ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 1995 года по МПК G02B17/08 

Изобретение относится к оптическим системам и может быть использовано в приборах ночного видения.

Известен принятый за аналог линзовый объектив, содержащий две группы линз [1]
К его недостаткам следует отнести невысокую светосилу, низкое качество коррекции и невозможность использования в качестве объектива формирования лазерного излучения.

Известны системы, совмещающие функции приемного и передающего объективов и выполненные на базе зеркально-линзовых объективов. Однако эти системы сравнительно технологически сложны.

Известен принятый за прототип зеркально-линзовый объектив [1]
Он состоит из последовательно установленных на оптической оси по ходу лучей положительного однолинзового компенсатора, зеркала Манжена и двухлинзового положительного компенсатора полевых аберраций, выполненного в виде положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к фокальной плоскости объектива.

Последний имеет большую светосилу и более высокое качество изображения, однако не может одновременно использоваться в качестве приемной и передающей оптических систем, что ограничивает его функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения передачи излучения.

Цель достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе, содержащем последовательно установленные на оптической оси по ходу лучей положительной однолинзовый компенсатор с кольцевым концентрическим зеркально-отражающим покрытием, нанесенным на его второй оптической поверхности, зеркало Манжена и положительный двухлинзовый компенсатор полевых аберраций, выполненный в виде положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений, введен положительный мениск для образования вместе с центральной частью положительного однолинзового компенсатора объектива формирования лазерного излучения, установленный перед положительным однолинзовым компенсатором, причем положительный мениск обращен вогнутостью к положительному однолинзовому компенсатору.

В предлагаемом объективе, во-первых, обеспечивается минимальное изменение схемы предлагаемого объектива по сравнению с объективом-прототипом. Во-вторых, объектив-прототип не претерпевает изменений, что позволяет использовать непосредственно серийные его образцы. Это весьма удобно с технологической точки зрения.

На чертеже представлена оптическая схема зеркально-линзового объектива.

Зеркально-линзовый объектив содержит последовательно установленные на оптической оси по ходу лучей положительный однолинзовый компенсатор 1 с центральной частью 2 и кольцевым концентрическим зеркально-отражающим покрытием на его второй оптической поверхности, зеркало 3 Манжена, положительный двухлинзовый компенсатор 4 полевых аберраций, выполненный в виде положительной линзы 5 и отрицательного мениска 6, обращенного выпуклостью к фокальной плоскости объектива (ей соответствует точка фокуса F₁'). Перед положительным однолинзовым компенсатором 1 установлен на оси объектива положительный мениск 7, обращенный вогнутостью к этому компенсатору 1 и образующий вместе с его нерабочей центральной частью 2 (представляющей собой положительную плосковыпуклую линзу) объектив формирования лазерного излучения, фокальной плоскости которого соответствует точка фокуса F₂, расположенная между 1 и 4 компенсаторами, где устанавливается излучатель.

Мениск 7 выполнен из стекла К8. Его первый радиус 28,97 мм, второй радиус 184,5 мм, толщина по оси 5 мм. Мениск удален от первой оптической поверхности компенсатора 1 на расстояние 10 мм. Световод диаметра мениска 37,2 мм. Фокусное расстояние объектива формирования лазерного излучения (компоненты 7, 2) составляет 52 мм, его относительное отверстие 1:1,4, гол поля зрения (угол подсвета) 2^o12' х x 1^o06', максимальный диаметр кружка рассеяния не превышает 0,2 мм. Это вполне приемлемо для коллимации с достаточно высоким качеством излучения серийного лазерного полупроводникового излучателя ИЛПИ-110. Излучающая поверхность последнего должна быть установлена в фокальной плоскости объектива формирования лазерного излучения (точка фокуса F₂). На чертеже пунктиром показаны границы поперечной рабочей зоны компонента 2 этого объектива.

Система работает следующим образом. Излучение лазерного излучателя из точки F₂ проходит компоненты 2 и 7 объектива формирования излучения, с помощью которых коллимируется и направляется к цели. Излучение, отраженное от цели, проходит через компенсатор 1, отражается от зеркала 3 Манжена, затем от задней зеркальной кольцевой поверхности однолинзового положительного компенсатора 1 и поступает в двухлинзовый компенсатор 4 полевых аберраций. Пройдя его линзы 5 и 6, излучение формирует в фокальной плоскости (точка фокуса F₁') изображение подсвечиваемой цели.

Таким образом, предлагаемый объектив по сравнению с объективом-прототипом позволяет не только построить изображение цели с использованием отраженного от нее излучения, но и расширить функциональные возможности объектива за счет решения дополнительной задачи формирования лазерного излучения подсвета при минимальных габаритах и пренебрежимо малом увеличении массы объектива. При использовании объектива-прототипа с учетом необходимости формирования лазерного излучения пришлось бы применять дополнительный объектив формирования излучения. Это вызвало бы увеличение поперечных габаритов объектива (в ≈1,2 раза) и на 150 г его массы (с учетом массы в стекле и механических крепежных деталей).

Использование: в оптических системах, а именно в приборах ночного видения. Сущность изобретения: зеркально-линзовый объектив содержит последовательно установленные на оптической оси по ходу луча положительный однолинзовый компенсатор с центральной частью и кольцевым концентрическим зеркально-отражающим покрытием на его второй оптической поверхности, зеркало Манжена, положительный двухлинзовый компенсатор у полевых аберраций, выполненный в виде положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к фокальной плоскости объектива. Перед положительным однолинзовым компенсатором установлен на оси объектива положительный мениск, обращенный выпуклостью к этому компенсатору и образующий вместе с его центральной частью объектив формирования лазерного излучения. 1 ил.

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ, содержащий последовательно установленные на оптической оси по ходу луча положительный однолинзовый компенсатор с кольцевым концентрическим зеркально-отражающим покрытием, нанесенным на его второй оптической поверхности, зеркало Манжена и положительный двухлинзовый компенсатор полевых аберраций, выполненный в виде положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения передачи излучения, в объектив введен положительный мениск для образования вместе с центральной частью положительного однолинзового компенсатора объектива формирования лазерного излучения, установленный перед положительным однолинзовым компенсатором, причем положительный мениск обращен вогнутостью к положительному однолинзовому компенсатору.