Зеркально-линзовый объектив

 

Использование: в качестве земной зрительной трубы с большим увеличением. Сущность изобретения: зеркально-линзовый объектив содержит два зеркала, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, и компенсатор аберраций, состоящий из плосковыпуклой линзы и двух прямоугольных призм. Гипотенузная грань одной из призм выполнена отражающей, а ее центр расположен на пересечении оптических осей зеркал. 2 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к зеркально-линзовым объективам зрительных труб, и может быть использовано в земной зрительной трубе с большим увеличением.

Известен зеркально-линзовый объектив [1] содержащий первичное и вторичное зеркала и компенсатор аберраций. При этом первичное зеркало нанесено на периферийной части отрицательного мениска, а к его центральной части приклеен коррекционный двухлинзовый блок, склеенный из двояковыпуклой линзы и положительного мениска. Компенсатор аберраций состоит из отрицательного и положительного менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, причем на вогнутой поверхности первого из менисков нанесено вторичное зеркало. Перед склеенным блоком размещен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету.

Данный объектив, хотя и имеет небольшую длину, составляющую 0,17 фокусного расстояния объектива, но центральное экранирование в нем достигает 50% от диаметра входного зрачка. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является зеркально-линзовый объектив зрительной трубы [2] содержащий вогнутые первичное и вторичное сферические зеркала и компенсатор аберраций, расположенный между ними и выполненный в виде блока, склеенного из двух плоско-параллельных пластин и плоско-выпуклой линзы, в центре выпуклой поверхности которой перпендикулярно оптической оси выполнена лыска, а пластина, граничащая с линзой имеет равный ей диаметр и установлена в центре второй пластины со стороны, обращенной ко вторичному зеркалу.

Недостатком данной системы является то, что длина объектива составляет 0,5 от фокусного расстояния объектива и центральное экранирование достигает 50% от диаметра входного зрачка.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение коррекции аберрации при уменьшении центрального экранирования и уменьшения длины объектива.

Поставленная цель достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе, содержащем первично и вторичное вогнутые зеркала и компенсатор аберраций, зеркала установлены во взаимно перпендикулярных плоскостях, а компенсатор аберраций выполнен в виде блока, состоящего из плосковыпуклой линзы, расположенной на оптической оси первичного зеркала, и двух прямоугольных призм, соединенных между собой по гипотенузным граням, и образующих плоско-параллельную пластину в ходе лучей до первичного зеркала, расположенную между линзой и первичным зеркалом перпендикулярно его оптической оси, При этом гипотенузная грань призмы, граничащая со вторичным зеркалом, выполнена отражающей, а центр гипотенузной грани размещен на пересечении оптических осей зеркал.

На фиг. 1 изображеан принципиальная оптическая схема земной зрительной трубы, объективом которой является предлагаемый зеркально-линзовый объектив; на фиг. 2 представлены графики аберраций земной зрительной трубы.

Зеркально-линзовый объектив 1 содержит последовательно расположенные по ходу луча плосковыпуклую линзу 2, прямоугольные призмы 3 и 4, составляющие плоско-параллельную пластину, вогнутое сферическое зеркало 5, которое является первичным или главным зеркалом, и вогнутое сферическое зеркало 6, которое является малым и вторичным. Прямоугольные призмы 3 и 4 склеены по гипотенузным граням, и поверхность склейки является отражающей гранью 7 и расположена на оптической оси первичного зеркала под углом 45^o к ней. При этом плоско-выпуклая линза 2 расположена перед призменным блоком также на оптической оси первичного зеркала, а ее оптическая сила составляет не более 8% от оптической силы первичного зеркала, и дисперсия материала составляет не более 27,5.

Зеркально-линзовый объектив работает следующим образом. Световой луч проходит через плосковыпкулую линзу 2, плоско-параллельную пластину, выполненную из двух прямоугольных призм 3 и 4, и, отразившись от первичного зеркала 5, попадает на отражающую грань 7, отразившись от которой проходит через призму 4 и попадает на вторичное зеркало 6. Отразившись от этого зеркала луч света снова проходит через призму 4 и затем отражающей гранью 7 направляется в фокальную плоскость объектива. Таким образом, благодаря тому, что лучи, отраженные от главного зеркала затем дважды проходят одну из призм плоскопараллельной пластины, т. е. сначала на пути ко вторичному малому зеркалу, а затем после отражения от него, длина объектива значительно сокращается и составляет не более 0,13 от фокусного расстояния объектива. Кроме того, так как ось вторичного зеркала 6 перпендикулярна оси главного зеркала 5, а отклонение оси этого вторичного зеркала осуществляется с помощью плоской зеркальной поверхности 7, размещенной в теле плоскопараллельной пластины, то это позволяет уменьшить центральное экранирование до 0,34 от диаметра входного зрачка.

В предлагаемой схеме объектива отрицательная сферическая аберрация, присущая сферическим зеркалом, компенсируется положительной сферической аберрацией, возникающей за счет хода лучей в массе стекла компенсатора аберраций, что позволяет избежать использования несферических поверхностей. Однако, значительный ход луча в массе стекла между первичным и вторичным зеркалами приводит к возникновению положительного хроматизма положения, устранение которого достигается добавлением перед плоскопараллельной пластиной плосковыпуклой линзы 2, выполненной из стекла с коэффициентом дисперсии не более 27,5, и имеющей оптическую силу не более 8% от оптической силы первичного зеркала 5. Окончательная компенсация всех аберраций происходит за счет аберраций окуляра 8, который вместе с зеркально-линзовым объективом 1 составляет земную зрительную трубу.

Основные характеристики зеркально-линзового объектива.

Фокусное расстояние объектива 1054.8 мм Угловое поле зрения в пространстве предметов 1^o Относительное отверстие 1:11.7 Данный объектив может быть использован в земной зрительной трубе с увеличением 37^x, диаметр входного зрачка которой составляет 90 мм, а выходного 2.4 мм.

Формула изобретения

Зеркально-линзовый объектив, содержащий первичное и вторичное вогнутые зеркала и компенсатор аберраций, включающий выпуклоплоскую линзу, расположенную на оптической оси первичного зеркала, и плоскопараллельную пластину, установленную между выпуклоплоской линзой и первичным зеркалом перпендикулярно его оптической оси, отличающийся тем, что первичное и вторичное вогнутые зеркала расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, плоскопараллельная пластина образована из двух прямоугольных призм, соединенных по гипотенузным граням, одна из которых выполнена отражающей и ее центр размещен на пересечении оптических осей первичного и вторичного вогнутых зеркал.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2