Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 7078
(13) U
(46) 2011.02.28
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(51) МПК (2009)
G 02B 9/12
(54) ОБЪЕКТИВ
(21) Номер заявки: u 20100679
(22) 2010.07.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Пеленг" (BY)
(72) Авторы: Анохина Людмила Васильев-
на; Пашевич Юлия Алексеевна; Цур-
кан Виктория Леонидовна; Крумкач
Василий Иванович (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "Пеленг" (BY)
(57)
Объектив, содержащий последовательно расположенные на оптической оси первую
положительную линзу, первую отрицательную линзу, вторую положительную линзу, вто-
рую отрицательную линзу и третью положительную линзу, выполненную в виде двояко-
выпуклой линзы, отличающийся тем, что после третьей положительной линзы введены
два отрицательных мениска, обращенных вогнутостью к пространству предметов, первая
положительная линза выполнена двояковыпуклой, первая отрицательная линза выполнена
двусклеенной, состоящей из двояковогнутой линзы с показателем преломления nе и
коэффициентом дисперсии νe, удовлетворяющими условиям 1,64≤ ne ≤1,66, 43≤ νe ≤44, и
положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений с по-
казателем преломления nе и коэффициентом дисперсии νe, удовлетворяющими условиям
1,61 ≤ne ≤1,62, 58 ≤νe ≤59, вторая положительная линза выполнена в виде мениска, обра-
щенного вогнутостью к пространству изображений, вторая отрицательная линза выполне-
на в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, расстояние
между первой отрицательной линзой и второй положительной линзой составляет не менее
0,05 фокусного расстояния объектива.
(56)
1. Патент RU 2183339 C1, МПК G02B9/64, 2002.
2. Патент RU 2183028 C1, МПК G02B 9/64, 2002 (прототип).
Фиг. 1
BY7078U2011.02.28

2. BY 7078 U 2011.02.28
2
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам,
и может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на
ПЗС-матрице.
Известен фотографический объектив [1], содержащий два компонента, первый - положи-
тельный, состоящий из трех одиночных линз, первая и вторая из которых положительные,
третья отрицательная, второй компонент - отрицательный, состоящий из четырех одиночных
линз, первая из которых отрицательная, вторая двояковогнутая, третья двояковыпуклая и
четвертая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов.
Недостатками объектива являются небольшое относительное отверстие 1 : 6,3, угол
поля зрения, не превышающий 10°, и дисторсия, достигающая 0,015 % (0,006 мм) для угла
поля зрения 10°.
Наиболее близким к предлагаемому объективу является фотографический объектив
[2], содержащий два компонента, первый - положительный, состоящий из последователь-
но расположенных одиночных линз, первая из которых - положительный мениск, обра-
щенный вогнутостью к пространству изображений, вторая и третья линзы выполнены в
виде положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к простран-
ству изображений, а четвертая линза - двояковыпуклая, второй компонент - отрицатель-
ный, состоящий из четырех одиночных линз, первая и вторая из которых двояковогнутые,
третья - двояковыпуклая, а четвертая - положительный мениск, обращенный вогнутостью
к пространству изображений.
Недостатками прототипа являются небольшое относительное отверстие 1 : 4,8 и спек-
тральный диапазон, не превышающий 360 нм в рабочей области λ = (540…900) нм.
Задачей полезной модели является увеличение спектрального диапазона до 400 нм,
относительного отверстия до 1 : 3,6 при сохранении высокого качества изображения и
дисторсии, не превышающей 0,001 мм для углового поля зрения 16,8°.
Сущность полезной модели заключается в том, что объектив содержит последова-
тельно расположенные на оптической оси первую положительную линзу, первую отрица-
тельную линзу, вторую положительную линзу, вторую отрицательную линзу и третью
положительную линзу, выполненную в виде двояковыпуклой линзы, в отличие от прото-
типа после третьей положительной линзы введены два отрицательных мениска, обращенных
вогнутостью к пространству предметов, первая положительная линза выполнена двояковы-
пуклой, первая отрицательная линза выполнена двусклеенной, состоящей из двояковогну-
той линзы с показателем преломления ne и коэффициентом дисперсии νe, удовлетворяю-
щими условиям 1,64≤ ne ≤1,66, 43≤ νe ≤44, и положительного мениска, обращенного
вогнутостью к пространству изображений с показателем преломления nе и коэффициен-
том дисперсии νe, удовлетворяющими условиям 1,61 ≤ne ≤1,62, 58 ≤νe ≤59, вторая поло-
жительная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству
изображений, вторая отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогну-
тостью к пространству изображений, расстояние между первой отрицательной линзой и
второй положительной линзой составляет не менее 0,05 фокусного расстояния объектива.
Выполнение первой положительной линзы двояковыпуклой, первой отрицательной
линзы двусклеенной, состоящей из отрицательной двояковогнутой линзы и положитель-
ного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, исполь-
зование в склеенной линзе стекол с показателями преломления nе, равными 1,6441 и
1,6152, коэффициентами дисперсии νe, равными 43,24 и 58,69, соответственно позволяет
исправить вторичный спектр и тем самым расширить спектральный диапазон до 400 нм.
Выполнение второй положительной линзы в виде мениска, обращенного вогнутостью к
пространству изображений, отстоящей от первой отрицательной линзы на расстояние не
менее 0,05 фокусного расстояния объектива, позволяет уменьшить кривизну изображения
и сферическую аберрацию в точке на оси. Вторая отрицательная линза выполнена в виде
мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и совместно с третьей

3. BY 7078 U 2011.02.28
3
положительной линзой, выполненной двояковогнутой, обеспечивают коррекцию мери-
диональной кривизны и хроматизма увеличения. Введение после третьей положительной
линзы двух отрицательных менисков, обращенных вогнутостью к пространству предме-
тов, позволяет осуществить окончательную коррекцию аберраций широкого наклонного
пучка лучей для спектрального диапазона λ = (450…850) нм при относительном отверстии
1 : 3,6, дисторсии 0,001 мм и угловом поле зрения 16,8°.
Выбор марок стекол осуществлен таким образом, чтобы обеспечить, с одной стороны
минимальный хроматизм увеличения, не превышающий 0,006 мм, и минимальные зна-
чения сферохроматической аберрации, тем самым расширить спектральный диапазон до
400 нм, а с другой стороны, минимальное изменение фокусного расстояния и заднего фо-
кального отрезка при изменении температуры.
Предлагаемый объектив работает в спектральном диапазоне λ = (450…850) нм, имеет
фокусное расстояние 100 мм, относительное отверстие 1 : 3,6 и поле зрения 2W = 16,8°.
Объектив имеет высокое качество изображений: сферическая аберрация для края зрач-
ка не превышает 0,01 мм, дисторсия не превышает 0,001 мм, хроматизм увеличения для
края поля зрения не превышает 0,006 мм. Такое исправление аберраций обеспечивает
концентрацию энергии в кружке 0,016 мм не менее 81 % для точки на оси и не менее 74 %
для крайних точек поля зрения. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции
для пространственной частоты N = 50 мм-1
в точке на оси y' = 0 составляют не менее 0,5,
на краю поля зрения 2W = 16,8°, не менее 0,45, что позволяет получать на приемнике изо-
бражения малых контрастов.
На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.
На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики
стекол, где R - радиус кривизны поверхностей линз, D - расстояние между поверхностями
линз, Св. ∅ - световой диаметр линз, ne - показатель преломления стекол линз для линии е
(λ = 546 нм), νe - коэффициент дисперсии для линии е.
На фиг. 3 приведены графики поперечной сферической аберрации объектива и графи-
ки аберраций широких наклонных пучков меридионального сечения для углов поля зре-
ния W = 8,4° и W = 6°.
На фиг. 4 приведены графики аберраций широких наклонных пучков сагиттального
сечения для углов поля зрения W = 8,4° и W = 6°.
На фиг. 5 приведены графики дисторсии, меридиональной и сагиттальной кривизны
поля зрения.
На фиг. 6 приведены графики расчетной полихроматической частотно-контрастной
характеристики (T) для точки на оси и для углов поля зрения W = 8,4° и W = 6°.
Частотно-контрастные характеристики объектива рассчитаны в соответствии с табли-
цей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения С, при-
веденной ниже.
λ, нм 450 550 650 750 850
С 0,50 1 1 1 0,5
Объектив (фиг. 1) состоит из последовательно расположенных на оптической оси
восьми линз. Первая положительная линза 1 выполнена двояковыпуклой. Первая отрица-
тельная линза - двусклеенная из двояковогнутой линзы 2 из стекла с показателем прелом-
ления ne = 1,6541 и коэффициентом дисперсии νe = 43,24 и положительного мениска 3,
обращенного вогнутостью к пространству изображений, из стекла с показателем прелом-
ления ne = 1,6152 и коэффициентом дисперсии νe = 58,69, вторая положительная линза 4
представляет собой мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений и рас-
положенный на расстоянии 5 мм от положительного мениска 3, обращенного вогнутостью
к пространству изображений, что составляет не менее 0,05 фокусного расстояния объек-
тива. Вторая отрицательная линза 5 выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью
к пространству изображений, третья положительная линза 6 выполнена двояковыпуклой,

4. BY 7078 U 2011.02.28
4
третья 7 и четвертая 8 линзы представляют собой отрицательные мениски, обращенные
вогнутостью к пространству предметов.
Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зре-
ния W = 8,4° попадает в объектив и, преломившись через поверхности линз 1-8, фокуси-
руется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица.
Графики аберраций, приведенные на фиг. 3-6, подтверждают, что объектив имеет хо-
рошее качество изображения по всему полю зрения в спектральном диапазоне от 450 нм
до 850 нм.
Фиг. 2
Фиг. 3

5. BY 7078 U 2011.02.28
5
Фиг. 4
Фиг. 5

6. BY 7078 U 2011.02.28
6
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.