ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2011 года по МПК G02B17/06 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, и может быть использовано в оптической промышленности, и, в частности, в астрономических телескопах и особенно в оптико-электронных камерах космических телескопов и т.д.

Зеркально-линзовые объективы обычно состоят из главного вогнутого зеркала с центральным отверстием, вторичного выпуклого зеркала и линзового корректора полевых аберраций.

Сферическая аберрация и кома исправляются асферизацией главного и вторичного зеркал, придавая им гиперболоидальную форму. Полевые аберрации - астигматизм и кривизна изображения коррегируются линзовым корректором полевых аберраций (КПА), который обычно устанавливается позади главного зеркала перед фокальной плоскостью.

Известны зеркально-линзовые объективы, содержащие гиперболические главное зеркало (ГЗ) и вторичное зеркало (ВЗ), а также однолинзовый КПА с асферической поверхностью [1]. Такой корректор позволил исправить астигматизм. Для исправления кривизны изображения пришлось раздвинуть главное и вторичное зеркала. Это привело к большому коэффициенту центрального экранирования ε=0,57 и значительным продольными габаритам: расстояние d между главным и вторичным зеркалами составило 0,33f'_об, где f'_об - фокусное расстояние всего объектива, а, следовательно, к недопустимому для космического телескопа увеличению массы.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является зеркально-линзовый объектив [2], содержащий главное вогнутое зеркало гиперболической формы с центральным отверстием, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и двухкомпонентную линзовую систему, установленную позади главного зеркала перед фокальной плоскостью. Компоненты линзовой системы - одиночные линзы. Первый компонент - плосковыпуклая линза с положительной оптической силой φ_I с асферической поверхностью, второй компонент - плосковогнутая линза с отрицательной оптической силой φ_II, установленный непосредственно перед фокальной плоскостью. Оптическая сила первого компонента составляет:

где φ_об - оптическая сила всего объектива.

Расстояние между линзовыми компонентами d=0,2d₀, где d₀ - расстояние между главным и вторичным зеркалами или 0,23f'_об, где f'_об - фокусное расстояние объектива.

Недостатками такой системы являются:

- ограниченное угловое поле, не превышающее 30' с хорошим качеством изображения: RMS≤0,08λ;

- большие продольные габариты: d₀=0,23f'_об. Известно, что вес объектива и его стоимость находятся в прямой зависимости от продольных габаритов; термостабилизация - обратно пропорциональна габаритам; жесткость конструкции снижается пропорционально кубу расстояния d₀ между зеркалами;

- ограниченный спектральный интервал из-за отсутствия возможности обеспечения апохроматической коррекции аберраций.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение углового поля при дифракционно-ограниченном качестве изображения в широком спектральном интервале и обеспечение малых продольных габаритов объектива.

Для решения поставленной задачи предлагается зеркально-линзовый объектив, который, как и прототип, содержит установленные последовательно по направлению луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой φ_л.с., выполненную из двух линзовых компонентов, первый из которых с положительной оптической силой φ_I, второй в виде одиночной линзы с отрицательной оптической силой φ_II, установленную позади главного зеркала.

В отличие от прототипа оптические силы линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию:

где φ_з.с. - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;

при этом расстояние d между компонентами удовлетворяет условию:

d=0,05÷0,06d₀,

где d₀ - расстояние между главным и вторичным зеркалами.

Кроме того, в зеркально-линзовом объективе первый компонент линзовой системы выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению, второй компонент, выполнен в виде двояковогнутой линзы, при этом линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсий ν_I, ν_II, удовлетворяющим условию:

ν_I-ν_II=21÷27,

первая по ходу луча вогнутая поверхность второго компонента выполнена гиперболической формы.

Первый компонент линзовой системы выполнен двухлинзовым, первая линза которого - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, с отрицательной оптической силой φ_I,1, вторая линза - двояковыпуклая с положительной оптической силой φ_I,2, при этом оптические силы удовлетворяют условию:

а линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющим условиям:

ν_I,1/ν_I,2=ν_I,1/ν_II

ν_I,1-ν_I,2=ν_I,1-ν_II=12÷16

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что, благодаря предлагаемой схеме выполнения зеркально-линзового объектива, состоящего из установленных последовательно по направлению луча главного вогнутого с центральным отверстием гиперболоидального зеркала, вторичного выпуклого гиперболоидального зеркала и линзовой системы с оптической силой φ_л.с., выполненной из двух линзовых компонентов, первый из которых с положительной оптической силой φ_I, второй в виде одиночной линзы с отрицательной оптической силой φ_II, установленной позади главного зеркала, при этом оптические силы линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию:

где φ_з.с. - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;

а расстояние d между компонентами удовлетворяет условию:

d=0,05÷0,06d₀,

где d₀ - расстояние между главным и вторичным зеркалами, обеспечивается возможность уменьшения продольных габаритов системы и коррекция полевых и хроматических аберраций в широком спектральном интервале при увеличенных угловых полях объекта.

В частности, выбранные соотношения сил и расстояние d между компонентами позволяют исправить кривизну изображения и астигматизм всего объектива в целом и тем самым обеспечить хорошее качество изображения для больших углов поля 2ω≥1÷1,5°.

Линзовая система может быть выполнена либо так, что ее первый компонент представляет собой одиночный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

Выбор материалов линз с коэффициентами дисперсий ν_I, ν_II, удовлетворяющим условию:

ν_I-ν_II=21÷27,

выполнение первой по ходу луча вогнутой поверхности второго компонента гиперболической формы позволяет при исправлении кривизны изображения обеспечить апохроматическую коррекцию аберраций в широком спектральном интервале по всему угловому полю до 2ω=1÷1,5°.

Либо линзовая система может быть выполнена так, что ее первый компонент выполнен двухлинзовым, первая линза которого - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, с отрицательной оптической силой φ_I,1, вторая линза - двояковыпуклая с положительной оптической силой φ_I,2.

Выполнение линз с оптическими силами, удовлетворяющими условию:

из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющим условиям:

ν_I,1/ν_I,2=ν_I,1/ν_II

ν_I,1-ν_I,2=ν_I,1-ν_II=12÷16

позволяет исправить кривизну изображения и астигматизм и обеспечить апохроматическую коррекцию в широком спектральном интервале (2 ω до 1÷1,5°).

Сущность предлагаемой полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена оптическая схема объектива с линзовой системой, каждый компонент которой выполнен в виде одиночной линзы; на фиг.2 представлена оптическая схема объектива с линзовой системой, состоящей из двухлинзового первого компонента и одиночной линзы второго компонента, и Приложениями, в которых приведены конструктивные параметры и оптические характеристики объективов.

Зеркально-линзовый объектив состоит из главного вогнутого с центральным отверстием гиперболоидального зеркала 1, вторичного выпуклого гиперболоидального зеркала 2 и линзовой системы 3 с оптической силой φ_л.с., состоящей из первого компонента 4 с положительной оптической силой φ_I, и второго компонента 5.

Оптическая сила линзовой системы 3 φ_л.с. и ее компонентов удовлетворяют условию:

а расстояние d между ними составляет d=0,05÷0,06d₀, где d₀ - расстояние между главным 1 и вторичным 2 зеркалами.

Первый компонент 4 линзовой системы 3 (фиг.1) выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, а второй компонент 5 выполнен в виде двояковогнутой линзы. Вогнутая поверхность 6 второго компонента 5 выполнена гиперболоидальной. Линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсий ν_I, ν_II, удовлетворяющим условию:

ν_I-ν_II=21÷27.

Первый компонент 4 линзовой системы 3 (фиг.2) выполнен из двух линз - мениска 7, обращенный выпуклостью к изображению, с отрицательной оптической силой φ_I,1, и двояковыпуклой линзы 8 с положительной оптической силой φ_I,2.

Оптические силы линз удовлетворяют условию:

при этом линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющим условиям:

ν_I,1/ν_I,2=ν_I,1/ν_II

ν_I,1-ν_I,2=ν_I,1-ν_II=12÷16.

Работа предлагаемого объектива осуществляется следующим образом.

Объект расположен на бесконечном расстоянии от объектива. Параллельный пучок света падает на главное зеркало 1 и фокусируется в его фокальной плоскости.

Вторичное зеркало 2, для которого мнимым объектом является изображение объекта в фокальной плоскости главного зеркала 1, изображает его в фокальную плоскость зеркальной системы, состоящей из главного 1 и вторичного 2 зеркал.

Линзовая система 3 проектирует изображение объекта из фокальной плоскости зеркальной системы в фокальную плоскость зеркально-линзового объектива с положительным увеличением, т.е. без оборачивания изображения.

Заявленные соотношения параметров, числовые диапазоны их изменения и полученные при этом технические характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1 Номер примера Заявленные соотношения 1 2 3 1 2 3 4 5 1 -10,54 -10,84 -11,50 -0,40 -0,36 -0,35 1,48 1,45 1,44 d=0,05÷0,06d₀ 0,051 0,053 0,052 Оптические характеристики F'_oб, м 20 20 20 2ω, угл. град. 1,0 1,0 1,0 Δλ, мкм 0,5÷0,8 0,5÷0,8 0,5÷0,8 RMS, Δ центр поля 0,03 0,04 0,04 2 край поля 0,13 0,13 0,15 -10,53 -10,87 -11,50 -0,36 -0,33 -0,23 1,47 1,42 1,35 d=0,05÷0,06d₀ 0,053 0,054 0,050 0,62 0,60 0,56 ν_I-ν_II=21÷27 21,95 24,20 26,37 Оптические характеристики F'_oб, м 20 20 20 2ω, угл. град. 1,5 1,5 1,5

  2 3 4 5 Δλ, мкм 0,5÷0,8 0,5÷0,8 0,5÷0,8 RMS, λ, центр поля 0,06 0,06 0,06 край поля 0,23 0,23 0,28 3 - 10,47 -10,92 -11,50 -0,33 -0,51 -0,48 1,38 1,57 1,54 d=0,05÷0,06d₀ 0,060 0,055 0,055 -1,60 -1,46 -1,54 2,53 2,38 2,46 ν_I,1/ν_I,2=ν_I,1/ν_II       ν_I,1/ν_I,2 1,4 1,3 1,3 ν_I,1/ν_II 1,3 1,4 1,4 ν_I,1/ν_I,2=ν_I,1/ν_II=12÷16       ν_I,1-ν_I,2 15,46 12,99 12,99 ν_I,1-ν_II 12,99 15,46 15,46 Оптические характеристики F'_об, м 20 20 20 2ω, угл. град. 1,5 1,5 1,5 Δλ, мкм 0,5-0,8 0,5-0,8 0,5-0,8 RMS, λ центр поля 0,07 0,03 0,02 край поля 0,14 0,08 0,12

RMS - среднеквадратическое значение волновой аберрации, выраженное в долях основной длины волны излучения (λ=0,65 мкм) спектрального диапазона Δλ.

Таким образом, в предлагаемом зеркально-линзовом объективе достигнуто увеличение углового поля при дифракционно-ограниченном качестве изображения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Н.Н.Михельсон "Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета", "Физико-математическая литература", 1995, с.328-331.

2. Патент США №4101195, МПК: G02В 17/06, 23/06, 1977 - прототип.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000 Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500 Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3700.24 Диаметр выходного зрачка D'p, мм 111.0 Расстояние от плоскости изображения   до выходного зрачка S'p, мм -1479.4 Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.0 Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 351.6 Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5÷0.8 Коэффициент центрального экранирования ε 0.303 Длина системы L, мм 4723.1

Конструктивные параметры оптической системы № пов. Радиусы кривизны Расстояния по оси Марки стёкол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета 1. плоскость 3700.24   454.0   2. -9885.78 -3700.24   1500.0 1.0722 3. -3379.46 3700.24   444.0 3.6790 4. плоскость 537.74   351.0   5. 1520.78 49.0 Ф200 337.0   6. 3373.84 187.54   332.5   7. -925.47 40.0 ТК114 316.0   8. 3513.94 162.59   320.0   9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 346.0   10 плоскость 25.0   346.5   11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 350.5   12. плоскость 6.94   352.0   Изобр. плоскость 0.0   351.6  

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000 Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500 Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.11 Диаметр выходного зрачка D'p, мм 108.4 Расстояние от плоскости изображения   до выходного зрачка S'p, мм -1479.6 Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.0 Линейное поле в пространстве изображений 2у' мм 351.4 Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5÷0.8 Коэффициент центрального экранирования ε 0.303 Длина системы L, мм 4736.1

Конструктивные параметры оптической системы №
пов. Радиусы
кривизны Расстояния
по оси Марки
стёкол Световые
диаметры Квадрат
эксцентриситета 1. плоскость 3699.11   454.0   2. -9885.78 -3699.11   1500.0 1.0722 3. -3379.46 3699.11   444.0 3.6790 4. плоскость 550.0   351.0   5. 1181.15 49.0 Ф200 337.0   6. 1946.54 194.83   332.0   7. -965.77 40.0 ТК114 315.5   8. 3000.48 154.71   320.0   9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 345.0   10 плоскость 25.0   346.0   11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 350.0   12. плоскость 9.40   351.0   Изобр. плоскость 0.0   351.4  

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000 Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500 Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.70 Диаметр выходного зрачка D'p, мм 103.6 Расстояние от плоскости изображения   до выходного зрачка S'p, мм -1380.6 Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.0 Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 352.0 Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5÷0.8 Коэффициент центрального экранирования ε 0.303 Длина системы L, мм 4727.2

Конструктивные параметры оптической системы № пов. Радиусы кривизны Расстояния Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета 1. плоскость 3699.70   454.0   2. -9885.78 -3699.70   1500.0 1.0722 3. -3379.46 3699.70   444.0 3.6790 4. плоскость 550.0   351.0   5. 1185.00 49.0 Ф200 337.0   6. 2019.00 192.53   332.0   7. -947.95 40.0 ТК114 314.5   8. 2538.97 150.0   318.5   9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 345.0   10 плоскость 25.0   345.5   11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 350.5   12. плоскость 6.96   351.0   Изобр. плоскость 0.0   352.0  

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000 Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500 Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3698.07 Диаметр выходного зрачка D'p, мм 110.9 Расстояние от плоскости изображения   до выходного зрачка S'p, мм -1478.3 Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5 Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 526.0 Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8 Коэффициент центрального экранирования ε 0.380 Длина системы L, мм 4746.5

Конструктивные параметры оптической системы № Радиусы Расстояния Марки Световые Квадрат эксцентриситета пов. кривизны по оси стёкол диаметры   1. плоскость 3700.24   570.0   2. -9885,78 -3700.24   1500.0 1.0722 3. -3379.46 3700.24   478.0 3.6790 4. плоскость 537.74   487.0   5. 899.38 49.0 Ф200 488.5   6. 1280.93 187.54   480.5   7. -880.00 40.0 ТК116 466.0 2.9353 8. 4572.17 162.59   474.5   9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 516.0   10. плоскость 25.0   516.5   11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 523.5   12. плоскость 9.78   524.5   Изобр. плоскость 0.0   526.0  

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000 Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500 Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3698.00 Диаметр выходного зрачка D'p, мм 108.1 Расстояние от плоскости изображения   до выходного зрачка S'p, мм -1441.4 Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5 Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 526.0 Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8 Коэффициент центрального экранирования ε 0.380 Длина системы L, мм 4747.8

Конструктивные параметры оптической системы № Радиусы Расстояния Марки Световые Квадрат эксцентриситета пов. кривизны по оси стёкол диаметры   1. плоскость 3698.00   570.0   2. -9885.78 -3698.00   1500.0 1.0722 3. -3379.46 3698.00   478.0 3.6790 4. плоскость 560.0   487.0   5. 804.78 49.0 Ф200 488.5   6. 1047.30 198.08   480.0   7. -880.00 40.0 ТК114 466.0 2.8011 8. 4843.09 155.94   476.0   9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 516.0   10. плоскость 25.0   516.5   11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 523.5   12. плоскость 7.58   524.5   Изобр. плоскость 0.0   526.0  

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 2000 Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500 Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.85 Диаметр выходного зрачка D'p, мм 103.6 Расстояние от плоскости изображения   до выходного зрачка S'p, мм -1380.9 Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5 Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 526.0 Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5÷0.8 Коэффициент центрального экранирования ε 0.380 Длина системы L, мм 4722.7

Конструктивные параметры оптической системы № пов. Радиусы кривизны Расстояния Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета 1. плоскость 3699.85   570.0   2. -9885.78 -3699.85   1500.0 1.0722 3. -3379.46 3699.85   478.0 3.6790 4. плоскость 552.77   486.0   5. 655.11 49.0 ТФ200 487.0   6. 768.03 185.0   475.0   7. -880.00 40.0 ТК114 464.5 2.7651 8. 4420.74 150.0   472.5   9. плоскость 7.0 Кварц. ст. 514.5   10 плоскость 25.0   516.0   11. плоскость 7.0 Кварц. ст. 523.0   12. плоскость 7.07   524.5   Изобр. плоскость 0.0   526.0  

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000.1 Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500 Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3697.99 Диаметр выходного зрачка D'p, мм 111.4 Расстояние от плоскости изображения   до выходного зрачка S'р, мм -1485.6 Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5 Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 524.0 Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8 Коэффициент центрального экранирования ε 0.380 Длина системы L, мм 4786.9

Конструктивные параметры оптической системы № пов. Радиусы кривизны Расстояния Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета 1. плоскость 3697.99   570.0   2. -9885.78 -3697.99   1500.0 1.0837 3. -3379.46 3697.99   478.0 3.7919 4. плоскость 550.7   488.0   5. -1000.64 35.0 ТК121 488.5   6. -1823.24 7.0   498.0   7. 1456.37 62.0 Ф108 505.0   8. -14967.8 220.01   503.5   9. -4282.69 34.0 Ф106 484.0   10. 955.62 50.65   483.0   11. плоскость 14.0 К108 488.5   12. плоскость 103.42   492.0   13. плоскость 7.0 К108 522.0   14. плоскость 5.09   523.0   Изобр. плоскость 0.0   524.0  

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f',мм 19999.2 Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500 Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.53 Диаметр выходного зрачка D'p, мм 107.9 Расстояние от плоскости изображения   до выходного зрачка S'p, мм -1438.4 Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5 Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 528.6 Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8 Коэффициент центрального экранирования ε 0.380 Длина системы L, мм 4769.8

Конструктивные параметры оптической системы № пов. Радиусы кривизны Расстояния Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета 1. плоскость 3699.53   570.0   2. -9885.78 -3699.53   1500.0 1.0722 3. -3379.46 3699.53   478.0 3.6900 4. плоскость 547.67   486.0   5. -907.8 35.0 ТК121 487.0   6. -2312.0 13.57   499.0   7. 2249.0 62.0 Ф106 508.2   8. -1342.8 204.21   509.4   9. -1137.6 34.0 Ф108 480.0   10. 1706.1 45.83   485.0   11. плоскость 14.0 К108 492.4   12. плоскость 102.0   495.2   13. плоскость 7.0 К108 525.8   14. плоскость 5.00   527.2   Изобр. плоскость 0.0   528.6  

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Фокусное расстояние f', мм 20000 Диаметр входного зрачка Dp, мм 1500 Расстояние от первой поверхности до входного зрачка Sp, мм 3699.98 Диаметр выходного зрачка D'p, мм 103.5 Расстояние от плоскости изображения   до выходного зрачка S'р,мм -1379.6 Угловое поле в пространстве предметов 2ω, угл. град. 1.5 Линейное поле в пространстве изображений 2у', мм 529.0 Спектральный диапазон Δλ, мкм 0.5-0.8 Коэффициент центрального экранирования ε 0.380 Длина системы L, мм 4761.8

Конструктивные параметры оптической системы № пов. Радиусы кривизны Расстояния по оси Марки стекол Световые диаметры Квадрат эксцентриситета 1. плоскость 3699.98   570.0   2. -9885.78 -3699.98   1500.0 1.0722 3. -3379.46 3699.98   478.0 3.6900 4. плоскость 551.24   486.0   5. -908.90 35.0 ТК121 486.5   6. -2511.44 7.0   499.0   7. 2187.50 62.0 Ф106 507.0   8. -1292.88 203.9   508.0   9. -1063.28 34.0 Ф108 478.0   10. 1709.10 48.87   484.0   11. плоскость 14.0 К108 494.0   12. плоскость 94.63   497.0   13. плоскость 7.0 К108 527.0   14. плоскость 5.20   528.0   Изобр. плоскость 0.0   529.0  

График среднеквадратической волновой аберрации (RMS)

Объектив может быть использован в оптическом приборостроении, оптической промышленности, в астрономических телескопах, и особенно в оптико-электронных камерах космических телескопов. Объектив содержит установленные последовательно по направлению луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой φ_л.с., выполненную из двух линзовых компонентов и установленную позади главного зеркала. Первый компонент с положительной оптической силой φ_I, второй в виде одиночной линзы с отрицательной оптической силой φ_II. Оптические силы линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию:

где φ_з.с. - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал. Расстояние d между компонентами удовлетворяет условию: d=0,05÷0,06d₀, где d₀ - расстояние между главным и вторичным зеркалами. Технический результат - увеличение углового поля при дифракционно-ограниченном качестве изображения в широком спектральном интервале и обеспечение малых продольных габаритов объектива. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Зеркально-линзовый объектив, содержащий установленные последовательно по направлению луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой φ_л.с, выполненную из двух линзовых компонентов, первый из которых с положительной оптической силой φ_I, второй в виде одиночной линзы с отрицательной оптической силой φ_II, установленную позади главного зеркала, отличающийся тем, что оптические силы линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию

где φ_з.с - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;

при этом расстояние d между компонентами удовлетворяет условию
d=0,05÷0,06d₀,
где d₀ - расстояние между главным и вторичным зеркалами.

2. Зеркально-линзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что первый компонент линзовой системы выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению, второй компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, при этом линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсий ν_I, ν_II, удовлетворяющими условию
ν_I-ν_II=21÷27,
а первая по ходу луча вогнутая поверхность второго компонента выполнена гиперболической формы.

3. Зеркально-линзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что первый компонент линзовой системы выполнен двухлинзовым, первая линза которого - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, с отрицательной оптической силой φ_I,1, вторая линза - двояковыпуклая с положительной оптической силой φ_I,2, при этом оптические силы удовлетворяют условию

при этом линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющими условиям
ν_I,1/ν_I,2=ν_I,1/ν_II,
ν_I,1-ν_I,2=ν_I,1-ν_II=12÷16.