ОБЪЕКТИВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК G02B9/06 

Группа изобретений относится к оптическому приборостроению и может быть использована в различных визуальных и в ИК-оптических системах.

Известен объектив микроскопа [1]. Он состоит по ходу лучей из фронтальной линзы, склеенной из плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению и последующей за фронтальной линзой линзовой частью. У данного объектива слишком сложная конструкция (8 линз). Он работает с короткого расстояния и имеет низкое качество изображения при работе из бесконечности, т.к. является объективом микроскопа.

Наиболее близким аналогом к заявляемым техническим решениям является объектив [2], содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) двухлинзовый склеенный из плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, второй одиночная плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к изображению; он имеет недостаточное качество изображения.

В объективе имеют место равенства:

R₂/R₃=0,177

R₄/R₅=0

n₁=1,57486

n₂=1,652188

n₃=1,57486

где R₂ - радиус второй оптической поверхности по ходу лучей;

R₃ - радиус третьей оптической поверхности по ходу лучей;

R₄ - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей;

R₅ - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей;

n₁ - показатель преломления материала первой линзы;

n₂ - показатель преломления материала второй линзы;

n₃ - показатель преломления материала третьей линзы.

Задачей заявляемой группы изобретений является создание объективов с повышенным полем зрения и повышенным относительном отверстием при высоком качестве изображения.

Технический результат - повышение углового поля зрения, повышение относительного отверстия при высоком качестве изображения.

Это достигается тем, что в объективе по первому варианту, содержащем два компонента, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый склеенный из плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, второй компонент - одиночная положительная линза; в отличие от известного, положительная линза во втором компоненте выполнена двояковыпуклой и, кроме того, имеют место соотношения:

0,18<R_2,1/R_3,1<0,3

0,3<R_4,1/R_5,1<0,5

где R_2,1 - радиус второй оптической поверхности по ходу лучей;

R_3,1 - радиус третьей оптической поверхности по ходу лучей;

R_4,1 - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей;

R_5,1 - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей.

В объективе по второму варианту, содержащем два компонента, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый склеенный из плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, второй компонент - одиночная положительная линза; в отличие от известного, положительная линза во втором компоненте выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению и, кроме того, имеют место соотношения:

0,3<R_2,2/R_3,2<0,5

0,1<R_4,2/R_5,2<0,3

1,6<n₁<1,62

1,7<n₂<1,74

1,6<n₄<1,62

где R_2,2 - радиус второй оптической поверхности по ходу лучей;

R_3,2 - радиус третьей оптической поверхности по ходу лучей;

R_4,2 - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей;

R_5,2 - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей;

n₁ - показатель преломления материала первой линзы;

n₂ - показатель преломления материала второй линзы;

n₄ - показатель преломления материала третьей линзы.

На фиг.1 представлена оптическая схема предложенного объектива по первому варианту, на фиг.2 - по второму варианту.

Объектив по первому и второму вариантам (фиг.1 и 2) состоит из двух последовательно расположенных по ходу лучей от предмета компонентов, первый из которых - двухлинзовый, склеенный из плосковыпуклой линзы 1, обращенной плоскостью к предмету, и отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению; второй компонент в первом варианте (фиг.1) - одиночная двояковыпуклая линза 3, во втором варианте (фиг.2) - одиночный положительный мениск 4, обращенный вогнутостью к изображению.

Входной зрачок в первом варианте совпадает с первой поверхностью, во втором варианте вынесен на расстояние 90 мм перед первой оптической поверхностью.

Предложенная оптическая система по первому варианту работает как собирающий из бесконечности объектив, то есть световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

Предложенная оптическая система по второму варианту работает так же, как собирающий из бесконечности объектив, то есть световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 4 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

В соответствии с предложенным решением рассчитаны объективы по обоим вариантам, исправленные в спектральном диапазоне от 486 нм до 656 нм.

Конструктивные параметры объектива по первому варианту приведены в таблице 1.

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние f’ 37,36 мм

относительное отверстие 1:2,8

угол поля зрения 14 град.

Выполнены соотношения:

R_2,1/R_3,1=0,194

R_4,1/| R_5,1|_=0,448

Конструктивные параметры объектива по второму варианту приведены в таблице 2.

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние 94,7 мм

относительное отверстие 1:3,5

угол поля зрения 15 град.

Выполнены соотношения:

R_2,2/R_3,2=0,376

R_4,2/R_5,2=0,175

n₁=1,615506

n₂=1,723166

n₄=1,615506

В таблице 3 приведены аберрации для λ =546 нм расчитанных вариантов объективов в сравнении с ближайшим аналогом.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: созданы объективы с повышенным полем зрения, с повышенным относительным отверстием при высоком качестве изображения.

Источники информации

1. А.с. СССР №1081610, G 02 В 21/02, публ. 1984 г.

2. Свидетельство на полезную модель России №25353, G 02 В 9/04, 9/06, публ. 2002 г.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических визуальных и ИК-системах. В первом варианте объектив состоит из двух последовательно расположенных по ходу лучей компонентов. Первый компонент -двухлинзовый, склеенный из плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, второй компонент - одиночная двояковыпуклая линза. Во втором варианте второй компонент - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Для радиусов оптических поверхностей и показателей преломления выполняются соотношения, приведенные в формуле изобретения. Обеспечивается повышение углового поля зрения и относительного отверстия при высоком качестве изображения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

1. Объектив, содержащий два компонента, первый из которых по ходу лучей – двухлинзовый, склеенный из плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, второй компонент - одиночная положительная линза, отличающийся тем, что положительная линза во втором компоненте выполнена двояковыпуклой и, кроме того, имеют место соотношения

0,18<R_2,1/R_3,1<0,3;

0,3<R_4,1/|R_5,1|<0,5;

где R_{2,1 -} радиус второй оптической поверхности по ходу лучей;

R_3,1 - радиус третьей оптической поверхности по ходу лучей;

R_4,1 - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей;

R_5,1 - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей.

0,3<R_2,2/R_3,2<0,5;

0,1<R_4,2/R_5,2<0,3;

1,6 < n₁ <1,62;

1,7< n₂< 1,74;

1,6< n₄< 1,62,

где R_2,2 - радиус второй оптической поверхности по ходу лучей;

R_3,2 - радиус третьей оптической поверхности по ходу лучей;

R_4,2 - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей;

R_5,2 - радиус пятой оптической поверхности по ходу лучей;

n₁ - показатель преломления материала первой линзы;

n₂ - показатель преломления материала второй линзы;

n₄ - показатель преломления материала третьей линзы.