ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2021 года по МПК G02B9/10 

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

Известен двухлинзовый объектив - ахромат, описанный в заявке Франции №25476, МПК G02B 13/00, 5/00, публ. 1970 г., работающий в ИК - диапазоне от 8 до 14 мкм., состоящий из одиночных 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, описанный в патенте России №2384868, МПК G02B 9/10, 9/14, публ. 2010 г., состоящий из, расположенных по ходу луча ---- двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, у которого 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. Для первого варианта исполнения данного объектива имеют место соотношения:

|R₁| /f=0,5296;

|R₂| /f=0,5727;

|R₄| /f=8,9321,

где: R₄ - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей;

f - фокусное расстояние всего объектива.

Для второго варианта исполнения данного объектива имеют место соотношения:

|R₁| /f=0,3981;

|R₂| /f=0,4227;

|R₄| /f=2,6369.

У данного объектива не достаточно большое относительное отверстие 1:18 и угловое поле 2W=1 град. 40 мин.

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

Технический результат - увеличение относительного отверстия и углового поля в пространстве предметов при 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, причем радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности отрицательного мениска, кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности, в отличие от известного, имеют место соотношения:

0,4< |R₁| /f≤0,52;

0,58≤ |R₂| /f≤2;

9≤ |R₄| /f≤300,

где: R₁, R₂, R₄ - радиусы первой, второй и четвертой оптических

поверхностей по ходу лучей;

f - фокусное расстояние всего объектива.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного двухлинзового 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 двояковыпуклой линзы 1 по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности. Кроме того, имеют место соотношения:

0,4< |R₁| /f≤0,52;

0,58≤ |R₂| /f≤2;

9≤ |R₄| /f≤300,

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

В соответствие с предложенным решением рассчитан двухлинзовый объектив. Двухлинзовый объектив исправлен для λ - 615 нм и ахроматизован для длин волн 540 нм и 700 нм., и может работать в качестве коллиматора, т.е. в обратном ходе лучей. Двухлинзовый объектив работает в видимом диапазоне длин волн, но может быть пересчитан и для работы в ближнем ИК - диапазоне спектра.

Конструктивные параметры объектива приведены в табл. 1

Входной зрачок вынесен на расстояние 100 мм от первой оптической поверхности, но может быть и в другом месте.

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние 200,2 мм относительное отверстие 1: 6,67 задний фокальный отрезок 168,18 мм угол поля зрения 2 град.

В предлагаемом изобретении

|R₁|=|R₃|=88,726

|R₁|=88,726<|R₂|=121,912;

0,4< |R₁| /f=0,4432≤0,52;

0,58≤ |R₂| /f=0,609≤2;

9≤ |R₄| /f=77,64≤300,

где: R₁, R₂, R₃, R₄ - радиусы первой, второй, третьей и четвертой оптических поверхностей по ходу лучей;

f - фокусное расстояние всего объектива.

В табл. 2 приведены аберрации предлагаемого объектива для длины волны 615 нм.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с увеличенными относительным отверстием и угловым полем в пространстве предметов при высоком качестве изображения.

Объектив может быть использован как в визуальных оптических системах, 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|; 0,4<|R₁| /f≤0,52; 0,58≤|R₂| /f≤2; 9≤|R₄| /f≤300, где R₁, R₂, R₃, R₄ - радиусы первой, второй, третьей и четвертой оптических поверхностей по ходу лучей; f - фокусное расстояние всего объектива. Технический результат - увеличение относительного отверстия и углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения. 1 ил., 2 табл.

Двухлинзовый объектив, состоящий из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности отрицательного мениска, кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности, отличающийся тем, что имеют место соотношения:

0,4<|R₁| /f≤0,52;

0,58≤|R₂| /f≤2;

9≤|R₄| /f≤300,

где R₁, R₂, R₄ - радиусы первой, второй и четвертой оптических поверхностей по ходу лучей;

f - фокусное расстояние всего объектива.