RU2091834C1 - High aperture-ratio catadioptric lens - Google Patents

High aperture-ratio catadioptric lens Download PDF

Info

Publication number
RU2091834C1
RU2091834C1 RU95110405A RU95110405A RU2091834C1 RU 2091834 C1 RU2091834 C1 RU 2091834C1 RU 95110405 A RU95110405 A RU 95110405A RU 95110405 A RU95110405 A RU 95110405A RU 2091834 C1 RU2091834 C1 RU 2091834C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compensator
meniscus
lens
mirror
radiation
Prior art date
Application number
RU95110405A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95110405A (en
Inventor
Галина Ивановна Лебедева
Алексей Альбинович Гарбуль
Владимир Михайлович Березанский
Дмитрий Николаевич Еськов
Валерий Хамидович Хакунов
Original Assignee
Галина Ивановна Лебедева
Алексей Альбинович Гарбуль
Владимир Михайлович Березанский
Дмитрий Николаевич Еськов
Валерий Хамидович Хакунов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Галина Ивановна Лебедева, Алексей Альбинович Гарбуль, Владимир Михайлович Березанский, Дмитрий Николаевич Еськов, Валерий Хамидович Хакунов filed Critical Галина Ивановна Лебедева
Priority to RU95110405A priority Critical patent/RU2091834C1/en
Publication of RU95110405A publication Critical patent/RU95110405A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2091834C1 publication Critical patent/RU2091834C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: creation of compact multi-channel high aperture- ratio optical systems. SUBSTANCE: catadioptric lens uses the first compensator that includes three components: a meniscus, with its concave surface facing the space of objects, whose focal power modulus does not exceed 0,03Φl, where Φl - lens focal power, ring-shaped biconvex lens, and a diverging meniscus at a distance of (0.001 to 0.005) of the catadioptric lens focal length, with its convex surface facing the picture space, a secondary mirror is applied onto the convex surface. The focal power if the three- component compensator is within 0.15 to 0.35 Φl; ring-shaped Manjen mirror in the form of a meniscus with a mirror coating on its convex surface facing the space of pictures; secondary mirror with its convex surface facing the picture space; the second aberration compensator in the form of cemented of biconvex and biconcave lenses. The shape of the concave surface of the meniscus of the first compensator is determined by equation: y2+ a1x + a2x2+ a3x3+ a4x4+ a5x5=0, where x, y - coordinates; a1- a5 - coefficients. The concave surface of the meniscus of the first compensator is divided into three concentric zones, their middle zone has a dichroic coating providing for principal transmission of radiation of the 1-st spectral region and partial reflection of radiation of the 2-nd spectral region, and the two other zones have a coating reflecting the radiation of the 2-nd spectral region; the apical radii of surfaces of the central zone and peripheral zones have different valves. A convex ring-shaped hyperbolic mirror is installed before the first compensator. EFFECT: improved design. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно, к классу зеркально-линзовых объектов и может быть использовано при создании многоканальных светосильных оптических систем. The invention relates to the field of optical instrumentation, namely, to the class of mirror-lens objects and can be used to create multi-channel high-aperture optical systems.

Известны зеркально-линзовые объективы, содержащие первый компенсатор аберрации в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, кольцевое зеркало Манжена, вторичное зеркало и второй компенсатор аберраций [1]
Однако, конструкция объектива не позволяет получить высокое качество изображения при больших относительных отверстиях и полях зрения не менее 5-6o.Known mirror lenses containing the first compensator for aberration in the form of a meniscus facing a concave surface to the space of objects, a ring mirror of Mangin, a secondary mirror and a second compensator for aberrations [1]
However, the design of the lens does not allow to obtain high image quality with large relative apertures and fields of view of at least 5-6 o .

Кроме того, объектив не позволяет организовать одновременное наблюдение одного и того же объекта в разных спектральных диапазонах от ультрафиолетового до инфракрасного с помощью различных приемников изображения при одном и том же угловом поле с различным масштабом изображения. In addition, the lens does not allow the simultaneous observation of the same object in different spectral ranges from ultraviolet to infrared with the help of different image receivers with the same angular field with different image scales.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному объективу является зеркально-линзовый объектив [2] содержащий первый компенсатор аберраций, выполненный в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью в сторону пространства предметов. кольцевое зеркало Манжена в виде мениска, с зеркальным покрытием на ее выпуклой поверхности, обращенной к пространству изображений, вторичное зеркало, обращенное выпуклой поверхностью в сторону пространства изображений и второй компенсатор аберраций в виде склейки отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений и двояковыпуклой линзы. The closest in technical essence to the proposed lens is a mirror-lens [2] containing the first compensator for aberrations, made in the form of a meniscus, facing a concave surface towards the space of objects. Manzhen’s annular mirror in the form of a meniscus, with a mirror coating on its convex surface facing the image space, a secondary mirror facing the convex surface towards the image space, and a second aberration compensator in the form of gluing the negative meniscus, which is concave to the image space and the biconvex lens.

Данная конструкция не позволяет получить высококачественный светосильный объектив (при аналогичных угловых характеристиках), обеспечивающий одновременное наблюдение одного и того же объекта в 2-х и более спектральных диапазонах без существенного увеличения габаритов. This design does not allow to obtain a high-quality fast lens (with similar angular characteristics), providing simultaneous observation of the same object in 2 or more spectral ranges without a significant increase in size.

Целью изобретения является увеличение светосилы объектива при высоком уровне аберрационной коррекции и обеспечение возможности наблюдения одного и того же объекта в различных спектральных диапазонах без увеличения габаритов. The aim of the invention is to increase the aperture of the lens with a high level of aberration correction and the ability to observe the same object in different spectral ranges without increasing the size.

Эта цель достигается тем, что в известном объективе, содержащем первый компенсатор аберраций, выполненный в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью в сторону пространства предметов, кольцевое зеркало Манжена в виде мениска, с зеркальным покрытием на ее выпуклой поверхности, обращенной к пространству изображений, вторичное зеркало, обращенное выпуклой поверхностью в сторону пространства изображений, и второй компенсатор аберраций в виде двухлинзовой склейки:
1. Первый компенсатор аберраций выполнен 3-х компонентным и дополнительно содержит кольцевую двояковыпуклую линзу и, на расстоянии (0,001-0,005) фокусного расстояния объектива, отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью, на которой нанесено вторичное зеркало, в сторону пространства изображений, причем оптическая сила 1-го компонента по модулю не превышает 0,03 Φоб. где Φоб. -оптическая сила объектива (1-го спектрального диапазона), а оптическая сила 3-х компонентного компенсатора равна (0,15-0,35) Φоб..This goal is achieved by the fact that in the well-known lens containing the first aberration compensator, made in the form of a meniscus facing a concave surface towards the space of objects, the Mangezhn ring mirror in the form of a meniscus with a mirror coating on its convex surface facing the image space, a secondary mirror facing a convex surface in the direction of the image space, and the second compensator for aberrations in the form of a two-lens gluing:
1. The first aberration compensator is made of 3 components and additionally contains an annular biconvex lens and, at a distance (0.001-0.005) of the focal length of the lens, a negative meniscus facing the convex surface on which the secondary mirror is applied, in the direction of the image space, and the optical power The 1st component modulo does not exceed 0.03 Φ vol. where Φ vol. is the optical power of the lens (1st spectral range), and the optical power of the 3-component compensator is (0.15-0.35) Φ vol. .

Кроме того, второй компенсатор аберраций выполнен в виде склейки двояковыпуклой и двояковогнутой линз. In addition, the second aberration compensator is made in the form of gluing biconvex and biconcave lenses.

2. Профиль вогнутой поверхности мениска первого компенсатора определяется уравнением вида:
y2 + a1x + a2x2 + a3x3 + a4x4 + a5x5 0,
где 4 x, y координаты по осям ox и oy;
a1-a5- коэффициенты.2. The profile of the concave surface of the meniscus of the first compensator is determined by an equation of the form:
y 2 + a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3 + a 4 x 4 + a 5 x 5 0,
where 4 x, y coordinates are along the axes ox and oy;
a 1 -a 5 are the coefficients.

3. Вогнутая поверхность мениска первого компенсатора разделена на три концентричных зоны, на среднюю из которых нанесено дихроичное покрытие, обеспечивающее преимущественное пропускание излучения 1-го спектрального диапазона и частичное отражение излучения 2-го спектрального диапазона, а на две других покрытие, отражающее излучения 2-го спектрального диапазона, причем вершинные радиусы поверхностей центральной и периферийных зон имеют различные значения; кроме того перед первым компенсатором установлено выпуклое кольцевое асферическое зеркало. 3. The concave surface of the meniscus of the first compensator is divided into three concentric zones, on the middle of which a dichroic coating is applied, which ensures the predominant transmission of radiation from the 1st spectral range and partial reflection of radiation from the 2nd spectral range, and into two other coatings reflecting radiation 2- spectral range, with the vertex radii of the surfaces of the central and peripheral zones having different values; in addition, a convex annular aspherical mirror is installed in front of the first compensator.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого объектива. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed lens.

Объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча 3-х компонентный компенсатор аберраций K1, состоящий из мениска 1. обращенного вогнутостью в сторону пространства предметов, двояковыпуклой кольцевой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного выпуклой поверхностью, на которой нанесено вторичное зеркало 5, в сторону пространства изображений зеркала Манжена 4 в виде мениска, с зеркальным покрытием на его выпуклой поверхности, обращенной к пространству изображений и второго компенсатора аберраций K2 в виде склейки двояковыпуклой и двояковогнутой линз (линзы 6 и 7 соответственно).The lens contains a 3-component aberration compensator K 1 sequentially located along the beam, consisting of a meniscus 1. facing concavity towards the space of objects, a biconvex annular lens 2 and a negative meniscus 3 facing a convex surface on which a secondary mirror 5 is applied, to the side of the image space of the Manzhen 4 mirror in the form of a meniscus, with a mirror coating on its convex surface facing the image space and the second aberration compensator K 2 in the form of a double-gluing biconcave and biconcave lenses (lenses 6 and 7, respectively).

На фиг. 2 представлена вогнутая поверхность мениска 1, разбитая на три концентричных зоны, на среднюю из которых (зона 2) нанесено дихроичное покрытие, обеспечивающее преимущественное пропускание излучения 1-го спектрального диапазона и частичное отражение излучения 2-го спектрального диапазона, а на две других (зоны 1 и 3) покрытие, отражающее излучения 2-го спектрального диапазона, причем вершинные радиусы поверхностей центральной зоны (зоны 3) и периферийных зон (зоны 1 и 2) имеют различные значения. Для сопряжения поверхностей с зеркальными покрытиями (зоны 1 и 3) перед компенсатором K1 установлено выпуклое кольцевое гиперболическое зеркало 8, в результате чего имеем трехзеркальную систему для формирования изображения 2-го спектрального диапазона.In FIG. Figure 2 shows the concave surface of meniscus 1, divided into three concentric zones, the middle of which (zone 2) is coated with a dichroic coating, which ensures the predominant transmission of radiation from the 1st spectral range and partial reflection of radiation from the 2nd spectral range, and into the other two (zones 1 and 3) a coating reflecting radiation of the 2nd spectral range, and the vertex radii of the surfaces of the central zone (zone 3) and peripheral zones (zones 1 and 2) have different values. To interface surfaces with mirror coatings (zones 1 and 3), a convex annular hyperbolic mirror 8 is installed in front of the compensator K 1 , as a result of which we have a three-mirror system for forming an image of the 2nd spectral range.

Объектив работает следующим образом: часть светового потока через кольцевую зону вогнутой поверхности мениска 1 (зона 2 на фиг.2) проходит 3-х компонентный компенсатор, далее отразившись от линзы Манжена 4, попадает на вторичное зеркало, совмещенное с выпуклой поверхностью отрицательного мениска 3. После отражения от вторичного зеркала световой поток проходит через второй компенсатор K2, который формирует изображение объектива наблюдения в плоскости установки приемника 1-го спектрального диапазона.The lens works as follows: a part of the light flux through the annular zone of the concave surface of the meniscus 1 (zone 2 in FIG. 2) passes through a 3-component compensator, then reflected from the Manzhen lens 4, it enters a secondary mirror combined with the convex surface of the negative meniscus 3. After reflection from the secondary mirror, the light flux passes through the second compensator K 2 , which forms an image of the observation lens in the plane of the receiver of the 1st spectral range.

Другая часть светового потока, отразившись от периферийных кольцевых зон вогнутой поверхности мениска 1 (полностью от зоны 1 и частично от зоны 2 на фиг. 2) попадает на кольцевое гиперболическое зеркало 8. После отражения от зеркала 8 световой поток падает на центральную зону вогнутой поверхности мениска 1 (зона 3 на фиг. 2), которая в свою очередь формирует изображение в плоскости приемника 2-го спектрального диапазона, расположенного в отверстии гиперболического зеркала 8. Another part of the light flux, reflected from the peripheral annular zones of the concave surface of the meniscus 1 (completely from zone 1 and partially from zone 2 in Fig. 2), enters the annular hyperbolic mirror 8. After reflection from the mirror 8, the light flux falls on the central zone of the concave surface of the meniscus 1 (zone 3 in Fig. 2), which in turn forms an image in the plane of the receiver of the 2nd spectral range located in the hole of the hyperbolic mirror 8.

На фиг. 3 приведены конструктивные элементы одного из возможных вариантов двухканального светосильного зеркально-линзового объектива (1-я область спектра -0,4-1,1 мкм и 2-я область спектра 8,0-12,5 мкм). Объектив 1-го канала имеет следующие характеристики: f' 130 мм, геометрическое относительное отверстие 1: 1, 2ω 5o. Оптическая сила мениска 1 на фиг.1 составляет величину, равную 0,002 vоб., а оптическая сила 1-го компенсатора аберраций K1 равна 0,286 Φоб, где Φоб оптическая сила объектива 1-го канала. Характеристики объектива 2-го канала следующие: f'= -200 мм, относительно геометрическое отверстие 1:1, 2ω 5o.In FIG. Figure 3 shows the structural elements of one of the possible variants of a two-channel aperture mirror-lens lens (the 1st spectral region is 0.4-1.1 μm and the second spectral region is 8.0-12.5 microns). The lens of the 1st channel has the following characteristics: f '130 mm, geometric relative aperture 1: 1, 2ω 5 o . The optical power of the meniscus 1 in figure 1 is a value equal to 0.002 v about. , and the optical power of the 1st aberration compensator K 1 is 0.286 Φ rev , where Φ is the optical power of the lens of the 1st channel. The characteristics of the lens of the 2nd channel are as follows: f '= -200 mm, relatively geometric hole 1: 1, 2ω 5 o .

На фиг. 4 приведены частотно-контрастные характеристики двухканального светосильного зеркально-линзового объектива для первой и второй областей спектра. In FIG. Figure 4 shows the frequency-contrast characteristics of a two-channel aperture mirror-lens lens for the first and second spectral regions.

Положительный эффект предлагаемой конструкции светосильного зеркально-линзового объектива заключается в том, что ее возможно использовать для создания компактных двух и многоканальных оптических систем. The positive effect of the proposed design of a high-speed mirror-lens is that it can be used to create compact two and multi-channel optical systems.

Claims (3)

1. Светосильный зеркально-линзовый объектив, содержащий первый компенсатор аберраций, включающий мениск, обращенный вогнутостью к предмету, кольцевое зеркало Манжена, вторичное зеркало, обращенное выпуклой поверхностью к изображению, и второй компенсатор аберраций в виде двусклеенной линзы, отличающийся тем, что в первый компенсатор аберраций введены расположенные за мениском кольцевая двояковыпуклая линза и на расстоянии от нее, равном 0,001
0,005 фокусного расстояния объектива, отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью, на которой выполнено вторичное зеркало, к пространству изображений, причем оптическая сила первого мениска первого компенсатора по модулю не превышает 0,03Φоб, где Φоб - оптическая сила объектива, а оптическая сила всего первого компенсатора равна (0,15-0,35)Φоб, при этом второй компенсатор аберраций выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.1. A high-speed mirror-lens lens containing a first compensator for aberrations, including a meniscus facing concavity to the subject, a ring mirror of Mangin, a secondary mirror facing a convex surface to the image, and a second compensator for aberrations in the form of a double-glued lens, characterized in that in the first compensator aberrations introduced located behind the meniscus annular biconvex lens and at a distance from it equal to 0.001
0.005 of the focal length of the lens, the negative meniscus facing the convex surface on which the secondary mirror is made, to the image space, and the optical power of the first meniscus of the first compensator does not exceed 0.03Φ rev in absolute value, where Φ rev is the optical power of the lens and the total optical power the first compensator is equal to (0.15-0.35) Φ about , while the second compensator for aberrations is made in the form of gluing from biconvex and biconcave lenses. 2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что профиль вогнутой поверхности первого мениска первого компенсатора определяется уравнением вида
Y2 + а1X + а2X2 + а3X3 + а4X4 + а5X5 0,
где X, Y координаты по осям OX и OY соответственно координатной системы OXYZ, расположенной в вершине поверхности;
а1 а5 коэффициенты уравнения профиля поверхности.2. The lens according to claim 1, characterized in that the profile of the concave surface of the first meniscus of the first compensator is determined by an equation of the form
Y 2 + a 1 X + a 2 X 2 + a 3 X 3 + a 4 X 4 + a 5 X 5 0,
where X, Y are the coordinates along the axes OX and OY, respectively, of the coordinate system OXYZ, located at the top of the surface;
and 1 and 5 are the coefficients of the equation for the surface profile. 3. Объектив по п.1, отличающийся тем, что вогнутая поверхность первого мениска первого компенсатора разделена на три концентричные зоны, на среднюю из которых нанесено дихроичное покрытие, обеспечивающее преимущественно пропускание излучения первого спектрального диапазона и частичное отражение излучения второго спектрального диапазона, а на две других покрытие, отражающее излучение второго спектрального диапазона, причем вершинные радиусы поверхностей центральной зоны и периферийных зон имеют различные значения, при этом перед первым компенсатором установлено выпуклое к пространству изображений кольцевое гиперболическое зеркало. 3. The lens according to claim 1, characterized in that the concave surface of the first meniscus of the first compensator is divided into three concentric zones, the middle of which is coated with a dichroic coating, which mainly provides transmission of radiation from the first spectral range and partial reflection of radiation from the second spectral range, and into two other coating reflecting the radiation of the second spectral range, and the vertex radii of the surfaces of the Central zone and peripheral zones have different values, while before the first The second compensator sets an annular hyperbolic mirror convex to the image space.
RU95110405A 1995-06-20 1995-06-20 High aperture-ratio catadioptric lens RU2091834C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95110405A RU2091834C1 (en) 1995-06-20 1995-06-20 High aperture-ratio catadioptric lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95110405A RU2091834C1 (en) 1995-06-20 1995-06-20 High aperture-ratio catadioptric lens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95110405A RU95110405A (en) 1997-09-10
RU2091834C1 true RU2091834C1 (en) 1997-09-27

Family

ID=20169138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95110405A RU2091834C1 (en) 1995-06-20 1995-06-20 High aperture-ratio catadioptric lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2091834C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU178354U1 (en) * 2017-10-30 2018-03-30 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") TWO-CHANNEL MIRROR AND LENS SYSTEM
RU2672703C1 (en) * 2017-10-30 2018-11-19 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Two-channel mirror-lens system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1704128, кл. G 02 B 17/08, 1990. 2. Патент Японии N 40-18354, кл. G 02 B 17/08, 1965. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU178354U1 (en) * 2017-10-30 2018-03-30 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") TWO-CHANNEL MIRROR AND LENS SYSTEM
RU2672703C1 (en) * 2017-10-30 2018-11-19 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Two-channel mirror-lens system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI751805B (en) Large field of view imaging objective lens
JPH0933803A (en) Image forming lens
WO2021036393A1 (en) 4k high resolution panoramic annular optical system
JP2003167196A (en) Cata-dioptric system
RU2091834C1 (en) High aperture-ratio catadioptric lens
CN110824673A (en) Full sphere panorama clitellum optical system of super large visual field
JPH1114913A (en) Telescope using concave spherical reflector as 1st surface
KR100486379B1 (en) MICROSCOPE EYEPIECE WITH 10x MAGNIFICATION
EP0193232A1 (en) Projection-lens system
JPS6142245B2 (en)
JPH0458006B2 (en)
JPH05173067A (en) Large-diameter wide angle lens
CN211698376U (en) Super large visual field full sphere panoramic ring belt optical system
SU1762291A1 (en) Catodioptric objective
JPH0233208Y2 (en)
CN212515196U (en) Large-view-field staring type imaging system introducing aspheric surface
JPS61275810A (en) Microscope objective
SU1107090A1 (en) Catadioptric lens
SU1670662A1 (en) Photographic lens
RU2192027C1 (en) Catadioptric lens
SU1693579A1 (en) Achromatic microscope objective
RU2012907C1 (en) Catadioptric lens
RU2181210C2 (en) High-speed oil immersion achromatic microlens
SU1800432A1 (en) Microscope ocular
RU2024038C1 (en) High-speed wide-angle lens with outside entrance pupil