RU2498363C1 - Зеркально-линзовый объектив - Google Patents
Зеркально-линзовый объектив Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498363C1 RU2498363C1 RU2012114665/28A RU2012114665A RU2498363C1 RU 2498363 C1 RU2498363 C1 RU 2498363C1 RU 2012114665/28 A RU2012114665/28 A RU 2012114665/28A RU 2012114665 A RU2012114665 A RU 2012114665A RU 2498363 C1 RU2498363 C1 RU 2498363C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- component
- mirror
- lenses
- intermediate image
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Объектив может быть использован для визуального наблюдения, фото и видео регистрации. Объектив содержит расположенные по ходу лучей четыре компонента: главное зеркало, вторичное зеркало с внутренним отражением, расположенный вблизи плоскости промежуточного изображения третий компонент и оборачивающую систему, состоящую из двух линз, одна из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутой стороной ко второй двояковыпуклой линзе. Все преломляющие и отражающие поверхности выполнены сферическими. Третий компонент выполнен в виде двух близко расположенных положительной и отрицательной линз. Показатели преломления и коэффициенты основной средней дисперсии материалов линз, расположенных по ходу лучей, могут удовлетворять соотношению: 1,61<n1<1,67; 1,61<n2<1,67; 1,78<n3<1,91; 1,57<n4<1,65; 1,70<n5<1,81; 54<ν1<61; 55<ν2<64; 22<ν3<41; 33<ν4<55; 40<ν5<54. Положительная линза третьего компонента может быть выполнена двояковыпуклой или в виде мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости промежуточного изображения, а отрицательная линза - в виде мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости промежуточного изображения. Технический результат - расширение рабочего спектрального диапазона, повышение относительного отверстия и увеличение углового поля при сохранении высокого качества изображения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в качестве объектива астрономического телескопа или зрительной трубы, предназначенных для визуального наблюдения, фото и видео регистрации наблюдаемых объектов.
Известна зеркально-линзовая система Грегори [Ceravolo, P, "All Spherical Catadoptric Gregorian Design For Meter Class Telescopes", The Society for Astronomical Sciences 22nd Annual Symposium on Telescope Science, 2003, c.39-44], состоящая из двух вогнутых зеркал и пары линзовых компонентов, расположенных по обе стороны от плоскости промежуточного изображения.
Недостатками этой системы являются малые угол поля зрения и величина относительного отверстия, которые ограничены остаточными аберрациями.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству по технической сущности является зеркально-линзовый объектив [патент США №3529888, 1970, Catadioptric optical system for telescopes and the like, Fig.3, Table 3], состоящий из оптически связанных расположенных по ходу лучей четырех компонентов: главного зеркала, вторичного зеркала с внутренним отражением (линза Манжена), расположенного вблизи плоскости промежуточного изображения третьего компонента, оборачивающей системы. Третий компонент выполнен в виде одиночной плоско-выпуклой линзы. Оборачивающий компонент выполнен трехлинзовым и состоит из двух одинаковых плоско-выпуклых линз, обращенных плоскими сторонами навстречу друг другу, между которыми расположена третья двояковогнутая линза. Система обеспечивает прямое изображение, преломляющие и отражающие поверхности сферические, линзы выполнены из двух марок оптических стекол с одинаковым коэффициентом основной средней дисперсии.
Недостатками наиболее близкого аналога являются малые величины относительного отверстия, равного 1/8, и углового поля, а также ограниченный рабочий спектральный диапазон от 0,44 до 0,65 мкм, недостаточный для нужд фото и видео регистрации.
Конструктивное исполнение компонентов наиболее близкого аналога, использованние двух сортов стекол о одинаковым коэффициентом основной средней дисперсии не позволяют уменьшить число линз, повысить относительное отверстие при сохранении высокого качества изображения. Расширение спектрального диапазона у этой системы затруднено из-за недостаточных коррекционных возможностей третьего компонента. Итак, устранение указанных недостатков в наиболее близком аналоге невозможно без существенного изменения устройства оптической системы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является создание конструкции зеркально-линзового объектива с высокими техническими характеристиками, который может использоваться в качестве объектива астрономического телескопа или зрительной трубы, предназначенных для визуального наблюдения, фото и видео регистрации наблюдаемых объектов.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в расширении рабочего спектрального диапазона, повышении относительного отверстия и увеличении углового поля оптической системы при сохранении высокого качества изображения.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что зеркально-линзовый объектив состоит из оптически связанных расположенных по ходу лучей компонентов: главного зеркала, вторичного зеркала с внутренним отражением, расположенного вблизи плоскости промежуточного изображения третьего компонента, оборачивающей системы, обеспечивающей прямое изображение, причем, все преломляющие и отражающие поверхности выполнены сферическими, но в отличие от наиболее близкого аналога, третий компонент системы выполнен в виде двух близко расположенных положительной и отрицательной линз, оборачивающая система состоит из двух линз, одна из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутой стороной ко второй двояковыпуклой линзе, при этом показатели преломления и коэффициенты основной средней дисперсии материалов линз, расположенных по ходу лучей, могут удовлетворять удовлетворять соотношению (1):
1,61<n1<1,67; 1,61<n2<1,67; 1,78<n3<1,91; 1,57<n4<1,65; 1,70<n5<1,81;
54<ν1<61; 55<ν2<64; 22<ν3<41; 33<ν4<55; 40<ν5<54.
В первом исполнении положительная и отрицательная линзы третьего компонента системы выполнены в виде менисков, обращенных вогнутыми сторонами к плоскости промежуточного изображения.
Во втором исполнении положительная линза третьего компонента системы выполнена двояковыпуклой, а отрицательная линза того же компонента выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости промежуточного изображения.
Выполнение третьего компонента системы в виде двух близко расположенных положительной и отрицательной линз позволяет осуществить лучшую коррекцию аберраций астигматизма и кривизны изображения и увеличить угловое поле системы.
Выполнение оборачивающей системы из двух линз, одна из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутой стороной ко второй двояковыпуклой линзе и использование материалов линз с показателями преломления и коэффициентами основной средней дисперсии, удовлетворяющих соотношению (1), позволяет повысить область коррекции аберраций широких наклонных пучков лучей и сферохроматизма, увеличить относительное отверстие и рабочий спектральный диапазон системы.
Совокупность предлагаемых признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации зеркально-линзового объектива с заявленным техническим результатом.
Заявителем не выявлены технические решения, совпадающие с отличительными признаками предполагаемого изобретения. Зеркально-линзовый объектив с заявляемой совокупностью существенных признаков в известных источниках информации также не обнаружен.
Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
фиг.1 - оптическая схема объектива;
фиг.2 - график частотно-контрастной характеристики;
фиг.3 - точечные диаграммы.
Зеркально-линзовый объектив состоит из четырех компонентов: главного зеркала 1, вторичного зеркала с внутренним отражением 2, расположенной вблизи плоскости промежуточного изображения 5 третьего компонента 3, оборачивающей системы 4 (фиг.1). Третий компонент 3 системы выполнен в виде двух близко расположенных линз, положительной 6 и отрицательной 7. Оборачивающая система 4 состоит из двух линз, одна из которых - отрицательный мениск 9, обращенный вогнутой стороной ко второй двояковыпуклой линзе 8. При этом показатели преломления и коэффициенты основной средней дисперсии материалов линз удовлетворяют соотношению:
1,61<n1<1,67; 1,61<n2<1,67; 1,78<n3<1,91; 1,57<n4<1,65; 1,70<n5<1,81;
54<ν1<61; 55<ν2<64; 22<ν3<41; 33<ν4<55; 40<ν5<54.
Устройство работает следующим образом. Лучи света, отражаясь от главного зеркала 1, отражаются от вторичного зеркала с внутренним отражением 2 и собираются в плоскости промежуточного изображения 5. Далее лучи проходят через третий компонент 3, состоящий из линз 6 и 7, и фокусируются линзами 8 и 9 четвертого компонента 4 в фокальной плоскости 10.
В качестве конкретного примера рассчитан объектив со следующими характеристиками:
фокусное расстояние - 1500 мм;
относительное отверстие - 1:6;
рабочий спектральный диапазон - 0,4÷0,9 мкм,
основная длина волны - 0,546 мкм,
угловое поле в пространстве предметов - 30';
линейное поле в пространстве изображений - 13,1 мм.
По сравнению с наиболее близким аналогом, в примере конкретного исполнения увеличено относительное отверстие и угловое поле системы, спектральный диапазон шире более чем в два раза.
Для подтверждения высокого качества изображения, даваемого предлагаемой оптической системой зеркально-линзового объектива, далее приводятся характеристики, наиболее часто используемые для оценки качества изображения в оптических системах аналогичного назначения.
На фиг.2 показаны графики частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) предлагаемого объектива. По оси абсцисс отложена пространственная частота в мм-1 отнесенная к плоскости изображения объектива, а по оси ординат - коэффициент передачи контраста в относительных единицах. Наложение кривых ЧКХ для различных угловых полей и их близость к дифракционной ЧКХ свидетельствует о том, что объектив обеспечивает дифракционно-ограниченное качество изображения, что позволяет использовать его, например, в астрономических телескопах, к которым, как известно, предъявляются самые жесткие требования по качеству изображения. Так, при коэффициенте передачи контраста 0,1 пространственная частота в плоскости изображений для всех точек изображения в пределах поля зрения составляет не менее 188 мм-1. При указанной величине фокусного расстояния в конкретном примере исполнения угловая величина в пространстве предметов, соответствующая пространственной частоте 188 мм-1 составляет 0,7 угловых секунды.
На фиг.3 представлены точечные диаграммы рассчитанного объектива для точки на оси, точки на краю поля и двух промежуточных точек поля. Окружность на диаграммах - кружок Эйри для основной длины волны, диаметр которого равен 8 мкм. Как видно из точечных диаграмм, поперечные аберрации рассчитанного объектива на оси составляют 5 мкм, а на краю поля достигают 17 мкм. При этом диаметр среднеквадратичного пятна рассеяния, для любой точки линейного поля в плоскости изображений, не превышает 4 мкм. Следовательно, рассчитанный объектив соответствует требованиям астрофотографии и позволяет продуктивно работать с любыми ПЗС-матрицами, так как размеры эффективного светочувствительного пятна у них в настоящее время составляют 4-6 мкм. В предлагаемом зеркально-линзовом объективе в указанном спектральном диапазоне достигается высокая степень коррекции продольной хроматической аберрации, величина которой равна 0,094 мм, что составляет менее 1/16000 от величины фокусного расстояния объектива.
Анализ качества изображения в примере конкретного исполнения подтверждает высокое качество изображения, даваемого предлагаемым зеркально-линзовом объективом по всему полю зрения при расширенном спектральном диапазоне, повышенных относительном отверстии и угловом поле.
Таким образом, реализация технических преимуществ предлагаемого устройства, обладающего совокупностью указанных отличительных признаков, позволяет создать конструкцию зеркально-линзового объектива с высокими техническими характеристиками, который может быть использован в качестве объектива астрономического телескопа или зрительной трубы, предназначенных для визуального наблюдения, фото и видео регистрации наблюдаемых объектов.
Claims (4)
1. Зеркально-линзовый объектив, состоящий из оптически связанных расположенных по ходу лучей четырех компонентов: главного зеркала, вторичного зеркала с внутренним отражением, расположенного вблизи плоскости промежуточного изображения третьего компонента и оборачивающей системы, обеспечивающей прямое изображение, причем все преломляющие и отражающие поверхности выполнены сферическими, отличающийся тем, что третий компонент системы выполнен в виде двух близко расположенных положительной и отрицательной линз, оборачивающая система состоит из двух линз, одна из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутой стороной ко второй двояковыпуклой линзе.
2. Зеркально-линзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что показатели преломления и коэффициенты основной средней дисперсии материалов линз, расположенных по ходу лучей, удовлетворяют соотношению:
1,61<n1<1,67; 1,61<n2<1,67; 1,78<n3<1,91; 1,57<n4<1,65; 1,70<n5<1,81; 54<ν1<61; 55<ν2<64; 22<ν3<41; 33<ν4<55; 40<ν5<54.
1,61<n1<1,67; 1,61<n2<1,67; 1,78<n3<1,91; 1,57<n4<1,65; 1,70<n5<1,81; 54<ν1<61; 55<ν2<64; 22<ν3<41; 33<ν4<55; 40<ν5<54.
3. Зеркально-линзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что положительная и отрицательная линзы третьего компонента системы выполнены в виде менисков, обращенных вогнутыми сторонами к плоскости промежуточного изображения.
4. Зеркально-линзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что положительная линза третьего компонента системы выполнена двояковыпуклой, а отрицательная линза того же компонента выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости промежуточного изображения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114665/28A RU2498363C1 (ru) | 2012-04-12 | 2012-04-12 | Зеркально-линзовый объектив |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114665/28A RU2498363C1 (ru) | 2012-04-12 | 2012-04-12 | Зеркально-линзовый объектив |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012114665A RU2012114665A (ru) | 2013-10-20 |
RU2498363C1 true RU2498363C1 (ru) | 2013-11-10 |
Family
ID=49357001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012114665/28A RU2498363C1 (ru) | 2012-04-12 | 2012-04-12 | Зеркально-линзовый объектив |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2498363C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570055C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Инфракрасный зеркально-линзовый объектив |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3529888A (en) * | 1968-09-16 | 1970-09-22 | Richard A Buchroeder | Catadioptric optical system for telescopes and the like |
US4235508A (en) * | 1978-07-17 | 1980-11-25 | Questar Corporation | Dual focal length objective |
US5940222A (en) * | 1997-10-27 | 1999-08-17 | Wescam Inc. | Catadioptric zoom lens assemblies |
RU12264U1 (ru) * | 1999-04-21 | 1999-12-16 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Зеркально-линзовый объектив |
-
2012
- 2012-04-12 RU RU2012114665/28A patent/RU2498363C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3529888A (en) * | 1968-09-16 | 1970-09-22 | Richard A Buchroeder | Catadioptric optical system for telescopes and the like |
US4235508A (en) * | 1978-07-17 | 1980-11-25 | Questar Corporation | Dual focal length objective |
US5940222A (en) * | 1997-10-27 | 1999-08-17 | Wescam Inc. | Catadioptric zoom lens assemblies |
RU12264U1 (ru) * | 1999-04-21 | 1999-12-16 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Зеркально-линзовый объектив |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570055C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Инфракрасный зеркально-линзовый объектив |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012114665A (ru) | 2013-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102107159B1 (ko) | 개선된 패키지 휘도를 위한 수동 정렬된 단일 요소 텔레스코프 | |
JP7389987B2 (ja) | ガリレオ式広角中心窩望遠鏡 | |
KR101789383B1 (ko) | 비축 반사 광학계 장치 | |
US7692867B2 (en) | Enhanced parfocality | |
RU2451312C1 (ru) | Объектив | |
RU2498363C1 (ru) | Зеркально-линзовый объектив | |
JP3724520B2 (ja) | 赤外用光学系 | |
JP2737272B2 (ja) | 赤外用変倍光学系 | |
RU2384868C1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
JP3187510U (ja) | 接眼レンズ | |
JP2018537708A (ja) | 小さな中心遮蔽部を有する広帯域反射屈折顕微鏡対物レンズ | |
CN102183838B (zh) | 大视场显微镜成像装置 | |
JP2011175082A (ja) | 望遠鏡 | |
RU2650055C1 (ru) | Катадиоптрический телескоп | |
RU2784320C1 (ru) | Объектив-апохромат | |
RU222247U1 (ru) | Зеркально-линзовый бинокль | |
JP5511443B2 (ja) | 望遠鏡 | |
RU2749179C1 (ru) | Суперапохромат для широкой области спектра | |
US11966041B2 (en) | Optical module | |
RU2752813C1 (ru) | Апохроматический объектив для широкой области спектра | |
RU2429508C1 (ru) | Апохроматический объектив | |
RU81345U1 (ru) | Объектив | |
RU2341816C1 (ru) | Объектив | |
US11693223B2 (en) | Autofocusing microscope objective | |
RU2633445C1 (ru) | Двухлинзовый объектив |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |