Афокальный компенсатор кривизны поверхности изображения

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к компенсаторам кривизны поверхности изображения в линзовых, зеркальных и зеркально-линзовых оптических системах. Афокальный компенсатор, используемый в оптических системах, позволяет существенно увеличить поле и улучшить коррекцию полевых аберраций. Оптическая схема компенсатора представляет собой афокальную систему, включающую две телескопические, одинаковые линзы, выполненные из одного оптического материала симметрично расположенные друг относительно друга. Компенсатор позволяет оптимизировать кривизну поверхности изображения и увеличить поле оптических систем.

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к компенсаторам кривизны поверхности изображения.

Известно конструктивное решение коррекции кривизны поверхности в объективах микроскопа путем введения в оптическую схему мениска значительной толщины, образованного апланатическими поверхностями третьего рода, описанного, например, в учебном пособии Л.Н. Андреева «Прикладная теория аберраций» СПб, ИТМО 2002, 96 с.

Такой компенсатор располагается в сходящемся пучке лучей вблизи плоскости предмета или изображения, что является недостатком.

Известны двухлинзовые афокальные компенсаторы, описанные в монографиях Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем» изд. Машиностроение 1975, 640 с, М.М. Русинова «Композиция оптических систем» изд. Машиностроение 1989, 383 с. и др. Известен афокальный компенсатор, описанный в патенте Андреева Л.Н., Дегтяревой Г.С., Ежовой В.В. патент РФ 133947, опубл. 27.10.2013. Однако все эти компенсаторы не в полной мере компенсируют кривизну поверхности изображения.

Наиболее близким по конструктивному решению к заявляемой полезной модели является афокальный компенсатор, описанный в книге А.И. Тудоровского «Теория оптических приборов», М., АН СССР, 1952 г., с. 568, состоящий из двух линз противоположной оптической силы из одного оптического материала. Этот компенсатор принят авторами за прототип.

Недостатками этого компенсатора является то, что он компенсирует только сферическую аберрацию и одновременно влияет на кому, но не корригирует кривизну поверхности изображения.

Задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является создание афокального компенсатора кривизны поверхности изображения, благодаря чему возможно увеличение поля оптических систем и улучшение коррекции полевых аберраций.

Решение указанной задачи достигается тем, что оптическая схема компенсатора представляет собой афокальную систему, включающую две телескопические одинаковые линзы, выполненные из одного оптического материала и симметрично расположенные относительно диафрагмы, установленной между ними.

Применение в афокальном компенсаторе двух телескопических линз, содержащих вогнутые поверхности значительной кривизны, позволяет исправить кривизну поверхности оптической системы, расположенной за компенсатором. Расположение телескопических линз симметрично относительно диафрагмы, расположенной между ними, приводит к тому, что в компенсаторе отсутствуют кома, дисторсия и хроматизм положения.

Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу. Исключение любого из них ведет к невозможности реализации оптической системы с исправленной кривизной поверхности изображения.

Афокальный компенсатор содержит последовательно расположенную по ходу луча линзу 1 одинаковую с линзой 2, симметрично расположенные относительно диафрагмы 3.

Работа компенсатора кривизны поверхности изображения состоит в следующем: параллельный пучок лучей, выходящий из плоскости предмета, попадает на телескопическую линзу 1, после прохождения которой выходит параллельный пучок, попадающий на телескопическую линзу 2 из которой выходит параллельный пучок, попадающий на оптическую систему 4, кривизну поверхности которой и корригирует компенсатор. Для иллюстрации приводим числовой пример расчета оптической системы, состоящей из афокального компенсатора кривизны поверхности изображения и плоско-выпуклой линзы.

В таблице 1 приведены конструктивные параметры оптической системы, в таблице 2 ее технические характеристики, в таблице 3 аберрации главного луча, определяющего кривизну поверхности изображения, и в таблице 4, для сравнения, аберрации главного луча одной плосковыпуклой линзы без компенсатора кривизны поверхности изображения.

Из сравнительного анализа таблиц 3 и 4 следует, что в системе с компенсатором кривизна поверхности существенно лучше исправлена.

Техническим преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является улучшенная коррекция кривизны поверхности изображения. Решение технических преимуществ афокального компенсатора кривизны поверхности позволяет использовать его при расчете различных объективов для различных областей приборостроения.

Афокальный компенсатор, включающий две линзы из одного оптического материала, отличающийся тем, что обе линзы одинаковые, телескопические и симметрично расположенные относительно диафрагмы, установленной между ними.

РИСУНКИ