RU2562930C1 - Telescopic optical system of galileo type - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: telescopic optical system of Galileo type consists of a lens and an eyepiece along beams. The lens is made in the form of two components, the first of which along beams is glued from a convexo-convex and concavo-concave lenses, the second one - a single convexo-convex lens, besides, the radius of its first surface by the module is equal to the radius of the second surface of the convexo-convex lens of the first component of the lens. The eyepiece represents a single concavo-concave lens with radii equal by module. For the refraction index of the material of the second component of the lens the following ratio is met 1.61<n₃<1.71.

EFFECT: increased diameter of an inlet pupil and a field angle in space of objects, increased visible increase with high quality of an image.

1 dwg, 2 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах, работающих с лазерами, например в лазерных дальномерах.The present invention relates to optical instrumentation and can be used in optical systems operating with lasers, for example in laser rangefinders.

Известна телескопическая система типа Галилея, предназначенная для наблюдения удаленных объектов, состоящая из объектива и окуляра, описанная в публикации Г.Г. Слюсарева «Расчет оптических систем» - Л.: Машиностроение, 1975 г., рис. 11.32 стр. 95. В данной системе объектив выполнен из последовательно расположенных положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и линзы, склеенной из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза. Эта система характеризуется большими габаритными размерами и малым увеличением.Known telescopic system of the Galilean type, designed to observe distant objects, consisting of a lens and an eyepiece, described in the publication of G.G. Slyusareva "Calculation of optical systems" - L .: Engineering, 1975, Fig. 11.32 p. 95. In this system, the lens is made of sequentially positive meniscus convex to the object and a lens glued from a biconvex and biconcave lens, and the eyepiece is a single biconcave lens. This system is characterized by large overall dimensions and small magnification.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является телескопическая оптическая система типа Галилея, патент РФ на изобретение №2209455, МПК G02B 23/00, опубл. 27.07.2003 г. Система содержит объектив и окуляр, объектив выполнен в виде двух положительных компонентов, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - одиночная плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к изображению, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами. Эта оптическая система обеспечивает видимое увеличение не более 5,5 крат, показатель преломления материала второго компонента объектива - одиночной плосковыпуклой линзы, равен 1,606263 для линии е, оптическая система имеет малый диаметр входного зрачка 22,5 мм и малый угол поля в пространстве предметов 2′30″. Использование такой оптической системы в лазерном дальномере приводит к недостаточной дальности измерения.Closest to the claimed technical solution is a telescopic optical system of the Galilean type, RF patent for the invention No. 2209455, IPC G02B 23/00, publ. July 27, 2003. The system contains a lens and an eyepiece, the lens is made in the form of two positive components, the first of which is glued from a biconvex and biconcave lenses along the rays, the second is a single plano-convex lens facing the image with the plane, and the eyepiece is a single biconcave lens with equal radii modulo. This optical system provides a visible magnification of not more than 5.5 times, the refractive index of the material of the second lens component, a single plane-convex lens, is 1.606263 for line e, the optical system has a small entrance pupil diameter of 22.5 mm and a small field angle in the space of objects 2′30 ″. The use of such an optical system in a laser rangefinder leads to an insufficient measurement range.

Задачей заявляемого изобретения является создание телескопической оптической системы с повышенными эксплуатационными характеристиками.The task of the invention is to provide a telescopic optical system with enhanced performance characteristics.

Технический результат - увеличение диаметра входного зрачка и угла поля в пространстве предметов, повышение видимого увеличения при высоком качестве изображения.The technical result is an increase in the diameter of the entrance pupil and the field angle in the space of objects, increasing the visible increase with high image quality.

Это достигается тем, что в телескопической оптической системе типа Галилея, состоящей из объектива и окуляра, объектив выполнен в виде двух положительных компонентов, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - одиночная положительная линза, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами, в отличие от известной одиночная положительная линза второго компонента объектива выполнена двояковыпуклой, радиус ее первой поверхности по модулю равен радиусу второй поверхности двояковыпуклой линзы первого компонента объектива и имеет место соотношение:This is achieved by the fact that in a Galileo-type telescopic optical system consisting of a lens and an eyepiece, the lens is made in the form of two positive components, the first of which is glued from a biconvex and biconcave lens along the rays, the second is a single positive lens, and the eyepiece is a single a biconcave lens with radii of equal modulus, in contrast to the known single positive lens of the second lens component, is biconvex, the radius of its first surface is equal in magnitude to the radius of the second surface ti biconvex lens component of the first lens and the following relation holds:

1,61<n₃<1,71,1.61 <n ₃ <1.71,

где n₃ - показатель преломления материала по ходу лучей третьей (двояковыпуклой) линзы для линии е.where n ₃ is the refractive index of the material along the rays of the third (biconvex) lens for line e.

На фигуре изображена оптическая схема предложенной телескопической системы.The figure shows the optical scheme of the proposed telescopic system.

Телескопическая оптическая система типа Галилея состоит по ходу лучей из объектива, содержащего два положительных компонента, первый из которых - склеенный из двояковыпуклой линзы 1 и двояковогнутой линзы 2, второй компонент - одиночная двояковыпуклая линза 3, и окуляра, выполненного в виде одиночной двояковогнутой линзы 4 с равными по модулю радиусами, причем радиус первой поверхности одиночной двояковыпуклой линзы 3 равен по модулю радиусу второй поверхности двояковыпуклой линзы 1 объектива.A Galilean-type telescopic optical system consists of a lens containing two positive components, the first of which is glued from a biconvex lens 1 and a biconcave lens 2, the second component is a single biconvex lens 3, and an eyepiece made in the form of a single biconcave lens 4 s radii equal in absolute value, and the radius of the first surface of a single biconvex lens 3 is equal in magnitude to the radius of the second surface of a biconvex lens 1 of the lens.

Телескопическая оптическая система типа Галилея работает следующим образом.A telescopic optical system such as Galileo works as follows.

Объектив, состоящий из двух компонентов, включающих в себя линзы 1, 2 и 3, создает мнимое прямое промежуточное изображение объекта вблизи фокальной плоскости окуляра (на чертеже не показана), а окуляр, выполненный в виде одиночной двояковогнутой линзы 4, переносит изображение в бесконечность. Предлагаемая телескопическая оптическая система может работать и в обратном ходе лучей (с уменьшением).The lens, which consists of two components, including lenses 1, 2 and 3, creates an imaginary direct intermediate image of the object near the focal plane of the eyepiece (not shown in the drawing), and the eyepiece, made in the form of a single biconcave lens 4, transfers the image to infinity. The proposed telescopic optical system can also work in the reverse ray path (with a decrease).

Использование предлагаемой телескопической оптической системы в составе лазерного дальномера позволяет существенно увеличить дальность измерения дальномера пропорционально увеличению кратности телескопа. Телескопическая оптическая система при юстировке выставляется на ноль диоптрий для длины волны 589 нм путем изменения второго воздушного промежутка. Так как оптическая система ахроматизована для длин волн 589 нм и 1540 нм, то и для рабочей длины волны лазера 1540 нм телескопическая оптическая система при юстировке автоматически устанавливается на ноль диоптрий.Using the proposed telescopic optical system as part of a laser rangefinder can significantly increase the range of the rangefinder in proportion to the increase in the multiplicity of the telescope. When adjusting, the telescopic optical system is set to zero diopters for a wavelength of 589 nm by changing the second air gap. Since the optical system is achromatized for the wavelengths of 589 nm and 1540 nm, the telescopic optical system is automatically set to zero diopters when adjusting for the working wavelength of the laser 1540 nm.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитана телескопическая оптическая система для длины волны 1540 нм, ахроматизованная для длин волн 1540 нм и 589 нм.As a specific example of the invention, a telescopic optical system for a wavelength of 1540 nm is calculated, achromatized for a wavelength of 1540 nm and 589 nm.

Рассчитанная телескопическая оптическая система имеет следующие характеристики:The calculated telescopic optical system has the following characteristics:

Видимое увеличение, кратVisible increase, krat 1010 Диаметр входного зрачка, ммDiameter of entrance pupil, mm 2424 Диаметр выходного зрачка, ммDiameter of exit pupil, mm 2,42,4 Угол поля зренияField of view 4′30″4′30 ″ Удаление выходного зрачка, ммRemoval of the exit pupil, mm 77 Длина, ммLength mm 44,9844.98 Показатель преломления материала (стекло ТК114) третьей по ходу лучей линзы для линии е (n₃)The refractive index of the material (glass TK114) third in the direction of the rays of the lens for the line e (n ₃ ) 1,6155061,615506

Конструктивные параметры системы приведены в табл. 1.The design parameters of the system are given in table. one.

В табл. 2 приведены аберрации рассчитанной телескопической оптической системы для λ=1540 нм.In the table. Figure 2 shows the aberrations of the calculated telescopic optical system for λ = 1540 nm.

Предлагаемая телескопическая оптическая система имеет повышенное видимое увеличение - 10 крат, увеличенный диаметр входного зрачка - 24 мм, повышенное поле зрения 2W=4′30″, а также одинаковые по модулю радиусы оптических поверхностей двух пар линз телескопической оптической системы, что характеризует ее повышенную технологичность. Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата - создана телескопическая оптическая система с увеличенным диаметром входного зрачка и углом поля в пространстве предметов, повышено видимое увеличение при высоком качестве изображения.The proposed telescopic optical system has an increased visible magnification of 10 times, an enlarged entrance pupil diameter of 24 mm, an increased field of view of 2W = 4′30 ″, and also the radii of the optical surfaces of two pairs of lenses of the telescopic optical system that are identical in modulus, which characterizes its high adaptability . Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is ensured - a telescopic optical system with an increased entrance pupil diameter and a field angle in the space of objects is created, a visible increase is increased with high image quality.

Claims (1)

Телескопическая оптическая система типа Галилея, состоящая из объектива и окуляра, объектив выполнен в виде двух положительных компонентов, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - одиночная положительная линза, а окуляр - одиночная двояковогнутая линза с равными по модулю радиусами, отличающаяся тем, что одиночная положительная линза второго компонента объектива выполнена двояковыпуклой, радиус ее первой по ходу лучей поверхности по модулю равен радиусу второй поверхности двояковыпуклой линзы первого компонента объектива и имеет место соотношение:
1,61<n₃<1,71,
где n₃ - показатель преломления материала третьей по ходу лучей линзы для линии е. Galileo-type telescopic optical system consisting of a lens and an eyepiece, the lens is made in the form of two positive components, the first of which is glued from a biconvex and biconcave lenses along the rays, the second is a single positive lens, and the eyepiece is a single biconcave lens with equal modulus radii, characterized in that the single positive lens of the second component of the lens is biconvex, the radius of its first surface along the rays of the module is equal to the radius of the second surface of the biconvex kloy component lenses of the first lens and the following relation holds:
1.61 <n ₃ <1.71,
where n ₃ is the refractive index of the third material along the rays of the lens for line e.