Патент на изобретение №2316795

(54) ДВУХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, как в визуальных, так и в ИК-системах. Объектив состоит из первой линзы, выполненной в виде двояковыпуклой, и второй линзы, выполненной в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. 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. Имеют место соотношения: 1,461<1,63, 1,662<1,78, где n₁ и n₂ – показатели преломления материала первой и второй линз по ходу лучей. Линзы могут быть одиночными или склеенными. Технический результат – упрощение конструкции и повышение технологичности при увеличенном фокусном расстоянии и высоком качестве изображения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например в визуальных и в ИК-системах.

Известен двухлинзовый склеенный объектив (“Прикладная оптика”. И.А.Турыгин, Москва, “Машиностроение”, 1966 г., стр.423). Он состоит по ходу луча из склеенных двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Объектив имеет небольшое фокусное расстояние 100 мм и недостаточную технологичность, т.к. требуется применение разных пробных стекол и разного обрабатывающего инструмента для каждой оптической поверхности.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является двухлинзовый объектив – ахромат (Заявка Франции №2025476, кл. G02B 13/00, 5/00, публ. 1970 г.), работающий в ИК-диапазоне от 8 до 14 мкм, состоящий из отдельных 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. Кроме того, отношение первого радиуса по ходу лучей второй линзы к ее второму радиусу равно 0,858. У данного объектива фокусное расстояние – 100 мм, и он имеет недостаточную технологичность, т.к. требуется применение разных пробных стекол и разного обрабатывающего инструмента для каждой оптической поверхности.

Задачей заявляемого изобретения является создание технологичного двухлинзового объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат – упрощение конструкции и повышение технологичности при увеличенном фокусном расстоянии и высоком качестве изображения.

Это достигается тем, что в двухлинзовом объективе, состоящем из расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, в отличие от известного, 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:

1,461<1,63;

1,662<1,78;

где n₁ – показатель преломления материала первой линзы по ходу лучей;

n₂ – показатель преломления материала второй линзы по ходу лучей.

Кроме того, в двухлинзовом объективе линзы могут быть выполнены склеенными.

На фиг.1 представлена оптическая схема предложенного объектива со склеенными линзами, а на фиг.2 – с одиночными.

Двухлинзовый объектив (фиг.1 и фиг.2) состоит из расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы 1 и отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению. Линзы 1 и 2, выполненные из оптического стекла, прозрачного в видимой и ближней ИК-области спектра, могут быть одиночными (фиг.1) и склеенными (фиг.2). Радиусы двояковыпуклой линзы 1 равны по абсолютной величине, 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 двухлинзовых объектива.

Первый объектив выполнен из одиночных линз и исправлен для =1060 нм и для =656,28 нм. 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 совпадает с первой оптической поверхностью, но может быть и в другом месте.

Характеристики рассчитанного первого объектива:

Объектив имеет следующие аберрации для =1060 нм:

В предлагаемом изобретении:

R₁=|R₂|=75,505;

n₁=1,615192;

n₂=1,761712;

где R₁ – радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы;

R₂ – радиус второй по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы;

n₁ – показатель преломления материала первой линзы;

n₂ – показатель преломления материала второй линзы.

Кроме того, отношение первого радиуса по ходу лучей менисковой линзы к ее второму по ходу лучей радиусу равно 0,065.

Второй объектив выполнен склеенным, исправлен в спектральном диапазоне от 480 нм до 660 нм и тоже может работать в качестве коллиматора. Объектив работает в видимом диапазоне спектра.

Конструктивные параметры второго объектива приведены в табл.2.

Входной зрачок находится на расстоянии 60 мм перед первой оптической поверхностью второго объектива, но может находиться и в другом месте.

Характеристики рассчитанного второго объектива:

Объектив имеет следующие аберрации для =546 нм:

В предлагаемом изобретении:

R₁=|R₂|=193,634;

n₁=1,518294;

n₂=1,677617;

где R₁ – радиус первой по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы;

R₂ – радиус второй по ходу лучей оптической поверхности двояковыпуклой линзы;

n₁ – показатель преломления материала первой линзы;

n₂ – показатель преломления материала второй линзы.

Кроме того, отношение первого радиуса по ходу лучей менисковой линзы к ее второму по ходу лучей радиусу равно 0,186.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан двухлинзовый объектив с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения с увеличенным фокусным расстоянием и при простой конструкции.

Формула изобретения

1. Двухлинзовый объектив, состоящий из расположенных по ходу луча двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, отличающийся тем, что 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

1,461<1,63,

1,662<1,78,

где n₁ – показатель преломления материала первой линзы по ходу лучей;

n₂ – показатель преломления материала второй линзы по ходу лучей.

2. Двухлинзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что линзы выполнены склеенными.

РИСУНКИ