ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в различных оптических системах, например, в визуальных и в ИК-системах.
Известен двухлинзовый объектив - ахромат, описанный в заявке FR №2025476, МПК G02B 13/00, 5/00, опубл. 1970 г., работающий в ИК-диапазоне от 8 до 14 мкм, состоящий из одиночных 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. при изготовлении требуется применение разных эталонных пробных стекол для каждой оптической поверхности.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является двухлинзовый объектив, описанный в патенте RU №2316795, МПК G02B 9/10, опубл. 10.02.2008 г., состоящий из расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, у которого обе линзы выполнены из оптического стекла, прозрачного в видимой и ближней ИК-области спектра, 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
1,46<n<1,63;
2
1,66<n<1,78;
1
2
где n и n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей.
У данного объектива не достаточно большие фокусное расстояние, равное 399,55 мм и диаметр входного зрачка - 57,5 мм.
Задачей заявленной полезной модели является создание технологичного объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - увеличение фокусного расстояния и диаметра входного зрачка 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, у которого радиусы двояковыпуклой линзы равны по абсолютной величине, отношение первого по ходу лучей радиуса менисковой линзы ко второму ее радиусу менее 0,8 в отличие от известного имеют место соотношения:
1
1,3<n<1,68;
2
1,5<n<1,66;
1
2
где n и n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей. Кроме того, в двухлинзовом объективе линзы могут быть выполнены одиночными или склеенными.
На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенного объектива с одиночными линзами, а на фиг. 2 - со склеенными.
1
2
Двухлинзовый объектив (фиг. 1 и фиг. 2) состоит из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы 1 и отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению. Линзы 1 и 2 могут быть одиночными (фиг. 1) и склеенными (фиг. 2). Радиусы двояковыпуклой линзы 1 равны по абсолютной величине |R|=|R|, а отношение первого по ходу лучей радиуса менисковой линзы 2 ко второму ее радиусу менее 0,8, .
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 двух-линзовых объектива.
Первый объектив исправлен одновременно для λ=625 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 первой оптической поверхности объектива, но может быть и в другом месте.
Характеристики рассчитанного первого объектива:
фокусное расстояние
1200 мм
диаметр входного зрачка
106 мм
угол поля зрения
2 град. 20 мин.
Объектив имеет следующие аберрации для λ=625 нм:
- поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,0141 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=2 град. 20 мин. не более -0,0353 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=2 град. 20 мин не более 0,0062 мм
м
- меридиональный астигматический отрезок X не более - 1,009 мм
s
- сагиттальный астигматический отрезок X не более - 0,459 мм
- дисторсия не более 0,00043%
В предлагаемой полезной модели:
1
2
|R|=|R|=616,263;
1
1,3<n=1,4485<1,68
2
1,5<n=1,652188<1,66
1
2
где R и R - радиусы первой и второй оптических поверхностей по ходу лучей;
1
2
n и n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии e.
Отношение первого по ходу лучей радиуса менисковой линзы ко второму ее радиусу равно 0,4602.
Второй объектив исправлен одновременно для λ=625 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 первой оптической поверхностью второго объектива, но может находиться и в другом месте.
Характеристики рассчитанного второго объектива:
фокусное расстояние
1200 мм
диаметр входного зрачка
106 мм
угол поля зрения
2 град. 20 мин.
Объектив имеет следующие аберрации для λ=625 нм:
- поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,0565 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=2 град. 20 мин. не более - 0,1241 мм
- поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=2 град. 20 мин не более 0,0371 мм
м
- меридиональный астигматический отрезок X не более - 0,938 мм
s
- сагиттальный астигматический отрезок X не более - 0,438 мм
- дисторсия не более - 0,00014%
В предлагаемой полезной модели:
1
2
|R|=|R|=493,563;
1
1,3<n=1,489118<1,68
2
1,5<n=1,652188<1,66
1
2
где R и R - радиусы первой и второй оптических поверхностей по ходу лучей;
1
2
n и n - показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей для линии e.
Отношение первого по ходу лучей радиуса менисковой линзы ко второму ее радиусу равно 0,1286.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с увеличенными фокусным расстоянием и диаметром входного зрачка с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения.