ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в различных приборах, работающих с оптическим излучением.
7
Известна телескопическая оптическая система (Россия, изобретение, патент №2189064, МКИ G 02 B 23/00, оп. 2002.09.10.), состоящая из трех последовательно установленных компонентов: первый - двояковогнутая линза, второй - положительный мениск, обращенной выпуклостью к изображению, третий компонент положительный, выполненный в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету. Известная система имеет в своем составе небольшое количество элементов, компактна и является наиболее близким аналогом заявляемого устройства.
D
Известная система имеет хорошие характеристики для длины волны излучения λ=1,06 мнм. Однако для длин волн излучения λ=1,5÷1,6 мнм она не обеспечивает необходимых характеристик и качества изображения. Кроме того, для обеспечения основных характеристик известной системы при изготовлении второго и третьего компонентов использовано стекло с показателем преломления n>1,63, имеющее относительно большую стоимость.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является оптимизация конструктивных параметров системы для длин волн излучения λ=1,5÷1,6 мнм, видимого увеличения 0,1÷0,2 крат, поля зрения 10÷15 угл. мин, диаметра выходного зрачка 4 мм, обеспечивающая при этом высокое качество изображения и низкую себестоимость.
Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается созданием телескопической оптической системы, содержащей
три компонента, первый из которых - двояковогнутая линза, второй -положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и третий компонент - положительный оптический элемент.
Отличие от известной системы состоит в следующем:
- в первом варианте третий компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к изображению;
- во втором варианте первый компонент выполнен в виде двух двояковогнутых линз, а третий компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету;
D
- во всех вариантах показатель преломления первого второго и третьего компонентов n<1,6.
Сущность заявляемого устройства, поясняется следующими чертежами:
на фиг.1 представлена оптическая схема первого варианта телескопической оптической системы;
на фиг.2 представлена оптическая схема второго варианта телескопической оптической системы.
D
Оптическая схема первого варианта телескопической оптической системы состоит из последовательно установленных трех компонентов. Первый компонент - двояковогнутая линза 1, второй компонент -положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к изображению, третий компонент - положительный мениск 3, обращенный выпуклостью к изображению (фиг.1). Показатель преломления (n) двояковогнутой линзы 1, положительных менисков 2 и 3 меньше 1,6. Все компоненты системы выполнены из одного материала, например из недорогого стекла К108.
В соответствии с первым вариантом заявляемого устройства выполнен расчет телескопической оптической системы для конструктивных параметров, приведенных в таблице 1.
Таблица 1
Радиус, мм
Толщина, мм
Марка стекла
Световой диаметр, мм
R1=-6,699
d1=2,5
K108
4,1
R2=8,166
d2=21,047
4,8
R3=-36,31
d3=4,0
K108
18,8
R4=-17,022
d4=0,1
20,0
R5=-100,9
d5=4,0
K108
20,8
R6=-34,59
21,4
Характеристики рассчитанной системы: видимое увеличение - 0,2 крат, угол поля зрения - 10 угл. мин, диаметр выходного зрачка - 4 мм, длина - 32,6 мм. Первый вариант телескопической оптической системы для λ=1,54 мкм имеет следующие аберрации: в центре поля зрения - 7 сек, на краю поля зрения - 10 сек.
D
Оптическая схема второго варианта телескопической оптической системы состоит из последовательно установленных трех компонентов. Первый компонент - две двояковогнутых линзы 1, второй компонент -положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к изображению, третий компонент - плосковыпуклая линза 3, обращенная плоскостью к предмету (фиг.3). Показатель преломления (n) двояковогнутой линзы 1, положительных менисков 2 и 3 может быть меньше 1,6. Все компоненты системы выполнены из недорогого материала, например, стекла K108.
В соответствии со вторым вариантом заявляемого устройства выполнен расчет телескопической оптической системы для конструктивных параметров, приведенных в таблице 2.
Таблица 2
Радиус, мм
Толщина, мм
Марка стекла
Световой диаметр, мм
R1=-11,376
d1=1,2
K108
4,8
R2=39,36
d2=2
4,4
R3=-39,36
d3=1,2
4,6
R4=11,376
d4=43,495
5,0
R5=-98,86
d5=6
K108
28,6
R6=-37,67
d6=0,1
30,5
R9=∞
d7=6
K108
31,4
R10=-60,39
32,1
Характеристики рассчитанной системы: видимое увеличение - 0,1 крат, угол поля зрения - 15 угл. мин, диаметр выходного зрачка - 4 мм, длина - 60 мм. Второй вариант телескопической оптической системы для λ=1,54 мкм имеет следующие аберрации: в центре поля зрения - 7 сек, на краю поля зрения - 15 сек.
Телескопическая оптическая система в первом варианте исполнения работает следующим образом. Оптические элементы 2-3 создают мнимое промежуточное изображение объекта в фокальной плоскости оптического элемента 1. Оптический элемент 1 переносит изображение в бесконечность. Телескопическая оптическая система во втором варианте исполнения работает аналогично.
Первый вариант выполнения телескопической оптической системы имеет меньшую, по сравнению со вторым вариантом, длину. Однако выполнение телескопической оптической системы по второму варианту обеспечивает большее увеличение без ухудшения качества.
Заявленное устройство обеспечивает получение следующего технического результата: создана телескопическая оптическая система с высоким качеством изображения и низкой себестоимостью, конструктивные параметры которой рассчитаны для длин волн излучения λ=1,5÷1,6 мкм, видимого увеличения 0,1÷0,2 крат, поля зрения 10÷15 угл. мин и диаметра выходного зрачка 4 мм.