Зеркальный объектив

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Артюхина Нина Константиновна Гусакова Наталья Васильевна(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Зеркальный объектив с четырьмя отражениями, содержащий выпуклое и вогнутое зеркала, установленные с возможностью построения изображения в результате четырех поочередных отражений светового пучка, при этом в вогнутом зеркале выполнено центральное отверстие для прохождения света, отличающийся тем, что центры кривизны поверхностей зеркал совмещены, кроме того профили поверхностей зеркал сферические. Полезная модель относится к области оптического приборостроения, а именно к созданию зеркальных и зеркально-линзовых объективов, и может быть использована для оптических исследований в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра. Известен зеркальный объектив 1, состоящий из четырех вогнутых асферических зеркал с попарно совмещенными вершинами первого и третьего, второго и четвертого зеркал. 74272011.08.30 Недостатком объектива является различие уравнений поверхностей второго и четвертого зеркал, что усложняет изготовление и повышает трудоемкость объектива. Известен зеркальный объектив 2, состоящий из трех вогнутых зеркал, причем плоскости первого и третьего зеркал совмещены. Недостатком является наличие асферических поверхностей у всех трех зеркал, что усложняет его изготовление. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является зеркальный объектив с четырьмя отражениями 3, содержащий выпуклое и вогнутое зеркала, установленные с возможностью построения изображения в фокальной плоскости объектива в результате четырех поочередных отражений светового пучка, при этом в вогнутом зеркале выполнено центральное отверстие для прохождения света, первое зеркало выполнено вогнутым гиперболическим, а второе - выпуклым гиперболическим. Недостатками такого объектива являются малая апертура (угловая апертура не превышает величины 0,05) и наличие асферических поверхностей у двух зеркал, профили которых имеют неудобную с точки зрения технологии гиперболическую форму поверхностей, что усложняет его изготовление. Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение формы поверхностей используемых зеркал и увеличение апертуры при сохранении хорошего качества изображения. Решение указанной задачи достигается тем, что в зеркальном объективе с четырьмя отражениями, содержащем выпуклое и вогнутое зеркала, установленные с возможностью построения изображения в результате четырех поочередных отражений светового пучка,причем в вогнутом зеркале выполнено центральное отверстие для прохождения света, а центры кривизны поверхностей зеркал совмещены, кроме того профили поверхностей зеркал сферические. Такая конструкция объектива, состоящего из двух сферических зеркал, делает объектив простым в изготовлении, обеспечивает высокое качество изображения и позволяет увеличить угловую апертуру объектива в 5-8 раз, делая его светосильной системой, пригодной кроме обычных целей регистрации изображения на приемниках различного типа для использования в микроскопии с тубусом бесконечность. Ход светового луча при этом представляет собой последовательные поочередные отражения светового пучка от двух зеркал с построением изображения на бесконечности. Данное конструктивное решение объектива, выполненного только из зеркальных элементов, исключает хроматические аберрации и позволяет использовать его в широком спектральном диапазоне. На фиг. 1 представлена принципиальная оптическая схема зеркального объектива и показан ход светового луча, идущего из предметной точки. На фиг. 2 приведены оптические характеристики и конструктивные параметры одного из рассчитанных вариантов зеркального объектива. На фиг. 3 даны графики остаточных аберраций для осевой и внеосевой предметных точек, а также для широкого внеосевого наклонного пучка лучей в рассчитанном варианте зеркального объектива. Зеркальный объектив состоит из двух зеркал 1, 2 (фиг. 1). Первое зеркало 1 выполнено вогнутым сферическим, второе зеркало 2 выполнено выпуклым сферическим. Зеркальный объектив работает следующим образом. Световой пучок лучей, идущих из эквивалентного фокуса системы, падает на вогнутое зеркало 1, отразившись от которого попадает на выпуклое зеркало 2 (второе отражение). Зеркало 2 образует сходящийся пучок световых лучей, на пути которых находится зеркало 1 (третье отражение), посылающее световой пучок повторно на зеркало 2 (четвертое отражение). После четвертого отражения световой пучок строит изображение на бесконечности (фиг. 1). 74272011.08.30 По данной принципиальной схеме рассчитан объектив со следующими техническими характеристиками фокусным расстоянием 10 мм, относительным отверстием 0,4, линейным полем 21 мм. На фиг. 2 приведены технические характеристики рассчитанного варианта зеркального объектива и его конструктивные данные радиусы кривизны зеркал , осевое расстояние между зеркалами , показатели преломления . Результаты аберрационного расчета для точки на оси приведены графики поперечной(фиг. 3) и продольной(фиг. 4) сферической аберрации, волновой аберрации(фиг. 5) и неизопланатизма(фиг. 6), для точки вне оси - астигматических отрезкови(фиг. 7). Кроме того, даны графики аберраций широких внеосевых пучков в меридиональноми сагиттальном сечениях на краю поля зрения 0,5 мм (фиг. 8) и на зоне 0,25 мм (фиг. 9). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4