Зеркальный объектив с четырьмя отражениями

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(57) Зеркальный объектив с четырьмя отражениями, содержащий пару зеркал, одно из которых выполнено вогнутым, отличающийся тем, что зеркала выполнены сферическими и установлены друг относительно друга на расстоянии, равном разности радиусов кривизны первого и второго зеркал, причем первое зеркало выполнено выпуклым. 4111 1 Предполагаемое изобретение относится к области оптического приборостроения, к зеркальным объективам. Известен объектив, состоящий из четырех асферических зеркал с совмещенными вершинами первого и третьего, а также второго и четвертого зеркал 1. Недостатком объектива является различие уравнений поверхностей второго и четвертого зеркал, что усложняет технологию изготовления и повышает трудоемкость объектива. Известен также объектив, являющийся наиболее близким по технической сущности к изобретению. Объектив состоит из четырех асферических вогнутых зеркал, причем плоскости первого и третьего, второго и четвертого зеркал попарно совмещены 2. Недостатком объектива, выбранного в качестве прототипа, является наличие асферической формы поверхности у всех четырех зеркал, что усложняет его изготовление. Задача состоит в упрощении конструкции, а также в упрощении формы поверхностей используемых зеркал. Решение указанной задачи достигается тем, что в зеркальном объективе с четырьмя отражениями, содержащим пару зеркал, одно из которых выполнено вогнутым, зеркала выполнены сферическими и установлены друг относительно друга на расстоянии, равном разности радиусов кривизны первого и второго зеркал,причем первое зеркало выполнено выпуклым. Данное конструктивное решение позволяет заменить четырехзеркальный объектив с попарносовмещенными асферическими зеркалами на двухзеркальный объектив с четырьмя отражениями, а сферическая форма зеркал упрощает их изготовление. Кроме того, такое конструктивное решение приводит к выносу плоскости изображения за пределы системы, что позволяет размещать перед плоскостью изображения сканирующие элементы, фильтры, различные приемники излучения и т.д. Конструкция объектива позволяет защитить плоскость изображения от постороннего света, а выполнение объектива только из зеркальных элементов исключает хроматические аберрации, что позволяет использовать его в широком спектральном диапазоне. Расчеты радиусов кривизны зеркал и установка их на расстоянии, равном разности их радиусов, приводят к коррекции аберраций, а ход светового луча при этом являет собой последовательное отражение луча от первого зеркала, затем от второго, после этого опять тот же процесс повторного отражения от первого и затем второго зеркал с последующим построением изображения в фокусе системы и, следовательно, выносом плоскости изображения (задний фокальный отрезок -). На фиг. 1 представлена принципиальная оптическая схема зеркального объектива и показан ход светового луча. На фиг. 2 приведены конструктивные данные рассчитанного варианта объектива с фокусным расстоянием 200 мм, задним фокальным отверстием /14 и угловым полем зрения 26. Величина выноса плоскости изображения этого варианта объектива -647 мм. На фиг. 3 и 4 представлены соответственно таблицы и графики остаточных аберраций расчетного варианта системы для точки на оси, точки вне оси, а также широких наклонных пучков в меридиональном и сагиттальном сечениях для углов 212 и 3. Объектив состоит из двух зеркал 1, 2 (фиг. 1). Зеркало 1 выполнено выпуклым сферическим. Зеркало 2 выполнено вогнутым сферическим и установлено от зеркала 1 на расстоянии, равном разности радиусов кривизны первого и второго зеркал. Сферическое зеркало 2 имеет центральное отверстие А для прохождения света со стороны пространства предметов. Параллельный пучок световых лучей падает на первое зеркало и после отражения от него попадает на зеркало 2 (второе отражение). Зеркало 2 образует сходящийся пучок световых лучей, на пути которых находится зеркало 1 (третье отражение), посылающее световой пучок опять на зеркало 2 (четвертое отражение). После четвертого отражения световой пучок строит изображение у фокальной плоскости системы (фиг. 1). Величина выноса плоскости изображения -647 мм представлена на фиг. 2. Там же приведены параметры объектива фокусное расстояние 200 мм, заднее фокальное отверстие /14 и угловое поле зрения 26, а также его конструктивные данные радиусы кривизны зеркал , расстояние между зеркалами ,световые диаметры и показатели преломления. На фиг. 3 приведены результаты аберрационного расчета. В таблице Точка на оси для каждой ординаты лучаприведены результаты расчета тангенса угла, образованного выходящим из объектива лучом с оптической осью,продольнойи поперечной у сферической аберрации отступления от условия изопланатизма . В таблице Точка вне оси для каждого углаполя в пространстве предметов приведены ордината точки пересечения главного луча с плоскостью изображения у дисторсия у удале 2 4111 1 ние точки схода бесконечно тонких сагиттальных и меридиональных пучков лучей от плоскости изображения ,и их разность. В таблицах Меридиональное сечение и Сагиттальное сечение для зоны 212 и края поля 3 приведены соответствующие аберрации у и х относительно главного луча, а по данным расчета на фиг. 4 построены соответствующие графики остаточных аберраций. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.