ОБЪЕКТИВ КОЛЛИМАТОРА

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам коллиматоров, работающих в видимом и ближнем ИК-диапазоне длин волн, и может быть использована в различных оптических приборах.
Известен зеркально-линзовый объектив, описанный в авторском свидетельстве СССР №535536, МПК G02B17/00, опубликованном 15.11.1976 г.Данный объектив может работать в качестве объектива коллиматора, т.е. в обратном ходе лучей. При этом лучи идут из плоскости установки, в которой находится тест-объект.В обратном ходе лучей объектив состоит из четырех компонентов: первого, выполненного в виде мениска, обращенного выпуклостью к тест-объекту, второго - первичного выпуклого зеркала, обращенного выпуклостью в сторону тест-объекта, третьего - вторичного вогнутого зеркала с отверстием в центральной части, в котором находится первый компонент, причем, отражающими поверхностями зеркала обращены друг к другу, и четвертого компонента - двухлинзового оптического элемента, выполненного по ходу лучей из отрицательного одиночного мениска, обращенного выпуклостью к изображению и, расположенной за ним со стороны пространства изображений одиночной двояковыпуклой линзы, причем, второй компонент расположен между третьим и четвертым компонентами. Однако данный объектив имеет сложную конструкцию из двух зеркал и трех линз, недостаточное фокусное расстояние - 200 мм, недостаточный диаметр выходного зрачка - 100 мм и недостаточную технологичность, т.к. одно из зеркал выполнено с отверстием, что затрудняет его изготовление.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является объектив коллиматора, описанный в патенте РФ на изобретение №2532244, МПК G02B 27/30,17/08, опубликованном 27.10.2014 г. Объектив содержит первичное зеркало, на первую по ходу лучей поверхность которого нанесено зеркальное покрытие, вторичное зеркало с зеркальным покрытием, установленное перед первичным зеркалом, двухлинзовый оптический элемент, установленный за первичным зеркалом со стороны пространства изображений и состоящий по ходу лучей из одиночной отрицательной линзы, обращенной вогнутой поверхностью к пространству изображений, и одиночной двояковыпуклой линзы, причем первичное и вторичное зеркала выполнены в виде сплошных плоско-параллельных пластин, на первичном зеркале зеркальное покрытие нанесено в его центральной зоне, периферийная часть - прозрачная, а на первой со стороны источника света поверхности в центральной зоне вторичного зеркала расположен тест-объект, выполненный в виде прозрачной марки или перекрестия на непрозрачном фоне. Однако данный объектив имеет недостаточное фокусное расстояние - 500, 36 мм, недостаточный диаметр выходного зрачка - 120 мм, недостаточное поле в пространстве изображения - 2W=2 град., сложную конструкцию и недостаточную технологичность, т.к. вторичное зеркало имеет непрозрачные покрытия с двух сторон - с одной - зеркальное, а с другой - непрозрачное, полученное, например, фотовакуумным способом путем нанесения хрома.
Задача предлагаемой полезной модели - создание объектива коллиматора с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - увеличение фокусного расстояния, диаметра выходного зрачка, углового поля в пространстве изображений с упрощенной конструкцией и повышенной технологичностью при сохранении высокого качества изображения.
Это достигается тем, что в объективе коллиматора, содержащем первичное зеркало, выполненное в виде сплошной плоско-параллельной пластины, на первую по ходу лучей поверхность которого нанесено зеркальное покрытие в его центральной зоне так, что периферийная часть - прозрачная, вторичное зеркало, выполненное в виде сплошной плоскопараллельной пластины, установленное перед первичным зеркалом, двухлинзовый оптический элемент, установленный за первичным зеркалом со стороны пространства изображений и состоящий по ходу лучей из одиночной отрицательной линзы, обращенной вогнутой, второй по ходу лучей, поверхностью к пространству изображений и одиночной двояковыпуклой линзы, тест-объект, выполненный в виде прозрачной марки или перекрестия на непрозрачном фоне, в отличие от известного, на первую со стороны источника света поверхность сплошной плоско-параллельной пластины вторичного зеркала нанесено зеркальное покрытие, выполненное фотовакуумным способом, на которой расположен тест-объект, причем зеркальное покрытие нанесено на всю ее поверхность, кроме той части, где расположен тест-объект, а вторая со стороны источника света поверхность сплошной плоско-параллельной пластины вторичного зеркала выполнена прозрачной.
На фиг. представлена оптическая схема предложенного объектива коллиматора.
Объектив коллиматора состоит из первичного зеркала 1, вторичного зеркала 2, двухлинзового оптического элемента, состоящего по ходу лучей из одиночной отрицательной линзы 3 и одиночной двояковыпуклой линзы 4, кроме того, перед вторичным зеркалом 2 расположены источник света 5 и осветитель 6. Первичное зеркало 1 выполнено в виде сплошной плоскопараллельной пластины с нанесенным зеркальным покрытием на первую по ходу лучей поверхность в ее центральной зоне, при этом периферийная ее часть - прозрачная. Вторичное зеркало 2 выполнено в виде сплошной плоско-параллельной пластины, на первой со стороны источника света 5 поверхности которой расположен тест-объект (на фиг. не указан), выполненный в виде прозрачной марки или перекрестия на непрозрачном фоне, который одновременно является зеркальным покрытием, находящимся также на первой со стороны источника света поверхности сплошной плоскопараллельной пластины вторичного зеркала 2. Двухлинзовый оптический элемент установлен за сплошной плоско-параллельной пластиной первичного зеркала 1 со стороны пространства изображений и состоит по ходу лучей из одиночной отрицательной линзы 3, обращенной вогнутой, второй по ходу лучей, поверхностью к пространству изображений и одиночной двояковыпуклой линзы 4. Апертурная диафрагма - выходной зрачок (на фиг. не указан) совпадает со второй по ходу лучей поверхностью двояковыпуклой линзы 4, но может находиться и в другом месте. Источник света 5 расположен перед сплошной плоско-параллельной пластиной вторичного зеркала 2. Осветитель 6 установлен между источником света 5 и сплошной плоско-параллельной пластиной вторичного зеркала 2.
Объектив коллиматора работает следующим образом: световой поток от источника света 5, например, светодиода, через осветитель 6, который может быть выполнен в виде плоско-параллельной пластины с матовой поверхностью, попадает на тест-объект, расположенный на первой со стороны источника света 5 поверхности сплошной плоско-параллельной пластины вторичного зеркала 2, проходит сквозь эту пластину в центральной зоне, попадает на первичное зеркало 1, выполненное в виде сплошной плоско-параллельной пластины, отражается от ее центральной зеркальной зоны, идет назад, проходит сквозь сплошную плоско-параллельную пластину вторичного зеркала 2, отражается от периферийной зоны первой со стороны источника света 5 поверхности сплошной плоско-параллельной пластины вторичного зеркала 2, проходит назад через сплошную плоско-параллельную пластину вторичного зеркала 2, проходит через периферийную прозрачную часть сплошной плоско-параллельной пластины первичного зеркала 1, затем последовательно проходит через одиночную отрицательную линзу 3 и одиночную двояковыпуклую линзу 4, и коллимирует в бесконечность.
В соответствии с предложенным решением рассчитан конкретный объектив коллиматора, исправленный для длины волны 640 нм.
Характеристики рассчитанного объектива:
фокусное расстояние f'  580 мм
угловое поле в пространстве изображений  3 град,
диаметр выходного зрачка  130 мм
Конструктивные параметры объектива коллиматора приведены в таблице 1. В табл. 2 приведены аберрации для длины волны 640 нм предложенного объектива коллиматора в обратном ходе лучей при диаметре выходного зрачка 130 мм и угловом поле в пространстве изображений 2W=3 град. Предлагаемый объектив имеет увеличенное фокусное расстояние - 580 мм, увеличенный диаметр выходного зрачка - 130 мм, увеличенное угловое поле в пространстве изображений - 3 град., упрощенную конструкцию и повышенную технологичность - содержит только две поверхности с непрозрачными покрытиями вместо трех. Предлагаемый объектив коллиматора имеет также высокое качество изображения, что следует из табл. 2.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата - создан объектив коллиматора с увеличенным фокусным расстоянием, увеличенным диаметром выходного зрачка и увеличенным угловым полем в пространстве изображений при упрощенной конструкции и повышенной технологичности при высоком качестве изображения.