СВЕТОСИЛЬНЫЙ ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 1998 года по МПК G02B17/08 

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано в качестве объектива к приборам ночного видения в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является светосильный зеркально-линзовый объектив с линзой Манжена (Попов Г.М. Современная астрономическая оптика. - М.: Наука, Главная редакция Физико-математической литературы, 1988, с. 159, рис. 9.6).

Недостатком этого устройства является наличие разных марок стекол, что создает неудобства при комплектовании массового производства и при изготовлении большого количества оптических деталей, требующих применения разных технологий.

Это обусловлено конструктивными особенностями данного объектива, необходимыми для коррекции хроматических аберраций в заданном спектральном диапазоне.

Цель изобретения - упрощение комплектования производства оптическими заготовками, сокращение номенклатуры технологических процессов, оснастки и материалов, снижение трудоемкости изготовления оптики.

Цель достигается тем, что в светосильном зеркально-линзовом объективе, содержащем четыре компонента, первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, второй компонент - в виде отрицательной линзы Манжена, третий компонент - в виде выпуклого отражающего зеркала, а четвертый компонент выполнен в виде положительной линзы с оптической силой, равной 1,5 - 3 оптической силы объектива, и расположен на расстоянии от плоскости изображения, равном (0,05 - 0,2) F, при этом компоненты выполнены из одной марки оптического стекла, а расстояние между первым и вторым, вторым и третьим, третьим и четвертым компонентами составляет (0,3 - 0,9) F, где F - фокусное расстояние объектива.

Конструктивное исполнение светосильного зеркально-линзового объектива показано на чертеже.

Объектив содержит первый компонент 1, второй компонент 2, третий компонент 3 и четвертый компонент 4. Параметры варианта исполнения светосильного зеркально-линзового объектива приведены в таблице.

Параметры такого объектива:
Расчетная длина волны - 656 нм
Рабочий спектральный диапазон - (546 - 900) нм
Фокусное расстояние F - 80,95 мм
Геометрическое относительное отверстие - 1 : 1,25
Эффективное относительное отверстие - 1 : 1,45
Линейное поле зрения - 14,5 мм
Принцип действия объектива заключается в следующем.

Первый компонент 1, выполненный в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, в сочетании со вторым компонентом в виде отрицательной линзы Манжена компенсирует хроматические аберрации в заданном спектральном диапазоне (Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1975, с. 355). Четвертый компонент 4, компенсирующий астигматизм и кривизну поверхности изображения, устанавливается на расстоянии от плоскости изображения, равном (0,05 - 0,2) F и выполнен в виде положительной линзы с оптической силой, равной 1,5 - 2,5 оптической силы объектива, а расстояние между первым и вторым, вторым и третьим, третьим и четвертым компонентами составляет (0,3 - 0,9) F.

Компоненты объектива выполнены из одной марки оптического стекла:
N1 = N2 = N3 = N4
V1 = V2 = V3 = V4,
где
N и V - показатели преломления и коэффициенты дисперсии компонентов соответственно.

Задаваясь критерием качества - величиной полихроматической частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) и учитывая:
толщину защитного стекла фотокатода электронно-оптического преобразователя (ЭОП), равную 1,2 мм;
спектральную эффективность по длинам волн с учетом чувствительности фотокатода и светопропускания объектива - 0,8 на длине волны 546 нм, 1 на 656 нм и 0,1 на 900 нм;
пространственную частоту 20 линий/мм (рабочая разрешающая способность ЭОП), - получаем следующие расчетные значения (положение плоскости установки - на расстоянии, равном минус 0,005 мм от плоскости Гаусса):
положение бесконечность:
точка на оси ... ЧКХ = 58%
точка поля 5,8 мм от
центра изображения ... ЧКХм = 40%
точка поля 7,13 мм от
центра изображения ... ЧКХм = 27%.

Как видно из расчетов, объектив обеспечивает приемлемое качество изображения для приборов ночного видения, использующих ЭОП.

Положительный эффект от предлагаемых технических решений заключается в уменьшении трудоемкости при изготовлении и массовом производстве приборов ночного видения.

Светосильный зеркально-линзовый объектив относится к оптико-электронной технике и может быть использован в приборах ночного видения. Светосильный зеркально-линзовый объектив позволяет изготавливать оптические элементы из одинаковой марки оптического стекла, обеспечивая исправление хроматизма в заданном спектральном диапазоне. Для этого в объективе, содержащем четыре компонента, первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, а оптическая сила последнего компонента, воздушные промежутки и фокусное расстояние объектива взаимосвязаны между собой. 1 ил., 1 табл.

Светосильный зеркально-линзовый объектив, содержащий четыре компонента, первый из которых - положительная линза, второй - отрицательная линза Манжена, третий - выпуклое отражающее зеркало и четвертый - положительная линза, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению, а четвертый компонент имеет оптическую силу, равную 1,5 - 3 оптической силы объектива и расположен на расстоянии от плоскости изображения, равном (0,05 - 0,2)F, при этом расстояние между первым и вторым, вторым и третьим, третьим и четвертым компонентами составляет (0,3 - 0,9)F, а N₁ = N₂ = N₃ = N₄ и ν₁ = ν₂ = ν₃ = ν₄, где F - фокусное расстояние объектива, N и ν - показатели преломления и коэффициенты дисперсии компонентов соответственно.