RU2670237C1 - Зеркально-линзовый объектив - Google Patents
Зеркально-линзовый объектив Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670237C1 RU2670237C1 RU2017127801A RU2017127801A RU2670237C1 RU 2670237 C1 RU2670237 C1 RU 2670237C1 RU 2017127801 A RU2017127801 A RU 2017127801A RU 2017127801 A RU2017127801 A RU 2017127801A RU 2670237 C1 RU2670237 C1 RU 2670237C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- mirror
- optical power
- main
- component
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 6
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 4
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/08—Catadioptric systems
- G02B17/0804—Catadioptric systems using two curved mirrors
- G02B17/0808—Catadioptric systems using two curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Зеркально-линзовый объектив содержит установленные последовательно по ходу луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой ϕ, выполненную из одиночных линзовых компонентов и установленную позади главного зеркала. Первый компонент - двояковыпуклая линза со сферическими поверхностями, второй - отрицательный. Между первым и вторым компонентами размещен третий отрицательный компонент. Оптические силы линз удовлетворяют условию:где ϕ- оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал; ϕ- оптическая сила линзовой системы;- оптические силы линз компонентов линзовой системы. Линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющими условиям: ν/ν=1,0-1,3; ν-ν=6,5-8; ν=64; n=1,516. Технический результат - увеличение углового поля и относительного отверстия при дифракционно-ограниченном качестве изображения. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, и может быть использовано в оптической промышленности, и, в частности, в астрономических телескопах, и особенно в оптико-электронных камерах космических телескопов и т.д.
Зеркально-линзовые объективы обычно состоят из главного вогнутого зеркала с центральным отверстием, вторичного выпуклого зеркала и линзового корректора полевых аберраций.
Сферическая аберрация и кома исправляются асферизацией главного и вторичного зеркал, придавая им гиперболоидальную форму. Полевые аберрации - астигматизм и кривизна изображения коррегируются линзовым корректором полевых аберраций (КПА), который обычно устанавливается позади главного зеркала перед фокальной плоскостью.
Известны зеркально-линзовые объективы, содержащие гиперболические главное зеркало (ГЗ) и вторичное зеркало (ВЗ), а также однолинзовый КПА с асферической поверхностью [1]. Такой корректор позволил исправить астигматизм. Для исправления кривизны изображения пришлось раздвинуть главное и вторичное зеркала. Это привело к большому коэффициенту центрального экранирования ε=0,57 и значительным продольными габаритам: расстояние d между главным и вторичным зеркалами составило 0,33f'об, где f'об - фокусное расстояние всего объектива, а, следовательно, к недопустимому для космического телескопа увеличению массы.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является зеркально-линзовый объектив [2], содержащий главное вогнутое зеркало гиперболической формы с центральным отверстием, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и двухкомпонентную линзовую систему, установленную позади главного зеркала перед фокальной плоскостью. Компоненты линзовой системы - одиночные линзы. Первый компонент - плосковыпуклая линза с положительной оптической силой ϕI с асферической поверхностью, второй компонент - плосковогнутая линза с отрицательной оптической силой ϕII, установленный непосредственно перед фокальной плоскостью. Оптическая сила первого компонента составляет:
Расстояние между линзовыми компонентами d=0,2d0, где d0 - расстояние между главным и вторичным зеркалами или 0,23 f'об, где f'об - фокусное расстояние объектива.
Недостатками такой системы являются:
- ограниченное угловое поле, не превышающее 30' с хорошим качеством изображения: RMS≤0, 08 λ;
- ограниченный спектральный интервал из-за отсутствия возможности обеспечения апохроматической коррекции аберраций.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение углового поля и относительного отверстия при дифракционно-ограниченном качестве изображения.
Для решения поставленной задачи предлагается зеркально-линзовый объектив, который, как и прототип, содержит установленные последовательно по направлению хода луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой ϕл.с., выполненную из одиночных линзовых компонентов, первый из которых с положительной оптической силой ϕ1, второй - с отрицательной оптической силой ϕ2, установленные позади главного зеркала.
В отличие от прототипа первый положительный компонент выполнен со сферическими поверхностями, между первым и вторым линзовыми компонентами дополнительно размещен третий отрицательный компонент.
Первый положительный компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй - в виде двояковогнутой линзы.
Оптические силы зеркальной и линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию:
где ϕз.с. - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;
ϕл.с. - оптическая сила линзовой системы;
Линзы выполнены из материалов с коэффициентами дисперсии, удовлетворяющими условиям:
ν1/ν2=1,0-1,3; ν1-ν2=6,5-8; ν3d=64; n3d=1,516.
Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что, благодаря предлагаемой схеме выполнения зеркально-линзового объектива, состоящего из установленных последовательно по направлению луча главного вогнутого с центральным отверстием гиперболоидального зеркала, вторичного выпуклого гиперболоидального зеркала и линзовой системы с оптической силой ϕл.c., состоящей из трех компонентов, выполненных в виде одиночных линз, первая из которых с положительной оптической силой ϕ1, вторая и третья с отрицательными оптическими силами ϕ2 и ϕ3, установленной позади главного зеркала, при этом оптические силы зеркальной системы, линзовой системы и ее компонентов удовлетворяют условию:
где ϕз.с. - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;
соотношения оптических сил линз компонентов по отношению к оптической силе всей линзовой системы
В частности, выбранные соотношения сил между компонентами позволяют исправить кривизну изображения и астигматизм всего объектива в целом, а отношение коэффициентов дисперсии линз обеспечило апохроматическую коррекцию и тем самым позволило получить дифракционно-ограниченное качество изображения для больших углов поля 2ω≥1,76° (вместо 1,5°) при увеличенном относительном отверстии 1:10,533 (вместо 1:10,67), при этом средне-квадратическое отклонение волнового фронта RMS не превышает по всему полю 0,055λ, (вместо 0,08λ).
Линзовая система может быть выполнена так, что ее первый компонент представляет собой положительную двояковыпуклую одиночную линзу, второй компонент - отрицательную двояковогнутую одиночную линзу и третий - одиночную отрицательную плосковогнутую линзу.
Сущность предлагаемой полезной модели иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 - представлена оптическая схема зеркально-линзового объектива.
Зеркально-линзовый объектив состоит из главного вогнутого с центральным отверстием гиперболоидального зеркала 1, вторичного выпуклого гиперболоидального зеркала 2 и линзовой системы 3 с оптической силой ϕл.с., состоящей из первого компонента 4 с положительной оптической силой ϕ1, второго компонента 5 с отрицательной оптической силой ϕ2 и третьего компонента 6 - с отрицательной оптической силой ϕ3.
Оптические силы линзовой системы 3 ϕл.с. и ее компонентов удовлетворяют условию:
Первый компонент 4 линзовой системы 3 (фиг. 1) выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент 5 выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий компонент 6 - в виде одиночной плосковогнутой линзы.
Работа предлагаемого объектива осуществляется следующим образом.
Объект расположен на бесконечном расстоянии от объектива. Параллельный пучок света падает на главное зеркало 1 и фокусируется в его фокальной плоскости.
Вторичное зеркало 2, для которого мнимым объектом является изображение объекта в фокальной плоскости главного зеркала 1, изображает его в фокальную плоскость зеркальной системы, состоящей из главного 1 и вторичного 2 зеркал.
Линзовая система 3 проектирует изображение объекта из фокальной плоскости зеркальной системы в фокальную плоскость зеркально-линзового объектива с положительным увеличением, т.е. без оборачивания изображения.
RMS - среднеквадратическое значение волновой аберрации, выраженное в долях основной длины волны излучения (λ=0,65 мкм) спектрального диапазона Δλ.
Благодаря использованию предлагаемого технического решения был рассчитан телескоп с фокусным расстоянием f'=15800 мм, относительным отверстием 1:10.533 и угловым полем зрения 2w=1.76°.
Получена среднеквадратическая деформация волнового фронта RMS<0,03λ по всему полю, что соответствует дифракционно-ограниченному качеству изображения, при угловом поле 2ω≥1,76°.
Фокусное расстояние, мм: | 15799.9 |
Диафрагменное число F/D: | 10.5333 |
Диаметр входного зрачка, мм: | 1500.0000 |
Положение входного зрачка, мм: | 3699.5260 |
Диаметр выходного зрачка, мм: | 207.9980 |
Положение выходного зрачка, мм: | -2190.8433 |
Параксиальная высота изображения, мм: | 245.15 |
Длина системы, мм: | 4762.8 |
Угловое поле зрения, градусы | 1.76 |
Спектральные характеристики
Таким образом, в предлагаемом зеркально-линзовом объективе достигнуто увеличение углового поля и относительного отверстия при дифракционно-ограниченном качестве изображения.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Н.Н. Михельсон "Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета", "Физико-математическая литература", 1995, сс. 328-331.
2. Патент США №4101195, МПК: G02B 17/06, 23/06, 1977 - прототип.
Claims (7)
- Зеркально-линзовый объектив, содержащий установленные последовательно по направлению хода луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой ϕл.с., выполненную из одиночных линзовых компонентов, первый из которых с положительной оптической силой ϕ1, второй - с отрицательной оптической силой ϕ2, установленную позади главного зеркала, отличающийся тем, что первый одиночный линзовый положительный компонент выполнен двояковыпуклым со сферическими поверхностями, а между первым и вторым линзовыми компонентами дополнительно размещен третий отрицательный компонент, при этом оптические силы линз удовлетворяют условию:
- где ϕз.с. - оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;
- ϕл.с. - оптическая сила линзовой системы;
- ν1/ν2=1,0-1,3; ν1-ν2=6,5-8; ν3d=64; n3d=1,516.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127801A RU2670237C1 (ru) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Зеркально-линзовый объектив |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127801A RU2670237C1 (ru) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Зеркально-линзовый объектив |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2670237C1 true RU2670237C1 (ru) | 2018-10-19 |
Family
ID=63862529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017127801A RU2670237C1 (ru) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Зеркально-линзовый объектив |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2670237C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786370C1 (ru) * | 2022-04-25 | 2022-12-20 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | Объектив зеркально-линзовый |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19640327A1 (de) * | 1996-09-19 | 1998-03-26 | Frank Gallert | Ultrakompaktes katadioptrisches Objektiv geringer Mittenobstruktion |
RU2415451C1 (ru) * | 2010-01-29 | 2011-03-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Зеркально-линзовый объектив |
RU2446420C1 (ru) * | 2010-12-20 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) | Катадиоптрическая система |
RU127949U1 (ru) * | 2012-11-13 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" | Зеркально-линзовый вариообъектив |
RU132572U1 (ru) * | 2013-04-03 | 2013-09-20 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Зеркально-линзовый объектив |
-
2017
- 2017-08-03 RU RU2017127801A patent/RU2670237C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19640327A1 (de) * | 1996-09-19 | 1998-03-26 | Frank Gallert | Ultrakompaktes katadioptrisches Objektiv geringer Mittenobstruktion |
RU2415451C1 (ru) * | 2010-01-29 | 2011-03-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Зеркально-линзовый объектив |
RU2446420C1 (ru) * | 2010-12-20 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) | Катадиоптрическая система |
RU127949U1 (ru) * | 2012-11-13 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" | Зеркально-линзовый вариообъектив |
RU132572U1 (ru) * | 2013-04-03 | 2013-09-20 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Зеркально-линзовый объектив |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786370C1 (ru) * | 2022-04-25 | 2022-12-20 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | Объектив зеркально-линзовый |
RU2798769C1 (ru) * | 2022-11-24 | 2023-06-27 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | Зеркально-линзовый объектив телескопа для космического аппарата микрокласса |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2443005C2 (ru) | Катадиоптрический телескоп | |
RU2451312C1 (ru) | Объектив | |
RU132572U1 (ru) | Зеркально-линзовый объектив | |
RU2670237C1 (ru) | Зеркально-линзовый объектив | |
RU2415451C1 (ru) | Зеркально-линзовый объектив | |
RU195924U1 (ru) | Объектив | |
RU162318U1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
RU162339U1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
RU163268U1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
RU2384868C1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
RU2577082C1 (ru) | Апохроматический атермальный объектив (варианты) | |
RU220310U1 (ru) | Зеркально-линзовый объектив | |
RU2650055C1 (ru) | Катадиоптрический телескоп | |
RU2584382C1 (ru) | Ахроматический зеркально-линзовый объектив | |
RU2331909C1 (ru) | Объектив для ближней ик-области спектра | |
RU157161U1 (ru) | Объектив | |
RU204248U1 (ru) | Объектив | |
RU162010U1 (ru) | Оптическая система широкоугольного телескопа vt-78d | |
RU121091U1 (ru) | Объектив с вынесенным зрачком | |
RU2561340C1 (ru) | Четырехзеркальный объектив | |
RU88821U1 (ru) | Объектив | |
RU2386988C1 (ru) | Объектив | |
RU2759050C1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
Ekimenkova et al. | Principles for developing hybrid surgical eyeglasses | |
RU2498363C1 (ru) | Зеркально-линзовый объектив |