UA116225U - LENS FOR MICRO SATELLITES - Google Patents

LENS FOR MICRO SATELLITES Download PDF

Info

Publication number
UA116225U
UA116225U UAU201612268U UAU201612268U UA116225U UA 116225 U UA116225 U UA 116225U UA U201612268 U UAU201612268 U UA U201612268U UA U201612268 U UAU201612268 U UA U201612268U UA 116225 U UA116225 U UA 116225U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
lens
lenses
mirror
main
shape
Prior art date
Application number
UAU201612268U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Сергій Валентинович Камінський
Original Assignee
Київський Національний Університет Імені Тараса Шевченка
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Київський Національний Університет Імені Тараса Шевченка filed Critical Київський Національний Університет Імені Тараса Шевченка
Priority to UAU201612268U priority Critical patent/UA116225U/en
Publication of UA116225U publication Critical patent/UA116225U/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

Об'єктив для мікросупутників містить головне увігнуте дзеркало, вторинне сферичне дзеркало, коригуючий елемент. Головне дзеркало має еліптичну форму та діаметр 180 мм, головне та вторинне дзеркало виконано з астроситалу СО-115М. Коригувальний елемент складається з трьох лінз, виконаних з матеріалу плавлений кварц. При цьому крайні лінзи позитивні, а середня лінза має форму меніска і розташована увігнутою поверхнею до простору зображень.The lens for microsatellites contains a main concave mirror, a secondary spherical mirror, a correcting element. The main mirror has an elliptical shape and a diameter of 180 mm, the main and secondary mirrors are made of astrosital CO-115M. The correcting element consists of three lenses made of fused quartz material. The extreme lenses are positive, and the middle lens has the shape of a meniscus and is located with a concave surface to the image space.

Description

Корисна модель належить до оптичних приладів, а саме до області спостережних оптичних приладів і може бути використано для вирішення завдань виявлення, розпізнавання та ідентифікації об'єктів спостереження з космосу на поверхні Землі в спектральному діапазоні 0,45-0,75 мкм.The useful model belongs to optical devices, namely to the field of observational optical devices and can be used to solve the tasks of detection, recognition and identification of objects of observation from space on the Earth's surface in the spectral range of 0.45-0.75 μm.

Найбільш близьким за сукупністю ознак до заявленого є ультрафіолетовий об'єктив (ПатентThe ultraviolet lens (Patent

РФ Мо 2154849, від 20.08.2000, МПК 502813/14, 502817/08), що містить головне увігнуте параболічне дзеркало, вторинне сферичне дзеркало і коригувальний елемент, що складається з трьох лінз з однаковим показником заломлення. Крайні лінзи негативні і виконані у вигляді менісків, звернених увігнутістю до простору зображень, а центральна -двоопуклою. Недоліками вказаного пристрою є вузький спектральний діапазон роботи, коригувальний елемент, виконаний з матеріалу непридатного для використання в умовах великого перепаду температур, невеликий діаметр головного дзеркала, параболічна форма поверхні головного дзеркала, яка складніше у виготовленні, ніж еліптична.RF Mo 2154849, dated 20.08.2000, IPC 502813/14, 502817/08), containing the main concave parabolic mirror, a secondary spherical mirror and a corrective element consisting of three lenses with the same refractive index. The extreme lenses are negative and are made in the form of menisci, facing the image space with concavity, and the central one is biconvex. The disadvantages of this device are a narrow spectral range of operation, a corrective element made of a material unsuitable for use in conditions of a large temperature difference, a small diameter of the main mirror, a parabolic shape of the surface of the main mirror, which is more difficult to manufacture than an elliptical one.

В основу корисної моделі поставлено задачу створити систему об'єктива для роботи в умовах відкритого космосу, забезпечити більш високі технічні характеристики: поліпшення якості зображення і розширення спектрального діапазону роботи.The basis of a useful model is the task of creating a lens system for working in open space, providing higher technical characteristics: improving image quality and expanding the spectral range of work.

Поставлена задача вирішується тим, що об'єктив для мікросупутників, що містить головне увігнуте дзеркало, вторинне сферичне дзеркало, коригуючий елемент, що складається з трьох лінз, згідно з корисною моделлю, головне дзеркало має еліптичну форму та діаметр 180 мм, головне та вторинне дзеркало виконано з астроситалу СО-115М, а коригувальний елемент складається з трьох лінз, виконаних з матеріалу плавлений кварц, причому крайні лінзи позитивні, а середня лінза має форму меніска і розташована увігнутою поверхнею до простору зображень.The problem is solved by the fact that a lens for microsatellites containing a main concave mirror, a secondary spherical mirror, a correction element consisting of three lenses, according to a useful model, the main mirror has an elliptical shape and a diameter of 180 mm, the main and secondary mirrors made of CO-115M astrosital, and the corrective element consists of three lenses made of fused quartz material, and the extreme lenses are positive, and the middle lens has the shape of a meniscus and is located with a concave surface to the image space.

Головне дзеркало має більший діаметр - 180 мм, що дозволяє отримати дозвіл краще 1 секунди дуги і еліптичну форму поверхні, яка легше в виготовленні, ніж параболічна.The main mirror has a larger diameter - 180 mm, which allows you to get a resolution better than 1 second of arc and an elliptical surface shape, which is easier to manufacture than a parabolic one.

Коригувальний елемент складається з трьох лінз, причому крайні лінзи позитивні, а центральна виконана у вигляді меніска, зверненого увігнутістю до простору зображень. Виконання дзеркал з астроситала СО-115М, а лінз коригуючого елемента системи з плавленого кварцу - матеріалів з наднизьким коефіцієнтом теплового розширення, дає можливість отримати стабільні параметриThe corrective element consists of three lenses, and the extreme lenses are positive, and the central one is made in the form of a meniscus, facing the image space with its concavity. The performance of mirrors from CO-115M astrosital, and the lenses of the corrective element of the system from fused quartz - materials with an ultra-low coefficient of thermal expansion, makes it possible to obtain stable parameters

Зо оптичної системи при значному перепаді температур від -60С до «т 15 70.From the optical system with a significant temperature difference from -60C to 1570°C.

Виконання негативною лінзи коректора у вигляді меніска, зверненого увігнутістю до простору зображень, а наступного за ним, позитивної лінзи коректора в формі двоопуклої дає можливість зменшення залишкової сферохроматичної аберації в широкому діапазоні спектра.Making a negative corrector lens in the form of a meniscus facing the image space with a concavity, followed by a positive biconvex corrector lens makes it possible to reduce residual spherochromatic aberration in a wide range of the spectrum.

При цьому також зменшується і залишкова кома, в результаті чого підвищується якість зображення і розширюється спектральний діапазон роботи системи. Аберація "кривизна поля" мінімізована в розрахунку на застосування як світлоприймачів ССО-матриці.At the same time, the residual coma also decreases, as a result of which the image quality increases and the spectral range of the system's operation expands. Aberration "curvature of the field" is minimized in the calculation of the use of SSO-matrix as light receivers.

Невідомі оптичні системи об'єктивів, що мають ознаки, подібні ознакам, що відрізняють пропоновану систему від прототипу, тому дана оптична система має істотні відмінності.Unknown optical lens systems that have features similar to the features that distinguish the proposed system from the prototype, so this optical system has significant differences.

Запропонована корисна модель пояснюється наступними графічними матеріалами:The proposed useful model is explained by the following graphic materials:

Фіг. 1 - оптична схема об'єктива.Fig. 1 - optical scheme of the lens.

Фіг. 2 - поперечні аберації на осі і половини кута поля зору 0,47 і 0,757.Fig. 2 - transverse aberrations on the axis and half the angle of the field of view are 0.47 and 0.757.

Фіг. З - частотно-контрастна характеристика.Fig. C - frequency-contrast characteristic.

Фіг. 4 - кривизна поля.Fig. 4 - field curvature.

Фіг. 5 - оптична передавальна функція.Fig. 5 - optical transmission function.

На фіг. 1 зображена запропонована оптична система об'єктива. Система містить головне увігнуте еліптичне дзеркало 1, вторинне сферичне дзеркало 2 і коригувальний елемент, встановлений по ходу променя позаду вторинного дзеркала, що складається з трьох лінз З, 4 і 5, з яких крайні лінзи З ії 5 позитивні, а центральна лінза 4 виконана у вигляді негативного меніска, зверненого увігнутістю до простору зображень. Лінзи коректора виконані з матеріалу з однаковим показником заломлення (плавленого кварцу), що має низький коефіцієнт теплового розширення.In fig. 1 shows the proposed optical lens system. The system includes the main concave elliptical mirror 1, the secondary spherical mirror 2 and the correcting element installed along the path of the beam behind the secondary mirror, consisting of three lenses Z, 4 and 5, of which the extreme lenses Z and 5 are positive, and the central lens 4 is made in in the form of a negative meniscus facing the space of images by its concavity. Corrector lenses are made of material with the same refractive index (fused quartz), which has a low coefficient of thermal expansion.

Промені світла, відбиваючись від головного і вторинного дзеркала 1 і 2, проходять через лінзи коректора 3, 4 і 5, утворюючи зображення об'єкта спостереження в площині зображення 6, яка розташована позаду головного дзеркала 1.Rays of light, reflecting from the main and secondary mirrors 1 and 2, pass through the corrector lenses 3, 4 and 5, forming an image of the observation object in the image plane 6, which is located behind the main mirror 1.

Конструктивні параметри запропонованого об'єктива наведені в таблиці, де: і - номер поверхні; її - радіуси кривизни поверхонь; й; - товщини лінз і повітряні проміжки; п; - показники заломлення;, - світлові діаметри поверхонь; й - ексцентриситет. Ексцентриситетом, відмінним від нуля має тільки головне дзеркало 1, всі інші оптичні поверхні сферичні. Всі лінійні параметри системи наводяться в мм. (510)The design parameters of the proposed lens are listed in the table, where: i - surface number; her - radii of curvature of surfaces; and; - lens thicknesses and air gaps; n; - refractive indices;, - light diameters of surfaces; and - eccentricity. Only the main mirror 1 has an eccentricity different from zero, all other optical surfaces are spherical. All linear parameters of the system are given in mm. (510)

Таблиця 7717711 п | матерал | й | є 1 -7200 | 230 | щ-.КМ- | Ю.- | л80 | -0,71363 2 | 467,64 | 186855 | - | - | 73 | 0 3 | 546,067 | 70 | 1460077 | кварц. | 40 | 0 4 | -58559 | 204 | - |! - | 4 | 0 | 144867 | 10 | 1460077 | кварц. | 32 | 0 6 | зпе98 | 3525 | - | - | з | 0 7 | 86279 | 57 | 1460077 | кварц. | 30 | 0 і 8 | 90986 | з47Йй | - | - / з Ї о0 |і "- Задній фокальний відрізок (відстань від другої поверхні лінзи 5 коригуючого елемента до площини зображення)Table 7717711 p | material | and | is 1 -7200 | 230 | sh-.KM- | Yu.- | l80 | -0.71363 2 | 467.64 | 186855 | - | - | 73 | 0 3 | 546,067 | 70 | 1460077 | quartz. | 40 | 0 4 | -58559 | 204 | - |! - | 4 | 0 | 144867 | 10 | 1460077 | quartz. | 32 | 0 6 | zpe98 | 3525 | - | - | with | 0 7 | 86279 | 57 | 1460077 | quartz. | 30 | 0 and 8 | 90986 | from 47th | - | - / z Y o0 |i "- Back focal segment (distance from the second surface of the lens 5 of the corrective element to the image plane)

Еквівалентний фокус системи 900 мм, відносний отвір 1/5. Загальна довжина системи при товщині вторинного дзеркала 8-310 мм.Equivalent system focus 900mm, relative aperture 1/5. The total length of the system with a secondary mirror thickness of 8-310 mm.

На фіг. 2 показані зображення точки для різних кутів поля зору в кутовій мірі м/ і в міліметрах 5 Ї для чотирьох довжин хвиль. У лівому верхньому кутку масштаб в мікронах. Відлік кутів ведеться від оптичної осі, таким чином, повне поле зору складе 2м/-1,5 градуса дуги або в лінійній мірі 21 -23,9 мм.In fig. 2 shows the images of the point for different angles of the field of view in angular measure m/ and in millimeters 5 Й for four wavelengths. In the upper left corner, the scale is in microns. Angles are counted from the optical axis, so the full field of view will be 2m/-1.5 degrees of arc or in linear measure 21-23.9 mm.

На фіг. 3 зображений графік частотно-контрастної характеристики. Лінією, яка є верхньою, на графіку позначено теоретичну межу для оптичної системи з таким же діаметром головного дзеркала, світлосилою і екрануванням. Верхню лінію практично затуляють лінії реальної системи, що говорить про те, що розрахована система знаходиться близько до теоретичної межі.In fig. 3 shows a graph of the frequency-contrast characteristic. The upper line on the graph marks the theoretical limit for an optical system with the same diameter of the main mirror, luminous intensity and shielding. The upper line is almost obscured by the lines of the real system, which indicates that the calculated system is close to the theoretical limit.

На фіг. 4 зображений графік кривизни поля. З графіка видно, що глибина всіх різких зображень відхиляється від ідеальної площини не більше ніж на 0,1 мм. Таким чином представлена оптична система ідеально підходить для роботи спільно з ССО-матрицею як світлонакопичувальний елемент.In fig. 4 shows the field curvature graph. The graph shows that the depth of all sharp images deviates from the ideal plane by no more than 0.1 mm. In this way, the presented optical system is ideally suited to work together with the SCO-matrix as a light-accumulating element.

На фіг. 5 зображено розподіл енергії від точкового джерела. Видно, що центральний максимум займає в лінійній мірі менше З мікрон, а концентрація енергії в ньому перевищує 90 9о (число Штреля більше 0,9, вісь Х).In fig. 5 shows the distribution of energy from a point source. It can be seen that the central maximum occupies in a linear measure less than 3 microns, and the energy concentration in it exceeds 90 9o (the Strehl number is greater than 0.9, X axis).

Запропонований об'єктив може бути використаний для вирішення завдань виявлення, розпізнавання та ідентифікації об'єктів спостереження в атмосфері і за її межами. При використанні як об'єктива мікросупутника спільно з ССО-матрицею з розміром пікселя 6 мікрон і вікном 24 х 24 мм, отримане зображення матиме 4000 х 4000 елементів і охопить з висоти 400 км площу 10,4 х 10,4 км. Розміру одного пікселя на матриці буде відповідати 2,6 м на поверхніThe proposed lens can be used to solve the tasks of detection, recognition and identification of observation objects in the atmosphere and beyond. When used as a microsatellite lens together with a SSO-matrix with a pixel size of 6 microns and a window of 24 x 24 mm, the resulting image will have 4000 x 4000 elements and cover an area of 10.4 x 10.4 km from an altitude of 400 km. The size of one pixel on the matrix will correspond to 2.6 m on the surface

Землі. В разі використання матриці з розміром пікселя З мікрони роздільна здатність об'єктива збільшиться вдвічі.Earth In the case of using a matrix with a pixel size of 2 microns, the resolution of the lens will double.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІUSEFUL MODEL FORMULA Зо Об'єктив для мікросупутників, що містить головне увігнуте дзеркало, вторинне сферичне дзеркало, коригуючий елемент, що складається з трьох лінз, який відрізняється тим, що головне дзеркало має еліптичну форму та діаметр 180 мм, головне та вторинне дзеркало виконано з астроситалу СО-115М, а коригувальний елемент складається з трьох лінз, виконаних з матеріалу плавлений кварц, причому крайні лінзи позитивні, а середня лінза має форму меніска і розташована увігнутою поверхнею до простору зображень.ZO Lens for microsatellites, containing a main concave mirror, a secondary spherical mirror, a correcting element consisting of three lenses, characterized in that the main mirror is elliptical in shape and 180 mm in diameter, the main and secondary mirrors are made of astrosite CO- 115M, and the corrective element consists of three lenses made of fused quartz material, and the extreme lenses are positive, and the middle lens has the shape of a meniscus and is located with a concave surface to the image space.
UAU201612268U 2016-12-02 2016-12-02 LENS FOR MICRO SATELLITES UA116225U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201612268U UA116225U (en) 2016-12-02 2016-12-02 LENS FOR MICRO SATELLITES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201612268U UA116225U (en) 2016-12-02 2016-12-02 LENS FOR MICRO SATELLITES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA116225U true UA116225U (en) 2017-05-10

Family

ID=74306761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU201612268U UA116225U (en) 2016-12-02 2016-12-02 LENS FOR MICRO SATELLITES

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA116225U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8867140B2 (en) Low distortion athermalized imaging lens
CN203981958U (en) A kind of large zoom ratio medium wave infrared continuous zoom lens
CN103823294B (en) There is the continuous vari-focus medium-wave infrared optical system of overlength focal length
Marks et al. Gigagon: a monocentric lens design imaging 40 gigapixels
JP6722195B2 (en) Reflection telescope with wide field of view
CN110989152A (en) Common-path flexible off-axis four-inverse focal length optical system
NO157635B (en) AFOCALLY, DOUBLE-BREAKING REFRACTOR TELESCOPE.
KR20180023010A (en) Flat wedge-shaped lens and image processing method
FR2484657A1 (en) "ZOOM" AFOCAL SCREEN
CN109239897A (en) A kind of off-axis three anti-non-focus optical system
CN102253479B (en) Principal focus type refracting-reflecting optical system
RU2642173C1 (en) Athermalised wideangle lens for ir spectral region
CN203965714U (en) A kind of long-focus long-wave infrared continuous zoom lens
US20210278639A1 (en) Optical imaging module having a hyper-hemispherical field and controlled distortion and compatible with an outside environment
UA116225U (en) LENS FOR MICRO SATELLITES
RU2446420C1 (en) Catadioptric system
RU163268U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162339U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162318U1 (en) TWO-LENS LENS
Gebgart Design features of some types of ultrawide-angle objectives
RU2650055C1 (en) Catadioptric telescope
RU2415451C1 (en) Reflector lens
Wolf et al. On the determination of aspheric profiles
RU2385475C1 (en) High-aperture wide-angle lens for infrared spectrum (versions)
GB2085184A (en) Afocal dual magnification refractor telescopes