Трехлинзовый конденсор
Патент 2574520
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Трехлинзовый конденсор
Конденсор может быть использован в оптических системах, например в проекционных, в том числе, и в ИК-системах. Конденсор состоит из трех одиночных линз и содержит две одинаковые плосковыпуклые линзы, первая из которых обращена по ходу лучей плоскостью к предмету, а последняя - плоскостью к изображению. Между ними находится вторая линза, выполненная в виде отрицательного мениска. Вторая линза имеет радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращена выпуклостью к плоскости изображения. Технический результат - увеличение линейного поля в пространстве предметов при сохранении высокого качества изображения. 1 ил., 2 табл.
Реферат
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например, в проекционных, или в ИК-системах.
Известен объектив, который может быть использован в обратном ходе лучей в качестве трехлинзового конденсора, который состоит из трех одинаковых плосковыпуклых линз, первая из которых обращена плоскостью к предмету, а вторая и третья - плоскостью к изображению, патент RU №2042166 С1, МПК G02B 25/04, G02B 23/00 опубл. 20.08.1995 г. Однако данный конденсор не обладает достаточным качеством изображения.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является трехлинзовый конденсор, описанный в патенте RU №2193222 С2, МПК G02B 19/00, опубл. 26.04.2002 г., состоящий по ходу лучей из трех одинаковых плосковыпуклых линз, первая из которых обращена плоскостью к предмету, вторая линза имеет радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращена выпуклостью к плоскости изображения, а третья - плоскостью к изображению. Данный конденсор имеет недостаточное линейное поле в пространстве предметов 2Y=8,1 мм.
Задачей заявляемого изобретения является создание трехлинзового конденсора с повышенными оптическими характеристиками.
Технический результат - увеличение линейного поля в пространстве предметов при сохранении высокого качества изображения.
Это достигается тем, что в трехлинзовом конденсоре, состоящем из одиночных линз и содержащем две одинаковые плосковыпуклые линзы, из которых первая по ходу лучей обращена плоскостью к предмету, а последняя - плоскостью к изображению и находящейся между ними второй линзы, имеющей радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращенной выпуклостью к плоскости изображения, в отличие от известного, вторая линза выполнена в виде отрицательного мениска.
На чертеже представлена оптическая схема предложенного конденсора. Он состоит из трех последовательно расположенных линз, первая из которых - плосковыпуклая линза 1, обращенная плоскостью к предмету, вторая - отрицательный мениск 2, имеющий радиус кривизны оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, обращенный выпуклостью к плоскости изображения, третья - плосковыпуклая линза 3, обращенная плоскостью к изображению.
Конденсор работает следующим образом: световой поток от предмета последовательно проходит через линзы 1, 2, 3 и формирует изображение в плоскости изображений.
В соответствии с предложенным решением рассчитан трехлинзовый конденсор, работающий в диапазоне длин волн от 800 до 900 нм, причем, основная длина волны 850 нм.
Конструктивные параметры трехлинзового конденсора приведены в табл. 1.
Входной зрачок расположен на расстоянии 1 мм перед первой оптической поверхностью, но может быть и в другом месте.
Характеристики рассчитанного трехлинзового конденсора:
| фокусное расстояние | 12,23 мм |
| линейное поле в пространстве предметов | 2Y=9 мм |
| диаметр входного зрачка | 10 мм |
| линейное увеличение | -0,2775 |
| положение плоскости предмета | -52,2 мм |
| положение плоскости изображения | 13,4 мм |
| Таблица 1 | |||||
| Радиусы, мм | Толщины, мм | Марка стекла | Показатель преломления, ne | Коэффициент дисперсии, νe | Световые диаметры |
| R1=∞ | 10 | ||||
| d1=2,8 | TK21 | 1,659961 | 50,81 | ||
| R2=-11,803 | 10 | ||||
| d2=1,7 | 1 | ||||
| R3=-7,98 | 9,4 | ||||
| d3=1,6 | TK21 | 1,659961 | 50,81 | ||
| R4=-11,803 | 10 | ||||
| d4=0,5 | 1 | ||||
| R5=11,803 | |||||
| d5=2,8 | TK21 | 1,659961 | 50,81 | ||
| R6=∞ | 10 |
Рассчитанный трехлинзовый конденсор имеет аберрации для λ=850 нм, приведенные в табл. 2.
| Таблица 2 | |
| Вид аберрации | Предложенный конденсор, мм (не более) |
| Поперечная сферическая аберрация для точки на оси | -0,102 |
| Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для 2Y=9 мм | -0,222 |
| Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для 2Y=9 мм | -0,122 |
| Дисторсия для 2Y=9 мм | -0,485% |
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: увеличение линейного поля в пространстве предметов при сохранении высокого качества изображения.
Трехлинзовый конденсор, состоящий из одиночных линз и содержащий две одинаковые плосковыпуклые линзы, первая из которых обращена по ходу лучей плоскостью к предмету, а последняя - плоскостью к изображению и находящейся между ними второй линзы, имеющей радиус оптической выпуклой поверхности, равный по модулю радиусу кривизны выпуклой оптической поверхности первой линзы, и обращенной выпуклостью к плоскости изображения, отличающийся тем, что вторая линза выполнена в виде отрицательного мениска.