ОБЪЕКТИВ С ВЫНЕСЕННЫМ ВХОДНЫМ ЗРАЧКОМ Российский патент 2016 года по МПК G02B9/34 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может быть использовано в телескопических системах, в микроскопах и других оптических приборах, в том числе в ИК-системах.

Известен окуляр Эрфле, описанный в книге Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем», Ленинград, «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1975 г., стр. 160, табл. II.11, который может быть использован в обратном ходе лучей в качестве объектива с вынесенным входным зрачком, состоящий из трех компонентов, первого - склеенного из двух линз по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы, второго - склеенного из двух линз по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы и третьего - одиночной двояковыпуклой линзы. Однако данный объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 23,37 мм для длины волны 656 нм, с относительным отверстием 1:9, угловым полем в пространстве предметов 2W=50 град., при выносе входного зрачка на 12,55 мм перед первой поверхностью имеет недостаточно большой задний фокальный отрезок, а именно 8,59 мм.

Известен окуляр Эрфле, описанный в книге Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем», Ленинград, «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1975 г., стр. 161, табл. II.12, который может быть использован в обратном ходе лучей в качестве объектива с вынесенным входным зрачком, являющийся наиболее близким аналогом и состоящий из трех компонентов, первого - одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, второго - склеенного из двух линз по ходу лучей: двояковогнутой и двояковыпуклой и третьего - склеенного из двух линз по ходу лучей: двояковыпуклой и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Однако данный объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 23,37 мм для длины волны 656 нм, с относительным отверстием 1:9, угловым полем в пространстве предметов 2W=50 град., при выносе входного зрачка на 12,55 мм перед первой поверхностью имеет недостаточное качество изображения, в частности астигматические отрезки, астигматизм и дисторсию, и недостаточно большой задний фокальный отрезок, а именно 11,29 мм.

Задачей заявляемого изобретения является создание объектива с вынесенным входным зрачком с повышенными техническими и оптическими характеристиками.

Технический результат - повышение качества изображения и увеличение заднего фокального отрезка.

Это достигается тем, что в объективе с вынесенным входным зрачком, состоящим из трех компонентов, первого - одиночной положительной линзы, обращенной выпуклостью к изображению, второго - склеенного из двух линз и включающего в себя двояковыпуклую и отрицательную линзы, третьего - состоящего по ходу лучей из двояковыпуклой и отрицательной линз, в отличие от известного, первый компонент выполнен в виде мениска, во втором компоненте по ходу лучей первой расположена двояковыпуклая линза, а за ней мениск, обращенный выпуклостью к изображению, а в третьем компоненте линзы одиночные и отрицательная линза выполнена двояковогнутой, и, кроме того, радиус седьмой оптической поверхности по ходу лучей по модулю больше радиуса восьмой оптической поверхности. Помимо того, радиус второй оптической поверхности по ходу лучей может быть по модулю равен радиусу четвертой оптической поверхности.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива с вынесенным входным зрачком.

Объектив состоит из трех компонентов, первый из которых - одиночный положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к изображению, второй - склеенный из двух линз по ходу лучей: из двояковыпуклой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного выпуклостью к изображению, и третий, состоящий из двух одиночных линз, первая из которых по ходу лучей двояковыпуклая линза 4, а вторая - двояковогнутая линза 5.

Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

В соответствии с предложенным решением рассчитаны два варианта исполнения пятилинзовых объективов с вынесенным входным зрачком, исправленные в спектральном диапазоне от 600 нм до 700 нм. Конструктивные параметры объектива по первому варианту исполнения приведены в табл. 1.

Входной зрачок расположен на расстоянии 12,55 мм перед первой оптической поверхностью.

Характеристики рассчитанного объектива по I варианту исполнения:

фокусное расстояние 23,37 мм относительное отверстие 1:9 угловое поле в пространстве предметов 50 град задний фокальный отрезок 12,11 мм

В предлагаемом варианте имеет место условие:

;

где R₇, R₈ - радиусы седьмой и восьмой оптических поверхностей по ходу лучей.

Конструктивные параметры объектива по второму варианту исполнения приведены в табл. 2.

Входной зрачок расположен на расстоянии 12,55 мм перед первой оптической поверхностью.

Характеристики рассчитанного объектива по II варианту исполнения:

фокусное расстояние 23,37 мм относительное отверстие 1:9 угловое поле в пространстве предметов 50 град задний фокальный отрезок 12,02 мм

В предлагаемом варианте имеют место условия:

;

;

где R₂, R₄, R₇, R₈ - радиусы второй, четвертой, седьмой и восьмой оптических поверхностей по ходу лучей.

Для двух вариантов рассчитанных объективов с вынесенным входным зрачком и ближайшего аналога для λ=656 нм аберрации приведены в табл. 3

Предлагаемый объектив по сравнению с ближайшим аналогом имеет большее значение заднего фокального отрезка, равного 12,11 мм для первого варианта исполнения объектива и 12,02 мм для второго варианта, а также меньшие значения астигматических отрезков, астигматизма и дисторсии.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан объектив с вынесенным входным зрачком с повышенным качеством изображения, увеличенным задним фокальным отрезком и улучшенными аберрационными характеристиками.

Объектив может быть использован в телескопических системах, в микроскопах и других оптических приборах, в том числе в ИК-системах. Объектив с вынесенным входным зрачком состоит из трех компонентов. Первый - одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению. Второй склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Третий компонент состоит по ходу лучей из двояковыпуклой и двояковогнутой одиночных линз. Радиус седьмой оптической поверхности по ходу лучей по модулю больше радиуса восьмой оптической поверхности. Радиус второй оптической поверхности по ходу лучей может быть равен по модулю радиусу четвертой оптической поверхности. Технический результат - повышение качества изображения и увеличение заднего фокального отрезка. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

1. Объектив с вынесенным входным зрачком, состоящий из трех компонентов, первого - одиночной положительной линзы, обращенной выпуклостью к изображению, второго - склеенного из двух линз и включающего в себя двояковыпуклую и отрицательную линзы, третьего - состоящего по ходу лучей из двояковыпуклой и отрицательной линз, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде мениска, во втором компоненте по ходу лучей первой расположена двояковыпуклая линза, а за ней мениск, обращенный выпуклостью к изображению, а в третьем компоненте все линзы одиночные, отрицательная линза выполнена двояковогнутой, и, кроме того, радиус седьмой оптической поверхности по ходу лучей по модулю больше радиуса восьмой оптической поверхности.

2. Объектив с вынесенным входным зрачком по п. 1, отличающийся тем, что радиус второй оптической поверхности по ходу лучей по модулю равен радиусу четвертой оптической поверхности.