ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в различных оптических системах, например, в визуальных и в ИК-системах.
Известен двухлинзовый объектив - ахромат, описанный в заявке Франции №2025476, МПК G02B 13/00, 5/00, опубл. в 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, описанный в патенте RU №2384868, МПК G02B 9/10, 9/14, опубл. в 2010 г., состоящий из расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, у которого имеют место соотношения:
1
3
|R|=|R|;
1
2
|R|<|R|;
1
1,41<n<1,619;
2
1,54<n<1,79
1
2
3
где R, R, R - радиусы первой, второй и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;
1
2
n, n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии e.
У данного двухлинзового объектива недостаточно большие фокусное расстояние 1002,45 мм, относительное отверстие 1:18 и угловое поле 2W = 1 град. 40 мин.
Задачей заявляемой полезной модели является создание технологичного двухлинзового объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - увеличение фокусного расстояния, относительного отверстия и углового поля в пространстве предметов 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, причем радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности отрицательного мениска, кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности, в отличие от известного, имеют место соотношения:
1
1,619<n<1,85
2
1,6<n<1,86
1
2
где n, n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии e.
На чертеже представлена оптическая схема предложенного двухлинзового 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 двояковыпуклой линзы 1 по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности. Показатель преломления материала первой линзы находится в пределах от 1,619 до 1,85, а второй линзы - от 1,6 до 1,86.
Двухлинзовый объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1 и 2 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).
В соответствие с предложенным решением рассчитан двухлинзовый объектив, который исправлен одновременно для λ=625 нм и для λ=900 нм и ахроматизован для этих длин волн. Двухлинзовый объектив может работать в качестве коллиматора как в видимом, так и в ближнем ИК-диапазоне спектра.
Конструктивные параметры объектива приведены в табл. 1
Входной зрачок совпадает с первой оптической поверхностью, но может быть и в другом месте.
Характеристики рассчитанного объектива:
фокусное расстояние
1200 мм
относительное отверстие
1:11,3
угол поля зрения
2 град. 20 мин.
Объектив имеет следующие аберрации для λ=625 нм:
- поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,0134 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W = 2 град. 20 мин не более - 0,0394 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W = 2 град. 20 мин. не более - 0,0064 мм
м
- меридиональный астигматический отрезок Х не более - 1,025 мм
s
- сагиттальный астигматический отрезок X не более - 0,447 мм
- дисторсия не более - 0,0012%
В предлагаемой полезной модели:
1
3
|R|=|R|=701,166
1
2
|R|=701,166<|R|=776,211
1
1,619<n=1,62237<1,85
2
1,6<n=1,813767<1,86
1
2
3
где R, R, R - радиусы первой, второй и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;
1
2
n, n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии e.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с увеличенными фокусным расстоянием, относительным отверстием и угловым полем в пространстве предметов с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения.