ОБЪЕКТИВ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к светосильным объективам с небольшим угловым полем.
Известен объектив типа Пецваля, состоящий из двух положительных двухлинзовых компонентов, опубликованный в монографии Г.Г.Слюсарева «Расчет оптических систем», изд. Машиностроение 1975; 646 с.
e
e
Известен объектив, патент на полезную модель №100300 от 15.07.2010, G02B 9/04, представляющий собой двухлинзовый склеенный компонент, у которого поверхность, обращенная к плоскости предмета выполнена асферической второго порядка, а линзы выполнены из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны (n) (λ=0,546 мкм) не превосходит 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (ν) превышает 20.
Недостатками приведенных объективов является неудовлетворительная коррекция полевых аберраций.
Наиболее близким по техническому решению является объектив «Таир-13», приведенный в монографии М.М.Русинова «Композиция оптических систем», изд. Л-Машиностроение, 1989, 383 с., который принят авторами за прототип.
Оптическая схема объектива - прототипа содержит два компонента, разделенных воздушным промежутком значительной величины. Первый - положительный компонент представляет собой несклеенный двухлинзовый объектив, а второй - мениск отрицательной оптической силы. Объектив - прототип «Таир-13» имеет следующие оптические характеристики: f'=75 мм; D/f'=1:3.8; 2ω=10°.
Недостатком известного объектива - прототипа является небольшое относительное отверстие и неудовлетворительная коррекция аберраций.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, является создание объектива с большим относительным отверстием и с улучшенной коррекцией аберраций в пределах всего поля.
e
e
0
0
2
2
2
2
Решение указанной задачи достигается тем, что первый положительный компонент включает афокальную плоскопараллельную пластинку, склеенную из линз положительной и отрицательной оптической силы, из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны n(λ=0,546 мкм) не превосходит 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (ν) превышает 15 и одиночную линзу положительной оптической силы, у которой выпуклая поверхность, обращенная к плоскости предмета асферическая с уравнением y=2rz-(1-e)z, где r - радиус кривизны при вершине поверхности, e - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7; y, z - координаты асферической поверхности.
Плоскопараллельная пластинка, склеенная из линз из указанных оптических материалов, позволяет удовлетворительно исправить хроматические аберрации.
Положительная одиночная линза с асферической поверностью второго порядка обеспечивает высокую коррекцию сферической аберрации и комы.
Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы светосильного объектива с улучшенной коррекцией аберраций.
Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации светосильного объектива с улучшенной коррекцией аберраций.
Сущность изобретения поясняется таблицами и чертежом. На чертеже представлена оптическая схема предполагаемого светосильного 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>
0
Воздух
1,000000
0.0
1
∞
8,0
СТК9
1,746048
50,05
2
-54,07
5,0
ТФ4
1,746231
27,95
4
∞
2,0
Воздух
1,000000
0.0
5
42,68*
10,0
ТК16
1,615193
58,3
6
∞
36,9
Воздух
1,000000
0.0
7
26,29
2
ЛК1
1,441384
78,5
8
14,34
Воздух
1,000000
0.0
*) - асферическая поверхность, e<sup>2</sup>=0,6034
Таблица 2
Технические характеристики объектива
Название характеристики
Значение
Фокусное расстояние, f', мм
100
Относительное отверстие
1:2,8
Угловое поле, 2ω, угл.гр.
12°
Задний фокальный отрезок, мм
35
Таблица 3
Аберрации точки на оси
h, мм
tgσ'
Δs', мм
Δy', мм
η, %
<img file="00000002.tif" he="6" wi="16" img-content="undefined" img-format="tif" />
18
0,183
-0,06
-0,010
-0,14
-0,009
<img file="00000003.tif" he="7" wi="16" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,157
-0,01
-0,002
-0,12
-0,005
<img file="00000004.tif" he="7" wi="15" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,128
0,01
0,002
-0,09
0
<img file="00000005.tif" he="7" wi="15" img-content="undefined" img-format="tif" />
0,090
0,02
0,001
-0,05
0,005
0
0
0
0
0
0,009
Таблица 4
Аберрации главного луча
ω<sub>1</sub>, °
y' мм
S<sub>P</sub> мм
<img file="00000006.tif" he="5" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" /> мм
<img file="00000007.tif" he="5" wi="4" img-content="undefined" img-format="tif" /> мм
<img file="00000008.tif" he="5" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" /> мм
<img file="00000009.tif" he="5" wi="14" img-content="undefined" img-format="tif" />
Δy'/y' %
<img file="00000010.tif" he="6" wi="17" img-content="undefined" img-format="tif" /> мм
-6°
10,93
0
-65,79
0,094
0,396
0,302
3,92
0,01
-4°15'
7,57
0
-65,70
-0,001
-0,017
-0,016
1,76
0,01
0
0
0
-65,92
0
0
0
0
0
Объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча афокальную склеенную плоскопараллельную пластинку 1, одиночную положительную линзу с асферической поверхностью 2 и мениск отрицательной оптической силы 3. Входной зрачок совпадает с первой поверхностью линзы.
Примером конкретной реализации предполагаемой полезной модели является объектив, имеющий фокусное расстояние f'=100 мм; относительное отверстие D/f'=1:2.8 и угловое поле 2ω=12°.
Техническим преимуществом предполагаемого изобретения, по сравнению с прототипом является увеличенное относительное отверстие, приблизительно в 1,5 раза и улучшенная коррекция аберраций в пределах указанного поля.
Реализация технических преимуществ объектива предлагаемой полезной модели позволяет использовать его в различных областях приборостроения.