ОКУЛЯР

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в различных телескопических системах и микроскопах.
Известен трехлинзовый окуляр, патент США №5764418 A, МПК G02B 25/00, G02B 13/18; опубл. 24.06.1998 г., состоящий по ходу луча из двух компонентов, первый из которых - двухлинзовый, склеенный из двояковогнутой линзы и первой двояковыпуклой линзы, второй компонент - вторая двояковыпуклая линза с более крутой оптической поверхностью со стороны предмета, причем выполняется следующее условие:
1,40f<D<1,48f,
где D - расстояние от передней фокальной точки окуляра до вершины второй поверхности по ходу лучей второй двояковыпуклой линзы;
f - фокусное расстояние всего окуляра.
Данный окуляр имеет малую технологичность, так как радиусы, по крайней мере, четырех оптических поверхностей разные, что требует применения своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую оптическую поверхность.
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является окуляр, описанный в патенте РФ на изобретение №2239213; МПК G02B 25/00, опубл. 27.10.2004 г., содержащий два компонента, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый, склеенный из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и первой двояковыпуклой линзы, второй компонент - вторая двояковыпуклая одиночная линза. При этом имеют место следующие соотношения:
3
4
5
|R|=R=|R|;
1,1f′<D<1,4f′;
1
1,64<n<1,78;
2
3
1,59<n=n<1,62,
3
4
5
где R, R, R - радиусы кривизны третьей, четвертой и пятой оптических поверхностей соответственно;
1
2
3
n, n, n - показатели преломления материала первой, второй и третьей по ходу лучей линз окуляра для линии e.
Кроме того, имеют место соотношения:
1
1
d/|R|=0,0061;
1
2
d/|R|=0,1342;
2
2
d/|R|=0,7;
2
3
d/|R|=0,3;
3
3
d/|R|=0,1425,
1
2
3
где R, R, R - радиусы кривизны первой, второй и третьей оптических поверхностей соответственно;
1
d - толщина первой линзы (отрицательного мениска);
2
d - толщина второй линзы (первой двояковыпуклой линзы)
3
d - толщина третьей линзы (второй двояковыпуклой одиночной линзы).
Данный окуляр имеет недостаточное угловое поле в пространстве изображений - 46 град., недостаточное относительное отверстие - 1:4,43 и недостаточное отношение удаления выходного зрачка к фокусному расстоянию, равное 0,806.
Задачей заявляемой полезной модели является создание окуляра с улучшенными эксплуатационными характеристиками при высоком качестве изображения.
Технический результат - увеличение углового поля в пространстве изображений, повышение относительного отверстия и увеличение отношения удаления выходного зрачка к фокусному расстоянию при высокой технологичности.
Это достигается тем, что в окуляре, содержащем два компонента, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый, склеенный из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету и первой двояковыпуклой линзы, второй компонент - вторая двояковыпуклая одиночная линза, в котором имеют место соотношения:
3
4
5
|R|=|R|=|R|;
1
1,63<n<1,82;
2
3
1,57<n=n<1,63,
3
4
5
где R, R, R - радиусы кривизны третьей, четвертой и пятой оптических поверхностей соответственно;
1
2
3
n, n, n - показатели преломления материала первой, второй и третьей по ходу лучей линз окуляра для линии е, в отличие от известного, в данном окуляре имеют место соотношения:
1,4f′<D<1,7f′;
1
1
0,009<d/|R|<0,05;
1
2
0,19<d/|R|<0,6;
2
2
0,75<d/|R|<1,8;
2
3
0,32<d/R|<0,8;
3
3
0,16<dR|<0,5,
1
2
3
где R, R, R - радиусы кривизны первой, второй и третьей оптических поверхностей соответственно;
1
d - толщина первой линзы (отрицательного мениска);
2
d - толщина второй линзы (первой двояковыпуклой линзы);
3
d - толщина третьей линзы (второй двояковыпуклой одиночной линзы);
D - расстояние от передней фокальной точки окуляра до вершины второй поверхности по ходу лучей второй двояковыпуклой одиночной линзы;
f′ - фокусное расстояние всего окуляра.
На фигуре изображена оптическая схема предложенного окуляра.
Окуляр (фиг.) состоит из двух последовательно расположенных по ходу лучей от предмета компонентов, первый из которых - двухлинзовый, склеенный из отрицательного мениска 1, обращенного выпуклостью к предмету и первой двояковыпуклой линзы 2, второй компонент - вторая двояковыпуклая одиночная линза 3. Выходной зрачок расположен за линзой 3.
Окуляр работает следующим образом.
Перед отрицательным мениском 1 в переднем фокусе находится плоскость предметов, изображение которой за окуляром находится в бесконечности и рассматривается глазом наблюдателя, расположенным за одиночной двояковыпуклой линзой 3.
В качестве конкретного примера реализации полезной модели рассчитан окуляр, исправленный для длины волны 546 нм и ахроматизованный для диапазона спектра от 486 нм до 656 нм.
Рассчитанный окуляр имеет следующие характеристики:
Фокусное расстояние окуляра f′, мм
17,5
Передний фокальный отрезок, мм
- 6,5
Диаметр выходного зрачка, мм
4,3
Относительное отверстие
1:4,07
Угловое поле в пространстве изображений, град.
48
Удаление выходного зрачка, мм
18,7
Отношение удаления выходного зрачка к фокусному расстоянию
1,069
В данном окуляре выполнены соотношения:
1,4f′<D=1,583<1,7f′;
1
1
0,009<d/|R|=0,0132<0,05;
1
2
0,19<d/|R|=0,2806<0,6;
2
2
0,75<d/|R|=0,8818<1,8;
2
3
0,32<d/|R|=0,3922<0,8;
3
3
0,16<d/|R|=0,2317<0,5
Конструктивные параметры окуляра приведены в табл. 1.
В табл. 2 приведены аберрации рассчитанного окуляра в обратном ходе лучей для λ=546 нм.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата - создан окуляр с угловым полем в пространстве изображений 48 град., с относительным отверстием 1:4,07 при отношении удаления выходного зрачка к фокусному расстоянию, равному 1,069 с высоким качеством изображения при сохранении высокого уровня технологичности.