RU196376U1 - Four-lens apochromatic lens - Google Patents
Four-lens apochromatic lens Download PDFInfo
- Publication number
- RU196376U1 RU196376U1 RU2019138469U RU2019138469U RU196376U1 RU 196376 U1 RU196376 U1 RU 196376U1 RU 2019138469 U RU2019138469 U RU 2019138469U RU 2019138469 U RU2019138469 U RU 2019138469U RU 196376 U1 RU196376 U1 RU 196376U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- glass
- grade
- air gap
- separated
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Объектив может быть использован в телескопических системах различного назначения, в том числе в астрономических телескопах для визуального наблюдения. Четырехлинзовый апохроматический объектив содержит два оптически связанных компонента, разделенных воздушным промежутком d. Первый компонент содержит две линзы: отрицательный мениск и двояковыпуклую линзу, выполненные из стекол марки X и Y соответственно и разделенные воздушным промежутком d, второй - двояковогнутую линзу, выполненную из стекла марки X и двояковыпуклую линзу, выполненную из стекла марки Y, разделенные воздушным промежутком d. Показатели преломления и числа Аббе стекол X и Y такие, что:1,6≤n≤1,8 и 49≤ν≤55;1,5≤n≤1,7 и 51≤ν≤66,а воздушные промежутки такие,что:d≤0,004f;d≤d, d≤d,гдеn- показатель преломления стекла марки X;n- показатель преломления стекла марки Y;ν- число Аббе стекла марки X;ν- число Аббе стекла марки Y;f - фокусное расстояние объектива.Технический результат - создание апохроматического объектива простой и компактной конструкции с увеличенным относительным отверстием (до 1:7) и уменьшенной габаритной длиной устройства с сохранением оптимальной коррекции геометрических и хроматических аберраций.The lens can be used in telescopic systems for various purposes, including astronomical telescopes for visual observation. The four-lens apochromatic lens contains two optically coupled components separated by an air gap d. The first component contains two lenses: a negative meniscus and a biconvex lens made of glass of brand X and Y respectively and separated by an air gap d, the second is a biconcave lens made of glass of brand X and a biconvex lens made of glass of brand Y separated by an air gap d . The refractive indices and Abbe numbers of the X and Y glasses are such that: 1.6≤n≤1.8 and 49≤ν≤55; 1.5≤n≤1.7 and 51≤ν≤66, and the air gaps are such that: d≤0.004f; d≤d, d≤d, where n is the refractive index of glass of grade X; n is the refractive index of glass of grade Y; ν is the Abbe number of glass of grade X; ν is the Abbe number of glass of grade Y; f is the focal lens distance. The technical result is the creation of an apochromatic lens of a simple and compact design with an increased relative aperture (up to 1: 7) and a reduced overall length of the device while maintaining optimal geometric correction x and chromatic aberrations.
Description
Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в качестве апохроматического объектива для телескопических систем различного назначения, в том числе, в астрономических телескопах для визуального наблюдения.The utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used as an apochromatic lens for telescopic systems for various purposes, including astronomical telescopes for visual observation.
Известен апохроматический объектив, состоящий из трех компонентов [Патент РФ №2429508, 2010. Апохроматический объектив], первый и третий из них - положительные, а второй - отрицательный. Линзы выполнены из двух марок оптических стекол.Known apochromatic lens, consisting of three components [RF Patent No. 2429508, 2010. Apochromatic lens], the first and third of them are positive, and the second is negative. Lenses are made of two brands of optical glasses.
Недостатками этого объектива являются большие (порядка фокусного расстояния объектива) величины воздушных промежутков между компонентами, что ведет к усложнению конструкции и нестабильности взаимного положения компонентов в процессе эксплуатации.The disadvantages of this lens are large (of the order of the focal length of the lens) values of the air gaps between the components, which leads to a complication of the design and instability of the relative position of the components during operation.
Известна система рефрактора с апохроматическим корректором, содержащая два компонента, первый из которых (объектив) выполнен из двух линз, а второй (корректор) - из трех [R. ChristeninSkyandTelescope (Oct., 1985), pp. 375-378].A known refractor system with an apochromatic corrector containing two components, the first of which (the lens) is made of two lenses, and the second (corrector) of three [R. Christenin Skyand Telescope (Oct., 1985), pp. 375-378].
Недостатками этой системы являются большой (1/3 фокусного расстояния) воздушный промежуток между объективом и корректором, применение в корректоре стекла с особым ходом дисперсии и остаточный хроматизм увеличения.The disadvantages of this system are the large (1/3 of the focal length) air gap between the lens and the corrector, the use of glass with a special dispersion course in the corrector, and the residual chromaticity of the increase.
Известен тонкий суперапохромат из трех линз [Попов Г.М. Современная астрономическая оптика. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 192 с. Стр. 62-68], состоящий из двух положительных и одной отрицательной линз. Одна положительная и одна отрицательная линзы склеены, а вторая положительная линза отделена от склейки воздушным промежутком. Для изготовления линз используются три разных оптических материала, в том числе «особые» стекла и флюорит.Known thin superachromat from three lenses [Popov G.M. Modern astronomical optics. - M .: Science. Ch. ed. Phys.-Math. lit., 1988 .-- 192 p. Page 62-68], consisting of two positive and one negative lens. One positive and one negative lens are glued, and the second positive lens is separated from the gluing by the air gap. Three different optical materials are used to manufacture the lenses, including “special” glasses and fluorite.
Недостатками этого объектива является использование трех марок стекол, в том числе, дорогостоящих и нетехнологичных «особых» стекол и флюорита, наличие склейки, низкие (1:15) относительные отверстия объективов, использующих только «нормальные» стекла. При таких относительных отверстиях устройство имеет значительную габаритную длину.The disadvantages of this lens are the use of three brands of glasses, including expensive and low-tech “special” glasses and fluorite, gluing, low (1:15) relative apertures of lenses that use only “normal” glasses. With such relative holes, the device has a significant overall length.
Известен четырехлинзовый апохромат, состоящий из менисковой линзы, обращенной вогнутой поверхностью к предмету, двояковогнутой лизы и двух двояко выпуклых линз [Слюсарев Г.Г. «Расчет оптических систем», Л-д, Машиностроение, 1975 г., 640 с. Стр. 114-116]. Для изготовления линз используются три разных оптических материала, в том числе «особый» флинт.Known four-lens apochromat, consisting of a meniscus lens facing a concave surface to an object, a biconcave lens and two biconvex lenses [Slyusarev G.G. "Calculation of optical systems", L-d, Engineering, 1975, 640 S. Page 114-116]. For the manufacture of lenses, three different optical materials are used, including a “special” flint.
Недостатками этого объектива является использование трех марок стекол, в том числе, дорогостоящего «особого» флинта, низкое (1:10) относительное отверстие объектива, большой остаточный хроматизм положения в синей области спектра.The disadvantages of this lens are the use of three brands of glass, including an expensive “special” flint, a low (1:10) relative aperture of the lens, and a large residual chromaticity of the position in the blue region of the spectrum.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является двухкомпонентный апохроматический объектив [Патент РФ на полезную модель №186325 от 11.09.2018], включающий два оптически связанных компонента, разделенных воздушным промежутком d2, первый компонент содержит отрицательный мениск, выполненный из оптического стекла марки X и двояковыпуклую линзу, выполненную из стекла марки Y, разделенные воздушным промежутком d1, второй компонент содержит отрицательный мениск, выполненный из стекла марки X. Для изготовления линз использованы два оптических материала с определенными оптическими постоянными nd и νd.The closest technical solution adopted for the prototype is a two-component apochromatic lens [RF Patent for Utility Model No. 186325 of 09/11/2018], including two optically coupled components separated by an air gap of d 2 , the first component contains a negative meniscus made of optical glass of the brand X and biconvex lens made of glass marks Y, separated by an air gap d 1, the second component comprises a negative meniscus made of glass mark X. To produce lenses used two optical materials with certain optical constants and n d ν d.
Недостатком этого объектива является низкое (1:10) относительное тверстие.The disadvantage of this lens is its low (1:10) relative aperture.
Техническое решение направлено на создание апохроматического объектива простой и компактной конструкции с увеличенным относительным отверстием (1:7).The technical solution is aimed at creating an apochromatic lens of a simple and compact design with an increased relative aperture (1: 7).
Технический результат достигается тем, что в четырехлинзовом апохроматическом объективе, включающем два оптически связанных компонента, разделенных воздушным промежутком d2, первый компонент содержит две линзы:отрицательный мениск и двояко-выпуклую линзу, выполненные из стекол марки X и Y соответственно, разделенные воздушным промежутком d1, второй - двояко-вогнутую линзу, выполненную из стекла марки X и двояко-выпуклуюлинзу, выполненную из стекла марки Y, разделенные воздушным промежутком d3, показатели преломления и числа Аббе стекол X и Y удовлетворяют следующим условиям:The technical result is achieved in that in a four-lens apochromatic lens including two optically coupled components separated by an air gap d 2 , the first component contains two lenses: a negative meniscus and a biconvex lens made of X and Y glasses, respectively, separated by an air gap d 1, the second - bi-concave lens made of glass marks X and doubly vypukluyulinzu made of glass marks Y, separated by an air gap d3, the refractive indices and Abbe numbers of glass X Y satisfy the following conditions:
1,6≤nX≤1,8 и 49≤νХ≤55;1.6 n n X 1 1.8 and 49 ν Х X 55 55;
1,5≤nY≤1,7 и 51≤νY≤66,1.5≤n Y ≤1.7 and 51≤ν Y ≤66,
а воздушные промежутки такие,and the air gaps are
что: d3≤0,004f; d2, d1≤d3,that: d 3 ≤0.004f; d 2 , d 1 ≤d 3 ,
гдеWhere
nX - показатель преломления стекла марки X;n X is the refractive index of glass grade X;
nY - показатель преломления стекла марки Y;n Y is the refractive index of glass of brand Y;
νX - число Аббе стекла марки X;ν X is the Abbe number of glass grade X;
νY - число Аббе стекла марки Y;ν Y is the Abbe number of glass of grade Y;
f - фокусное расстояние объектива;f is the focal length of the lens;
Свойства материалов, из которых изготовлены линзы объектива, были подобраны программными методами таким образом, чтобы достичь максимальной коррекции продольного хроматизма. Воздушные промежутки d1 и d3 служат для коррекции сферической аберрации, а промежуток d2 - для коррекции сферохроматической аберрации. Все оптические поверхности имеют сферическую форму.The properties of the materials from which the objective lenses are made were selected by software methods in such a way as to achieve maximum correction of longitudinal chromatism. Air gaps d 1 and d 3 are used to correct for spherical aberration, and the space d 2 is used to correct spherochromatic aberration. All optical surfaces are spherical in shape.
Четырехлинзовый апохроматический объектив, изображенный на Фиг. 1 содержит два компонента: первый компонент содержит двояковыпуклую линзу 1, выполненную из стекла марки Y и двояковогнутую линзу 2, выполненную из стекла марки X, второй - двояковыпуклую линзу 3, выполненную из стекла марки X и отрицательный мениск 4, выполненный из стекла марки Y. Первый компонент отделен от второго воздушным промежутком d2, а линзы внутри компонентов разделены воздушными промежутками d1 (линзы 1 и 2) и d2 (линзы 3 и 4).The four-lens apochromatic lens shown in FIG. 1 contains two components: the first component contains a biconvex lens 1 made of grade Y glass and a
Действие объектива, изображенного на Фиг. 1. осуществляется следующим образом: параллельный пучок лучей от удаленного предмета проходит через входной зрачок объектива диаметром 102 мм, совпадающий с первой поверхностью, и, преломившись последовательно через поверхности четырех линз, строит изображение этого предмета в фокальной плоскости F'.The action of the lens shown in FIG. 1. is carried out as follows: a parallel beam of rays from a distant object passes through the entrance pupil of the lens with a diameter of 102 mm, which coincides with the first surface, and, having refracted successively through the surfaces of four lenses, builds an image of this object in the focal plane F '.
Ниже приведен пример конкретной реализации предлагаемого объектива. В качестве примера рассчитан следующий объектив:The following is an example of a specific implementation of the proposed lens. The following lens is designed as an example:
Фокусное расстояние F' - 714 ммFocal length F '- 714 mm
Относительное отверстие - 1:7Relative aperture - 1: 7
Рабочий спектральный диапазон объектива - 0,479÷0,656 мкмThe working spectral range of the lens is 0.479 ÷ 0.656 μm
Угловое поле в пространстве предметов - +/- 0,3°Angular field in the space of objects - +/- 0.3 °
Показатель преломления nd стекла X - 1,743Refractive index n d glass X - 1,743
Число Аббе νd стекла Х- 49,95Abbe number ν d glass X- 49.95
Показатель преломления rid стекла Y - 1,622Refractive Index rid glass Y - 1,622
Число Аббе νd стекла Y - 56,63The Abbe number ν d of the glass Y is 56.63
Конструктивные параметры рассчитанного объектива приведены в таблице 1. В строках «1», «2», «3» и «4» указаны радиусы кривизны, толщины, показатели преломления и числа Аббе для четырех линз. В строках «d1» «d3» указаны воздушные промежутки между линзами 1-2 и 3-4 соответственно, а в строке «d2» - воздушный промежуток между компонентами.The design parameters of the calculated lens are shown in Table 1. The lines “1”, “2”, “3”, and “4” indicate the radii of curvature, thickness, refractive index, and Abbe number for four lenses. The lines "d 1 ""d 3 " indicate the air spaces between the lenses 1-2 and 3-4, respectively, and in the line "d 2 " - the air gap between the components.
Высокое качество изображения, создаваемого предложенным четырехлинзовым апохроматическим объективом, подтверждается графическими материалами, представленными на Фиг. 2 и Фиг. 3.The high quality of the image created by the proposed four-lens apochromatic lens is confirmed by the graphic materials presented in FIG. 2 and FIG. 3.
На Фиг. 2. приведен график продольной хроматической аберрации для спектрального интервала F' - С. По оси абсцисс отложена продольная хроматическая аберрация в микронах, по оси ординат отложена длина волны в нанометрах. Хорошо виден S-образный характер кривой продольной хроматической аберрации, что свидетельствует о том, что в предлагаемом объективе в указанном спектральном диапазоне три длины волны сведены в одном фокусе и тем самым достигнута высокая степень коррекции хроматической аберрации, величина которой в данном примере равна 49,79 мкм, что составляет 1/14340 от величины фокусного расстояния объектива.In FIG. 2. A graph of longitudinal chromatic aberration is shown for the spectral range F '- C. The longitudinal chromatic aberration in microns is plotted on the abscissa, and the wavelength in nanometers is plotted on the ordinate. The S-shaped nature of the curve of longitudinal chromatic aberration is clearly visible, which indicates that in the proposed lens in the specified spectral range the three wavelengths are brought together in one focus and thereby a high degree of correction of chromatic aberration is achieved, the value of which in this example is 49.79 microns, which is 1/14340 of the focal length of the lens.
На Фиг. 3. приведен график полихроматического числа Штреля в рабочем спектральном диапазоне объектива. По оси абсцисс отложены координаты полевых точек в угловой мере, а по оси ординат - число Штреля. Система имеет дифракционное качество в рабочем спектральном диапазоне в пределах всего поля зрения.In FIG. 3. shows a graph of the polychromatic Strehl number in the working spectral range of the lens. The abscissa axis represents the coordinates of the field points in an angular measure, and the Strehl number on the ordinate axis. The system has diffraction quality in the working spectral range within the entire field of view.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в увеличении относительного отверстия объектива до 1:7 при сохранении величин воздушных промежутков в пределах 0,004f, что сократило габаритную длину устройства.The technical result achieved by solving the problem lies in increasing the relative aperture of the lens to 1: 7 while maintaining the values of the air gaps within 0.004f, which reduced the overall length of the device.
Таким образом, реализация технических преимуществ предлагаемого устройства, обладающего совокупностью указанных отличительных признаков, позволяет создать простую и компактную конструкцию апохроматического объектива с высоким относительным отверстием и относительно хорошей коррекцией хроматических и монохроматических аберраций, который может использоваться в телескопических системах различного назначения, в том числе, в качестве объектива астрономических телескопов для визуального наблюдения.Thus, the implementation of the technical advantages of the proposed device, which has the combination of these distinguishing features, allows you to create a simple and compact design of an apochromatic lens with a high relative aperture and relatively good correction of chromatic and monochromatic aberrations, which can be used in telescopic systems for various purposes, including as a lens of astronomical telescopes for visual observation.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ №2429508, 2010. Апохроматический объектив.1. RF patent No. 2429508, 2010. Apochromatic lens.
2. R. Christen in Sky and Telescope (Oct., 1985), pp. 375-378.2. R. Christen in Sky and Telescope (Oct., 1985), pp. 375-378.
3. Попов Г.М. Современная астрономическая оптика. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 192 с. Стр. 62-68.3. Popov G.M. Modern astronomical optics. - M .: Science. Ch. ed. Phys.-Math. lit., 1988 .-- 192 p. Page 62-68.
4. Слюсарев Г.Г. «Расчет оптических систем», Л-д, Машиностроение, 1975 г., 640 с. Стр. 114-116.4. Slyusarev G.G. "Calculation of optical systems", L-d, Engineering, 1975, 640 S. Page 114-116.
5. Патент РФ на полезную модель №186325 от 16.01.2019.5. RF patent for utility model No. 186325 dated January 16, 2019.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138469U RU196376U1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Four-lens apochromatic lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138469U RU196376U1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Four-lens apochromatic lens |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU196376U1 true RU196376U1 (en) | 2020-02-26 |
Family
ID=69630771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019138469U RU196376U1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Four-lens apochromatic lens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU196376U1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU200806A1 (en) * | Д. Ю. Гальперн, Е. С. Полтырева , И. П. Пол ковым | |||
| US20090052053A1 (en) * | 2007-07-04 | 2009-02-26 | Noriyuki Iyama | Imaging optical system and image pickup apparatus using the same |
| RU2642173C1 (en) * | 2016-12-16 | 2018-01-24 | Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" (АО "НПЗ") | Athermalised wideangle lens for ir spectral region |
| RU186325U1 (en) * | 2018-09-11 | 2019-01-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | TWO COMPONENT APOCHROMATIC LENS |
| RU192789U1 (en) * | 2019-07-02 | 2019-10-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" | FOUR-LENS APOCHROMATIC LENS |
-
2019
- 2019-11-28 RU RU2019138469U patent/RU196376U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU200806A1 (en) * | Д. Ю. Гальперн, Е. С. Полтырева , И. П. Пол ковым | |||
| US20090052053A1 (en) * | 2007-07-04 | 2009-02-26 | Noriyuki Iyama | Imaging optical system and image pickup apparatus using the same |
| RU2642173C1 (en) * | 2016-12-16 | 2018-01-24 | Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" (АО "НПЗ") | Athermalised wideangle lens for ir spectral region |
| RU186325U1 (en) * | 2018-09-11 | 2019-01-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | TWO COMPONENT APOCHROMATIC LENS |
| RU192789U1 (en) * | 2019-07-02 | 2019-10-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" | FOUR-LENS APOCHROMATIC LENS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU185717U1 (en) | TWO COMPONENT APOCHROMATIC LENS | |
| RU192789U1 (en) | FOUR-LENS APOCHROMATIC LENS | |
| RU2451312C1 (en) | Objective lens | |
| RU196376U1 (en) | Four-lens apochromatic lens | |
| RU186325U1 (en) | TWO COMPONENT APOCHROMATIC LENS | |
| RU162339U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
| RU163268U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
| RU162318U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
| RU2749179C1 (en) | Wide spectrum superapochromat | |
| RU204248U1 (en) | LENS | |
| RU88821U1 (en) | LENS | |
| RU2547005C1 (en) | Apochromatic lens | |
| RU2752813C1 (en) | Apochromatic objective for wide spectrum area | |
| RU195924U1 (en) | LENS | |
| RU188678U1 (en) | MIRROR-LENS LENS | |
| RU2652660C1 (en) | Eyepiece with increased eye relief of the exit pupil | |
| RU2784320C1 (en) | Apochromat lens | |
| RU2617139C1 (en) | Wide-angle eyepiece | |
| RU2727269C1 (en) | Fast eyepiece with remote exit pupil | |
| RU2548745C1 (en) | Wide-angle eyepiece | |
| RU2331094C2 (en) | Apochromatic objective | |
| RU191487U1 (en) | LIGHT LIGHT | |
| RU2386988C1 (en) | Lens | |
| RU2681246C1 (en) | Rapid eyepiece with removable exit pupil | |
| RU121091U1 (en) | Pupil Lens |