ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2002 года по МПК G02B23/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных приборах.

Известны телескопические системы Галилея, предназначенные для наблюдения удаленных объектов, состоящие из объектива и окуляра и содержащие три компонента. Однако они либо имеют более трех линз, либо характеризуются большой длиной (а. с. СССР N 1024992, МПК G 02 В 23/00, публ. 1993 г.; патент РФ N 1811625, МПК G 02 В 23/00, публ. 1993 г.)
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является телескопическая система Галилея (Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. Ленинград, "Машиностроение", 1975 г. , с. 195, рис.11.32), содержащая три компонента:
- первый - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету;
- второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, состоящий из двух оклеенных линз, расположенных по ходу луча двояковыпуклой и двояковогнутой;
- третий компонент - двояковогнутая линза,
причем в телескопе имеет место соотношение R2/R1 = 2,056, где R1 - радиус первой оптической поверхности, R2 - радиус второй оптической поверхности, и, кроме того, показатель преломления первого компонента n_g=1,5726, а входящих во второй компонент положительной линзы n_g=1,5726 и отрицательной линзы n_g= 1,6245. Эта система также имеет большую длину 77,2 мм; в обратном ходе лучей ее видимое увеличение велико (0,25 крат). Пересчитанная на видимое увеличение 0,1 крат система не обеспечивает необходимого качества изображения при малой длине.

Задачей заявляемого изобретения является создание телескопической оптической системы с видимым увеличением 0,1 крат с высоким качеством изображения при диаметре выходного зрачка 4 мм, поле зрения 2w=40 угл.мин и малой длине.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается созданием телескопической оптической системы, содержащей три компонента, первый из которых - двояковогнутая линза, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и третий - положительный. В отличие от известного, второй компонент выполнен в виде одиночной линзы, а третий - в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету.

Показатели преломления n_D второго и третьего компонентов по отдельности или обоих вместе могут быть больше 1,63. Все три линзы могут быть выполнены из одинакового материала.

На чертеже представлена оптическая схема предложенной телескопической оптической системы.

Телескопическая оптическая система состоит из последовательно установленных трех компонентов - двояковогнутой линзы 1, положительного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению и выполненного в виде одиночной линзы, плосковыпуклой линзы 3, обращенной плоскостью к предмету. Показатель преломления n_D линз 2 или 3, или обоих линз 2 и 3 может быть больше 1,63. Вое линзы 1, 2 и 3 системы могут быть выполнены из одинакового материала, например из стекла ТФ5.

В соответствии с предложенным решением рассчитано два варианта телескопической оптической системы. Первый вариант имеет конструктивные параметры, приведенные в табл. 1.

Характеристики рассчитанной телескопической системы: видимое увеличение - 0,1 крат; диаметр выходного зрачка - 4 мм; угол поля зрения - 40 угл.мин; длина - 44,8 мм.

Телескопическая оптическая система имеет следующие аберрации для λ = 1060 нм: угловая сферическая аберрация для точки на оси - не более 0,1 угл. с; угловая сферическая аберрация широкого наклонного пучка: в меридиональном сечении для поля зрения 2w=40 угл.мин - не более 1,4 угл.с; в сагиттальном сечении - не более 0,3 угл.с; меридиональный астигматический отрезок - не более 0,0013 дптр; сагиттальный астигматический отрезок - не более 0,00025 дптр.

Второй рассчитанный вариант системы имеет конструктивные параметры, приведенные в табл.2.

Характеристики второго рассчитанного варианта: видимое увеличение - 0,1 крат; диаметр выходного зрачка - 4 мм; угол поля зрения - 40 угл.мин; длина - 29,42 мм.

Аберрации для λ =1060 нм: угловая сферическая аберрация для точки на оси не более - 0,7 угл. с; угловая сферическая аберрация широкого наклонного пучка: в меридиональном сечении для поля зрения 2w=40 угл.мин - не более 0,2 угл. с; в сагиттальном сечении - не более 0,6 угл.с; меридиональный астигматический отрезок - не более 0,001 дптр; сагиттальный астигматический отрезок - не более 0,0003 дптр.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создана телескопическая оптическая система с видимым увеличением 0,1 крат, полем зрения 40 угл. мин, диаметром выходного зрачка 4 мм и высоким качеством изображения.

Телескопическая оптическая система содержит три линзы: двояковогнутую, одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и плосковыпуклую. Все три линзы могут быть выполнены из одного материала. Видимое увеличение системы - 0,1 крат, поле зрения - 40 угловых минут, диаметр выходного зрачка - 4 мм. Обеспечивается высокое качество изображения, а также уменьшение видимого увеличения телескопической системы при ее малой длине. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

1. Телескопическая оптическая система, содержащая три компонента, первый из которых - двояковогнутая линза, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и третий - положительный, отличающаяся тем, что второй компонент выполнен в виде одиночной линзы, а третий - в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету. 2. Телескопическая оптическая система по п. 1, отличающаяся тем, что показатель преломления второго компонента n_D>1,63. 3. Телескопическая оптическая система по п. 1, отличающаяся тем, что показатель преломления третьего компонента n_D>1,63. 4. Телескопическая оптическая система по п. 1, отличающаяся тем, что показатели преломления второго и третьего компонентов n_D>1,63. 5. Телескопическая оптическая система по п. 1, отличающаяся тем, что все три линзы выполнены из одинакового материала.