RU2192027C1

RU2192027C1 - Catadioptric lens

Info

Publication number: RU2192027C1
Application number: RU2001108195/28A
Authority: RU
Inventors: С.И. Щеглов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А.Зверева"
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-27

Abstract

FIELD: optics. SUBSTANCE: catadioptric lens includes main mirror coming in the form of ring-shaped reflecting coat deposited on second surface of negative meniscus lens facing object with concavity, countermirror applied to central part of second surface of biconvex lens and lens compensator manufactured in the form of biconvex lens cemented to first surface of negative meniscus lens. Following relations should be realized: R1 = R2 - R6, where R1 is radius of first optical surface of biconvex lens; R2 is radius of second optical surface of biconvex lens in peripheral part; R6 is radius of sixth optical surface functioning as countermirror. Invention ensures formation of catadioptric lens with relative aperture 1:1.1 and high-quality image when operating in spectral range from 520 to 920 nm. EFFECT: improved adaptability to manufacture. 1 dwg, 1 tbl

Description

Иобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных приборах. The invention relates to optical instrumentation and can be used in various devices.

Известен зеркально-линзовый объектив (СССР а.с. 576557, С 02 В 17/08, 1976 г. ), но он имеет большое количество конструктивных элементов (более четырех). Known mirror lens (USSR AS 576557, 02 02/17/08, 1976), but it has a large number of structural elements (more than four).

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является зеркально-линзовый объектив (патент США 4273425, НКИ 350-444, опубл. 1981 г. ), содержащий двояковыпуклую линзу, на второй поверхности которой в центральной части нанесено зеркальное отражающее покрытие, которое является контрзеркалом, отрицательную менисковую линзу, обращенную вогнутостью к предмету, имеющую на второй поверхности кольцеобразное отражающее покрытие, которое является главным зеркалом, и вторую двояковыпуклую линзу, склеенную с первой поверхностью отрицательной менисковой линзы. The closest analogue to the claimed technical solution is a mirror lens (US patent 4273425, NKI 350-444, publ. 1981), containing a biconvex lens, on the second surface of which in the Central part is applied a reflective reflective coating, which is a counter-mirror, negative a meniscus lens facing concavity to an object having an annular reflective coating on the second surface, which is the main mirror, and a second biconvex lens adhered negatively to the first surface oh meniscus lens.

Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1: 1,2 и недостаточную технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей - разные, что требует применения своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую поверхность. However, this lens has an insufficient relative aperture of 1: 1.2 and insufficient manufacturability, since all the radii of the optical surfaces are different, which requires the use of a test glass and a processing tool on each surface.

Задачей заявляемого изобретения является создание зеркально-линзового объектива с относительным отверстием 1: 1,1, фокусным расстоянием f' = 48 мм, полем зрения 2w = 5^o с высоким качеством изображения при работе в спектральном диапазоне от 520 до 920 нм, с повышенной технологичностью.The objective of the invention is the creation of a mirror lens with a relative aperture of 1: 1.1, focal length f '= 48 mm, field of view 2w = 5 ^o with high image quality when operating in the spectral range from 520 to 920 nm, with high adaptability .

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается созданием зеркально-линзового объектива, содержащего главное зеркало, выполненное в виде кольцеобразного отражающего покрытия, нанесенного на второй поверхности отрицательной менисковой линзы, обращенной вогнутостью к предмету, контрзеркало, выполненное на центральной части второй поверхности двояковыпуклой линзы, и линзовый компенсатор, выполненный в виде двояковыпуклой линзы, склеенной с первой поверхностью отрицательной менисковой линзы, в котором, в отличие от известного, имеет место соотношение
R1 = |R2| = |R6|,
где R1 - радиус первой оптической поверхности двояковыпуклой линзы, которая является контрзеркалом;
R2 - радиус второй оптической поверхности двояковыпуклой линзы в периферийной ее части;
R6 - радиус шестой оптической поверхности двояковыпуклой линзы в центральной отражающей части (контрзеркало).The technical result due to this task is achieved by creating a mirror-lens lens containing a main mirror made in the form of an annular reflective coating deposited on the second surface of a negative meniscus lens facing concavity to the object, a counter-mirror made on the central part of the second surface of the biconvex lens, and a lens compensator made in the form of a biconvex lens glued to the first surface of a negative meniscus lens, in which, unlike known, the relation
R1 = | R2 | = | R6 |,
where R1 is the radius of the first optical surface of the biconvex lens, which is a counter-mirror;
R2 is the radius of the second optical surface of the biconvex lens in its peripheral part;
R6 is the radius of the sixth optical surface of the biconvex lens in the central reflective part (counter-mirror).

Применение первой двояковыпуклой линзы с одинаковыми радиусами оптических поверхностей повышает технологичность изделия, так как требует применения одинаковых пробного стекла и обрабатывающего инструмента для обеих поверхностей первой линзы. The use of the first biconvex lens with the same radii of the optical surfaces increases the manufacturability of the product, since it requires the use of the same test glass and a processing tool for both surfaces of the first lens.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного зеркально-линзового объектива. The drawing shows an optical diagram of the proposed mirror-lens.

Объектив состоит из первой положительной двояковыпуклой линзы 1, на вторую поверхность которой в центральной части нанесено зеркальное отражающее покрытие 2, выполняющее функцию контрзеркала, отрицательной менисковой линзы 3, обращенной вогнутостью к предмету, с кольцеобразным зеркальным отражающим слоем 4, нанесенным на ее вторую поверхность и выполняющим функцию главного зеркала, и второй положительной линзы 5, склеенной своей второй поверхностью с первой поверхностью отрицательной менисковой линзы 3. За объективом могут быть установлены светофильтр и защитное стекло (плоскопараллельная пластина). The lens consists of a first positive biconvex lens 1, on the second surface of which a mirror reflective coating 2 is applied in the central part, which acts as a counter-mirror, a negative meniscus lens 3 facing concavity to the object, with an annular mirror reflective layer 4 deposited on its second surface and performing the function of the main mirror and the second positive lens 5 glued with its second surface to the first surface of the negative meniscus lens 3. Behind the lens can be installed Lena filter and protective glass (plane-parallel plate).

Объектив работает следующим образом: световой поток периферийно по кольцу проходит через линзу 1, затем, отразившись от внутренней поверхности 4 отрицательной менисковой линзы 3, падает на контрзеркало 2, которое направляет этот поток на линзовую группу компенсатора полевых аберраций 5, 3, после которого он проходит через защитное стекло и формирует изображение объекта наблюдения в задней фокальной плоскости объектива F¹.The lens works as follows: the luminous flux peripherally through the ring passes through the lens 1, then, reflected from the inner surface 4 of the negative meniscus lens 3, falls on the counter-mirror 2, which directs this flux to the lens group of the field aberration compensator 5, 3, after which it passes through a protective glass and forms an image of the object of observation in the rear focal plane of the lens F ¹ .

В соответствии с предложенным решением рассчитано два варианта зеркально-линзового объектива для спектрального диапазона от 520 до 920 нм. Они отличаются тем, что отрицательный мениск в первом случае выполнен из стекла марки TKI4 с более высоким показателем преломления, чем стекло марки К8 во втором варианте. Это обеспечивает большую разность показателей преломления между отрицательным мениском и линзой компенсатора и поэтому более высокое качество изображения. Второй вариант более технологичный и требует меньших затрат, так как стекло марки К8 меньшей стоимости, но при этом имеет большую относительную твердость по шлифованию, что обеспечивает получение лучшей чистоты зеркальной поверхности, и оно менее пузырное. In accordance with the proposed solution, two variants of a mirror-lens objective were calculated for the spectral range from 520 to 920 nm. They differ in that the negative meniscus in the first case is made of TKI4 glass with a higher refractive index than K8 glass in the second embodiment. This provides a large difference in refractive indices between the negative meniscus and the compensator lens and therefore higher image quality. The second option is more technologically advanced and requires less cost, since K8 glass is of lower cost, but at the same time has a higher relative grinding hardness, which ensures a better mirror surface, and it is less bubble.

Первый вариант имеет конструктивные параметры, приведенные в табл. 1. The first option has design parameters shown in table. 1.

Характеристики рассчитанного объектива:
Фокусное расстояние объектива - 48,03 мм
Относительное отверстие - 1: 1,1
Угол поля зрения - 5^o
Объектив имеет следующие аберрации для λ = 766 нм:
поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,003 мм;
поперечная аберрация широкого наклонного пучка для поля зрения 2W = 5 град;
в меридиональном сечении не более 0,0099 мм;
-"- в сагиттальном сечении не более 0,0175 мм;
меридиональный астигматический отрезок х¹ _m не более 0,0075 мм;
сагиттальный астигматический отрезок х¹ _s не более 0,0017 мм;
дисторсия не более 0,041%.Characteristics of the calculated lens:
Focal length of the lens - 48.03 mm
Relative aperture - 1: 1,1
5 ^° field of view
The lens has the following aberrations for λ = 766 nm:
transverse spherical aberration for a point on the axis of not more than 0.003 mm;
transverse aberration of a wide inclined beam for the field of view 2W = 5 deg;
in the meridional section not more than 0.0099 mm;
- "- in a sagittal section of not more than 0.0175 mm;
meridional astigmatic segment x ¹ _m not more than 0.0075 mm;
sagittal astigmatic segment x ¹ _s not more than 0.0017 mm;
distortion of not more than 0.041%.

Второй рассчитанный вариант объектива имеет конструктивные параметры, приведенные в табл.2. The second calculated version of the lens has the design parameters shown in Table 2.

Характеристики объектива:
Фокусное расстояние объектива - 48,04 мм
Относительное отверстие - 1: 1,1
Угол поля зрения - 5^o
Объектив имеет следующие аберрации для λ = 766 нм:
поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,0056 мм;
поперечная аберрация широкого наклонного пучка для поля зрения 2w = 5 град;
в меридиональном сечении не более 0,0144 мм;
-"- в сагиттальном сечении не более 0,0052 мм;
в меридиональном астигматический отрезок х¹ _m не более 0,0211 мм;
сагиттальный астигматический отрезок х¹ _s не более 0,0008 мм;
дисторсия не более 0,044%.Lens Specifications:
The focal length of the lens - 48.04 mm
Relative aperture - 1: 1,1
5 ^° field of view
The lens has the following aberrations for λ = 766 nm:
transverse spherical aberration for a point on the axis of not more than 0.0056 mm;
transverse aberration of a wide inclined beam for the field of view 2w = 5 deg;
in the meridional section not more than 0.0144 mm;
- "- in a sagittal section of not more than 0.0052 mm;
in the meridional astigmatic segment x ¹ _m not more than 0.0211 mm;
sagittal astigmatic segment x ¹ _s not more than 0,0008 mm;
distortion no more than 0,044%.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан зеркально-линзовый объектив с относительным отверстием 1: 1,1, фокусным расстоянием f' = 48 мм, полем зрения 2W = 5^o, с высоким качеством изображения при работе в спектральном диапазоне от 520 до 920 нм, с повышенной технологичностью.Thus, as a result of the proposed solution, the technical result was obtained: a mirror-lens lens was created with a relative aperture of 1: 1.1, focal length f '= 48 mm, field of view 2W = 5 ^o , with high image quality when operating in the spectral range from 520 to 920 nm, with high adaptability.

Claims

A mirror-lens lens containing a main mirror made in the form of an annular reflective coating deposited on the second surface of a negative meniscus lens facing concavity to the object, a counter-mirror made on the central part of the second surface of the first biconvex lens, and a lens compensator made in the form of a second biconvex a lens adhered to the first surface of a negative meniscus lens, characterized in that the following relation R1 = | R2 | = | R6 |, where R1 is the radius of the first optical surface of the biconvex lens; R2 is the radius of the second optical surface of the biconvex lens in the peripheral part; R6 is the radius of the sixth optical surface acting as a counter-mirror.