ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ
DOUBLET OBJECTIVE LENS

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например в визуальных и в ИК-системах.
Известен двухлинзовый объектив - ахромат (Заявка Франции №2025476, кл. G02B 13/14, опубл. 1970 г.), работающий в ИК-диапазоне от 8 до 14 мкм, состоящий из отдельных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Линзы объектива выполнены из материалов CsBr и ZnS с показателями преломления 1,66251 и 2,1986. Объектив имеет небольшое фокусное расстояние 100 мм и недостаточную технологичность, т.к. требуется применение разных эталонных пробных стекол для каждой оптической поверхности.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является двухлинзовый объектив (Патент России №2316795, кл. G02B 9/10, опубл. 2008 г.), состоящий из расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, у которого отношение первого по ходу лучей радиуса менисковой линзы ко второму ее радиусу менее 0,8, и имеют место соотношения:
1
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.
У данного объектива небольшое фокусное расстояние - 150,75 мм.
Задачей заявляемого изобретения является создание технологичного двухлинзового объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - увеличение фокусного расстояния при повышенной технологичности и высоком качестве изображения.
Это достигается тем, что в двухлинзовом объективе, состоящем из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, в отличие от известного 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.
На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.
Двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы 1 и отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению. Радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы 1 равен по абсолютной величине радиусу первой по ходу лучей оптической поверхности отрицательного мениска 2, кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности линзы 1 по модулю меньше радиуса кривизны ее второй оптической поверхности.
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 соответствии с предложенным решением рассчитано два двухлинзовых объектива.
Первый объектив исправлен для λ=520 нм и для λ=900 нм и ахроматизован для этих длин волн. Объектив может работать в качестве коллиматора. Объектив работает в видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра.
Конструктивные параметры первого объектива приведены в табл.1.
Входной зрачок расположен на расстоянии 208,7 мм перед первой оптической поверхностью, но может быть и в другом месте.
Характеристики рассчитанного первого объектива:
фокусное расстояние
1002,45 мм
относительное отверстие
1:19,2
угол поля зрения
1 град. 36 мин.
Объектив имеет следующие аберрации для λ=520 нм:
- поперечная сферическая аберрация для точки на оси
не более 0,0028 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=1 град. 36 мин.
не более 0,016 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=1 град. 36 мин.
не более 0,0068 мм
- меридиональный астигматический отрезок Х<sub>м</sub>
не более 0,357 мм
- сагиттальный астигматический отрезок X<sub>s</sub>
не более 0,153 мм
- дисторсия
не более 0,0066%
В предлагаемом изобретении:
1
3
|R|=|R|=530,9;
1
n-1,615506;
2
n=1,723166;
1
3
где R, R - радиусы первой и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;
1
2
n, n - показатели преломления материала первой и
второй линз по ходу лучей для линии е.
Второй объектив исправлен для λ=580 нм и для λ=900 нм и ахроматизован для этих длин волн и тоже может работать в качестве коллиматора. Объектив работает в видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра.
Конструктивные параметры второго объектива приведены в табл.2.
Входной зрачок находится на расстоянии 188 мм перед первой оптической поверхностью второго объектива, но может находиться и в другом месте.
Характеристики рассчитанного второго объектива:
фокусное расстояние
899,84 мм
относительное отверстие
1:18
угол поля зрения
1 град. 40 мин.
Объектив имеет следующие аберрации для λ=580 нм:
- поперечная сферическая аберрация для точки на оси
не более 0,0061 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин.
не более 0,031 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=1 град. 40 мин.
не более 0,011 мм
- меридиональный астигматический отрезок Х<sub>м</sub>
не более 0, 423 мм
- сагиттальный астигматический отрезок X<sub>s</sub>
не более 0,187 мм
- дисторсия
не более 0,0003%
В предлагаемом изобретении:
1
3
|R|=|R|=358,198;
1
n=1,44754;
2
n=1,575568;
1
3
где R, R - радиусы первой и третьей оптических поверхностей по ходу лучей;
1
2
n, n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии е.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с увеличенным фокусным расстоянием с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения.