SE450425B

SE450425B - Icke fokuserande zoomrefraktorteleskop

Info

Publication number: SE450425B
Application number: SE8103377A
Authority: SE
Inventors: I A Neil
Original assignee: Barr & Stroud Ltd
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1987-06-22
Also published as: IT1144375B; DE3120625A1; NO811801L; BE888990A; DE3120625C2; FR2484657A1; SE8103377L; NL8102335A; US4411488A; CH654934A5; IN154940B; IT8167689A0; FR2484657B3

Description

15 20 25 30 450 425 minimi- och maximivärden ..

En utföringsform av föreliggande uppfinning är i det föl- jande beskriven i utföringsexempel med hänvisning till bifogade ritning, varvid fig. 1 illustrerar uppställningen av optiska komponenter för tre förstoringar, och fig. 2 och 3 illustrerar de relativa lägena för de rör- liga komponenterna över förstoringsområdet.

Det på ritningen visade teleskopet 20 består av ett okular- system 19 bildat av fasta linselement A, B och ett objek- tivsystem 18 bildat av linselementen C, D, E och F, av vilka F är fast, D och E är sammankopplade och rörliga i en första geometrisk ort, och C är rörlig i en andra geometrisk ort. Linselementen A-F ligger på en gemensam optisk axel 17 och har i huvudsak sfäriska brytningsytor 1-12, såsom visat. Objektivsystemet 18 har ett spektralt bandpass i det infraröda våglängdsområdet 3-13 mikron och mottager strålning från objektområdet 16 samt bildar en realbild I i teleskopet 20. Okularsystemet 19 har även ett spektralt bandpass i det infraröda våglängdsområdet och samlar strålning från bilden I och överför den till bild- omrâdet S via en pupill ø.

Linselementet E är framställt av ett material med en lägre brytningsindex än brytningsindex för de övriga linselementen, är negativt förstärkt och har ett_spridan- de V-värde av icke mindre än 120, så att elementet E re- lativt de andra linselementen C, D och F för objektivsys- temet 18 är färgkorrigerande. Detta uppnås lämpligen ge- nom att framställa elementet E av kalkogenid glas, be- tecknat B51, framställt av Barr a, Stroud Ltd, varvid samt- liga andra linselement är framställda av germanium. ..._. ... . ... ___ __.. --._<..- 10 15 20 25 30 45Ü M5 I syfte att ackomodera stora stråldiametrar är elementet D av i hög grad konkavkonvex, positivt förstärkt typ och meå elementen D Och E sammankopplade för rörelse längs den optiska axeln 17 i en icke-linjär första geometriska ort G (fig. 2); motsvarande rörelse för linselemen~ tet C längs dess egen geometriska ort H (fig. 3), vilken även är icke-linjärrger ett område av förstoringar för teleskopet 20. Lämpligen är elementet C begränsat i sin rörelse_för att icke skära bilden I, och, såsom visat på ritningen, resulterar detta i den maximala försto- ringen som är begränsad till X10. Om emellertid det mate- rial, av vilket elementet C är sammansatt, är fritt från inhomogeniteter, kan elementet tillåtas passera genom bilden I i syfte att öka den maximala förstoringen. Det- ta kan t ex uppnås genom att framställa elementet C av zinkselenid som vanligen är mindre inhomogen än germanium.

Lämpligen har elementet E en brytningsindex vid ZOOC och 10 mikron våglängd av icke mindre än 2.45, medan vart och ett av de andra linselementen har en brytningsindex av icke mindre än 4.0. Var och en av brytningsytorna 1-12 ' kan beläggas med en antireflekterande beläggning, om så önskas. Elementen D och E kan inställas i läge oberoende av elementet C i syfte att kompensera mot termiska varia- tioner eller variera teleskopets fokus.

Ett speciellt exempel på teleskopkonstruktion är givet i tabell I, av vilken framgår att teleskopet är kompakt och har ett f/tal vid realbilden I av 2.51 genom hela förstoringsområdet av X 3 till X 10 under bibehållande av mycket hög prestanda (nära brytning begränsad) över hela fältet för praktiskt taget samtliga förstoringar.

Prestandavärden är givna i tabell II.

I det speciella exemplet överför teleskopet åtminstone 60% av infallande 8-13 mikron infraröd strålning och' diametern för pupillen ø är konstant genom hela försto- 10 15 20 450 425 4 ringscmrådet, medan objektområdets öppning/3 varierar i dimension och läge och faktiskt är virtuell för X7 och X3 förstoringar.

Den första geometriska orten G, genom vilken elementen D och E förflyttas, är approximativt exponentiell till beskaffenhet, dvs när förstoringsfaktorn ökar från sitt minimivärde (X3) är rörelserna till att börja med stora men när det maximala förstoringsvärdet (X10) uppnås blir rörelserna helt små. Den andra geometriska orten H, ge- nom vilken elementet C förflyttas, är approximativt kubisk till beskaffenhet, varvid origo för den kubiska kurvan ligger vid en förstoring av X 6.5. Ju mer kompakt teleskopet är, dvs ju lägre fltal, desto mer extrem är den kubiska kurvan. I Objektivsystemets 18 element C-F kan framställas att ge olika förstoringsområden med olika maximala och minimala förstoringar. Detta kommer även att resulte- ra i olika värden på f/tal mellan linselementen 6 och 7 och ju mer kompakt systemet 18 är, desto större är betydelsen av icke-linearitet hos den geometriska orten H.

De geometriska orterna illustrerade i fig. 2 och 3 är tagna för en paraxial fokus vid 1000 m. vid samt- liga förstoringar. 450 425 QBELL I Lins Yta Separation vid ﬁögcstoring Kröknings- Material Maximal radie bländar- diameter Ingångs- pupillﬂs .ø O någon Plan Luft 15.30 A 1 33.29 någon -64.39 Luft 43.00 2 5.00 någon ~52.00 Ge 44.60 17.50 någon 66.72 Luft 48.30 B 33.32 någon 45.97 se ' 31.50 66.00 X3.1 C 5 35.42 X7.0 -117.96 Luft 73.50 1§i2ê ____ __ëâiZ ______________________ _. 6 10.02 någon -79.60 Ge 77.00 r' 240.46 X3.1 D 7 193.53 x7.o -72.3o Luft 90.00 .... lålQi2Z_--__-ë2iZ-____--_--____._-___--. 8 8.00 någon -82.25 Ge 98.00 E 9 0.50 någon 1301.07 Luft 106.50 10 15.30 någon 843.67 BSl 109.00 30.60 X3.1 F 11 108.12 X7.0 -334.75 Luft 168.00 109.86 X9.7 _ .12 16.00 . någon -249.09 Ge 174.00 * Maximal fältvinkel vid ingångspupill = 46.4° 450 425 TABELL I I.

.Approximativt R.M.S. punktstorlekar i objektområdet F@$?W?W Monokroxnatik vid 9.6 mílcron IFäILt: Axiellt Halvt 3/4 ' Fält: *Kromatok över 8.5-11.5 mikron Axial halvt 3/4 X9.7 0.059 0.058 0.075 X7.0 0.305 0.373 0.524 X3.1 0.559 0.726 0.899 För inre realbilåen 81.9 91,3 97.4 o.oa9 o.o7o o.oeßÉH 0.306 0.375 0.526 TF o.seo 0.727 0.900 -ﬁum~~u~-----~__-m-...mßmu-.mß 81.9 91.5 109.å///\/ * Given som en lika avvägd samlad mätning med tre våg- längder, varvid våglängderna är 8.5, 9,6 och 11.5 mikron . 94% I nxilliradianer i I mikron “l

Claims

450 425 P A T E N T K R A V

1. Icke fokuserande zoomrefraktorteleskop (20) bildat av ett akromatiskt objektivsystem (18) med variabel förstoring och ett okularsystem (19) med fixerad fokus liggande i linje på en gemensam optisk axel (17) och anordnade att åstadkomma en inre realbild (I), varvid objektivsystemet (18) är bildat av ett primärt linselement (F) och tre andra linselement (C,D,E) och okularsystemet (19) är bildat av två linselement (A,B), varvid vart och ett av de sex linselementen (A-F) är framställt av ett material som har en effektiv spektral bandpass i det infraröda våglängdomrâdet och har brytnings- ytor (1-12), som skär den optiska axeln (17) och är i huvud- sak sfäriska, varvid den (E) av de andra linselementen (C,D,E) i objektivsystemet som är belägen närmast det primära linsele- mentet (F) är fast kopplad till det närliggande andra linsele- mentet (D) i objektivsystemet, varvid nämnda kopplade linsele- ment (E,D) är monterade för rörelse i en.första geometrisk ort (G) längs den optiska axeln (17), varvid linselementet (C) i objektivsystemet som är närliggande okularsystemet (19) är monterat för rörelse i en andra geometrisk ort (H) längs den optiska axeln (17), samt varvid organ är anordnade för sam- tidig förflyttning av nämnda linselement (E,D,C) genom nämnda första och andra geometriska orter (G,H), varigenom det icke fokuserande zoomrefraktorteleskopets (20) förstoring kan vari- erasnællanminimi- och maximivärden, k ä n n e t e c k n a t a v att var och en av nämnda or- ter (G,H) är icke-linjär, att den (E) av de-andra linselemen- ten (C,D,E) som är belägen närmast det primära linselementet (F) är färgkorrigerande med ett V-värde av icke mindre än 120, är negativt förstärkt, har ett lägre brytningsindex än de övriga linselementen (C,D,E) i objektivsystemet samt är konkav~ konvext till formen och konvext mot realbilden (I), och att nämnda närliggande andra linselement (D) är konkavkonvext till formen och konkavt mot realbilden (I), varvid nämnda kopplade linselement (D,E) har i huvudsak inget avstånd mellan sina angränsande brytningsytor (8,9) på nämnda gemensamma optiska 450 425 axel (17) och varvid nämnda avstånd ökar med ökat avstånd från axeln.

2. Teleskop enligt krav 1, Ik ä n n e t e c k n a t a v att nämnda färgkorrigerande linselement (E) är framställt av glas av kalkogenid och att teleskopets (20) övriga lins- element (A,B,C,D,F) är framställda av germanium.

3. Teleskop enligt krav 2, k ä n n e t e c k nia t a v att nämnda kalkogenidglas är BS1.

4. Teleskop enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda färgkorrigerande linselement (E) har ett bryt- ningsindex vid en våglängd av 10 mikron och en temperatur av 20°C av icke mindre än 2,45, och att teleskopets (20) övriga linselement (A,B,C,D,F) är framställda av ett material med en brytningsindex vid en våglängd av 10 mikron och en tempe- ratur av 20°C av icke mindre än 4,0.

5. Teleskop enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att f-taletvidden inre realbilden (I) är 2,51 genom hela förstoringsområdet mellan maximi- och minimivärdena.

6. Teleskop enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda andra geometriska.ort (H) är begränsad i utsträck- ning för att förhindra objektivsystemets linselement (C) beläget närmast okularsystemet (19) att röra sig genom den inre realbilden (I).