ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ
DOUBLE LENS

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например, в визуальных и в ИК-системах.
Известен двухлинзовый объектив, описанный в патенте России №2384868, МПК G02B 9/10, 9/14, опубликованном 20.03.2010 г., состоящий из расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, у которого имеют место соотношения:
1
3
|R|=|R|;
1
2
|R|<|R|;
1
1,41<n<1,619;
2
1,54<n<1,79,
1
2
3
где: R, R, R - радиусы первой, второй и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;
1
2
n, n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии е.
У данного объектива недостаточно большое относительное отверстие 1:18 и недостаточно большое угловое поле 2W=1 град. 40 мин.
1
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является двухлинзовый объектив, описанный в патенте России на изобретение №2316795, МПК G02B 9/10, фиг. 1, опубликованный 10.02.2008 г., состоящий из расположенных по ходу лучей одиночных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем, радиусы двояковыпуклой линзы равны по абсолютной величине, отношение первого по ходу лучей радиуса менисковой линзы ко второму ее радиусу менее 0,8 и имеют место соотношения: 1,46<n<1,63;
2
1,66<n<1,78,
1
2
где: n, n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей.
Для расклеенного варианта исполнения данного объектива имеют место соотношения:
1
|R|/f'=0,5009;
3
|R|/f'=0,4685;
4
|R|/f'=7,24;
3
4
|R|/|R|=0,0647,
1
3
4
где: R, R, R - радиусы первой, третьей и четвертой оптических поверхностей по ходу лучей;
f' - фокусное расстояние всего объектива.
У данного объектива недостаточно большое фокусное расстояние 150,75 мм, недостаточно большой диаметр входного зрачка 32 мм, и недостаточно большое угловое поле 2W=2 град. 8 мин.
Задачей заявляемого изобретения является создание технологичного двухлинзового объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - увеличение фокусного расстояния, диаметра входного зрачка и углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения.
Это достигается тем, что в двухлинзовом объективе, состоящем из расположенных по ходу лучей одиночных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем, радиусы двояковыпуклой линзы равны по абсолютной величине, в отличие от известного, имеют место соотношения:
1
0,3≤|R|/f'≤0,48;
3
0,25≤|R|/f'≤0,45;
4
1,5≤|R|/f'≤7;
3
4
0,07≤|R|/|R|<0,8,
1
3
4
где: R, R, R - радиусы первой, третьей и четвертой оптических поверхностей по ходу лучей;
f' - фокусное расстояние всего объектива.
На фигуре представлена оптическая схема предложенного объектива.
1
3
4
3
4
1
3
4
Двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей одиночных двояковыпуклой линзы 1 и отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению. Радиусы оптических поверхностей двояковыпуклой линзы 1 равны по абсолютной величине. Кроме того, имеют место соотношения: 0,3≤|R|/f'≤0,48; 0,25≤|R|/f'≤0,45; 1,5≤|R|/f'≤7; 0,07≤|R|/|R|<0,8, где: R, R, R - радиусы первой, третьей и четвертой оптических поверхностей по ходу лучей; f' - фокусное расстояние всего объектива. Входной зрачок вынесен на расстояние 100 мм от первой оптической поверхности, но может быть и в другом месте.
Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).
В соответствие с предложенным решением рассчитан двухлинзовый объектив. Объектив исправлен для λ=520 нм и ахроматизован для длин волн 520 нм и 900 нм. Объектив может работать в качестве коллиматора, т.е. в обратном ходе лучей. Объектив работает в видимом диапазоне длин волн и в ближнем ИК-диапазоне спектра.
Характеристики рассчитанного объектива:
фокусное расстояние
1001,95 мм
относительное отверстие
1:16,69
задний фокальный отрезок
955,05 мм
угол поля зрения
3 град.
диаметр входного зрачка
60 мм
Конструктивные параметры объектива приведены в табл. 1
В предлагаемом изобретении:
1
2
|R|=|R|=438,5;
1
0,3≤|R|/f'=0,4377≤0,48;
3
0,25≤|R|/f'=0,4132≤0,45;
4
1,5≤|R|/f'=3,13≤7;
3
4
0,07≤|R|/|R|=0,1321<0,8,
1
2
3
4
где: R, R, R, R - радиусы первой, второй, третьей и четвертой оптических поверхностей по ходу лучей;
f' - фокусное расстояние всего объектива.
В табл. 2 приведены аберрации предлагаемого объектива для длины волны 520 нм.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с увеличенными фокусным расстоянием, диаметром входного зрачка и угловым полем в пространстве предметов при высоком качестве изображения.