Світлосильний ширококутний об’єктив

Реферат: UA 81805 U UA 81805 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до оптичного приладобудування, а точніше, до малогабаритних об'єктивів, працюючих з ПЗЗ-приймачами, і може бути використана для отримання інформації від зовнішніх об'єктів, наприклад, у складі камери мобільного телефону. Відомий малогабаритний світлосильний ширококутний об'єктив за патентом Росії N 80248 U1, МПК G02B 9/14, публікація від 27 січня 2009, що містить три компоненти з асферичними поверхнями і апертурну діафрагму, перший компонент виконаний позитивним, другий негативним, а апертурна діафрагма розташована між першим і другим компонентами, третій компонент виконаний афокальним. Об'єктив має відносний отвір 1:2,8, кутове поле - 64°. Цей об'єктив прийнятий авторами за найближчий аналог. Недолік об'єктива за найближчим аналогом - малий відносний отвір і незадовільна якість зображення. Задачею корисної моделі є збільшення відносного отвору об'єктива, забезпечення високої якості зображення за рахунок конструктивного виконання його оптичної схеми, а саме використання особливого типу асферичних поверхонь. Поставлена задача вирішується тим, що в світлосильному ширококутному об'єктиві, що містить три компоненти з асферичними поверхнями і апертурну діафрагму, перший компонент виконаний як позитивний меніск, повернутий увігнутістю до зображення, другий - як позитивний меніск, повернутий увігнутістю до об'єкта, апертурна діафрагма розташована між першим і другим компонентами, третій компонент виконаний як позитивний меніск, повернутий увігнутістю до зображення. Перед поверхнею зображення встановлюється плоскопаралельна пластинка, яка слугує для того, щоб забезпечити функціонування об'єктива за запропонованою корисною моделлю в складі ПЗЗ-камери, наприклад, мобільного телефону. Товщина пластинки 0,3 мм, вона враховується при корекції аберацій. Зазначена сукупність дозволяє отримати необхідну й достатню кількість параметрів оптичної системи, що дозволяють створити світлосильний ширококутний об'єктив зі збільшеним відносним отвором об'єктива, високою якістю зображення за рахунок конструктивного виконання його оптичної схеми, а саме використання особливого типу асферичних поверхонь. Сукупність усіх ознак дозволяє вирішити поставлену задачу, виключення будь-якого з них веде до неможливості реалізації ширококутного об'єктива з винесеною вхідною зіницею, великим лінійним полем в просторі зображень і одночасно поліпшеною якістю зображення. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями: На фіг. 1 представлена оптична схема світлосильного ширококутного об'єктива. На фіг. 2 зображено графік астигматичних кривих, що ілюструють ступінь абераційної корекції кривизни зображення світлосильного ширококутного об'єктива для запропонованої корисної моделі. На фіг. 3 наведено графік величини відносної дисторсії в залежності від відносного значення кутового поля для запропонованої корисної моделі. На фіг. 4 представлені графік модуляційної передавальної функція об'єктива відповідно до запропонованої корисної моделі. На фіг. 5 показано точкову діаграму для осьового та позаосьових пучків. Світлосильний ширококутний об'єктив містить послідовно розташовані по ходу променя три компоненти: позитивний меніск 1, розташований увігнутою поверхнею до простору зображення, апертурну діафрагму (АД), позитивний меніск 2, розташований увігнутою поверхнею до простору об'єкта, позитивний меніск 3 повернутий увігнутістю до зображення, плоскопаралельну пластинку 4. Об'єктив працює таким чином: світловий потік від нескінченно віддаленого об'єкта послідовно проходить через усі елементи об'єктива 1-4 після яких утворюється зображення у фокальній площині об'єктива. Зображення потрапляє на світлочутливий шар ПЗЗ-матриці (на кресленнях не показана). Прикладом конкретної реалізації запропонованої корисної моделі є світлосильний ширококутний об'єктив, що має фокусну відстань 3,46064 мм, відносний отвір 1:2,3 і кутове поле 2w=64°, товщина пластинки, виконаної з скла К8, становить 0,3 мм (є елементом камери ПЗЗ, але враховується при розрахунку об'єктива). Спектральний діапазон роботи - 0,47999 мкм 0,64385 мкм. Основні технічні параметри об'єктива представлені в таблиці 1, а конструктивні параметри в таблицях 2 і 3. 1 UA 81805 U Таблиця 1 Технічні параметри об'єктива № 1 2 3 4 5 Найменування параметра Фокусна відстань, мм Кутове поле, кут.град. Відносний отвір Задній фокальний відрізок, мм Загальна довжина, мм Значення 3,46064 64 1:2,3 0,176077 5,2795 Таблиця 2 Конструктивні параметри об'єктива № поверхні Об'єкт 1 2 апертурна діафрагма 3 4 5 6 7 8 Зображення Радіус кривизни поверхні, Осьова відстань, Світлові висоти, Марки матеріалу мм мм мм нескінченність Повітря 1,513446 1,403421 Пластик* 1,196829 4,994305 0,341864 Повітря 0,516885 -1,785291 -2,130462 3,806540 5,902982 нескінченність нескінченність нескінченність 0,906989 0,050000 1,661248 0,315994 0,3 0,3 Пластик** Повітря Пластик* Повітря К8 Повітря Повітря 0,636553 1,138770 2,100025 2,415818 1,986914 2,084810 2,265942 Примітка: * - пластик типу крон має показник заломлення - 1,52739, коефіцієнт дисперсії - 54,79. ** - пластик типу флінт має показник заломленням - 1,62465, коефіцієнт дисперсії - 21,33. 5 Тип асферичних поверхонь запропонованою корисної моделі описується рівнянням асферичних поверхонь Форбса [G. W. Forbes, "Shape specification for axially symmetric optical surfaces," Opt. Express 15, 5218-5226, (2007)], а значення коефіцієнтів представлені в таблиці 3. Таблиця 3 Коефіцієнти асферичних поверхонь об'єктива № поверхні Норм. радіус 1 1,700000 2 1,000000 3 1,000000 4 1,500000 5 2,100025 6 2,415818 10 15 Коефіцієнт А0 -0,875379 0,983160 -0,517775 -0,236432 -0,197537 -0,251011 Коефіцієнт А1 -0,540433 0,569711 -0,117710 -0,077002 9,4664Е-003 -0,045101 Коефіцієнт А2 -0,198108 0,189752 4,9997Е-004 -8,4060Е-003 2,0258Е-003 -5,1231Е-003 Коефіцієнт A3 -0,030844 0,025963 8,4657Е-003 -1,5301Е-003 -9,9062Е-004 4,6984Е-004 Технічними перевагами запропонованої корисної моделі в порівнянні з найближчим аналогом є: - Поліпшення якості зображення за критерієм МПФ при частоті 200 лін/мм, для основної довжини хвилі на осі, що задовольняє вимогам камер сучасних мобільних телефонів. - Збільшення відносного отвору з 1:2,8 (у найближчого аналога) до 1:2,3 (у запропонованій корисній моделі). - Зменшення світлової плями (СКВ радіус світлової плями для осьового пучка). 2 UA 81805 U Реалізація технічних переваг об'єктива запропонованою корисної моделі підвищує його інформативність, що дозволяє використовувати його як світлосильний ширококутний об'єктив в камерах мобільних телефонів, який має якість зображення, близьку до дифракційної межі розділення. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Світлосильний ширококутний об'єктив, що містить три компоненти з асферичними поверхнями і апертурну діафрагму, перший компонент виконаний як позитивний меніск, повернутий увігнутістю до зображення, другий - як позитивний меніск, повернутий увігнутістю до об'єкта, апертурна діафрагма розташована між першим і другим компонентами, який відрізняється тим, що третій компонент виконаний як позитивний меніск, повернутий увігнутістю до зображення, а поверхні об'єктива виконано як асферичні поверхні Форбса. 3 UA 81805 U 4 UA 81805 U 5 UA 81805 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6