RU209190U1 - MIRROR LENS OF THE SPACE TELESCOPE - Google Patents
MIRROR LENS OF THE SPACE TELESCOPE Download PDFInfo
- Publication number
- RU209190U1 RU209190U1 RU2021121615U RU2021121615U RU209190U1 RU 209190 U1 RU209190 U1 RU 209190U1 RU 2021121615 U RU2021121615 U RU 2021121615U RU 2021121615 U RU2021121615 U RU 2021121615U RU 209190 U1 RU209190 U1 RU 209190U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- lens
- space telescope
- tertiary
- optical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
- G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
- G02B17/0626—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using three curved mirrors
- G02B17/0631—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using three curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
Abstract
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности, к зеркальным объективам космического базирования.Задачей полезной модели является уменьшение габаритов зеркального объектива космического телескопа, при сохранении высокого качества изображения близкого к дифракционному пределу в большом угловом поле зрения.В зеркальном объективе космического телескопа, содержащем оптически связанные и последовательно установленные по ходу луча, главное вогнутое эллиптическое зеркало с центральным отверстием, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало, третичное вогнутое зеркало эллиптической формы и оптический блок, содержащий как минимум одно плоское зеркало, расположенное в плоскости действительного изображения входного зрачка, в отличие от прототипа оптические силы вторичного, третичного зеркал и зеркального объектива космического телескопа удовлетворяют условиям:, а расстояние между вторичным и третичным зеркалами удовлетворяет условию:, где- фокусное расстояние зеркального объектива космического телескопа.Таким образом, предложенный зеркальный объектив космического телескопа обладает малыми продольными габаритами 1002 мм, при сохранении высокого качества изображения близкого к дифракционному пределу в большом угловом поле зрения 2ω≤2,3°.The utility model relates to optical instrumentation, in particular, to space-based mirror lenses. connected and sequentially installed along the beam, the main concave elliptical mirror with a central hole, the secondary convex hyperbolic mirror, the tertiary concave elliptical mirror and the optical unit containing at least one flat mirror located in the plane of the actual image of the entrance pupil, in contrast to the prototype optical the forces of the secondary, tertiary mirrors and the mirror lens of the space telescope satisfy the conditions:, and the distance between the secondary and tertiary mirrors satisfies the condition:, where is the focal length of the mirror object Thus, the proposed mirror lens of the space telescope has small longitudinal dimensions of 1002 mm, while maintaining high image quality close to the diffraction limit in a large angular field of view 2ω≤2.3°.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности, к зеркальным объективам космического базирования и может быть использована в высокоразрешающих электронных системах, предназначенных для дистанционного зондирования Земли в целях изучения природных ресурсов, контроля чрезвычайных ситуаций и других специальных целей.The proposed utility model relates to optical instrumentation, in particular, to space-based mirror lenses and can be used in high-resolution electronic systems designed for remote sensing of the Earth in order to study natural resources, control emergency situations and other special purposes.
Высокоразрешающие системы дистанционного зондирования должны обеспечить высокую информативность получаемых изображений земной поверхности: обладать высоким линейным разрешением на Земле; обеспечивать высокую точность определения координат объекта; обладать возможностью использовать несколько узких спектральных каналов параллельно с панхроматическим каналом для комплексной многоспектральной съемки.High-resolution remote sensing systems should provide high information content of the obtained images of the earth's surface: have a high linear resolution on the Earth; ensure high accuracy of determining the coordinates of the object; have the ability to use several narrow spectral channels in parallel with the panchromatic channel for complex multispectral imaging.
Известен анастигматический трехзеркальный объектив телескопа [1], содержащий первичное зеркало эллипсоидальной формы, вторичное зеркало гиперболоидальной формы, третичное зеркало эллипсоидальной формы и поворотное плоское зеркало, расположенное под углом 45° к оптической оси объектива, предназначенное для отклонения пучков лучей от вторичного зеркала к третичному, либо для отражения света от третичного зеркала к плоскости изображения. Недостатками данного объектива являются:An anastigmatic three-mirror telescope lens [1] is known, containing an ellipsoidal primary mirror, a hyperboloidal secondary mirror, an ellipsoidal tertiary mirror and a swivel flat mirror located at an angle of 45° to the optical axis of the lens, designed to deflect beams of rays from the secondary to the tertiary mirror, or to reflect light from a tertiary mirror to the image plane. The disadvantages of this lens are:
- большой продольный габарит объектива, определяемый расстоянием между вторичным и третичным зеркалами из зависимости: d2ϕэкв=0,25, где d2 - расстояние между вторичным и третичным зеркалами, ϕэкв - эквивалентная оптическая сила объектива;- large longitudinal dimension of the lens, determined by the distance between the secondary and tertiary mirrors from the dependence: d 2 ϕ equiv =0.25, where d 2 is the distance between the secondary and tertiary mirrors, ϕ equiv is the equivalent optical power of the lens;
- недостаточное угловое поле зрения 2ω=1,5°, большая дисторсия 3,4% на краю поля изображения.- insufficient angular field of view 2ω=1.5°, large distortion 3.4% at the edge of the image field.
Известен также объектив космического телескопа [2] для дистанционного зондирования Земли, содержащий последовательно установленные главное вогнутое зеркало эллиптической формы, второе выпуклое зеркало гиперболической формы, третье - вогнутое зеркало эллиптической формы, апертурную диафрагму, установленную между третьим зеркалом и плоскостью изображения. Вблизи апертурной диафрагмы установлена концентрическая линза с вогнутостью, обращенной к плоскости изображения. Перед приемниками изображения находится плоскопараллельная герметизирующая пластина. Недостатками приведенного объектива космического телескопа являются:Also known is the lens of a space telescope [2] for remote sensing of the Earth, containing sequentially installed main concave mirror of an elliptical shape, a second convex mirror of a hyperbolic shape, a third concave mirror of an elliptical shape, an aperture diaphragm installed between the third mirror and the image plane. A concentric lens with a concavity facing the image plane is installed near the aperture diaphragm. There is a plane-parallel sealing plate in front of the image sensors. The disadvantages of the given objective of the space telescope are:
- большой продольный габарит объектива, определяемый расстоянием между вторичным и третичным зеркалами из зависимости: d2ϕ=0,2;- large longitudinal dimension of the lens, determined by the distance between the secondary and tertiary mirrors from the dependence: d 2 ϕ=0.2;
- большая дисторсия 3,88% на краю поля изображения при угловом поле зрения 2ω=1,5°.- large distortion of 3.88% at the edge of the image field with an angular field of view of 2ω=1.5°.
Из известных объективов наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является зеркальный объектив космического телескопа [3], содержащий последовательно установленные по ходу луча главное вогнутое эллиптическое зеркало, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало, третье вогнутое зеркало эллиптической формы и два плоских поворотных зеркала, одно из которых расположено в плоскости действительного изображения входного зрачка. Недостатками приведенного прототипа являются недостаточно большое угловое поле зрения 2ω=1,7° и относительное отверстие 1:12,2, а также большие продольные габариты d2=1484 мм.Of the known lenses, the closest in technical essence to the proposed utility model is a mirror lens of a space telescope [3], containing a main concave elliptical mirror, a secondary convex hyperbolic mirror, a third concave elliptical mirror and two flat rotary mirrors, one of which is located in the plane of the actual image of the entrance pupil. The disadvantages of the above prototype are not sufficiently large angular field of view 2ω=1.7° and a relative aperture of 1:12.2, as well as large longitudinal dimensions d 2 =1484 mm.
Задачей полезной модели является уменьшение габаритов зеркального объектива космического телескопа, при сохранении высокого качества изображения близкого к дифракционному пределу в большом угловом поле зрения.The objective of the utility model is to reduce the dimensions of the mirror lens of a space telescope, while maintaining high image quality close to the diffraction limit in a large angular field of view.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в зеркальном объективе космического телескопа, содержащем оптически связанные и последовательно установленные по ходу луча, главное вогнутое эллиптическое зеркало с центральным отверстием, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало, третичное вогнутое зеркало эллиптической формы и оптический блок, содержащий как минимум одно плоское зеркало, расположенное в плоскости действительного изображения входного зрачка, в отличие от прототипа оптические силы ϕ2, ϕ3 вторичного, третичного зеркал, соответственно, и оптическая сила ϕоб зеркального объектива космического телескопа удовлетворяют условиям: The solution of this problem is achieved by the fact that in the mirror lens of a space telescope containing optically coupled and sequentially installed along the beam, the main concave elliptical mirror with a central hole, the secondary convex hyperbolic mirror, the tertiary concave elliptical mirror and the optical unit containing at least one flat a mirror located in the plane of the actual image of the entrance pupil, in contrast to the prototype, the optical powers ϕ 2 , ϕ 3 of the secondary, tertiary mirrors, respectively, and the optical power ϕ about the mirror lens of the space telescope satisfy the conditions:
а расстояние d2 между вторичным и третичным зеркалами удовлетворяет условию: , где - фокусное расстояние зеркального объектива космического телескопа.and the distance d 2 between the secondary and tertiary mirrors satisfies the condition: , where is the focal length of the mirror lens of the space telescope.
Выбор оптических сил вторичного и третичного зеркал, расстояния между ними обеспечивает увеличение углового поля зрения, относительного отверстия и уменьшение фокусного расстояния зеркального объектива космического телескопа, что в свою очередь привело к уменьшению габаритов, при сохранении высокого качества изображения близкого к дифракционному пределу в большом угловом поле зрения.The choice of optical powers of the secondary and tertiary mirrors, the distance between them provides an increase in the angular field of view, a relative aperture and a decrease in the focal length of the mirror lens of the space telescope, which in turn led to a decrease in size, while maintaining high image quality close to the diffraction limit in a large angular field vision.
На фиг.1 представлена принципиальная оптическая схема зеркального объектива космического телескопа.Figure 1 shows a schematic optical diagram of the mirror lens of the space telescope.
На фиг.2 представлен график функции передачи модуляции, которая рассчитана при равномерном распределении спектральной эффективности в области спектра (450...850) нм.Figure 2 presents a graph of the modulation transfer function, which is calculated with a uniform distribution of the spectral efficiency in the spectral region (450...850) nm.
Зеркальный объектив космического телескопа содержит оптически связанные и последовательно установленные по ходу луча главное 1 вогнутое эллиптическое зеркало с центральным отверстием, вторичное 2 выпуклое гиперболическое зеркало, третичное 3 вогнутое зеркало эллиптической формы и оптический блок, содержащий как минимум одно плоское зеркало 4, расположенное в плоскости действительного изображения входного зрачка. Плоское зеркало 4, расположенное в плоскости действительного изображения входного зрачка, позволяет использовать его в качестве корректора волнового фронта для компенсации ошибок изготовления зеркал 1-3 и сборки зеркального объектива космического телескопа. Оптический блок, содержащий плоское зеркало 4 и дополненный плоским зеркалом 5, служит для оптимальной компоновки зеркального объектива космического телескопа и позволяет перенести изображение в наиболее удобное место, где можно расположить громоздкие приемники изображения.SUBSTANCE: space telescope mirror lens contains optically coupled and sequentially installed along the beam the main 1 concave elliptical mirror with a central hole, the secondary 2 convex hyperbolic mirror, the tertiary 3 concave elliptical mirror and the optical block containing at least one flat mirror 4 located in the plane of the real entrance pupil images. Flat mirror 4, located in the plane of the actual image of the entrance pupil, makes it possible to use it as a wavefront corrector to compensate for errors in the manufacture of mirrors 1-3 and assembly of the mirror lens of a space telescope. The optical unit, containing a flat mirror 4 and supplemented by a flat mirror 5, serves for the optimal layout of the mirror lens of the space telescope and allows you to transfer the image to the most convenient place where you can place bulky image receivers.
Зеркальный объектив космического телескопа обладает следующими конструктивными параметрами, приведенными в таблице, и характеристиками:The mirror lens of the space telescope has the following design parameters and characteristics given in the table:
1. фокусное расстояние ;1. focal length ;
2. относительное отверстие 1:11.5;2. relative aperture 1:11.5;
3. угловое поле зрения 2ω=2,3°;3. angular field of view 2ω=2.3°;
4. значение коэффициента передачи модуляции (КПМ) на пространственной частоте 55 мм-1 в пределах всего поля зрения - не ниже 0,35;4. the value of the modulation transfer coefficient (KPM) at a spatial frequency of 55 mm -1 within the entire field of view - not less than 0.35;
5. максимальная дисторсия 1,3%;5. maximum distortion 1.3%;
6. центральное экранирование 0,33.6. central shielding 0.33.
Работа зеркального объектива космического телескопа осуществляется следующим образом.The operation of the mirror lens of the space telescope is carried out as follows.
Световой поток, исходящий от бесконечно удаленного предмета, попадает на главное 1 вогнутое эллиптическое зеркало с центральным отверстием и отражается от него. Далее данный световой поток попадает на вторичное 2 зеркало, отразившись от него, фокусируется в плоскости промежуточного изображения. Третичное 3 зеркало проецирует промежуточное изображение с увеличением β3=-1,95х, которое затем при помощи оптического блока, состоящего из плоских зеркал 4-5, проецируется в фокальную плоскость зеркального объектива космического телескопа, в которой установлены приемники изображения.The luminous flux emanating from an infinitely distant object falls on the main 1 concave elliptical mirror with a central hole and is reflected from it. Further, this light flux falls on the secondary 2 mirror, reflected from it, is focused in the plane of the intermediate image. The tertiary 3 mirror projects an intermediate image with magnification β 3 =-1.95 x , which is then projected into the focal plane of the space telescope's mirror lens, in which image receivers are installed, using an optical unit consisting of 4-5 flat mirrors.
Таким образом, предложенный зеркальный объектив космического телескопа обладает малыми продольными габаритами 1002 мм, при сохранении высокого качества изображения близкого к дифракционному пределу в большом угловом поле зрения 2ω≤2,3°.Thus, the proposed mirror lens of the space telescope has small longitudinal dimensions of 1002 mm, while maintaining high image quality close to the diffraction limit in a large angular field of view 2ω≤2.3°.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. US 4101195 A (National Aeronautics and Space Administration), 18.06.1977, весь документ.1. US 4101195 A (National Aeronautics and Space Administration), 06/18/1977, full document.
2. RU 35446 U1 (ОАО «ЛОМО»), 10.01.2004, весь документ.2. RU 35446 U1 (JSC LOMO), 01/10/2004, entire document.
3. BY 6715 U (ОАО «Пеленг»), 30.10.2010, весь документ - прототип.3. BY 6715 U (JSC Peleng), 10/30/2010, the entire document is a prototype.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BY20200222 | 2020-09-10 | ||
BYU20200222 | 2020-09-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU209190U1 true RU209190U1 (en) | 2022-02-04 |
Family
ID=80215232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021121615U RU209190U1 (en) | 2020-09-10 | 2021-07-20 | MIRROR LENS OF THE SPACE TELESCOPE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU209190U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114660792A (en) * | 2022-02-14 | 2022-06-24 | 成都浩孚科技有限公司 | Reflection type afocal optical system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU491911A1 (en) * | 1974-07-30 | 1975-11-15 | Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики | Mirror lens |
US4101195A (en) * | 1977-07-29 | 1978-07-18 | Nasa | Anastigmatic three-mirror telescope |
RU35446U1 (en) * | 2003-08-18 | 2004-01-10 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Space telescope lens |
US20120019943A1 (en) * | 2010-07-20 | 2012-01-26 | Raytheon Company | Multiple path substantially symmetric three-mirror anastigmat |
-
2021
- 2021-07-20 RU RU2021121615U patent/RU209190U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU491911A1 (en) * | 1974-07-30 | 1975-11-15 | Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики | Mirror lens |
US4101195A (en) * | 1977-07-29 | 1978-07-18 | Nasa | Anastigmatic three-mirror telescope |
RU35446U1 (en) * | 2003-08-18 | 2004-01-10 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Space telescope lens |
US20120019943A1 (en) * | 2010-07-20 | 2012-01-26 | Raytheon Company | Multiple path substantially symmetric three-mirror anastigmat |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114660792A (en) * | 2022-02-14 | 2022-06-24 | 成都浩孚科技有限公司 | Reflection type afocal optical system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0266393B1 (en) | Reflective optical triplet having a real entrance pupil | |
CN109739013B (en) | Large-focal-ratio wide-field off-axis three-mirror optical system with real entrance pupil | |
CN104317039B (en) | Reflex type telephoto objective lens | |
CN110989152A (en) | Common-path flexible off-axis four-inverse focal length optical system | |
CN111290100B (en) | Projection lens and projection imaging system | |
TWI754877B (en) | Catadioptric optical system | |
CN102323671B (en) | Telecentric off-axis three-mirror optical imaging system with real entrance pupil | |
CN102866487A (en) | Coaxial four-reflector ultra-low distortion optical system | |
CN102538965A (en) | Optical system and design method for large caliber grating imaging spectrometer | |
CN102279047A (en) | Telecentric imaging system with field of view of 15 degrees and three coaxial reflectors | |
RU209190U1 (en) | MIRROR LENS OF THE SPACE TELESCOPE | |
CN110579859A (en) | compact type long-focal-length star sensor telecentric optical system | |
CN102128680B (en) | Telecentric off-axis three-mirror anastigmatic imaging system with three coaxial reflectors at angle of field of view of 10 degrees | |
CN102289056B (en) | Front objective lens with large field of view and large relative aperture for imaging spectrograph | |
CN105004421A (en) | Imaging spectrometer taking grating as boundary | |
CN112630948A (en) | Catadioptric optical lens based on two Manman golden mirrors | |
CN203759342U (en) | Diffraction-element-comprising large view field and accurate image space telecentric aerial mapping camera optical system | |
CN214067483U (en) | Catadioptric optical lens based on two Manman golden mirrors | |
CN112230411B (en) | Catadioptric off-axis large-view-field imaging optical system | |
CN103809270A (en) | Optical system containing diffraction component for large-view-field quasi-telecentric aerial survey camera | |
CN108345095A (en) | A kind of low veiling glare round-the-clock star tracker optical texture of wide cut | |
RU182711U1 (en) | OPTICAL SYSTEM OF OPTICAL ELECTRONIC COORDINATOR | |
CN210376857U (en) | High-precision miniaturized long-focus star sensor optical system | |
CN113671680A (en) | Off-axis two-mirror multi-optical-in-one optical main system | |
CN210465831U (en) | Compact type long-focal-length star sensor telecentric optical system |