ТРЕХЛИНЗОВЫЙ КОНДЕНСОР Российский патент 2016 года по МПК G02B19/00 G02B9/16 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например, в проекционных, или в ИК-системах.

Известен объектив, который может быть использован в обратном ходе лучей в качестве трехлинзового конденсора, который состоит из трех одинаковых плосковыпуклых линз, первая из которых обращена плоскостью к предмету, а вторая и третья - плоскостью к изображению, патент RU №2042166 С1, МПК G02B 25/04, G02B 23/00 опубл. 20.08.1995 г. Однако данный конденсор не обладает достаточным качеством изображения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является трехлинзовый конденсор, описанный в патенте RU №2193222 С2, МПК G02B 19/00, опубл. 26.04.2002 г., состоящий по ходу лучей из трех одинаковых плосковыпуклых линз, первая из которых обращена плоскостью к предмету, вторая линза имеет радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращена выпуклостью к плоскости изображения, а третья - плоскостью к изображению. Данный конденсор имеет недостаточное линейное поле в пространстве предметов 2Y=8,1 мм.

Задачей заявляемого изобретения является создание трехлинзового конденсора с повышенными оптическими характеристиками.

Технический результат - увеличение линейного поля в пространстве предметов при сохранении высокого качества изображения.

Это достигается тем, что в трехлинзовом конденсоре, состоящем из одиночных линз и содержащем две одинаковые плосковыпуклые линзы, из которых первая по ходу лучей обращена плоскостью к предмету, а последняя - плоскостью к изображению и находящейся между ними второй линзы, имеющей радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращенной выпуклостью к плоскости изображения, в отличие от известного, вторая линза выполнена в виде отрицательного мениска.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного конденсора. Он состоит из трех последовательно расположенных линз, первая из которых - плосковыпуклая линза 1, обращенная плоскостью к предмету, вторая - отрицательный мениск 2, имеющий радиус кривизны оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, обращенный выпуклостью к плоскости изображения, третья - плосковыпуклая линза 3, обращенная плоскостью к изображению.

Конденсор работает следующим образом: световой поток от предмета последовательно проходит через линзы 1, 2, 3 и формирует изображение в плоскости изображений.

В соответствии с предложенным решением рассчитан трехлинзовый конденсор, работающий в диапазоне длин волн от 800 до 900 нм, причем, основная длина волны 850 нм.

Конструктивные параметры трехлинзового конденсора приведены в табл. 1.

Входной зрачок расположен на расстоянии 1 мм перед первой оптической поверхностью, но может быть и в другом месте.

Характеристики рассчитанного трехлинзового конденсора:

фокусное расстояние 12,23 мм линейное поле в пространстве предметов 2Y=9 мм диаметр входного зрачка 10 мм линейное увеличение -0,2775 положение плоскости предмета -52,2 мм положение плоскости изображения 13,4 мм

Таблица 1 Радиусы, мм Толщины, мм Марка стекла Показатель преломления, n_e Коэффициент дисперсии, ν_e Световые диаметры R₁=∞         10   d₁=2,8 TK21 1,659961 50,81   R₂=-11,803         10   d₂=1,7   1     R₃=-7,98         9,4   d₃=1,6 TK21 1,659961 50,81   R₄=-11,803         10   d₄=0,5   1     R₅=11,803             d₅=2,8 TK21 1,659961 50,81   R₆=∞         10

Рассчитанный трехлинзовый конденсор имеет аберрации для λ=850 нм, приведенные в табл. 2.

Таблица 2 Вид аберрации Предложенный конденсор, мм (не более) Поперечная сферическая аберрация для точки на оси -0,102 Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для 2Y=9 мм -0,222 Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для 2Y=9 мм -0,122 Дисторсия для 2Y=9 мм -0,485%

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: увеличение линейного поля в пространстве предметов при сохранении высокого качества изображения.

Конденсор может быть использован в оптических системах, например в проекционных, в том числе, и в ИК-системах. Конденсор состоит из трех одиночных линз и содержит две одинаковые плосковыпуклые линзы, первая из которых обращена по ходу лучей плоскостью к предмету, а последняя - плоскостью к изображению. Между ними находится вторая линза, выполненная в виде отрицательного мениска. Вторая линза имеет радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращена выпуклостью к плоскости изображения. Технический результат - увеличение линейного поля в пространстве предметов при сохранении высокого качества изображения. 1 ил., 2 табл.

Трехлинзовый конденсор, состоящий из одиночных линз и содержащий две одинаковые плосковыпуклые линзы, первая из которых обращена по ходу лучей плоскостью к предмету, а последняя - плоскостью к изображению и находящейся между ними второй линзы, имеющей радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращенной выпуклостью к плоскости изображения, отличающийся тем, что вторая линза выполнена в виде отрицательного мениска.