Зеркально-линзовый объектив (варианты)

 

Использование: в области оптического приборостроения, в визуальных угломерных приборах с большим увеличением зрительных труб. Сущность изобретения: по первому варианту объектив содержит два силовых сферических зеркала - первое и третье, два плоских зеркала и компенсатор аберраций, расположенный перед сферическими зеркалами и состоящий из плоско-выпуклой линзы и отрицательного мениска. При этом третье зеркало обращено вогнутостью к предмету и расположено за первым, а плоские зеркала - второе и четвертое - совмещены и расположены на плоском срезе (лыске) центральной зоны выпуклой поверхности отрицательного мениска компенсатора аберраций. Кроме того, в объективе по второму варианту зеркала выполнены на вогнутой и выпуклой поверхностях положительного мениска, обращенного вогнутостью к предмету поверхности плоскопараллельной пластинки, установленной между компенсатором аберраций и первым сферическим зеркалом. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к зеркально-линзовым объективам зрительных труб и может быть применено в визуальных угломерных приборах с большим увеличением зрительных труб.

Известен зеркально-линзовый объектив [1] содержащий четыре сферических зеркала, причем поверхности первого и третьего, второго и четвертого зеркал попарно совмещены и направлены вогнутостью друг к другу. Объектив имеет прямое изображение при уменьшенной длине, а также уменьшенном центральном экранировании и виньетировании.

Недостатком этой системы является сложность изготовления из-за наличия асферических поверхностей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является зеркально-линзовый объектив зрительной трубы [2] содержащий первое и четвертое сферические зеркала, выполненные в виде двояковогнутой зеркальной линзы, и компенсатор аберраций в виде двух плоскопараллельных пластин с зеркальным покрытием круглых площадок в их центральной части, которые нанесены на обращенный к предмету поверхности первой плоскопараллельной пластинки, расположенной перед зеркальной линзой, и на обращенной к изображению поверхности второй пластинки, размещенной после зеркальной линзы.

Однако такой объектив имеет небольшое фокусное расстояние, равное 277 мм и обладает значительным хроматизамом увеличения, а длина системы составляет 0,3 от фокусного расстояния объектива.

Целью изобретения является улучшение коррекции аберраций при одновременном увеличении фокусного расстояния объектива и уменьшении его длины, а также улучшение взаимной центрировки сферических зеркал.

Поставленная цель достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе по первому варианту, содержащем первое и четвертое сферические зеркала, второе и третье зеркала и компенсатор аберраций, четвертое зеркало выполнено плоским и совмещено со вторым, третье зеркало является сферическим и обращено вогнутостью к предмету, а компенсатор аберраций расположен перед первым и третьим сферическими зеркалами и состоит из плоско-выпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к первому сферическому зеркалу, при этом второе и четвертое зеркала расположены на плоском срезе (лыске) центральной зоны этой поверхности мениска, причем линзы компенсатора выполнены из одной марки стекла.

Кроме того, в объективе по второму варианту исполнения первое и третье сферические зеркала выполнены на вогнутой и выпуклой поверхности положительного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а второе и четвертое зеркала размещены на обращенной к предмету поверхности плоскопараллельной пластинки, установленной между компенсатором и первым сферическим зеркалом.

Предложенное в объективе по первому варианту решение установки третьего сферического зеркала вогнутостью к предмету, а также размещение компенсатора аберраций перед сферическими зеркалами и совмещение второго и четвертого плоских зеркал в одном, расположенном на плоском срезе центральной части выпуклой поверхности отрицательного мениска компенсатора аберраций, позволяет достичь технический результат, заключающийся в возможности создания оптической системы уменьшенной длины при большем фокусном расстоянии и с улучшенной коррекцией аберраций.

Предложенное в объективе по второму варианту создание зеркального монолитного блока в виде положительного мениска, на вогнутой и выпуклой поверхности которого выполнены первое и третье сферические зеркала, а также размещение второго и четвертого зеркал на обращенной к предмету поверхности плоскопараллельной пластинки, установленной между компенсатором и первым сферическим зеркалом, дает возможность обеспечить улучшение взаимной центровки сферических зеркал.

На фиг.1 изображена принципиальная оптическая схема зеркально-линзового объектива по первому варианту, имеющего угловое поле зрения 50^o, фокусное расстояние 507 мм, относительное отверстие 1:8; на фиг.2 графики аберраций объектива.

Зеркально-линзовый объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча плоско-выпуклую линзу 1 и отрицательный мениск 2 компенсатора аберраций; первое сферическое зеркало 3, плоское зеркало 4, которое является вторым и четвертым, и третье сферическое зеркало 5, обращенное вогнутостью к предмету и расположенное за первым сферическим зеркалом 3. При этом отрицательный мениск 2 компенсатора аберраций обращен выпуклой поверхностью 6 к зеркалу 3, а в центральной части этой поверхности мениска выполнен срез, на котором размещены второе и четвертое совмещенные зеркала. Объектив имеет прямое изображение.

Зеркально-линзовый объектив работает следующим образом.

Световой луч, пройдя через плоско-выпуклую линзу 1 и отрицательный мениск 2, попадает на первое сферическое зеркало 3, отразившись от которого, идет на второе плоское зеркало 4 и далее к третьему сферическому зеркалу 5. Отразившись от него, попадает на четвертое плоское зеркало, которое совмещено с вторым зеркалом 4, и, отразившись, направляется в фокальную плоскость объектива.

Таким образом, благодаря тому, что второе и четвертое плоские зеркала совмещены, длина объектива значительно сокращена и составляет не более 0,25 от фокусного расстояния объектива. Кроме того, так как компенсатор аберраций выполнен в виде афокального компонента и состоит из плоско-выпуклой линзы и отрицательного мениска, значительно уменьшены хроматические аберрации, в частности, вторичный спектр, даже при использовании одной марки стекла, и скомпенсирована сферическая аберрация, присущая сферическим зеркалам.

На фиг.3 изображена принципиальная оптическая схема зеркально-линзового объектива по второму варианту, имеющего те же оптические характеристики, что и объектив по первому варианту.

На фиг.4 представлены графики аберраций объектива по второму варианту.

Данный зеркально-линзовый объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча линзы 1 и 2 компенсатора аберраций, первое сферическое зеркало 3, плоскопараллельную пластинку 4, плоское зеркало 5, которое является вторым и четвертым, и третье сферическое зеркало 6, расположенное на выпуклой поверхности положительного мениска 7.

Объектив работает следующим образом.

Световой луч проходит через линзы 1 и 2 компенсатора аберраций и попадает на первое сферическое зеркало 3, отразившись от которого идет на плоскопараллельную пластинку 4. Пройдя через нее, луч отражается от второго зеркала 5, которое расположено на обращенной к предмету поверхности плоскопараллельной пластинки 4. Пройдя снова через эту пластинку, луч попадает на третье сферическое зеркало 6, преодолев толщу положительного мениска 7.

После отражения от зеркала 6 луч идет через пластинку на плоское зеркало 5, которое является уже четвертым, и после этого направляется через пластинку 4 и положительный мениск 7 в фокальную плоскость объектива. Введение плоскопараллельной пластинки 4 позволило скомпенсировать сферохроматическую аберрацию положительного мениска 7, на котором расположены сферические зеркала 3 и 6.

Приведенные сведения подтверждают возможность осуществления изобретения.

Формула изобретения

1. Зеркально-линзовый объектив, содержащий компенсатор аберраций, первое вогнутое сферическое зеркало, второе плоское зеркало, третье и четвертое зеркала, отличающийся тем, что компенсатор аберраций состоит из плоско-выпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, третье зеркало выполнено вогнутым и расположено за первым вогнутым зеркалом, а второе и четвертое зеркала в виде одного оптического элемента на плоской лыске выпуклой поверхности отрицательного мениска в центральной зоне на оптической оси, причем линзы компенсатора выполнены из одной марки стекла.

2. Зеркально-линзовый объектив, содержащий компенсатор аберраций, первое вогнутое сферическое зеркало, второе плоское зеркало, третье и четвертое зеркала, отличающийся тем, что в него введены расположенные за компенсатором аберраций плоскопараллельная пластина и положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, при этом на первой поверхности плоскопараллельной пластины выполнены в виде одного оптического элемента второе и четвертое плоские зеркала, а на вогнутой и выпуклой поверхностях положительного мениска кольцевые первое и третье вогнутые зеркала, причем компенсатор аберраций состоит из двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, которые выполнены из одной марки стекла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4