СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к линзовым светосильным объективам.
Известен объектив «Таир-13», приведенный в монографии С.С. Русинова «Композиция оптических систем», СПб.: Книжный дом «Либроком», 2011 г., 382 с., состоящий из положительного и отрицательного компонентов, разделенных воздушным промежутком. Известен объектив Петцваля, содержащий два положительных компонента, разделенных воздушным промежутком, приведенный в монографии Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем», изд. Л.: Машиностроение, (Ленингр. отд-ние), 1975 г., 640 с.
К недостаткам этих объективов является несовершенная коррекция полевых аберраций и недостаточное угловое поле.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемой полезной модели является объектив из патента на полезную модель №121089 от 10.05.2012, G02B 9/04, который принят авторами за прототип.
Оптическая схема объектива прототипа содержит три компонента, первый из которых - афокальный, представляющий собой плоскопараллельную пластинку, склеенную из «хроматической» пары оптических материалов. Второй компонент - одиночная положительная линза, у которой выпуклая поверхность выполнена асферической второго порядка. Третий компонент - мениск отрицательной оптической силы. Недостатком объектива-прототипа является наличие асферической поверхности, сложной в изготовлении, и недостаточная коррекция аберраций.
Задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является создание светосильного объектива с увеличенным угловым полем и улучшенной коррекцией аберрацией.
Решение указанной задачи достигается тем, что в оптическую схему объектива перед положительной линзой введен афокальный симметричный трехлинзовый несклеенный компонент, у которого разность коэффициентов средней дисперсии оптических материалов для линз положительной и отрицательной оптических сил превышает 20, а отрицательный мениск выполнен апланатическим и обеспечивающим линейное увеличение численно равное показателю преломления оптического материала мениска n. Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы светосильного объектива.
Афокальный симметричный трехлинзовый компонент обеспечивает исправление сферической аберрации без нарушения коррекции других аберраций, а апланатический мениск с увеличением численно равным показателю преломления оптического материала мениска n, отрицательной оптической силы улучшает коррекцию полевых аберраций - кривизны поверхности и астигматизма, что способствует увеличению углового поля. Исключение любого из них ведет в невозможности реализации оптической системы.
Сущность полезной модели поясняется фигурой.
Светосильный объектив представляет собой (фиг.) последовательно расположенные по ходу луча трехлинзовый афокальный компонент 1, у которого две одинаковые линзы положительной оптической силы симметрично расположены относительно симметричной линзы отрицательной оптической силы, линзу 2 положительной оптической силы и апланатический мениск 3 отрицательной оптической силы.
Работа предлагаемого светосильного объектива заключается в следующем: параллельный пучок лучей, выходящий из плоскости предмета, проходит через трехлинзовый афокальный компонент 1, попадает на линзу 2, проходит через апланатический мениск 3 и собирается в заднем фокусе объектива.
Конструктивные параметры светосильного объектива представлены в таблице 1, технические характеристики в таблице 2, остаточные аберрации в таблицах 3 и 4.
Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является светосильный объектив с фокусным расстоянием ƒ'=100 (мм), относительным отверстием D/ƒ'=1:3,3, угловым полем 2ω=12°.
Техническим преимуществом предлагаемой полезной модели по сравнению с прототипом является высокая коррекция аберраций, увеличенное угловое поле и более простая оптическая схема.
Обозначения величин в табл. 3 и 4:
h - зрачковая координата;
- тангенс апертурного угла;
Δs' и Δy' - продольная и поперечная составляющие сферической аберрации для основной длины волны;
η - отступление от условия изопланатизма, определяющее кому;
- хроматизм положения;
ω - величина предмета;
у' - величина изображения;
- меридиональная и сагиттальная составляющие астигматизма;
- астигматизм;
Δ - дисторсия;
- хроматизм увеличения.