RU212877U1 - Апланатический компенсатор кривизны поверхности изображения - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к компенсаторам полевых аберраций оптических систем кривизны поверхности и астигматизма. Апланатический компенсатор кривизны поверхности изображения компенсатора содержит два апланатических мениска, обращенных вогнутостью к плоскости изображения, с линейными увеличениями

и

, где n - показатель преломления оптического материала менисков, и расположенные на расстоянии

друг от друга, где

- второй радиус кривизны поверхности первого мениска, а

- первый радиус кривизны поверхности второго мениска. Применение апланатического компенсатора для компенсации кривизны поверхности изображения и астигматизма позволяет улучшить коррекцию астигматизма и кривизны поверхности при сохранении монохроматических аберраций. 4 табл.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к компенсаторам полевых аберраций оптических систем.

Известен апланатический мениск с линейным увеличением

, описанный в книге Панова В.А., Андреева Л.Н., «Оптика микроскопов», изд. Л.: Машиностроение, 1976, с. 350. Апланатический мениск обращен вогнутой стороной к пространству предметов и для его радиусов кривизны справедливо условие s = s' = r, где r - радиус кривизны поверхности, s - передний отрезок, s' - задний отрезок. Недостатком этого апланатического мениска является то, что он не корригирует астигматизм.

Наиболее близким по техническому решению к заявленной полезной модели является апланатический мениск (Монографии Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем», изд. Л.: Машиностроение, (Ленинградское отделение), 1975 г., 640 с.), который принят авторами за прототип. Апланатический мениск обращен вогнутой стороной к плоскости изображения и его увеличение

Недостатком является то, что данный компенсатор не позволяет исправить астигматизм и его введение в оптическую систему влияет на фокусное расстояние системы, изменяя положение плоскости изображения и ухудшая оптические характеристики всей системы, а именно ухудшает увеличение системы, ее поле зрения и ее числовую апертуру.

Задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является создание апланатического компенсатора кривизны поверхности изображения с коррекцией астигматизма.

Сущность заключается в том, что апланатический компенсатор кривизны поверхности изображения, содержит расположенные в сходящемся пучке лучей, апланатический мениск с линейным увеличением

, где n - показатель преломления оптического материала мениска, обращенный вогнутой стороной к плоскости изображения, и второй апланатический мениск, обращенный вогнутой стороной к плоскости изображения и расположенный на расстоянии

от первого мениска, где

- радиус кривизны второй поверхности первого мениска, а

- радиус кривизны первой поверхности второго мениска, при этом линейное увеличение второго мениска

.

Введение в оптическую схему апланатического компенсатора кривизны поверхности изображения апланатического мениска с линейным увеличением

исправляет астигматизм оптической системы, не нарушая коррекцию других монохроматических аберраций, не оказывая негативного влияния на оптические характеристики системы (линейное увеличение и числовую апертуру), а также улучшает поле зрения системы.

Расположение апланатического мениска с линейным увеличением

на расстоянии

от первого мениска обеспечивает апланатичность системы.

Исключение любых из описанных признаков ведет к невозможности реализации оптической схемы апланатического компенсатора кривизны поверхности изображения с исправленным астигматизмом.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре представлена оптическая схема апланатического компенсатора кривизны поверхности изображения.

Апланатический компенсатор кривизны поверхности расположен в сходящемся пучке лучей за объективом и содержит два компонента. Первый компонент представляет собой апланатический мениск 1, обращенный вогнутостью к плоскости изображения, с увеличением

, второй компонент представляет собой апланатический мениск 2, расположенный на расстоянии

от первого апланатического мениска 1, и обращен вогнутостью к плоскости изображения, с увеличением

.

Работа апланатического компенсатора кривизны поверхности изображения заключается в следующем.

Параллельный пучок лучей проходит через оптическую систему (двухлинзовый объектив) с неисправленной кривизной поверхности изображения и астигматизмом далее попадает на первый апланатический мениск 1, расположенный вогнутой стороной к плоскости изображения, обеспечивающий коррекцию кривизны поверхности изображения. Затем пучок лучей попадает на второй апланатический мениск 2, расположенный вогнутой стороной к плоскости изображения, обеспечивающий коррекцию астигматизма, без ухудшения коррекции кривизны поверхности изображения, и фокусируются в плоскости изображения с уже исправленными астигматизмом и кривизной поверхности.

Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является расчет объектива, состоящего их двухсклееного компонента и апланатического компенсатора кривизны поверхности изображения с фокусным расстоянием

, относительным отверстием

, угловым полем

. Для двухсклееного компонента значение кривизны поверхности изображения составляет

, значение астигматизма

; для системы, состоящей из двухсклееного компонента и первого апланатического мениска, значение кривизны поверхности изображения составляет

, значение астигматизма

; для системы, состоящей из двухсклееного компонента и двух апланатических менисков, значение кривизны поверхности изображения составляет

, значение астигматизма

.

В таблице 1 приведены конструктивные параметры, в таблице 2 технические характеристики, в таблице 3 аберрации точки на оси, в таблице 4 аберрации главного луча.

Таблица 1. Конструктивные параметры объектива
Радиусы, мм	Осевые расстояния, мм	Марка стекла	Показатель преломления
60,42	10,4	К8	1.51829
-44,82	3,5	ТФ1	1.65219
-143,43	1	воздух	1.00000
34,05	7	СТК9	1.74604
59,67	3	ТФ4	1.74623
43,61	16,17	воздух	1.00000
27,44	3	ТФ4	1.74623
15,51

Таблица 2. Технические характеристики объектива
Название характеристики	Значение
Фокусное расстояние , мм	100
Относительно отверстие	1:2,5
Угловое поле в пространстве предметов , град	12

Таблица 3. Аберрации точки на оси
h, мм	Δs′, мм	, мм	η, %	, мм
20	0,06	0,013	-0,26	0,31
14,14	-0,32	-0,046	-0,07	0,03
0	0	0	0	-0,16

Таблица 4. Аберрации главного луча
	, мм	, мм	, мм	, %
6	-0,32	-0,04	0,28	0,79
4,14	-0,23	-0,04	0,19	0,75
0	0	0	0	0

Остаточные значения коэффициентов Зейделя:

(коэффициент, отвечающий за астигматизм),

(коэффициент, отвечающий за кривизну поля).

Обозначения величин в таблицах 3 и 4:

h - зрительная координата;

Δs′ и Δy′ - продольная и поперечная составляющие сферической аберрации для основной длины волны;

η - отступление от условия неизопланатизма, определяющее кому;

- хроматизм положения;

- величина предмета;

z′ _m и z′ _s - меридиональная и сагиттальная составляющие астигматизма;

- астигматизм;

- хроматизм увеличения.

Из анализа таблиц 3 и 4 вытекает, что применение предлагаемой полезной модели для компенсации кривизны поверхности изображения и астигматизма двухлинзового объектива позволит улучшить коррекцию астигматизма и кривизны поверхности при сохранении аберраций для точки на оси.

Реализация технических преимуществ апланатического компенсатора кривизны поверхности и астигматизма позволяет использовать его при расчете оптических систем и улучшать коррекцию кривизны поверхности и астигматизма.

Claims (1)

1. Апланатический компенсатор кривизны поверхности изображения, расположенный в сходящемся пучке лучей, включающий апланатический мениск с линейным увеличением

   

   , где n – показатель преломления оптического материала мениска, обращенный вогнутостью к плоскости изображения, отличающийся тем, что за первым апланатическим мениском установлен второй апланатический мениск, обращенный вогнутостью к плоскости изображения, на расстоянии

   

   от первого мениска, где

   

   – радиус кривизны второй поверхности первого мениска,

   

   – радиус кривизны первой поверхности второго мениска, при этом линейное увеличение второго мениска

   

   .

Images