RU2084935C1

RU2084935C1 - Catadioptric lens

Info

Publication number: RU2084935C1
Application number: RU94038821/28A
Authority: RU
Inventors: Д.Л. Богачев; Ю.Ф. Андреев; М.М. Русинов; Н.А. Агальцова
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственный комплекс "Пуск"
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1997-07-20
Also published as: RU94038821A

Abstract

FIELD: design of telescopes, binoculars and other optical devices with great magnification. SUBSTANCE: catadioptric lens has main concave mirror with central hole and aberration compensator manufactured in the form of meniscus with concave input surface, plane-convex lens facing main mirror with flat surface and having secondary convex mirror in central part and second meniscus facing flat surface of lens with convexity. EFFECT: increased magnification power. 2 cl, 3 dwg , 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке зрительных труб, биноклей и других оптических приборов с большим увеличением. The invention relates to optical instrumentation and can be used in the development of telescopes, binoculars and other optical devices with high magnification.

Известен зеркально-линзовый объектив "Рефлексруссар-7", содержащий вогнутое зеркало с центральным отверстием и компенсатор аберраций выполненный в виде толстой плоскопараллельной пластины с центральным зеркалом на входной поверхности, переходящим в сферическую поверхность на периферии, и линзовой системы на оптической оси между пластиной и фокальной плоскостью (1). Known mirror lens "Reflexrusar-7", containing a concave mirror with a central hole and an aberration compensator made in the form of a thick plane-parallel plate with a central mirror on the input surface, turning into a spherical surface on the periphery, and a lens system on the optical axis between the plate and the focal plane (1).

Недостатком этого объектива является большая толщина плоскопараллельной пластины, выполняющей роль компенсатора сферической аберрации вогнутого зеркала. The disadvantage of this lens is the large thickness of the plane-parallel plate, which acts as a compensator for the spherical aberration of a concave mirror.

Известен зеркально-линзовый объектив, содержащий компенсатор, основной вогнутое зеркало с центральным отверстием и вторичное зеркало, выполненное в центральной зоне первой поверхности положительной линзы компенсатора и обращенной выпуклостью к основному зеркалу (2). Known mirror lens containing a compensator, a main concave mirror with a Central hole and a secondary mirror made in the Central zone of the first surface of the positive lens of the compensator and convex to the main mirror (2).

Целью изобретения является уменьшение массо-габаритных характеристик зеркально-линзового объектива. The aim of the invention is to reduce the mass-dimensional characteristics of a mirror lens.

Указанная цель достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе, содержащем вогнутое зеркало с центральным отверстием и компенсатор аберраций, компенсатор аберраций выполнен в виде мениска с вогнутой входной поверхностью и плосковыпуклой линзы, обращенной плоской поверхностью и плосковыпуклой линзы, обращенной плоской поверхностью к основному зеркалу, при этом в центральной зоне линзы выполнено дополнительное зеркало, обращенное выпуклостью к основному зеркалу. Указанный компенсатор аберраций может быть дополнительно снабжен мениском, обращенным выпуклостью к плоской поверхности линзы. При этом все оптические поверхности выполнены по сфере расчетных радиусов, а оптические преломляющие среды выполнены из оптического материала одной марки. This goal is achieved by the fact that in a mirror-lens lens containing a concave mirror with a central hole and an aberration compensator, the aberration compensator is made in the form of a meniscus with a concave inlet surface and a plano-convex lens facing a flat surface and a plano-convex lens facing a flat surface to the main mirror, at the same time, an additional mirror is made in the central zone of the lens, convex to the main mirror. The specified compensator for aberrations can be additionally equipped with a meniscus convex to the flat surface of the lens. Moreover, all optical surfaces are made in the sphere of calculated radii, and optical refractive media are made of optical material of the same brand.

Мениск с вогнутой входной поверхностью исправляет кому для наклонных пучков лучей; периферийная часть линзы компенсирует хроматизм; комбинация плоской поверхности линзы с выпуклым зеркалом в центральной зоне исправляет сферическую аберрацию и одновременно дает возможность уменьшить толщину этого линзового компенсатора; для некоторых оптических систем дополнительно устанавливается второй мениск, обращенный выпуклостью к плоской поверхности линзы, для исправления астигматизма. Изобретение является промышленно применимым из-за простоты конструкции и известности технологических процессов изготовления отдельных элементов объектива. Это решение предполагает использование современных материалов, серийно освоенных отечественной промышленностью, что значительно снизит себестоимость объектива. A meniscus with a concave entrance surface corrects a coma for inclined beams of rays; the peripheral part of the lens compensates for chromatism; the combination of the flat surface of the lens with a convex mirror in the central zone corrects spherical aberration and at the same time makes it possible to reduce the thickness of this lens compensator; for some optical systems, a second meniscus is additionally set, convex to the flat surface of the lens, to correct astigmatism. The invention is industrially applicable because of the simplicity of design and the popularity of technological processes for the manufacture of individual lens elements. This solution involves the use of modern materials, serially mastered by the domestic industry, which will significantly reduce the cost of the lens.

На фиг. 1 изображена оптическая схема зеркально-линзового объектива; на фиг. 2 оптическая схема зрительной трубы с компенсатором комы, хроматизма и сферической аберрации; на фиг. 3 оптическая схема зрительной трубы с компенсатором комы, хроматизма, сферической аберрации и астигматизма. In FIG. 1 shows an optical diagram of a mirror lens; in FIG. 2 optical scheme of the telescope with compensator for coma, chromatism and spherical aberration; in FIG. 3 optical scheme of the telescope with compensator for coma, chromatism, spherical aberration and astigmatism.

Объектив содержит основное сферическое зеркало 1 (фиг. 1) с центральным отверстием 2 и компенсатор аберраций, выполненный в виде мениска 3 с вогнутой входной поверхностью 4, плосковыпуклой линзы 5, обращенной плоской поверхностью6 к зеркалу 1 и имеющей периферийную сферическую поверхность 7, геометрически сопряженную с центральным сферическим выпуклым вторичным зеркалом 8, и второго мениска 9 с выпуклой поверхностью 10, обращенной к плоской поверхности 6 линзы 5. Для повышения контраста изображения между зеркалами 1 и 8 установлена бленда 11. The lens contains a main spherical mirror 1 (Fig. 1) with a central aperture 2 and an aberration compensator made in the form of a meniscus 3 with a concave inlet surface 4, a plano-convex lens 5 facing a flat surface 6 to the mirror 1 and having a peripheral spherical surface 7 geometrically conjugated with a central spherical convex secondary mirror 8, and a second meniscus 9 with a convex surface 10 facing the flat surface 6 of the lens 5. To increase the image contrast between the mirrors 1 and 8, a hood 11 is installed.

Объектив работает следующим образом. The lens works as follows.

Пучок 12 лучей от детали объекта падает на входную поверхность 4 мениска 3 и проходит сложный путь до точки 13 фокальной плоскости 1, претерпевая преломление на поверхностях прозрачных сред и отражение от зеркал. Ход лучей направлен так, чтобы компенсировать в первую очередь сферическую аберрацию сферического зеркала 1. Это компенсация осуществляется за счет преломления лучей на плоско поверхности 6, а вторичное зеркало удлиняет задний фокальный отрезок (увеличивает эквивалентное фокусной рассеяние) и поэтому лучи на выходе из линзы 5 практически не претерпевают преломления. Совокупность сферического зеркала 1 с плоской поверхностью 6 обладает малой остаточной сферической аберрацией, но обладает комой, хроматической аберрацией и астигматизмом. Поэтому компенсатор объектива дополнен мениском 3 для исправления комы, собирающей поверхностью 7 для коррекции хроматизма и, при необходимости, мениском 9 для устранения астигматизма. A beam of 12 rays from the part of the object falls on the input surface 4 of the meniscus 3 and passes a difficult path to point 13 of the focal plane 1, undergoing refraction on the surfaces of transparent media and reflection from mirrors. The path of the rays is directed so as to compensate primarily for the spherical aberration of the spherical mirror 1. This compensation is carried out by refraction of the rays on the flat surface 6, and the secondary mirror lengthens the rear focal segment (increases the equivalent focal scattering) and therefore the rays at the exit of the lens 5 practically do not undergo refraction. The combination of a spherical mirror 1 with a flat surface 6 has a small residual spherical aberration, but has a coma, chromatic aberration and astigmatism. Therefore, the lens compensator is supplemented with meniscus 3 to correct coma, collecting surface 7 to correct chromatism and, if necessary, meniscus 9 to eliminate astigmatism.

Примеры конкретного применения предлагаемого зеркально-линзового объектива в оптических приборах. Examples of specific applications of the proposed mirror-lens in optical devices.

В соответствии с предварительным расчетом оптических схем длиннофокусных зеркально-линзовых объективов были изготовлены образцы зрительных труб с призменными оборачивающими системами, характеристики которых приведены в таблице. In accordance with a preliminary calculation of the optical schemes of long-focus mirror-lens lenses, samples of telescopes with prism-wrapping systems were made, the characteristics of which are given in the table.

Проведенные измерения характеристик и аберраций зрительных труб показали полное соответствие их величин с расчетными данными. Зрительная труба с F= 660 мм выполнена без второго мениска, а более длиннофокусная труба (с F=1090 мм) потребовала корректировки астигматизма. Кроме того эти зрительные трубы по сравнению с известными зрительными трубами примерно того же увеличения оказались более удобными в эксплуатации при наблюдении удаленных объектов, так как, из-за уменьшенного веса компенсационных элементов и длины объективов, они менее чувствительны к микроколебаниям рук наблюдателя и в некоторых случаях могут быть использованы для наблюдения с рук без стабилизирующих устройств. The measurements of the characteristics and aberrations of the telescopes have shown that their values are fully consistent with the calculated data. The telescope with F = 660 mm was made without a second meniscus, while the longer-focus tube (with F = 1090 mm) required astigmatism correction. In addition, these telescopes, compared with the known telescopes of about the same magnification, proved to be more convenient to use when observing distant objects, because, due to the reduced weight of the compensation elements and the length of the lenses, they are less sensitive to microoscillations of the observer’s hands and, in some cases, can be used for hand-held surveillance without stabilizing devices.

Claims

1. Mirror-lens lens containing a compensator, a main concave mirror with a central hole and a secondary mirror made in the central zone of the first surface of the positive lens of the compensator and convex to the main mirror, characterized in that a meniscus is introduced into the aberration compensator, facing the concavity to the object and located in front of a positive lens made by a convex plane.

2. The lens according to claim 1, characterized in that the aberration compensator is additionally equipped with a second meniscus, convex to the flat surface of the lens.