ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТИПА ГАЛИЛЕЯ
TELESCOPIC GALILEI-TYPE OPTICAL SYSTEM

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах, работающих с лазерами, например в лазерных дальномерах.
Известна телескопическая система типа Галилея, предназначенная для наблюдения удаленных объектов, состоящая из объектива и окуляра. (Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. - Л.: Машиностроение, 1975 г., с.195, рис.11.32). Объектив выполнен из последовательно расположенных положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и линзы, склеенной из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза. Эта система характеризуется большой длиной и малым увеличением.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является телескопическая оптическая система типа Галилея, содержащая по ходу лучей объектив, состоящий из двух положительных линз, первая из которых - склеенная из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а вторая - одиночная выпуклоплоская, а также окуляр в виде одиночной двояковогнутой линзы (Патент России №2209455, G02B 23/00, опубл. 2003 г.). Эта оптическая система обеспечивает видимое увеличение не более 5,5 крат, имеет малый диаметр входного зрачка 22,5 мм, малый угол поля в пространстве предметов 2′30′′ и недостаточное качество изображения (так, угловая сферическая аберрация для точки на оси составляет 11,1 угл. сек, а аберрация широкого наклонного пучка для поля зрения 2 мин 30 сек составляет 27,9 угл. сек).
Задачей заявляемого изобретения является создание телескопической оптической системы с повышенными эксплуатационными характеристиками и повышенным качеством изображения.
Технический результат - повышение видимого увеличения, увеличение диаметра входного зрачка, увеличение угла поля в пространстве предметов и повышение качества изображения.
Это достигается тем, что в телескопической оптической системе типа Галилея, содержащей объектив и окуляр, в которой объектив состоит из двух положительных линз, первая из которых - склеенная из двояковыпуклой и отрицательной линз, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза, в отличие от известного, отрицательная линза объектива выполнена вогнутоплоской, вторая положительная линза объектива выполнена двояковыпуклой. В системе может выполняться условие: коэффициент дисперсии для линии е линзы окуляра более 40 и менее 95.
На чертеже представлена оптическая схема предложенной телескопической системы, которая содержит последовательно расположенные по ходу лучей объектив, состоящий из двух положительных линз: первая склеена из двояковыпуклой 1 и вогнутоплоской 2 линз, вторая - одиночная двояковыпуклая линза 3, а также окуляр 4, выполненный в виде одиночной двояковыпуклой линзы.
В соответствии с предложенным решением рассчитана телескопическая оптическая система для длины волны 1067 нм, ахроматизованная для длин волн 1067 нм и 656 нм. Конструктивные параметры системы приведены в табл.1.
Характеристики рассчитанной телескопической системы
Видимое увеличение, крат
7,5
Диаметр входного зрачка, мм
32,5
Диаметр выходного зрачка, мм
4,3
Угол поля зрения
5′20′′
Удаление выходного зрачка, мм
36,6
Коэффициент дисперсии для линии е материала линзы окуляра - стекла СТК119 - находится в пределах от 40 до 95 (50,21).
В табл.2 приведены аберрации рассчитанной телескопической системы для λ=1067 нм.
Система работает следующим образом. Объектив 1-3 создает мнимое прямое промежуточное изображение объекта вблизи фокальной плоскости окуляра (на чертеже не показана), а окуляр 4 переносит изображение в бесконечность. Предлагаемая телескопическая оптическая система может работать и в обратном ходе лучей (с уменьшением).
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создана телескопическая оптическая система типа Галилея с видимым увеличением 7,52 крат, с повышенным диаметром входного зрачка 32,5 мм, с повышенным полем зрения 2W=5′20′′, при повышенном качестве изображения.
Таблица 1
Конструктивные параметры телескопической оптической системы
Радиус, мм
Толщина, мм
Марка стекла
Показатель преломления n<sub>e</sub>
Коэфф. дисперсии ν<sub>е</sub>
Световой диаметр, мм
R<sub>1</sub>=221,3
35,3
d<sub>1</sub>=4,6
TK102
1,57486
57,2
R<sub>2</sub>=-96,38
35,2
d<sub>2</sub>=3
ТФ105
1,761712
27,32
R<sub>3</sub>=∞
35,1
d<sub>3</sub>=0,5
1
R<sub>4</sub>=104,47
35
d<sub>4</sub>=3,7
TK114
1,615506
60,34
R<sub>5</sub>=-2148
34,7
d<sub>5</sub>=123,87
1
R<sub>6</sub>=-28,71
4,7
d<sub>6</sub>=1
CTK119
1,747647
50,21
R<sub>7</sub>=28,71
4,6
Таблица 2
Аберрации телескопической оптической системы
Вид аберрации
Значение аберрации, не более
ближайший аналог
предложенная система
для λ=1540 нм
для λ=1067 нм
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси
11,1 угл.сек
1,2 угл.сек
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=5′20′′
27,9 угл.сек
16 угл.сек
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=5′20′′
11,1 угл.сек
0,6 угл.сек
Меридиональный астигматический отрезок Х<sub>м</sub> для поля зрения 2W=5′20′′
0,0146 дптр
0,0094 дптр
Сагиттальный астигматический отрезок X<sub>s</sub> для поля зрения 2W=5′20′′
0,0141 дптр
0,0032 дптр