RU2106004C1

RU2106004C1 - Telescopic system

Info

Publication number: RU2106004C1
Application number: RU96112467A
Authority: RU
Inventors: Ирина Леонидовна Анитропова-Лившиц; Игорь Григорьевич Бронштейн
Original assignee: Ирина Леонидовна Анитропова-Лившиц; Игорь Григорьевич Бронштейн
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1998-02-27

Abstract

FIELD: optical instrumentation engineering. SUBSTANCE: negative 1 and positive 2 menisci facing the object with their concavity are positioned in objective in front of first positive lens. Flat-convex lens 5 is positioned behind negative lens. Second component of objective is glued of negative meniscus 7 facing the image with its concavity and biconvex lens 8. Thickness of both biconvex objective lenses 6, 8 is within 0.5-1.0 of objective focal distance. EFFECT: more efficient construction. 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к телескопическим системам типа зрительной трубы Кеплера, и может быть использовано как зрительная труба или телескопическая насадка для видеокамеры. The invention relates to optical instrumentation, and more specifically to telescopic systems such as a Kepler telescope, and can be used as a telescope or telescopic nozzle for a video camera.

Известна телескопическая галилеевская система [1] содержащая одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, а также отрицательного мениска, выполняющего функцию окуляра. Known telescopic Galilean system [1] containing a single positive meniscus facing concavity to the image, a positive component glued from a biconvex and biconcave lenses, a single negative meniscus facing concavity to the image, as well as a negative meniscus that serves as an eyepiece.

Недостаток известной телескопической системы малое угловое поле, малое увеличение и недостаточное удаление выходного зрачка. Наиболее близким по техническому решению является зрительная труба Кеплера [2] содержащая объектив с вынесенным входным зрачком, состоящий из склеенных положительной и отрицательных линз, и положительный окуляр, состоящий из двояковыпуклой линзы и положительного склеенного компонента, которая выбрана авторами за прототип. Известная оптическая система имеет угловое поле 8 угл. градусов, увеличение 0,2 крата, вынос выходного зрачка 12 мм и аберрационную коррекцию по критерию волновых аберраций не менее 5 длин волн. A disadvantage of the known telescopic system is a small angular field, a small increase and insufficient removal of the exit pupil. The closest in technical solution is the Kepler telescope [2] containing a lens with a remote entrance pupil, consisting of glued positive and negative lenses, and a positive eyepiece, consisting of a biconvex lens and a positive glued component, which the authors selected for the prototype. The known optical system has an angular field of 8 angles. degrees, an increase of 0.2 krata, the removal of the exit pupil of 12 mm and aberration correction according to the criterion of wave aberrations of at least 5 wavelengths.

Задача изобретения повышение информативности за счет увеличения выноса выходного зрачка с одновременным увеличением поля зрения, увеличения и улучшением качества аберрационной коррекции за счет конструктивного выполнения оптической схемы. The objective of the invention is to increase the information content by increasing the removal of the exit pupil while increasing the field of view, increasing and improving the quality of aberration correction due to the constructive implementation of the optical scheme.

Решение указанной задачи достигается тем, что в телескопической системе, содержащей объектив с вынесенным входным зрачком, включающий склеенные положительную и отрицательную линзы и положительный окуляр, состоящий из двояковыпуклой линзы и положительного склеенного компонента, в объективе перед первой положительной линзой установлены отрицательный и положительный мениски, обращенные вогнутостью к предмету, позади отрицательной линзы установлена плосковыпуклая линза, второй компонент окуляра выполнен склеенным из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы, при этом толщины обеих двояковыпуклых линз окуляра находятся в диапазоне 0,5-1,0 от величины фокусного расстояния окуляра. The solution to this problem is achieved by the fact that in a telescopic system containing a lens with a remote entrance pupil, including glued positive and negative lenses and a positive eyepiece, consisting of a biconvex lens and a positive bonded component, negative and positive menisci are installed in front of the first positive lens, facing concavity to the object, a flat-convex lens is installed behind the negative lens, the second component of the eyepiece is made of glued from the negative m a meniscus facing a concavity to the image and a biconvex lens, while the thicknesses of both biconvex lenses of the eyepiece are in the range of 0.5-1.0 of the focal length of the eyepiece.

Дополнительно введенные в схему компоненты участвуют в получении большого выноса выходного зрачка, позволяют увеличить угловое поле зрения, улучшают качество аберрационной коррекции за счет исправления сферической аберрации высшего порядка и кривизны при большом угловом поле, особенно в сагиттальном сечении. Склеенный компонент объектива имеет силовую нагрузку и одновременно коррегирует аберрации: особый вклад он вносит в коррекцию астигмохроматизма, значительного при больших угловых полях. Позади отрицательной линзы объектива установлена плосковыпуклая линза, играющая, наряду с выполнением функции коллектива, и коррекционную роль для исправления сагиттальной кривизны. Первый компонент окуляра выполнен в виде двояковыпуклой линзы, что влияет на вынос выходного зрачка, увеличение фокусного расстояния окуляра, позволяющего вместе с объективом обеспечить большое увеличение всей системы, а также коррегировать кому и сферическую аберрацию для точки на оси и в широких наклонных пучках. Второй компонент выполнен склеенным из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы, создает требуемое увеличение, вынос зрачка, необходимое угловое поле и вносит вклад в аберрационную коррекцию по астигматизму, коме, хроматическим аберрациям. Большое значение имеют также значительные толщины линз окуляра, составляющие для обеих двояковыпуклых линз окуляра 0,5-1,0 от фокусного расстояния окуляра. В этом случае толщины положительных линз окуляра являются дополнительными параметрами для коррекции аберраций сагиттального сечения. Указанная совокупность позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической схемы, позволяющих одновременно улучшить качество аберрационной коррекции телескопической системы. При этом происходит взаимная компенсация аберраций высших порядков в широких наклонных пунктах у объективной и окулярной частей телескопической системы, что не позволяет применять эти части отдельно друг от друга. Такая совокупность повышает информативность телескопической системы за счет увеличения выноса выходного зрачка с одновременным увеличением поля зрения, увеличением и улучшением качества аберрационной коррекции за счет конструктивного выполнения оптической схемы. Additionally introduced into the circuit components are involved in obtaining a large projection of the exit pupil, can increase the angular field of view, improve the quality of aberration correction by correcting higher order spherical aberration and curvature with a large angular field, especially in the sagittal section. The glued component of the lens has a power load and at the same time corrects aberrations: it makes a special contribution to the correction of astigmochromatism, which is significant at large angular fields. Behind the negative lens of the lens, a plano-convex lens is installed, which plays, along with performing the collective function, a correctional role for correcting the sagittal curvature. The first component of the eyepiece is made in the form of a biconvex lens, which affects the exit pupil extension, the increase in the focal length of the eyepiece, which allows the lens to provide a large increase in the entire system, as well as to correct coma and spherical aberration for a point on the axis and in wide inclined beams. The second component is made of glued from the negative meniscus, facing concavity to the image, and a biconvex lens, creates the required increase, pupil extension, the necessary angular field and contributes to the aberration correction for astigmatism, coma, chromatic aberration. Significant thicknesses of the eyepiece lenses are also of great importance, constituting 0.5-1.0 of the focal length of the eyepiece for both biconvex lenses of the eyepiece. In this case, the thickness of the positive lenses of the eyepiece are additional parameters for the correction of aberrations of the sagittal section. The specified combination allows you to get the necessary and sufficient number of parameters of the optical scheme, which can simultaneously improve the quality of aberration correction of the telescopic system. In this case, mutual compensation of higher order aberrations occurs at wide inclined points at the objective and ocular parts of the telescopic system, which does not allow the use of these parts separately from each other. Such a combination increases the information content of the telescopic system by increasing the exit pupil extension while increasing the field of view, increasing and improving the quality of aberration correction due to the constructive implementation of the optical scheme.

По сравнению с прототипом, предлагаемое изобретение имеет новую совокупность существенных признаков, неизвестных из уровня техники, т.е. отвечает критерию "новизна". Compared with the prototype, the present invention has a new set of essential features unknown from the prior art, i.e. meets the criterion of "novelty."

В литературе не обнаружена предлагаемая совокупность отличительных признаков, направленных на достижение поставленной цели. Это позволяет утверждать, что изобретение соответствует критерию "существенные отличия". In the literature, the proposed combination of distinctive features aimed at achieving the goal is not found. This suggests that the invention meets the criterion of "significant differences".

Совокупность всех введенных признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации телескопической системы с большим выносом выходного зрачка, с большим угловым полем и увеличением, обладающей улучшенным качеством аберрационной коррекции. The combination of all the introduced features allows us to solve the problem, the exclusion of any of them leads to the impossibility of implementing a telescopic system with a large projection of the exit pupil, with a large angular field and magnification, which has an improved quality of aberration correction.

На фиг. 1 представлена оптическая схема телескопической системы с ходом осевого пучка и широкого наклонного пучка лучей для углового поля 2w=110 угловых градусов; на фиг. 2 графики волновых аберраций телескопической системы для точки на оси w=0, углового поля w=55^o и w=30^o.In FIG. 1 is an optical diagram of a telescopic system with an axial beam and a wide inclined beam of rays for an angular field of 2w = 110 angular degrees; in FIG. 2 graphs of wave aberrations of the telescopic system for a point on the axis w = 0, angular field w = 55 ^o and w = 30 ^o .

Телескопическая система содержит последовательно расположенные по ходу луча объектив, состоящий из отрицательного 1 и положительного 2 менисков, обращенных вогнутостью к объекту, склеенного положительного компонента, состоящего из положительной 3 и отрицательной линз 4 и плосковыпуклой линзы 5, и окуляр, первый компонент которого выполнен в виде двояковыпуклой линзы 6, второй компонент выполнен склеенным из отрицательного мениска 7, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы 8, при этом толщины линз 6 и 8 находятся в диапазоне 0,5-1,0 от величины фокусного расстояния окуляра. The telescopic system contains a lens consecutively located along the beam, consisting of a negative 1 and a positive 2 menisci facing concavity to the object, a glued positive component consisting of a positive 3 and a negative lens 4 and a plano-convex lens 5, and an eyepiece, the first component of which is made in the form biconvex lens 6, the second component is glued from the negative meniscus 7, facing concavity to the image, and biconvex lens 8, while the thickness of the lenses 6 and 8 are in the range Azone 0.5-1.0 of the magnitude of the focal length of the eyepiece.

Телескопическая система работает следующим образом. The telescopic system operates as follows.

Световой поток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через все элементы объектива, после которых образуется промежуточное изображение в фокальной плоскости объектива, которое является предметом для окуляра, состоящего из линз 6-8. После окуляра образуется изображение в бесконечности. The luminous flux from an infinitely distant object sequentially passes through all the lens elements, after which an intermediate image is formed in the focal plane of the lens, which is the subject of an eyepiece consisting of 6-8 lenses. After the eyepiece, an image is formed at infinity.

Примером конкретной реализации предлагаемого изобретения является телескопическая система, имеющая увеличения г=-0,124 крата, угловое поле 2w=110 угловых градусов. Конструктивные параметры телескопической системы представлены в табл. 1, а ее параксиальные характеристики в табл. 2. An example of a specific implementation of the invention is a telescopic system having an increase of r = -0.124 krata, an angular field of 2w = 110 angular degrees. The design parameters of the telescopic system are presented in table. 1, and its paraxial characteristics in table. 2.

Техническими преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются:
увеличение выноса выходного зрачка в 2,5 раза;
увеличение поля зрения в 10 раз;
увеличение увеличения Г в 2 раза;
улучшение качества аберрационной коррекции по критерию волновых аберраций в 3 раза.The technical advantages of the invention in comparison with the prototype are:
an increase in the exit pupil 2.5 times;
increase in field of view by 10 times;
2-fold increase in G;
3 times improvement in the quality of aberration correction according to the criterion of wave aberrations.

Реализация технических преимуществ предлагаемого изобретения позволяет повысить информативность телескопической системы, что позволяет использовать ее как широкоугольную телескопичность насадку к видеокамере за счет использования телескопической системы с большим выносом выходного зрачка, с большим угловым полем и увеличением, обладающей улучшенным качеством аберрационной коррекции. Предлагаемая система может также использоваться как обычная зрительная труба при наблюдении глазом, при этом большой вынос зрачка, большое угловое поле, большое увеличение и высокое качество аберрационной коррекции обеспечивают удобство наблюдения и увеличивают его информативность. The implementation of the technical advantages of the invention allows to increase the information content of the telescopic system, which makes it possible to use it as a wide-angle telescopic nozzle for the video camera through the use of a telescopic system with a large projection of the exit pupil, with a large angular field and magnification, which has improved quality of aberration correction. The proposed system can also be used as a regular telescope when observing with the eye, while a large pupil extension, a large angular field, a large increase and high quality aberration correction provide ease of observation and increase its information content.

Claims

A telescopic system containing a lens with a remote entrance pupil, including glued positive and negative lenses, and a positive eyepiece, including a biconvex lens and a positive glued component, characterized in that the lens has negative and positive menisci in front of the positive lens, facing concavity to the object, behind a flat-convex lens is installed with a negative lens, and the glued component of the eyepiece is made of a negative meniscus and a biconvex lens, while Both biconvex lenses of the eyepiece are in the range of 0.5 to 1.0 of the focal length of the eyepiece.