RU2082195C1

RU2082195C1 - Catadioptric lens

Info

Publication number: RU2082195C1
Application number: RU94023145A
Authority: RU
Inventors: М.М. Русинов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии им.Ф.Н.Красовского
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1997-06-20

Abstract

FIELD: applicable as a ground high-power telescope. SUBSTANCE: catadioptric lens has two mirrors, located in mutually perpendicular planes, and an aberration compensator consisting of a flat-convex lens and two right-angle prisms. The prisms are interconnected in hypotenuse faces forming a plane-parallel plate. The hypotenuse face of one of the prisms is made as a reflecting one, and its center is located in the intersection of the optical axes of the mirrors. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к зеркально-линзовым объективам зрительных труб, и может быть использовано в земной зрительной трубе с большим увеличением. The invention relates to optical instrumentation, namely to mirror-lens telescope lenses, and can be used in the ground telescope with a large increase.

Известен зеркально-линзовый объектив [1] содержащий первичное и вторичное зеркала и компенсатор аберраций. При этом первичное зеркало нанесено на периферийной части отрицательного мениска, а к его центральной части приклеен коррекционный двухлинзовый блок, склеенный из двояковыпуклой линзы и положительного мениска. Компенсатор аберраций состоит из отрицательного и положительного менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, причем на вогнутой поверхности первого из менисков нанесено вторичное зеркало. Перед склеенным блоком размещен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету. Known mirror-lens [1] containing primary and secondary mirrors and aberration compensator. In this case, a primary mirror is applied on the peripheral part of the negative meniscus, and a correction two-lens unit glued from a biconvex lens and a positive meniscus is glued to its central part. The aberration compensator consists of negative and positive menisci, convex to each other, and a secondary mirror is deposited on the concave surface of the first of the menisci. In front of the glued block, a negative meniscus is placed, facing concavity to the object.

Данный объектив, хотя и имеет небольшую длину, составляющую 0,17 фокусного расстояния объектива, но центральное экранирование в нем достигает 50% от диаметра входного зрачка. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является зеркально-линзовый объектив зрительной трубы [2] содержащий вогнутые первичное и вторичное сферические зеркала и компенсатор аберраций, расположенный между ними и выполненный в виде блока, склеенного из двух плоско-параллельных пластин и плоско-выпуклой линзы, в центре выпуклой поверхности которой перпендикулярно оптической оси выполнена лыска, а пластина, граничащая с линзой имеет равный ей диаметр и установлена в центре второй пластины со стороны, обращенной ко вторичному зеркалу. This lens, although it has a small length of 0.17 of the focal length of the lens, but the central shielding in it reaches 50% of the diameter of the entrance pupil. The closest in technical essence to the proposed solution is a mirror-lens telescope lens [2] containing concave primary and secondary spherical mirrors and an aberration compensator located between them and made in the form of a block glued from two plane-parallel plates and a plane-convex lens , in the center of the convex surface of which a flange is made perpendicular to the optical axis, and the plate adjacent to the lens has an equal diameter to it and is installed in the center of the second plate from the side facing about the secondary mirror.

Недостатком данной системы является то, что длина объектива составляет 0,5 от фокусного расстояния объектива и центральное экранирование достигает 50% от диаметра входного зрачка. The disadvantage of this system is that the length of the lens is 0.5 of the focal length of the lens and central shielding reaches 50% of the diameter of the entrance pupil.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение коррекции аберрации при уменьшении центрального экранирования и уменьшения длины объектива. The problem to which the invention is directed, is to improve aberration correction while reducing central shielding and reducing the length of the lens.

Поставленная цель достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе, содержащем первично и вторичное вогнутые зеркала и компенсатор аберраций, зеркала установлены во взаимно перпендикулярных плоскостях, а компенсатор аберраций выполнен в виде блока, состоящего из плосковыпуклой линзы, расположенной на оптической оси первичного зеркала, и двух прямоугольных призм, соединенных между собой по гипотенузным граням, и образующих плоско-параллельную пластину в ходе лучей до первичного зеркала, расположенную между линзой и первичным зеркалом перпендикулярно его оптической оси, При этом гипотенузная грань призмы, граничащая со вторичным зеркалом, выполнена отражающей, а центр гипотенузной грани размещен на пересечении оптических осей зеркал. This goal is achieved by the fact that in a mirror-lens lens containing primary and secondary concave mirrors and an aberration compensator, the mirrors are mounted in mutually perpendicular planes, and the aberration compensator is made in the form of a block consisting of a plano-convex lens located on the optical axis of the primary mirror, and two rectangular prisms, interconnected by hypotenuse faces, and forming a plane-parallel plate in the course of the rays to the primary mirror, located between the lens and the primary mirror ohm perpendicular to its optical axis, the hypotenuse face of the prism, bordering with the secondary mirror is reflective, and the center of the hypotenuse faces placed at the intersection of the optical axes of the mirrors.

На фиг. 1 изображеан принципиальная оптическая схема земной зрительной трубы, объективом которой является предлагаемый зеркально-линзовый объектив; на фиг. 2 представлены графики аберраций земной зрительной трубы. In FIG. 1 is a schematic optical diagram of a terrestrial telescope, the lens of which is the proposed mirror lens; in FIG. 2 shows graphs of aberrations of the terrestrial telescope.

Зеркально-линзовый объектив 1 содержит последовательно расположенные по ходу луча плосковыпуклую линзу 2, прямоугольные призмы 3 и 4, составляющие плоско-параллельную пластину, вогнутое сферическое зеркало 5, которое является первичным или главным зеркалом, и вогнутое сферическое зеркало 6, которое является малым и вторичным. Прямоугольные призмы 3 и 4 склеены по гипотенузным граням, и поверхность склейки является отражающей гранью 7 и расположена на оптической оси первичного зеркала под углом 45^o к ней. При этом плоско-выпуклая линза 2 расположена перед призменным блоком также на оптической оси первичного зеркала, а ее оптическая сила составляет не более 8% от оптической силы первичного зеркала, и дисперсия материала составляет не более 27,5.The mirror-lens lens 1 comprises a plano-convex lens 2, rectangular prisms 3 and 4, sequentially arranged along the beam, constituting a plane-parallel plate, a concave spherical mirror 5, which is the primary or main mirror, and a concave spherical mirror 6, which is small and secondary . Rectangular prisms 3 and 4 are glued along the hypotenuse faces, and the gluing surface is a reflecting face 7 and is located on the optical axis of the primary mirror at an angle of 45 ^o to it. In this case, the plano-convex lens 2 is located in front of the prism unit also on the optical axis of the primary mirror, and its optical power is not more than 8% of the optical power of the primary mirror, and the dispersion of the material is not more than 27.5.

Зеркально-линзовый объектив работает следующим образом. Световой луч проходит через плосковыпкулую линзу 2, плоско-параллельную пластину, выполненную из двух прямоугольных призм 3 и 4, и, отразившись от первичного зеркала 5, попадает на отражающую грань 7, отразившись от которой проходит через призму 4 и попадает на вторичное зеркало 6. Отразившись от этого зеркала луч света снова проходит через призму 4 и затем отражающей гранью 7 направляется в фокальную плоскость объектива. Таким образом, благодаря тому, что лучи, отраженные от главного зеркала затем дважды проходят одну из призм плоскопараллельной пластины, т. е. сначала на пути ко вторичному малому зеркалу, а затем после отражения от него, длина объектива значительно сокращается и составляет не более 0,13 от фокусного расстояния объектива. Кроме того, так как ось вторичного зеркала 6 перпендикулярна оси главного зеркала 5, а отклонение оси этого вторичного зеркала осуществляется с помощью плоской зеркальной поверхности 7, размещенной в теле плоскопараллельной пластины, то это позволяет уменьшить центральное экранирование до 0,34 от диаметра входного зрачка. Mirror-lens works as follows. The light beam passes through a plano-convex lens 2, a plane-parallel plate made of two rectangular prisms 3 and 4, and, reflected from the primary mirror 5, enters the reflecting face 7, reflected from which passes through the prism 4 and enters the secondary mirror 6. Reflected from this mirror, a ray of light again passes through prism 4 and then is sent by the reflecting face 7 to the focal plane of the lens. Thus, due to the fact that the rays reflected from the main mirror then pass twice through one of the prisms of a plane-parallel plate, i.e., first on the way to the secondary small mirror, and then after reflection from it, the lens length is significantly reduced and is no more than 0 , 13 from the focal length of the lens. In addition, since the axis of the secondary mirror 6 is perpendicular to the axis of the main mirror 5, and the axis of this secondary mirror is deflected using a flat mirror surface 7 located in the body of the plane-parallel plate, this reduces the central shielding to 0.34 of the diameter of the entrance pupil.

В предлагаемой схеме объектива отрицательная сферическая аберрация, присущая сферическим зеркалом, компенсируется положительной сферической аберрацией, возникающей за счет хода лучей в массе стекла компенсатора аберраций, что позволяет избежать использования несферических поверхностей. Однако, значительный ход луча в массе стекла между первичным и вторичным зеркалами приводит к возникновению положительного хроматизма положения, устранение которого достигается добавлением перед плоскопараллельной пластиной плосковыпуклой линзы 2, выполненной из стекла с коэффициентом дисперсии не более 27,5, и имеющей оптическую силу не более 8% от оптической силы первичного зеркала 5. Окончательная компенсация всех аберраций происходит за счет аберраций окуляра 8, который вместе с зеркально-линзовым объективом 1 составляет земную зрительную трубу. In the proposed lens design, the negative spherical aberration inherent in a spherical mirror is compensated by positive spherical aberration arising due to the path of rays in the mass of glass of the aberration compensator, which avoids the use of nonspherical surfaces. However, a significant beam path in the mass of glass between the primary and secondary mirrors leads to positive chromaticity of the position, the elimination of which is achieved by adding a plane-convex lens 2 in front of a plane-parallel plate made of glass with a dispersion coefficient of not more than 27.5 and having an optical power of not more than 8 % of the optical power of the primary mirror 5. The final compensation of all aberrations occurs due to the aberrations of the eyepiece 8, which together with the mirror-lens lens 1 constitutes the terrestrial viewer battening pipe.

Основные характеристики зеркально-линзового объектива. The main characteristics of a mirror lens.

Фокусное расстояние объектива 1054.8 мм
Угловое поле зрения в пространстве предметов 1^o
Относительное отверстие 1:11.7
Данный объектив может быть использован в земной зрительной трубе с увеличением 37^x, диаметр входного зрачка которой составляет 90 мм, а выходного 2.4 мм.The focal length of the lens 1054.8 mm
Angular field of view in the space of objects 1 ^o
Relative aperture 1: 11.7
This lens can be used in the terrestrial telescope with a magnification of 37 ^x , the diameter of the entrance pupil of which is 90 mm, and the exit 2.4 mm.

Claims

A mirror-lens lens containing primary and secondary concave mirrors and an aberration compensator, including a convex-plane lens located on the optical axis of the primary mirror, and a plane-parallel plate mounted between the convex-plane lens and the primary mirror perpendicular to its optical axis, characterized in that the primary and secondary mirrors are located in mutually perpendicular planes, a plane-parallel plate is formed of two rectangular prisms connected by a hypotenous face One of which is reflective, and its center is situated at the intersection of the optical axes of the primary and secondary concave mirrors.