SU1525655A1 - Зеркально-линзовый объектив - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах дл  концентрации излучени  в заданной плоскости. Цель изобретени  - повышение качества изображени  и уменьшение продольных размеров. Пучок излучени  проходит корректор 8 волнового фронта, телескопическую систему из отрицательного 1 и положительного 2 менисков, отрицательный мениск 3, вогнуто-плоскую линзу 4, отражаетс  от зеркала 5, вновь проходит линзы 4 и 3, попадает на главное зеркало 6 и направл етс  в плоскость фокусировки. Центральна  часть пучка выходит через отверстие в линзе 4 и дополнительным компонентом 9 направл етс  в ту же плоскость. Фокусное рассто ние 2513 мм, относительное отверстие 1:10. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

6

1

3 as

31525655

Hsoijpei ение относитс  к оптическому приборостроению, а именно к оптическим приборам с отражающими поверхност ми , и может быть использовано дл  концентрации энергии в заданной плоскости.

Цель изобретени  - повышение каче- Ства изображени  и уменьшение проэ е о

| ольных разрезов, расширение диапазо- лени  энергии по полю изображени .

на использовани  дл  фокусировки из лучени  различных лазеров, обеспечение фокусировки на различные рассто ни , а также уменьшение потерь излучени  из-за обратного излучени .

На чертеже изображена принципиальна  оптическа  схема зеркально-линзового объектива.

Зеркально-линзовый объектив состоит из отрицательного 1 и положительного 2 менисков телескопической сис- емы, отрицательного мениска 3 и вогнуто-плоской линзы k с зеркальной от- ражаю дей поверхностью (зеркалом) 5 и главного сферического зеркала б, оправа которого  вл етс  апертурной диафрагмой 7 объектива. Корректор 1ЮЛНОВОГО фронта компонент излучател  выполнен в виде линзы 8. Дополнительный положительный компонент 9 установлен за отверстием линзы k, Пози- цией 10 обозначен источник лазерного излучени .

i Зеркально-линзовый объектив рабо- |гает следующим образом. I Световой поток лучей от лазерного излучател  10 падает на отрицательный ениск 1 и расход щимс  пучком лучей направл етс  на положительный мениск Z, затем параллельным пучком лучей ДОХОДИТ до отрицательного мениска 3, Проходит его, вогнуто-плоскую линзу ,. 1 и, отразившись на зеркальной поверх Ности 5, вновь проходит линзу 4 и 1мениск 3 и расход щимс  пучком пада-; ieT на главное сферическое зеркало 6, которое строит изображение в заданной плоскости. Корректор аберраций, содержащий мениски 1 3 и линзу 4, формирует волновую аберрацию, близкую по абсолютной величине, но противоположную по знаку волновой аберраций сферического зеркала 6, что позвол ет добитьс  величины волновой абберра- ции, не превышающей четверти длины

15

20

25

30

35

40

45

50

така  компановка зеркально-линзовог объектива позвол ет получить число Штрел  при увеличении 25 не менее 0,7«

Предлагаемый зеркально-линзовый объектив обладает фокусным рассто нием , равным 2513, м, задним фокал ным отрезком, равным 9250,4 мм, от носительным отверстием 1:10, угловы полем зрени , равным 2(-2. (может работать до 2Ф , расчетна  величи на 2й)2) .

Рабоча  длина волны равна А 1,06 мкм. Волнова  аберраци  равна 0,, продольна  и поперечна  абер раци  по краю равна 7, число Штрел 0,96. Коэффициент экранировани  рав

0,,

При необходимости.работы с источ никами излучени , имеющими различны характеристики, которые определ ютс величиной радиуса волнового фронта, к зеркально-линзовому объективу добавл етс  корректор волнового фронта , оптическую силу которого определ ют по формуле

Л R ,-R2 к7Ка

.где R и R.  вл ютс  известными вел чинами (R{ - радиус волнового фронт источника излучени , R - радиус во нового фронта на входе оптической ;

системы). 1

В конкретном примере выполнени  отрицательный мениск 1 выполнен с возможностью перемещени  вдоль опти ческой оси, а также существует зави симость между радиусами этого менис ка, отношение которых не превышает п ти крат. Така  форма и параметры линзы позвол ют перефокусировать зе кально-линзовый объектив в большом диапазоне дистанций (20 фокусных ра сто ний), при сохранении качества

волны. При увеличении системы, равном 55 изображени .

, величина продольной и поперечной абберраций не превышает в угловой мере 7 угловых секунд. Величина коэффициента телесокращени  не превышает 0,13, что дл  зеркально-линзовых объективов  вл етс  большим достоинством .

При использовании зеркально-линзовых объективов дл  фокусировки лазерного излучени  важной характеристикой  вл етс  равномерность распреде5

0

5

0

5

така  компановка зеркально-линзового объектива позвол ет получить число Штрел  при увеличении 25 не менее 0,7«

Предлагаемый зеркально-линзовый объектив обладает фокусным рассто нием , равным 2513, м, задним фокальным отрезком, равным 9250,4 мм, относительным отверстием 1:10, угловым полем зрени , равным 2(-2. (может работать до 2Ф , расчетна  величина 2й)2) .

Рабоча  длина волны равна А 1,06 мкм. Волнова  аберраци  равна 0,, продольна  и поперечна  аберраци  по краю равна 7, число Штрел  0,96. Коэффициент экранировани  равен

0,,

При необходимости.работы с источниками излучени , имеющими различные характеристики, которые определ ютс  величиной радиуса волнового фронта,, к зеркально-линзовому объективу добавл етс  корректор волнового фронта , оптическую силу которого определ ют по формуле

0

5

0

Л R ,-R2 к7Ка

.где R и R.  вл ютс  известными величинами (R{ - радиус волнового фронта источника излучени , R - радиус волнового фронта на входе оптической ;

системы). 1

В конкретном примере выполнени  отрицательный мениск 1 выполнен с возможностью перемещени  вдоль оптической оси, а также существует зависимость между радиусами этого мениска , отношение которых не превышает п ти крат. Така  форма и параметры линзы позвол ют перефокусировать зеркально-линзовый объектив в большом диапазоне дистанций (20 фокусных рассто ний ), при сохранении качества

В случае конкретной реализации перемещение отрицательного мениска 1 на 29 мм осуществл ет перефокусиров-.

ку объектива в диапазоне от 30 до 80 метров, причем на 80 метрах поперечна  сферическа  аберраци  на краю не превышает 5, волнова  аберраци  равна 0,287, а число Штрел  0,876.

В варианте выполнени  в объектив входит оптический компонент 9, расположенный за вогнуто-плоской линзой k конфокально системе: телескопическа  система 1 и 2 плюс отрицательный мениск 3.

В таком варианте выполнени  зеркально-линзовый объектив работает следующим образом. Световой поток от источника излучени  проходит телескопическую систему 1 и 2, отрицательный мениск 3 и падает на вогнуто-плоскую линзу . Часть излучени  отражаетс  от зеркальной поверхности 5 и дальше следует (как уже было описано выше) через отрицательный мениск на главное сферическое зеркало 6 и формирует изображение в плоскости изображений. Друга  часть излучени  (центральна ) диаметром, равным диаметру отверсти  в вогнуто-плоской линзе 4, проходит через это отверстие и падает на оптический компонент 9, который формирует изображение этой части пучка в той же плоскости изображени , что и основна  система. Так как оптический компонент располагаетс  конфокально системе компонентов 1-3, то изображение формируетс  в той же плоскости, что и изображение, формируемое основ- ной системой.

Такое построение оптической системы -позвол ет устранить отраженное к источнику 10 излучение от зеркальной поверхности 5 за счет отверсти , диаметр которого определ ют по формуле

D,

D

01

D

01

Г ог г

где Dg - диаметр отверсти  в плосковогнутой линзе k; диаметр отверсти  в главном сферическом зеркале 6; увеличение системы без телескопической системы. Така  зависимость получаетс  из габаритного расчета оптической системы . Так как обратно к источнику могут вернутьс  лучи, отраженные зеркальной поверхностью 5 и проход щие через отверстие с диаметром Dp, главного сферического зеркала, а диаметры

ю

оk   15256556

св заны между собой через увеличение Г, то получаетс  вышепредлагаема  зависимость. Центральна  часть пучка, равна  диаметру D05 отверсти , преобразуетс  линзовой системой и направл етс  в плоскость изображени  системы зеркально-линзового объектива.

10

Claims (4)

1.Зеркально-линзовый объектив, содержащий главное вогнутое сферическое зеркало с центральным отверстием,

5 корректор абберраций из двух линз, втора  из которых отрицательна , и вторичное зеркало, нанесенное на вторую поверхность второй линзы компенсатора аберраций, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества изображени  и уменьшени  продольных размеров, после корректора аберраций установлена телескопическа  система с увеличением на более 2, выполненна  из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к корректору аберраций, в котором перва  линза выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к главному зеркалу, а втора  - в виде вогнуто-плоской линзы.

2.Объектив по п.1,отличающий с   тем, что, с целью-расширени  диапазона использовани  дл  фокусировки излучени  различных лазеров , после телескопической системы установлен корректор волнового фронта в виде одиночной линзы.

3.Объектив поп.1,отлича- ю щ и и с   тем, что, с целью фокусировки на различные рассто ни , отрицательный мениск телескопической системы установлен с возможностью перемещени  вдоль оптической оси, а отношение радиусов кривизны его поверхностей не превышает 5.

4.Объектив поп.1,отлича- ю щ и и с   тем, что, с целью уменьшени  потерь излучени  из-за обратного отражени , вогнуто-плоска  линза корректора аберраций выполнена с : . центральным отверстием, при этом за ним установлен положительный компонент , фокус которого совмещен с эквивалентным фокусом телескопической системы и отрицательного мениска корректора аберраций.