RU88821U1

RU88821U1 - LENS

Info

Publication number: RU88821U1
Application number: RU2009126198/22U
Authority: RU
Inventors: Наталья Ефимовна Кунделева
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2009-11-20

Abstract

Объектив из четырех компонентов, расположенных на оптической оси, первый компонент которого положительная линза, второй компонент - отрицательная линза, третий компонент - положительная линза, четвертый компонент - отрицательная линза, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде плосковогнутой линзы, вогнутая поверхность которого обращена к пространству предметов, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, расстояние между вторым и третьим компонентами составляет не менее 0,02 фокусного расстояния объектива, при этом компоненты выполнены из стекол, для которых разность чисел Аббе первого и второго, четвертого и третьего компонентов составляет не менее 50 и 38 соответственно.A lens of four components located on the optical axis, the first component of which is a positive lens, the second component is a negative lens, the third component is a positive lens, the fourth component is a negative lens, characterized in that the first component is a biconvex lens, the second component is made the form of a flat-concave lens, the concave surface of which is facing the space of objects, the third component is made in the form of a meniscus, facing the concave surface to the image space the fourth component is made in the form of a meniscus facing a concave surface to the image space, the distance between the second and third components is not less than 0.02 of the focal length of the lens, while the components are made of glasses for which the difference in the Abbe numbers of the first and second, fourth and third components is at least 50 and 38, respectively.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам и может использоваться как объектив коллиматора.The utility model relates to optical instrumentation, namely, to lenses and can be used as a collimator lens.

Известен двухкомпонентный апохроматический объектив [1] из двух компонентов, первый из которых - двусклеенная линза, состоящая из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент выполнен в виде двусклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и двояковыпуклой линзы. Данная конструкция объектива, реализованная для фокусного расстояния 1000 мм и относительного отверстия 1:10, имеет вторичный спектр 0,62 мм для параксиальных лучей в области спектра (500…900) нм и среднеквадратичное отклонение волнового фронта 0,1λ, что свидетельствует о том, что объектив имеет качество изображения хуже дифракционного.Known two-component apochromatic lens [1] of two components, the first of which is a double-glued lens, consisting of a biconvex and biconcave lenses, the second component is made in the form of a double-glued lens, consisting of a negative meniscus facing a concave surface to the image space, and a biconvex lens. This lens design, implemented for a focal length of 1000 mm and a relative aperture of 1:10, has a secondary spectrum of 0.62 mm for paraxial rays in the spectral region (500 ... 900) nm and a standard deviation of the wavefront of 0.1λ, which indicates that the lens has image quality worse than diffraction.

Наиболее близким к предлагаемому объективу является апохроматический объектив [2], состоящий из четырех компонентов. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, четвертый компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы. Данная конструкция апохроматического объектива, реализованная для фокусного расстояния f=1000 мм и относительного отверстия 1:10, имеет вторичный спектр 0,442 мм для параксиальных лучей в области спектра (500…900) нм и средне-квадратичное отклонение волнового фронта 0,05λ. Однако, при увеличении фокусного расстояния данная конструкция не обеспечивает дифракционного качества изображения в области спектра (500…900) нм.Closest to the proposed lens is an apochromatic lens [2], consisting of four components. The first component is made in the form of a positive meniscus facing a concave surface to the space of objects, the second component is made in the form of a biconcave lens, the third component is made in the form of a biconvex lens, the fourth component is made in the form of a biconcave lens. This design of the apochromatic lens, implemented for a focal length f = 1000 mm and a relative aperture of 1:10, has a secondary spectrum of 0.442 mm for paraxial rays in the spectral region (500 ... 900) nm and a mean square deviation of the wavefront of 0.05λ. However, with an increase in the focal length, this design does not provide diffractive image quality in the spectral region (500 ... 900) nm.

Задачей полезной модели является увеличение фокусного расстояния объектива при сохранении дифракционного качества изображения в спектральном диапазоне λ=(500 м…900) нм.The objective of the utility model is to increase the focal length of the lens while maintaining the diffraction quality of the image in the spectral range λ = (500 m ... 900) nm.

Объектив из четырех компонентов, расположенных на оптической оси, первый компонент которого положительная линза, второй компонент - отрицательная линза, третий компонент - положительная линза, четвертый компонент - отрицательная линза, в отличие от прототипа первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде плоско-вогнутой линзы, вогнутая поверхность которого обращена к пространству предметов, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, расстояние между вторым и третьим компонентами составляет не менее 0,02 фокусного расстояния объектива, при этом компоненты выполнены из оптических стекол, для которых разность чисел Аббе первого и второго, четвертого и третьего компонентов составляет не менее 50 и 38, соответственно.A lens of four components located on the optical axis, the first component of which is a positive lens, the second component is a negative lens, the third component is a positive lens, the fourth component is a negative lens, unlike the prototype, the first component is made in the form of a biconvex lens, the second component is made in the form of a flat-concave lens, the concave surface of which is facing the space of objects, the third component is made in the form of a meniscus, facing the concave surface to the space of images, h the fourth component is made in the form of a meniscus facing a concave surface to the image space, the distance between the second and third components is at least 0.02 of the focal length of the lens, while the components are made of optical glasses, for which the difference in the Abbe numbers of the first and second, fourth and third components is at least 50 and 38, respectively.

Выбор конструкции первого компонента в виде двояковыпуклой линзы, второго компонента в виде плоско-вогнутой линзы, обращенной вогнутой поверхностью к пространству предметов, третьего компонента в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и четвертого компонента, выполненного в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, выбор расстояния между вторым и третьим компонентами не менее 0,02 фокусного расстояния объектива, позволил увеличить фокусное расстояние объектива и исправить сферическую и сферо-хроматические аберрации в области спектра (500…900) нм.The choice of the construction of the first component in the form of a biconvex lens, the second component in the form of a flat-concave lens facing the concave surface to the space of objects, the third component in the form of a positive meniscus facing the concave surface to the image space, and the fourth component made in the form of a negative meniscus facing concave surface to the image space, the choice of the distance between the second and third components of at least 0.02 of the focal length of the lens, allowed to increase placing behind the lens and to correct spherical and sphero-chromatic aberration in the spectral region (500 ... 900) nm.

Выбор оптических стекол линз, при котором разность чисел Аббе для первого и второго, четвертого и третьего компонентов составляет не менее 50 и 38, соответственно, обеспечил исправление вторичного спектра в области спектра (500…900) нм.The choice of optical lens glasses, in which the difference between the Abbe numbers for the first and second, fourth and third components is at least 50 and 38, respectively, provided correction of the secondary spectrum in the spectral region (500 ... 900) nm.

Предлагаемый объектив работает в спектральном диапазоне: λ=(500 нм…900) нм, имеет фокусное расстояние 3000 мм, диаметр входного зрачка 150 мм.The proposed lens operates in the spectral range: λ = (500 nm ... 900) nm, has a focal length of 3000 mm, the diameter of the entrance pupil is 150 mm.

На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.Figure 1 shows the optical scheme of the proposed lens.

На фиг.2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где R - радиусы кривизны поверхностей линз, D - расстояния между поверхностями линз, n_е - показатель преломления стекол линз для линии е (λ=546 нм), ν_e - число Аббе для линии е.Figure 2 shows the design parameters of the objective lenses and the characteristics of the glasses, where R is the radius of curvature of the lens surfaces, D is the distance between the lens surfaces, n _e is the refractive index of the lens glasses for the line e (λ = 546 nm), ν _e is the Abbe number for line e.

На фиг.3 приведен график поперечной сферической аберрации объектива.Figure 3 shows a graph of the transverse spherical aberration of the lens.

Объектив (фиг.1) состоит из четырех компонентов. Первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 1, второй компонент выполнен в виде плоско-вогнутой линзы 2, обращенной вогнутой поверхностью к пространству предметов, третий компонент выполнен в виде положительного мениска 3, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска 4, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Расстояние между вторым и третим компонентами равно 65 мм, что составляет 0,0218 фокусного расстояния объектива. Фокусное расстояние объектива f'=2976,2 мм. Первый компонент выполнен из стекла марки N-PK51, второй и третий компоненты выполнены из стекла N-SF6, четвертый компонент - из стекла N-BK7, все стекла фирмы SCHOTT. Разность чисел Аббе первого и второго компонентов составляет 50,42, четвертого и третьего компонентов - 38,8. Вторичный спектр для параксиальных лучей в области спектра (500…900) нм не превышает 0,95 мм. Средне-квадратичное отклонение волнового фронта составляет 0,03λ, что свидетельствует о дифракционном качестве изображений.The lens (figure 1) consists of four components. The first component is made in the form of a biconvex lens 1, the second component is made in the form of a flat-concave lens 2 facing the concave surface to the space of objects, the third component is made in the form of a positive meniscus 3 facing the concave surface to the image space, the fourth component is made in the form of a negative meniscus 4 facing a concave surface to the image space. The distance between the second and third components is 65 mm, which is 0.0218 of the focal length of the lens. The focal length of the lens f '= 2976.2 mm. The first component is made of N-PK51 glass, the second and third components are made of N-SF6 glass, the fourth component is N-BK7 glass, all SCHOTT glasses. The difference between the Abbe numbers of the first and second components is 50.42, the fourth and third components - 38.8. The secondary spectrum for paraxial rays in the spectral region (500 ... 900) nm does not exceed 0.95 mm. The root-mean-square deviation of the wavefront is 0.03λ, which indicates the diffraction quality of the images.

Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=5° проходит через входной зрачок объектива, диаметром 150 мм, совпадающий с первой поверхностью, и, преломившись через поверхности линз четырех компонентов, фокусируется в плоскости изображения.The lens works as follows: a parallel beam of light with a field of view angle of 2W = 5 ° passes through the entrance pupil of the lens with a diameter of 150 mm, which coincides with the first surface, and, being refracted through the lens surfaces of the four components, focuses in the image plane.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР №180370, публикация 1966 г, МПК G02B 4/02.1. A.S. USSR No. 180370, publication 1966, IPC G02B 4/02.

2. Слюсарев Г.Г., «Расчет оптических систем», Л-д, Машиностроение, 1975 г., с.116 - прототип.2. Slyusarev GG, “Calculation of optical systems”, L-d, Mechanical engineering, 1975, p.116 - prototype.

Claims

A lens of four components located on the optical axis, the first component of which is a positive lens, the second component is a negative lens, the third component is a positive lens, the fourth component is a negative lens, characterized in that the first component is a biconvex lens, the second component is made the form of a flat-concave lens, the concave surface of which is facing the space of objects, the third component is made in the form of a meniscus, facing the concave surface to the image space, the fourth component is made in the form of a meniscus facing a concave surface to the image space, the distance between the second and third components is not less than 0.02 of the focal length of the lens, while the components are made of glasses for which the difference in the Abbe numbers of the first and second, fourth and third components is at least 50 and 38, respectively.