ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2010 года по МПК G02B9/10 G02B13/14 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например в визуальных и в ИК-системах.

Известен двухлинзовый объектив - ахромат (Заявка Франции №2025476, кл. G02B 13/14, опубл. 1970 г.), работающий в ИК-диапазоне от 8 до 14 мкм, состоящий из отдельных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Линзы объектива выполнены из материалов CsBr и ZnS с показателями преломления 1,66251 и 2,1986. Объектив имеет небольшое фокусное расстояние 100 мм и недостаточную технологичность, т.к. требуется применение разных эталонных пробных стекол для каждой оптической поверхности.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является двухлинзовый объектив (Патент России №2316795, кл. G02B 9/10, опубл. 2008 г.), состоящий из расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, у которого отношение первого по ходу лучей радиуса менисковой линзы ко второму ее радиусу менее 0,8, и имеют место соотношения:

1,46<n₁<1,63;

1,66<n₂<1,78;

где n₁, n₂ - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей.

У данного объектива небольшое фокусное расстояние - 150,75 мм.

Задачей заявляемого изобретения является создание технологичного двухлинзового объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - увеличение фокусного расстояния при повышенной технологичности и высоком качестве изображения.

Это достигается тем, что в двухлинзовом объективе, состоящем из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, в отличие от известного имеют место соотношения:

|R₁|=|R₃|;

|R₁|<|R₂|;

1,41<n₁<1,619;

1,54<n₂<1,79;

где R₁, R₂, R₃ - радиусы первой, второй и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;

n₁, n₂ - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии е.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.

Двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы 1 и отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению. Радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1 равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности отрицательного мениска 2, кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности линзы 1 по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности.

Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

В соответствии с предложенным решением рассчитано два двухлинзовых объектива.

Первый объектив исправлен для λ=520 нм и для λ=900 нм и ахроматизован для этих длин волн. Объектив может работать в качестве коллиматора. Объектив работает в видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра.

Конструктивные параметры первого объектива приведены в табл.1.

Входной зрачок расположен на расстоянии 208,7 мм перед первой оптической поверхностью, но может быть и в другом месте.

Характеристики рассчитанного первого объектива:

фокусное расстояние 1002,45 мм относительное отверстие 1:19,2 угол поля зрения 1 град. 36 мин.

Объектив имеет следующие аберрации для λ=520 нм:

- поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,0028 мм - поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=1 град. 36 мин. не более 0,016 мм - поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=1 град. 36 мин. не более 0,0068 мм - меридиональный астигматический отрезок Х_м не более 0,357 мм - сагиттальный астигматический отрезок X_s не более 0,153 мм - дисторсия не более 0,0066%

В предлагаемом изобретении:

|R₁|=|R₃|=530,9;

n₁-1,615506;

n₂=1,723166;

где R₁, R₃ - радиусы первой и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;

n₁, n₂ - показатели преломления материала первой и

второй линз по ходу лучей для линии е.

Второй объектив исправлен для λ=580 нм и для λ=900 нм и ахроматизован для этих длин волн и тоже может работать в качестве коллиматора. Объектив работает в видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра.

Конструктивные параметры второго объектива приведены в табл.2.

Входной зрачок находится на расстоянии 188 мм перед первой оптической поверхностью второго объектива, но может находиться и в другом месте.

Характеристики рассчитанного второго объектива:

фокусное расстояние 899,84 мм относительное отверстие 1:18 угол поля зрения 1 град. 40 мин.

Объектив имеет следующие аберрации для λ=580 нм:

- поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,0061 мм - поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин. не более 0,031 мм - поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин. не более 0,011 мм - меридиональный астигматический отрезок Х_м не более 0, 423 мм - сагиттальный астигматический отрезок X_s не более 0,187 мм - дисторсия не более 0,0003%

В предлагаемом изобретении:

|R₁|=|R₃|=358,198;

n₁=1,44754;

n₂=1,575568;

где R₁, R₃ - радиусы первой и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;

n₁, n₂ - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии е.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с увеличенным фокусным расстоянием с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения.

Объектив может быть использован в различных оптических системах, как в визуальных, так и в ИК-системах. Объектив состоит из двух линз. Первая линза выполнена в виде двояковыпуклой, а вторая линза - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Имеют место соотношения: |R₁=|R₃|; |R₁|<|R₂|; 1,4<n₁<1,619; 1,54<n₂<1,79; где R₁, R₂, R₃ - радиусы первой, второй и третьей оптических поверхностей по ходу лучей; n₁, n₂ - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии е. Технический результат - увеличение фокусного расстояния при повышенной технологичности и высоком качестве изображения. 1 ил., 2 табл.

Двухлинзовый объектив, состоящий из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, отличающийся тем, что имеют место соотношения
|R₁|=|R₃|;
|R₁|<|R₂|
1,41<n₁<1,619;
1,54<n₂<1,79;
где R₁, R₂, R₃ - радиусы первой, второй и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;
n₁, n₂ - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии е.