RU2327194C2 - Трехзеркальная оптическая система без экранирования - Google Patents
Трехзеркальная оптическая система без экранирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2327194C2 RU2327194C2 RU2006126849/28A RU2006126849A RU2327194C2 RU 2327194 C2 RU2327194 C2 RU 2327194C2 RU 2006126849/28 A RU2006126849/28 A RU 2006126849/28A RU 2006126849 A RU2006126849 A RU 2006126849A RU 2327194 C2 RU2327194 C2 RU 2327194C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirrors
- mirror
- primary
- axis
- tertiary
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение возможно использовать в Фурье-спектрометрии, фотографии, проекционной технике, а также при работе с приемниками излучения, которые требуют увеличенного заднего фокального отрезка, например в составе спутниковой аппаратуры, работающей в условиях воздействия космического излучения высокой мощности. Трехзеркальная система является внеосевой и децентрированной как по апертуре, так и по полевому углу, и содержит зеркала, образованные поверхностями вращения с общей осью. Отражающая поверхность первичного зеркала - сегмент вогнутого гиперболоида с оптической силой, близкой к силе всей системы, вторичное зеркало - выпуклое сферическое, отражающая поверхность третичного зеркала - сегмент вогнутого сплюснутого эллипсоида. Расстояние между первичным и вторичным зеркалами меньше фокусного расстояния первичного зеркала. Центры отражающих поверхностей всех зеркал расположены в вершинах треугольника, плоскость которого включает общую ось этих зеркал, и с разных сторон относительно этой оси. Вершины первичного и третичного зеркал совмещены. Для облегчения конструкции и упрощения юстировки боковые и задние поверхности первичного и третичного зеркал опираются на общие опорные поверхности. Все зеркала могут быть выполнены из материалов с высокой радиационно-оптической устойчивостью к воздействию космического излучения высокой мощности. Обеспечивается создание легкой, простой в производстве и юстировке зеркальной системы без экранирования, с ходом лучей, близким к телецентрическому, с относительным отверстием до 1:3, с угловым полем не менее 2° и задним отрезком S'F' до 0,7f' системы. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к классу полностью зеркальных оптических систем без центрального экранирования, и может быть использовано в фотографии, проекционной технике, Фурье-спектрометрах и другой аппаратуре, работающей с различными приемниками излучения, которые требуют увеличенного заднего фокального отрезка, хода лучей, близкого к телецентрическому, высокой коррекции аберраций в спектральном диапазоне, ограниченном лишь свойствами отражающих покрытий зеркал, и высокой радиационно-оптической устойчивости, например, при использовании в составе космической аппаратуры, работающей вблизи радиационных поясов в условиях воздействия космического излучения с высокой мощностью.
Известны зеркальные оптические системы с двумя и тремя отражениями, которые отличаются габаритами и степенью коррекции аберраций.
Объективы с двумя отражениями типа Кассегрена [1. Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. Л., Машиностроение (Ленингр. отд-е), 1975, с.323] и Ричи-Кретьена [2. Chrétien H. "Rev. D' Optique", 1922, t.1] имеют недостаточно большую светосилу, большое центральное экранирование и обусловленный им увеличенный, по сравнению с объективами без экранирования, размер дифракционного пятна рассеяния, недостаточную степень коррекции полевых аберраций и связанную с ним небольшую (обычно менее 1°) величину углового поля, при этом ход лучей, близкий к телецентрическому, не обеспечивается.
В объективах с тремя отражениями в принципе могут быть хорошо исправлены все аберрации кроме дисторсии. Но экранирование в той или иной степени в большинстве систем [3. Rumsey. US Pat. No 4,101,195 cl.359/859; 4. Korsch Dietrich G. US Pat. No.4,101,195 cl.359/366 и др.] присутствует и, как правило, ход лучей, близкий к телецентрическому, не обеспечивается.
Все рассмотренные объективы выполнены из материалов, не имеющих высокой радиационно-оптической устойчивости, и не могут быть использованы в аппаратуре, работающей в условиях воздействия космического излучения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является трехзеркальная анастигматическая система [5. Cook Lacy G.; US Pat. No 4,265,510 cl.359/366], содержащая три оптически сопряженных компонента, в которой первый компонент - эллипсоидное зеркало с положительной оптической силой, обращенное вогнутостью к предмету, задающее положение оси системы, второй компонент - гиперболоидное зеркало с отрицательной оптической силой, третий компонент - эллипсоидное зеркало с положительной оптической силой, обращенное вогнутостью к изображению, создающие в совокупности анастигматическую оптическую систему, которая строит изображение и является внеосевой и децентрированной как по апертуре, так и по полевому углу. Система имеет относительное отверстие от 1:2,5 до 1:5 и угловое поле более 3°.
Данная система не обеспечивает ход лучей, близкий к телецентрическому, в силу того, что вторичное и третичное зеркала наклонены и децентрированы относительно оптической оси первичного зеркала, следствием последнего является также то, что система должна иметь сложную, и потому тяжелую, механическую конструкцию, и должна быть сложна в юстировке. Ее зеркала изготавливаются из обычных марок оптических материалов, из-за чего она не обладает достаточной радиационно-оптической устойчивостью.
Целью предлагаемого изобретения является создание легкого, простого в производстве и юстировке зеркального объектива без экранирования, с ходом лучей, близким к телецентрическому, с относительным отверстием до 1:3, с угловым полем не менее 2° и задним отрезком S'F' до 0,7ƒ'системы.
Эта цель достигается тем, что в известной трехзеркальной создающей действительное анастигматическое изображение оптической системе, являющейся внеосевой и децентрированной, как по апертуре, так и по полевому углу, все три зеркала образованы поверхностями вращения с общей осью, причем отражающая поверхность первичного зеркала - сегмент вогнутого гиперболоида с силой, близкой к силе всей системы, вторичное зеркало - выпуклое сферическое, отражающая поверхность третичного зеркала - сегмент вогнутого сплюснутого эллипсоида, расстояние между первичным и вторичным зеркалами меньше фокусного расстояния первичного зеркала, а центры отражающих поверхностей всех зеркал расположены в вершинах треугольника, включающего общую ось этих зеркал, и с разных сторон от этой оси вершины первичного и третичного зеркал совмещены, а боковые и задние поверхности первичного и третичного зеркал опираются на общие опорные поверхности, при этом все зеркала могут быть выполнены из материалов с высокой радиационной устойчивостью к воздействию космического излучения.
На фиг.1 представлена принципиальная оптическая схема трехзеркального объектива без экранирования с ходом лучей, близким к телецентрическому.
Объектив состоит из трех компонентов 1-3. Компонент 1 выполнен в виде внеосевого сегмента вогнутого гиперболоида, обращенного вогнутостью к предмету, компонент 2 - выпуклая сфера, компонент 3 - внеосевой сегмент вогнутого эллипсоида, обращенного вогнутостью к изображению.
На фиг.2 приведены в качестве примера конструктивные параметры системы. Ее фокусное расстояние ƒ'=319,64 мм, относительное отверстие 1:3, угловое поле 2 ω=2,3°, задний фокальный отрезок S'F'=221,82 мм, что составляет 0,7ƒ'.
Компонент 1 имеет оптическую силу φ1, примерно равную оптической силе системы φ. Компонент 2 имеет оптическую силу φ2=-3φ. Компонент 3 имеет оптическую силу φ3=2φ. Расстояние d между компонентом 2 и компонентами 1 и 3 меньше фокусного расстояния компонента 1 и составляет приблизительно 0,6ƒ', а центры C1, С2, С3 отражающих поверхностей всех зеркал лежат в вершинах треугольника, включающего общую ось O2-О1.3 и всех зеркал, и расположены с разных сторон этой оси. Вершины первичного O1 и третичного О3 зеркал совмещены. Боковые 4 и задние 5 поверхности первичного и третичного зеркал опираются на общие опорные поверхности 6.
Зеркала выполнены из радиационно-устойчивых материалов, а именно из кварцевого стекла серии Р.
Рабочая область спектра системы ограничена лишь свойствами покрытий зеркал.
На фиг.3 приведена полихроматическая ЧКХ оптической системы для относительного отверстия 1:3 и углового поля 2 ω=2,3°, рассчитанная для пяти длин волн.
Положительный эффект предлагаемой конструкции трехзеркальной оптической системы заключается в том, что она
- обеспечивает высокое качество изображения при использовании только двух асферических поверхностей (в прототипе три), что упрощает и удешевляет производство и уменьшает технологическую составляющую пятна рассеяния, так как ошибки изготовления в случае сферических поверхностей всегда меньше, чем в случае асферических;
- не имея экранирования и виньетирования, обеспечивает ход лучей, близкий к телецентрическому (в прототипе отсутствует), что позволяет эффективно работать с Фурье-спектрометрами и фотоэлектрическими приемниками излучения;
- за счет того, что боковые и задние поверхности первичного и третичного зеркал опираются на общие опорные поверхности, снижается потребность в количестве степеней свободы юстировочных подвижек до трех линейных (в прототипе пять, так как первичное и третичное зеркала наклонены и децентрированы относительно оптической оси первичного зеркала), а следовательно, уменьшаются сложность, габариты и масса системы, что черезвычайно важно при космическом применении.
Claims (1)
- Трехзеркальная система без экранирования, содержащая три оптически сопряженных компонента, создающие в совокупности анастигматическую оптическую систему, которая строит изображение и является внеосевой и децентрированной как по апертуре, так и по полевому углу, и в которой первый компонент с положительной оптической силой - зеркало, обращенное вогнутостью к предмету, второй компонент - зеркало с отрицательной оптической силой, третий компонент с положительной оптической силой - зеркало, обращенное вогнутостью к изображению, отличающаяся тем, что все три упомянутые зеркала образованы поверхностями вращения с общей осью, причем отражающая поверхность первичного зеркала - сегмент вогнутого гиперболоида с оптической силой, близкой к силе всей системы, вторичное зеркало - выпуклое сферическое, отражающая поверхность третичного зеркала - сегмент вогнутого сплюснутого эллипсоида, расстояние между первичным и вторичным зеркалами меньше фокусного расстояния первичного зеркала, а центры отражающих поверхностей всех зеркал расположены в вершинах треугольника, плоскость которого включает общую ось этих зеркал, и с разных сторон относительно этой оси, вершины первичного и третичного зеркал совмещены, а боковые и задние поверхности первичного и третичного зеркал опираются на общие опорные поверхности, при этом все зеркала могут быть выполнены из материалов с высокой радиационной устойчивостью к воздействию космического излучения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126849/28A RU2327194C2 (ru) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Трехзеркальная оптическая система без экранирования |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126849/28A RU2327194C2 (ru) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Трехзеркальная оптическая система без экранирования |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006126849A RU2006126849A (ru) | 2008-01-27 |
RU2327194C2 true RU2327194C2 (ru) | 2008-06-20 |
Family
ID=39109744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006126849/28A RU2327194C2 (ru) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Трехзеркальная оптическая система без экранирования |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2327194C2 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461030C1 (ru) * | 2011-05-18 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Зеркально-линзовый объектив (варианты) |
RU2547170C1 (ru) * | 2013-11-15 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Зеркально-линзовый объектив |
RU2556295C1 (ru) * | 2014-02-14 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Двухканальный зеркально-линзовый объектив |
RU2567447C1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Зеркальный автоколлимационный спектрометр |
RU2643075C1 (ru) * | 2017-01-20 | 2018-01-30 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") | Зеркальный объектив |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109143558B (zh) * | 2018-10-11 | 2023-08-08 | 佛山科学技术学院 | 一种小型化全天候星敏感器光学系统 |
CN115598814A (zh) * | 2022-04-28 | 2023-01-13 | 福建福光股份有限公司(Cn) | 离轴反射式长焦大视场平行光管及其工作方法 |
-
2006
- 2006-07-24 RU RU2006126849/28A patent/RU2327194C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461030C1 (ru) * | 2011-05-18 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Зеркально-линзовый объектив (варианты) |
RU2547170C1 (ru) * | 2013-11-15 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Зеркально-линзовый объектив |
RU2556295C1 (ru) * | 2014-02-14 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Двухканальный зеркально-линзовый объектив |
RU2567447C1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Зеркальный автоколлимационный спектрометр |
RU2643075C1 (ru) * | 2017-01-20 | 2018-01-30 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") | Зеркальный объектив |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006126849A (ru) | 2008-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105259647B (zh) | 大视场同离轴一体三反式空间光学系统 | |
RU2327194C2 (ru) | Трехзеркальная оптическая система без экранирования | |
JP2763055B2 (ja) | 実入射瞳を有する反射光学トリプレット | |
US6856466B2 (en) | Multiple imaging system | |
US7961398B2 (en) | Multiple image camera and lens system | |
EP2342590B1 (en) | Reflective triplet optical form with external rear aperture stop for cold shielding | |
EP1860478B1 (en) | Imaging optical system | |
US9348126B2 (en) | Derived all-reflective afocal optical system with aspheric figured beam steering mirror | |
JP2022539553A (ja) | 低視差パノラマカメラシステムのためのレンズ設計 | |
EP3084373B1 (en) | Spectrometer for generating a two dimensional spectrum | |
EP2862017B1 (en) | All reflective real pupil telecentric imager | |
CN101782680B (zh) | 一种全反射光学系统 | |
US8708507B2 (en) | Optical apparatus for magnifying a view of an object at a distance | |
TW201818115A (zh) | 離軸反射無焦光學中繼 | |
Lee et al. | Visible integral-field replicable unit spectrograph (virus) optical tolerance | |
RU2521249C1 (ru) | Зеркальный автоколлимационный спектрометр | |
US20170329113A1 (en) | Compact five-reflection optical system as a unity magnification finite conjugate relay | |
EP3580537B1 (en) | Correction of curved projection of a spectrometer slit line | |
JP2009265257A (ja) | 撮像光学系 | |
RU2315344C1 (ru) | Проекционная оптическая система | |
JP2011180594A (ja) | 光学器具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140725 |