Вариообъектив

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг- отрицательные, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, третий компонент содержит двухсклеенную линзу, состоящую из двояковогнутой линзы и положительного мениска, отличающийся тем, что введена апертурная диафрагма, расположенная перед четвертым компонентом, первый компонент выполнен в виде положительной двухсклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска,обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображений, и двояковыпуклой линзы, и положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент выполнен в виде отрицательной двухсклеенной линзы, состоящей из положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковогнутой линзы, четвертый компонент содержит положительную двухсклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, и двояковыпуклую линзу, при этом отношение оптических сил первого и второго компонентов составляет -2,35-2,4, а соотношение оптических сил второго, третьего и четвертого компонентов равно 11-1,1. 4253 1 Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам с переменным фокусным расстоянием, и может быть использовано в приборах, работающих в видимой и ближней инфракрасной области спектра, с формированием изображения на ПЗС-матрице. Известен вариообъектив 1, содержащий четыре компонента, первый и четвертый из которых неподвижны, а второй и третий выполнены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, при этом первый компонент состоит из отрицательной линзы и трех положительных линз, второй компонент состоит из отрицательного мениска и склеенной отрицательной линзы, третий компонент состоит из двухсклеенной отрицательной линзы, четвертый компонент содержит положительную линзу, установленные за ней два мениска,двояковогнутую линзу, двояковыпуклую линзу, положительную двухсклеенную линзу и положительную одиночную линзу. Недостатком этого объектива является то, что его оптическая схема не позволяет получить диапазон изменения фокусных расстояний объектива более 10 крат, сохраняя при этом высокие оптические характеристики. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническому решению является объектив с переменным фокусным расстоянием 2. Вариообъектив содержит четыре компонента, первый и четвертый из которых положительные и неподвижные, второй и третий компоненты отрицательные и выполнены с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Первый компонент состоит из одиночных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости предметов. Второй компонент выполнен в виде одиночной двояковогнутой линзы. Третий компонент содержит двухсклеенную линзу, состоящую из двояковогнутой линзы и положительного мениска, четвертый компонент содержит двухсклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов. Недостатком этого объектива является то, что его оптическая схема не позволяет получить диапазон изменения фокусных расстояний объектива более 7 крат при увеличении относительного отверстия и сохранении высокого качества изображения во всем диапазоне изменения фокусных расстояний. Задачей изобретения является увеличение диапазона изменений фокусных расстояний вариообъектива при одновременном увеличении относительного отверстия и улучшении качества изображения. Вариообъектив содержит четыре компонента, первый и четвертый компоненты положительные, второй и третий компоненты отрицательные и установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, третий компонент содержит двухсклеенную линзу, состоящую из двояковогнутой линзы и положительного мениска, при этом введена апертурная диафрагма, расположенная перед четвертым компонентом, первый компонент выполнен в виде положительной двухсклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска,обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображений, и двояковыпуклой линзы, и положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент выполнен в виде отрицательной двухсклеенной линзы, состоящей из положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковогнутой линзы, четвертый компонент содержит положительную двухсклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, и двояковыпуклую линзу, отношение оптических сил первого и второго компонентов составляет -2,35-2,4, а отношение оптических сил второго, третьего и четвертого компонентов равно 11-1,1. Апертурная диафрагма обеспечивает регулирование относительного отверстия от 17 при диапазоне фокусных расстояний объектива от 73 мм до 1000 мм до 19,2 при фокусных расстояниях объектива от 1000 мм до 1830 мм. Конструкция первого компонента позволяет исправить сферическую аберрацию при большом фокусном расстоянии и обеспечивает величину вторичного спектра в диапазоне 680 820 нм не более 0,38 мм, что позволило получить высокие значения полихроматических коэффициентов передачи модуляции во всем диапазоне изменения фокусных расстояний. Конструкция второго компонента и его перемещение позволяет исправить полевые аберрации широких наклонных пучков в области малых фокусных расстояний. Конструкция третьего компонента и его перемещение обеспечивает неподвижность плоскости изображения во всем диапазоне изменения фокусных расстояний. Четвертый компонент позволяет исправить осевые аберрации при наибольшем фокусном расстоянии. Отношение оптических сил первого и второго компонентов, которое составляет -2,35-2,4, и отношение оптических сил второго, третьего и четвертого компонентов, равное 11-1,1, соответственно, позволило получить конструкцию объектива, обеспечивающую 25 кратный перепад фокусных расстояний при относительной длине объектива /мах не более 0,59, где- длина объектива от первой поверхности до плоскости изображения,- максимальное фокусное расстояние объектива. Предлагаемый вариообъектив работает в спектральном диапазоне 680820 нм, фокусное расстояние объектива изменяется от 73 мм до 1830 мм, относительное отверстие 1719,2. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции (Т) на пространственной частоте 45 мм-1 для точки на оси не ниже 0,58, для края поля зрения не ниже 0.5 во всем диапазоне изменения фокусных расстояний. На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива. 2 4253 1 На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, гдерадиусы кривизны поверхностей линз,- расстояния между поверхностями линз, е - показатель преломления стекол линз для линии е(546 нм),- число Аббе для линии е. На фиг. 3 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) в точке на оси для фокусного расстояния объектива 73,22 мм. На фиг. 4 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) в точке на краю поля зрения 26 55 для фокусного расстояния 73,22 мм. На фиг. 5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) в точке поля зрения 25 для фокусного расстояния объектива 73,22 мм. На фиг. 6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) в точке на оси для фокусного расстояния 1830 мм. На фиг. 7 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) на краю поля зрения 216 для фокусного расстояния 1830 мм. На фиг. 8 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки поля зрения 211 для фокусного расстояния 1830 мм. Частотно-контрастные характеристики объектива рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения, приведенной ниже. 680 725 766,6 775 820, мкм С 0,1 0,8 1,0 0,8 0,1 Вариообъектив (фиг. 1) состоит из четырех компонентов 1-4. Компонент 1 выполнен в виде положительной двухсклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска 5, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображений, и двояковыпуклой линзы 6, и положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой линзы 7 и двояковогнутой линзы 8, обращенного выпуклой поверхностью к пространству предметов. Фокусное расстояние компонента 547,66 мм. Компонент 1 неподвижен. Показатель преломления отрицательного мениска 5, двояковыпуклой линзы 7 больше 1,7, а двояковогнутая линза 8 выполнена из стекла марки ОФ 4, что позволило получить величину вторичного спектра в спектральном диапазоне 680820 нм не более 0,38 мм при максимальном фокусном расстоянии. Компонент 2 содержит отрицательную двухсклеенную линзу, состоящую из положительного мениска 9,обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковогнутой линзы 10. Фокусное расстояние компонента -232,58 мм. Перемещением вдоль оптической оси этого компонента на 306,5 мм достигается 25-кратное изменение фокусного расстояния объектива. Компонент 3 содержит отрицательную двухсклеенную линзу, состоящую из двояковогнутой линзы 11 и положительного мениска 12, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображений. Фокусное расстояние компонента -233,19 мм. Перемещение компонента 3 вдоль оптической оси обеспечивает неподвижность плоскости изображения во всем диапазоне изменения фокусных расстояний объектива. Длина хода этого компонента 394,3 мм. Компонент 4 содержит положительную двухсклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой линзы 13 и отрицательного мениска 14, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и одиночной двояковыпуклой линзы 15. Фокусное расстояние компонента 213 мм. Компонент 4 неподвижен. Апертурная диафрагма 17 расположена перед четвертым компонентом и осуществляет регулирование светового потока. Объектив работает со светофильтром 16. Длина объектива от первой поверхности до плоскости изображений составляет 1085 мм, что составляет 0,59 - максимального фокусного расстояния объектива. Отношение оптических сил первого и второго компонентов, составляющее -2,35-2,4, и отношение оптических сил второго, третьего и четвертого компонентов, равное 11-1,1, соответственно, а также предлагаемые конструкции компонентов позволили получить вариообъектив с 25-кратным перепадом фокусных расстояний и высоким качеством изображения во всем диапазоне изменения фокусных расстояний объектива. Вариообъектив имеет следующие характеристики фокусное расстояние 731830 мм относительное отверстие 17 19,2 поле зрения 2920.7. При фокусном расстоянии 73 мм сферическая аберрация составляет 0,006 мм, сферохроматизм не более 0,0013 мм, астигматизм не более 0,03 мм, относительная дисторсия 0,4 , аберрации широких наклонных пучков не более 0,01 мм. При фокусном расстоянии 1830 мм сферическая аберрация составляет не более 0,016 мм, сферохроматизм не более 0,05 мм, относительная дисторсия 0,01 , астигматизм не более 0,05 мм, аберрации широких пучков не более 0,007 мм. 4253 1 Значения аберраций приведены в единой плоскости изображений. Такое исправление аберраций позволило получить высокие значения полихроматических коэффициентов передачи модуляции (Т) на пространственной частоте 45 мм-1 для точки на оси Т не ниже 0,58, для края поля зрения не ниже 0,5 во всем диапазоне изменения фокусных расстояний объектива. Таким образом, предложенный объектив позволяет получить больший диапазон изменения фокусных расстояний объектива при более высоком относительном отверстии и лучшем качестве изображения, чем прототип. Источники информации 1. А.с. СССР 1167566, МКИ 0215/14. - 1985. 2. А.с. СССР 1190333, МКИ 0215/16. - 1985. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5