RU2112257C1

RU2112257C1 - Fast mirror-lens objective

Info

Publication number: RU2112257C1
Application number: RU97107976A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Медведев; Александр Васильевич Гринкевич; Светлана Николаевна Князева
Original assignee: Александр Владимирович Медведев; Александр Васильевич Гринкевич; Светлана Николаевна Князева
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-05-27

Abstract

FIELD: optoelectronic engineering; night-viewing devices. SUBSTANCE: Objective has four components first one being, essentially, positive meniscus lens with its concave side facing the image; optical intensity of last component, air gaps, and focal length of objective are interrelated. Optical components can be made of optical glass of same grade. EFFECT: provision for correcting chromatic aberration within desired spectral range. 4 dwg , 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано в качестве объектива к приборам ночного видения в самых разнообразных условиях эксплуатации. The invention relates to optoelectronic technology and can be used as a lens for night vision devices in a wide variety of operating conditions.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является светосильный зеркально-линзовый объектив с линзой Манжена (Попов Г.М. Современная астрономическая оптика. - М.: Наука, Главная редакция Физико-математической литературы, 1988, с. 159, рис. 9.6). Closest to the invention in technical essence is a fast aperture mirror lens with a Manzhen lens (Popov G.M. Modern Astronomical Optics. - M .: Nauka, Main Edition of Physics and Mathematics, 1988, p. 159, Fig. 9.6).

Недостатком этого устройства является наличие разных марок стекол, что создает неудобства при комплектовании массового производства и при изготовлении большого количества оптических деталей, требующих применения разных технологий. The disadvantage of this device is the presence of different brands of glass, which creates inconvenience in the acquisition of mass production and in the manufacture of a large number of optical parts that require the use of different technologies.

Это обусловлено конструктивными особенностями данного объектива, необходимыми для коррекции хроматических аберраций в заданном спектральном диапазоне. This is due to the design features of this lens, necessary for the correction of chromatic aberrations in a given spectral range.

Цель изобретения - упрощение комплектования производства оптическими заготовками, сокращение номенклатуры технологических процессов, оснастки и материалов, снижение трудоемкости изготовления оптики. The purpose of the invention is to simplify the acquisition of optical blanks, reducing the range of technological processes, equipment and materials, reducing the complexity of manufacturing optics.

Цель достигается тем, что в светосильном зеркально-линзовом объективе, содержащем четыре компонента, первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, второй компонент - в виде отрицательной линзы Манжена, третий компонент - в виде выпуклого отражающего зеркала, а четвертый компонент выполнен в виде положительной линзы с оптической силой, равной 1,5 - 3 оптической силы объектива, и расположен на расстоянии от плоскости изображения, равном (0,05 - 0,2) F, при этом компоненты выполнены из одной марки оптического стекла, а расстояние между первым и вторым, вторым и третьим, третьим и четвертым компонентами составляет (0,3 - 0,9) F, где F - фокусное расстояние объектива. The goal is achieved in that in a fast mirror-lens with four components, the first component is made in the form of a positive meniscus facing concavity to the image, the second component is in the form of a negative Mangin lens, the third component is in the form of a convex reflecting mirror, and the fourth component made in the form of a positive lens with an optical power equal to 1.5 - 3 optical power of the lens, and is located at a distance from the image plane equal to (0.05 - 0.2) F, while the components are made of the same brand of op nical glass, and the distance between the first and second, second and third, third and fourth components is (0,3 - 0,9) F, where F - focal distance of the lens.

Конструктивное исполнение светосильного зеркально-линзового объектива показано на чертеже. The design of a high-speed mirror-lens is shown in the drawing.

Объектив содержит первый компонент 1, второй компонент 2, третий компонент 3 и четвертый компонент 4. Параметры варианта исполнения светосильного зеркально-линзового объектива приведены в таблице. The lens contains the first component 1, the second component 2, the third component 3 and the fourth component 4. The parameters of the embodiment of the high-speed mirror-lens are shown in the table.

Параметры такого объектива:
Расчетная длина волны - 656 нм
Рабочий спектральный диапазон - (546 - 900) нм
Фокусное расстояние F - 80,95 мм
Геометрическое относительное отверстие - 1 : 1,25
Эффективное относительное отверстие - 1 : 1,45
Линейное поле зрения - 14,5 мм
Принцип действия объектива заключается в следующем.Parameters of such a lens:
Estimated wavelength - 656 nm
Working spectral range - (546 - 900) nm
Focal length F - 80.95 mm
Geometric Relative Hole - 1: 1.25
Effective Relative Hole - 1: 1.45
Linear field of view - 14.5 mm
The principle of the lens is as follows.

Первый компонент 1, выполненный в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, в сочетании со вторым компонентом в виде отрицательной линзы Манжена компенсирует хроматические аберрации в заданном спектральном диапазоне (Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1975, с. 355). Четвертый компонент 4, компенсирующий астигматизм и кривизну поверхности изображения, устанавливается на расстоянии от плоскости изображения, равном (0,05 - 0,2) F и выполнен в виде положительной линзы с оптической силой, равной 1,5 - 2,5 оптической силы объектива, а расстояние между первым и вторым, вторым и третьим, третьим и четвертым компонентами составляет (0,3 - 0,9) F. The first component 1, made in the form of a positive meniscus with a concavity to the image, in combination with the second component in the form of a negative Manzhen lens, compensates for chromatic aberrations in a given spectral range (G. Slyusarev, Calculation of optical systems. L .: Mechanical engineering (Leningrad branch) 1975, p. 355). The fourth component 4, compensating for astigmatism and curvature of the image surface, is installed at a distance from the image plane equal to (0.05 - 0.2) F and is made in the form of a positive lens with an optical power equal to 1.5 - 2.5 of the optical power of the lens , and the distance between the first and second, second and third, third and fourth components is (0.3 - 0.9) F.

Компоненты объектива выполнены из одной марки оптического стекла:
N1 = N2 = N3 = N4
V1 = V2 = V3 = V4,
где
N и V - показатели преломления и коэффициенты дисперсии компонентов соответственно.The components of the lens are made of one brand of optical glass:
N1 = N2 = N3 = N4
V1 = V2 = V3 = V4,
Where
N and V are the refractive indices and the dispersion coefficients of the components, respectively.

Задаваясь критерием качества - величиной полихроматической частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) и учитывая:
толщину защитного стекла фотокатода электронно-оптического преобразователя (ЭОП), равную 1,2 мм;
спектральную эффективность по длинам волн с учетом чувствительности фотокатода и светопропускания объектива - 0,8 на длине волны 546 нм, 1 на 656 нм и 0,1 на 900 нм;
пространственную частоту 20 линий/мм (рабочая разрешающая способность ЭОП), - получаем следующие расчетные значения (положение плоскости установки - на расстоянии, равном минус 0,005 мм от плоскости Гаусса):
положение бесконечность:
точка на оси ... ЧКХ = 58%
точка поля 5,8 мм от
центра изображения ... ЧКХм = 40%
точка поля 7,13 мм от
центра изображения ... ЧКХм = 27%.Asked by the quality criterion - the magnitude of the polychromatic frequency-contrast characteristic (FMF) and given:
the thickness of the protective glass of the photocathode of the electron-optical converter (EOP), equal to 1.2 mm;
spectral efficiency at wavelengths, taking into account the sensitivity of the photocathode and the lens transmittance - 0.8 at a wavelength of 546 nm, 1 at 656 nm and 0.1 at 900 nm;
spatial frequency of 20 lines / mm (working resolution of the image intensifier tube), we obtain the following calculated values (position of the installation plane - at a distance equal to minus 0.005 mm from the Gauss plane):
infinity position:
point on the axis ... TCH = 58%
field point 5.8 mm from
image center ... HFM = 40%
field point 7.13 mm from
the center of the image ... ChKhm = 27%.

Как видно из расчетов, объектив обеспечивает приемлемое качество изображения для приборов ночного видения, использующих ЭОП. As can be seen from the calculations, the lens provides an acceptable image quality for night vision devices using image intensifier tubes.

Положительный эффект от предлагаемых технических решений заключается в уменьшении трудоемкости при изготовлении и массовом производстве приборов ночного видения. The positive effect of the proposed technical solutions is to reduce the complexity in the manufacture and mass production of night vision devices.

Claims

A high-speed mirror-lens lens containing four components, the first of which is a positive lens, the second is a negative Mangin lens, the third is a convex reflecting mirror and the fourth is a positive lens, characterized in that the first component is made in the form of a meniscus facing a concavity to the image, and the fourth component has an optical power equal to 1.5 - 3 of the optical power of the lens and is located at a distance from the image plane equal to (0.05 - 0.2) F, while the distance between the first and second, second and third, third m and the fourth components is (0.3 - 0.9) F, and N ₁ = N ₂ = N ₃ = N ₄ and ν ₁ = ν ₂ = ν ₃ = ν ₄ , where F is the focal length of the lens, N and ν are the refractive indices and the dispersion coefficients of the components, respectively.