RU2631531C1 - Mirror-lensed objective for work in near ir-spectral range - Google Patents
Mirror-lensed objective for work in near ir-spectral range Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631531C1 RU2631531C1 RU2016117938A RU2016117938A RU2631531C1 RU 2631531 C1 RU2631531 C1 RU 2631531C1 RU 2016117938 A RU2016117938 A RU 2016117938A RU 2016117938 A RU2016117938 A RU 2016117938A RU 2631531 C1 RU2631531 C1 RU 2631531C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- mirror
- concave
- convex
- compensator
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 4
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 3
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/08—Catadioptric systems
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к зеркально-линзовым объективам, и может быть использовано в космических телескопах.The invention relates to optical instrumentation, namely to mirror-lens lenses, and can be used in space telescopes.
Известны зеркально-линзовые оптические системы с одним или двумя отражениями, близкие по технической сущности к предлагаемому объективу, отличающиеся схемным решением и степенью коррекции аберраций. Например, зеркально-линзовый объектив по патенту US №6674571 В2, МПК G02B 17/00, Guy Henri Abel Cerutti-Maori, Thierry Viard, опубликованному 27.06.2002 г., который состоит из вогнутого внеосевого асферического зеркала, двухлинзового ахромата-корректора апертуры, внеосевого трехлинзового ахромата-корректора поля, а также зрачка, расположенного на первой поверхности двухлинзового ахромата-корректора апертуры. Такая схема обладает существенным недостатком - требуется изготовление двух внеосевых оптических элементов, которые усложняют сборку и юстировку объектива.Known mirror-lens optical systems with one or two reflections, close in technical essence to the proposed lens, differing in circuit design and degree of correction of aberrations. For example, the mirror-lens lens according to US patent No. 6674571 B2, IPC G02B 17/00, Guy Henri Abel Cerutti-Maori, Thierry Viard, published June 27, 2002, which consists of a concave off-axis aspherical mirror, two-lens achromat-corrector aperture, off-axis three-lens achromat-corrector of the field, as well as the pupil located on the first surface of the two-lens achromat-corrector of the aperture. Such a scheme has a significant drawback - it requires the manufacture of two off-axis optical elements, which complicate the assembly and alignment of the lens.
Известен зеркально-линзовый объектив по патенту US №5287218, МПК G02B 17/08, 27/44, Chungte W. Chen, опубликованному 15.02.1994 г., представляющий собой два внеосевых вогнутых асферических зеркала, преломляющий оптический элемент, состоящий из пяти линз: первой - положительной вогнуто-выпуклой, второй - отрицательной выпукло-вогнутой, третьей - положительной двояковыпуклой, четвертой - положительной вогнуто-выпуклой, пятой - отрицательной выпукло-плоской, причем она также является дифракционным элементом, а вторая и третья линзы образуют дублет. Выходной зрачок объектива располагается между вторым зеркалом и линзовым оптическим элементом. Наличие в объективе двух внеосевых асферических зеркал значительно осложняет его сборку, юстировку и контроль.Known mirror lens according to US patent No. 5287218, IPC G02B 17/08, 27/44, Chungte W. Chen, published 02.15.1994, representing two off-axis concave aspherical mirrors, refracting an optical element consisting of five lenses: the first is positive concave-convex, the second is negative convex-concave, the third is positive biconvex, the fourth is positive concave-convex, the fifth is negative convex-flat, and it is also a diffractive element, and the second and third lenses form a doublet. The exit pupil of the lens is located between the second mirror and the lens optical element. The presence of two off-axis aspherical mirrors in the lens significantly complicates its assembly, alignment, and control.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двухзеркальный объектив с эксцентрично расположенным входным зрачком и полем изображения, описанный в публикации Holly A. Bender*, Pantazis Mouroulis, Robert О. Green, Daniel W. Wilson Optical design, performance and tolerancing of next-generation airborne imaging spectrometers, Imaging Spectrometry XV, Proc. of SPIE Vol. 7812, 78120P 2010 CCC code: 0277-786X/10/$18 doi: 10.1117/12.861331. Он представляет собой систему из двух зеркал, установленных последовательно по ходу луча первого - выпуклого внеосевого, второго - вогнутого внеосевого. В данном зеркальном объективе оба зеркала являются внеосевыми, что приводит к усложнению механической конструкции объектива и затруднениям при его сборке. Отсутствие действительной апертурной диафрагмы также значительно осложняет его юстировку и контроль, более того мнимая апертурная диафрагма увеличивает риск паразитной засветки.Closest to the proposed invention is a two-mirror lens with an eccentrically located entrance pupil and an image field described in Holly A. Bender *, Pantazis Mouroulis, Robert O. Green, Daniel W. Wilson Optical design, performance and tolerancing of next-generation airborne imaging spectrometers, Imaging Spectrometry XV, Proc. of SPIE Vol. 7812, 78120P 2010 CCC code: 0277-786X / 10 / $ 18 doi: 10.1117 / 12.861331. It is a system of two mirrors installed sequentially along the beam of the first - convex off-axis, the second - concave off-axis. In this mirror lens, both mirrors are off-axis, which leads to a complication of the mechanical design of the lens and difficulties in its assembly. The absence of a valid aperture diaphragm also greatly complicates its alignment and control; moreover, an imaginary aperture diaphragm increases the risk of spurious illumination.
Задачей данного изобретения является создание зеркально-линзового объектива для работы в ближнем инфракрасном диапазоне (БИК) с повышенными эксплуатационными характеристиками.The objective of the invention is to provide a mirror-lens for working in the near infrared (NIR) with enhanced performance.
Технический результат - создание двухзеркального зеркально-линзового объектива с линзовым компенсатором без центрального экранирования с повышенным качеством изображения в пределах кольцевого углового поля Δω=2° (ωy0-ωymax=6°-8°) в спектральном диапазоне (1,50÷1,70) мкм и повышенной технологичностью.EFFECT: creation of a two-mirror mirror-lens lens with a lens compensator without central shielding with improved image quality within the annular angular field Δω = 2 ° (ω y0 -ω ymax = 6 ° -8 °) in the spectral range (1.50 ÷ 1 , 70) microns and high manufacturability.
Это достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе для работы в ближнем инфракрасном спектральном диапазоне, состоящем из последовательно установленных по ходу луча двух зеркал, первое из которых выполнено в виде внеосевого фрагмента, в отличие от известного, первое зеркало выполнено вогнутым положительным асферическим, обращенным вогнутостью к плоскости предметов, второе зеркало выполнено выпуклым отрицательным осесимметричным сферическим, обращенным выпуклостью к первому зеркалу, кроме того, добавлен линзовый компенсатор с оптической силой, составляющей 0,6…0,7 от оптической силы зеркально-линзового объектива, расположенный по ходу луча за вторым зеркалом и состоящий из первой линзы, выполненной в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, второй - вогнуто-выпуклой отрицательной линзы, обращенной выпуклостью к плоскости изображения, третьей - выпукло-вогнутой отрицательной линзы, обращенной вогнутостью к плоскости изображения, четвертой - двояковыпуклой линзы, пятой - вогнуто-выпуклой отрицательной линзы, обращенной выпуклостью к плоскости изображения, расположенных на одной оптической оси, смещенной относительно оптической оси зеркально-линзового объектива, на которой находятся центры кривизны первого и второго зеркал, при этом действительная апертурная диафрагма расположена на втором зеркале.This is achieved by the fact that in a mirror-lens lens for working in the near infrared spectral range, consisting of two mirrors successively mounted along the beam, the first of which is made in the form of an off-axis fragment, in contrast to the known one, the first mirror is made concave positive aspherical, facing concavity to the plane of objects, the second mirror is convex negative axisymmetric spherical, convex to the first mirror, in addition, a lens compensator with about the optical force, which is 0.6 ... 0.7 of the optical power of the mirror-lens lens, located along the beam behind the second mirror and consisting of the first lens made in the form of a positive meniscus facing concavity to the image plane, the second - concave-convex negative a lens convex to the image plane, a third convex-concave negative lens, concave to the image plane, a fourth biconvex lens, fifth a concave-convex negative lens convex axis to the image plane located on one optical axis, offset from the optical axis of the mirror lens, on which there are centers of curvature of the first and second mirrors, while the actual aperture diaphragm is located on the second mirror.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема зеркально-линзового объектива, а на фиг. 2 - его полихроматическая модуляционная передаточная функция (МПФ) в спектральном диапазоне (1,50÷1,70) мкм для края углового поля.In FIG. 1 is a schematic diagram of a mirror lens, and FIG. 2 - its polychromatic modulation transfer function (MPF) in the spectral range (1.50 ÷ 1.70) μm for the edge of the angular field.
Зеркально-линзовый объектив (фиг. 1) состоит из установленных последовательно по ходу луча, первого зеркала 1, второго зеркала 2, линзового компенсатора 3, апертурной диафрагмы 4, причем в состав линзового компенсатора 3 входят линзы 5, 6, 7, 8, 9. Первое зеркало 1 выполнено в виде внеосевого фрагмента вогнутого асферического зеркала, обращенного вогнутостью к плоскости предметов. Осесимметричная асферическая поверхность первого зеркала 1 описывается следующей формулой:Mirror-lens lens (Fig. 1) consists of sequentially installed along the beam, the
где (x, y, z) - координаты точки на поверхности зеркала относительно центра О на оси симметрии Oz; R - радиус при вершине асферической поверхности и может быть как положительным, так и отрицательным, указывая направление относительно оси z положения центра кривизны асферической поверхности, K - коническая константа. Второе зеркало 2 выполнено в виде осесимметричного выпуклого сферического зеркала, обращенного выпуклостью к первому зеркалу. Линзовый компенсатор 3 состоит из пяти расположенных на общей оси линз: 5, 6, 7, 8, 9. Оптическая сила линзового компенсатора составляет 0,6…0,7 от оптической силы зеркально-линзового объектива. Линзовый компенсатор 3 расположен по ходу луча за вторым зеркалом 2 и состоит из первой линзы 5, выполненной из оптического бесцветного стекла группы «флинт» в виде осесимметричного положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, причем обе ее рабочие поверхности сферические. Вторая линза линзового компенсатора 3 выполнена из оптического бесцветного стекла группы «флинт» в виде осесимметричной вогнуто-выпуклой отрицательной линзы 6, обращенной выпуклостью к плоскости изображения, причем обе ее рабочие поверхности сферические. Третья линза линзового компенсатора 3 выполнена из оптического бесцветного стекла группы «флинт» в виде осесимметричной выпукло-вогнутой отрицательной линзы 7, обращенной вогнутостью к плоскости изображения, причем обе ее рабочие поверхности сферические. Четвертая линза линзового компенсатора 3 выполнена в виде осесимметричной двояковыпуклой линзы 8 из оптического бесцветного стекла группы «крон», причем обе ее рабочие поверхности сферические. Пятая линза линзового компенсатора 3 выполнена из оптического бесцветного стекла группы «флинт» в виде осесимметричной вогнуто-выпуклой отрицательной линзы 9, обращенной выпуклостью к плоскости изображения, причем обе ее рабочие поверхности сферические. Центры кривизны зеркал находятся на оптической оси зеркально-линзового объектива, центры кривизны линз линзового компенсатора 3 находятся на общей оси, которая смещена относительно оптической оси зеркально-линзового объектива вверх на 9,53 мм, а апертурная диафрагма 4 расположена на втором зеркале 2.Where (x, y, z) - coordinates of a point on the mirror surface relative to the center O on the axis of symmetry Oz; R is the radius at the apex of the aspherical surface and can be both positive and negative, indicating the direction relative to the z axis of the position of the center of curvature of the aspherical surface, K is the conical constant. The
Зеркально-линзовый объектив работает следующим образом. Свет от источника излучения попадает на первое зеркало 1, отражается от поверхности первого зеркала 1, затем попадает на второе зеркало 2, отражается от поверхности второго зеркала 2, после чего попадает на линзовый компенсатор 3, проходит последовательно линзы 5, 6, 7, 8, 9 и фокусируется в плоскости изображения.Mirror-lens works as follows. The light from the radiation source enters the
По данному техническому решению рассчитан зеркально-линзовый объектив, конструктивные параметры которого приведены в таблице 1.According to this technical solution, a mirror-lens lens is calculated, the design parameters of which are shown in table 1.
Значения величин, приведенные в таблице 1, соответствуют зеркально-линзовому объективу со следующими характеристиками:The values given in table 1 correspond to a mirror-lens lens with the following characteristics:
- Фокусное расстояние: 100 мм.- Focal length: 100 mm.
- Относительное отверстие: - Relative hole:
- Угловое поле в меридиональном направлении ωy0=6°, ωymax=8°.- Angular field in the meridional direction ω y0 = 6 °, ω ymax = 8 °.
- Угловое поле в сагиттальном направлении 2ωx=2°.- The angular field in the sagittal direction 2ω x = 2 °.
Объектив имеет следующие аберрации для длины волны λ=1,62 нм.The lens has the following aberrations for a wavelength of λ = 1.62 nm.
- Поперечная сферическая аберрация широких наклонных пучков в пределах всего углового поля не более 0,005 мм.- Transverse spherical aberration of wide inclined beams within the entire angular field of not more than 0.005 mm.
- Меридиональный астигматический отрезок не более 0,072 мм.- The meridional astigmatic segment is not more than 0.072 mm.
- Сагиттальный астигматический отрезок не более 0,046 мм.- Sagittal astigmatic segment of not more than 0.046 mm.
- Дисторсия не более 0,8%.- Distortion of not more than 0.8%.
- Хроматизм положения в спектральном диапазоне (1,50÷1,70) мкм не более 9,36 мкм.- The chromaticity of the position in the spectral range (1.50 ÷ 1.70) μm is not more than 9.36 μm.
Таким образом, создан зеркально-линзовый объектив без центрального экранирования, имеющий высокое качество изображения в пределах кольцевого углового поля Δω=2° (ωy0-ωymax=6°-8°) в спектральном диапазоне (1,50÷1,70) мкм, в котором центрального экранирования удается избежать за счет использования как внеосевого фрагмента зеркала, так и осевого осесимметричного зеркала, а также наличия линзового компенсатора и специального расположения апертурной диафрагмы.Thus, a mirror-lens lens without central shielding was created, which has high image quality within the annular angular field Δω = 2 ° (ω y0 -ω ymax = 6 ° -8 °) in the spectral range (1.50 ÷ 1.70) μm, in which central shielding can be avoided by using both an off-axis fragment of the mirror and an axial axisymmetric mirror, as well as the presence of a lens compensator and a special arrangement of the aperture diaphragm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016117938A RU2631531C1 (en) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | Mirror-lensed objective for work in near ir-spectral range |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016117938A RU2631531C1 (en) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | Mirror-lensed objective for work in near ir-spectral range |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631531C1 true RU2631531C1 (en) | 2017-09-25 |
Family
ID=59931313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016117938A RU2631531C1 (en) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | Mirror-lensed objective for work in near ir-spectral range |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631531C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050013021A1 (en) * | 2003-06-10 | 2005-01-20 | Olympus Corporation | Decentered optical system, light transmitting device, light receiving device, and optical system |
US20090153954A1 (en) * | 2004-07-30 | 2009-06-18 | Asml Holding N.V. | Off-Axis Catadioptric Projection Optical System for Lithography |
CN101672978A (en) * | 2009-10-16 | 2010-03-17 | 中国科学院上海技术物理研究所 | Catadioptric type off-axis three-reflector long-wave infrared optical system |
RU2556295C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Double-channel catadioptric lens |
-
2016
- 2016-05-10 RU RU2016117938A patent/RU2631531C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050013021A1 (en) * | 2003-06-10 | 2005-01-20 | Olympus Corporation | Decentered optical system, light transmitting device, light receiving device, and optical system |
US20090153954A1 (en) * | 2004-07-30 | 2009-06-18 | Asml Holding N.V. | Off-Axis Catadioptric Projection Optical System for Lithography |
CN101672978A (en) * | 2009-10-16 | 2010-03-17 | 中国科学院上海技术物理研究所 | Catadioptric type off-axis three-reflector long-wave infrared optical system |
RU2556295C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Double-channel catadioptric lens |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Holly A. Bender, Pantazis Mouroulis, Robert О. Green, Daniel W. Wilson, Optical design, performance and tolerancing of next-generation airborne imaging spectrometers, Imaging Spectrometry XV, Proc. of SPIE Vol. 7812, 78120P, 13.08.2010. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5976765B2 (en) | Cassegrain telescope with Ross compensation for wide spectrum | |
US10509210B2 (en) | Two-color very wide field of view refractive eyepiece-type optical form | |
US9377612B2 (en) | IR microscope with image field curvature compensation, in particular with additional illumination optimization | |
US8965193B1 (en) | Mirrored lens for wide field of view and wide spectrum | |
RU2461030C1 (en) | Catadioptric lens (versions) | |
RU2570055C1 (en) | Infrared catadioptric lens | |
RU2631531C1 (en) | Mirror-lensed objective for work in near ir-spectral range | |
RU2446420C1 (en) | Catadioptric system | |
RU2415451C1 (en) | Reflector lens | |
RU2561340C1 (en) | Four-mirror lens | |
RU2672703C1 (en) | Two-channel mirror-lens system | |
RU2521249C1 (en) | Reflecting autocollimating spectrometer | |
RU2517760C1 (en) | Collimator lens | |
RU2650055C1 (en) | Catadioptric telescope | |
RU182711U1 (en) | OPTICAL SYSTEM OF OPTICAL ELECTRONIC COORDINATOR | |
RU2798769C1 (en) | Mirror-lens telescope lens for a micro-class spacecraft | |
RU2643075C1 (en) | Mirror lens | |
RU2650743C1 (en) | Wide-angle infrared lens | |
RU2646405C1 (en) | Infrared mirror-lens system | |
RU2567447C1 (en) | Mirror autocollimator spectrometer | |
RU2584382C1 (en) | Achromatic catadioptric lens | |
RU127949U1 (en) | MIRROR LENS VARIO LENS | |
RU2281536C1 (en) | Infrared lens with remote entrance pupil | |
RU2726261C1 (en) | High-output lens | |
RU2472190C1 (en) | Catadioptric telescope |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20190410 |