МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к монохроматическим объективам для исследования в области спектральной оптической когерентной микроскопии в ближней ИК-области спектра.
Известен объектив типа Петцваля, состоящий из двух положительных двухлинзовых склеенных компонентов (монография Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем», изд. Машиностроение, 1975 г., 646 с). Недостатком является более сложная оптическая схема и невозможность работы в ИК-области спектра.
Известен объектив (патент на полезную модель RU №100300, МПК G02B 9/04, дата приоритета от 15.07.2010 г., дата публикации 10.12.2010 г.), 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) не превышает 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (ν) превышает 20. Недостатком указанного объектива является неудовлетворительная коррекция астигматизма и невозможность работы в ИК-области спектра.
e
e
0
0
2
2
2
2
Наиболее близким по техническому решению к заявляемой полезной модели является объектив (патент на полезную модель RU 121089, МПК G02B 9/04, дата приоритета от 10.05.2012 г., дата публикации 10.10.2012 г.), который принят авторами за прототип. Объектив состоит из расположенных по ходу излучения двух компонентов, первый из которых - положительной оптической силы, а второй - отрицательной оптической силы, выполненный в виде одиночного мениска при этом первый 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 положительную линзу, 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. Недостатком известного объектива-прототипа является неудовлетворительная коррекция аберраций в ближней ИК-области спектра без асферических поверхностей.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является создание монохроматического объектива для ближней ИК-области спектра с дифракционным качеством изображения в пределах всего поля.
Решение указанной задачи достигается тем, что первый компонент выполнен афокальным склеенным из положительных и отрицательных линз из оптических материалов, для которых разность показателей преломления для основной длины волны для линз противоположной оптической силы превышает 0,15, что позволяет исправить сферическую аберрацию всей системы.
Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы монохроматического объектива для ближней ИК-области спектра с улучшенной коррекцией аберраций и технологичностью.
Сущность изобретения поясняется таблицами и чертежом. На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого монохроматического 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
Воздух
99,85
2
СТК9
17,77
4
Ф1
-17,77
2
СТК9
-99,85
1
Воздух
21,67
3,1
СТФ3
71,13
13,2
Воздух
11,28
2,5
ЛК3
5,241
Воздух
Таблица 2.
Технические характерстики объектива
Название характеристики
Значение
Фокусное расстояние f, мм
41
Числовая апертура А
0,18
Угловое поле 2ω, угл. град
4°
Задний фокальный отрезок s'<sub>0</sub>, мм
14
Таблица 3.
Аберации точки на оси
h
tgσ'
Δs', мм
Δy', мм
η, %
<img file="00000002.tif" he="7" wi="17" img-content="undefined" img-format="tif" />, мм
W<sub>0,9</sub> дл. волн
W<sub>0,8</sub> дл. волн
W<sub>1,0</sub> дл. волн
7
0,17
-0,0001
0
-0,11
-1,10
0,26
-0,27
0,25
4,95
0,12
0,0006
0
-0,01
-1,07
0,05
-0,05
0,07
0
0
0
0
0
-1,04
0
0
0
Таблица 4.
Аберрации главного луча
ω
y', мм
z'<sub>m</sub>, мм
z'<sub>s, </sub>мм
z'<sub>s</sub>-z'<sub>m</sub>, мм
-2°
1,44
0,013
0,013
0
-1°25'
1,02
0,001
0,001
0
0
0
0
0
0
Объектив содержит последовательно расположены по ходу луча афокальный, склеенный из трех линз, компонент (1), одиночную положительную линзу, образованную сферическими поверхностями, (2) и мениск отрицательной оптической силы (3). Выходной зрачок совпадает с вершиной первой поверхности объектива.
Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является монохроматический объектив для ближней ИК-области спектра, имеющий фокусное расстояние f'=41 мм, числовая апертура A=0,18 и угловым полем 2ω=4°; спектральный диапазон от λ=0,8 мкм до λ=1,2 мкм.
Техническим преимуществом предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом является высокая коррекция аберраций в ближней ИК-области спектра и отсутствие в оптической схеме объектива асферических поверхностей, что повышает его технологичность.
Реализация технических преимуществ монохроматического объектива по предлагаемой полезной модели позволяет использовать его в области спектральной оптической когерентной микроскопии при сканировании исследуемой среды вдоль оптической оси без перемещения объектива.