ОБЪЕКТИВ Российский патент 1998 года по МПК G02B9/10 G02B11/02 G02B13/14 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам телескопических систем наблюдательных оптических приборов для инфракрасных лучей, и может быть использовано в ночных зрительных трубках.

Известны трехлинзовые объективы, описанные, например, в акц. заявке Японии N 49-532 (B2), кл. G 02 B 11/08, опубл. 8.01.74 г., выложенной заявке Японии N 62-14613(A), кл. G 02 B 13/02, опубл. 23.01.87 г.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является объектив, описанный в акц. заявке Японии N 61-61650 (B2), кл. G 02 B 9/12, опубл. 26.12.86 г. Он содержит следующие последовательно расположенные компоненты:
первый компонент, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету,
второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

При этом имеют место следующие соотношения:

0,01 < d₄/f < 0,1
0,1f < r₆/(n₃-1) < 0,3f
,
где f₁₂ - фокусное расстояние первого компонента,
f₃ - фокусное расстояние второго компонента,
d₄ - воздушный промежуток между первым и вторым компонентами,
f - фокусное расстояние объектива,
r₆ - радиус кривизны сферической поверхности второго компонента,
n₃ - показатель преломления второго компонента,
r₄ - радиус кривизны сферической поверхности второй линзы первого компонента.

Данный объектив имеет угловое поле в пространстве предметов 8,4 угл. градуса и малое относительное отверстие 1:32.

Задачей изобретения является создание объектива с относительным отверстием не менее 1:2,8 при одновременном хорошем качестве изображения по полю.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается тем, что в объективе, содержащем два компонента, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, в отличие от известного, первый компонент выполнен склеенным, при этом имеют место следующие соотношения:


0,3 < d₃/f' < 0,5
0,1 < r₄/f' < 0,2
1,1 < r₄/r₅ < 1,35
1,45 < n₃ < 1,53,
где - фокусное расстояние первого компонента,
f' - фокусное расстояние объектива,
- фокусное расстояние второй линзы первого компонента,
d₃ - воздушный промежуток между первым и вторым компонентами,
r₄, r₅ - радиусы кривизны сферических поверхностей второго компонента,
n₃ - показатель преломления линзы второго компонента. Линза второго компонента может быть выполнена из полимерного материала.

На фиг. 1 изображена оптическая схема объектива, на фиг. 2 и 3 - графики аберраций объектива.

Объектив (фиг. 1) содержит последовательно расположенные по ходу луча два компонента, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы 1, склеенной с отрицательным мениском 2, обращенным вогнутостью к предмету, второй компонент - отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к изображению. Апертурная диафрагма расположена за первым компонентом.

Объектив работает следующим образом. Параллельный световой поток от объекта, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит последовательно через линзы 1, 2 и 3 и образует изображение объекта в плоскости наилучшей установки объектива, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан).

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив с конструктивными данными (см. таблицу).

Фокусное расстояние объектива f' = 134,68 мм
Фокусное расстояние первого компонента = 122,24 мм
Фокусное расстояние первой линзы = 57,63 мм
Фокусное расстояние второй линзы = -102,38 мм
Фокусное расстояние третьей линзы = -302,70 мм
Задний фокальный отрезок = 54,69 мм
В объективе соблюдены следующие соотношения:


0,3 < d₃/f' = 54/134,68 = 0,4 < 0,5
0,1 < r₄/f' = 20,7/134,68 = 0,1537 < 0,2
1,1 < r₄/r₅ = 20,7/16,711 = 1,239 < 1,35
1,45 < n₃ = 1,485083 < 1,53
Линза 3 может быть выполнена из полимерного материала, например из полиметилметакрилата ТУ 6-02-112-90.

Рассчитанный объектив имеет следующие характеристики:
относительное отверстие 1:2,8
угловое поле в пространстве предметов 2 σ = 7^o41'
спектральный диапазон (0,68...0,78...0,9)мкм
длина оптической системы L
L = ∑ d+S′ = 76+54,61 = 130,61 = 0,97 f′, ,
где ∑ d - сумма толщин и воздушных промежутков в объективе,
S' - задний отрезок
продольная сферическая аберрация (-0,038) мм
меридиональная кривизна изображения 0,286 мм
сагиттальная кривизна изображения (-0,097) мм
апертурная диафрагма расположена на расстоянии 18 мм от второй линзы, диаметр апертурной диафрагмы равен 38 мм.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: увеличено относительное отверстие объектива до 1: 2,8 при хорошем качестве изображения по полю:
продольная сферическая аберрация (-0,038) мм,
меридиональная кривизна изображения 0,286 мм
сагиттальная кривизна изображения (-0,097) мм.

Использование: в качестве объектива телескопических систем, например, в ночных зрительных трубках. Сущность изобретения: объектив содержит два компонента, первый из которых включает склеенные двояковыпуклую линзу и отрицательный мениск, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. При этом имеют место следующие соотношения:

0,3 <d₃ / f' <0,5; 0,1 <r₄ / f' <0,2;
1,1 <r₄ / r₅ <1,35; 1,45 <n₃ <1,53,
где - фокусное расстояние первого компонента, - фокусное расстояние второй линзы первого компонента, f' - фокусное расстояние объектива, d₃ - воздушный промежуток между первым и вторым компонентами, r₄, r₅ - радиусы кривизны сферических поверхностей второго компонента, n₃ - показатель преломления линзы второго компонента. Линза второго компонента может быть выполнена из полимерного материала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Объектив, содержащий два компонента, первый из которых представляет собой двояковыпуклую линзу и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что в первом компоненте двояковыпуклая линза склеена с отрицательным мениском, при этом имеют место следующие соотношения:


0,3 < d₃/f' < 0,5;
0,1 < r₄/f' < 0,2;
1,1 < r₄/r₅ < 1,35;
1,45 < n₃ < 1,53,
где фокусное расстояние первого компонента;
фокусное расстояние второй линзы первого компонента;
f' - фокусное расстояние объектива;
d₃ - воздушный промежуток между первым и вторым компонентами;
r₄, r₅ - радиусы кривизны сферических поверхностей второго компонента;
n₃ - показатель преломления линзы второго компонента. 2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что линза второго компонента выполнена из полимерного материала.