ОКУЛЯР Российский патент 1997 года по МПК G02B25/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к окулярам и может быть использовано в оптических системах с большим увеличением.

Известен окуляр микроскопа /1/, который состоит из двух положительных компонентов: коллективного в виде плосковыпуклой линзы и глазного в виде двух одинаковых плосковыпуклых линз, причем вторая линза обращена выпуклой поверхностью к коллективному компоненту, первая линза главного компонента обращена выпуклой поверхностью ко второй линзе компонента, а оптические силы всех линз окуляра равны. Такой окуляр имеет малый вынос выходного зрачка и не обеспечивает требуемого качества изображения, то есть имеет значительный хроматизм увеличения и кому.

В качестве прототипа выбран окуляр /2/, содержащий два положительных компонента, первый компонент выполнен в виде двусклеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз мениска, обращенного выпуклостью ко второму компоненту, второй компонент состоит из одиночной плосковыпуклой линзы, выполненной из стекла с показателем преломления более 1,8 и обращенной выпуклостью к первому компоненту, при этом толщина по оси двояковогнутой линзы составляет 0,47 суммарной толщины всего окуляра, а компоненты расположены в непосредственной близости друг к другу.

Такая компоновка окуляра позволяет получить хорошее качество изображения, однако для этого требуется выполнение линз с крутыми радиусами, что является не технологичным, а также такой окуляр имеет малый вынос выходного зрачка.

Основной целью изобретения является повышение технологичности окуляра при высоком качестве изображения и увеличение выноса выходного зрачка.

Поставленная цель достигается тем, что окуляр, содержащий два компонента, первый из которых двусклеенный мениск, обращенный вогнутостью к предмету и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, а второй положительная линза, при этом первый компонент выполнен отрицательным, а второй в виде двояковыпуклой линзы, при этом радиусы кривизны положительной линзы первого компонента и радиусы кривизны второго компонента выполнены, соответственно, одинаковыми.

Предлагаемый окуляр является высокотехнологичным, так как из трех линз в компоновке две линзы имеют одинаковые радиусы кривизны обеих поверхностей. К тому же общая компоновка окуляра позволила получить больший вынос выходного зрачка.

Экспериментально нами было установлено, что максимальный вынос выходного зрачка можно получить, если соотношение толщин отрицательной и положительной линз первого компонента установить равным 1,5:1, также обеспечивается коррекция кривизны изображения и астигматизма.

Для наилучшего исправления хроматических аберраций, комы и сферической аберрации широких наклонных пучков лучей в окуляре положительные линзы первого и второго компонентов выполнены из стекла с показателем преломления не более 1,62 и коэффициентом средней дисперсии 60,3, а отрицательная линза первого компонента выполнена из стекла с показателем преломления 1,75 и коэффициентом средней дисперсии 28.

На фиг. 1 дана оптическая схема окуляра; на фиг. 2 графики аберраций в обратном ходе лучей для точки на оси и для точки вне оси в меридиональном и сагиттальном сечениях.

Вначале обратимся к фиг. 1 и рассмотрим компоновку предлагаемого окуляра.

Изображенный на фиг. 1 окуляр состоит из двух компонентов. Первый по ходу излучения компонент 1 представляет собой отрицательный мениск и выполнен в виде склейки из отрицательной двояковогнутой линзы 2 и положительной двояковыпуклой линзы 3. Второй компонент окуляра представляет собой одиночную положительную двояковыпуклую линзу 4. Причем линза 3 и линза 4 выполнены с соответственно одинаковыми радиусами кривизны. Это значительно упрощает процесс изготовления такого окуляра и делает его более технологичным. Такая компоновка позволила значительно вынести выходной зрачок 5. Плоскость 6 предметов совпадает с передней фокальной плоскостью окуляра.

Окуляр работает следующим образом.

На входную поверхность линзы 2 падает расходящийся пучок лучей. После прохождения лучами света последовательно линз 2, 3 и 4 изображение строится в бесконечности. Глаз наблюдателя совмещают с плоскостью выходного зрачка 5.

В качестве конкретного примера выполнения нами был рассчитан окуляр со следующими оптическими характеристиками:
фокусное расстояние, мм 7,92
диаметр выходного зрачка, мм 1,0
расстояние от первой поверхности до предмета, мм 2,11
расстояние от последней поверхности окуляра до выходного зрачка, мм - 12,0
угловое поле 18^o40'
длина окуляра, мм 8,8
Конструктивные параметры такого окуляра приведены ниже в таблице.

На фиг. 2 приведены графики зависимостей аберраций для точки на оси и для точки вне оси в меридиональном и сагиттальном сечениях. Как видно из графиков, предлагаемый окуляр имеет следующее качество изображения.

Продольная сферическая аберрация для точки на оси для основной длины волны не превышает 0,0095 мм, а во всем спектральном диапазоне 0,011 мм.

Коэффициент неизопланазии равен: на краю зрачка 0,026 на зоне - 0,043 Кривизна изображения и астигматизм равны:

Поперечные аберрации в меридиональном и сагиттальном сечениях 0,0026 мм.

Значение среднеквадратической волновой аберрации по полю, спектральному интервалу и зрачку равно без учета кривизны изображения, расфокусировки и дисторсии 0,011 W.

Значение среднеквадратической волновой аберрации по полю в плоскости наилучшей установки равно:
Из вышеизложенного следует, что предлагаемый окуляр имеет хорошее качество изображения.

Использование: изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к окулярам. Сущность: окуляр состоит из двух компонентов, первый из которых представляет собой отрицательный мениск, склеенный из отрицательной и положительной линз, второй - одиночная положительная двояковыпуклая линза. Положительные линзы первого и второго компонентов выполнены соответственно с одинаковым радиусом кривизны, в склеенном компоненте отрицательная и положительная линзы выполнены с соотношением толщин 1,5 : 1,0, положительные линзы выполнены из стекла с показателем преломления не более 1,62 и коэффициентом средней дисперсии 60,3, а отрицательная линза выполнена из стекла с показателем преломления 1,75 и коэффициентом средней дисперсии 28. 1 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Окуляр, содержащий два компонента, первый из которых двусклеенный мениск, обращенный вогнутостью к предмету и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, а второй положительная линза, отличающийся тем, что первый компонент выполнен отрицательным, а второй в виде двояковыпуклой линзы, при этом радиусы кривизны положительной линзы первого компонента и радиусы кривизны второго компонента выполнены одинаковыми. 2. Окуляр по п.1, отличающийся тем, что отрицательная и положительные линзы первого компонента выполнены с соотношением толщин 1,5 1,0. 3. Окуляр по п.1, отличающийся тем, что положительные линзы первого и второго компонентов выполнены из стекла с показателем преломления, меньшим или равным 1,62, и коэффициентом средней дисперсии 60,3. 4. Окуляр по пп.1 и 2, отличающийся тем, что отрицательная линза первого компонента выполнена из стекла с показателем преломления 1,70 и коэффициентом средней дисперсии 28.