ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2002 года по МПК G02B17/08 

Иобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных приборах.

Известен зеркально-линзовый объектив (СССР а.с. 576557, С 02 В 17/08, 1976 г. ), но он имеет большое количество конструктивных элементов (более четырех).

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является зеркально-линзовый объектив (патент США 4273425, НКИ 350-444, опубл. 1981 г. ), содержащий двояковыпуклую линзу, на второй поверхности которой в центральной части нанесено зеркальное отражающее покрытие, которое является контрзеркалом, отрицательную менисковую линзу, обращенную вогнутостью к предмету, имеющую на второй поверхности кольцеобразное отражающее покрытие, которое является главным зеркалом, и вторую двояковыпуклую линзу, склеенную с первой поверхностью отрицательной менисковой линзы.

Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1: 1,2 и недостаточную технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей - разные, что требует применения своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую поверхность.

Задачей заявляемого изобретения является создание зеркально-линзового объектива с относительным отверстием 1: 1,1, фокусным расстоянием f' = 48 мм, полем зрения 2w = 5^o с высоким качеством изображения при работе в спектральном диапазоне от 520 до 920 нм, с повышенной технологичностью.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается созданием зеркально-линзового объектива, содержащего главное зеркало, выполненное в виде кольцеобразного отражающего покрытия, нанесенного на второй поверхности отрицательной менисковой линзы, обращенной вогнутостью к предмету, контрзеркало, выполненное на центральной части второй поверхности двояковыпуклой линзы, и линзовый компенсатор, выполненный в виде двояковыпуклой линзы, склеенной с первой поверхностью отрицательной менисковой линзы, в котором, в отличие от известного, имеет место соотношение
R1 = |R2| = |R6|,
где R1 - радиус первой оптической поверхности двояковыпуклой линзы, которая является контрзеркалом;
R2 - радиус второй оптической поверхности двояковыпуклой линзы в периферийной ее части;
R6 - радиус шестой оптической поверхности двояковыпуклой линзы в центральной отражающей части (контрзеркало).

Применение первой двояковыпуклой линзы с одинаковыми радиусами оптических поверхностей повышает технологичность изделия, так как требует применения одинаковых пробного стекла и обрабатывающего инструмента для обеих поверхностей первой линзы.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного зеркально-линзового объектива.

Объектив состоит из первой положительной двояковыпуклой линзы 1, на вторую поверхность которой в центральной части нанесено зеркальное отражающее покрытие 2, выполняющее функцию контрзеркала, отрицательной менисковой линзы 3, обращенной вогнутостью к предмету, с кольцеобразным зеркальным отражающим слоем 4, нанесенным на ее вторую поверхность и выполняющим функцию главного зеркала, и второй положительной линзы 5, склеенной своей второй поверхностью с первой поверхностью отрицательной менисковой линзы 3. За объективом могут быть установлены светофильтр и защитное стекло (плоскопараллельная пластина).

Объектив работает следующим образом: световой поток периферийно по кольцу проходит через линзу 1, затем, отразившись от внутренней поверхности 4 отрицательной менисковой линзы 3, падает на контрзеркало 2, которое направляет этот поток на линзовую группу компенсатора полевых аберраций 5, 3, после которого он проходит через защитное стекло и формирует изображение объекта наблюдения в задней фокальной плоскости объектива F¹.

В соответствии с предложенным решением рассчитано два варианта зеркально-линзового объектива для спектрального диапазона от 520 до 920 нм. Они отличаются тем, что отрицательный мениск в первом случае выполнен из стекла марки TKI4 с более высоким показателем преломления, чем стекло марки К8 во втором варианте. Это обеспечивает большую разность показателей преломления между отрицательным мениском и линзой компенсатора и поэтому более высокое качество изображения. Второй вариант более технологичный и требует меньших затрат, так как стекло марки К8 меньшей стоимости, но при этом имеет большую относительную твердость по шлифованию, что обеспечивает получение лучшей чистоты зеркальной поверхности, и оно менее пузырное.

Первый вариант имеет конструктивные параметры, приведенные в табл. 1.

Характеристики рассчитанного объектива:
Фокусное расстояние объектива - 48,03 мм
Относительное отверстие - 1: 1,1
Угол поля зрения - 5^o
Объектив имеет следующие аберрации для λ = 766 нм:
поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,003 мм;
поперечная аберрация широкого наклонного пучка для поля зрения 2W = 5 град;
в меридиональном сечении не более 0,0099 мм;
-"- в сагиттальном сечении не более 0,0175 мм;
меридиональный астигматический отрезок х¹ _m не более 0,0075 мм;
сагиттальный астигматический отрезок х¹ _s не более 0,0017 мм;
дисторсия не более 0,041%.

Второй рассчитанный вариант объектива имеет конструктивные параметры, приведенные в табл.2.

Характеристики объектива:
Фокусное расстояние объектива - 48,04 мм
Относительное отверстие - 1: 1,1
Угол поля зрения - 5^o
Объектив имеет следующие аберрации для λ = 766 нм:
поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,0056 мм;
поперечная аберрация широкого наклонного пучка для поля зрения 2w = 5 град;
в меридиональном сечении не более 0,0144 мм;
-"- в сагиттальном сечении не более 0,0052 мм;
в меридиональном астигматический отрезок х¹ _m не более 0,0211 мм;
сагиттальный астигматический отрезок х¹ _s не более 0,0008 мм;
дисторсия не более 0,044%.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан зеркально-линзовый объектив с относительным отверстием 1: 1,1, фокусным расстоянием f' = 48 мм, полем зрения 2W = 5^o, с высоким качеством изображения при работе в спектральном диапазоне от 520 до 920 нм, с повышенной технологичностью.

Зеркально-линзовый объектив содержит главное зеркало, выполненное в виде кольцеобразного отражающего покрытия, нанесенного на второй поверхности отрицательной менисковой линзы, обращенной вогнутостью к предмету, контрзеркало, выполненное на центральной части второй поверхности двояковыпуклой линзы, и линзовый компенсатор, выполненный в виде двояковыпуклой линзы, склеенной с первой поверхностью отрицательной менисковой линзы. При этом выполняют следующее соотношение: R1 = |R2| = R6|, где R1 - радиус первой оптической поверхности двояковыпуклой линзы; R2 - радиус второй оптической поверхности двояковыпуклой линзы в периферийной части; R6 - радиус шестой оптической поверхности, выполняющей функцию контрзеркала. Обеспечивается создание зеркально-линзового объектива с относительным отверстием 1:1,1 и с высоким качеством изображения при работе в спектральном диапазоне от 520 до 920 нм, с повышенной технологичностью. 2 табл., 1 ил.

Зеркально-линзовый объектив, содержащий главное зеркало, выполненное в виде кольцеобразного отражающего покрытия, нанесенного на второй поверхности отрицательной менисковой линзы, обращенной вогнутостью к предмету, контрзеркало, выполненное на центральной части второй поверхности первой двояковыпуклой линзы, и линзовый компенсатор, выполненный в виде второй двояковыпуклой линзы, склеенной с первой поверхностью отрицательной менисковой линзы, отличающийся тем, что в объективе выполняется следующее соотношение R1 = |R2| = |R6|, где R1 - радиус первой оптической поверхности двояковыпуклой линзы; R2 - радиус второй оптической поверхности двояковыпуклой линзы в периферийной части; R6 - радиус шестой оптической поверхности, выполняющей функцию контрзеркала.