телескопическая система

Формула изобретения

Телескопическая система, содержащая объектив с вынесенным входным зрачком, включающий склеенные положительную и отрицательную линзы, и положительный окуляр, включающий двояковыпуклую линзу и положительный склеенный компонент, отличающаяся тем, что в объективе перед положительной линзой установлены отрицательный и положительные мениски, обращенные вогнутостью к предмету, за отрицательной линзой установлена плосковыпуклая линза, а склеенный компонент окуляра выполнен из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, при этом толщины обеих двояковыпуклых линз окуляра находятся в диапазоне 0,5 1,0 от величины фокусного расстояния окуляра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к телескопическим системам типа зрительной трубы Кеплера, и может быть использовано как зрительная труба или телескопическая насадка для видеокамеры.

Известна телескопическая галилеевская система [1] содержащая одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, а также отрицательного мениска, выполняющего функцию окуляра.

Недостаток известной телескопической системы малое угловое поле, малое увеличение и недостаточное удаление выходного зрачка. Наиболее близким по техническому решению является зрительная труба Кеплера [2] содержащая объектив с вынесенным входным зрачком, состоящий из склеенных положительной и отрицательных линз, и положительный окуляр, состоящий из двояковыпуклой линзы и положительного склеенного компонента, которая выбрана авторами за прототип. Известная оптическая система имеет угловое поле 8 угл. градусов, увеличение 0,2 крата, вынос выходного зрачка 12 мм и аберрационную коррекцию по критерию волновых аберраций не менее 5 длин волн.

Задача изобретения повышение информативности за счет увеличения выноса выходного зрачка с одновременным увеличением поля зрения, увеличения и улучшением качества аберрационной коррекции за счет конструктивного выполнения оптической схемы.

Решение указанной задачи достигается тем, что в телескопической системе, содержащей объектив с вынесенным входным зрачком, включающий склеенные положительную и отрицательную линзы и положительный окуляр, состоящий из двояковыпуклой линзы и положительного склеенного компонента, в объективе перед первой положительной линзой установлены отрицательный и положительный мениски, обращенные вогнутостью к предмету, позади отрицательной линзы установлена плосковыпуклая линза, второй компонент окуляра выполнен склеенным из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы, при этом толщины обеих двояковыпуклых линз окуляра находятся в диапазоне 0,5-1,0 от величины фокусного расстояния окуляра.

Дополнительно введенные в схему компоненты участвуют в получении большого выноса выходного зрачка, позволяют увеличить угловое поле зрения, улучшают качество аберрационной коррекции за счет исправления сферической аберрации высшего порядка и кривизны при большом угловом поле, особенно в сагиттальном сечении. Склеенный компонент объектива имеет силовую нагрузку и одновременно коррегирует аберрации: особый вклад он вносит в коррекцию астигмохроматизма, значительного при больших угловых полях. Позади отрицательной линзы объектива установлена плосковыпуклая линза, играющая, наряду с выполнением функции коллектива, и коррекционную роль для исправления сагиттальной кривизны. Первый компонент окуляра выполнен в виде двояковыпуклой линзы, что влияет на вынос выходного зрачка, увеличение фокусного расстояния окуляра, позволяющего вместе с объективом обеспечить большое увеличение всей системы, а также коррегировать кому и сферическую аберрацию для точки на оси и в широких наклонных пучках. Второй компонент выполнен склеенным из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы, создает требуемое увеличение, вынос зрачка, необходимое угловое поле и вносит вклад в аберрационную коррекцию по астигматизму, коме, хроматическим аберрациям. Большое значение имеют также значительные толщины линз окуляра, составляющие для обеих двояковыпуклых линз окуляра 0,5-1,0 от фокусного расстояния окуляра. В этом случае толщины положительных линз окуляра являются дополнительными параметрами для коррекции аберраций сагиттального сечения. Указанная совокупность позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической схемы, позволяющих одновременно улучшить качество аберрационной коррекции телескопической системы. При этом происходит взаимная компенсация аберраций высших порядков в широких наклонных пунктах у объективной и окулярной частей телескопической системы, что не позволяет применять эти части отдельно друг от друга. Такая совокупность повышает информативность телескопической системы за счет увеличения выноса выходного зрачка с одновременным увеличением поля зрения, увеличением и улучшением качества аберрационной коррекции за счет конструктивного выполнения оптической схемы.

По сравнению с прототипом, предлагаемое изобретение имеет новую совокупность существенных признаков, неизвестных из уровня техники, т.е. отвечает критерию "новизна".

В литературе не обнаружена предлагаемая совокупность отличительных признаков, направленных на достижение поставленной цели. Это позволяет утверждать, что изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Совокупность всех введенных признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации телескопической системы с большим выносом выходного зрачка, с большим угловым полем и увеличением, обладающей улучшенным качеством аберрационной коррекции.

На фиг. 1 представлена оптическая схема телескопической системы с ходом осевого пучка и широкого наклонного пучка лучей для углового поля 2w=110 угловых градусов; на фиг. 2 графики волновых аберраций телескопической системы для точки на оси w=0, углового поля w=55^o и w=30^o.

Телескопическая система содержит последовательно расположенные по ходу луча объектив, состоящий из отрицательного 1 и положительного 2 менисков, обращенных вогнутостью к объекту, склеенного положительного компонента, состоящего из положительной 3 и отрицательной линз 4 и плосковыпуклой линзы 5, и окуляр, первый компонент которого выполнен в виде двояковыпуклой линзы 6, второй компонент выполнен склеенным из отрицательного мениска 7, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы 8, при этом толщины линз 6 и 8 находятся в диапазоне 0,5-1,0 от величины фокусного расстояния окуляра.

Телескопическая система работает следующим образом.

Световой поток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через все элементы объектива, после которых образуется промежуточное изображение в фокальной плоскости объектива, которое является предметом для окуляра, состоящего из линз 6-8. После окуляра образуется изображение в бесконечности.

Примером конкретной реализации предлагаемого изобретения является телескопическая система, имеющая увеличения г=-0,124 крата, угловое поле 2w=110 угловых градусов. Конструктивные параметры телескопической системы представлены в табл. 1, а ее параксиальные характеристики в табл. 2.

Техническими преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются:

увеличение выноса выходного зрачка в 2,5 раза;

увеличение поля зрения в 10 раз;

увеличение увеличения Г в 2 раза;

улучшение качества аберрационной коррекции по критерию волновых аберраций в 3 раза.

Реализация технических преимуществ предлагаемого изобретения позволяет повысить информативность телескопической системы, что позволяет использовать ее как широкоугольную телескопичность насадку к видеокамере за счет использования телескопической системы с большим выносом выходного зрачка, с большим угловым полем и увеличением, обладающей улучшенным качеством аберрационной коррекции. Предлагаемая система может также использоваться как обычная зрительная труба при наблюдении глазом, при этом большой вынос зрачка, большое угловое поле, большое увеличение и высокое качество аберрационной коррекции обеспечивают удобство наблюдения и увеличивают его информативность.