Двухлинзовый объектив
Владельцы патента RU 2384868:
Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" (RU)
Объектив может быть использован в различных оптических системах, как в визуальных, так и в ИК-системах. Объектив состоит из двух линз. Первая линза выполнена в виде двояковыпуклой, а вторая линза - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Имеют место соотношения: |R1=|R3|; |R1|<|R2|; 1,4<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. Технический результат - увеличение фокусного расстояния при повышенной технологичности и высоком качестве изображения. 1 ил., 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например в визуальных и в ИК-системах.
Известен двухлинзовый объектив - ахромат (Заявка Франции №2025476, кл. G02B 13/14, опубл. 1970 г.), работающий в ИК-диапазоне от 8 до 14 мкм, состоящий из отдельных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Линзы объектива выполнены из материалов CsBr и ZnS с показателями преломления 1,66251 и 2,1986. Объектив имеет небольшое фокусное расстояние 100 мм и недостаточную технологичность, т.к. требуется применение разных эталонных пробных стекол для каждой оптической поверхности.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является двухлинзовый объектив (Патент России №2316795, кл. G02B 9/10, опубл. 2008 г.), состоящий из расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, у которого 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.
У данного объектива небольшое фокусное расстояние - 150,75 мм.
Задачей заявляемого изобретения является создание технологичного двухлинзового объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - увеличение фокусного расстояния при повышенной технологичности и высоком качестве изображения.
Это достигается тем, что в двухлинзовом объективе, состоящем из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, в отличие от известного 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.
На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.
Двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы 1 и отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению. Радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1 равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности отрицательного мениска 2, кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности линзы 1 по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности.
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 соответствии с предложенным решением рассчитано два двухлинзовых объектива.
Первый объектив исправлен для λ=520 нм и для λ=900 нм и ахроматизован для этих длин волн. Объектив может работать в качестве коллиматора. Объектив работает в видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра.
Конструктивные параметры первого объектива приведены в табл.1.
Входной зрачок расположен на расстоянии 208,7 мм перед первой оптической поверхностью, но может быть и в другом месте.
Характеристики рассчитанного первого объектива:
| фокусное расстояние | 1002,45 мм |
| относительное отверстие | 1:19,2 |
| угол поля зрения | 1 град. 36 мин. |
Объектив имеет следующие аберрации для λ=520 нм:
| - поперечная сферическая аберрация для точки на оси | не более 0,0028 мм |
| - поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=1 град. 36 мин. | не более 0,016 мм |
| - поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=1 град. 36 мин. | не более 0,0068 мм |
| - меридиональный астигматический отрезок Хм | не более 0,357 мм |
| - сагиттальный астигматический отрезок Xs | не более 0,153 мм |
| - дисторсия | не более 0,0066% |
В предлагаемом изобретении:
|R1|=|R3|=530,9;
n1-1,615506;
n2=1,723166;
где R1, R3 - радиусы первой и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;
n1, n2 - показатели преломления материала первой и
второй линз по ходу лучей для линии е.
Второй объектив исправлен для λ=580 нм и для λ=900 нм и ахроматизован для этих длин волн и тоже может работать в качестве коллиматора. Объектив работает в видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра.
Конструктивные параметры второго объектива приведены в табл.2.
Входной зрачок находится на расстоянии 188 мм перед первой оптической поверхностью второго объектива, но может находиться и в другом месте.
Характеристики рассчитанного второго объектива:
| фокусное расстояние | 899,84 мм |
| относительное отверстие | 1:18 |
| угол поля зрения | 1 град. 40 мин. |
Объектив имеет следующие аберрации для λ=580 нм:
| - поперечная сферическая аберрация для точки на оси | не более 0,0061 мм |
| - поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин. | не более 0,031 мм |
| - поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин. | не более 0,011 мм |
| - меридиональный астигматический отрезок Хм | не более 0, 423 мм |
| - сагиттальный астигматический отрезок Xs | не более 0,187 мм |
| - дисторсия | не более 0,0003% |
В предлагаемом изобретении:
|R1|=|R3|=358,198;
n1=1,44754;
n2=1,575568;
где R1, R3 - радиусы первой и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;
n1, n2 - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии е.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с увеличенным фокусным расстоянием с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения.
Двухлинзовый объектив, состоящий из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, отличающийся тем, что 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.
