RU2302024C1

RU2302024C1 - Eye-piece

Info

Publication number: RU2302024C1
Application number: RU2005140860/28A
Authority: RU
Inventors: Евгений Фёдорович Чистов (RU); Евгений Фёдорович Чистов; Сергей Иванович Щеглов (RU); Сергей Иванович Щеглов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-06-27

Abstract

FIELD: optics.

SUBSTANCE: eye-piece has two components disposed one after the other along path of beam from object. First component is single biconvex lens. Second component is double-lens one, glued of biconvex lens and negative menisci, turned with its convexity to image. Exit pupil is disposed behind negative meniscus. Relations are met among refractivity and coefficient of dispersion of material of first, second and third lenses for line e, which relations are given in formula of invention. Radius of first optical surface if second component relates to radius of last optical surface of second component as 0,8-0,96 in absolute value.

EFFECT: increased front focal section and angle of field of view; simplified optical circuit; improved manufacturability.

Description

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных телескопических системах и микроскопах.The present invention relates to optical instrumentation and can be used in various telescopic systems and microscopes.

Известна оптическая система трехлинзового окуляра [Патент России №2239213, G 02 В 25/00, публ. 2004 г.], состоящая из двух компонентов, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый склеенный из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и первой двояковыпуклой линзы, второй компонент - вторая двояковыпуклая линза, причем имеют место условия:Known optical system three-lens eyepiece [Russian Patent No. 2239213, G 02 In 25/00, publ. 2004], consisting of two components, the first of which along the rays is a two-lens glued from the negative meniscus convex to the object and the first biconvex lens, the second component is the second biconvex lens, and the following conditions exist:

|R₃|=R₄=|R₅|,| R ₃ | = R ₄ = | R ₅ |,

1,1f<D<1,4f,1,1f <D <1,4f,

1,64<n₁<1,78,1.64 <n ₁ <1.78,

n₂=n₃ n ₂ = n ₃

1,59<n₂=n₃<1,62,1.59 <n ₂ = n ₃ <1.62,

где R₃, R₄, R₅ - радиусы третьей, четвертой и пятой оптических поверхностей;where R ₃ , R ₄ , R ₅ are the radii of the third, fourth and fifth optical surfaces;

D - расстояние от передней фокальной точки окуляра до вершины второй поверхности по ходу лучей второй двояковыпуклой линзы;D is the distance from the anterior focal point of the eyepiece to the top of the second surface along the rays of the second biconvex lens;

f - фокусное расстояние всего окуляра;f is the focal length of the entire eyepiece;

n₁, n₂, n₃ - показатели преломления материала первой, второй и третьей линз для линии е.n ₁ , n ₂ , n ₃ are the refractive indices of the material of the first, second and third lenses for the line e.

Но данный окуляр имеет малый передний фокальный отрезок 13,92 мм при фокусном расстоянии 24,8 мм.But this eyepiece has a small front focal length of 13.92 mm with a focal length of 24.8 mm.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является окуляр [И.А.Турыгин. Прикладная оптика. М.: Машиностроение, 1966 г., стр.425], состоящий из (в порядке от предмета) двух компонентов, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый склеенный из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы, второй компонент - двухлинзовый склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Радиус последней оптической поверхности первого компонента по абсолютной величине равен радиусу первой оптической поверхности второго компонента. В окуляре имеют место условия:The closest analogue to the claimed technical solution is the eyepiece [I.A. Turygin. Applied Optics. M .: Engineering, 1966, p. 422], consisting of (in order from the subject) two components, the first of which along the rays is a two-lens glued from the negative meniscus convex to the subject and a biconvex lens, the second component two-lens glued from a biconvex lens and a negative meniscus convex to the image. The radius of the last optical surface of the first component in absolute value is equal to the radius of the first optical surface of the second component. In the eyepiece there are conditions:

n₁=n₄=1,620543n ₁ = n ₄ = 1,620543

n₂=n₃=1,518294n ₂ = n ₃ = 1,518294

ν₁=ν₄=36,35ν ₁ = ν ₄ = 36.35

ν₂=ν₃=63,83.ν ₂ = ν ₃ = 63.83.

где n₁, n₂, n₃, n₄ - показатели преломления материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии е;where n ₁ , n ₂ , n ₃ , n ₄ are the refractive indices of the material of the first, second, third and fourth lenses for line e;

ν₁, ν₂, ν₃, ν₄ - коэффициенты дисперсии материала первой, второй, третьей и четвертой линз для линии е.ν ₁ , ν ₂ , ν ₃ , ν ₄ are the dispersion coefficients of the material of the first, second, third and fourth lenses for the line e.

Кроме того, отношение радиуса первой оптической поверхности второго компонента к радиусу последней оптической поверхности второго компонента по модулю равно 0,445.In addition, the ratio of the radius of the first optical surface of the second component to the radius of the last optical surface of the second component is equal to 0.445.

Однако этот окуляр имеет малый передний фокальный отрезок - 18,9 мм и малый угол поля зрения 2W=38 град. 38 мин при фокусном расстоянии 25 мм, а также сложную четырехлинзовую оптическую схему и недостаточную технологичность, так как необходимо и в первом, и во втором компонентах применять склеивание оптических поверхностей.However, this eyepiece has a small front focal length of 18.9 mm and a small field of view angle of 2W = 38 degrees. 38 min at a focal length of 25 mm, as well as a complex four-lens optical scheme and insufficient manufacturability, since it is necessary to use the bonding of optical surfaces in the first and second components.

Задачей заявляемого изобретения является создание окуляра с улучшенными эксплуатационными характеристиками, упрощенной оптической схемой и повышенной технологичностью.The task of the invention is the creation of an eyepiece with improved performance, a simplified optical design and high adaptability.

Технический результат - увеличение переднего фокального отрезка, увеличение угла поля зрения, упрощение оптической схемы и повышение технологичности.The technical result is an increase in the front focal segment, an increase in the angle of the field of view, a simplification of the optical scheme and an increase in manufacturability.

Это достигается тем, что в окуляре, содержащем два компонента, первый из которых по ходу лучей - положительный, включающий первую линзу, второй компонент - двухлинзовый склеенный из двояковыпуклой второй линзы и третьей линзы - отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем радиус последней оптической поверхности первого компонента по абсолютной величине равен радиусу первой оптической поверхности второго компонента, в котором, в отличие от известного, первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы с равными по абсолютной величине радиусами оптических поверхностей, и, кроме того, имеют место условия:This is achieved by the fact that in the eyepiece containing two components, the first of which, along the rays of the ray, is positive, including the first lens, the second component is glued from a biconvex second lens and the third lens is a negative meniscus convex to the image, and the radius of the last optical the surface of the first component in absolute value is equal to the radius of the first optical surface of the second component, in which, unlike the known one, the first component is made in the form of a single biconvex line zy with equal radii of optical surfaces in absolute value, and, in addition, the following conditions hold:

n₁=n₂ n ₁ = n ₂

1,6<n₁<1,631.6 <n ₁ <1.63

1,78<n₃<2,21.78 <n ₃ <2.2

ν₁=ν₂ ν ₁ = ν ₂

50<ν₁<5950 <ν ₁ <59

16<ν₃<26,5,16 <ν ₃ <26.5,

где n₁, n₂, n₃ - показатели преломления материала первой, второй и третьей линз для линии е;where n ₁ , n ₂ , n ₃ are the refractive indices of the material of the first, second and third lenses for line e;

ν₁, ν₂, ν₃ - коэффициенты дисперсии материала первой, второй и третьей линз для линии е.ν ₁ , ν ₂ , ν ₃ - dispersion coefficients of the material of the first, second and third lenses for the line e.

Кроме того, отношение радиуса первой оптической поверхности второго компонента к радиусу последней оптической поверхности второго компонента по абсолютной величине находится в диапазоне от 0,8 до 0,96.In addition, the ratio of the radius of the first optical surface of the second component to the radius of the last optical surface of the second component in absolute value is in the range from 0.8 to 0.96.

На чертеже изображена оптическая схема окуляра.The drawing shows an optical diagram of the eyepiece.

Окуляр состоит из двух последовательно расположенных по ходу луча от предмета компонентов, первый из которых - одиночная двояковыпуклая линза 1, второй - двухлинзовый склеенный из двояковыпуклой линзы 2 и отрицательного мениска 3. Выходной зрачок расположен за окуляром.The eyepiece consists of two components sequentially located along the beam from the object, the first of which is a single biconvex lens 1, the second is a two-lens glued from a biconvex lens 2 and a negative meniscus 3. The exit pupil is located behind the eyepiece.

Окуляр работает следующим образом.The eyepiece works as follows.

Световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в переднем фокусе окуляра, которая может быть и промежуточной плоскостью изображений, проходит через окуляр и изображается окуляром в бесконечности, причем выходной зрачок окуляра совпадает с входным зрачком глаза наблюдателя, расположенным за окуляром.The luminous flux emanating from the plane of objects located in the front focus of the eyepiece, which may also be the intermediate plane of the images, passes through the eyepiece and is depicted by the eyepiece at infinity, and the exit pupil of the eyepiece coincides with the entrance pupil of the observer's eye located behind the eyepiece.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан окуляр с конструктивными данными, представленными в табл.1.As a specific example of implementation of the invention, an eyepiece with structural data presented in table 1 is calculated.

Таблица 1Table 1 Радиусы, ммRadii, mm Толщины, ммThickness mm Марка стеклаGlass mark Показатель преломления n_e Refractive index n _e Коэфф. дисперсии ν_e Coeff. variances ν _e Световой диаметр, ммLight diameter mm R₁=48,19R ₁ = 48.19 2222 d₁=5,8d ₁ = 5.8 TK16Tk16 1,6151921,615192 58,0958.09 R₂=-48,19R ₂ = -48.19 2222 d₂=0,6d ₂ = 0.6 1one R₃=48,19R ₃ = 48.19 2222 d₃=8,5d ₃ = 8.5 TK16Tk16 1,6151921,615192 58,0958.09 R₄=-18,578R ₄ = -18.578 2222 d₄=2,5d ₄ = 2.5 ТФ10TF10 1,8137671,813767 25,1725.17 R₅=-51,4R ₅ = -51.4 18eighteen

Рассчитанный окуляр имеет следующие характеристики:The calculated eyepiece has the following characteristics:

Фокусное расстояние окуляра f'Eyepiece focal length f ' 24,92 мм24.92 mm Диаметр выходного зрачкаExit pupil diameter 5,6 мм5,6 mm Угловое поле в пространстве изображенийAngular field in image space 43 град.43 deg. Удаление выходного зрачкаExit pupil removal 20 мм20 mm Передний фокальный отрезокFront focal length -20,77 мм-20.77 mm

В предлагаемом изобретении имеют место равенства:In the invention, there are equalities:

n₁=n₂=1,615192n ₁ = n ₂ = 1.615192

n₃=1,813767n ₃ = 1.813767

ν₁=ν₂=58,09ν ₁ = ν ₂ = 58.09

ν₃=25,17,ν ₃ = 25.17,

Кроме того, отношение радиуса первой оптической поверхности второго компонента к радиусу последней оптической поверхности второго компонента по модулю равно 0,9375.In addition, the ratio of the radius of the first optical surface of the second component to the radius of the last optical surface of the second component is modulo 0.9375.

В табл.2 приведены аберрации для λ=0, 54607 мкм предложенного окуляра по варианту конкретного исполнения.Table 2 shows the aberrations for λ = 0, 54607 μm of the proposed eyepiece according to a specific embodiment.

Таблица 2table 2 Вид аберрацииType of aberration Предложенный окуляр (не более)Suggested eyepiece (no more) Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:4,4Transverse spherical aberration for a point on the axis with a relative aperture of 1: 4.4 0,024 мм0.024 mm Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2W=43 град.Transverse aberration of a wide inclined beam in the meridional section for the field of view 2W = 43 deg. 0,089 мм0.089 mm Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для поля зрения 2W=43 град.Transverse aberration of a wide inclined beam in a sagittal section for a field of view 2W = 43 deg. 0,099 мм0.099 mm Меридиональный астигматический отрезок Х_м для поля зрения 2W=43 град.The meridional astigmatic segment X _m for the field of view 2W = 43 deg. 1,39 мм1.39 mm Сагиттальный астигматический отрезок X_s для поля зрения 2W=43 град.Sagittal astigmatic segment X _s for the field of view 2W = 43 deg. -0,705 мм-0.705 mm Дисторсия для поля зрения 2W=43 град.Distortion for the field of view 2W = 43 deg. -5,9%-5.9%

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан окуляр с увеличенным передним фокальным отрезком - 20,77 мм, увеличенным углом поля зрения 2W=43 град., упрощенной оптической схемой и повышенной технологичностью.Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained: an eyepiece with an enlarged front focal length of 20.77 mm, an increased field of view angle of 2W = 43 degrees, a simplified optical design and high adaptability are created.

Claims

An eyepiece containing two components, the first of which, along the rays of the ray, is positive, including the first lens, the second component is glued from the second, a biconvex lens and the third lens is a negative meniscus convex to the image, and the radius of the last optical surface of the first component is absolute the value is equal to the radius of the first optical surface of the second component, characterized in that the first component is made in the form of a single biconvex lens with equal in absolute value rad by optical optical surfaces and, in addition, conditions

n ₁ = n ₂ ;

1.6 <n ₁ <1.63;

1.78 <n ₃ <2.2;

ν ₁ = ν ₂ ;

50 <ν ₁ <59;

16 <ν ₃ <26.5,

where n ₁ , n ₂ , n ₃ are the refractive indices of the material of the first, second and third lenses for line e;

ν ₁ , ν ₂ , ν ₃ - the dispersion coefficients of the material of the first, second and third lenses for the line e, in addition, the ratio of the radius of the first optical surface of the second component to the radius of the last optical surface of the second component in absolute value is in the range from 0.8 to 0.96.