Зеркально-линзовый объектив

Объектив может быть использован в оптическом приборостроении, оптической промышленности, в астрономических телескопах, и особенно в оптико-электронных камерах космических телескопов. Объектив содержит установленные последовательно по направлению луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой φл.с., выполненную из двух линзовых компонентов и установленную позади главного зеркала. Первый компонент с положительной оптической силой φI, второй в виде одиночной линзы с отрицательной оптической силой φII. Оптические силы линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию:

где φз.с. - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал. Расстояние d между компонентами удовлетворяет условию: d=0,05÷0,06d0, где d0 - расстояние между главным и вторичным зеркалами. Технический результат - увеличение углового поля при дифракционно-ограниченном качестве изображения в широком спектральном интервале и обеспечение малых продольных габаритов объектива. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, и может быть использовано в оптической промышленности, и, в частности, в астрономических телескопах и особенно в оптико-электронных камерах космических телескопов и т.д.

Зеркально-линзовые объективы обычно состоят из главного вогнутого зеркала с центральным отверстием, вторичного выпуклого зеркала и линзового корректора полевых аберраций.

Сферическая аберрация и кома исправляются асферизацией главного и вторичного зеркал, придавая им гиперболоидальную форму. Полевые аберрации - астигматизм и кривизна изображения коррегируются линзовым корректором полевых аберраций (КПА), который обычно устанавливается позади главного зеркала перед фокальной плоскостью.

Известны зеркально-линзовые объективы, содержащие гиперболические главное зеркало (ГЗ) и вторичное зеркало (ВЗ), а также однолинзовый КПА с асферической поверхностью [1]. Такой корректор позволил исправить астигматизм. Для исправления кривизны изображения пришлось раздвинуть главное и вторичное зеркала. Это привело к большому коэффициенту центрального экранирования ε=0,57 и значительным продольными габаритам: расстояние d между главным и вторичным зеркалами составило 0,33f'об, где f'об - фокусное расстояние всего объектива, а, следовательно, к недопустимому для космического телескопа увеличению массы.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является зеркально-линзовый объектив [2], содержащий главное вогнутое зеркало гиперболической формы с центральным отверстием, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и двухкомпонентную линзовую систему, установленную позади главного зеркала перед фокальной плоскостью. Компоненты линзовой системы - одиночные линзы. Первый компонент - плосковыпуклая линза с положительной оптической силой φI с асферической поверхностью, второй компонент - плосковогнутая линза с отрицательной оптической силой φII, установленный непосредственно перед фокальной плоскостью. Оптическая сила первого компонента составляет:

где φоб - оптическая сила всего объектива.

Расстояние между линзовыми компонентами d=0,2d0, где d0 - расстояние между главным и вторичным зеркалами или 0,23f'об, где f'об - фокусное расстояние объектива.

Недостатками такой системы являются:

- ограниченное угловое поле, не превышающее 30' с хорошим качеством изображения: RMS≤0,08λ;

- большие продольные габариты: d0=0,23f'об. Известно, что вес объектива и его стоимость находятся в прямой зависимости от продольных габаритов; термостабилизация - обратно пропорциональна габаритам; жесткость конструкции снижается пропорционально кубу расстояния d0 между зеркалами;

- ограниченный спектральный интервал из-за отсутствия возможности обеспечения апохроматической коррекции аберраций.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение углового поля при дифракционно-ограниченном качестве изображения в широком спектральном интервале и обеспечение малых продольных габаритов объектива.

Для решения поставленной задачи предлагается зеркально-линзовый объектив, который, как и прототип, содержит установленные последовательно по направлению луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой φл.с., выполненную из двух линзовых компонентов, первый из которых с положительной оптической силой φI, второй в виде одиночной линзы с отрицательной оптической силой φII, установленную позади главного зеркала.

В отличие от прототипа оптические силы линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию:

где φз.с. - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;

при этом расстояние d между компонентами удовлетворяет условию:

d=0,05÷0,06d0,

где d0 - расстояние между главным и вторичным зеркалами.

Кроме того, в зеркально-линзовом объективе первый компонент линзовой системы выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению, второй компонент, выполнен в виде двояковогнутой линзы, при этом линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсий νI, νII, удовлетворяющим условию:

νIII=21÷27,

первая по ходу луча вогнутая поверхность второго компонента выполнена гиперболической формы.

Первый компонент линзовой системы выполнен двухлинзовым, первая линза которого - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, с отрицательной оптической силой φI,1, вторая линза - двояковыпуклая с положительной оптической силой φI,2, при этом оптические силы удовлетворяют условию:

а линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющим условиям:

νI,1I,2I,1II

νI,1I,2I,1II=12÷16

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что, благодаря предлагаемой схеме выполнения зеркально-линзового объектива, состоящего из установленных последовательно по направлению луча главного вогнутого с центральным отверстием гиперболоидального зеркала, вторичного выпуклого гиперболоидального зеркала и линзовой системы с оптической силой φл.с., выполненной из двух линзовых компонентов, первый из которых с положительной оптической силой φI, второй в виде одиночной линзы с отрицательной оптической силой φII, установленной позади главного зеркала, при этом оптические силы линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию:

где φз.с. - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;

а расстояние d между компонентами удовлетворяет условию:

d=0,05÷0,06d0,

где d0 - расстояние между главным и вторичным зеркалами, обеспечивается возможность уменьшения продольных габаритов системы и коррекция полевых и хроматических аберраций в широком спектральном интервале при увеличенных угловых полях объекта.

В частности, выбранные соотношения сил и расстояние d между компонентами позволяют исправить кривизну изображения и астигматизм всего объектива в целом и тем самым обеспечить хорошее качество изображения для больших углов поля 2ω≥1÷1,5°.

Линзовая система может быть выполнена либо так, что ее первый компонент представляет собой одиночный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

Выбор материалов линз с коэффициентами дисперсий νI, νII, удовлетворяющим условию:

νIII=21÷27,

выполнение первой по ходу луча вогнутой поверхности второго компонента гиперболической формы позволяет при исправлении кривизны изображения обеспечить апохроматическую коррекцию аберраций в широком спектральном интервале по всему угловому полю до 2ω=1÷1,5°.

Либо линзовая система может быть выполнена так, что ее первый компонент выполнен двухлинзовым, первая линза которого - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, с отрицательной оптической силой φI,1, вторая линза - двояковыпуклая с положительной оптической силой φI,2.

Выполнение линз с оптическими силами, удовлетворяющими условию:

из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющим условиям:

νI,1I,2I,1II

νI,1I,2I,1II=12÷16

позволяет исправить кривизну изображения и астигматизм и обеспечить апохроматическую коррекцию в широком спектральном интервале (2 ω до 1÷1,5°).

Сущность предлагаемой полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена оптическая схема объектива с линзовой системой, каждый компонент которой выполнен в виде одиночной линзы; на фиг.2 представлена оптическая схема объектива с линзовой системой, состоящей из двухлинзового первого компонента и одиночной линзы второго компонента, и Приложениями, в которых приведены конструктивные параметры и оптические характеристики объективов.

Зеркально-линзовый объектив состоит из главного вогнутого с центральным отверстием гиперболоидального зеркала 1, вторичного выпуклого гиперболоидального зеркала 2 и линзовой системы 3 с оптической силой φл.с., состоящей из первого компонента 4 с положительной оптической силой φI, и второго компонента 5.

Оптическая сила линзовой системы 3 φл.с. и ее компонентов удовлетворяют условию:

а расстояние d между ними составляет d=0,05÷0,06d0, где d0 - расстояние между главным 1 и вторичным 2 зеркалами.

Первый компонент 4 линзовой системы 3 (фиг.1) выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, а второй компонент 5 выполнен в виде двояковогнутой линзы. Вогнутая поверхность 6 второго компонента 5 выполнена гиперболоидальной. Линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсий νI, νII, удовлетворяющим условию:

νIII=21÷27.

Первый компонент 4 линзовой системы 3 (фиг.2) выполнен из двух линз - мениска 7, обращенный выпуклостью к изображению, с отрицательной оптической силой φI,1, и двояковыпуклой линзы 8 с положительной оптической силой φI,2.

Оптические силы линз удовлетворяют условию:

при этом линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющим условиям:

νI,1I,2I,1II

νI,1I,2I,1II=12÷16.

Работа предлагаемого объектива осуществляется следующим образом.

Объект расположен на бесконечном расстоянии от объектива. Параллельный пучок света падает на главное зеркало 1 и фокусируется в его фокальной плоскости.

Вторичное зеркало 2, для которого мнимым объектом является изображение объекта в фокальной плоскости главного зеркала 1, изображает его в фокальную плоскость зеркальной системы, состоящей из главного 1 и вторичного 2 зеркал.

Линзовая система 3 проектирует изображение объекта из фокальной плоскости зеркальной системы в фокальную плоскость зеркально-линзового объектива с положительным увеличением, т.е. без оборачивания изображения.

Заявленные соотношения параметров, числовые диапазоны их изменения и полученные при этом технические характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1
Номер примера Заявленные соотношения 1 2 3
1 2 3 4 5
1 -10,54 -10,84 -11,50
-0,40 -0,36 -0,35
1,48 1,45 1,44
d=0,05÷0,06d0 0,051 0,053 0,052
Оптические характеристики
F', м 20 20 20
2ω, угл. град. 1,0 1,0 1,0
Δλ, мкм 0,5÷0,8 0,5÷0,8 0,5÷0,8
RMS, Δ центр поля 0,03 0,04 0,04
2 край поля 0,13 0,13 0,15
-10,53 -10,87 -11,50
-0,36 -0,33 -0,23
1,47 1,42 1,35
d=0,05÷0,06d0 0,053 0,054 0,050
0,62 0,60 0,56
νIII=21÷27 21,95 24,20 26,37
Оптические характеристики
F', м 20 20 20
2ω, угл. град. 1,5 1,5 1,5
2 3 4 5
Δλ, мкм 0,5÷0,8 0,5÷0,8 0,5÷0,8
RMS, λ, центр поля 0,06 0,06 0,06
край поля 0,23 0,23 0,28
3 - 10,47 -10,92 -11,50
-0,33 -0,51 -0,48
1,38 1,57 1,54
d=0,05÷0,06d0 0,060 0,055 0,055
-1,60 -1,46 -1,54
2,53 2,38 2,46
νI,1I,2I,1II
νI,1I,2 1,4 1,3 1,3
νI,1II 1,3 1,4 1,4
νI,1I,2I,1II=12÷16
νI,1I,2 15,46 12,99 12,99
νI,1II 12,99 15,46 15,46
Оптические характеристики
F'об, м 20 20 20
2ω, угл. град. 1,5 1,5 1,5
Δλ, мкм 0,5-0,8 0,5-0,8 0,5-0,8
RMS, λ центр поля 0,07 0,03 0,02
край поля 0,14 0,08 0,12

RMS - среднеквадратическое значение волновой аберрации, выраженное в долях основной длины волны излучения (λ=0,65 мкм) спектрального диапазона Δλ.

Таким образом, в предлагаемом зеркально-линзовом объективе достигнуто увеличение углового поля при дифракционно-ограниченном качестве изображения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Н.Н.Михельсон "Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета", "Физико-математическая литература", 1995, с.328-331.

2. Патент США №4101195, МПК: G02В 17/06, 23/06, 1977 - прототип.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000
Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500
Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3700.24
Диаметр выходного зрачка D'p, мм 111.0
Расстояние от плоскости изображения
до выходного зрачка S'p, мм -1479.4
Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.0
Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 351.6
Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5÷0.8
Коэффициент центрального экранирования ε 0.303
Длина системы L, мм 4723.1
Конструктивные параметры оптической системы
№ пов. Радиусы кривизны Расстояния по оси Марки стёкол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета
1. плоскость 3700.24 454.0
2. -9885.78 -3700.24 1500.0 1.0722
3. -3379.46 3700.24 444.0 3.6790
4. плоскость 537.74 351.0
5. 1520.78 49.0 Ф200 337.0
6. 3373.84 187.54 332.5
7. -925.47 40.0 ТК114 316.0
8. 3513.94 162.59 320.0
9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 346.0
10 плоскость 25.0 346.5
11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 350.5
12. плоскость 6.94 352.0
Изобр. плоскость 0.0 351.6

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000
Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500
Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.11
Диаметр выходного зрачка D'p, мм 108.4
Расстояние от плоскости изображения
до выходного зрачка S'p, мм -1479.6
Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.0
Линейное поле в пространстве изображений 2у' мм 351.4
Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5÷0.8
Коэффициент центрального экранирования ε 0.303
Длина системы L, мм 4736.1
Конструктивные параметры оптической системы

пов.
Радиусы
кривизны
Расстояния
по оси
Марки
стёкол
Световые
диаметры
Квадрат
эксцентриситета
1. плоскость 3699.11 454.0
2. -9885.78 -3699.11 1500.0 1.0722
3. -3379.46 3699.11 444.0 3.6790
4. плоскость 550.0 351.0
5. 1181.15 49.0 Ф200 337.0
6. 1946.54 194.83 332.0
7. -965.77 40.0 ТК114 315.5
8. 3000.48 154.71 320.0
9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 345.0
10 плоскость 25.0 346.0
11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 350.0
12. плоскость 9.40 351.0
Изобр. плоскость 0.0 351.4

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000
Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500
Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.70
Диаметр выходного зрачка D'p, мм 103.6
Расстояние от плоскости изображения
до выходного зрачка S'p, мм -1380.6
Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.0
Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 352.0
Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5÷0.8
Коэффициент центрального экранирования ε 0.303
Длина системы L, мм 4727.2
Конструктивные параметры оптической системы
№ пов. Радиусы кривизны Расстояния Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета
1. плоскость 3699.70 454.0
2. -9885.78 -3699.70 1500.0 1.0722
3. -3379.46 3699.70 444.0 3.6790
4. плоскость 550.0 351.0
5. 1185.00 49.0 Ф200 337.0
6. 2019.00 192.53 332.0
7. -947.95 40.0 ТК114 314.5
8. 2538.97 150.0 318.5
9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 345.0
10 плоскость 25.0 345.5
11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 350.5
12. плоскость 6.96 351.0
Изобр. плоскость 0.0 352.0

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000
Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500
Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3698.07
Диаметр выходного зрачка D'p, мм 110.9
Расстояние от плоскости изображения
до выходного зрачка S'p, мм -1478.3
Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5
Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 526.0
Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8
Коэффициент центрального экранирования ε 0.380
Длина системы L, мм 4746.5
Конструктивные параметры оптической системы
Радиусы Расстояния Марки Световые Квадрат эксцентриситета
пов. кривизны по оси стёкол диаметры
1. плоскость 3700.24 570.0
2. -9885,78 -3700.24 1500.0 1.0722
3. -3379.46 3700.24 478.0 3.6790
4. плоскость 537.74 487.0
5. 899.38 49.0 Ф200 488.5
6. 1280.93 187.54 480.5
7. -880.00 40.0 ТК116 466.0 2.9353
8. 4572.17 162.59 474.5
9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 516.0
10. плоскость 25.0 516.5
11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 523.5
12. плоскость 9.78 524.5
Изобр. плоскость 0.0 526.0

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000
Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500
Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3698.00
Диаметр выходного зрачка D'p, мм 108.1
Расстояние от плоскости изображения
до выходного зрачка S'p, мм -1441.4
Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5
Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 526.0
Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8
Коэффициент центрального экранирования ε 0.380
Длина системы L, мм 4747.8
Конструктивные параметры оптической системы
Радиусы Расстояния Марки Световые Квадрат эксцентриситета
пов. кривизны по оси стёкол диаметры
1. плоскость 3698.00 570.0
2. -9885.78 -3698.00 1500.0 1.0722
3. -3379.46 3698.00 478.0 3.6790
4. плоскость 560.0 487.0
5. 804.78 49.0 Ф200 488.5
6. 1047.30 198.08 480.0
7. -880.00 40.0 ТК114 466.0 2.8011
8. 4843.09 155.94 476.0
9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 516.0
10. плоскость 25.0 516.5
11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 523.5
12. плоскость 7.58 524.5
Изобр. плоскость 0.0 526.0

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 2000
Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500
Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.85
Диаметр выходного зрачка D'p, мм 103.6
Расстояние от плоскости изображения
до выходного зрачка S'p, мм -1380.9
Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5
Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 526.0
Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5÷0.8
Коэффициент центрального экранирования ε 0.380
Длина системы L, мм 4722.7
Конструктивные параметры оптической системы
№ пов. Радиусы кривизны Расстояния Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета
1. плоскость 3699.85 570.0
2. -9885.78 -3699.85 1500.0 1.0722
3. -3379.46 3699.85 478.0 3.6790
4. плоскость 552.77 486.0
5. 655.11 49.0 ТФ200 487.0
6. 768.03 185.0 475.0
7. -880.00 40.0 ТК114 464.5 2.7651
8. 4420.74 150.0 472.5
9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 514.5
10 плоскость 25.0 516.0
11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 523.0
12. плоскость 7.07 524.5
Изобр. плоскость 0.0 526.0

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000.1
Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500
Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3697.99
Диаметр выходного зрачка D'p, мм 111.4
Расстояние от плоскости изображения
до выходного зрачка S'р, мм -1485.6
Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5
Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 524.0
Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8
Коэффициент центрального экранирования ε 0.380
Длина системы L, мм 4786.9
Конструктивные параметры оптической системы
№ пов. Радиусы кривизны Расстояния Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета
1. плоскость 3697.99 570.0
2. -9885.78 -3697.99 1500.0 1.0837
3. -3379.46 3697.99 478.0 3.7919
4. плоскость 550.7 488.0
5. -1000.64 35.0 ТК121 488.5
6. -1823.24 7.0 498.0
7. 1456.37 62.0 Ф108 505.0
8. -14967.8 220.01 503.5
9. -4282.69 34.0 Ф106 484.0
10. 955.62 50.65 483.0
11. плоскость 14.0 К108 488.5
12. плоскость 103.42 492.0
13. плоскость 7.0 К108 522.0
14. плоскость 5.09 523.0
Изобр. плоскость 0.0 524.0

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f',мм 19999.2
Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500
Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.53
Диаметр выходного зрачка D'p, мм 107.9
Расстояние от плоскости изображения
до выходного зрачка S'p, мм -1438.4
Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5
Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 528.6
Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8
Коэффициент центрального экранирования ε 0.380
Длина системы L, мм 4769.8
Конструктивные параметры оптической системы
№ пов. Радиусы кривизны Расстояния Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета
1. плоскость 3699.53 570.0
2. -9885.78 -3699.53 1500.0 1.0722
3. -3379.46 3699.53 478.0 3.6900
4. плоскость 547.67 486.0
5. -907.8 35.0 ТК121 487.0
6. -2312.0 13.57 499.0
7. 2249.0 62.0 Ф106 508.2
8. -1342.8 204.21 509.4
9. -1137.6 34.0 Ф108 480.0
10. 1706.1 45.83 485.0
11. плоскость 14.0 К108 492.4
12. плоскость 102.0 495.2
13. плоскость 7.0 К108 525.8
14. плоскость 5.00 527.2
Изобр. плоскость 0.0 528.6

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000
Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500
Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.98
Диаметр выходного зрачка D'p, мм 103.5
Расстояние от плоскости изображения
до выходного зрачка S'р,мм -1379.6
Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5
Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 529.0
Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8
Коэффициент центрального экранирования ε 0.380
Длина системы L, мм 4761.8
Конструктивные параметры оптической системы
№ пов. Радиусы кривизны Расстояния по оси Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета
1. плоскость 3699.98 570.0
2. -9885.78 -3699.98 1500.0 1.0722
3. -3379.46 3699.98 478.0 3.6900
4. плоскость 551.24 486.0
5. -908.90 35.0 ТК121 486.5
6. -2511.44 7.0 499.0
7. 2187.50 62.0 Ф106 507.0
8. -1292.88 203.9 508.0
9. -1063.28 34.0 Ф108 478.0
10. 1709.10 48.87 484.0
11. плоскость 14.0 К108 494.0
12. плоскость 94.63 497.0
13. плоскость 7.0 К108 527.0
14. плоскость 5.20 528.0
Изобр. плоскость 0.0 529.0

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

1. Зеркально-линзовый объектив, содержащий установленные последовательно по направлению луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой φл.с, выполненную из двух линзовых компонентов, первый из которых с положительной оптической силой φI, второй в виде одиночной линзы с отрицательной оптической силой φII, установленную позади главного зеркала, отличающийся тем, что оптические силы линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию

где φз.с - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;

при этом расстояние d между компонентами удовлетворяет условию
d=0,05÷0,06d0,
где d0 - расстояние между главным и вторичным зеркалами.

2. Зеркально-линзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что первый компонент линзовой системы выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению, второй компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, при этом линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсий νI, νII, удовлетворяющими условию
νIII=21÷27,
а первая по ходу луча вогнутая поверхность второго компонента выполнена гиперболической формы.

3. Зеркально-линзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что первый компонент линзовой системы выполнен двухлинзовым, первая линза которого - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, с отрицательной оптической силой φI,1, вторая линза - двояковыпуклая с положительной оптической силой φI,2, при этом оптические силы удовлетворяют условию

при этом линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющими условиям
νI,1I,2I,1II,
νI,1I,2I,1II=12÷16.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к классу полностью зеркальных оптических систем без центрального экранирования, и может быть использовано в фотографии, проекционной технике, Фурье-спектрометрах и другой аппаратуре, работающей с различными приемниками излучения, которые требуют увеличенного заднего фокального отрезка, хода лучей, близкого к телецентрическому, высокой коррекции аберраций в спектральном диапазоне, ограниченном лишь свойствами отражающих покрытий зеркал, и высокой радиационно-оптической устойчивости, например, при использовании в составе космической аппаратуры, работающей вблизи радиационных поясов в условиях воздействия космического излучения с высокой мощностью.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может найти применение как короткофокусный светосильный зеркальный объектив с широким полем зрения и высоким угловым разрешением, обеспечивающим высокое качество изображение по всему полю.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для юстировки составных сферических зеркал телескопов в процессе их сборки и эксплуатации.

Изобретение относится к технике телевизионных видеодисплеев, в которых используется активная матрица жидких кристаллов совместно с проекционной оптикой. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению и предназначено для создания объективов, в частности на основе металлооптических элементов, работающих в различных температурных режимах.

Изобретение относится к космическим радиотелескопам и предназначено для управления формой поверхности космического радиотелескопа

Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано на транспортных средствах, в частности, автомобилях для отображения путевой, навигационной информации, а также информации о состоянии транспортного средства в поле прямого зрения водителя

Спектрометр состоит из входной щели, расположенной в фокальной плоскости объектива и смещенной в меридиональной плоскости относительно его оптической оси, объектива и диспергирующего устройства. Объектив состоит из первого вогнутого зеркала с положительной оптической силой, обращенного вогнутостью к входной щели, второго выпуклого зеркала с отрицательной оптической силой, расположенного между входной щелью и первым зеркалом и обращенного выпуклостью к первому зеркалу, третьего вогнутого зеркала с положительной оптической силой, расположенного за вторым зеркалом и обращенного вогнутостью к входной щели. Диспергирующее устройство включает диспергирующий элемент и плоское зеркало, расположенное под углом 80…90° к падающим на него лучам. Оптические поверхности по крайней мере двух зеркал являются асферическими. Центры кривизны всех зеркал расположены на оптической оси объектива. Первое и второе зеркала - внеосевые фрагменты зеркал. Третье зеркало расположено на оптической оси. Диспергирующий элемент - призма с преломляющим углом 5…30° из материала с показателем преломления 1,4…1,7 и коэффициентом дисперсии для линии е, равным 20…70. Плоское зеркало выполнено в виде отражающего покрытия на второй по ходу луча грани призмы. Технический результат - повышение технологичности, уменьшение габаритов и массы, упрощение юстировки, повышение качества изображения и исправление кривизны спектральных линий. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Телескоп включает корпус (1) с размещенной в нем оптической системой, содержащей главное вогнутое гиперболическое зеркало (2) с центральным отверстием (3), вторичное выпуклое гиперболическое зеркало (4) и фотоприемное устройство (5), установленное в фокальной плоскости телескопа. Корпус (1) снабжен полуцилиндрической солнцезащитной блендой (7), установленной на входном зрачке (6) телескопа с возможностью вращения приводом (8) вокруг оптической оси телескопа. На краях внутренней поверхности полуцилиндрической солнцезащитной бленды (7) установлены солнечные фотоэлементы для подачи сигнала на ее привод (8). Длина L полуцилиндрической солнцезащитной бленды (7) удовлетворяет соотношению: L=D/tgα, см; 7°≤α≤70°; где D - диаметр входного зрачка телескопа, см; α - угловое расстояние между направлениями на центр диска Луны и на ближайший к Луне край диска Солнца. Технический результат - обеспечение систематических высокоточных измерений временных вариаций поверхностных яркостей одновременно темной части лунного диска и светлого узкого серпа Луны. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение мощности. Осветительное устройство (1) включает в себя несколько источников (4) света и одну отражательную систему, при этом источники (4) света расположены перед отражательной поверхностью отражательной системы и включают в себя несколько средств освещения, которые расположены вокруг выходного отверстия (10) отражательной системы. Луч света от источников (4) света за счет отражения отклоняется в основном направлении излучения осветительного устройства (1) посредством отражательной системы. Осветительное устройство снабжено первым отражательным участком (2) и выполненным выпуклым вторым отражательным участком (5), первый и второй отражательные участки согласованы друг с другом таким образом, что основной световой луч может создаваться за счет того, что свет от источников (4) света сначала падает на второй отражательный участок (5), а затем на первый отражательный участок (2) и выходит из осветительного устройства в основном направлении излучения. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 13 ил.

Объектив может быть использован в космических телескопах. Объектив содержит первое зеркало в виде внеосевого фрагмента вогнутого сферического положительного зеркала, обращенного вогнутостью к плоскости предметов, второе зеркало в виде выпуклого сферического отрицательного зеркала, обращенного выпуклостью к первому зеркалу, третье зеркало в виде внеосевого фрагмента вогнутого положительного асферического зеркала, обращенного вогнутостью к четвертому зеркалу, четвертое зеркало в виде фрагмента вогнутого положительного асферического зеркала, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, и апертурную диафрагму. Центры кривизны всех оптических поверхностей расположены на одной общей оси. В меридиональном сечении второе зеркало симметрично относительно оптической оси, первое зеркало расположено ниже оптической оси, третье зеркало выше оптической оси, а четвертое зеркало - выше третьего зеркала. Апертурная диафрагма совпадает с оправой второго зеркала. Технический результат - отсутствие центрального экранирования, повышение качества изображения в пределах углового поля 13° в спектральном диапазоне 450-1700 нм и повышение технологичности. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и касается зеркального спектрометра. Спектрометр состоит из входной щели, первого зеркала, дифракционной решетки, второго зеркала, фотоприемного устройства. Входная щель смещена относительно оптической оси. Первое и второе зеркала выполнены в виде внеосевых фрагментов вогнутых сферических зеркал, обращенных вогнутостью к входной щели. Дифракционная решетка является выпуклой сферической и расположена осесимметрично на оптической оси. Штрихи дифракционной решетки параллельны длинной стороне входной щели. Фотоприемное устройство смещено с оптической оси и расположено со стороны, противоположной входной щели. Входная щель и фотоприемное устройство наклонены в меридиональном сечении на небольшие углы. Центры кривизны сферических поверхностей лежат на одной общей оси, являющейся оптической осью спектрометра. Технический результат заключается в увеличении относительного отверстия, улучшении качества изображения, уменьшении размеров и массы и упрощении юстировки спектрометра. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Наверх