Объектив

 

Использование: в оптических системах медицинских эндоскопов. Сущность изобретения: объектив содержит плосковогнутую линзу, призму прямого обзора, две плосковыпуклые линзы, которые обращены выпуклостями друг к другу, а за ними по ходу лучей установлены двояковыпуклая стержневая линза, отрицательный мениск, склеенный из вогнутоплоской и плосковыпуклой линз, одиночная двояковыпуклая линза и двояковыпуклая линза, склеенная из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. При этом в склеенных линзах отрицательные линзы выполнены из стекла с показателем преломления не менее 1,8, с коэффициентом средней дисперсии не более 27, а положительные линзы - из стекла с показателем преломления 1,6 и коэффициентом средней дисперсии не менее 59. 1 з. п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобетpение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может быть использовано в оптических системах медицинских эндоскопов.

Известен объектив эндоскопа, состоящий из плоскопараллельной пластины, на внутренней поверхности которой расположена апертурная диафрагма и три одиночных линзы положительной оптической силы, две первые линзы выполнены в виде менисков, вогнутыми поверхностями обращенными навстречу друг к другу, и последняя двояковыпуклая линза, при этом объектив установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси относительно исследуемого объекта [1] Однако такой объектив имеет большую дисперсию и поэтому не обеспечивает требуемого качества изображения.

Известен также объектив, содержащий объектив из двух компонентов и волоконно-оптический жгут, передний конец которого склеен с задней поверхностью второго компонента объектива, причем в объективе первый компонент плосковыпуклая линза с апертурной диафрагмой на первой поверхности, второй положительная линза. В объективе перед первым компонентом установлена плосковогнутая линза, а положительная линза второго компонента выполнена плосковыпуклой. Вогнутая поверхность плосковогнутой линзы и выпуклая поверхность линзы первого компонента выполнены концентричными апертурной диафрагме с равными по абсолютной величине радиусами кривизны, причем отношение радиусов кривизны выпуклых поверхностей второго и первого компонентов составляет 0,655, плосковогнутая линза и линза первого компонента выполнены из материала с показателем преломления не менее 1,8 [2] Данный объектив имеет большой угол поля зрения, повышенную освещенность объекта, что является важными характеристиками для медицинских эндоскопов. Однако такой объектив имеет значительную дисторсию, поэтому не обеспечивает требуемого качества изображения.

В основу изобретения положена задача путем подбора конструктивных параметров создать объектив с высоким качеством изображения.

Задача решается тем, что в объективе, содержащем последовательно установленные по ходу излучения плосковогнутую линзу, призму прямого обзора, две плосковыпуклые линзы, которые обращены выпуклостями друг к другу, согласно изобретению за ними по ходу лучей последовательно установлены двояковыпуклая стержневая линза, отрицательный мениск, склеенный из плосковогнутой и плосковыпуклой линз, одиночная двояковыпуклая линза и двояковыпуклая линза, склеенная из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска.

Две плосковыпуклые линзы обращены выпуклостями друг к другу, а за ними установлена двояковыпуклая стержневая линза, чтобы полностью использовать всю апертуру и уменьшить сферическую аберрацию в широких наклонных пучках лучей.

За стержневой линзой установлен отрицательный мениск, склеенный из плосковогнутой и плосковыпуклой линз, и служит для коррекции кривизны изображения и астигматизма, а также для уменьшения дисторсии.

Одиночная двояковыпуклая линза используется для коррекции комы в широком наклонном пучке лучей.

Двояковыпуклая линза, склеенная из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обеспечивает увеличение апертуры, служит для коррекции сферической аберрации для точки на оси.

При работе объектива и не монохроматическим излучением для коррекции хроматических аберраций, особенно хроматизма увеличения, а также и хроматизма положения в склеенных линзах отрицательные линзы выполнены из стекла с показателем преломления не менее 1,8 и коэффициентом средней дисперсии не более 27, а положительные линзы из стекла с показателем преломления 1,6 и коэффициентом средней дисперсии не менее 59.

На фиг.1 показана оптическая схема объектива; на фиг.2 графическое изображение аберраций лучей для точки на оси и точки вне оси в меридиональном и сагиттальном сечениях.

Объектив (фиг.1) состоит из последовательно установленных по ходу излучения плосковогнутой линзы 1, призмы 2 прямого видения, плосковыпуклых линз 3 и 4, обращенных выпуклостью друг к другу, двояковыпуклой стержневой линзы 5, отрицательного мениска 6, обращенного вогнутостью к пространству предметов и склеенного из плосковогнутой линзы 7 и плосковыпуклой линзы 8, одиночной двояковыпуклой линзы 9, двояковыпуклой линзы 10, склеенной из двояковыпуклой линзы 11 и отрицательного мениска 12.

В качестве конкретного примера рассчитан объектив со следующими оптическими характеристиками: Увеличение, крат 0,06385 Фокусное расстоя- ние, мм -1,6725 Задний отрезок, мм 2,080 Передний отрезок, мм 25,0 Угловое поле на пред- мете, град 80,0 Линейное поле на предмете, мм 43,4 Передняя апертура 0,004 Задняя апертура 0,063 Конструктивные параметры такого объектива приведены в таблице.

f' -1,672 мм S_F 1,195 мм S_F'' 1,973 мм S -25 мм На фиг. 2 приведены графические зависимости аберраций для данной конструкции объектива для точки на оси и для внеосевой точки в меридиональном и сагиттальном сечениях.

Как видно из графиков, предлагаемый объектив обладает следующим качеством изобретения.

Поперечная сферическая аберрация для точки на оси для основной длины волны не превышает 0,0003 мм, а во всем спектральном диапазоне 0,0015 мм. Коэффициент неизопланазии равен на краю зрачка 0,35% на зоне 0,18% Кривизна изображения и астигматизм равны у -21,7,
y -15,34,
Z_t' 0,134
Z_t' 0,057,
Z_s' 0,057,
Z_s' 0,010,
F_s' Z_t' -0,077,
Z_s' Z_t' -0,047.

Поперечная сферическая абеppация в широком наклонном пучке лучей в меридиональном сечении не превышает 0,01 мм, в сагиттальном сечении 0,0018 мм.

Разрешающая способность такого объектива равна 14,75 л/мм.

Таким образом, предлагаемый объектив эндоскопа имеет улучшенное качество изображения за счет исправления дисторсии, кривизны изображения и астигматизма. Дисторсия на краю поля равна 8,9%

Формула изобретения

1. ОБЪЕКТИВ, содержащий последовательно установленные плосковогнутую линзу и две плосковыпуклые линзы, отличающийся тем, что между первой и второй линзами введена призма прямого обзора, плосковыпуклые линзы обращены выпуклостями одна к другой, а за ними введены последовательно установленные двояковыпуклая стержневая линза, двусклеенный мениск, состоящий из вогнутоплоской и плосковыпуклой линз, двояковыпуклая линза и двусклеенная двояковыпуклая линза, состоящая из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска.

2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что в двусклеенном отрицательном мениске и двусклеенной двояковыпуклой линзе отрицательные линзы выполнены из стекла с показателем преломления не менее 1,8 и коэффициентом средней дисперсии не более 27, а положительные линзы выполнены из стекла с показателем преломления 1,6 и коэффициентом средней дисперсии не менее 59.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3