RU2229150C1 - Eyepiece - Google Patents

Abstract

FIELD: optical equipment. SUBSTANCE: Eyepiece comprises three components. First component includes biconcave and biconvex lenses placed in path of ray, second component is single biconvex lens, third component incorporates two lenses cemented together and comprises biconvex lens and negative meniscus facing image with convexity. Relations specified in formula of invention are implemented in proposed eyepiece. EFFECT: enhanced adaptability of eyepiece to manufacture with preservation of high quality of image. 2 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных телескопических системах и микроскопах.The present invention relates to optical instrumentation and can be used in various telescopic systems and microscopes.

Известен окуляр [1], состоящий по ходу лучей из первого, положительного компонента, склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второго компонента - двояковыпуклой линзы и третьего компонента - положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений. Окуляр имеет малое поле зрения в пространстве изображений 2W=34,2 град и низкую технологичность, т.к. все радиусы оптических поверхностей разные, что требует применения своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую оптическую поверхность. Кроме того, удорожает окуляр применение стекла марки СТК9 группы лантановых стекол, которые в несколько раз дороже обычных марок стекла.Known eyepiece [1], consisting along the rays of the first positive component glued from a biconcave and biconvex lenses, the second component is a biconvex lens and the third component is a positive meniscus, facing concavity to the image space. The eyepiece has a small field of view in the image space 2W = 34.2 degrees and low manufacturability, because all the radii of the optical surfaces are different, which requires the use of a test glass and a processing tool on each optical surface. In addition, the use of STK9 glass of the lanthanum glass group, which is several times more expensive than ordinary glass grades, makes the eyepiece more expensive.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является окуляр [2], состоящий по ходу лучей из двухлинзового компонента, склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, одиночной двояковыпуклой линзы и двухлинзового компонента, склеенного из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений, причем имеют место соотношения:The closest analogue to the claimed technical solution is the eyepiece [2], consisting along the rays of a two-lens component glued from a biconcave and biconvex lens, a single biconvex lens and a two-lens component glued from a biconvex lens and a negative meniscus convex to the space the relations are:

R₂=|R₃|,R ₂ = | R ₃ |,

R₄=|R₅|,R ₄ = | R ₅ |,

n₁=n₅,n ₁ = n ₅ ,

n₂=n₃=n₄,n ₂ = n ₃ = n ₄ ,

где R₂ - радиус второй оптической поверхности;where R ₂ is the radius of the second optical surface;

r₃ - радиус третьей оптической поверхности;r ₃ is the radius of the third optical surface;

R₄ - радиус четвертой оптической поверхности;R ₄ is the radius of the fourth optical surface;

R₅ - радиус пятой оптической поверхности;R ₅ is the radius of the fifth optical surface;

n₁ - показатель преломления материала первой линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;n ₁ is the refractive index of the material of the first lens along the rays for λ = 0.5893 μm;

n₂ - показатель преломления материала второй линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;n ₂ is the refractive index of the material of the second lens along the rays for λ = 0.5893 μm;

n₃ - показатель преломления материала третьей линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;n ₃ is the refractive index of the material of the third lens along the rays for λ = 0.5893 μm;

n₄ - показатель преломления материала четвертой линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;n ₄ is the refractive index of the material of the fourth lens along the rays for λ = 0.5893 μm;

n₅ - показатель преломления материала пятой линзы по ходу лучей для λ=0,5893 мкм;n ₅ is the refractive index of the material of the fifth lens along the rays for λ = 0.5893 μm;

λ - длина волны.λ is the wavelength.

Данный окуляр имеет низкую технологичность, т.к. имеются только два равных радиуса оптических поверхностей и поэтому требуется применение разных инструментов и пробных стекол.This eyepiece has low manufacturability, because there are only two equal radii of the optical surfaces and therefore the use of different tools and test glasses is required.

Задачей заявляемого изобретения является создание окуляра с высокой технологичностью при высоком качестве изображения.The task of the invention is the creation of an eyepiece with high adaptability with high image quality.

Технический результат - повышение технологичности окуляра при сохранении высокого качества изображения, с угловым полем в пространстве изображений до 60 град при удалении выходного зрачка 12 мм.The technical result is an increase in the manufacturability of the eyepiece while maintaining high image quality, with an angular field in the image space of up to 60 degrees when removing the exit pupil of 12 mm.

Это достигается тем, что в окуляре, содержащем три компонента, из которых первый компонент по ходу лучей - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй компонент - двояковыпуклая одиночная линза, третий - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем имеют место соотношения:This is achieved by the fact that in the eyepiece, which contains three components, of which the first component along the rays is a two-lens bonded, consisting of a biconcave and biconvex lenses, the second component is a biconvex single lens, and the third component is a two-lens glued, consisting of a biconvex lens and a negative meniscus, convex to the image, and there are relations:

R₂=|R₃|,R ₂ = | R ₃ |,

R₄=|R₅|,R ₄ = | R ₅ |,

n₁=n₅,n ₁ = n ₅ ,

n₂=n₃=n₄,n ₂ = n ₃ = n ₄ ,

в отличие от известного имеют место соотношения:in contrast to the known, there are relations:

R₂=R₆=|R₇|,R ₂ = R ₆ = | R ₇ |,

1,6<n₁=n₅<1,618,1.6 <n ₁ = n ₅ <1.618,

8<f’/d₁=d₇)<10,8 <f '/ d ₁ = d ₇ ) <10,

d₁=d₇,d ₁ = d ₇ ,

где R₆ - радиус шестой оптической поверхности;where R ₆ is the radius of the sixth optical surface;

R₇ - радиус седьмой оптической поверхности;R ₇ is the radius of the seventh optical surface;

f’ - фокусное расстояние всего окуляра;f ’is the focal length of the entire eyepiece;

d₁ - толщина первой линзы по ходу лучей;d ₁ - the thickness of the first lens along the rays;

d₇ - толщина пятой линзы по ходу лучей;d ₇ - the thickness of the fifth lens along the rays;

Кроме того, возможно выполнение соотношения:In addition, it is possible to fulfill the ratio:

d₂=d₆,d ₂ = d ₆ ,

где d₂ - толщина второй линзы по ходу лучей;where d ₂ is the thickness of the second lens along the rays;

d₆ - толщина четвертой линзы по ходу лучей.d ₆ - the thickness of the fourth lens along the rays.

На чертеже изображена оптическая схема окуляра.The drawing shows an optical diagram of the eyepiece.

Окуляр состоит из двояковогнутой линзы 1, склеенной с двояковыпуклой линзой 2; затем расположена двояковыпуклая линза 3, далее - двояковыпуклая линза 4, склеенная с отрицательным мениском 5, обращенным выпуклостью к изображению.The eyepiece consists of a biconcave lens 1 glued to a biconvex lens 2; then a biconvex lens 3 is located, then a biconvex lens 4 glued with a negative meniscus 5, convex to the image.

Окуляр работает следующим образом.The eyepiece works as follows.

Перед деталью 1 находится плоскость предметов, которая изображается окуляром в бесконечности и рассматривается глазом наблюдателя, расположенным за линзой 5.In front of part 1 is the plane of objects, which is depicted by the eyepiece at infinity and is viewed by the eye of the observer located behind the lens 5.

Рассчитано два варианта реализации изобретения, конструктивные данные которых приведены в табл.1 и 2.Two variants of the invention are calculated, the structural data of which are given in tables 1 and 2.

Первый вариант окуляра имеет следующие характеристики:The first version of the eyepiece has the following characteristics:

Фокусное расстояние окуляра f’ 16,56 ммFocal Length f ’16.56 mm

Диаметр выходного зрачка 4 ммExit pupil diameter 4 mm

Угловое поле в пространстве изображений 60 градAngular field in the image space 60 degrees

Удаление выходного зрачка 12 мм12 mm exit pupil removal

Окуляр имеет аберрации для λ=0,5893 мкм:The eyepiece has aberrations for λ = 0.5893 μm:

Продольная сферическая аберрация 0,14 мм0.14 mm longitudinal spherical aberration

Меридиональная кривизна изображения 3,64 мм3.64 mm meridional image curvature

Сагиттальная кривизна изображения 0,306 ммSagittal image curvature 0.306 mm

Дисторсия при угловом поле 46 град 6,6%Distortion at an angular field of 46 degrees 6.6%

При этом соблюдаются следующие соотношения:The following ratios are observed:

n₁=n₅=1,6169;n ₁ = n ₅ = 1.6169;

f’/(d₁=d₇)=9,2f '/ (d ₁ = d ₇ ) = 9.2

Второй вариант имеет конструктивные данные, указанные в табл.2.The second option has the design data shown in table 2.

Рассчитанный окуляр имеет следующие характеристики:The calculated eyepiece has the following characteristics:

Фокусное расстояние окуляра f’ 16,56 ммFocal Length f ’16.56 mm

Диаметр выходного зрачка 4 ммExit pupil diameter 4 mm

Угловое поле в пространстве изображений 60 градAngular field in the image space 60 degrees

Удаление выходного зрачка 12 мм12 mm exit pupil removal

Окуляр имеет аберрации для λ=0,5893 мкм:The eyepiece has aberrations for λ = 0.5893 μm:

Продольная сферическая аберрация 0,14 мм0.14 mm longitudinal spherical aberration

Меридиональная кривизна изображения 3,57 мм3.57 mm meridional image curvature

Сагиттальная кривизна изображения 0,344 ммSagittal image curvature 0.344 mm

Дисторсия при угловом поле 46 град 6,4%Distortion at an angular field of 46 degrees 6.4%

При этом соблюдаются следующие соотношения:The following ratios are observed:

n₁=n₅=1,6169;n ₁ = n ₅ = 1.6169;

f’/(d₁=d₇)=9,2f '/ (d ₁ = d ₇ ) = 9.2

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан более технологичный окуляр с высоким качеством изображения, с угловым полем в пространстве изображений до 60 град при удалении выходного зрачка 12 мм.Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained: a more technologically advanced eyepiece with a high image quality, with an angular field in the image space of up to 60 degrees when removing the exit pupil of 12 mm, is created.

Источники информацииSources of information

1. Патент России RU N2042971 C1, G 02 B 25/00; публ. 1995 г.1. Patent of Russia RU N2042971 C1, G 02 B 25/00; publ. 1995 year

2. Турыгин И.А. Прикладная оптика, кн.2, М.: Машиностроение, 1966 г., стр.427.2. Turygin I.A. Applied Optics, book 2, M .: Mechanical Engineering, 1966, p. 427.

Claims (2)

1. Окуляр, содержащий три компонента, из которых первый компонент по ходу лучей - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй компонент - двояковыпуклая одиночная линза, третий - двухлинзовый склеенный, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, причем имеют место соотношения1. An eyepiece containing three components, of which the first component along the rays is glued two-lens, consisting of a biconcave and biconvex lenses, the second component is a biconvex single lens, and the third component is a two-lens glued, consisting of a biconvex lens and a negative meniscus convex to the image , moreover, the relations R₂=|R₃|,R ₂ = | R ₃ |, R₄=|R₅|,R ₄ = | R ₅ |, n₁=n₅,n ₁ = n ₅ , n₂=n₃=n₄,n ₂ = n ₃ = n ₄ , где R₂ - радиус второй оптической поверхности;where R ₂ is the radius of the second optical surface; R₃ - радиус третьей оптической поверхности;R ₃ is the radius of the third optical surface; R₄ - радиус четвертой оптической поверхности;R ₄ is the radius of the fourth optical surface; R₅ - радиус пятой оптической поверхности;R ₅ is the radius of the fifth optical surface; n₁ - показатель преломления материала первой линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;n ₁ is the refractive index of the material of the first lens along the rays for λ = 0.5893 μm; n₂ - показатель преломления материала второй линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;n ₂ is the refractive index of the material of the second lens along the rays for λ = 0.5893 μm; n₃ - показатель преломления материала третьей линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;n ₃ is the refractive index of the material of the third lens along the rays for λ = 0.5893 μm; n₄ - показатель преломления материала четвертой линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;n ₄ is the refractive index of the fourth lens material along the rays for λ = 0.5893 μm; n₅ - показатель преломления материала пятой линзы по ходу лучей для λ=0,5893мкм;n ₅ is the refractive index of the material of the fifth lens along the rays for λ = 0.5893 μm; λ - длина волны,λ is the wavelength отличающийся тем, что имеют место следующие соотношения:characterized in that the following relationships hold: R₂=R₆=|R₇|,R ₂ = R ₆ = | R ₇ |, 1,6<n₁=n₅<1,618,1.6 <n ₁ = n ₅ <1.618, 8<f/(d₁=d₇)<10,8 <f / (d ₁ = d ₇ ) <10, d₁=d₇,d ₁ = d ₇ , где R₆ - радиус шестой оптической поверхности;where R ₆ is the radius of the sixth optical surface; R₇ - радиус седьмой оптической поверхности;R ₇ is the radius of the seventh optical surface; f - фокусное расстояние всего окуляра;f is the focal length of the entire eyepiece; d₁ - толщина первой линзы по ходу лучей;d ₁ - the thickness of the first lens along the rays; d₇ - толщина пятой линзы по ходу лучей.d ₇ - the thickness of the fifth lens along the rays. 2. Окуляр по п.1, отличающийся тем, что имеет место соотношение:2. The eyepiece according to claim 1, characterized in that the ratio is: d₂=d₆,d ₂ = d ₆ , где d₂ - толщина второй линзы по ходу лучей;where d ₂ is the thickness of the second lens along the rays; d₆ - толщина четвертой линзы по ходу лучей.d ₆ - the thickness of the fourth lens along the rays.