Объектив зеркально-линзовый
MIRROR-LENS OBJECTIVE

Изобретение относится к оптическому приборостроению, предназначено для работы с матричным приемником лучистой энергии и может быть использовано в качестве объектива оптико-электронной аппаратуры.
Известен зеркально-линзовый объектив, описанный в патенте RU №2415451, МПК G02B, 17/06, опубликованном 27.03.2011 г., содержащий главное вогнутое гиперболическое зеркало, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало и линзовую систему. Объектив имеет высокое качество изображения, но при этом обладает невысокой светосилой и небольшим угловым полем в пространстве предметов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является зеркально-линзовый объектив, описанный в патенте RU №2670237, МПК G02B 17/08, 23/00, опубликованном 19.10.2018 г. Объектив содержит установленные последовательно по ходу луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему с оптической силой  выполненную из одиночных линзовых компонентов и установленную позади главного зеркала. Первый компонент - двояковыпуклая линза со сферическими поверхностями, второй - отрицательный. Между первым и вторым компонентами размещен третий отрицательный компонент. Оптические силы линз удовлетворяют условию:  где  -  оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;  - оптическая сила линзовой системы; и  - оптические силы линз компонентов линзовой системы. При высоком качестве изображения объектив имеет небольшие светосилу 1:10,53 и угловое поле 1,76 градуса.
Задачей настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик.
Технический результат - увеличение относительного отверстия и углового поля в пространстве предметов, а также расширение спектрального диапазона.
Это достигается тем, что в объективе зеркально-линзовом, состоящем из главного вогнутого с центральным отверстием гиперболоидального зеркала, вторичного выпуклого гиперболоидального зеркала и линзовой системы, выполненной из одиночных линзовых компонентов, расположенных по ходу луча, первого положительного, выполненного двояковыпуклым, второго отрицательного, третьего отрицательного, в отличие от известного, второй компонент линзовой системы выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений, третий компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, кроме того, в линзовую систему добавлен четвертый положительный компонент, выполненный в виде мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов и расположенного за третьим компонентом, при этом оптические силы всех элементов объектива удовлетворяют условиям:
где:
- оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;
- оптическая сила линзовой системы;
- оптические силы линз компонентов линзовой системы,
а линзовая система расположена в центральном отверстии главного вогнутого гиперболоидального зеркала.
На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенного объектива, на фиг. 2 - частотно-контрастная характеристика объектива при 20°С.
Объектив зеркально-линзовый (фиг. 1) содержит по ходу лучей главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало 1, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало 2, образующих зеркальную систему с оптической силой  Кроме того, объектив зеркально-линзовый содержит линзовую систему с оптической силой  состоящую из четырех отдельных компонентов, расположенных по ходу луча, первый, из которых выполнен в виде двояковыпуклой линзы 3, с оптической силой  второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска 4, с оптической силой  обращенного выпуклостью к пространству изображений, третий компонент, выполнен в виде двояковогнутой линзы 5, с оптической силой  четвертый компонент, выполнен в виде положительного мениска 6, с оптической силой  обращенного выпуклостью к пространству предметов. При этом оптические силы всех элементов объектива удовлетворяют условиям:
где:
- оптическая сила зеркальной системы, состоящей из главного и вторичного зеркал;
- оптическая сила линзовой системы;
- оптические силы линз компонентов линзовой системы, а линзовая система расположена в центральном отверстии главного вогнутого гиперболоидального зеркала 1. Кроме того, все оптические элементы -сферические
Объектив работает следующим образом: световой поток, исходящий из бесконечно удаленной точки предмета, попадает на главное зеркало 1, отражается от него и попадает на вторичное зеркало 2, отражается от него и попадает на первую поверхность линзовой системы, проходит через линзовую систему и образует изображение предмета в фокальной плоскости объектива.
В соответствии с предложенным решением рассчитан объектив зеркально-линзовый, конструктивные элементы которого приведены в таблице 1.
Характеристики объектива
Фокусное расстояние, мм
2000
Относительное отверстие
1:5,6
Эффективное относительное отверстие
1:6,9
Угловое поле в пространстве предметов, град.
5,2
Спектральный диапазон, мкм
0,44-0,925
Длина системы, мм
777.
Таким образом, достигнут технический результат - рассчитан объектив зеркально-линзовый, эффективное относительное отверстие которого увеличено до 1:6,9, угловое поле в пространстве предметов увеличено до 5,2 градуса, а спектральный диапазон находится в пределах 0,44-0,925 мкм, что превышает значения ближайшего аналога.