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 и в ИК-системах.

Известен двухлинзовый объектив, описанный в патенте России №2384868, МПК G02B 9/10, 9/14, опубликованный 20.03.2010 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.

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

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является двухлинзовый объектив, описанный в патенте России на полезную модель №125354, МПК G02B 9/10, 13/14, фиг. 1, опубликованный 27.02.2013 г., состоящий из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы, причем, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности двояковогнутой линзы, кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности и имеют место соотношения:

1,41<n₁<1,79;

1,54<n₂<1,83,

где: 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'=0,479;

|R₂|f'=0,52515;

|R₄|/f'=38,77,

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

f' - фокусное расстояние всего объектива.

Для второго варианта исполнения данного объектива имеют место соотношения:

|R₁|/f'=0,54723;

|R₂|f'=0,6069;

|R₄|/f'=38,73.

У данного объектива недостаточно большое относительное отверстие 1:12,2 и недостаточно большое угловое поле 2W=2 град.

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 двояковогнутой линзы, причем, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности двояковогнутой линзы, 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:

0,48≤|R₁|/f'≤0,54;

0,5253≤|R₂|/f'≤0,59;

40≤|R₄|/f'≤127,

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

f' - фокусное расстояние всего объектива.

На фигуре представлена оптическая схема предложенного объектива.

Двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы 1 и двояковогнутой линзы 2. Радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1 равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности двояковогнутой линзы 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:

0,48≤|R₁|/f'≤0,54;

0,5253≤|R₂|/f'≤0,59;

40≤|R₄|/f'≤127.

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 соответствие с предложенным решением рассчитан двухлинзовый объектив. Объектив исправлен для λ=640 нм и ахроматизован для длин волн 640 нм и 900 нм. Объектив может работать в качестве коллиматора, т.е. в обратном ходе лучей. Объектив работает в видимом диапазоне длин волн и 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 500,99 мм относительное отверстие 1:11 задний фокальный отрезок 473,08 мм угол поля зрения 3 град.

В предлагаемом изобретении:

|R₁|=|R₃|=242,7;

|R₁|=242,7<|R₂|=263,6;

0,48≤|R₁|/f'=0,4844≤0,54;

0,5253≤|R₂|/f'=0,5262≤0,59;

40≤|R₄|/f'=46,57≤127.

В табл. 2 приведены аберрации предлагаемого объектива для длины волны 640 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, так и в ИК-системах. Двухлинзовый объектив состоит из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности двояковогнутой линзы. Радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности. Имеют место соотношения: 0,48≤|R₁|/f'≤0,54; 0,5253≤|R₂|/f'≤0,59; 40≤|R₄|/f'≤127, где R₁, R₂, R₄ - радиусы первой, второй 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 двояковогнутой линзы, причем радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности двояковогнутой линзы, 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:

0,48≤|R₁|/f'≤0,54;

0,5253≤|R₂|/f'≤0,59;

40≤|R₄|/f'≤127,

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

f' - фокусное расстояние всего объектива.