Телескопическая оптическая система типа галилея
Владельцы патента RU 2359295:
Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" (RU)
Телескопическая оптическая система типа Галилея содержит объектив и окуляр. Объектив состоит из двух положительных линз, первая из которых - склеенная из двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, а вторая выполнена двояковыпуклой. Окуляр - одиночная двояковогнутая линза. Коэффициент дисперсии для линии е материала линзы окуляра может быть более 40 и менее 95. Технический результат - повышение видимого увеличения, увеличение диаметра входного зрачка и угла поля в пространстве предметов и повышение качества изображения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах, работающих с лазерами, например в лазерных дальномерах.
Известна телескопическая система типа Галилея, предназначенная для наблюдения удаленных объектов, состоящая из объектива и окуляра. (Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. - Л.: Машиностроение, 1975 г., с.195, рис.11.32). Объектив выполнен из последовательно расположенных положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и линзы, склеенной из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза. Эта система характеризуется большой длиной и малым увеличением.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является телескопическая оптическая система типа Галилея, содержащая по ходу лучей объектив, состоящий из двух положительных линз, первая из которых - склеенная из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а вторая - одиночная выпуклоплоская, а также окуляр в виде одиночной двояковогнутой линзы (Патент России №2209455, G02B 23/00, опубл. 2003 г.). Эта оптическая система обеспечивает видимое увеличение не более 5,5 крат, имеет малый диаметр входного зрачка 22,5 мм, малый угол поля в пространстве предметов 2′30′′ и недостаточное качество изображения (так, угловая сферическая аберрация для точки на оси составляет 11,1 угл. сек, а аберрация широкого наклонного пучка для поля зрения 2 мин 30 сек составляет 27,9 угл. сек).
Задачей заявляемого изобретения является создание телескопической оптической системы с повышенными эксплуатационными характеристиками и повышенным качеством изображения.
Технический результат - повышение видимого увеличения, увеличение диаметра входного зрачка, увеличение угла поля в пространстве предметов и повышение качества изображения.
Это достигается тем, что в телескопической оптической системе типа Галилея, содержащей объектив и окуляр, в которой объектив состоит из двух положительных линз, первая из которых - склеенная из двояковыпуклой и отрицательной линз, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза, в отличие от известного, отрицательная линза объектива выполнена вогнутоплоской, вторая положительная линза объектива выполнена двояковыпуклой. В системе может выполняться условие: коэффициент дисперсии для линии е линзы окуляра более 40 и менее 95.
На чертеже представлена оптическая схема предложенной телескопической системы, которая содержит последовательно расположенные по ходу лучей объектив, состоящий из двух положительных линз: первая склеена из двояковыпуклой 1 и вогнутоплоской 2 линз, вторая - одиночная двояковыпуклая линза 3, а также окуляр 4, выполненный в виде одиночной двояковыпуклой линзы.
В соответствии с предложенным решением рассчитана телескопическая оптическая система для длины волны 1067 нм, ахроматизованная для длин волн 1067 нм и 656 нм. Конструктивные параметры системы приведены в табл.1.
Характеристики рассчитанной телескопической системы
| Видимое увеличение, крат | 7,5 |
| Диаметр входного зрачка, мм | 32,5 |
| Диаметр выходного зрачка, мм | 4,3 |
| Угол поля зрения | 5′20′′ |
| Удаление выходного зрачка, мм | 36,6 |
Коэффициент дисперсии для линии е материала линзы окуляра - стекла СТК119 - находится в пределах от 40 до 95 (50,21).
В табл.2 приведены аберрации рассчитанной телескопической системы для λ=1067 нм.
Система работает следующим образом. Объектив 1-3 создает мнимое прямое промежуточное изображение объекта вблизи фокальной плоскости окуляра (на чертеже не показана), а окуляр 4 переносит изображение в бесконечность. Предлагаемая телескопическая оптическая система может работать и в обратном ходе лучей (с уменьшением).
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создана телескопическая оптическая система типа Галилея с видимым увеличением 7,52 крат, с повышенным диаметром входного зрачка 32,5 мм, с повышенным полем зрения 2W=5′20′′, при повышенном качестве изображения.
| Таблица 1 | |||||
| Конструктивные параметры телескопической оптической системы | |||||
| Радиус, мм | Толщина, мм | Марка стекла | Показатель преломления ne | Коэфф. дисперсии νе | Световой диаметр, мм |
| R1=221,3 | 35,3 | ||||
| d1=4,6 | TK102 | 1,57486 | 57,2 | ||
| R2=-96,38 | 35,2 | ||||
| d2=3 | ТФ105 | 1,761712 | 27,32 | ||
| R3=∞ | 35,1 | ||||
| d3=0,5 | 1 | ||||
| R4=104,47 | 35 | ||||
| d4=3,7 | TK114 | 1,615506 | 60,34 | ||
| R5=-2148 | 34,7 | ||||
| d5=123,87 | 1 | ||||
| R6=-28,71 | 4,7 | ||||
| d6=1 | CTK119 | 1,747647 | 50,21 | ||
| R7=28,71 | 4,6 |
| Таблица 2 | ||
| Аберрации телескопической оптической системы | ||
| Вид аберрации | Значение аберрации, не более | |
| ближайший аналог | предложенная система | |
| для λ=1540 нм | для λ=1067 нм | |
| Поперечная сферическая аберрация для точки на оси | 11,1 угл.сек | 1,2 угл.сек |
| Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=5′20′′ | 27,9 угл.сек | 16 угл.сек |
| Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=5′20′′ | 11,1 угл.сек | 0,6 угл.сек |
| Меридиональный астигматический отрезок Хм для поля зрения 2W=5′20′′ | 0,0146 дптр | 0,0094 дптр |
| Сагиттальный астигматический отрезок Xs для поля зрения 2W=5′20′′ | 0,0141 дптр | 0,0032 дптр |
1. Телескопическая оптическая система типа Галилея, содержащая объектив и окуляр, в которой объектив состоит из двух положительных линз, первая из которых - склеенная из двояковыпуклой и отрицательной линз, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза, отличающаяся тем, что отрицательная линза объектива выполнена вогнутоплоской, а вторая положительная линза объектива выполнена двояковыпуклой.
2. Телескопическая оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что коэффициент дисперсии для линии е материала линзы окуляра более 40 и менее 95.
