RU2574332C1

RU2574332C1 - Objective lens with offset entrance pupil

Info

Publication number: RU2574332C1
Application number: RU2014142492/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Щеглов; Мария Анатольевна Прудникова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: objective lens with an offset entrance pupil consists of three components. The first component is a single positive meniscus which faces the image by the convex side. The second component is glued from a biconvex lens and a negative meniscus whose convex side faces the image. The third component consists of separate biconvex and biconcave lenses on a beam path. The radius of the seventh optical surface on the beam path is greater, by magnitude, than the radius of the eight optical surface. The radius of the second optical surface on the beam path may be equal, by magnitude, to the radius of the fourth optical surface.

EFFECT: high image quality and longer back focal distance.

2 cl, 1 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может быть использовано в телескопических системах, в микроскопах и других оптических приборах, в том числе в ИК-системах.The invention relates to optical instrumentation, namely to lenses, and can be used in telescopic systems, in microscopes and other optical devices, including infrared systems.

Известен окуляр Эрфле, описанный в книге Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем», Ленинград, «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1975 г., стр. 160, табл. II.11, который может быть использован в обратном ходе лучей в качестве объектива с вынесенным входным зрачком, состоящий из трех компонентов, первого - склеенного из двух линз по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы, второго - склеенного из двух линз по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы и третьего - одиночной двояковыпуклой линзы. Однако данный объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 23,37 мм для длины волны 656 нм, с относительным отверстием 1:9, угловым полем в пространстве предметов 2W=50 град., при выносе входного зрачка на 12,55 мм перед первой поверхностью имеет недостаточно большой задний фокальный отрезок, а именно 8,59 мм.The Erfle eyepiece, described in the book of G.G. Slyusareva "Calculation of optical systems", Leningrad, "Engineering", Leningrad branch, 1975, p. 160, table. II.11, which can be used in the reverse beam as a lens with a remote entrance pupil, consisting of three components, the first is glued from two lenses along the rays of the negative meniscus, convex to the object, and a biconvex lens, the second is glued from two lenses along the rays of the negative meniscus convex to the object, and a biconvex lens and the third - a single biconvex lens. However, this lens, recalculated to a focal length of 23.37 mm for a wavelength of 656 nm, with a relative aperture of 1: 9, an angular field in the space of objects 2W = 50 deg., When moving the entrance pupil 12.55 mm in front of the first surface, is not enough large posterior focal length, namely 8.59 mm.

Известен окуляр Эрфле, описанный в книге Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем», Ленинград, «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1975 г., стр. 161, табл. II.12, который может быть использован в обратном ходе лучей в качестве объектива с вынесенным входным зрачком, являющийся наиболее близким аналогом и состоящий из трех компонентов, первого - одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, второго - склеенного из двух линз по ходу лучей: двояковогнутой и двояковыпуклой и третьего - склеенного из двух линз по ходу лучей: двояковыпуклой и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Однако данный объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 23,37 мм для длины волны 656 нм, с относительным отверстием 1:9, угловым полем в пространстве предметов 2W=50 град., при выносе входного зрачка на 12,55 мм перед первой поверхностью имеет недостаточное качество изображения, в частности астигматические отрезки, астигматизм и дисторсию, и недостаточно большой задний фокальный отрезок, а именно 11,29 мм.The Erfle eyepiece, described in the book of G.G. Slyusareva "Calculation of optical systems", Leningrad, "Engineering", Leningrad branch, 1975, p. 161, table. II.12, which can be used in the reverse direction of the rays as a lens with a remote entrance pupil, which is the closest analogue and consists of three components, the first is a single plane-convex lens facing the subject, the second is glued from two lenses along the rays : biconcave and biconvex and the third - glued from two lenses along the rays: biconvex and negative meniscus, convex to the image. However, this lens, recalculated to a focal length of 23.37 mm for a wavelength of 656 nm, with a relative aperture of 1: 9, an angular field in the space of objects 2W = 50 degrees, has an insufficient entrance pupil 12.55 mm in front of the first surface image quality, in particular astigmatic segments, astigmatism and distortion, and an insufficiently large back focal segment, namely 11.29 mm.

Задачей заявляемого изобретения является создание объектива с вынесенным входным зрачком с повышенными техническими и оптическими характеристиками.The task of the invention is the creation of a lens with a remote entrance pupil with enhanced technical and optical characteristics.

Технический результат - повышение качества изображения и увеличение заднего фокального отрезка.The technical result is an increase in image quality and an increase in the back focal length.

Это достигается тем, что в объективе с вынесенным входным зрачком, состоящим из трех компонентов, первого - одиночной положительной линзы, обращенной выпуклостью к изображению, второго - склеенного из двух линз и включающего в себя двояковыпуклую и отрицательную линзы, третьего - состоящего по ходу лучей из двояковыпуклой и отрицательной линз, в отличие от известного, первый компонент выполнен в виде мениска, во втором компоненте по ходу лучей первой расположена двояковыпуклая линза, а за ней мениск, обращенный выпуклостью к изображению, а в третьем компоненте линзы одиночные и отрицательная линза выполнена двояковогнутой, и, кроме того, радиус седьмой оптической поверхности по ходу лучей по модулю больше радиуса восьмой оптической поверхности. Помимо того, радиус второй оптической поверхности по ходу лучей может быть по модулю равен радиусу четвертой оптической поверхности.This is achieved by the fact that in a lens with a remote entrance pupil consisting of three components, the first is a single positive lens convex to the image, the second is glued from two lenses and includes a biconvex and negative lens, and the third consists of rays from biconvex and negative lenses, in contrast to the known one, the first component is made in the form of a meniscus, in the second component along the rays of the first there is a biconvex lens, and behind it the meniscus, convex to the image, and in the third component of the lens, a single and negative lens is biconcave, and, in addition, the radius of the seventh optical surface along the rays is modulo larger than the radius of the eighth optical surface. In addition, the radius of the second optical surface along the rays can be modulo equal to the radius of the fourth optical surface.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива с вынесенным входным зрачком.The drawing shows an optical diagram of the proposed lens with a remote entrance pupil.

Объектив состоит из трех компонентов, первый из которых - одиночный положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к изображению, второй - склеенный из двух линз по ходу лучей: из двояковыпуклой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного выпуклостью к изображению, и третий, состоящий из двух одиночных линз, первая из которых по ходу лучей двояковыпуклая линза 4, а вторая - двояковогнутая линза 5.The lens consists of three components, the first of which is a single positive meniscus 1, convex to the image, the second is glued from two lenses along the rays: from a biconvex lens 2 and a negative meniscus 3, convex to the image, and the third, consisting of two single lenses, the first of which is a biconvex lens 4 along the rays, and the second is a biconcave lens 5.

Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).The lens works as follows: the light flux from an object located at infinity enters the lens, where it passes through lenses 1, 2, 3, 4, 5 and forms an image of the object in the plane of the best setting in which the optical radiation receiver (not shown) is installed .

В соответствии с предложенным решением рассчитаны два варианта исполнения пятилинзовых объективов с вынесенным входным зрачком, исправленные в спектральном диапазоне от 600 нм до 700 нм. Конструктивные параметры объектива по первому варианту исполнения приведены в табл. 1.In accordance with the proposed solution, two versions of five-lens lenses with a remote entrance pupil were calculated, corrected in the spectral range from 600 nm to 700 nm. The design parameters of the lens according to the first embodiment are given in table. one.

Входной зрачок расположен на расстоянии 12,55 мм перед первой оптической поверхностью.The entrance pupil is located at a distance of 12.55 mm in front of the first optical surface.

Характеристики рассчитанного объектива по I варианту исполнения:Characteristics of the calculated lens according to the I embodiment:

фокусное расстояниеfocal length 23,37 мм23.37 mm относительное отверстиеrelative hole 1:91: 9 угловое поле в пространстве предметовangular field in the space of objects 50 град50 deg задний фокальный отрезокback focal length 12,11 мм12.11 mm

В предлагаемом варианте имеет место условие:In the proposed embodiment, the condition is:

;

где R₇, R₈ - радиусы седьмой и восьмой оптических поверхностей по ходу лучей.where R ₇ , R ₈ are the radii of the seventh and eighth optical surfaces along the rays.

Конструктивные параметры объектива по второму варианту исполнения приведены в табл. 2.The design parameters of the lens according to the second embodiment are given in table. 2.

Характеристики рассчитанного объектива по II варианту исполнения:Characteristics of the calculated lens according to the II embodiment:

фокусное расстояниеfocal length 23,37 мм23.37 mm относительное отверстиеrelative hole 1:91: 9 угловое поле в пространстве предметовangular field in the space of objects 50 град50 deg задний фокальный отрезокback focal length 12,02 мм12.02 mm

В предлагаемом варианте имеют место условия:In the proposed embodiment, the following conditions apply:

;

где R₂, R₄, R₇, R₈ - радиусы второй, четвертой, седьмой и восьмой оптических поверхностей по ходу лучей.where R ₂ , R ₄ , R ₇ , R ₈ are the radii of the second, fourth, seventh and eighth optical surfaces along the rays.

Для двух вариантов рассчитанных объективов с вынесенным входным зрачком и ближайшего аналога для λ=656 нм аберрации приведены в табл. 3For two versions of the calculated lenses with a remote entrance pupil and the closest analogue for λ = 656 nm, the aberrations are given in Table. 3

Предлагаемый объектив по сравнению с ближайшим аналогом имеет большее значение заднего фокального отрезка, равного 12,11 мм для первого варианта исполнения объектива и 12,02 мм для второго варианта, а также меньшие значения астигматических отрезков, астигматизма и дисторсии.The proposed lens in comparison with the closest analogue has a larger value of the rear focal segment equal to 12.11 mm for the first embodiment of the lens and 12.02 mm for the second variant, as well as lower values of astigmatic segments, astigmatism and distortion.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан объектив с вынесенным входным зрачком с повышенным качеством изображения, увеличенным задним фокальным отрезком и улучшенными аберрационными характеристиками.Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained: a lens is created with a remote entrance pupil with improved image quality, an increased rear focal segment and improved aberration characteristics.

Claims

1. A lens with a remote entrance pupil, consisting of three components, the first is a single positive lens convex to the image, the second is glued from two lenses and includes a biconvex and negative lenses, and the third is a biconvex and negative lens along the rays characterized in that the first component is made in the form of a meniscus, in the second component along the rays of the first there is a biconvex lens, followed by a meniscus, convex to the image, and in the third component all They are single, the negative lens is biconcave, and, in addition, the radius of the seventh optical surface along the rays of the modulus is larger than the radius of the eighth optical surface.

2. A lens with a remote entrance pupil according to claim 1, characterized in that the radius of the second optical surface along the rays in modulus is equal to the radius of the fourth optical surface.