ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТИПА ГАЛИЛЕЯ Российский патент 2015 года по МПК G02B23/00 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах, работающих с лазерами, например в лазерных дальномерах.

Известна телескопическая система типа Галилея, предназначенная для наблюдения удаленных объектов, состоящая из объектива и окуляра, описанная в публикации Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем» - Л.: Машиностроение, 1975 г., рис. 11.32 стр. 95. В данной системе объектив выполнен из последовательно расположенных положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и линзы, склеенной из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза. Эта система характеризуется большими габаритными размерами и малым увеличением.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является телескопическая оптическая система типа Галилея, патент РФ на изобретение №2209455, МПК G02B 23/00, опубл. 27.07.2003 г. Система содержит объектив и окуляр, объектив выполнен в виде двух положительных компонентов, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - одиночная плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к изображению, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами. Эта оптическая система обеспечивает видимое увеличение не более 5,5 крат, показатель преломления материала второго компонента объектива - одиночной плосковыпуклой линзы, равен 1,606263 для линии е, оптическая система имеет малый диаметр входного зрачка 22,5 мм и малый угол поля в пространстве предметов 2′30″. Использование такой оптической системы в лазерном дальномере приводит к недостаточной дальности измерения.

Задачей заявляемого изобретения является создание телескопической оптической системы с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - увеличение диаметра входного зрачка и угла поля в пространстве предметов, повышение видимого увеличения при высоком качестве изображения.

Это достигается тем, что в телескопической оптической системе типа Галилея, состоящей из объектива и окуляра, объектив выполнен в виде двух положительных компонентов, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - одиночная положительная линза, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами, в отличие от известной одиночная положительная линза второго компонента объектива выполнена двояковыпуклой, радиус ее первой поверхности по модулю равен радиусу второй поверхности двояковыпуклой линзы первого компонента объектива и имеет место соотношение:

1,61<n₃<1,71,

где n₃ - показатель преломления материала по ходу лучей третьей (двояковыпуклой) линзы для линии е.

На фигуре изображена оптическая схема предложенной телескопической системы.

Телескопическая оптическая система типа Галилея состоит по ходу лучей из объектива, содержащего два положительных компонента, первый из которых - склеенный из двояковыпуклой линзы 1 и двояковогнутой линзы 2, второй компонент - одиночная двояковыпуклая линза 3, и окуляра, выполненного в виде одиночной двояковогнутой линзы 4 с равными по модулю радиусами, причем радиус первой поверхности одиночной двояковыпуклой линзы 3 равен по модулю радиусу второй поверхности двояковыпуклой линзы 1 объектива.

Телескопическая оптическая система типа Галилея работает следующим образом.

Объектив, состоящий из двух компонентов, включающих в себя линзы 1, 2 и 3, создает мнимое прямое промежуточное изображение объекта вблизи фокальной плоскости окуляра (на чертеже не показана), а окуляр, выполненный в виде одиночной двояковогнутой линзы 4, переносит изображение в бесконечность. Предлагаемая телескопическая оптическая система может работать и в обратном ходе лучей (с уменьшением).

Использование предлагаемой телескопической оптической системы в составе лазерного дальномера позволяет существенно увеличить дальность измерения дальномера пропорционально увеличению кратности телескопа. Телескопическая оптическая система при юстировке выставляется на ноль диоптрий для длины волны 589 нм путем изменения второго воздушного промежутка. Так как оптическая система ахроматизована для длин волн 589 нм и 1540 нм, то и для рабочей длины волны лазера 1540 нм телескопическая оптическая система при юстировке автоматически устанавливается на ноль диоптрий.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитана телескопическая оптическая система для длины волны 1540 нм, ахроматизованная для длин волн 1540 нм и 589 нм.

Рассчитанная телескопическая оптическая система имеет следующие характеристики:

Видимое увеличение, крат 10 Диаметр входного зрачка, мм 24 Диаметр выходного зрачка, мм 2,4 Угол поля зрения 4′30″ Удаление выходного зрачка, мм 7 Длина, мм 44,98 Показатель преломления материала (стекло ТК114) третьей по ходу лучей линзы для линии е (n₃) 1,615506

Конструктивные параметры системы приведены в табл. 1.

В табл. 2 приведены аберрации рассчитанной телескопической оптической системы для λ=1540 нм.

Предлагаемая телескопическая оптическая система имеет повышенное видимое увеличение - 10 крат, увеличенный диаметр входного зрачка - 24 мм, повышенное поле зрения 2W=4′30″, а также одинаковые по модулю радиусы оптических поверхностей двух пар линз телескопической оптической системы, что характеризует ее повышенную технологичность. Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата - создана телескопическая оптическая система с увеличенным диаметром входного зрачка и углом поля в пространстве предметов, повышено видимое увеличение при высоком качестве изображения.

Изобретение может быть использовано, например, в лазерных дальномерах. Телескопическая оптическая система типа Галилея состоит по ходу лучей из объектива и окуляра. Объектив выполнен в виде двух компонентов, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - одиночная двояковыпуклая линза, причем радиус ее первой поверхности по модулю равен радиусу второй поверхности двояковыпуклой линзы первого компонента объектива. Окуляр представляет собой одиночную двояковогнутую линзу с равными по модулю радиусами. Для показателя преломления материала второго компонента объектива выполняется соотношение 1,61<n₃<1,71. Технический результат - увеличение диаметра входного зрачка и угла поля в пространстве предметов, повышение видимого увеличения при высоком качестве изображения. 1 ил., 2 табл.

Телескопическая оптическая система типа Галилея, состоящая из объектива и окуляра, объектив выполнен в виде двух положительных компонентов, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - одиночная положительная линза, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами, отличающаяся тем, что одиночная положительная линза второго компонента объектива выполнена двояковыпуклой, радиус ее первой по ходу лучей поверхности по модулю равен радиусу второй поверхности двояковыпуклой линзы первого компонента объектива и имеет место соотношение:
1,61<n₃<1,71,
где n₃ - показатель преломления материала третьей по ходу лучей линзы для линии е.