ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2014 года по МПК G02B17/08 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве объектива различных приборов, например приборов ночного видения.

Известны зеркально-линзовые объективы RU №2047201, МПК G02B 17/08, опубл. 27.10.95 г., RU №2012907, МПК G02B 17/08, опубл. 03.01.91 г., RU №2093869, МПК G02B 17/08, опубл. 20.10.97 г., RU №2261461, МПК G02B 17/08, опубл. 27.09.2005 г., US №4398809, МПК G02B 17/08, опубл. 06.06.81 г., US №4487483, МПК G02B 17/08, опубл. 09.12.82 г. Но данные объективы при работе в широком спектральном диапазоне от 436 нм до 920 нм имеют значительные хроматические аберрации, что не позволяет получить изображение высокого качества в приборах с электронно-оптическими преобразователями 3-го поколения с фотокатодами типа GaAs и GaAsP (Бегучев В.П., Чапкевич А.Л., Филачев А.М. «Электронно-оптические преобразователи. Состояние и тенденции развития», журнал «Прикладная физика» №2, Москва, 1999 г.)

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является катодиоптрическая система (патент DE №2929678, МПК G02B 17/08, опубл. 05.02.1981 г.). Данный объектив состоит по ходу лучей из фронтальной собирающей линзы, выполненной в виде плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклостью к плоскости предмета, зеркала Манжена, обращенного вогнутостью к плоскости предметов, и линзового компенсатора, причем центральная часть плосковыпуклой линзы имеет зеркальное покрытие, нанесенное на поверхность, обращенную к зеркалу Манжена. Зеркало Манжена выполнено с отверстием в центральной части, а линзовый компенстор выполнен в виде положительного склеенного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости предмета. В данном объективе значительный хроматизм положения в спектральном диапазоне от 436 нм до 920 нм, равный 0,00038хf′ неисправленная кривизна изображения на поле 3,5°, равная 0,00021×f′ и большое расстояние от первой поверхности объектива до фокальной плоскости, равное 0,67×f′, что значительно увеличивает габариты прибора, в котором используется данный объектив.

Задача изобретения - создание зеркально-линзового объектива с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - повышение качества изображения путем снижения хроматизма положения и исправления кривизны изображения и снижение габаритов прибора, в котором используется данный объектив.

Это достигается тем, что в зеркально-линзовом объективе, состоящем по ходу луча из плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклостью к плоскости предметов, на центральную часть плоской поверхности которой нанесено зеркальное покрытие, зеркала Манжена, обращенного вогнутостью к плоскости предметов, в центре которого выполнено отверстие, и положительного склеенного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости предметов, в отличие от известного плосковыпуклая линза и зеркало Манжена выполнены из одного материала, средняя дисперсия которого находится в интервале 63≥υ_D≥66, а расстояние от первой линзы до склеенного мениска находится в пределах от 0,35×f′ до 0,45×f′, где: υ_D - средняя дисперсия (число Аббе) для линии-D спектра, а f′ - фокусное расстояние объектива.

На фиг.1 представлена оптическая схема предложенного объектива, на фиг.2 - функция передачи модуляции, на фиг.3 - хроматизм положения, на фиг.4 - кривизна поля и дисторсия.

Зеркально-линзовый объектив (фиг.1) состоит по ходу лучей из плосковыпуклой линзы 1, обращенной выпуклостью к плоскости предметов, зеркала Манжена 2 с отверстием в центре, обращенного вогнутостью к плоскости предметов, причем выпуклая поверхность зеркала Манжена 2 имеет зеркальное внутреннее покрытие, и положительного склеенного мениска 3, обращенного выпуклостью к плоскости предметов. Кроме того, на плоскую поверхность центральной части плосковыпуклой линзы 1 нанесено зеркальное покрытие 4. Мениск 3 расположен между линзой 1 и зеркалом Манжена 2.

Зеркально-линзовый объектив работает следующим образом: световой поток, исходящий из плоскости предметов, попадает на периферийную часть плосковыпуклой линзы 1, преломляется, попадает на зеркало Манжена 2, затем на зеркальное покрытие 4 плосковыпуклой линзы 1 и через мениск 3 образует изображение предмета в фокальной плоскости объектива.

Таблица 1 Радиус, мм Толщина, мм Марка материала n_D/υ_D Световой диаметр, мм R₁=394,613       104   d₁=9,6 K8 1,51637/64,03   R₂=∞       104   d₂=88 -     R₃=-225,291       95   d₃=8 K8 1,51637/64,03   R₄=-348,116       95   d₄=-8 Зеркало     R₅=-225,291       95   d₅=-88 -     R₆=∞       46   d₆=59,18 Зеркало               R₇=50,456 d₇=9 ТК21 1,65691/51,15 30           R₈=-50,456 d₈=3,2 Ф1 1,61294/36,94 30           R₉=190.418       30

В соответствии с предложенным решением рассчитан конкретный объектив, конструктивные параметры которого приведены в таблице 1.

Характеристики рассчитанного зеркально-линзового объектива:

фокусное расстояние f′=160 мм

диаметр входного зрачка - 100 мм

угол поля зрения 2ω=7°.

На фигурах 2, 3, 4 приведены аберрации рассчитанного зеркально-линзового объектива с учетом входного окна электронно-оптического преобразователя толщиной 5,6 мм.

Предлагаемый зеркально-линзовый объектив имеет высокое качество изображения, хроматизм положения в спектральном диапазоне от 436 нм до 920 нм, равный 0,00027×f′, кривизну изображения на поле 3,5°, равную 0,00005×f′ и расстояние от первой поверхности объектива до фокальной плоскости, равное 0,57×f′.

Таким образом, достигнут технический результат - создан зеркально-линзовый объектив с уменьшенным хроматизмом положения в спектральном диапазоне от 436 нм до 920 нм, уменьшенной кривизной изображения на поле 3,5° и уменьшенным расстоянием от первой поверхности объектива до фокальной плоскости, что позволяет значительно уменьшить габариты прибора, в котором используется данный объектив.

Зеркально-линзовый объектив состоит по ходу луча из плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклостью к плоскости предметов, на центральную часть плоской поверхности которой нанесено зеркальное покрытие, зеркала Манжена, обращенного вогнутостью к плоскости предметов, в центре которого выполнено отверстие, и положительного склеенного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости предметов. Плосковыпуклая линза и зеркало Манжена выполнены из одного материала, средняя дисперсия которого находится в интервале 63≥υ_D≥66. Расстояние от первой линзы до склеенного мениска находится в пределах от 0,35×f′ до 0,45×f′, где: υ_D - средняя дисперсия (число Аббе) для линии D спектра, а f′ - фокусное расстояние объектива. Технический результат - повышение качества изображения путем снижения хроматизма положения, исправления кривизны изображения и уменьшение габаритов прибора, в котором используется данный объектив. 4 ил., 1 табл.

Зеркально-линзовый объектив, состоящий по ходу луча из плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклостью к плоскости предметов, на центральную часть плоской поверхности которой нанесено зеркальное покрытие, зеркала Манжена, обращенного вогнутостью к плоскости предметов, в центре которого выполнено отверстие, и положительного склеенного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости предметов, отличающийся тем, что плосковыпуклая линза и зеркало Манжена выполнены из одного материала, средняя дисперсия которого находится в интервале 63≥υ_D≥66, а расстояние от первой линзы до склеенного мениска находится в пределах от 0,35×f′ до 0,45×f′, где: υ_D - средняя дисперсия (число Аббе) для линии D спектра, а f′ - фокусное расстояние объектива.