ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в различных оптических системах, например, в телевизионных системах, работающих с ПЗС-матрицами при значительном выносе входного зрачка.
Известен двухлинзовый объектив, описанный в полезной модели RU №163268, МПК G02B 9/10, опубл. 10.07.2016 г., состоящий из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и отрицательной линзы, причем, радиусы двояковыпуклой линзы равны по абсолютной величине и, кроме того, имеет место условие:
4
0,9<R/f≤∞,
4
где: R - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей,
f - фокусное расстояние всего объектива.
Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:11,32, а его входной зрачок совпадает с первой оптической поверхностью.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является двухлинзовый объектив, описанный в полезной модели по патенту RU №125354, МПК, G02B 9/10 опубл. 27.02.2013 г., состоящий из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и отрицательной линзы, причем радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности отрицательной линзы, кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности, отрицательная линза выполнена двояковогнутой или вогнутоплоской, имеют место соотношения:
1
1,41<n<1,79;
2
1,54<n<1,83,
4
1<R/f≤∞;
2
25,l<ν<29,3
1
2
где: n, n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии е,
4
R - радиус четвертой оптической поверхности по ходу лучей,
f - фокусное расстояние всего объектива,
ν2
- коэффициент дисперсии Аббе материала второй линзы по ходу лучей для линии е.
У данного объектива недостаточно большие относительное отверстие 1:12,2 и вынос входного зрачка, равный 100 мм при фокусном расстоянии объектива 1098,62-1100 мм в разных вариантах конкретного исполнения.
Задачей заявляемой полезной модели является создание двухлинзового объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - увеличение относительного отверстия и выноса входного зрачка при высоком качестве изображения.
Это достигается тем, что в двухлинзовом объективе, состоящем из расположенных по ходу лучей одиночных двояковыпуклой линзы и отрицательной линзы, обращенной вогнутостью первой оптической поверхности к предмету, причем радиус второй по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса первой оптической поверхности отрицательной линзы, радиус первой оптической поверхности по ходу лучей отрицательной линзы по модулю меньше радиуса второй оптической поверхности отрицательной линзы, кроме того, имеет место соотношение:
4
1<R/f≤∞,
в отличие от известного радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса первой оптической поверхности отрицательной линзы, радиус первой оптической поверхности по ходу лучей двояковыпуклой линзы по модулю больше радиуса второй оптической поверхности двояковыпуклой линзы и выполнено соотношение:
2
32,5<ν<38,
Кроме того, возможно выполнение следующих соотношений:
1
1,6<n<1,635;
2
1,6<n<1,66,
На фиг. 1, 2 представлены оптические схемы вариантов выполнения двухлинзовых объективов рассчитанных по предложенной оптической схеме полезной модели.
Двухлинзовый объектив по первому и второму варианту выполнения состоит из расположенных по ходу лучей одиночных двояковыпуклой линзы 1 и двояковогнутой линзы 2 (фиг. 1). Двояковогнутая линза 2 обращена вогнутостью первой оптической поверхности к предмету. Радиус второй по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1 по модулю больше радиуса первой оптической поверхности двояковогнутой линзы 2. Радиус первой оптической поверхности по ходу лучей двояковогнутой линзы 2 по модулю меньше радиуса второй оптической поверхности двояковогнутой линзы 2. Радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1 по модулю больше радиуса первой оптической поверхности двояковогнутой линзы 2. Радиус первой оптической поверхности по ходу лучей двояковыпуклой линзы 1 по модулю больше радиуса второй оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1. Имеют место соотношения:
4
1<R/f≤∞;
1
1,6<n<1,635;
2
1,6<n<1,66;
2
32,5<ν<38,
Двухлинзовый объектив по третьему варианту выполнения состоит из расположенных по ходу лучей одиночных двояковыпуклой линзы 1 и вогнутоплоской линзы 3 (фиг. 2). Вогнутоплоская линза 3 обращена вогнутостью первой оптической поверхности к предмету. Радиус второй по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1 по модулю больше радиуса первой оптической поверхности вогнутоплоской линзы 3. Радиус первой оптической поверхности по ходу лучей вогнутоплоской линзы 3 по модулю меньше радиуса второй оптической поверхности вогнутоплоской линзы 3. Радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1 по модулю больше радиуса первой оптической поверхности вогнутоплоской линзы 3. Радиус первой оптической поверхности по ходу лучей двояковыпуклой линзы 1 по модулю больше радиуса второй оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1. Имеют место соотношения:
4
1<R/f≤∞;
1
1,6<n<1,635;
2
1,6<n<1,66;
2
32,5<ν<38,
Двухлинзовый объектив по каждому варианту выполнения работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в двухлинзовый объектив, где проходит через двояковыпуклую линзу 1 и двояковогнутую линзу 2 по первому и второму вариантах выполнения или вогнутоплоскую линзу 3 по третьему варианту выполнения и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлена ПЗС-матрица (не показана).
В соответствие с предложенным решением рассчитано три варианта выполнения двухлинзового объектива.
По первому варианту выполнения двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей двояквыпуклой линзы 1 и двояковогнутой линзы 2 (фиг. 1), исправлен для λ=520 нм и для λ=615 нм и ахроматизован для длин волн 480 нм и 660 нм. Двухлинзовый объектив может работать в качестве коллиматора.
Конструктивные параметры двухлинзового объектива по первому варианту приведены в табл. 1.
Входной зрачок расположен на расстоянии 400 мм перед первой оптической поверхностью.
Характеристики рассчитанного двухлинзового объектива по первому варианту:
фокусное расстояние
400 мм
относительное отверстие
1:6,67
угол поля зрения
1 град. 33 мин.
задний фокальный отрезок
368,48
В предлагаемой полезной модели по первому варианту выполнения:
4
1<R/f=6,435≤∞;
1
1,6<n=1,615506<1,635;
2
1,6<n=1,616878<1,66;
2
32,5<ν=36,7<38,
Во втором варианте выполнения (фиг. 1), двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы 1 и двояковогнутой линзы 2, исправлен для λ=520 нм и для λ=615 нм и ахроматизован для длин волн 480 нм и 660 нм. Двухлинзовый объектив может работать в качестве коллиматора.
Конструктивные параметры двухлинзового объектива по второму варианту приведены в табл. 2.
Входной зрачок расположен на расстоянии 400 мм перед первой оптической поверхностью.
Характеристики рассчитанного двухлинзового объектива по второму варианту:
фокусное расстояние
400 мм
относительное отверстие
1:6,67
угол поля зрения
1 град. 33 мин.
задний фокальный отрезок
360,82
В предлагаемой полезной модели по второму варианту выполнения:
4
1<R/f=3,203≤∞;
1
1,6<n=1,615506<1,635;
2
1,6<n=1,616878<1,66;
2
32,5<ν=36,7<38,
По третьему варианту выполнения (фиг. 2), двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей двояквыпуклой линзы 1 и вогнутоплоской линзы 3, исправлен для λ=520 нм и для λ=615 нм и ахроматизован для длин волн 480 нм и 660 нм. Двухлинзовый объектив может работать в качестве коллиматора. Конструктивные параметры двухлинзового объектива по третьему варианту приведены в табл. 3.
Входной зрачок расположен на расстоянии 400 мм перед первой оптической поверхностью.
Характеристики рассчитанного двухлинзового объектива по третьему варианту:
фокусное расстояние
397,99 мм
относительное отверстие
1:6,63
угол поля зрения
1 град. 33 мин.
задний фокальный отрезок
368,4
В предлагаемой полезной модели по третьему варианту выполнения:
4
1<R/f=∞;
1
1,6<n=1,624702<1,635;
2
1,6<n=1,652188<1,66;
2
32,5<ν=33,62<38,
В табл. 4 приведены аберрации для длины волны 520 нм для всех трех вариантов конкретного выполнения предлагаемого двухлинзового объектива.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с увеличенными относительным отверстием и выносом входного зрачка перед первой оптической поверхностью при высоком качестве изображения.