Объектив зрительной трубы с внутренней фокусировкой Советский патент 1992 года по МПК G02B13/02 

сл

с

Изобретение относится к оптическому приборостроению и м.б. использовано в зрительных трубах преимущественно геодезических приборов. Цель изобретения - уп- рощение конструкции при высоком качестве изображения и большом диапазоне фокусировки. Объектив содержит положительный компонент 5 из двусклеенных линз 8 и 9, положительный компонент 6 в виде трехсклеенной линзы и отрицательный компонент 7 в виде двусклеенной линзы. Компоненты 6 и 7 установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси. 5 ил.

sg

GO |

СО

ю

CJ

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам зрительных труб с внутренней фокусировкой преимущественно геодезических приборов.

Известен объектив с внутренней фокусировкой, состоящей из двух компонентов: первого положительного неподвижного и второго отрицательного, перемещением которого вдоль оптической оси осуществляется фокусировка на близко расположенный предмет. Принципиальная схема такого объектива, применяется в высокоточном нивелире Н-05, приводится на фиг. 1.

В табл. 1 даны его конструктивные параметры: г - радиусы кривизны линз; d - толщина линз и воздушные промежутки.

Первый компонент 1 - неподвижный, содержит две линзы. Передняя линза 3 склеена из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и положительной двояковыпуклой линзы. Вторая линза 4 склеена из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Фокусировка осуществляется перемещением двояковогнутого одиночного компонента 2.

Объектив хорошо коррегирован для предмета в бесконечности. Графики аберраций для этого случая расположения предмета приведены на фиг. 2,

где AS1 - продольная сферическая аберрация;

Ау - поперечная сферическая аберрация;

m - высота луча на входном зрачке.

Объектив ахроматизован в диапазоне длин волн F и С, поперечная сферическая аберрация не превышает 0,017 мм, вторичный спектр, вычисляемый как

| (A Si,p + ASi.c), составляет 0,045% &,

где ASo.c - вторичный хроматизм на оси системы для длины волны С;

ASi.p - вторичный хроматизм на оси системы для длины волны F;

fsKB3 - эквивалентное фокусное расстояние объектива при фокусировке на бесконечность.

На фиг. 3 приводится график изменения

хроматизма положения ASo.F -с в зависимости от расстояния от первой поверхности до предмета.

Основной недостаток данной конструкции - ограниченный диапазон перефокусировки, минимальное расстояние визирования составляет 2 м от первой поверхности. Анализ аберраций объектива показывает, что при приближении предмета нарушается ахроматическая степень коррекции, хроматизм положения увеличивается до 1,4 мм. Ухудшение качества

изображения объектива при ближнем расположении снижает контраст изображения, затрудняет наблюдения л может повлиять на точность визирования при проведении геодезических измерений.

Известен объектив зрительной трубы с внутренней фокусировкой, состоящий из трех компонентов. Первый - положительный неподвижный, а второй положительный и третий отрицательный имеют возможность перемещаться вдоль оптической оси для наведения на близко расположенный объектив. Первый и второй компоненты состоят каждый из двояковыпуклой линзы, склеенной с отрицательным мениском, обращенным выпуклостью к изображению, и одиночного положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и склеенных между собой двояковогнутой линзы и положительного мениска.

Существенным недостатком объектива является наличие двенадцати поверхностей, граничащих с воздухом, что уменьшает коэффициент пропускания системы и увеличивает чувствительность объектива к различным дестабилизирующим факторам, например к изменению температуры, приводящим к нарушению центрировки объектива. Кроме того, наличие большого количества отдельно расположенных элементов, шести линз, вызывает усложнение конструкции и, следовательно, увеличение затрат на изготовление, сборку, юстировку прибора. Анализ состояния аберрационной коррекции показывает, что при расположении предмета в бесконечности сферохроматизм равен 0,1% , , вторичный спектр

0,08% йкв, , а хроматизм увеличения составляет значительную величину - 0,015 мм

при угловом поле в пространстве предметов 2 го-1,3°.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является объектив, состоящий из трех компонентов. Первый компонент, положительный, неподвижный, содержащий две склейки, каждая из которых состоит из двояковыпуклой линзы и мениска, второй компонент подвижный положительный - двояковыпуклая линза, склеенная из трех линз, двояковыпуклой и двух отрицательных менисков, у которых абсолютное значение разности показателей преломления равно 0,0014, а относительных частных дисперсий - 22. Причем V2 vi , где vi , V2 - значения относительных частных

дисперсий материалов соответственно первого и второго отрицательных менисков второго компонента. Их фокусные расстояния удовлетворяют соотношению fi :f2 1: 1,33. Третий подвижный отрицательный компонент содержит две склейки, первая из которых состоит из положительного и отрицательного менисков, а вторая - из положительного мениска и двояковогнутой линзы. Наименьшее расстояние визирования составляет примерно Тэкв, при бесконечно удаленном предмете, и он хорошо коррегирован во всем диапазоне перефокусировки. Основной недостаток объектива, взятого в качестве прототипа, - сложность конструкции. Ун содержит пять независимых оптических элементов, состоящих из одиннадцати линз. Наличие большого числа поверхностей, граничащих с воздухом, уменьшает коэффициент пропускания и увеличивает рассеяние в системе, что приводит к снижению контраста в изображении. Кроме того, в сложных системах значительно увеличивается количество дестабилизирующих факторов, которые могут повлиять на качество изображения, например, децентрировка поверхностей при изменении температуры. Для борьбы с этими явлениями применяются различные методы, что также усложняет прибор и увеличивает его стоимость.

Цель изобретения - упрощение конструкции объектива при высоком качестве изображения и большом диапазоне фокусировки.

Цель достигается тем, что первая линза первого компонента склеена из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, первая линза второго трехлинзового компонента - отрицательный мениск, а фокусные расстояния второй и третьей линз находятся в соотношении $1: fv 1:1,8...2, где - фокусное расстояние линзы с меньшим значением относительной частной дисперсии; fv - соответственно с большим значением; причем линза с меньшим значением относительной частной дисперсии - положительный мениск, а третий компонент представляет собой склейку из двояковыпуклой-- и двояковогнутой линз.

На фиг. А представлена принципиальная схема такого телеобъектива с внутренней фокусировкой. Объектив состоит из компонентов 5-7. Компонент 5, неподвижный, содержит две положительные линзы 8 и 9. Первая склеена из двояковогнутой и двояковыпуклой, а вторая - из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Наведение на

резкое видение предметов, находящихся на конечном расстоянии, осуществляется перемещением компонентов 6 и 7 в противоположные стороны. Второй компонент 6 представляет собой трехсклеенную положительную линзу, состоящую из отрицательного мениска и двух линз, имеющих абсолютное значение разности показателей преломления менее 0,01 и разности относительных частных дисперсий v более 15, первая из которых с меньшим значением v- положительный мениск. Третий компонент 3 выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.

В табл. 2 приводятся конструктивные

параметры телеобъектива. Фокусные расстояния второй f и третьей fi линз второго компонента удовлетворяют соотношению: fi:f3 1:1.92.

Эквивалентное фокусное расстояние объектива при фокусировке на бесконечность равно 450 мм. Фокусировка осуществляется перемещением второго и третьего компонентов в противоположные стороны.

На фиг. 5 представлены графики аберраций осевого и узкого наклонного пучков при различных положениях предмета S.

Анализируя состояние аберрационной коррекции предлагаемого объектива, можно сделать вывод о том, что он хорошо кор- регирован во всем диапазоне перефокусировки. Полихроматический кружок рассеивания для осевого пучка при расположении предмета в бесконечности

примерно равен 20 мкм. Вторичный спектр составляет 0,04 % fsKB. Хроматизм положения и сферохроматизм остаются практически постоянными при любых положениях предмета, хроматизм увеличения Ау1 не

превышает 3 мкм, а кривизна поля изображения Z , Zm 0,08 мм.

Применение такой схемы позволило исключить из объектива две линзы. Упрощение конструкции приводит к повышению

эффективности пропускания примерно на 3%, уменьшает светорассеивание и чувствительность системы к воздействию различных факторов, вызывающих децентровку, снижающую качество изображения.

Вследствие того, что отпадает необходимость в изготовлении склеенной линзы и оправы для нее, их сборке и центрировке, себестоимость объектива уменьшается. Формула изобретения

Объектив зрительной трубы с внутренней фокусировкой, содержащий три компонента, первый из которых положительный неподвижный, второй - положительный и

третий - отрицательный установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, причем первый компонент содержит две положительные двусклеенные линзы, вторая из которых склеена из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент склеен из трех линз с абсолютной величиной разности показателей преломления и коэффициентов дисперсии материалов второй и третьей линз соответственно менее 0,01 и более 15, третий компонент содержит двусклеенную линзу, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции при высоком качестве изображения и большом диапазоне фокусировки, в первом компоненте первая двусклеенная линза выполнена из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, отрицательная линза второй двусклеенной линзы выполнена двояковогнутой, второй компонент выполнен из отрицательного мениска, положительного мениска и выпуклоплоской линзы

с соотношением фокусных расстояний положительного мениска и выпуклоплоской линзы 1:1,8...2, а третий компонент выполнен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.

Таблица 1

Таблица 2

MfcV (O O

2 гпф

ии ш

1 гпф

-джойдоеп ошэоязощ

01

.

uu

°SV

A/W;

ыы ш

/

-Л52 2 2 2% 2

S -Oo

т, мм

0..8

0.1 №,мм S--QA5n №

3-4 с

02 dS tfifiOJ l MM

фиг. 5

Ј5, Z/r,, fitf

Ду .мкм

1 F-C

0.5M(

I , t «-, Я72$, 1 Ду ,мкм

; Аулы

F-C