ОКУЛЯР Российский патент 2004 года по МПК G02B25/00 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных телескопических системах и микроскопах.

Известен окуляр [1], состоящий по ходу лучей из первого, положительного компонента, склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второго компонента - двояковыпуклой линзы и третьего компонента - положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений. Окуляр имеет малое поле зрения в пространстве изображений 2W=34,2 град и низкую технологичность, т.к. все радиусы оптических поверхностей разные, что требует применения своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую оптическую поверхность. Кроме того, удорожает окуляр применение стекла марки СТК9 группы лантановых стекол, которые в несколько раз дороже обычных марок стекла.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является окуляр [2], состоящий по ходу лучей из двухлинзового компонента, склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, одиночной двояковыпуклой линзы и двухлинзового компонента, склеенного из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений, причем имеют место соотношения:

R₂=|R₃|,

R₄=|R₅|,

n₁=n₅,

n₂=n₃=n₄,

где R₂ - радиус второй оптической поверхности;

r₃ - радиус третьей оптической поверхности;

R₄ - радиус четвертой оптической поверхности;

R₅ - радиус пятой оптической поверхности;

n₁ - показатель преломления материала первой линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;

n₂ - показатель преломления материала второй линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;

n₃ - показатель преломления материала третьей линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;

n₄ - показатель преломления материала четвертой линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;

n₅ - показатель преломления материала пятой линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;

λ - длина волны.

Данный окуляр имеет низкую технологичность, т.к. имеются только два равных радиуса оптических поверхностей и поэтому требуется применение разных инструментов и пробных стекол.

Задачей заявляемого изобретения является создание окуляра с высокой технологичностью при высоком качестве изображения.

Технический результат - повышение технологичности окуляра при сохранении высокого качества изображения, с угловым полем в пространстве изображений до 60 град при удалении выходного зрачка 12 мм.

Это достигается тем, что в окуляре, содержащем три компонента, из которых первый компонент по ходу лучей - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй компонент - двояковыпуклая одиночная линза, третий - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем имеют место соотношения:

R₂=|R₃|,

R₄=|R₅|,

n₁=n₅,

n₂=n₃=n₄,

в отличие от известного имеют место соотношения:

R₂=R₆=|R₇|,

1,6<n₁=n₅<1,618,

8<f’/d₁=d₇)<10,

d₁=d₇,

где R₆ - радиус шестой оптической поверхности;

R₇ - радиус седьмой оптической поверхности;

f’ - фокусное расстояние всего окуляра;

d₁ - толщина первой линзы по ходу лучей;

d₇ - толщина пятой линзы по ходу лучей;

Кроме того, возможно выполнение соотношения:

d₂=d₆,

где d₂ - толщина второй линзы по ходу лучей;

d₆ - толщина четвертой линзы по ходу лучей.

На чертеже изображена оптическая схема окуляра.

Окуляр состоит из двояковогнутой линзы 1, склеенной с двояковыпуклой линзой 2; затем расположена двояковыпуклая линза 3, далее - двояковыпуклая линза 4, склеенная с отрицательным мениском 5, обращенным выпуклостью к изображению.

Окуляр работает следующим образом.

Перед деталью 1 находится плоскость предметов, которая изображается окуляром в бесконечности и рассматривается глазом наблюдателя, расположенным за линзой 5.

Рассчитано два варианта реализации изобретения, конструктивные данные которых приведены в табл.1 и 2.

Первый вариант окуляра имеет следующие характеристики:

Фокусное расстояние окуляра f’ 16,56 мм

Диаметр выходного зрачка 4 мм

Угловое поле в пространстве изображений 60 град

Удаление выходного зрачка 12 мм

Окуляр имеет аберрации для λ=0,5893 мкм:

Продольная сферическая аберрация 0,14 мм

Меридиональная кривизна изображения 3,64 мм

Сагиттальная кривизна изображения 0,306 мм

Дисторсия при угловом поле 46 град 6,6%

При этом соблюдаются следующие соотношения:

n₁=n₅=1,6169;

f’/(d₁=d₇)=9,2

Второй вариант имеет конструктивные данные, указанные в табл.2.

Рассчитанный окуляр имеет следующие характеристики:

Фокусное расстояние окуляра f’ 16,56 мм

Диаметр выходного зрачка 4 мм

Угловое поле в пространстве изображений 60 град

Удаление выходного зрачка 12 мм

Окуляр имеет аберрации для λ=0,5893 мкм:

Продольная сферическая аберрация 0,14 мм

Меридиональная кривизна изображения 3,57 мм

Сагиттальная кривизна изображения 0,344 мм

Дисторсия при угловом поле 46 град 6,4%

При этом соблюдаются следующие соотношения:

n₁=n₅=1,6169;

f’/(d₁=d₇)=9,2

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан более технологичный окуляр с высоким качеством изображения, с угловым полем в пространстве изображений до 60 град при удалении выходного зрачка 12 мм.

Источники информации

1. Патент России RU N2042971 C1, G 02 B 25/00; публ. 1995 г.

2. Турыгин И.А. Прикладная оптика, кн.2, М.: Машиностроение, 1966 г., стр.427.

Окуляр состоит из трех компонентов, из которых первый компонент по ходу лучей - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй компонент - двояковыпуклая одиночная линза, третий - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. В окуляре выполняются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат - повышение технологичности окуляра при сохранении высокого качества изображения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Окуляр, содержащий три компонента, из которых первый компонент по ходу лучей - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй компонент - двояковыпуклая одиночная линза, третий - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем имеют место соотношения

R₂=|R₃|,

R₄=|R₅|,

n₁=n₅,

n₂=n₃=n₄,

где R₂ - радиус второй оптической поверхности;

R₃ - радиус третьей оптической поверхности;

R₄ - радиус четвертой оптической поверхности;

R₅ - радиус пятой оптической поверхности;

n₁ - показатель преломления материала первой линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;

n₂ - показатель преломления материала второй линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;

n₃ - показатель преломления материала третьей линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;

n₄ - показатель преломления материала четвертой линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;

n₅ - показатель преломления материала пятой линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;

λ - длина волны,

отличающийся тем, что имеют место следующие соотношения:

R₂=R₆=|R₇|,

1,6<n₁=n₅<1,618,

8<f/(d₁=d₇)<10,

d₁=d₇,

где R₆ - радиус шестой оптической поверхности;

R₇ - радиус седьмой оптической поверхности;

f - фокусное расстояние всего окуляра;

d₁ - толщина первой линзы по ходу лучей;

d₇ - толщина пятой линзы по ходу лучей.

d₂=d₆,

где d₂ - толщина второй линзы по ходу лучей;

d₆ - толщина четвертой линзы по ходу лучей.