ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к объективам, используемым в различных оптических приборах, а также входящих в состав сложных оптических систем, в том числе микрообъективах, окулярах, кино- и фотообъективах и др.
Известен светосильный объектив (Г.Г.Слюсарев «Расчет оптических систем», изд. Машиностроение, 1975 г., стр.231), состоящий из двух склеенных двухлинзовых компонентов.
Известен двухлинзовый объектив (патент РФ №2384868, G02B 9/10, G02B 13/14, опубл. 20.03.2010). Двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению
Известен светосильный объектив (патент РФ №2346312, G02B 9/04, опубл. 10.02.2009). Светосильный объектив состоит из двух компонентов: первый компонент по ходу лучей - положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, второй компонент - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.
Недостатками приведенных объективов является неудовлетворительное качество изображения и более сложная оптическая схема.
Наиболее близким по техническому решению является двухлинзовый склеенный объектив (Трубко С.В. Расчет двухлинзовых склеенных объективов. Справочник, Л.: Машиностроение, 1984, 142 с.), который принят авторами за прототип.
Оптическая схема объектива-прототипа состоит из склеенных положительной двояковыпуклой линзы и отрицательной двояковогнутой линзы, образованных только сферическими поверхностями. В качестве оптических материалов использовались оптические стекла, у которых разность показателей преломления для основной длины волны (λ=0.546 мкм) превышает 0.02.
Недостатком известного двухлинзового склеенного объектива является небольшое относительное отверстие, не превышающее 1:5, 1:4.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, - создание светосильного объектива с повышенным относительным отверстием и улучшенным качеством изображения, за счет коррекции сферической аберрации, комы и хроматизма положения.
Решение указанной задачи достигается тем, что у двухлинзового объектива, содержащего положительную двояковыпуклую линзу и отрицательную двояковогнутую линзы, выпуклая поверхность двояковыпуклой линзы, обращенная к предмету, выполнена асферической с уравнением поверхности:
,
0
e
2
где r - радиус кривизны при вершине поверхности; e - квадрат эксцентриситета поверхности; y, z - координаты асферической поверхности, а линзы выполнены из оптических материалов, для которых разность показателей преломления для основной длины волны (λ=0.546 мкм) не превышает 0.002, а разность коэффициентов средней дисперсии (ν) превышает 20.
2
Введение асферизации на первой выпуклой поверхности в пределах изменения е=0.5÷0.7 позволяет существенно улучшить коррекцию сферической аберрации, благодаря чему появляется возможность увеличения относительного отверстия (1:2÷1:1.5).
e
Использование в линзах оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны (λ=0.546 мкм) не превышает 0.002, а разность коэффициентов средней дисперсии (ν) превышает 20, позволяет минимизировать хроматические аберрации -хроматизм положения.
Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы, позволяющее создать двухлинзовый объектив с повышенным относительным отверстием и и улучшенным качеством изображения, за счет коррекции сферической аберрации, комы и хроматизма положения.
Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации двухлинзового объектива с увеличенным относительным отверстием и улучшенной коррекцией аберраций и качеством изображения.
Сущность изобретения поясняется таблицами и чертежом.
На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого двухлинзового объектива. Конструктивные параметры объектива представлены в таблице 1, технические характеристики в таблице 2, остаточные аберрации в таблицах 3 и 4.
Таблица 1.
Конструктивные параметры объектива
r, мм
d, мм
Марка стекла
n<sub>е</sub>
ν<sub>e</sub>
Воздух
1.0000
<sup>∗</sup>68.24
15
СТК9
1.7460
50.00
-62.61
5
ТФ4
1.7462
28.00
800
Воздух
1.0000
<sup>∗</sup> - асферическая поверхность, квадрат эксцентриситета поверхности е<sup>2</sup>=0.53
Таблица 2.
Технические характеристики объектива
Название характеристики
Значение
Фокусное расстояние, мм
100
Относительное отверстие
1:2
Угловое поле, угл. град
6°
Задний фокальный отрезок, мм
86.49
Таблица 3.
Аберрации точки на оси
h
ΔS'
Δy'
η, %
<img file="00000003.tif" he="6" wi="16" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000004.tif" he="6" wi="17" img-content="undefined" img-format="tif" />
tgσ'
25.00
-0.015
-0.004
0.04
-0.32
-0.083
26.13
21.65
-0.002
0
0.03
-0.15
-0.033
22.44
17.68
0.005
0.001
0.01
0
0
18.17
12.50
0.006
0.001
0
0.13
0.016
12.74
0
0
0
0
0.24
0
0
Таблица 4.
Аберрации главного луча
ω
y'
<img file="00000005.tif" he="6" wi="5" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000006.tif" he="6" wi="4" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000007.tif" he="6" wi="15" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000008.tif" he="11" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />, %
-3°
-5.181
-0.46
-0.20
0.26
-0.26
-2°7′19″
-3.663
-0.23
-0.23
0
-0.13
0
0
0
0
0
0
Двухлинзовый объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча двояковыпуклую 1 и двояковогнутую линзы 2.
Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является двухлинзовый объектив, склеенный из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линзы, имеющий фокусное расстояние f'=100 мм, относительное отверстие D/f'=1:2 и угловое поле 2ω=6°.
Техническим преимуществом предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом является:
- увеличенное в два раза относительное отверстие;
- улучшенное качество изображения для точки на оси, за счет исправления сферической аберрации и хроматизма положения.
Реализация технических преимуществ двухлинзового объектива по предлагаемой полезной модели повышает его разрешающую способность, что позволяет использовать в различных областях приборостроения.