Объектив

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к объективам, используемым в различных оптических системах.

Полезная модель решает задачу создания светосильного объектива с повышенной информативностью, за счет увеличения относительного отверстия и высокой коррекции аберраций в пределах всего поля.

Объектив состоит из двух компонентов. Первый компонент положительной оптической силы включает плоскопараллельную пластинку, склеенную из положительной и отрицательной линз из оптических материалов, разность показателей преломления которых для основной длины волны (n) не превышает 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии () превышает 15, и одиночную линзу положительной силы, у которой выпуклая поверхность обращена к плоскости предмета и выполнена асферической с уравнением поверхности: y² =2r₀z-(l-e²)z², где r₀ - радиус кривизны при вершине поверхности; е² - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7; y, z - координаты асферической поверхности. Второй компонент - отрицательной оптической силы - апланатический мениск с линейным увеличением =(l/n_e)^x, n - показатель преломления для основной длины волны оптического материала мениска, а второй компонент отрицательной оптической силы выполнен в виде апланатического мениска с линейным увеличением =n_е^х.

1 илл.

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к объективам, используемым в различных оптических приборах и компонентах.

Известен объектив Петцваля (Г.Г.Слюсарев «Расчет оптических систем», изд. Машиностроение, 1975 г., стр. 640), состоящий из двух двухлинзовых компонентов.

Известен объектив «Таир-13» (Д.С.Волосов «Фотографическая оптика», изд. Искусство, 1978 г., стр.543), состоящий из положительного и отрицательного компонентов: первый компонент в виде несклеенного объектива, а второй - в виде мениска.

Недостатками приведенных объективов является недостаточно высокое относительное отверстие и неудовлетворительная коррекция аберраций.

Наиболее близким по техническому решению является объектив (патент РФ на полезную модель 121089, от 10.05.2012, опубл. 10.10.2012, МПК G02B 9/04), который принят авторами за прототип.

Оптическая схема объектива-прототипа состоит из расположенных по ходу излучения двух компонентов положительной и отрицательной оптической силы.

Первый компонент включает афокальную плоскопараллельную пластинку, склеенную из положительной и отрицательной линз из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны (n) не превышает 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии () превышает 15, и одиночную положительную линзу, у которой выпуклая поверхность, обращенная к плоскости предмета, выполнена асферической с уравнением поверхности: у²=2r₀ z-(1-e²)z², где r₀

- радиус кривизны при вершине поверхности; е² - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7; y, z - координаты асферической поверхности. Второй компонент выполнен в виде одиночного мениска отрицательной силы.

Недостатком известного объектива-прототипа является небольшое относительное отверстие и не вполне удовлетворительная коррекция аберраций.

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

Решение указанной задачи достигается тем, что в объектив, состоящий из расположенных по ходу излучения двух компонентов, первый из которых

- положительной оптической силы, включающий афокальную плоскопараллельную пластинку, склеенную из положительной и отрицательной линз из материалов, разность показателей преломления которых для основной длины волны (n) не превышает 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии () превышает 15, и одиночную положительную линзу, у которой выпуклая поверхность обращена к плоскости предмета и выполнена асферической с уравнением поверхности: y²=2r₀ z-(l-e²)z², где r₀ - радиус кривизны при вершине поверхности; е² - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7;y, z - координаты асферической поверхности и второго компонента в виде мениска отрицательной оптической силы, отличающийся тем, что в первый компонент введен апланатический мениск с линейным увеличением =(1/n_е)^х, где n - показатель преломления для основной длины волны оптического материала мениска, а второй компонент отрицательной оптической силы выполнен в виде апланатического мениска с линейным увеличением =n_е^х.

Введение в оптическую схему объектива апланатического мениска с линейным увеличением =(1/n_е)^х позволяет существенно увеличить относительное отверстие до D/f^'=1:2 и улучшить коррекцию аберраций. А введение второго отрицательного мениска позволяет увеличить поле объектива и улучшить коррекцию астигматизма и кривизны поверхности изображения.

Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы, позволяющее создать объектив с повышенным относительным отверстием и улучшенным качеством изображения, за счет коррекции сферической аберрации, комы, астигматизма, кривизны поверхности и хроматических аберраций.

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

Сущность изобретения поясняется таблицами и чертежом. На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого 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	ne	e
		Воздух	1,0000
	8	СТК9	1,7460	50,05
-52.8	3	ТФ4	1,7462	27,95
	2	Воздух	1,0000
74.52*	10	ТК16	1,6155	58,10
	2	Воздух	1,0000

41.12	4	СТК9	1,7460	50,05
60.67	35.43	Воздух	1,0000
25.24	1.5	ЛК1	1,4414	68,60
14.13		Воздух	1,0000
* - асферическая поверхность, квадрат эксцентриситета поверхности e2 =0,609

Таблица 3.
Аберрации точки на оси
h	S'	y'	,%	S'F'-S' c'	tg'
25,00	-0,01	-0,002	-0,05	0,11	0,258
21,65	0,001	0	-0,04	0,04	0,222
17,68	0,005	0,001	-0,03	0	0,179
12,50	0,004	0,001	-0,02	-0,04	0,126
0	0	0	0	-0,08	0

Таблица 4.
Аберрации главного луча
	y'	z' m	z's	z'm-z's,	%
-5°	8,988	0,01	0,01	0	2,64
-3°32'22	6,268	-0,02	-0,08	-0,06	1,24
0	0	0	0	0	0

Объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча плоскопараллельную пластинку 1, склеенную из положительной и отрицательной линз, одиночную положительную линзу 2, выпуклая поверхность которой обращена к плоскости предмета и выполнена асферической, апланатического мениска 3 с линейным увеличением =(1/n_е)^х и апланатического мениска отрицательной силы 4.

Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является объектив, имеющий фокусное расстояние f'=100 мм, относительное отверстие D/f'=1:1,5 и угловое поле 2=10°.

Техническим преимуществом предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом является:

- увеличенное в два раза относительное отверстие;

- улучшенное качество изображения в пределах указанного поля за счет коррекции комы, астигматизма и кривизны поверхности.

Реализация технических преимуществ объектива по предлагаемой полезной модели повышает его разрешающую способность, высокую информативность, что позволяет использовать его в различных областях приборостроения.

Объектив, состоящий из расположенных по ходу излучения двух компонентов, первый из которых - положительной оптической силы, включающий афокальную плоскопараллельную пластинку, склеенную из положительной и отрицательной линз из материалов, разность показателей преломления которых для основной длины волны (n) не превышает 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии () превышает 15, и одиночную положительную линзу, у которой выпуклая поверхность обращена к плоскости предмета и выполнена асферической с уравнением поверхности: y²=2r₀ z-(l-e²)z², где r₀ - радиус кривизны при вершине поверхности; е² - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7; y, z - координаты асферической поверхности, и второго компонента в виде мениска отрицательной оптической силы, расположенного на значительном расстоянии от первого компонента, отличающийся тем, что в первый компонент введен апланатический мениск с линейным увеличением =(1/n_е)^х, где n - показатель преломления для основной длины волны оптического материала мениска, а второй компонент отрицательной оптической силы выполнен в виде апланатического мениска с линейным увеличением =n_e^x.