ОКУЛЯР С ВЫНЕСЕННЫМ ВХОДНЫМ ЗРАЧКОМ Российский патент 2004 года по МПК G02B25/00 

Предлагаемое изобретение относится к оптическим системам, в частности к окулярам наблюдательных приборов, и может быть использовано в оптических схемах микроскопов, кольпоскопов, зрительных труб, биноклей.

При создании сложных наблюдательных приборов, содержащих большое количество оптических компонентов, возникает необходимость применения высококачественных компактных широкоугольных окуляров с удаленным положением входного зрачка, которое может составлять до десяти фокусных расстояний и более.

Известен компактный окуляр [1], содержащий двусклеенный мениск, линзы которого выполнены в виде положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к предмету, и две одинаковые одиночные плосковыпуклые линзы, обращенные выпуклыми сторонами друг к другу. Такой окуляр имеет хорошее качество изображения, малые габариты, но недостаточный вынос входного зрачка, соизмеримый с фокусным расстоянием.

Известен также окуляр [2], содержащий четыре одиночные линзы, первая из которых - мениск, обращенный вогнутостью к предмету, вторая - двояковыпуклая, третья - двояковогнутая, а четвертая - двояковыпуклая. Такой окуляр имеет большие габариты (его длина составляет более двух фокусных расстояний окуляра) и небольшой вынос входного зрачка.

Наиболее близким к предлагаемому является трехкомпонентный окуляр [3] с увеличением 12 крат, первый компонент которого - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к глазу, третий - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к глазу. Данный окуляр имеет значительный (более десяти фокусных расстояний) вынос входного зрачка, хорошо исправленные аберрации осевого пучка и широких наклонных пучков лучей, небольшую кривизну изображения и астигматизм, но при этом дисторсия составляет более 4% для углового поля 2ω ’=43° .

Задачей изобретения является создание высококачественного компактного широкоугольного окуляра с большим выносом входного зрачка. Технический результат - уменьшение дисторсии при сохранении высокого качества изображения.

Это достигается тем, что в окуляре, состоящем из трех положительных компонентов, первый из которых - одиночный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к глазу, третий выполнен в виде одиночной линзы, в отличие от известного, третий компонент является двояковыпуклой линзой и выполняются следующие условия:

f₁≥_{5,66× f3}

f₃≤_{0,86× n3×fOK,}

где f₁ - фокусное расстояние первого компонента;

f₃ - фокусное расстояние третьего компонента;

f_OK - фокусное расстояние окуляра;

n₃ - показатель преломления материла третьего компонента.

На фиг.1 представлена принципиальная оптическая схема предлагаемого окуляра, на фиг.2 - графики поперечных аберраций, на фиг.3 представлены кривые астигматизма и дисторсии.

Окуляр (фиг.1) состоит из положительного мениска 1, обращенного вогнутостью к предмету, положительного компонента, склеенного из двояковыпуклой линзы 2, и отрицательного мениска 3, обращенного выпуклостью к глазу, и двояковыпуклой линзы 4.

От предметной плоскости в окуляр поступают расходящиеся пучки лучей. Последовательно преломившись на линзах 1, 2, 3, 4, расходящиеся пучки лучей формируются в параллельные, необходимые для рассматривания глазом.

Конструктивные параметры предлагаемого окуляра приведены в табл.1.

Материалы линз, приведенные в табл.1, имеют значения показателя преломления n и числа Аббе ν , указанные в табл.2.

Вышеуказанные конструктивные параметры позволяют получить окуляр со следующими характеристиками:

- фокусное расстояние f’=16,83 мм;

- видимое увеличение Г=15^х;

- угловое поле в пространстве изображений 2ω =43° ;

- удаление входного зрачка S’p=180 мм;

- удаление выходного зрачка S’p’=17 мм;

- диаметр выходного зрачка D’=1,7 мм.

При этом f₁=135,56 мм f₃=23,93 мм.

Наложенные ранее условия выполняются:

135,56≥ 5,66× 23,99 135,56≥ 135,44,

23,93≤ 0,86× 1,6622× 16,83 23,93≤ 24,06

Аберрации окуляра представлены в табл.3-5.

Из анализа аберраций следует, что окуляр обладает улучшенным качеством изображения.

Таким образом, получен компактный окуляр (его длина примерно равна фокусному расстоянию), который имеет значительный вынос входного зрачка (более десяти фокусных расстояний), действительную переднюю фокальную плоскость, что дает возможность использовать его не только для наблюдения, но и для измерения, большой вынос выходного зрачка (чуть больший фокусного расстояния), и имеющий при этом высокую степень аберрационной коррекции: уменьшенное значение астигматизма и дисторсии.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2010279, опубл. 30,03.1994 г., МПК G 02 В 25/00.

2. Патент СССР №1742773, опубл. 23.06.1992, г., МПК G 02 В 25/00.

3. Патент США №3975088, опубл. 01.08.1975 г., МПК G 02 В 25/00 (ближайший аналог).

Окуляр предназначен для использования в наблюдательных приборах: операционных микроскопах, кольпоскопах, зрительных трубах, биноклях. Окуляр состоит из трех положительных компонентов, первый из которых - одиночный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к глазу, третий выполнен в виде двояковыпуклой линзы. Для фокусных расстояний и показателя преломления третьего компонента выполняются соотношения, указанные в формуле изобретения. Обеспечивается создание высококачественного компактного широкоугольного окуляра с большим выносом входного зрачка (более десяти фокусных расстояний), и высокая степень аберрационной коррекции, включая уменьшенное значение астигматизма и малую дисторсию. 5 табл., 3 ил.

Окуляр с вынесенным входным зрачком, состоящий из трех положительных компонентов, первый из которых - одиночный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к глазу, третий выполнен в виде одиночной линзы, отличающийся тем, что третий компонент является двояковыпуклой линзой и в окуляре выполняются следующие условия:

f₁ ≥_{5,66 × f3;}

f₃ ≤_{0,86 × n3 × foк,}

где f₁ - фокусное расстояние первого компонента;

f₃ - фокусное расстояние третьего компонента;

f_oк - фокусное расстояние окуляра;

n₃ - показатель преломления материла третьего компонента.