Объектив зеркально-линзовый Российский патент 2022 года по МПК G02B17/08 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, предназначено для работы с матричным приемником лучистой энергии и может быть использовано в качестве объектива оптико-электронной аппаратуры.

Известен зеркально-линзовый объектив, описанный в патенте RU №2415451, МПК G02B, 17/06, опубликованном 27.03.2011 г., содержащий главное вогнутое гиперболическое зеркало, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало и линзовую систему. Объектив имеет высокое качество изображения, но при этом обладает невысокой светосилой и небольшим угловым полем в пространстве предметов.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является зеркально-линзовый объектив, описанный в патенте RU №2670237, МПК G02B 17/08, 23/00, опубликованном 19.10.2018 г. Объектив содержит установленные последовательно по ходу луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой выполненную из одиночных линзовых компонентов и установленную позади главного зеркала. Первый компонент - двояковыпуклая линза со сферическими поверхностями, второй - отрицательный. Между первым и вторым компонентами размещен третий отрицательный компонент. Оптические силы линз удовлетворяют условию: где - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал; - оптическая сила линзовой системы; и - оптические силы линз компонентов линзовой системы. При высоком качестве изображения объектив имеет небольшие светосилу 1:10,53 и угловое поле 1,76 градуса.

Задачей настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик.

Технический результат - увеличение относительного отверстия и углового поля в пространстве предметов, а также расширение спектрального диапазона.

Это достигается тем, что в объективе зеркально-линзовом, состоящем из главного вогнутого с центральным отверстием гиперболоидального зеркала, вторичного выпуклого гиперболоидального зеркала и линзовой системы, выполненной из одиночных линзовых компонентов, расположенных по ходу луча, первого положительного, выполненного двояковыпуклым, второго отрицательного, третьего отрицательного, в отличие от известного, второй компонент линзовой системы выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений, третий компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, кроме того, в линзовую систему добавлен четвертый положительный компонент, выполненный в виде мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов и расположенного за третьим компонентом, при этом оптические силы всех элементов объектива удовлетворяют условиям:

где:

- оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;

- оптическая сила линзовой системы;

- оптические силы линз компонентов линзовой системы,

а линзовая система расположена в центральном отверстии главного вогнутого гиперболоидального зеркала.

На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенного объектива, на фиг. 2 - частотно-контрастная характеристика объектива при 20°С.

Объектив зеркально-линзовый (фиг. 1) содержит по ходу лучей главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало 1, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало 2, образующих зеркальную систему с оптической силой Кроме того, объектив зеркально-линзовый содержит линзовую систему с оптической силой состоящую из четырех отдельных компонентов, расположенных по ходу луча, первый, из которых выполнен в виде двояковыпуклой линзы 3, с оптической силой второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска 4, с оптической силой обращенного выпуклостью к пространству изображений, третий компонент, выполнен в виде двояковогнутой линзы 5, с оптической силой четвертый компонент, выполнен в виде положительного мениска 6, с оптической силой обращенного выпуклостью к пространству предметов. При этом оптические силы всех элементов объектива удовлетворяют условиям:

где:

- оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;

- оптическая сила линзовой системы;

- оптические силы линз компонентов линзовой системы, а линзовая система расположена в центральном отверстии главного вогнутого гиперболоидального зеркала 1. Кроме того, все оптические элементы -сферические

Объектив работает следующим образом: световой поток, исходящий из бесконечно удаленной точки предмета, попадает на главное зеркало 1, отражается от него и попадает на вторичное зеркало 2, отражается от него и попадает на первую поверхность линзовой системы, проходит через линзовую систему и образует изображение предмета в фокальной плоскости объектива.

В соответствии с предложенным решением рассчитан объектив зеркально-линзовый, конструктивные элементы которого приведены в таблице 1.

Характеристики объектива

Фокусное расстояние, мм 2000 Относительное отверстие 1:5,6 Эффективное относительное отверстие 1:6,9 Угловое поле в пространстве предметов, град. 5,2 Спектральный диапазон, мкм 0,44-0,925 Длина системы, мм 777.

Таким образом, достигнут технический результат - рассчитан объектив зеркально-линзовый, эффективное относительное отверстие которого увеличено до 1:6,9, угловое поле в пространстве предметов увеличено до 5,2 градуса, а спектральный диапазон находится в пределах 0,44-0,925 мкм, что превышает значения ближайшего аналога.

Изобретение может быть использовано в качестве объектива оптико-электронной аппаратуры. Объектив зеркально-линзовый содержит по ходу лучей главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало, линзовую систему, состоящую из четырех отдельных компонентов, расположенных по ходу луча, первый из которых выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений, третий компонент - в виде двояковогнутой линзы, четвертый компонент - в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Линзовая система расположена в центральном отверстии главного вогнутого гиперболоидального зеркала. Оптические силы всех элементов объектива удовлетворяют условиям:

где: - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал; - оптическая сила линзовой системы; - оптические силы линз компонентов линзовой системы. Технический результат - повышение светосилы объектива, увеличение углового поля в пространстве предметов, расширение спектрального диапазона. 2 ил., 1 табл.

Объектив зеркально-линзовый, состоящий из главного вогнутого с центральным отверстием гиперболоидального зеркала, вторичного выпуклого гиперболоидального зеркала и линзовой системы, выполненной из одиночных линзовых компонентов, расположенных по ходу луча, первого положительного, выполненного двояковыпуклым, второго отрицательного, третьего отрицательного, отличающийся тем, что второй компонент линзовой системы выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений, третий компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, кроме того, в линзовую систему добавлен четвертый положительный компонент, выполненный в виде мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, при этом оптические силы всех элементов объектива удовлетворяют условиям:

где:

- оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;

- оптическая сила линзовой системы;

- оптические силы линз компонентов линзовой системы, а линзовая система расположена в центральном отверстии главного вогнутого гиперболоидального зеркала.