ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2021 года по МПК G02B9/10 G02B13/14 

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, опубликованном 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 изобретение №2316795, МПК G02B 9/10, фиг. 1, опубликованный 10.02.2008 г., состоящий из расположенных по ходу лучей одиночных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем, радиусы двояковыпуклой линзы равны по абсолютной величине, отношение первого по ходу лучей радиуса менисковой линзы ко второму ее радиусу менее 0,8 и имеют место соотношения: 1,46<n₁<1,63;

1,66<n₂<1,78,

где: n₁, n₂ - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей.

Для расклеенного варианта исполнения данного объектива имеют место соотношения:

|R₁|/f'=0,5009;

|R₃|/f'=0,4685;

|R₄|/f'=7,24;

|R₃|/|R₄|=0,0647,

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

f' - фокусное расстояние всего объектива.

У данного объектива недостаточно большое фокусное расстояние 150,75 мм, недостаточно большой диаметр входного зрачка 32 мм, и недостаточно большое угловое поле 2W=2 град. 8 мин.

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

Технический результат - увеличение фокусного расстояния, диаметра входного зрачка и углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения.

Это достигается тем, что в двухлинзовом объективе, состоящем из расположенных по ходу лучей одиночных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем, радиусы двояковыпуклой линзы равны по абсолютной величине, в отличие от известного, имеют место соотношения:

0,3≤|R₁|/f'≤0,48;

0,25≤|R₃|/f'≤0,45;

1,5≤|R₄|/f'≤7;

0,07≤|R₃|/|R₄|<0,8,

где: R₁, R₃, R₄ - радиусы первой, третьей 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 одиночных двояковыпуклой линзы 1 и отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению. Радиусы оптических поверхностей двояковыпуклой линзы 1 равны по абсолютной величине. Кроме того, имеют место соотношения: 0,3≤|R₁|/f'≤0,48; 0,25≤|R₃|/f'≤0,45; 1,5≤|R₄|/f'≤7; 0,07≤|R₃|/|R₄|<0,8, где: R₁, R₃, R₄ - радиусы первой, третьей и четвертой оптических поверхностей по ходу лучей; f' - фокусное расстояние всего объектива. Входной зрачок вынесен на расстояние 100 мм от первой оптической поверхности, но может быть и в другом месте.

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=520 нм и ахроматизован для длин волн 520 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.

Характеристики рассчитанного объектива:

фокусное расстояние 1001,95 мм относительное отверстие 1:16,69 задний фокальный отрезок 955,05 мм угол поля зрения 3 град. диаметр входного зрачка 60 мм

Конструктивные параметры объектива приведены в табл. 1

В предлагаемом изобретении:

|R₁|=|R₂|=438,5;

0,3≤|R₁|/f'=0,4377≤0,48;

0,25≤|R₃|/f'=0,4132≤0,45;

1,5≤|R₄|/f'=3,13≤7;

0,07≤|R₃|/|R₄|=0,1321<0,8,

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 520 нм.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с увеличенными фокусным расстоянием, диаметром входного зрачка 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 одиночных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Радиусы двояковыпуклой линзы равны по абсолютной величине. Имеют место соотношения: 0,3≤|R₁|/f'≤0,48; 0,25≤|R₃|/f'≤0,45; 1,5≤|R₄|/f'≤7; 0,07≤|R₃|/|R₄|<0,8, где R₁, R₃, R₄ - радиусы первой, третьей и четвертой оптических поверхностей по ходу лучей; f' - фокусное расстояние всего объектива. Технический результат - увеличение фокусного расстояния, диаметра входного зрачка и углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения. 1 ил., 2 табл.

Двухлинзовый объектив, состоящий из расположенных по ходу лучей одиночных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем радиусы двояковыпуклой линзы равны по абсолютной величине, отличающийся тем, что имеют место соотношения:

0,3≤|R₁|/f'≤0,48;

0,25≤|R₃|/f'≤0,45;

1,5≤|R₄|/f'≤7;

0,07≤|R₃|/|R₄|<0,8,

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

f' - фокусное расстояние всего объектива.