Зеркально-линзовый объектив (варианты)



Зеркально-линзовый объектив (варианты)
Зеркально-линзовый объектив (варианты)
Зеркально-линзовый объектив (варианты)
Зеркально-линзовый объектив (варианты)
Зеркально-линзовый объектив (варианты)
Зеркально-линзовый объектив (варианты)
Зеркально-линзовый объектив (варианты)

 


Владельцы патента RU 2461030:

Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" (RU)

Объектив по первому варианту состоит из первого зеркала, положительного мениска, второго зеркала, линзы Манжена, зеркальная поверхность которой является третьим зеркалом, плоскопараллельной пластины и апертурной диафрагмы. Объектив по второму варианту - из первого зеркала, положительного мениска, линзы Манжена, зеркальная поверхность которой является вторым зеркалом, третьего зеркала, плоскопараллельной пластины и апертурной диафрагмы. Объектив по третьему варианту - из первого зеркала, двояковогнутой линзы, линзы Манжена, зеркальная поверхность которой является вторым зеркалом, второй линзы Манжена, зеркальная поверхность которой является третьим зеркалом, плоскопараллельной пластины и апертурной диафрагмы. Первые зеркала объективов по всем трем вариантам выполнены в виде внеосевого фрагмента вогнутого сферического зеркала. Положительные мениски и двояковогнутая линза выполнены осесимметричными. Линза Манжена в объективе по первому варианту и вторая линза Манжена в объективе по третьему варианту выполнены в виде внеосевого фрагмента отрицательного мениска. Линза Манжена в объективе по второму варианту и первая линза Манжена в объективе по третьему варианту выполнены в виде осесимметричных менисков. Технический результат - отсутствие центрального экранирования с повышенным качеством изображения в пределах углового поля 3° в широком спектральном диапазоне 400-1000 нм и повышение технологичности. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности, может быть использовано в космических телескопах.

Известны зеркальные и зеркально-линзовые оптические системы с тремя отражениями, отличающиеся схемным решением, габаритами и степенью коррекции аберраций. Например, трехзеркальный объектив [Cook, Lacy G. US Pat. №4733955. МПК G02B 17/06, 23/06], представляющий собой анастигматическую оптическую систему, в которой зеркала децентрированы как по апертуре, так и по полевому углу. В этом объективе первое зеркало - внеосевой фрагмент эллипсоида с положительной оптической силой, второе - внеосевой фрагмент гиперболоида с отрицательной оптической силой, третье - внеосевой фрагмент эллипсоида с положительной оптической силой. Результатом наличия в схеме трех внеосевых асферических поверхностей являются повышенные требования к точности взаимного расположения оптических элементов и, как следствие, сложность механической конструкции, трудности при юстировке и контроле.

Также известен объектив [Грамматин А.П., Грязнов Г.М., Стариченкова В.Д. Патент России №2327194. МПК G02B 17/06], представляющий собой анастигматическую оптическую систему, внеосевую и децентрированную как по апертуре, так и по полевому углу, в которой первый компонент - внеосевой фрагмент зеркального гиперболоида, обращенный вогнутостью к предмету, с положительной оптической силой, близкой к силе всей системы, второй компонент - выпуклый зеркальный сфероид, симметричный относительно оптической оси системы, с отрицательной оптической силой, третий компонент - внеосевой фрагмент зеркального сплюснутого эллипсоида, обращенного вогнутостью к изображению, с положительной оптической силой. При этом все три упомянутых зеркала образованы поверхностями вращения с общей осью. Расстояние между первым и вторым зеркалами меньше фокусного расстояния первого зеркала, а центры отражающих поверхностей всех зеркал расположены в вершинах треугольника, плоскость которого включает общую ось этих зеркал, и с разных сторон относительно этой оси; вершины первого и третьего зеркал совмещены. Апертурная диафрагма расположена на втором зеркале. Наличие в объективе двух внеосевых асферических поверхностей значительно осложняет его сборку, юстировку и контроль.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является зеркально-линзовый объектив [А.А.Токарев. Длиннофокусные объективы с эксцентрично расположенным полем изображения. // Известия вузов, серия «Приборостроение», том XXXI, 1988 г., №7, с.74-79]. Он представляет собой трехзеркальную систему с центрами кривизны всех оптических поверхностей, находящимися на одной общей оси, состоящую из трех последовательно по ходу луча установленных первого - внеосевого вогнутого, второго - внеосевого выпуклого, третьего - внеосевого вогнутого фрагментов сферических зеркал, двухлинзового корректора аберраций из одной марки оптического стекла, размещенного между первым и вторым зеркалами, и апертурной диафрагмы, совпадающей с оправой одной из линз корректора. Первое и третье зеркала имеют положительную оптическую силу и обращены вогнутостью к плоскости предметов, второе имеет отрицательную оптическую силу, а линзовый корректор состоит из двух отрицательных менисков, обращенных вогнутой поверхностью к плоскости предметов. В данном объективе, вследствие размещения апертурной диафрагмы на одном из компонентов линзового корректора, все зеркала являются внеосевыми, что приводит к усложнению механической конструкции объектива и затруднениям при его сборке, юстировке и контроле.

Задачей данного изобретения является создание зеркально-линзового объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - создание зеркально-линзового объектива без центрального экранирования с повышенным качеством изображения в пределах углового поля 3° в широком спектральном диапазоне 400-1000 нм и повышенной технологичностью.

Это достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе по первому варианту, состоящем из трех зеркал, последовательно установленных по ходу луча, первого - внеосевого вогнутого, второго - внеосевого выпуклого, третьего - внеосевого вогнутого, выполненных в виде фрагментов сферических зеркал, двухлинзового корректора аберраций, первая линза которого размещена между первым и вторым зеркалами, и апертурной диафрагмы, причем центры кривизны всех оптических поверхностей находятся на одной общей оси, в отличие от известного, первая линза корректора выполнена в виде внеосевого фрагмента одиночного положительного мениска с оптической силой, составляющей 0,1…0,2 от оптической силы всего объектива, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предметов, вторая линза представляет собой линзу Манжена, выполненную в виде внеосевого фрагмента отрицательного мениска с оптической силой, составляющей 0,01…0,05 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов, на выпуклую поверхность которого нанесено отражающее покрытие, являющееся третьим зеркалом объектива, показатель преломления второй линзы корректора в 1,05…1,15 раза меньше, а коэффициент дисперсии в 1,05…1,15 раза больше, чем у первой линзы корректора, а апертурная диафрагма объектива расположена на втором зеркале.

Кроме того, в объективе по первому варианту, перед плоскостью изображения может быть установлена плоскопараллельная пластина, толщина d и показатель преломления n которой удовлетворяют неравенству

,

где - фокусное расстояние всего объектива.

Это достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе по второму варианту, состоящем из трех зеркал, последовательно установленных по ходу луча, первого - внеосевого вогнутого, второго - внеосевого выпуклого, третьего - внеосевого вогнутого, выполненных в виде фрагментов сферических зеркал, двухлинзового корректора аберраций, первая линза которого размещена между первым и вторым зеркалами, и апертурной диафрагмы, причем центры кривизны всех оптических поверхностей находятся на одной общей оси, в отличие от известного, первая линза корректора выполнена в виде фрагмента одиночного положительного мениска с оптической силой, составляющей 0,2…0,4 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов, вторая линза представляет собой линзу Манжена, выполненную в виде отрицательного мениска с оптической силой, составляющей 0,1…0,3 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью, на которую нанесено отражающее покрытие, являющееся вторым зеркалом объектива, к плоскости предметов, показатель преломления второй линзы корректора в 1,0…1,2 раза больше, коэффициент дисперсии в 1,7…1,9 раза меньше, чем соответствующие характеристики первой линзы корректора, а апертурная диафрагма объектива расположена на линзе Манжена.

Кроме того, в объективе по второму варианту, перед плоскостью изображения может быть установлена плоскопараллельная пластина, толщина d и показатель преломления n которой удовлетворяют неравенству

,

где - фокусное расстояние всего объектива.

Это достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе по третьему варианту, состоящем из трех зеркал, последовательно установленных по ходу луча, первого - внеосевого вогнутого, второго - внеосевого выпуклого, третьего - внеосевого вогнутого, выполненных в виде фрагментов сферических зеркал, линзового корректора аберраций, первая линза которого размещена между первым и вторым зеркалами, и апертурной диафрагмы, причем центры кривизны всех оптических поверхностей находятся на одной общей оси, в отличие от известного, первая линза линзового корректора выполнена в виде фрагмента одиночной отрицательной двояковогнутой линзы с оптической силой, составляющей 0,4…0,6 от оптической силы всего объектива, вторая линза представляет собой линзу Манжена, выполненную в виде положительного мениска с оптической силой, составляющей 0,5…0,6 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью, на которую нанесено отражающее покрытие, являющееся вторым зеркалом объектива, к плоскости предметов, кроме того, объектив дополнен третьей линзой корректора в виде второй линзы Манжена, выполненной из внеосевого фрагмента отрицательного мениска с оптической силой, составляющей 0,1…0,2 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов, с выпуклой поверхностью, покрытой отражающим покрытием, являющимся третьим зеркалом объектива, причем коэффициенты дисперсии первой и третьей линз корректора равны, показатели преломления в 1,05…1,10 раза меньше, чем у второй линзы корректора, а апертурная диафрагма объектива расположена на линзе Манжена, выполненной в виде положительного мениска.

Кроме того, в объективе по третьему варианту, перед плоскостью изображения может быть установлена плоскопараллельная пластина, толщина d и показатель преломления n которой удовлетворяют неравенству

,

где - фокусное расстояние всего объектива.

На фиг.1 представлена принципиальная схема зеркально-линзового объектива по первому варианту, а на фиг.2 его полихроматическая модуляционная передаточная функция (МПФ). На фиг.3 представлена принципиальная схема зеркально-линзового объектива по второму варианту, а на фиг.4 его полихроматическая МПФ. На фиг.5 представлена принципиальная схема зеркально-линзового объектива по третьему варианту, а на фиг.6 его полихроматическая МПФ.

Зеркально-линзовый объектив, выполненный по первому варианту, (фиг.1) состоит из последовательно по ходу луча установленных первого зеркала 1, первой линзы двухлинзового корректора, выполненной в виде положительного мениска 2, второго зеркала 3, второй линзы корректора, выполненной в виде линзы Манжена 4, апертурной диафрагмы 5. Первое зеркало 1 выполнено в виде внеосевого фрагмента вогнутого сферического зеркала. Положительный мениск 2 выполнен в виде осесимметричного мениска, часть которого, лежащая выше оптической оси, удалена. Он имеет оптическую силу, составляющую 0,1…0,2 от оптической силы всего объектива, и обращен выпуклой поверхностью к плоскости предметов. Второе зеркало 3 выполнено в виде осесимметричного выпуклого сферического зеркала. Линза Манжена 4 представляет собой внеосевой фрагмент отрицательного мениска с оптической силой, составляющей 0,01…0,05 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов. На выпуклую поверхность линзы Манжена 4 нанесено отражающее покрытие, являющееся третьим зеркалом объектива. Первая линза, выполненная в виде положительного мениска 2, и вторая линза, выполненная в виде линзы Манжена 4, вместе образуют двухлинзовый корректор аберраций зеркальной части объектива. Показатель преломления второй линзы корректора (линзы Манжена 4) в 1,05…1,15 раза меньше, а коэффициент дисперсии в 1,05…1,15 раза больше, чем у первой линзы корректора (положительного мениска 2). Центры кривизны всех оптических поверхностей находятся на одной общей оси, а апертурная диафрагма 5 расположена на втором зеркале 3. Также объектив по первому варианту с целью повышения качества изображения и оптимизации корректировки аберраций может быть дополнен плоскопараллельной пластиной 6 (фиг.1), толщина d и показатель преломления n которой удовлетворяют неравенству где - фокусное расстояние всего объектива. Включение плоскопараллельной пластины 6 в оптическую схему объектива обусловлено необходимостью учета защитного стекла приемника излучения при расчете объектива.

На фиг.2 приведена полихроматическая МПФ объектива по первому варианту в спектральном диапазоне (0,4÷1,0) мкм для края углового поля.

Зеркально-линзовый объектив, выполненный по второму варианту, (фиг.3) состоит из установленных последовательно по ходу луча первого зеркала 7, двухлинзового корректора, первая линза которого выполнена в виде положительного мениска 8, а вторая - в виде линзы Манжена 9, третьего зеркала 10, апертурной диафрагмы 11. Первое зеркало 7 выполнено в виде внеосевого фрагмента вогнутого сферического зеркала. Положительный мениск 8 выполнен в виде осесимметричного мениска, часть которого, лежащая выше оптической оси, удалена. Он имеет оптическую силу, составляющую 0,2…0,4 от оптической силы всего объектива, и обращен вогнутой поверхностью к плоскости предметов. Линза Манжена 9 выполнена в виде отрицательного мениска с оптической силой, составляющей 0,1…0,3 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов. На вогнутую поверхность линзы Манжена 9 нанесено отражающее покрытие, являющееся вторым зеркалом объектива. Первая линза корректора, выполненная в виде положительного мениска 8, и вторая линза корректора, выполненная в виде линзы Манжена 9, вместе образуют двухлинзовый корректор аберраций зеркальной части объектива. Показатель преломления второй линзы корректора (линзы Манжена 9) в 1,0…1,2 раза больше, а коэффициент дисперсии в 1,7…1,9 раза меньше, чем соответствующие характеристики первой линзы корректора (положительного мениска 8). Третье зеркало 10 выполнено в виде внеосевого фрагмента вогнутого сферического зеркала. Центры кривизны всех оптических поверхностей находятся на одной общей оси, а апертурная диафрагма 11 расположена на линзе Манжена 9. Также объектив по второму варианту с целью повышения качества изображения в широком спектральном диапазоне и оптимизации корректировки аберраций может быть дополнен плоскопараллельной пластиной 12 (фиг.3), толщина d и показатель преломления n которой удовлетворяют неравенству , где - фокусное расстояние всего объектива. Включение плоскопараллельной пластины 12 в оптическую схему объектива обусловлено необходимостью учета защитного стекла приемника излучения при расчете объектива.

На фиг.4 приведена полихроматическая МПФ объектива по второму варианту в спектральном диапазоне (0,4÷1,0) мкм для края углового поля.

Зеркально-линзовый объектив, выполненный по третьему варианту, (фиг.5) состоит из последовательно установленных по ходу луча первого зеркала 13, линзового корректора, первая линза которого выполнена из двояковогнутой линзы 14, вторая и третья линзы - линзы Манжена 15 и 16, и апертурной диафрагмы 17. Первое зеркало 13 выполнено в виде внеосевого фрагмента вогнутого сферического зеркала. Двояковогнутая линза 14 является первой линзой линзового корректора и выполнена в виде осесимметричной линзы, часть которой, лежащая выше оптической оси, удалена. Линза 14 имеет оптическую силу, составляющую 0,4…0,6 от оптической силы всего объектива. Линза Манжена 15 - вторая линза линзового корректора - выполнена в виде осесимметричного положительного мениска с оптической силой, составляющей 0,5…0,6 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью, на которую нанесено отражающее покрытие, являющееся вторым зеркалом объектива, к плоскости предметов. Линза Манжена 16 - третья линза линзового корректора - выполнена в виде внеосевого фрагмента отрицательного мениска с оптической силой, составляющей 0,1…0,2 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов. Выпуклая поверхность линзы Манжена 16 покрыта отражающим покрытием, являющимся третьим зеркалом объектива. Двояковогнутая линза 14 (первая линза линзового корректора), линза Манжена 15 (вторая линза корректора) и линза Манжена 16 (третья линза корректора) вместе образуют линзовый корректор аберраций зеркальной части объектива. Коэффициенты дисперсии линз 14 и 16 равны, а их показатели преломления в 1,05…1,10 раза меньше, чем у линзы 15. Центры кривизны всех оптических поверхностей находятся на одной общей оси, а апертурная диафрагма 17 расположена на линзе Манжена 15. Также объектив по третьему варианту с целью повышения качества изображения в широком спектральном диапазоне и оптимизации корректировки аберраций может быть дополнен плоскопараллельной пластиной 18 (фиг.5), толщина d и показатель преломления n которой удовлетворяют неравенству , где - фокусное расстояние всего объектива. Включение плоскопараллельной пластины 18 в оптическую схему объектива обусловлено необходимостью учета защитного стекла приемника излучения при расчете объектива.

На фиг.6 приведена полихроматическая МПФ объектива по третьему варианту в спектральном диапазоне (0,4÷1,0) мкм для края углового поля.

Объектив, выполненный по первому варианту, работает следующим образом. Свет от источника излучения попадает на первое зеркало 1, затем, отразившись от него, проходит через линзу 2 и претерпевает отражение на втором зеркале 3. Благодаря тому, что часть линзы 2, лежащая выше оптической оси, удалена, свет после второго зеркала 3 проходит мимо этой линзы и попадает сразу на линзу Манжена 4. Преломившись на первой поверхности, отразившись от второй и вновь преломившись на первой поверхности линзы Манжена 4, свет проходит через плоскопараллельную пластину 6 и фокусируется в плоскости изображения.

Объектив, выполненный по второму варианту, работает следующим образом. Свет от источника излучения попадает на первое зеркало 7, затем, отразившись от него, проходит через положительный мениск 8 и линзу Манжена 9. Преломившись на первой поверхности, отразившись от второй и вновь преломившись на первой поверхности линзы 9, свет, благодаря тому, что часть мениска 8, лежащая выше оптической оси, удалена, проходит мимо линзы 8 и попадает сразу на третье зеркало 10, отражаясь от которого, проходит через плоскопараллельную пластину 12 и фокусируется в плоскости изображения.

Объектив, выполненный по третьему варианту, работает следующим образом. Свет от источника излучения попадает на первое зеркало 13, затем, отразившись от него, проходит через двояковогнутую линзу 14 и линзу Манжена 15. Преломившись на первой поверхности, отразившись от второй и вновь преломившись на первой поверхности линзы 15, свет, благодаря тому, что часть линзы 14, лежащая выше оптической оси, удалена, проходит мимо линзы 14 и попадает сразу на линзу Манжена 16. Преломившись на первой поверхности, отразившись от второй и вновь преломившись на первой поверхности линзы 16, свет проходит через плоскопараллельную пластину 18 и фокусируется в плоскости изображения.

В соответствии с предложенным техническим решением рассчитаны объективы, конструктивные параметры которых приведены в таблице 1.

Характеристики объектива, выполненного по первому варианту:

- Фокусное расстояние: 100 мм.

- Относительное отверстие: 1:10,8.

- Угловое поле в меридиональном направлении ωy0=7,4°, ωymax=7,85°.

- Угловое поле в сагиттальном направлении 2ωx=3,12°.

Характеристики объектива, выполненного по второму варианту:

- Фокусное расстояние: 100 мм.

- Относительное отверстие: 1:7,7.

- Угловое поле в меридиональном направлении ωy0=7,4°, ωymax=7,85°.

- Угловое поле в сагиттальном направлении 2ωx=3,12°.

Характеристики объектива, выполненного по третьему варианту:

- Фокусное расстояние: 100 мм.

- Относительное отверстие: 1:6.

- Угловое поле в меридиональном направлении ωy0=7,4°, ωymax=7,85°.

- Угловое поле в сагиттальном направлении 2ωx=3,12°.

Объектив по первому варианту имеет следующие аберрации для длины волны λ=656,3 нм.

- Поперечная сферическая аберрация широких наклонных пучков в пределах всего углового поля не более 0,005 мм.

- Меридиональный астигматический отрезок не более 0,072 мм.

- Сагиттальный астигматический отрезок не более 0,046 мм.

- Дисторсия не более 0,8%.

- Хроматизм положения в спектральном диапазоне (0,4÷1,0) мкм не более 0,064 мм.

Объектив по второму варианту имеет следующие аберрации для длины волны λ=656,3 нм:

- Поперечная сферическая аберрация широких наклонных пучков в пределах всего углового поля не более 0,007 мм.

- Меридиональный астигматический отрезок не более 0,050 мм.

- Сагиттальный астигматический отрезок не более 0,055 мм.

- Дисторсия не более 0,25%.

- Хроматизм положения в спектральном диапазоне (0,4÷1,0) мкм не более 0,047 мм.

Объектив по третьему варианту имеет следующие аберрации для длины волны λ=656,3 нм:

- Поперечная сферическая аберрация широких наклонных пучков в пределах всего углового поля не более 0,005 мм.

- Меридиональный астигматический отрезок не более 0,018 мм.

- Сагиттальный астигматический отрезок не более 0,019 мм.

- Дисторсия не более 0,41%.

- Хроматизм положения в спектральном диапазоне (0,4÷1,0) мкм не более 0,024 мм.

Таким образом, созданы зеркально-линзовые объективы без центрального экранирования, имеющие хорошее качество изображения в пределах углового поля 3° в широком спектральном диапазоне 400-1000 нм, в которых центрального экранирования удается избежать за счет использования внеосевых фрагментов осесимметричных зеркал и специального расположения апертурной диафрагмы, причем все зеркальные элементы объективов образованы только сферическими поверхностями вращения с общей осью, и не более двух из этих элементов являются внеосевыми, что повышает технологичность объективов.

1. Зеркально-линзовый объектив, состоящий из трех зеркал, последовательно установленных по ходу луча, первого - внеосевого вогнутого, второго - внеосевого выпуклого, третьего - внеосевого вогнутого, выполненных в виде фрагментов сферических зеркал, двухлинзового корректора аберраций, первая линза которого размещена между первым и вторым зеркалами, и апертурной диафрагмы, причем центры кривизны всех оптических поверхностей находятся на одной общей оси, отличающийся тем, что первая линза корректора выполнена в виде внеосевого фрагмента одиночного положительного мениска с оптической силой, составляющей 0,1…0,2 от оптической силы всего объектива, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предметов, вторая линза представляет собой линзу Манжена, выполненную в виде внеосевого фрагмента отрицательного мениска, с оптической силой, составляющей 0,01…0,05 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов, на выпуклую поверхность которого нанесено отражающее покрытие, являющееся третьим зеркалом объектива, показатель преломления второй линзы корректора в 1,05…1,15 раза меньше, а коэффициент дисперсии в 1,05…1,15 раза больше, чем у первой линзы корректора, а апертурная диафрагма объектива расположена на втором зеркале.

2. Зеркально-линзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что перед плоскостью изображения установлена плоскопараллельная пластина, толщина d и показатель преломления n которой удовлетворяют неравенству
,
где - фокусное расстояние всего объектива.

3. Зеркально-линзовый объектив, состоящий из трех зеркал, последовательно установленных по ходу луча, первого - внеосевого вогнутого, второго - внеосевого выпуклого, третьего - внеосевого вогнутого, выполненных в виде фрагментов сферических зеркал, двухлинзового корректора аберраций, первая линза которого размещена между первым и вторым зеркалами, и апертурной диафрагмы, причем центры кривизны всех оптических поверхностей находятся на одной общей оси, отличающийся тем, что первая линза корректора выполнена в виде фрагмента одиночного положительного мениска с оптической силой, составляющей 0,2…0,4 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов, вторая линза представляет собой линзу Манжена, выполненную в виде отрицательного мениска с оптической силой, составляющей 0,1…0,3 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью, на которую нанесено отражающее покрытие, являющееся вторым зеркалом объектива, к плоскости предметов, показатель преломления второй линзы корректора в 1,0…1,2 раза больше, коэффициент дисперсии в 1,7…1,9 раза меньше, чем соответствующие характеристики первой линзы корректора, а апертурная диафрагма объектива расположена на линзе Манжена.

4. Зеркально-линзовый объектив по п.3, отличающийся тем, что перед плоскостью изображения установлена плоскопараллельная пластина, толщина d и показатель преломления n которой удовлетворяют неравенству

где - фокусное расстояние всего объектива.

5. Зеркально-линзовый объектив, состоящий из трех зеркал, последовательно установленных по ходу луча, первого - внеосевого вогнутого, второго - внеосевого выпуклого, третьего - внеосевого вогнутого, выполненных в виде фрагментов сферических зеркал, линзового корректора аберраций, первая линза которого размещена между первым и вторым зеркалами, и апертурной диафрагмы, причем центры кривизны всех оптических поверхностей находятся на одной общей оси, отличающийся тем, что первая линза линзового корректора выполнена в виде фрагмента одиночной отрицательной двояковогнутой линзы с оптической силой, составляющей 0,4…0,6 от оптической силы всего объектива, вторая линза представляет собой линзу Манжена, выполненную в виде положительного мениска с оптической силой, составляющей 0,5…0,6 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью, на которую нанесено отражающее покрытие, являющееся вторым зеркалом объектива, к плоскости предметов, кроме того, объектив дополнен третьей линзой корректора в виде второй линзы Манжена, выполненной из внеосевого фрагмента отрицательного мениска с оптической силой, составляющей 0,1…0,2 от оптической силы всего объектива, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов, с выпуклой поверхностью, покрытой отражающим покрытием, являющимся третьим зеркалом объектива, причем коэффициенты дисперсии первой и третьей линз корректора равны, показатели преломления в 1,05…1,10 раза меньше, чем у второй линзы корректора, а апертурная диафрагма объектива расположена на линзе Манжена, выполненной в виде положительного мениска.

6. Зеркально-линзовый объектив по п.5, отличающийся тем, что перед плоскостью изображения установлена плоскопараллельная пластина, толщина d и показатель преломления n которой удовлетворяют неравенству
,
где - фокусное расстояние всего объектива.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптической техники и предназначено для визуальных наблюдений и астрофотографических работ с ПЗС-матрицами. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения и позволяет улучшить технические характеристики приемной оптической системы панорамного оптико-электронного прибора.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к активно-импульсным (АИ) оптико-электронным приборам (ОЭП) с регистрацией изображений на базе импульсных ЭОП или телевизионных камер, и может быть использовано в них в качестве осветителя, использующего полупроводниковый лазер с большим углом расходимости излучения, обеспечивающего импульсную подсветку объектов, в том числе на выносных наблюдательных пунктах.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при изготовлении новых типов зеркально-линзовых телескопов, изображение в которых имеет вид квадрата или прямоугольника.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и используется в обзорно-панорамных оптико-электронных приборах и системах, преобразующих трехмерное панорамное пространство в угловом поле, близком к полусфере, в плоское изображение на приемнике излучения и работающих как в видимом, так и в ИК-диапазоне спектра.

Изобретение относится к оптическому приборостроению. .

Объектив может быть использован для визуального наблюдения, фото и видео регистрации. Объектив содержит расположенные по ходу лучей четыре компонента: главное зеркало, вторичное зеркало с внутренним отражением, расположенный вблизи плоскости промежуточного изображения третий компонент и оборачивающую систему, состоящую из двух линз, одна из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутой стороной ко второй двояковыпуклой линзе. Все преломляющие и отражающие поверхности выполнены сферическими. Третий компонент выполнен в виде двух близко расположенных положительной и отрицательной линз. Показатели преломления и коэффициенты основной средней дисперсии материалов линз, расположенных по ходу лучей, могут удовлетворять соотношению: 1,61<n1<1,67; 1,61<n2<1,67; 1,78<n3<1,91; 1,57<n4<1,65; 1,70<n5<1,81; 54<ν1<61; 55<ν2<64; 22<ν3<41; 33<ν4<55; 40<ν5<54. Положительная линза третьего компонента может быть выполнена двояковыпуклой или в виде мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости промежуточного изображения, а отрицательная линза - в виде мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости промежуточного изображения. Технический результат - расширение рабочего спектрального диапазона, повышение относительного отверстия и увеличение углового поля при сохранении высокого качества изображения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ может быть использован для наблюдения Земли из космоса с использованием матричной телевизионной системы для измерения ориентации визирной оси телекамеры по изображению горизонта Земли с помощью построения местной вертикали. Способ включает одновременное формирование двух полей зрения с коаксиально расположенными линзовым объективом формирования первого поля зрения и двухзеркальной системой формирования второго поля зрения. Перед узкоугольным линзовым объективом 30 по его оси зрения размещают двухзеркальную систему 10 с двумя встречно направленными выпуклыми зеркалами 11 и 12 с отверстиями и светофильтром 20 выравнивания световых потоков за ними. Два выпуклых зеркала 11 и 12 совместно с узкоугольным линзовым объективом 30 формируют периферийное, второе поле зрения, представляющее собой в фокальной плоскости кольцевую зону 13, вплотную примыкающую к изображению узкого поля зрения 14, при этом оба изображения узкого поля и кольцевой зоны проецируют на одну фотоприемную матрицу 40. Технический результат - одновременное наблюдение в одной фокальной плоскости одной фотоприемной матрицей изображений кольцевой зоны и узкого поля зрения. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам коллиматора, работающим в среднем ИК-диапазоне длин волн (для спектрального диапазона от 3 до 5 мкм), и может быть использовано в тепловизионных коллиматорах или в приемных тепловизионных объективах (в обратном ходе лучей) в различных приборах. Объектив коллиматора состоит из трех компонентов, причем первый компонент по ходу лучей выполнен в виде зеркала, обращенного выпуклостью к плоскости предметов, второй компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска с отверстием в центре, обращенного выпуклостью к плоскости предметов, причем его выпуклая поверхность имеет зеркальное внутреннее покрытие и расположен он между первым компонентом и плоскостью предметов, и третьего мениска, обращенного выпуклостью к изображению и расположенного между первым компонентом и изображением, второй и третий компоненты выполнены из селенида цинка, а в первом компоненте зеркальное покрытие нанесено на выпуклую поверхность зеркала. Кроме того, радиус сферической оптической отражающей поверхности зеркала первого компонента по модулю равен радиусу выпуклой поверхности третьего компонента. Технический результат - повышение относительного отверстия, увеличение фокусного расстояния при упрощенной конструкции, повышенной технологичности и высоком качестве изображения. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Зеркально-линзовый объектив состоит по ходу луча из плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклостью к плоскости предметов, на центральную часть плоской поверхности которой нанесено зеркальное покрытие, зеркала Манжена, обращенного вогнутостью к плоскости предметов, в центре которого выполнено отверстие, и положительного склеенного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости предметов. Плосковыпуклая линза и зеркало Манжена выполнены из одного материала, средняя дисперсия которого находится в интервале 63≥υD≥66. Расстояние от первой линзы до склеенного мениска находится в пределах от 0,35×f′ до 0,45×f′, где: υD - средняя дисперсия (число Аббе) для линии D спектра, а f′ - фокусное расстояние объектива. Технический результат - повышение качества изображения путем снижения хроматизма положения, исправления кривизны изображения и уменьшение габаритов прибора, в котором используется данный объектив. 4 ил., 1 табл.

Система может быть использована при исследовании свойств газовых сред, в том числе, с химическими реакциями, в малых объемах, методами спектроскопии рассеяния или поглощения света. Система включает способные перемещаться в направлении к точке фокуса сборки оптических элементов, каждая из которых содержит два плоских поворотных зеркала в юстировочной головке, обеспечивающей независимый наклон каждого зеркала в двух направлениях, и линзу между ними, установленную на двойном фокусном расстоянии по ходу пучка от измерительного объема. Сборки обеспечивают фокусировку отраженного пучка в той же точке. Одна сборка, содержащая линзу и плоское зеркало или только вогнутое зеркало, направляет лазерный пучок так, что он проходит весь свой путь в обратном направлении, при этом число проходов равно от 4 и более в зависимости от числа установленных сборок оптических элементов. Технический результат - повышение интенсивности полезного сигнала и уменьшение оптических искажений лазерного пучка за счет многократного прохождения лазерного пучка через измерительный объем. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Оптический элемент (2) для коллимирования света из источника (3) света выполнен из единого куска материала и содержит: впускную сторону (5), выполненную с возможностью приема света, выпускную сторону (6), выполненную с возможностью обеспечения излучения коллимированного света, и тело элемента, продолжающееся от впускной стороны (5) до выпускной стороны (6). Тело элемента имеет поперечное сечение, перпендикулярное оптической оси (z), образованное посредством осей x и y, перпендикулярных друг другу. Выпускная сторона (6) имеет овальную форму в поперечном сечении. Оптический элемент (2) имеет радиус y кривизны вдоль оси y больше, чем радиус x кривизны вдоль оси x, благодаря чему распределение коллимированного света, излучаемого из выпускной стороны (6), имеет поперечное сечение овальной формы (CE), перпендикулярное оптической оси (z). Коэффициент преломления тела элемента выше, чем коэффициент преломления окружающей его среды, и радиусы x и y кривизны выбираются таким образом, чтобы соответствовать условию полного внутреннего отражения. Технический результат - обеспечение асимметричного распределения света с увеличенной разностью в ширине пучка в двух перпендикулярных направлениях визирования. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к формирующей изображение оптической системе, датчику для проверки ценных документов с такой оптической системой и к способу отображения точки предмета. Оптическая система имеет плоский анизотропный ретроотражающий участок, который зеркально отражает компоненты излучения в первой плоскости падения, но ретроотражает компоненты излучения во второй плоскости падения. Первый отображающий участок формирует на ретроотражающем участке растянутое в виде линии во второй плоскости падения промежуточное изображение точки предмета. Второй отображающий участок отображает растянутое в виде линии промежуточное изображение в точку изображения. Технический результат - компактность конструкции. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Объектив может использоваться для работы в видимом и ближнем ИК-диапазоне длин волн. Объектив коллиматора содержит первичное зеркало, на первую по ходу лучей поверхность которого нанесено зеркальное покрытие, вторичное зеркало с зеркальным покрытием на кольцевой периферийной части, причем отражающие поверхности зеркал обращены друг к другу, двухлинзовый оптический элемент, установленный за первичным зеркалом со стороны пространства изображений и состоящий по ходу лучей из одиночной отрицательной линзы, обращенной вогнутой поверхностью к пространству изображений, и одиночной двояковыпуклой линзы. Первичное и вторичное зеркала выполнены в виде сплошных плоско-параллельных пластин, на первичном зеркале зеркальное покрытие нанесено в его центральной зоне, периферийная часть - прозрачная. На первой со стороны предмета поверхности в центральной зоне вторичного зеркала расположен тест-объект, выполненный в виде прозрачной марки или перекрестия на непрозрачном фоне. Технический результат - увеличение фокусного расстояния, диаметра выходного зрачка при упрощенной конструкции и повышенной технологичности при сохранении высокого качества изображения. 1 ил., 2 табл.
Наверх