Катодиоптрический объектив Советский патент 1992 года по МПК G02B17/08 

сл С

Изобретение откосится к оптическому приборостроению, а именно.светосильным катодиоптрическим объективам, используемым для работы с матричными приемниками оптического изображения типа ПЗС и ПЗИ в оптико-электронных системах при проведении высокоточных измерений. Сущность изобретения: объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча компенсатор аберраций в виде выпуклопло- ской одиночной линзы с нанесенным на ее плоской поверхности центральным зеркальным покрытием, кольцевую линзу Манжена с зеркальным покрытием на выпуклой поверхности, в отверстии которой расположен второй компенсатор аберраций, включающий двухсклеенный рассеивающий мениск, обращенный вогнутостью к изображению и одиночную положительную линзу, выполненную в виде собирающего мениска, обращенного выпуклой стороной к предмету. 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению - светосильным катодиоптрическим объективам, используемым для работы с матричными приемниками оптического изображения типа ПЗС и ПЗИ в оптикоэлектронных системах при проведении высокоточных измерений.

Известен зеркально-линзовый объектив, содержащий последовательно расположенные по ходу луча первичный компенсатор аберраций, выполненный в виде одиночной двояковыпуклой линзы линзу Ман- жена, вторичное сферическое зеркало наружного отражения, центрированно нанесенное на обращенную к пространству изображений поверхность первичного компенсатора аберраций, и вторичный трехлинзовый компенсатор аберраций, выполненный в виде двух рассеивающих менисков, обращенных выпуклыми сторонами к

двояковыпуклой одиночной линзе заключенной между ними.

Недостаток системы - величина относительного отверстия объектива не превышает величины D:f 1:17,

Прототипом изобретения является зеркально-линзовый объектив, который содержит линзовый компонент в виде одиночной плоско-выпуклой линзы, зеркало Манжена, малое зеркало, совмещенное с плоской поверхностью линзового компонента и компенсатор аберраций, состоящий из двухсклеенного собирающего мениска обращенного вогнутостью к предмету, и двояковыпуклой одиночной линзы, причем, фокусное расстояние линзового компонента составляет величины (3-7)f06.. а фокусное расстояние линзы Манжена - (1,2-1,6)f06

Недостаток системы: недостаточно высокое относительное отверстие и нестаVJ ОГО

ю ю

бильность размеров пятна рассеяния по полю зрения.

Целью изобретения является обеспечение стабильности геометрических размеров пятна рассеяния в изображении точечного объекта по полю зрения при сохранении высокого качества аберрационной коррекции в расширенном спектральном диапазо- не при одновременном увеличении относительного отверстия системы.

Поставленная цель достигается тем, что объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча первый компенсатор аберраций в виде выпукло-плоской линзы с нанесенным на ее плоской поверхности центральным зеркальным покрытием, кольцевую линзу Манжена с зеркальным покрытием на выпуклой поверхности, в отверстии которой расположен второй компенсатор аберраций, включающий двухсклеенный рассеивающий мениск, обращенный вогнутостью к изображению и одиночную положительную линзу, выполненную в виде собирающего мениска, обращенного выпуклой стороной к предмету.

Представленный катодиоптрический объектив относится к классу суперсветосильных (D:f 1:1) и предназначен для работы в видимой области спектра А (0,400-0,750) мкм со средними значениями угла поля зрения (2 ш 12°).

Одним из наиболее существенных факторов, ограничивающих возможность реализации потенциальной точности оптико-электронного прибора с ПЭС - приемником, является нестабильность пятна рассеяния при смещении по полю зрения. Поэтому, исходя из целевого назначения системы, необходимо решить задачу сохранения аберрационной сбалансированности ее для каждой точки в пределах заданного угла поля зрения.

На чертеже изображена принципиальная оптическая схема предлагаемого объектива.

Он содержит последовательно расположенные по ходу луча компенсационную плосковыпуклую одиночную линзу 1, кольцеобразную линзу Манжена 2, выполненную в виде рассеивающего мениска, на выпуклую поверхность которого нанесено отражающее покрытие, контротражатель 3 в виде плоского зеркала, центрированно расположенного на обращенной к пространству изображений поверхности компенсационной линзы 1, близфокальный компенсационный блок, составленный из склеенного из собирающей 4 и рассеивающей 5 линз компонента и одиночной вогну- товыпуклой линзы 6.

Объектив работает следующим образом,

Световой поток первоначально периферийно по кольцу проходит компенсационную линзу 1, затем, отразившись от линзы Манжена 2, попадает на контротражатель 3, направляющий его на близфокальную лин0 зовую группу 4-6, которая формирует изображение объекта наблюдения в плоскости установки объектива. Внешние параметры объектива определены основным базовым элементом 2 - линзой Манжена. Вторичное

5 зеркало (контроотражатель) играет роль пассивного элемента, служащего лишь для излома оптической оси, не влияющего ни на количественные, ни на качественные характеристики системы. Однако действие

0 линзы Манжена не ограничивается только ролью чисто силового блока: благодаря набору целого ряда свободных параметров возможно раскрыть ее коррекционные свойства по исправлению сферической

5 аберрации при форсировании апертуры объектива и использовать ее воздействие на хроматические аберрации осевого пучка лучей в совокупности с цветовыми искажениями, вносимыми первичным компенсатором

0 1. Блок 4-6 вследствие своего расположения вблизи фокальной плоскости объектива, является чисто коррекционным, способным активно влиять на структуру внеосевых пучков лучей, практически не затрагивая осе5 вые. Следует отметить, что наиболее высокие результаты при компоновке объектива достигаются при соотношении:

fi /fc1 2,4, Т4,5 /Т2 23,9, fe /fa1 0,4 Формула изобретения

0 Катодиоптрический объектив, содержащий первый компенсатор аберраций в виде выпуклоплоской линзы с нанесенным на ее плоской поверхности центральным зеркальным покрытием, кольцевую линзу Манжена

5 с зеркальным покрытием на выпуклой поверхности, в отверстии которой расположен второй компенсатор аберраций, включающий двухсклеенный мениски одиночную положительную линзу, отличающийся

0 тем, что, с целью повышения стабильности пятна рассеяния в изображении точечного объекта по полю зрения при сохранение высокого качества изображения в расширенном спектральном диапазоне и увеличе5 ния относительного отверстия системы двухсклеенный мениск выполнен отрицательным и обращен вогнутостью к изображению, а одиночная положительная ЛИНЗЕ выполнена в виде мениска, обращенной: выпуклостью к предмету.