ОБЪЕКТИВ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к объективам, используемым в различных оптических приборах и компонентах.
Известен объектив Петцваля (Г.Г.Слюсарев «Расчет оптических систем», изд. Машиностроение, 1975 г., стр. 640), состоящий из двух двухлинзовых компонентов.
Известен объектив «Таир-13» (Д.С.Волосов «Фотографическая оптика», изд. Искусство, 1978 г., стр.543), состоящий из положительного и отрицательного компонентов: первый компонент в виде несклеенного объектива, а второй - в виде мениска.
Недостатками приведенных объективов является недостаточно высокое относительное отверстие и неудовлетворительная коррекция аберраций.
Наиболее близким по техническому решению является объектив (патент РФ на полезную модель № 121089, от 10.05.2012, опубл. 10.10.2012, МПК G02B 9/04), который принят авторами за прототип.
Оптическая схема объектива-прототипа состоит из расположенных по ходу излучения двух компонентов положительной и отрицательной оптической силы.
2
2
2
0
0
Первый компонент включает афокальную плоскопараллельную пластинку, склеенную из положительной и отрицательной линз из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны (n) не превышает 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (ν) превышает 15, и одиночную положительную линзу, у которой выпуклая поверхность, обращенная к плоскости предмета, выполнена асферической с уравнением поверхности: у=2rz-(1-e)z, где r
2
- радиус кривизны при вершине поверхности; е - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7; y, z - координаты асферической поверхности. Второй компонент выполнен в виде одиночного мениска отрицательной силы.
Недостатком известного объектива-прототипа является небольшое относительное отверстие и не вполне удовлетворительная коррекция аберраций.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, - создание светосильного объектива с повышенным относительным отверстием и улучшенной коррекцией аберраций в пределах всего поля.
Решение указанной задачи достигается тем, что в объектив, состоящий из расположенных по ходу излучения двух компонентов, первый из которых
2
2
2
2
х
х
0
0
е
е
- положительной оптической силы, включающий афокальную плоскопараллельную пластинку, склеенную из положительной и отрицательной линз из материалов, разность показателей преломления которых для основной длины волны (n) не превышает 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (ν) превышает 15, и одиночную положительную линзу, у которой выпуклая поверхность обращена к плоскости предмета и выполнена асферической с уравнением поверхности: y=2rz-(l-e)z, где r - радиус кривизны при вершине поверхности; е - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7;y, z - координаты асферической поверхности и второго компонента в виде мениска отрицательной оптической силы, отличающийся тем, что в первый компонент введен апланатический мениск с линейным увеличением β=(1/n), где n - показатель преломления для основной длины волны оптического материала мениска, а второй компонент отрицательной оптической силы выполнен в виде апланатического мениска с линейным увеличением β=n .
е
х
'
Введение в оптическую схему объектива апланатического мениска с линейным увеличением β=(1/n) позволяет существенно увеличить относительное отверстие до D/f=1:2 и улучшить коррекцию аберраций. А введение второго отрицательного мениска позволяет увеличить поле объектива и улучшить коррекцию астигматизма и кривизны поверхности изображения.
Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы, позволяющее создать объектив с повышенным относительным отверстием и улучшенным качеством изображения, за счет коррекции сферической аберрации, комы, астигматизма, кривизны поверхности и хроматических аберраций.
Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации объектива с увеличенным относительным отверстием и улучшенной коррекцией аберраций.
Сущность изобретения поясняется таблицами и чертежом. На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого объектива. Конструктивные параметры объектива представлены в таблице 1, технические характеристики в таблице 2, остаточные аберрации в таблицах 3 и 4.
Таблица 1.
Конструктивные параметры объектива
r, мм
d, мм
Марка стекла
n<sub>e</sub>
ν<sub>e</sub>
Воздух
1,0000
∞
8
СТК9
1,7460
50,05
-52.8
3
ТФ4
1,7462
27,95
∞
2
Воздух
1,0000
74.52*
10
ТК16
1,6155
58,10
∞
2
Воздух
1,0000
41.12
4
СТК9
1,7460
50,05
60.67
35.43
Воздух
1,0000
25.24
1.5
ЛК1
1,4414
68,60
14.13
Воздух
1,0000
* - асферическая поверхность, квадрат эксцентриситета поверхности e<sup>2</sup>=0,609
Таблица 2.
Технические характеристики объектива
Название характеристики
Значение
Фокусное расстояние, мм
100
Относительное отверстие
1:1,5
Угловое поле, угл. град
10°
Таблица 3.
Аберрации точки на оси
h
ΔS'
Δy'
η,%
S'<sub>F'</sub>-S'<sub>c'</sub>
tgσ'
25,00
-0,01
-0,002
-0,05
0,11
0,258
21,65
0,001
0
-0,04
0,04
0,222
17,68
0,005
0,001
-0,03
0
0,179
12,50
0,004
0,001
-0,02
-0,04
0,126
0
0
0
0
-0,08
0
Таблица 4.
Аберрации главного луча
ω
y'
z'<sub>m</sub>
z'<sub>s</sub>
z'<sub>m</sub>-z'<sub>s</sub>,
<img file="00000002.tif" he="13" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />%
-5°
8,988
0,01
0,01
0
2,64
-3°32'22”
6,268
-0,02
-0,08
-0,06
1,24
0
0
0
0
0
0
е
х
Объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча плоскопараллельную пластинку 1, склеенную из положительной и отрицательной линз, одиночную положительную линзу 2, выпуклая поверхность которой обращена к плоскости предмета и выполнена асферической, апланатического мениска 3 с линейным увеличением β=(1/n) и апланатического мениска отрицательной силы 4.
Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является объектив, имеющий фокусное расстояние f'=100 мм, относительное отверстие D/f'=1:1,5 и угловое поле 2ω=10°.
Техническим преимуществом предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом является:
- увеличенное в два раза относительное отверстие;
- улучшенное качество изображения в пределах указанного поля за счет коррекции комы, астигматизма и кривизны поверхности.
Реализация технических преимуществ объектива по предлагаемой полезной модели повышает его разрешающую способность, высокую информативность, что позволяет использовать его в различных областях приборостроения.