Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах, работающих с лазерами. The invention relates to optical instrumentation and can be used in optical systems operating with lasers.
Известна телескопическая система Галилея, предназначенная для наблюдения удаленных объектов, состоящая из объектива и окуляра. Объектив выполнен из последовательно расположенных положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету и склеенной линзы из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза. Однако она характеризуется большой длиной и малым увеличением (Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. - Л.: Машиностроение, 1975, с. 195, рис. 11.32). The known Galilean telescopic system, designed to observe distant objects, consisting of a lens and an eyepiece. The lens is made of sequentially located positive meniscus, convex to the object and a glued lens from a biconvex and biconcave lenses, and the eyepiece is a single biconcave lens. However, it is characterized by a long length and a small increase (Slyusarev G.G. Calculation of optical systems. - L .: Mashinostroenie, 1975, p. 195, Fig. 11.32).
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является зрительная труба Галилея, содержащая положительный объектив, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, и положительный двусклеенный компонент из положительных менисков, обращенный выпуклостью к предмету, а также окуляр в виде отрицательного мениска, обращенный выпуклостью к предмету (а.с. СССР 1597832, МПК G 02 B 23/00, публ. 1990). Эта оптическая система обеспечивает увеличение не более 2,5 крат, имеет большую длину 45,1 мм, угол поля зрения 22o14' в пространстве предметов и 52o в пространстве изображения. Пересчитанная на видимое увеличение 5,5 крат система не обеспечивает необходимого качества изображения и имеет большие габариты, так как фокусное расстояние при этом увеличивается более чем в 2 раза, соответственно и продольные габариты примерно тоже в 2 раза.Closest to the invention in technical essence is a Galileo telescope containing a positive lens glued from a biconvex and biconcave lens, and a positive two-glued component from positive menisci, convex to the object, and also an eyepiece in the form of a negative meniscus, convex to the object (and S. USSR 1597832, IPC G 02 B 23/00, publ. 1990). This optical system provides an increase of not more than 2.5 times, has a large length of 45.1 mm, the angle of view is 22 o 14 'in the space of objects and 52 o in the space of the image. Recalculated for a visible increase of 5.5 times, the system does not provide the necessary image quality and has large dimensions, since the focal length increases by more than 2 times, respectively, and the longitudinal dimensions are also approximately 2 times larger.
Задачей заявляемого изобретения является создание телескопической оптической системы с видимым увеличением 5,5 крат с высоким качеством изображения при малой длине. The objective of the invention is the creation of a telescopic optical system with a visible magnification of 5.5 times with high image quality with a small length.
Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается созданием телескопической оптической системы типа Галилея, состоящей из объектива и окуляра, причем объектив состоит из двух положительных линз, первая из которых - двусклеенная из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а окуляр - одиночная отрицательная линза, в отличие от известного вторая линза объектива выполнена в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к изображению, а окуляр в виде двояковогнутой линзы. The technical result due to this task is achieved by creating a Galilean-type telescopic optical system consisting of a lens and an eyepiece, the lens consisting of two positive lenses, the first of which is double-glued from a biconvex and biconcave lenses, and the eyepiece is a single negative lens, unlike The famous second lens of the lens is made in the form of a single plano-convex lens, facing the image with a plane, and the eyepiece is in the form of a biconcave lens.
На чертеже представлена оптическая схема предложенной телескопической оптической системы. Она состоит из последовательно расположенных положительной линзы, склеенной из двояковыпуклой линзы 1 и двояковогнутой линзы 2, одиночной плосковыпуклой линзы 3, обращенной плоскостью к изображению. Линзы 1, 2 и 3 образуют объектив, а окуляр выполнен в виде одиночной двояковогнутой линзы 4. The drawing shows an optical diagram of the proposed telescopic optical system. It consists of a successively arranged positive lens glued from a biconvex lens 1 and a biconcave lens 2, a single plane-convex lens 3, facing the image to the plane. Lenses 1, 2 and 3 form the lens, and the eyepiece is made in the form of a single biconcave lens 4.
В соответствии с предложенным решением рассчитан конкретный вариант телескопической оптической системы для длин волн 1540 нм и 589 нм. Конструктивные параметры приведены в таблице. In accordance with the proposed solution, a specific variant of the telescopic optical system for the wavelengths of 1540 nm and 589 nm was calculated. Design parameters are given in the table.
Характеристики рассчитанной телескопической системы
Видимое увеличение, крат - 5,5
Диаметр выходного зрачка, мм - 4,1
Угол поля зрения - 2'30"
Удаление выходного зрачка, мм - 7
Длина, мм - 45,89
В предложенном варианте телескопическая оптическая система имеет следующие аберрации для λ=1540 нм:
Угловая сферическая аберрация для точки на оси, угл. сек - не более 11,1
Аберрация широкого наклонного пучка для поля зрения 2'30" в меридиональном сечении, угл. сек - не более 27,9
В сагиттальном сечении, угл. сек - не более 11,1
Меридиональный астигматический отрезок xm l, дптр - Не более 0,0146
Сагиттальный астигматический отрезок xs l, дптр - Не более 0,0141
Оптическая система работает следующим образом. Объектив 1-3 создает мнимое прямое промежуточное изображение объекта вблизи фокальной плоскости окуляра (на чертеже не показана), а окуляр 4 переносит изображение в бесконечность.Characteristics of the calculated telescopic system
Visible increase, fold - 5.5
The diameter of the exit pupil, mm - 4.1
Angle of view - 2'30 "
Removal of the exit pupil, mm - 7
Length, mm - 45.89
In the proposed embodiment, the telescopic optical system has the following aberrations for λ = 1540 nm:
Angular spherical aberration for a point on an axis, ang. sec - no more than 11.1
Aberration of a wide inclined beam for a field of view of 2'30 "in the meridional section, angular sec. - not more than 27.9
In the sagittal section, ang. sec - no more than 11.1
Meridional astigmatic segment x m l , diopters - Not more than 0.0146
Sagittal astigmatic segment x s l , dioptre - Not more than 0.0141
The optical system operates as follows. Lens 1-3 creates an imaginary direct intermediate image of the object near the focal plane of the eyepiece (not shown in the drawing), and eyepiece 4 transfers the image to infinity.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создана телескопическая оптическая система с видимым увеличением 5,5 крат с высоким качеством изображения при малой длине. Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained: a telescopic optical system with a visible magnification of 5.5 times with a high image quality with a small length is created.