ОКУЛЯР Российский патент 2007 года по МПК G02B25/00 

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

Известна оптическая система трехлинзового окуляра [Патент России №2239213, G 02 В 25/00, публ. 2004 г.], состоящая из двух компонентов, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый склеенный из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и первой двояковыпуклой линзы, второй компонент - вторая двояковыпуклая линза, причем имеют место условия:

|R₃|=R₄=|R₅|,

1,1f<D<1,4f,

1,64<n₁<1,78,

n₂=n₃

1,59<n₂=n₃<1,62,

где R₃, R₄, R₅ - радиусы третьей, четвертой и пятой оптических поверхностей;

D - расстояние от передней фокальной точки окуляра до вершины второй поверхности по ходу лучей второй двояковыпуклой линзы;

f - фокусное расстояние всего окуляра;

n₁, n₂, n₃ - показатели преломления материала первой, второй и третьей линз для линии е.

Но данный окуляр имеет малый передний фокальный отрезок 13,92 мм при фокусном расстоянии 24,8 мм.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является окуляр [И.А.Турыгин. Прикладная оптика. М.: Машиностроение, 1966 г., стр.425], состоящий из (в порядке от предмета) двух компонентов, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый склеенный из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы, второй компонент - двухлинзовый склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Радиус последней оптической поверхности первого компонента по абсолютной величине равен радиусу первой оптической поверхности второго компонента. В окуляре имеют место условия:

n₁=n₄=1,620543

n₂=n₃=1,518294

ν₁=ν₄=36,35

ν₂=ν₃=63,83.

где n₁, n₂, n₃, n₄ - показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии е;

ν₁, ν₂, ν₃, ν₄ - коэффициенты дисперсии материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии е.

Кроме того, отношение радиуса первой оптической поверхности второго компонента к радиусу последней оптической поверхности второго компонента по модулю равно 0,445.

Однако этот окуляр имеет малый передний фокальный отрезок - 18,9 мм и малый угол поля зрения 2W=38 град. 38 мин при фокусном расстоянии 25 мм, а также сложную четырехлинзовую оптическую схему и недостаточную технологичность, так как необходимо и в первом, и во втором компонентах применять склеивание оптических поверхностей.

Задачей заявляемого изобретения является создание окуляра с улучшенными эксплуатационными характеристиками, упрощенной оптической схемой и повышенной технологичностью.

Технический результат - увеличение переднего фокального отрезка, увеличение угла поля зрения, упрощение оптической схемы и повышение технологичности.

Это достигается тем, что в окуляре, содержащем два компонента, первый из которых по ходу лучей - положительный, включающий первую линзу, второй компонент - двухлинзовый склеенный из двояковыпуклой второй линзы и третьей линзы - отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем радиус последней оптической поверхности первого компонента по абсолютной величине равен радиусу первой оптической поверхности второго компонента, в котором, в отличие от известного, первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы с равными по абсолютной величине радиусами оптических поверхностей, и, кроме того, имеют место условия:

n₁=n₂

1,6<n₁<1,63

1,78<n₃<2,2

ν₁=ν₂

50<ν₁<59

16<ν₃<26,5,

где n₁, n₂, n₃ - показатели преломления материала первой, второй и третьей линз для линии е;

ν₁, ν₂, ν₃ - коэффициенты дисперсии материала первой, второй и третьей линз для линии е.

Кроме того, отношение радиуса первой оптической поверхности второго компонента к радиусу последней оптической поверхности второго компонента по абсолютной величине находится в диапазоне от 0,8 до 0,96.

На чертеже изображена оптическая схема окуляра.

Окуляр состоит из двух последовательно расположенных по ходу луча от предмета компонентов, первый из которых - одиночная двояковыпуклая линза 1, второй - двухлинзовый склеенный из двояковыпуклой линзы 2 и отрицательного мениска 3. Выходной зрачок расположен за окуляром.

Окуляр работает следующим образом.

Световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в переднем фокусе окуляра, которая может быть и промежуточной плоскостью изображений, проходит через окуляр и изображается окуляром в бесконечности, причем выходной зрачок окуляра совпадает с входным зрачком глаза наблюдателя, расположенным за окуляром.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан окуляр с конструктивными данными, представленными в табл.1.

Таблица 1Радиусы, ммТолщины, ммМарка стеклаПоказатель преломления n_eКоэфф. дисперсии ν_eСветовой диаметр, ммR₁=48,19    22 d₁=5,8TK161,61519258,09 R₂=-48,19    22 d₂=0,6 1  R₃=48,19    22 d₃=8,5TK161,61519258,09 R₄=-18,578    22 d₄=2,5ТФ101,81376725,17 R₅=-51,4    18

Рассчитанный окуляр имеет следующие характеристики:

Фокусное расстояние окуляра f'24,92 ммДиаметр выходного зрачка5,6 ммУгловое поле в пространстве изображений43 град.Удаление выходного зрачка20 ммПередний фокальный отрезок-20,77 мм

В предлагаемом изобретении имеют место равенства:

n₁=n₂=1,615192

n₃=1,813767

ν₁=ν₂=58,09

ν₃=25,17,

где n₁, n₂, n₃ - показатели преломления материала первой, второй и третьей линз для линии е;

ν₁, ν₂, ν₃ - коэффициенты дисперсии материала первой, второй и третьей линз для линии е.

Кроме того, отношение радиуса первой оптической поверхности второго компонента к радиусу последней оптической поверхности второго компонента по модулю равно 0,9375.

В табл.2 приведены аберрации для λ=0, 54607 мкм предложенного окуляра по варианту конкретного исполнения.

Таблица 2Вид аберрацииПредложенный окуляр (не более)Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:4,40,024 ммПоперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=43 град.0,089 ммПоперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=43 град.0,099 ммМеридиональный астигматический отрезок Х_м для поля зрения 2W=43 град.1,39 ммСагиттальный астигматический отрезок X_s для поля зрения 2W=43 град.-0,705 ммДисторсия для поля зрения 2W=43 град.-5,9%

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан окуляр с увеличенным передним фокальным отрезком - 20,77 мм, увеличенным углом поля зрения 2W=43 град., упрощенной оптической схемой и повышенной технологичностью.

Окуляр состоит из двух последовательно расположенных по ходу луча от предмета компонентов, первый из которых - одиночная двояковыпуклая линза, второй - двухлинзовый склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Выходной зрачок расположен за отрицательным мениском. В окуляре выполняются соотношения между показателями преломления и коэффициентами дисперсии материала первой, второй и третьей линз для линии е, указанные в формуле изобретения. Отношение радиуса первой оптической поверхности второго компонента к радиусу последней оптической поверхности второго компонента по абсолютной величине находится в диапазоне от 0,8 до 0,96. Технический результат - увеличение переднего фокального отрезка и угла поля зрения, упрощение оптической схемы и повышение технологичности. 1 ил.

Окуляр, содержащий два компонента, первый из которых по ходу лучей - положительный, включающий первую линзу, второй компонент - двухлинзовый склеенный из второй - двояковыпуклой линзы и третьей линзы - отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем радиус последней оптической поверхности первого компонента по абсолютной величине равен радиусу первой оптической поверхности второго компонента, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы с равными по абсолютной величине радиусами оптических поверхностей и, кроме того, имеют место условия

n₁=n₂;

1,6<n₁<1,63;

1,78<n₃<2,2;

ν₁=ν₂;

50<ν₁<59;

16<ν₃<26,5,

где n₁, n₂, n₃ - показатели преломления материала первой, второй и третьей линз для линии е;

ν₁, ν₂, ν₃ - коэффициенты дисперсии материала первой, второй и третьей линз для линии е, кроме того, отношение радиуса первой оптической поверхности второго компонента к радиусу последней оптической поверхности второго компонента по абсолютной величине находится в диапазоне от 0,8 до 0,96.