СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к оптическим системам и может быть использовано в оптических приборах, применяемых в ИК-области спектра.

Известен объектив с системой сканирования на входе [1] Системы сканирования расположена в параллельном пучке лучей и содержит два клиновидные призмы, каждая из которых соединена с механизмом вращения и приспособлением для периодического возвратно-поступательного поворота призм на определенный угол относительно оси вращения. Объектив содержит четыре линзы, из которых первая, третья и четвертая положительные мениски, обращенные вогнутостью к изобретению, а вторая линза отрицательная двояковогнутая.

Наиболее близким техническим решением является сканирующее устройство, содержащее двухкомпонентную афокальную систему, в выходном зрачке которой установлен сканирующий элемент, а за ним объектив [2]
Однако оптические характеристики указанного устройства не высоки.

Техническим результатом от использования изобретения является улучшение оптических характеристик устройства.

Указанный результат достигается тем, что в сканирующее устройство, содержащее двухкомпонентную афокальную систему, в выходном зрачке которой установлен сканирующий элемент, за которым установлен объектив. При этом первый компонент афокальной системы выполнен из положительного и отрицательного менисков обращенных вогнутостью к изобретению, второй компонент выполнен из двух положительных менисков, обращенных выпуклостью друг к другу, объектив выполнен из трех менисков, обращенных вогнутостью к изобретению, причем первый и третий мениски положительные, а второй отрицательный, при этом фокусные расстояния линз афокальной системы удовлeтворяют соотношениям:

где фокусные расстояние линз афокальной насадки;
f¹ фокусное расстояние всего объектива.

Повышение физической светосилы достигается за счет выполнения афокальной системы, увеличивающей размер входного зрачка всего объектива в несколько раз. Одновременно ее введение позволяет уменьшить габариты системы сканирования, а выполнение ее в вид вращающегося барабан значительно упрощает конструкцию последней.

На фиг. 1 представлена оптическая схема ИК-объектива с системой сканирования.

На фиг.2 представлены графики аберраций ИК-объектива.

Сканирующее устройство содержит:
1 положительный мениск первого компонента афокальной системы,
2 отрицательный мениск первого компонента афокальной насадки,
3 первый положительный мениск второго компонента афокальной насадки,
4 второй положительный мениск второго компонента афокальной насадки;
5 систему сканирования.

6 первый положительный мениск объектива,
7 отрицательный мениск объектива,
8 второй положительный мениск объектива.

ИК-объектив с системой сканирования выполнен из афокальной насадки, которая содержит положительный мениск 1, обращенный вогнутостью в сторону изображения, отрицательный мениск 2, обращенный вогнутостью в сторону изображения, двух положительных менисков 3 и 4, обращенных выпуклостью друг к другу, системы сканирования 5, выполненной в виде вращающегося зеркального барабана, смежные грани которого имеют углы наклона, отличающиеся на 1^o-3^o, и объектива, который содержит два положительных мениска 6, 8 и отрицательный мениск 7, причем все три вогнутости направлены в сторону изображения.

В данном ИК-объективе световой поток, пройдя через афокальную насадку, содержащую мениски 1, 2, 3, 4, системой сканирования 5 отклоняется на различные углы в пределах 10^o-15^o в одной плоскости с шагом 1^o-3^o в другой и фокусируется объективом, содержащим мениски 6, 7, 8 на приемнике излучения.

По изобретению разработан ИК-объектив, который обеспечивает большую светосилу и высокое качество коррекции аберраций (фиг.2) при следующих его оптических характеристиках:
диаметр входного зрачка 110 нм
фокусное расстояние 230 мм
угол поля зрения 0,4^o
угол поля обзора за счет сканирования 4,8^o.

Таким образом, введение афокальной насадки и выполнение всех оптических элементов и их взаимное расположение по изобретению позволяет повысить светосилу по крайней мере в 1,5 раза, уменьшить размеры сканирующего элемента по крайней мере в 2 раза по сравнению с прототипом, что подтверждается на примере разработанного ИК-объектива.

Использование: в оптических приборах, применяемых в ИК области спектра. Сущность изобретения: сканирующая система содержит афокальную насадку из двух компонентов, систему сканирования, выполненную в виде вращающегося зеркального барабана, и объектив из трех менисков, обращенных вогнутостью к изображению. 2 ил.

Сканирующее устройство, содержащее двухкомпонентную афокальную систему, в выходном зрачке которой установлен сканирующий элемент, за которым установлен объектив, отличающееся тем, что первый компонент афокальной системы выполнен из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к изображению, второй компонент выполнен из двух положительных менисков, обращенных выпуклостью друг к другу, объектив выполнен из трех менисков, обращенных вогнутостью к изображению, причем первый и третий мениски положительные, а второй отрицательный, при этом фокусные расстояния линз афокальной системы удовлетворяют соотношениям
0,8f' < f₁' < 0,9f'
-5,6f' < f₂' < -5,5f'
0,1f' < f₃' < 0,2f'
0,2f' < f₄' < 0,3f'
где f₁', f₂', f₃', f₄' фокусные расстояния линз афокальной системы;
f' фокусное расстояние всего устройства.