Объектив

 

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к светосильным объективам с небольшим угловым полем, используемым в различных оптических системах и компонентах.

Полезная модель решает задачу создания светосильного объектива с улучшенной коррекцией аберраций, что повышает его информативность.

Оптическая схема объектива состоит из двух компонентов, отстоящих друг от друга на значительном расстоянии.

Первый компонент положительной оптической силы включает афокальную плоскопараллельную пластинку склеенную из линз положительной и отрицательной оптической силы из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны ne(=0,546 мкм) не превосходит 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (e) превышает 15 и одиночную линзу положительной оптической силы, у которой выпуклая поверхность, обращенная к плоскости предмета асферическая с уравнением y2=2r 0z-(1-e2)z2, где r0 - радиус кривизны при вершине поверхности, e2 - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7, второй компонент отрицательной оптической силы выполнен в виде одиночного мениска.

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к светосильным объективам с небольшим угловым полем.

Известен объектив типа Пецваля, состоящий из двух положительных двухлинзовых компонентов, опубликованный в монографии Г.Г.Слюсарева «Расчет оптических систем», изд. Машиностроение 1975; 646 с.

Известен объектив, патент на полезную модель 100300 от 15.07.2010, G02B 9/04, представляющий собой двухлинзовый склеенный компонент, у которого поверхность, обращенная к плоскости предмета выполнена асферической второго порядка, а линзы выполнены из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны (ne) (=0,546 мкм) не превосходит 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (e) превышает 20.

Недостатками приведенных объективов является неудовлетворительная коррекция полевых аберраций.

Наиболее близким по техническому решению является объектив «Таир-13», приведенный в монографии М.М.Русинова «Композиция оптических систем», изд. Л-Машиностроение, 1989, 383 с., который принят авторами за прототип.

Оптическая схема объектива - прототипа содержит два компонента, разделенных воздушным промежутком значительной величины. Первый - положительный компонент представляет собой несклеенный двухлинзовый объектив, а второй - мениск отрицательной оптической силы. Объектив - прототип «Таир-13» имеет следующие оптические характеристики: f'=75 мм; D/f'=1:3.8; 2=10°.

Недостатком известного объектива - прототипа является небольшое относительное отверстие и неудовлетворительная коррекция аберраций.

Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, является создание объектива с большим относительным отверстием и с улучшенной коррекцией аберраций в пределах всего поля.

Решение указанной задачи достигается тем, что первый положительный компонент включает афокальную плоскопараллельную пластинку, склеенную из линз положительной и отрицательной оптической силы, из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны ne(=0,546 мкм) не превосходит 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (e) превышает 15 и одиночную линзу положительной оптической силы, у которой выпуклая поверхность, обращенная к плоскости предмета асферическая с уравнением y2=2r 0z-(1-e2)z2, где r0 - радиус кривизны при вершине поверхности, e2 - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7; y, z - координаты асферической поверхности.

Плоскопараллельная пластинка, склеенная из линз из указанных оптических материалов, позволяет удовлетворительно исправить хроматические аберрации.

Положительная одиночная линза с асферической поверностью второго порядка обеспечивает высокую коррекцию сферической аберрации и комы.

Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы светосильного объектива с улучшенной коррекцией аберраций.

Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации светосильного объектива с улучшенной коррекцией аберраций.

Сущность изобретения поясняется таблицами и чертежом. На чертеже представлена оптическая схема предполагаемого светосильного 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 nee
0 Воздух 1,000000 0.0
1 8,0 СТК9 1,746048 50,05
2 -54,07 5,0 ТФ4 1,746231 27,95
4 2,0 Воздух 1,000000 0.0
5 42,68* 10,0 ТК16 1,615193 58,3
6 36,9 Воздух 1,000000 0.0
7 26,29 2 ЛК1 1,441384 78,5
8 14,34 Воздух 1,000000 0.0
*) - асферическая поверхность, e2=0,6034
Таблица 2
Технические характеристики объектива
Название характеристики Значение
Фокусное расстояние, f', мм 100
Относительное отверстие 1:2,8
Угловое поле, 2, угл.гр. 12°
Задний фокальный отрезок, мм 35
Таблица 3
Аберрации точки на оси
h, мм tg's', ммy', мм, %
18 0,183 -0,06 -0,010 -0,14 -0,009
0,157 -0,01 -0,002 -0,12 -0,005
0,128 0,01 0,002 -0,09 0
0,090 0,02 0,001 -0,05 0,005
0 0 0 0 0 0,009
Таблица 4
Аберрации главного луча
1, ° y' мм SP мм мм мм ммy'/y' % мм
-6° 10,93 0 -65,79 0,094 0,3960,302 3,920,01
-4°15' 7,57 0 -65,70 -0,001 -0,017-0,016 1,760,01
0 0 0 -65,92 0 00 00

Объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча афокальную склеенную плоскопараллельную пластинку 1, одиночную положительную линзу с асферической поверхностью 2 и мениск отрицательной оптической силы 3. Входной зрачок совпадает с первой поверхностью линзы.

Примером конкретной реализации предполагаемой полезной модели является объектив, имеющий фокусное расстояние f'=100 мм; относительное отверстие D/f'=1:2.8 и угловое поле 2=12°.

Техническим преимуществом предполагаемого изобретения, по сравнению с прототипом является увеличенное относительное отверстие, приблизительно в 1,5 раза и улучшенная коррекция аберраций в пределах указанного поля.

Реализация технических преимуществ объектива предлагаемой полезной модели позволяет использовать его в различных областях приборостроения.

Объектив, состоящий из расположенных по ходу излучения двух компонентов, первый из которых - положительной оптической силы, а второй - отрицательной оптической силы, выполненный в виде одиночного мениска, отличающийся тем, что первый компонент включает афокальную плоскопараллельную пластинку, склеенную из линз положительной и отрицательной оптической силы из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны n e(=0,546 мкм) не превосходит 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (e) превышает 15 и одиночную положительную линзу, у которой выпуклая поверхность, обращенная к плоскости предмета, асферическая с уравнением y2=2r0z-(1-e 2)z2, где r0 - радиус кривизны при вершине поверхности, e2 - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7.



 

Наверх