RU138039U1 - MONOCHROMATIC LENS - Google Patents

Abstract

Монохроматический объектив, состоящий из расположенных по ходу излучения трех компонентов, первый из которых афокальный, склеенный из трех линз, две из которых одинаковые и симметрично расположенные, между которыми расположена симметричная линза противоположной оптической силы, второй - в виде одиночной линзы положительной оптической силы, а третий - мениск отрицательной оптической силы, отличающийся тем, что линзы афокального компонента выполнены из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны для линз противоположной оптической силы превышает 0,15.A monochromatic lens, consisting of three components located along the radiation, the first of which is afocal, glued from three lenses, two of which are identical and symmetrically located, between which there is a symmetrical lens of opposite optical power, the second - in the form of a single lens of positive optical power, and the third is a meniscus of negative optical power, characterized in that the lenses of the afocal component are made of optical materials in which the difference in refractive indices for the main length waves for lenses of opposite optical power exceeds 0.15.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к монохроматическим объективам для исследования в области спектральной оптической когерентной микроскопии в ближней ИК-области спектра.The proposed utility model relates to optical instrumentation, and more specifically to monochromatic lenses for research in the field of spectral optical coherent microscopy in the near infrared region of the spectrum.

Известен объектив типа Петцваля, состоящий из двух положительных двухлинзовых склеенных компонентов (монография Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем», изд. Машиностроение, 1975 г., 646 с). Недостатком является более сложная оптическая схема и невозможность работы в ИК-области спектра.A well-known lens of the Petzval type, consisting of two positive two-lens bonded components (monograph by G. G. Slyusarev “Calculation of Optical Systems”, published by Mechanical Engineering, 1975, 646 s). The disadvantage is the more complex optical design and the inability to work in the infrared region of the spectrum.

Известен объектив (патент на полезную модель RU №100300, МПК G02B 9/04, дата приоритета от 15.07.2010 г., дата публикации 10.12.2010 г.), представляющий собой двухлинзовый склеенный компонент, у которого поверхность, обращенная к плоскости предмета выполнена асферической второго порядка, а линзы выполнены из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны (n) не превышает 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (ν) превышает 20. Недостатком указанного объектива является неудовлетворительная коррекция астигматизма и невозможность работы в ИК-области спектра.A known lens (patent for utility model RU No. 100300, IPC G02B 9/04, priority date of July 15, 2010, publication date December 10, 2010), which is a two-lens bonded component in which the surface facing the plane of the object is made second-order aspherical, and the lenses are made of optical materials in which the difference in refractive index for the main wavelength (n) does not exceed 0.002, and the difference in the average dispersion coefficients (ν) exceeds 20. The disadvantage of this lens is an unsatisfactory astigma correction atism and the inability to work in the infrared region of the spectrum.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемой полезной модели является объектив (патент на полезную модель RU 121089, МПК G02B 9/04, дата приоритета от 10.05.2012 г., дата публикации 10.10.2012 г.), который принят авторами за прототип. Объектив состоит из расположенных по ходу излучения двух компонентов, первый из которых - положительной оптической силы, а второй - отрицательной оптической силы, выполненный в виде одиночного мениска при этом первый компонент включает афокальную плоскопараллельную пластинку, склеенную из линз положительной и отрицательной оптической силы из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны n_e (λ=0,546 мкм) не превосходит 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (ν_e) превышает 15 и одиночную положительную линзу, у которой выпуклая поверхность, обращенная к плоскости предмета, асферическая с уравнением y²=2r₀z-(1-e²)z², где r₀ - радиус кривизны при вершине поверхности, e² - квадрат эксцентриситета поверхности, изменяющийся в пределах 0,5÷0,7. Недостатком известного объектива-прототипа является неудовлетворительная коррекция аберраций в ближней ИК-области спектра без асферических поверхностей.The closest technical solution to the claimed utility model is a lens (patent for utility model RU 121089, IPC G02B 9/04, priority date of 05/10/2012, publication date 10/10/2012), which the authors adopted as a prototype. The lens consists of two components located along the radiation, the first of which is positive optical power, and the second is negative optical power, made in the form of a single meniscus, while the first component includes an afocal plane-parallel plate glued from positive and negative optical power lenses from optical materials for which the difference in refractive indices for the main wavelength n _e (λ = 0.546 μm) does not exceed 0.002, and the difference in the coefficients of the average dispersion (ν _e ) exceeds 15 and a single a positive lens whose convex surface facing the plane of the object is aspherical with the equation y ² = 2r ₀ z- (1-e ² ) z ² , where r ₀ is the radius of curvature at the top of the surface, e ² is the square of the surface eccentricity, varying within 0.5 ÷ 0.7. A disadvantage of the known prototype lens is the unsatisfactory correction of aberrations in the near infrared region of the spectrum without aspherical surfaces.

Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является создание монохроматического объектива для ближней ИК-области спектра с дифракционным качеством изображения в пределах всего поля.The problem solved by the claimed utility model is the creation of a monochromatic lens for the near infrared region of the spectrum with diffractive image quality within the entire field.

Решение указанной задачи достигается тем, что первый компонент выполнен афокальным склеенным из положительных и отрицательных линз из оптических материалов, для которых разность показателей преломления для основной длины волны для линз противоположной оптической силы превышает 0,15, что позволяет исправить сферическую аберрацию всей системы.The solution to this problem is achieved by the fact that the first component is made afocal glued from positive and negative lenses from optical materials for which the difference in refractive indices for the main wavelength for lenses of opposite optical power exceeds 0.15, which allows us to correct the spherical aberration of the entire system.

Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы монохроматического объектива для ближней ИК-области спектра с улучшенной коррекцией аберраций и технологичностью.The specified set of features allows you to get the necessary and sufficient number of parameters of the optical system of a monochromatic lens for the near infrared region of the spectrum with improved aberration correction and manufacturability.

Сущность изобретения поясняется таблицами и чертежом. На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого монохроматического объектива. Конструктивные параметры объектива представлены в таблице 1, технические характеристики в таблице 2, остаточные аберрации в таблицах 3 и 4.The invention is illustrated by tables and drawing. The drawing shows an optical diagram of the proposed monochromatic lens. The design parameters of the lens are presented in table 1, technical characteristics in table 2, residual aberrations in tables 3 and 4.

Таблица 1.Table 1. Конструктивные параметры объективаLens design r, ммr mm d, ммd mm Марка стеклаGlass mark     ВоздухAir 99,8599.85 22 СТК9STK9 17,7717.77 4four Ф1F1 -17,77-17.77 22 СТК9STK9 -99,85-99.85 1one ВоздухAir 21,6721.67 3,13,1 СТФ3STF3 71,1371.13 13,213,2 ВоздухAir 11,2811.28 2,52,5 ЛК3LK3 5,2415,241   ВоздухAir

Таблица 2.Table 2. Технические характерстики объективаLens Specifications Название характеристикиFeature Name ЗначениеValue Фокусное расстояние f, ммFocal length f, mm 4141 Числовая апертура АNumeric Aperture A 0,180.18 Угловое поле 2ω, угл. градAngular field 2ω, ang. hail 4°4 ° Задний фокальный отрезок s'₀, ммBack focal length s' ₀ , mm 14fourteen

Таблица 3.Table 3. Аберации точки на осиAxis aberration hh tgσ'tgσ ' Δs', ммΔs', mm Δy', ммΔy ', mm η, %η,%

, мм

mm W_0,9 дл. волнW _0.9 dl. the waves W_0,8 дл. волнW _0.8 dl. the waves W_1,0 дл. волнW _1.0 dl. the waves 77 0,170.17 -0,0001-0.0001 00 -0,11-0.11 -1,10-1.10 0,260.26 -0,27-0.27 0,250.25 4,954.95 0,120.12 0,00060,0006 00 -0,01-0.01 -1,07-1.07 0,050.05 -0,05-0.05 0,070,07 00 00 00 00 00 -1,04-1.04 00 00 00

Таблица 4.Table 4. Аберрации главного лучаMain beam aberrations ωω y', ммy ', mm z'_m, ммz ' _m , mm z'_s, ммz ' _s, mm z'_s-z'_m, ммz ' _s -z' _m , mm -2°-2 ° 1,441.44 0,0130.013 0,0130.013 00 -1°25'-1 ° 25 ' 1,021,02 0,0010.001 0,0010.001 00 00 00 00 00 00

Объектив содержит последовательно расположены по ходу луча афокальный, склеенный из трех линз, компонент (1), одиночную положительную линзу, образованную сферическими поверхностями, (2) и мениск отрицательной оптической силы (3). Выходной зрачок совпадает с вершиной первой поверхности объектива.The lens contains a sequentially located afocal, glued from three lenses component (1), a single positive lens formed by spherical surfaces, (2) and a meniscus of negative optical power (3). The exit pupil coincides with the apex of the first surface of the lens.

Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является монохроматический объектив для ближней ИК-области спектра, имеющий фокусное расстояние f'=41 мм, числовая апертура A=0,18 и угловым полем 2ω=4°; спектральный диапазон от λ=0,8 мкм до λ=1,2 мкм.An example of a specific implementation of the proposed utility model is a monochromatic lens for the near infrared region of the spectrum, having a focal length f '= 41 mm, a numerical aperture A = 0.18 and an angular field of 2ω = 4 °; spectral range from λ = 0.8 μm to λ = 1.2 μm.

Техническим преимуществом предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом является высокая коррекция аберраций в ближней ИК-области спектра и отсутствие в оптической схеме объектива асферических поверхностей, что повышает его технологичность.The technical advantage of the present invention, in comparison with the prototype, is a high correction of aberrations in the near infrared region of the spectrum and the absence of aspheric surfaces in the optical circuit of the lens, which increases its manufacturability.

Реализация технических преимуществ монохроматического объектива по предлагаемой полезной модели позволяет использовать его в области спектральной оптической когерентной микроскопии при сканировании исследуемой среды вдоль оптической оси без перемещения объектива.Realization of the technical advantages of a monochromatic lens according to the proposed utility model allows its use in the field of spectral optical coherent microscopy when scanning a test medium along the optical axis without moving the lens.

Claims (1)

Монохроматический объектив, состоящий из расположенных по ходу излучения трех компонентов, первый из которых афокальный, склеенный из трех линз, две из которых одинаковые и симметрично расположенные, между которыми расположена симметричная линза противоположной оптической силы, второй - в виде одиночной линзы положительной оптической силы, а третий - мениск отрицательной оптической силы, отличающийся тем, что линзы афокального компонента выполнены из оптических материалов, у которых разность показателей преломления для основной длины волны для линз противоположной оптической силы превышает 0,15.

A monochromatic lens, consisting of three components located along the radiation, the first of which is afocal, glued from three lenses, two of which are identical and symmetrically located, between which there is a symmetrical lens of opposite optical power, the second in the form of a single lens of positive optical power, and the third is a meniscus of negative optical power, characterized in that the lenses of the afocal component are made of optical materials in which the difference in refractive indices for the main length waves for lenses of opposite optical power exceeds 0.15.

Images