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

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке зрительных труб, биноклей и других оптических приборов с большим увеличением.

Известен зеркально-линзовый объектив "Рефлексруссар-7", содержащий вогнутое зеркало с центральным отверстием и компенсатор аберраций выполненный в виде толстой плоскопараллельной пластины с центральным зеркалом на входной поверхности, переходящим в сферическую поверхность на периферии, и линзовой системы на оптической оси между пластиной и фокальной плоскостью (1).

Недостатком этого объектива является большая толщина плоскопараллельной пластины, выполняющей роль компенсатора сферической аберрации вогнутого зеркала.

Известен зеркально-линзовый объектив, содержащий компенсатор, основной вогнутое зеркало с центральным отверстием и вторичное зеркало, выполненное в центральной зоне первой поверхности положительной линзы компенсатора и обращенной выпуклостью к основному зеркалу (2).

Целью изобретения является уменьшение массо-габаритных характеристик зеркально-линзового объектива.

Указанная цель достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе, содержащем вогнутое зеркало с центральным отверстием и компенсатор аберраций, компенсатор аберраций выполнен в виде мениска с вогнутой входной поверхностью и плосковыпуклой линзы, обращенной плоской поверхностью и плосковыпуклой линзы, обращенной плоской поверхностью к основному зеркалу, при этом в центральной зоне линзы выполнено дополнительное зеркало, обращенное выпуклостью к основному зеркалу. Указанный компенсатор аберраций может быть дополнительно снабжен мениском, обращенным выпуклостью к плоской поверхности линзы. При этом все оптические поверхности выполнены по сфере расчетных радиусов, а оптические преломляющие среды выполнены из оптического материала одной марки.

Мениск с вогнутой входной поверхностью исправляет кому для наклонных пучков лучей; периферийная часть линзы компенсирует хроматизм; комбинация плоской поверхности линзы с выпуклым зеркалом в центральной зоне исправляет сферическую аберрацию и одновременно дает возможность уменьшить толщину этого линзового компенсатора; для некоторых оптических систем дополнительно устанавливается второй мениск, обращенный выпуклостью к плоской поверхности линзы, для исправления астигматизма. Изобретение является промышленно применимым из-за простоты конструкции и известности технологических процессов изготовления отдельных элементов объектива. Это решение предполагает использование современных материалов, серийно освоенных отечественной промышленностью, что значительно снизит себестоимость объектива.

На фиг. 1 изображена оптическая схема зеркально-линзового объектива; на фиг. 2 оптическая схема зрительной трубы с компенсатором комы, хроматизма и сферической аберрации; на фиг. 3 оптическая схема зрительной трубы с компенсатором комы, хроматизма, сферической аберрации и астигматизма.

Объектив содержит основное сферическое зеркало 1 (фиг. 1) с центральным отверстием 2 и компенсатор аберраций, выполненный в виде мениска 3 с вогнутой входной поверхностью 4, плосковыпуклой линзы 5, обращенной плоской поверхностью6 к зеркалу 1 и имеющей периферийную сферическую поверхность 7, геометрически сопряженную с центральным сферическим выпуклым вторичным зеркалом 8, и второго мениска 9 с выпуклой поверхностью 10, обращенной к плоской поверхности 6 линзы 5. Для повышения контраста изображения между зеркалами 1 и 8 установлена бленда 11.

Объектив работает следующим образом.

Пучок 12 лучей от детали объекта падает на входную поверхность 4 мениска 3 и проходит сложный путь до точки 13 фокальной плоскости 1, претерпевая преломление на поверхностях прозрачных сред и отражение от зеркал. Ход лучей направлен так, чтобы компенсировать в первую очередь сферическую аберрацию сферического зеркала 1. Это компенсация осуществляется за счет преломления лучей на плоско поверхности 6, а вторичное зеркало удлиняет задний фокальный отрезок (увеличивает эквивалентное фокусной рассеяние) и поэтому лучи на выходе из линзы 5 практически не претерпевают преломления. Совокупность сферического зеркала 1 с плоской поверхностью 6 обладает малой остаточной сферической аберрацией, но обладает комой, хроматической аберрацией и астигматизмом. Поэтому компенсатор объектива дополнен мениском 3 для исправления комы, собирающей поверхностью 7 для коррекции хроматизма и, при необходимости, мениском 9 для устранения астигматизма.

Примеры конкретного применения предлагаемого зеркально-линзового объектива в оптических приборах.

В соответствии с предварительным расчетом оптических схем длиннофокусных зеркально-линзовых объективов были изготовлены образцы зрительных труб с призменными оборачивающими системами, характеристики которых приведены в таблице.

Проведенные измерения характеристик и аберраций зрительных труб показали полное соответствие их величин с расчетными данными. Зрительная труба с F= 660 мм выполнена без второго мениска, а более длиннофокусная труба (с F=1090 мм) потребовала корректировки астигматизма. Кроме того эти зрительные трубы по сравнению с известными зрительными трубами примерно того же увеличения оказались более удобными в эксплуатации при наблюдении удаленных объектов, так как, из-за уменьшенного веса компенсационных элементов и длины объективов, они менее чувствительны к микроколебаниям рук наблюдателя и в некоторых случаях могут быть использованы для наблюдения с рук без стабилизирующих устройств.

Использование: при разработке зрительных труб, биноклей и других оптических приборов с большим увеличением. Сущность изобретения: объектив содержит основное вогнутое зеркало с центральным отверстием и компенсатор аберраций, выполненный в виде мениска с вогнутой входной поверхностью, плосковыпуклой линзы, обращенной плоской поверхностью к основному зеркалу и имеющей в центральной зоне вторичное выпуклое зеркало, и второго мениска, обращенного выпуклостью к плюской поверхности линзы. 1 з.п.ф-лы.3 ил.,1 табл.

1. Зеркально-линзовый объектив, содержащий компенсатор, основное вогнутое зеркало с центральным отверстием и вторичное зеркало, выполненное в центральной зоне первой поверхности положительной линзы компенсатора и обращенное выпуклостью к основному зеркалу, отличающийся тем, что в компенсатор аберраций введен мениск, обращенный вогнутостью к объекту и расположенный перед положительной линзой, выполненной выпуклоплоской. 2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что компенсатор аберраций дополнительно снабжен вторым мениском, обращенным выпуклостью к плоской поверхности линзы.