СВЕТОСИЛЬНЫЙ ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2005 года по МПК G02B17/08 

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве объектива к приборам ночного видения (ПНВ) в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Известен светосильный зеркально-линзовый объектив с линзой Манжена (Г.М.Попов "Современная астрономическая оптика". - М.: Наука, Главная редакция Физико-математической литературы, 1988 год, стр.159, рис.9.6, пат. СН №624776, кл. G 02 B 17/08, публ. 14.08.81 г.), содержащий два компонента (двояковыпуклую линзу с центральным зеркалом на 2-ой поверхности и отрицательную менисковую линзу с периферийным зеркалом на 2-ой поверхности и с приклеенной к ее вогнутой поверхности двояковыпуклой линзой компенсатора). Недостатком этого устройства является наличие разных марок стекол, наличие склейки, что усложняет трудоемкость комплектования при массовом производстве и увеличивает трудоемкость изготовления.

Известен светосильный зеркально-линзовый объектив с линзой Манжена (патент RU 2112257 кл. G 02 B 17/08, публ. 17.05.98 г.), содержащий четыре компонента из одинаковых марок стекол, первый из которых - положительная линза, второй - отрицательная линза Манжена, третий - выпуклое отражающее зеркало и четвертый - положительная линза компенсатора. Недостатком этого устройства является наличие центрального отверстия в первом компоненте и в линзе Манжена, что увеличивает трудоемкость в изготовлении оптики и затрудняет юстировку объектива при сборке.

Наиболее близким по исполнению к предлагаемому является светосильный зеркально-линзовый объектив для ночных приборов (патент ER 083136, кл. G 02 B 17/08, публ. 06.07.83 г.), содержащий переднюю выпукло-плоскую линзу с зеркальным покрытием в центральной части плоской поверхности (контрзеркало), отрицательную менисковую линзу с зеркальным покрытием периферийной части второй поверхности (основное зеркало, линза Манжена) и положительную линзу компенсатора, расположенную около менисковой линзы. Схема предусматривает использование для переднего и задних компонентов различных марок оптических стекол, например BaF3 и ВК7. Внутреннее размещение линзы компенсатора технически труднее исполнимо.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции объектива с сохранением высоких оптических характеристик.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в светосильном зеркально-линзовом объективе, содержащем переднюю положительную линзу с зеркальным покрытием в центральной части второй поверхности, отрицательную менисковую линзу с зеркальным покрытием периферийной части второй поверхности (линзу Манжена) и положительную линзу компенсатора, расположенную около линзы Манжена, в отличие от известного, передняя линза выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к предмету, линза компенсатора выполнена в виде мениска и расположена сзади линзы Манжена выпуклостью к ней. Целесообразно, чтобы линза компенсатора имела оптическую силу, равную 1÷2 оптической силы объектива, расстояние между передней линзой и линзой Манжена составляло (0,2÷0,6) F, а между линзой Манжена и линзой компенсатора - (0,01÷0,1) F, где F - фокусное расстояние объектива.

Расположение линзы компенсатора сзади линзы Манжена облегчает ее крепление в объективе, а выполнение всех линз в виде менисков и из одного материала, например оптического стекла К8, упрощает конструкцию зеркально-линзового объектива. Оптические характеристики объектива выше, чем у прототипа.

Схема объектива показана на чертеже.

Объектив содержит первый компонент 1 - положительную менисковую линзу, обращенную выпуклостью к предмету, с зеркальным покрытием в центральной части второй поверхности (контротражатель), второй компонент 2 - отрицательную менисковую линзу с зеркальным покрытием периферийной части второй поверхности (линзу Манжена) и третий компонент 3 - положительный мениск компенсатора, расположенный сзади линзы Манжена выпуклостью к ней. Конструктивные параметры варианта исполнения объектива следующие:

РадиусыТолщиныМарка стеклаДиаметры поверхнR1=250,00  100 d1=8K8 R2-1812,46  100/60 d2=49  R3=-170,22  94 d3=8К8 R4=-266,68 Зеркальная зона94/43 d4=-8-K8 R5=-170,22  94 d5=-49  R6=1812,46 Зеркальная зона60 d6=49  R7-170,22  43 d7=8K8 R8=-266,68  43 d8=5  R9=36,00  24 d9=5K8 R10=469,90  22

Параметры такого варианта исполнения объектива:

- расчетная длина волны656 нм;- рабочий спектральный диапазон546÷900 нм;- фокусное расстояние119,4 мм;- задний фокальный отрезок8,02 мм;- линейное поле зрения17,5 мм;- геометрическое относительное отверстие1:1,2;- эффективное относительное отверстие1:1,5.

Принцип действия объектива заключается в следующем.

Первый компонент 1, выполненный в виде положительного мениска, в сочетании со вторым компонентом 2 в виде отрицательной линзы Манжена компенсирует хроматические аберрации в заданном спектральном диапазоне (Г.Г.Слюсарев "Расчет оптических систем", Ленинград, "Машиностроение", 1975 год, стр.355). Центральная зона второго компонента - линзы Манжена выполнена без зеркального покрытия и в сочетании с третьим компонентом 3 компенсирует астигматизм и кривизну поверхности изображения. Линза компенсатора имеет оптическую силу, равную 1÷2 оптической силы объектива, и устанавливается на расстоянии (0,01÷0,1) F от второго компонента, а расстояние между первым и вторым компонентами составляет (0,2÷0,6) F. Все компоненты выполнены из одного оптического стекла марки К8.

Задаваясь критерием качества - величиной полихроматического коэффициента передачи контраста (КПК) и учитывая:

- толщину защитного стекла фотокатода электронно-оптического преобразователя (ЭОП), равную 1,2 мм;

- спектральную эффективность по длинам волн с учетом чувствительности фотокатода ЭОП и светопропускания объектива - 0,8 на длине волны 546 нм, 1 на 656 нм и 0,1 на 900 нм;

- пространственную частоту 20 лин/мм (рабочая разрешающая способность ЭОП),

получаем следующие расчетные значения (положение плоскости установки - на расстоянии, равном минус 0,006 мм от плоскости Гаусса):

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

Светосильный зеркально-линзовый объектив может быть использован в приборах ночного видения. Объектив содержит переднюю положительную менисковую линзу, обращенную выпуклостью к предмету, с зеркальным покрытием в центральной части второй поверхности, отрицательную менисковую линзу с зеркальным покрытием периферийной части второй поверхности, представляющую собой линзу Манжена, и положительную менисковую линзу компенсатора, расположенную сзади линзы Манжена выпуклостью к ней. Технический результат упрощение конструкции объектива с сохранением высоких оптических характеристик, в частности коэффициента передачи контраста. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Светосильный зеркально-линзовый объектив, содержащий переднюю положительную линзу с зеркальным покрытием в центральной части второй поверхности, отрицательную менисковую линзу с зеркальным покрытием периферийной части второй поверхности (линзу Манжена) и положительную линзу компенсатора, расположенную около линзы Манжена, отличающийся тем, что передняя линза выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к предмету, а линза компенсатора - в виде мениска и расположена сзади линзы Манжена выпуклостью к ней.2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что линза компенсатора имеет оптическую силу, равную 12 оптической силы объектива, а расстояние между передней линзой и линзой Манжена составляет (0,2-0,6) F, между линзой Манжена и линзой компенсатора составляет (0,010,1) F, где F - фокусное расстояние объектива.3. Объектив по п.1 или 2, отличающийся тем, что все линзы выполнены из одной марки стекла, в частности, стекла К8.