NO811801L - Afokalt zoom-refraktorteleskop. - Google Patents

Abstract

Et afokalt zoom-refraktorteleskop (20) som er dannet av et akromatisk objektivsystem (18) med variabel forstørrelse og et okularsystem (19) med fast fokus som er innrettet på en felles optisk akse (17) og innrettet til å tilveiebringe et innvendig, reelt bilde I. Objektivsystemet (18) er dannet av et primærlinseelement (F) og tre andre linseelemen-. ter (C, D, E), og okularsystemet (19) er dannet av to linseelementer (A,). De seks linseelementer (A - F) er fremstilt av et materiale som har et nyttig spektralt passbånd i det infrarde bølgelengde-område, og har brytningsflater (1 - 12) som skjærer den optiske akse (17) og er i hovedsaken sfæriske.Det objektivsystem-linseelement (E) som ligger nærmest primærlinseelementet (F), er fargekorrigerende med en V-verdi på ikke mindre enn 120, og det har negativ styrke og har en lavere brytningsindeks enn de resterende objektivsystem-linseelementer (C, D, F). Elementet. (E) er fast koplet til det tilstøtende linseelement. (D), idet paret er montert for bevegelse på et første geometrisk sted langs den optiske akse (17). Det objektivsystem-linseelement (C) som ligger nærmest okularsystemet (19), er montert for bevegelse på et andre geometrisk sted langs den optiske akse (17), og de bevegelige elementer (E, D, C) beveges samtidig gjennom de første og andre geometriske steder, slik at teleskopets (20) forstrrelse kan varieres mellom minimums-og maksimumsverdier.

Description

Oppfinnelsen angår afokale zoom-refraktortele-skoper.

Det er et formål med oppfinnelsen å^tilveiebringe et kort og kompakt, afokalt zoom-refraktorteleskop med minimal primærobjektiv-overdimensjon.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et afokalt zoom-refraktorteleskop som er dannet av et akromatisk objektivsystem med variabel forstørrelse og et okularsystem med fast fokus som er innrettet på en felles optisk akse og innrettet til å tilveiebringe et innvendig, reelt bilde, idet objektivsystemet er dannet av et primærlinseelement og tre andre linseelementer, og okularsystemet er dannet av to linseelementer, idet hvert av de seks linseelementer er fremstilt av et materiale som har et nyttig spektralt passbånd i det infrarøde bølgelengdeområde og har brytningsflater som skjærer den optiske akse og som er i hovedsaken sfæriske, hvilket teleskop er kjennetegnet ved at det linseelement av objektivsystemets andre linseelementer som ligger nærmest primærlinseelementet, er fargekorrigerende, med en V-verdi på ikke mindre enn 120, har negativ styrke, har en lavere brytningsindeks enn objektivsystemets-gjenværende linseelementer, og er fast koplet til det tilstøtende objektivtivsystem-linseelement, idet de koplede linseelementer er montert for bevegelse på et første geometrisk sted langs den optiske akse, at det objektivsystem-linseelement som ligger nærmest okularsystemet, er montert for bevegelse på et andre geometrisk sted langs den optiske akse, og at det er tilveiebrakt en anordning for samtidig bevegelse av de nevnte linseelementer ikke-lineært gjennom de første og andre geometriske steder, slik at det afokale zoom-refrak-torteleskops forstørrelse kan varieres mellom minimums- og maksimumsverdier.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende "1 forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 illustrerer arrangementet av optiske komponenter for tre forstørrelser, og. fig. 2 og 3 illustrerer de relative posisjoner av de bevegelige komponenter over forstørrelsesområdet.

På fig. 1 omfatter teleskopet 20 et okularsystem

19 som er dannet av faste linseelementer A, B, og et objektivsystem 18 som er dannet av linseelementer C, D, E og F

av hvilke elementet F er fas.t, elementene D og E er koplet sammen og bevegelige på et første geometrisk sted (locus),

og elementet C er bevegelig på et andre geometrisk sted. Linseelementene A - F er innrettet på en felles opitsk akse 17 og har i hovedsaken sfæriske brytningsflater 1-12 som vist. Objektivsystemet 18 har et spektralt passband i det infrarøde bølgelengdeområde 3 - 15 ym og mottar stråling fra et objektrom 16 og danner et reelt bilde I inne i teleskopet 20. Okularsystemet 19 har også et spektralt passbånd i det infrarøde bølgelengdeområde og samler stråling fra bildet I og overfører denne til et billedrom S via en pupill

Linseelementet E er fremstilt av et materiale med en lavere brytningsindeks enn materialet i de resterende linseelementer, det har negativ styrke og en sprednings-eller V-verdi på ikke mindre enn 120, slik at elementet E

er fargekorrigerende i forhold til de andre linseelementer

C, D og F i objektivsystemet 18. Dette oppnås hensiktsmessig ved å fremstille elementet E av chalkogenidglass av typen BSl som fremstilles av Barr&Stroud Ltd., idet alle andre linseelementer er fremstilt av germanium.

For å ta hensyn til store strålebuntdiametre, er elementet D av konkavkonveks type med kraftig positiv styrke, og elementene D og E er sammenkoplet for bevegelse langs den optiske akse 17 på et ikke-lineært, første geometrisk sted G (fig. 2). Tilsvarende bevegelse av linseelementet C langs dettes egne geometriske sted H (fig. 3), som også er ikke-lineært, frembringer et område av forstørrelser for teleskopet 20. Elementet C er hensiktsmessig begrenset i sin bevegélse for ikke å avskjære eller sperre for bildet I, og som vist på tegningen resulterer dette i at den maksimale forstørrelse er begrenset til X10. Dersom imidlertid det materiale av hvilket elementet C er sammensatt, er uten inhomogeniteter, kan det tillates å passere gjennom bildet I for å øke den maksimale forstørrelse. Dette kunne for eksempel oppnås ved å fremstille elementet C av sinkselenid som vanligvis er mindre inhomogent enn germanium.

Elementet E har hensiktsmessig en brytningsindeks ved 2 0° C og en bølgelengde på 10 ym som ikke er mindre enn 2,45, mens hvert av de andre linseelementer har. en brytningsindeks som ikke er mindre enn 4,0. Hver av bryt-ningsflatene 1 - 12 kan være belagt med et antirefleksjons-belegg dersom det ønskes. Elementene D og E kan justeres i posisjon uavhengig av elementet C for å kompensere for termiske variasjoner eller for å variere teleskopets fokus.

Et spesielt eksempel på en teleskopkonstruksjon

er angitt i Tabell I fra hvilken det fremgår at teleskopet et kompakt og har et f-tall ved det reelle bilde I på 2,51 over hele forstørrelsesområdet fra X 3 .til X 10, samtidig som det opprettholder meget høy ytelse (nesten diffraksjons-begrenset) over hele feltet for praktisk talt alle forstør-relser. Ytelsestall er angitt ~i■ Tabell II.

I det spesielle eksempel overfører teleskopet minst 60 % av innfallende infrarød stråling i området 8 13 ym, og pupillens 0 diameter er konstant over hele for-størrelsesområdet mens objektromåpningen 3 varierer i dimensjon og posisjon og er faktisk virtuell for forstørrel-sene X7 og X3.

Det første geometriske sted G gjennom hvilket elementene D og E beveges, har tilnærmet eksponentiell karakter, dvs. etter hvert som forstørrelsesfaktoren økes fra sin minimumsverdi (X 3) er bevegelsene i begynnelsen store, men når den maksimale forstørrelsesverdi (X 10) nås, blir bevegelsene helt små. Det andre geometriske sted H gjennom hvilket elementet C beveger seg, har tilnærmet tredjegrads-natur, idet begynnelsespunktet for tredjegrads-karakteristikken befinner seg ved en forsterkning på X 6,5. Jo mer kompakt teleskop, dvs. jo lavere f-tall, jo mer ekstrem er tredjegrads-karakteristikken.

Elementene C-F i objektivsystemet 18 kan også graderes for å.frembringe forskjellige forstørrelsesområder med forskjellige maksimums- og minimums-forstørrelser.

Dette vil også resultere i forskjellige verdier av f-tall mellom linseelementene 6 og 7, og jo mer kompakt systemet 18 er, jo større er fremhevelsen av ikke-lineariteten av det geometriske sted H.

De geometriske steder som er vist på fig. 2 og 3, er tatt for et paraksialt fokus ved 1000 m ved alle for-størrelser.

Claims (8)

1. Afokalt zoom-refraktorteleskop (20) som er dannet av et akromatisk ojbketivsystem (18) med variabel forstør-relse og et okularsystem (19) med fast fokus som er innrettet på en felles optisk akse (17) og innrettet til å tilveiebringe et innvendig, reelt bilde (I), idet objektivsystemet (18) er dannet av et primærlinseelement (F) og tre andre linseelementer (C, D, E), og okularsystemet (19) er dannet av to linseelementer (A, B), idet hvert av de seks linseelementer (A - F) er fremstilt av et materiale som har et nyttig spektralt passbånd i det infrarøde bølgelengde-område og har brytningsflater (1 - 12) som skjærer den optiske akse (17) og som er i hovedsaken sfæriske, karakterisert ved at det linseelement (E) av objektivsystemets andre linseelementer (C, D, E) som ligger nærmest primærlinseelementet (F), er fargekorrigerende, med en V-verdi på ikke mindre enn 120, har negativ styrke, har en lavere brytningsindeks enn objektivsystemets gjenværende linseelementer (C, D, F), og er fast koplet til det tilstøtende objektivsystem-linseelement (D),' idet de koplede linseelementer (E, D) er montert for bevegelse på et første geometrisk sted langs den optiske akse (17), at det objektivsystem-linseelement (C) som ligger nærmest okularsystemet (19), er montert for bevegelse på et andre geometrisk sted langs den optiske akse (17), og at det er tilveiebrakt en anordning for samtidig bevegelse av de nevnte linseelementer (E, D, C) ikke-lineært gjennom -de første og andre geometriske steder, slik at det afokale zoom-refrak-torteleskops (20) forstørrelse kan varieres mellom minimums-og maksimumsverdier.

2. Teleskop ifølge krav 1, karakterisert ved at det nevnte, tilstøtende objektivsystem-linseelement (D) har kraftig konkavkonveks form og er kokavt i retning mot det reelle bilde (I) .

3. Teleskop ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det nevnte ene objektivsystem-linseelement (E) er fremstilt av chalkogenidglass, idet de reste rende linseelementer (A, B, C, D og F) i teleskopet (20) er fremstilt av germanium.

4. Teleskop ifølge krav 3, karakterisert ved at chalkogenidglasset er av typen BSl.

5. Teleskop ifølge krav 1, karakterisert ved at det nevnte ene objektivsystem-linseelement (E) har en brytningsindeks ved en bølgelengde på 10 m og en temperatur på 20° C på ikke minere enn.2,45, idet hvert teleskopets resterende linseelementer (A, B, C, D og F) er fremstilt av et materiale med en brytningsindeks ved en bølge-lengde på 10 m og en temperatur på 20° C på ikke mindre enn 4,0.

6. Teleskop ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at f-tallet ved det innven^ dige, reelle bilde (I) er 2,51 over hele forstørrelsesom- rådet mellom maksimums- og minimumsverdier.

7. Teleskop ifølge krav 1, karakterisert ved at det er konstruert og anordnet slik som angitt i Tabell I.

8. Teleskop ifølge krav 1, karakterisert ved at det andre geometriske sted er begrenset i utstrekning for å hindre at det objektivsystem-linseelement (C) som befinner seg nærmest okularsystemet (19), beveger seg gjennom det innvendige, reelle bilde (I).