ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 1997 года по МПК G02B17/08 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к зеркально-линзовым объективам зрительных труб, и может быть использовано в качестве боковой зрительной трубы, например, при судовождении.

Известен зеркальный объектив Ньютона [1] состоящий из параболического главного зеркала и малого плоского зеркала, расположенного под углом 45^o к оптической оси главного зеркала. В этой системе центральное экранирование невелико, паразитные засветки отсутствуют. Однако недостатком данного объектива является сложность изготовления из-за использования параболической поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является зеркально-линзовый объектив зрительной трубы [2] содержащий вогнутые первичные и вторичные зеркала и компенсатор аберраций, расположенный между ними и выполненный в виде блока, склеенного из двух плоскопараллельных пластин и плосковыпуклой линзы. В центре выпуклой поверхности линзы перпендикулярно оптической оси выполнена лыска, а пластина, граничащая с линзой, имеет равный с ней диаметр и установлена в центре второй пластины со стороны, обращенной ко вторичному зеркалу, при этом зеркала выполнены сферическими.

Недостатком этой системы является наличие паразитной засветки, а также значительное центральное экранирование, достигающее 50% от диаметра входного зрачка.

Целью изобретения является улучшение коррекции аберраций при полном устранении паразитной засветки и уменьшения центрального экранирования. Техническим результатом при использовании данного изобретения является создание зрительной трубы, которую можно разместить сбоку от головы наблюдателя.

Поставленная цель достигается тем, что в зеркально-линзовый объектив, содержащий вогнутое зеркало и компенсатор аберраций, дополнительно введена прямоугольная призма с крышей, выходная грань которой перпендикулярна оптической оси вогнутого зеркала, а компенсатор аберраций выполнен в виде блока, состоящего из плоскопараллельной пластины, установленной перпендикулярно оптической оси зеркала и образованной из двух прямоугольных призм, соединенных до гипотенузным граням, двухлинзового компонента, включающего плосковогнутую линзу и отрицательный мениск и расположенного на оптической оси зеркала между плоскопараллельной пластиной и зеркалом, и плосковыпуклой линзы, установленной на выходной грани одной из прямоугольных призм плоскопараллельной пластины, причем гипотенузная грань этой призмы выполнена отражающей и центр ее размещен на оптической оси вогнутого зеркала. При этом прямоугольная призма с крышей расположена за плосковыпуклой линзой, оптическая ось которой перпендикулярна оптической оси вращения.

Введение в предлагаемом зеркально-линзовом объективе прямоугольной призмы с крышей позволяет получить прямое изображение в фокальной плоскости объектива, а использование этой призмы в совокупности с плоскопараллельной пластиной, имеющей отражающую внутреннюю поверхность, расположенную под углом 45^o к оптической оси главного зеркала, дает возможность вывести изображение не через отверстие главного зеркала, а с боку от него и тем самым избежать паразитных засветок. При этом, так как выходная ось объектива располагается вне пучков лучей, падающих на главное зеркало, то зрительная труба, в которой используется такой объектив, может размещаться сбоку от головы наблюдателя, т. к. появляется возможность создания боковой зрительной трубы.

В то же время использование в предлагаемом зеркально-линзовом объективе компенсатора аберраций в виде блока, включающего плоскопараллельную пластину, образованную из двух прямоугольных призм, соединенных по гипотенузным граням, двухлинзовый отрицательный компонент, а также плосковыпуклую линзу, обеспечило высокий уровень коррекции аберраций не только при полном устранении паразитной засветки, но и при уменьшении центрального экранирования, а также уменьшения длины объектива.

На фиг. 1 изображена принципиальная оптическая схема зрительной трубы, объективом которой является предлагаемый зеркально-линзовый объектив.

На фиг. 2 представлены графики аберраций зрительной трубы.

Зеркально-линзовый объектив 1 содержит последовательно расположенные по ходу луча плоскопараллельную пластину 2, состоящую из прямоугольных призм 3 и 4, вогнутое зеркало 5, двухлинзовый склеенный компонент, включающий отрицательный мениск 6 и плосковогнутую линзу 7. Прямоугольные призмы 3 и 4 склеены по гипотенузным граням. Гипотенузная по грань 8 прямоугольной призмы 4 выполнена отражающей и расположена под углом 45^o к оптической оси зеркала. К выходной грани призмы 4 приклеена плосковыпуклая линза 9, образующая вместе с плоскопараллельной пластиной 2 и двухлинзовым компонентом блок компенсатора аберраций. За этим блоком расположена прямоугольная призма с крышей 10.

Зеркально-линзовый объектив работает следующим образом.

Световой луч проходит через плоскопараллельную пластину 2, выполненную из двух прямоугольных призм 3 и 4, и попадает на сферическое вогнутое зеркало 5, отразившись от которого и пройдя через двухлинзовый блок, состоящий из линз 6 и 7, попадает на отражающую грань 8. Отразившись от грани 8, луч проходит через призму 4, плосковыпуклую линзу 9 и прямоугольную призму с крышей 10, после чего направляется в фокальную плоскость объектива под углом 90^o к выходной грани призмы 10 и далее в окуляр 11.

В предлагаемой схеме объектива отрицательная сферическая аберрация главного зеркала компенсируется положительной сферической аберрацией, возникающей за счет лучей в массе стекла в призме 4, а также с помощью отрицательного двухлинзового компонента, расположенного за плоскопараллельной пластиной и состоящего из линз 6 и 7. Соответствующей подбор марок стекол для линз в этом компоненте позволил скоррегировать хроматизм положения. Плосковыпуклая линза 9, расположенная с торца плоскопараллельной пластины, дает возможность в значительной степени уменьшить кому. Окончательная компенсация всех аберраций происходит за счет аберраций окуляра 11, который вместе с зеркально-линзовым объективом 1 составляет зрительную трубу.

При таком конструктивном решении предлагаемый объектив имеет центральное экранирование 34% от диаметра входного зрачка, а его длина составляет 0,83 от фокусного расстояния объектива. Кроме того, в зрительной трубе, содержащей данный объектив, возможно увеличение диаметра выходного зрачка до 6 мм, что позволяет использовать ее для наблюдения в сумерках. Такая зрительная труба может быть незаменима при судовождении.

Основные характеристики зеркально-линзового объектива:
фокусное расстояние объектива 225,1 мм
угловое поле зрения в пространстве предметов 3^o
относительное отверстие 1:2,8.

Данный объектив может быть использован в боковой зрительной трубе с увеличением 15^x. Диаметр входного зрачка зрительной трубы составляет 90 мкм, а выходного 6 мм.

Использование: в качестве боковой зрительной трубы, например при судовождении. Сущность изобретения: зеркально-линзовый объектив содержит вогнутое зеркало и компенсатор аберраций. Кроме того, в него дополнительно введена прямоугольная призма с крышей. Компенсатор аберраций выполнен в виде блока, состоящего из двух прямоугольных призм, соединенных по гипотенузным граням и плосковыпуклой линзы. Гипотенузная грань одной из призм выполнена отражающей, а ее центр размещен на оптической оси вогнутого зеркала. 2 ил.

Зеркально-линзовый объектив, содержащий вогнутое зеркало и компенсатор аберраций, включающий плоскопараллельную пластину, установленную перпендикулярно оптической оси зеркала, и соединенную с ней плосковыпуклую линзу, отличающийся тем, что в компенсатор аберраций ведена двусклеенная линза, состоящая из плосковогнутой линзы и отрицательного мениска и расположенная между плоскопараллельной пластиной и вогнутым зеркалом на его оптической оси, плоскопараллельная пластина образована из первой и второй прямоугольных призм, соединенных по гипотенузным граням, одна из которых выполнена отражающей и ее центр размещен на оптической оси вогнутого зеркала, причем плосковыпуклая линза установлена на выходной грани второй прямоугольной призмы, а за ней расположена дополнительно введенная прямоугольная призма с крышей, выходная грань которой и оптическая ось плосковыпуклой линзы перпендикулярны оптической оси вогнутого зеркала.