ТРЕХЛИНЗОВЫЙ КОНДЕНСОР
THREE-LENS CONDENSER

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например, в проекционных, или в ИК-системах.
Известен объектив, который может быть использован в обратном ходе лучей в качестве трехлинзового конденсора, который состоит из трех одинаковых плосковыпуклых линз, первая из которых обращена плоскостью к предмету, а вторая и третья - плоскостью к изображению, патент RU №2042166 С1, МПК G02B 25/04, G02B 23/00 опубл. 20.08.1995 г. Однако данный конденсор не обладает достаточным качеством изображения.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является трехлинзовый конденсор, описанный в патенте RU №2193222 С2, МПК G02B 19/00, опубл. 26.04.2002 г., состоящий по ходу лучей из трех одинаковых плосковыпуклых линз, первая из которых обращена плоскостью к предмету, вторая линза имеет радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращена выпуклостью к плоскости изображения, а третья - плоскостью к изображению. Данный конденсор имеет недостаточное линейное поле в пространстве предметов 2Y=8,1 мм.
Задачей заявляемого изобретения является создание трехлинзового конденсора с повышенными оптическими характеристиками.
Технический результат - увеличение линейного поля в пространстве предметов при сохранении высокого качества изображения.
Это достигается тем, что в трехлинзовом конденсоре, состоящем из одиночных линз и содержащем две одинаковые плосковыпуклые линзы, из которых первая по ходу лучей обращена плоскостью к предмету, а последняя - плоскостью к изображению и находящейся между ними второй линзы, имеющей радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращенной выпуклостью к плоскости изображения, в отличие от известного, вторая линза выполнена в виде отрицательного мениска.
На чертеже представлена оптическая схема предложенного конденсора. Он состоит из трех последовательно расположенных линз, первая из которых - плосковыпуклая линза 1, обращенная плоскостью к предмету, вторая - отрицательный мениск 2, имеющий радиус кривизны оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, обращенный выпуклостью к плоскости изображения, третья - плосковыпуклая линза 3, обращенная плоскостью к изображению.
Конденсор работает следующим образом: световой поток от предмета последовательно проходит через линзы 1, 2, 3 и формирует изображение в плоскости изображений.
В соответствии с предложенным решением рассчитан трехлинзовый конденсор, работающий в диапазоне длин волн от 800 до 900 нм, причем, основная длина волны 850 нм.
Конструктивные параметры трехлинзового конденсора приведены в табл. 1.
Входной зрачок расположен на расстоянии 1 мм перед первой оптической поверхностью, но может быть и в другом месте.
Характеристики рассчитанного трехлинзового конденсора:
фокусное расстояние
12,23 мм
линейное поле в пространстве предметов
2Y=9 мм
диаметр входного зрачка
10 мм
линейное увеличение
-0,2775
положение плоскости предмета
-52,2 мм
положение плоскости изображения
13,4 мм
Таблица 1
Радиусы, мм
Толщины, мм
Марка стекла
Показатель преломления, n<sub>e</sub>
Коэффициент дисперсии, ν<sub>e</sub>
Световые диаметры
R<sub>1</sub>=∞
10
d<sub>1</sub>=2,8
TK21
1,659961
50,81
R<sub>2</sub>=-11,803
10
d<sub>2</sub>=1,7
1
R<sub>3</sub>=-7,98
9,4
d<sub>3</sub>=1,6
TK21
1,659961
50,81
R<sub>4</sub>=-11,803
10
d<sub>4</sub>=0,5
1
R<sub>5</sub>=11,803
d<sub>5</sub>=2,8
TK21
1,659961
50,81
R<sub>6</sub>=∞
10
Рассчитанный трехлинзовый конденсор имеет аберрации для λ=850 нм, приведенные в табл. 2.
Таблица 2
Вид аберрации
Предложенный конденсор, мм (не более)
Поперечная сферическая аберрация для точки на оси
-0,102
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для 2Y=9 мм
-0,222
Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для 2Y=9 мм
-0,122
Дисторсия для 2Y=9 мм
-0,485%
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: увеличение линейного поля в пространстве предметов при сохранении высокого качества изображения.