EA021664B1

EA021664B1 - Зеркально-линзовый объектив

Info

Publication number: EA021664B1
Application number: EA201300107A
Authority: EA
Inventors: Светлана Бахшиевна Манвелян; Алексей Петрович Шкадаревич
Original assignee: Научно-Производственное Унитарное Предприятие "Научно-Технический Центр "Лэмт" Беломо"
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2015-08-31
Also published as: EA201300107A1

Abstract

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве объектива в оптико-электронных приборах, например в приборах ночного видения (ПНВ). Предложен зеркально-линзовый объектив, содержащий последовательно установленные на оптической оси первую положительную линзу с отражающим покрытием в центральной зоне второй поверхности, выполняющей функцию контрзеркала, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов и имеющий на второй поверхности кольцеобразное отражающее покрытие в периферийной зоне, выполняющей функцию главного зеркала, а также компенсатор аберраций, включающий вторую положительную и отрицательную линзы, склеенные с первой и второй поверхностями отрицательного мениска соответственно. Новизна состоит в том, что первая положительная линза выполнена в виде выпукловогнутой и склеенной в центральной зоне второй поверхности с двояковыпуклой линзой или в виде выпуклоплоской и склеенной в центральной зоне второй поверхности с плосковыпуклой линзой и отстоит от компенсатора аберраций на расстоянии (0,26-0,34) F, а отрицательная линза компенсатора аберраций выполнена двояковогнутой, при этом фокусные расстояния объектива и компенсатора аберраций удовлетворяют соотношению F=(1,25-1,67) F, где F и F- фокусные расстояния зеркально-линзового объектива и компенсатора аберраций соответственно. Вторая положительная линза компенсатора аберраций может быть выполнена в виде двухлинзовой склейки. Предложенная конструкция зеркально-линзового объектива обеспечивает сокращение его продольных габаритов, повышение энергетической эффективности использования входного

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве объектива в оптико-электронных приборах, например в приборах ночного видения (ПНВ).

Известен зеркально-линзовый объектив [1], содержащий первую положительную линзу, в которой центральная зона второй поверхности за счет нанесения зеркального отражающего покрытия используется как контрзеркало, отрицательную менисковую линзу, обращенную вогнутостью к пространству предметов, на второй поверхности которой нанесено кольцеобразное отражающее покрытие, выполняющее роль главного зеркала, и вторую положительную линзу, склеенную второй поверхностью с первой поверхностью отрицательной менисковой линзы.

Недостатком данного зеркально-линзового объектива является малое поле зрения и большая длина объектива.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому зеркально-линзовому объективу является зеркально-линзовый объектив [2], содержащий первую положительную линзу с отражающим покрытием в центральной зоне второй поверхности, выполняющей роль вторичного зеркала, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, и имеющий на второй поверхности кольцеобразное отражающее покрытие в периферийной зоне, выполняющей функцию главного зеркала, а также компенсатор аберраций, включающий вторую положительную и отрицательную линзы, склеенные с первой и второй поверхностями отрицательного мениска соответственно. Недостатком указанного зеркально-линзового объектива является большая продольная длина (расстояние от первой поверхности первого компонента до фокальной плоскости зеркально-линзового объектива составляет 0,73 фокусного расстояния зеркально-линзового объектива), а также невысокая энергетическая эффективность использования входного зрачка из-за значительного центрального виньетирования (не более 47%).

Задачей заявляемого изобретения является создание зеркально-линзового объектива, оптическая схема которого позволит повысить энергетическую эффективность использования входного зрачка объектива, уменьшить продольный габарит и сохранить при этом высокое качество изображения.

Предложен зеркально-линзовый объектив, содержащий последовательно установленные на оптической оси первую положительную линзу с отражающим покрытием в центральной зоне второй поверхности, выполняющей функцию контрзеркала, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов и имеющий на второй поверхности кольцеобразное отражающее покрытие в периферийной зоне, выполняющей функцию главного зеркала, а также компенсатор аберраций, включающий вторую положительную и отрицательную линзы, склеенные с первой и второй поверхностями отрицательного мениска соответственно. Новизна предложения состоит в том, что первая положительная линза выполнена в виде выпукловогнутой и склеенной в центральной зоне второй поверхности с двояковыпуклой линзой или в виде выпуклоплоской и склеенной в центральной зоне второй поверхности с плосковыпуклой линзой и отстоит от компенсатора аберраций на расстоянии (0,26-0,34) Р, а отрицательная линза компенсатора аберраций выполнена двояковогнутой, при этом фокусные расстояния объектива и компенсатора аберраций удовлетворяют соотношению Р_к=(1,25-1,67) Р, где Р и Р_к - фокусные расстояния зеркально-линзового объектива и компенсатора аберраций соответственно.

В возможном варианте исполнения вторая положительная линза компенсатора аберраций может быть выполнена в виде двухлинзовой склейки.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фигуре представлена оптическая схема предлагаемого зеркально-линзового объектива. Зеркально-линзовый объектив содержит пять компонентов, объединенных в две линзовые группы (I, II). Линзовая группа I содержит два склеенных компонента: первый компонент в виде первой положительной линзы 1 выпукловогнутой формы из крона, склеенной в центральной зоне второй поверхности с вторым компонентом, который представляет собой двояковыпуклую линзу 2 с зеркальным покрытием на второй поверхности, выполняющей функцию контрзеркала. Линзовая группа II содержит три склеенных компонента: вторая положительная линза 3 двояковыпуклой формы из тяжелого крона склеена в центральной зоне с первой поверхностью четвертого компонента - отрицательного мениска 4 из кронового стекла, обращенного вогнутостью к пространству предметов, на второй поверхности которого в периферийной зоне нанесено кольцеобразное отражающее покрытие, выполняющее роль главного зеркала, и к центральной зоне второй поверхности отрицательного мениска 4 приклеен пятый компонент - двояковогнутая линза 5 из тяжелого флинта. Объектив работает с защитной пластиной 6.

Оптическая система зеркально-линзового объектива работает следующим образом.

Световой поток от удаленного объекта кольцеобразно проходит через положительную линзу 1 и отражается от второй поверхности отрицательного мениска 4 (главного зеркала), затем отражается от второй поверхности линзы 2 (контрзеркала) и попадает на компенсатор аберраций, состоящий из склейки трех линз 3, 4 и 5, после этого, пройдя защитное стекло 6, световой поток собирается в фокальной плоскости зеркально-линзового объектива, формируя при этом качественное изображение объекта.

В соответствии с предложенным техническим решением был разработан зеркально-линзовый объектив для спектрального интервала излучения (440-880) нм. Расчетная длина волны λ=660 нм со спектральной эффективностью 0,94 и максимальной эффективностью 1,0 для λ =760 нм. Фокусное расстоя- 1 021664 ние зеркально-линзового объектива 150,1 мм, диаметр входного зрачка 100 мм при угловом поле зрения 7°. Объектив рассчитан для работы с защитной пластиной толщиной 5,6 мм, изготовленной из стекла К8. Конструктивные параметры зеркально-линзового объектива приведены в табл. 1. Расчетные полихроматические частотно-контрастные характеристики (ЧКХ) зеркально-линзового объектива представлены в табл. 2.

Таблица 1

Конструктивные параметры зеркально-линзового объектива

Радиусы оптических поверхностей	Толщины линз и воздушных промежутков	Марка стекла
175.39	10	К8
412.1	59
-151.71	8	К8
-221.8	54
-279.3	43
54.08	12	ТК21
-151.71	8	К8
-221.8	2	ТФ10
91.83	5.8
оО	5.6	К8
00

Таблица 2

Полихроматические частотно-контрастные характеристики (ЧКХ) зеркально-линзового объектива в плоскости изображения для N=50 мм^-1 и спектрального интервала (440-880) нм

Поле зрения, град.	0	2	4	7
Меридиональное сечение	0.76	0.73	0.68	0.62
Сагиттальное сечение	0.76	0.75	0.71	0.68

Предложенная конструкция зеркально-линзового объектива позволила сократить продольные габариты объектива до 0,6 его фокусного расстояния, а эффективность использования входного зрачка объектива повысить до 58%. Указанное условие по выбору фокусного расстояния компенсатора аберраций в пределах 1,44 фокусного расстояния объектива и выполнение отрицательной линзы в виде двояковогнутой формы дали возможность скорректировать поперечные аберрации в меридиональной и сагиттальной плоскостях по всему полю изображения до 0,025 мм.

Использованные источники информации

1. Патент КИ 2192027 С1, О02В 17/08, 27.10.2002.

2. Патент И8 4398809 А, О02В 17/08, 16.08.1983 (прототип)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Зеркально-линзовый объектив, содержащий последовательно установленные на оптической оси первую положительную линзу и компенсатор аберраций, включающий вторую положительную линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов и имеющий на второй поверхности кольцеобразное отражающее покрытие в периферийной зоне, выполняющей функцию главного зеркала, и отрицательную линзу, причем вторая положительная и отрицательная линзы склеены с первой и второй поверхностями отрицательного мениска соответственно, отличающийся тем, что первая положительная линза выполнена в виде выпукло-вогнутой, склеенной в центральной зоне второй поверхности с двояковыпуклой линзой с зеркальным покрытием на второй поверхности, выполняющей

- 2 021664 функцию контрзеркала, или в виде выпукло-плоской, склеенной в центральной зоне второй поверхности с плосковыпуклой линзой с зеркальным покрытием на второй поверхности, выполняющей функцию контрзеркала, и отстоит от компенсатора аберраций на расстоянии (0,26-0,34)Р, а отрицательная линза компенсатора аберраций выполнена двояковогнутой, при этом фокусные расстояния объектива и компенсатора аберраций удовлетворяют соотношению Р_к=(1,25-1,67)Р, где Р и Р_к - фокусные расстояния зеркально-линзового объектива и компенсатора аберраций соответственно.
2. Зеркально-линзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что вторая положительная линза компенсатора аберраций выполнена в виде двухлинзовой склейки.