізок | 49,29 мм |
У пропонованому об'єктиві лінії спектру D показник заломлення одиночної негативної лінзи першого компонента дорівнює 1,6709; одиночної позитивної лінзи першого компонента дорівнює 1447303; негативного меніска другого компонента дорівнює 1,6594.
У табл.2 наведені аберації для довжини хвилі 589,3 нм для об'єктива найближчого аналога та запропонованого об'єктива для довжини хвилі 706,52 нм.
Пропонований об'єктив має збільшене попорівняно з найближчим аналогом фокусна відстань 300,33 мм та підвищена якість зображення (особливо для широких польових похилих пучків), що випливає з табл.2.
Безпосередньо даний об'єктив-апохромат розрахований для роботи в інфрачервоному діапазоні спектру, що дозволяє отримувати знімки в цифровій камері зі спеціальними ефектами типу «Зимовий пейзаж з інеєм» за будь-яких погодних умов. Пропонований об'єктив при перерахуванні на видимий діапазон спектра можна використовувати також як фотографічний об'єктив на формат кадру 24×18 мм 2 , у тому числі і для цифрових камер.
Таким чином, в результаті запропонованого рішення забезпечено отримання технічного результату: створено трилінзовий об'єктив зі збільшеною фокусною відстанню та підвищеною якістю зображення.
| Таблиця 1 | |||||
| Радіуси, мм | Товщини, м | Марка скла | Показник заломлення ne | Коеф. дисперсії νe | Світловий діаметр, мм |
| R1 = 99,772 | 70 | ||||
| d1 = 6,2 | БФ16 | 1,674385 | 47 | ||
| R2 = 60,269 | 70 | ||||
| d2 = 0,4 | 1 | ||||
| R3 = 59,295 | 70 | ||||
| d3=15 | OK4 | 1,4485 | 91,53 | ||
| R4=-2310,307 | 69,8 | ||||
| d4 = 223,15 | 1 | ||||
| R5 = 22,03 | 28,2 | ||||
| d5 = 3,05 | СТК3 | 1,662237 | 57,09 | ||
| R6 = 19,725 | 26,2 |
| Таблиця 2 | ||
| Вид аберації | Найближчий аналог | Запропонований об'єктив (не більше) |
| 1 | 2 | 3 |
| Поперечна сферична аберація для точки на осі для відносного отвору 1:4,29 | -0,083 мм | 0,073 мм |
| Поперечна аберація широкого похилого пучка в меридіональному перерізі для кутового поля у просторі предметів 2W=4 град 10 хв | -0,1471 мм | 0,072 мм |
| Поперечна аберація широкого похилого пучка в сагітальному перерізі для кутового поля у просторі предметів 2W=4 град 10 хв | -0,09 мм | 0,036 мм |
| Меридіональний астигматичний відрізок X'м для кутового поля у просторі предметів 2W=4 град 10 хв | 0,0352 мм | -0,021 мм |
| Сагітальний астигматичний відрізок X's для кутового поля у просторі предметів 2W=4 град 10 хв | 0,01 мм | -0,054 мм |
| Дисторсія для кутового поля у просторі предметів 2W=4 град 10 хв | 0,086% | 0,977% |
1. Трилінзовий об'єктив, що містить два компоненти, перший з яких по ходу променів - дволінзовий, що включає негативну і позитивну лінзи, причому перша поверхня позитивної лінзи опукла, другий компонент - одиночний негативний меніск, звернений опуклістю до предмета, що відрізняється тим, що лінзи першого компонента виконані одиночними і перша їх - негативний меніск, звернений опуклістю до предмета.
2. Трилінзовий об'єктив за п.1, який відрізняється тим, що друга по ходу променів одиночна лінза першого компонента виконана двоопуклою.
3. Трилінзовий об'єктив за п.1, який відрізняється тим, що для лінії спектру D показник заломлення одиночної негативної лінзи першого компонента більше 1,67 і менше 1,79, одиночної позитивної лінзи першого компонента більше 1,3 і менше 1,5, негативного меніска другого компонента більше 1,6 та менше 1,71.