ПАРАБОЛИЧЕСКАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности, к зеркальным объективам, и может быть использована в оптико-электронных высокоразрешающих системах дистанционного зондирования Земли.
Известна трехзеркальная оптическая система (патент РФ №106764, опубликованный 20.07.2011), состоящая из трех оптически сопряженных компонентов, образующих анастигматическую оптическую систему, которая строит изображение и является внеосевой и децентрированной как по апертуре, так и по полевому углу. Первый компонент с положительной оптической силой - зеркало, отражающая поверхность которого - сегмент вогнутого гиперболоида, обращенное вогнутостью к предмету, второй компонент - зеркало с отрицательной оптической силой - выпуклый гиперболоид, третий компонент с положительной оптической силой - зеркало, отражающая поверхность которого - вогнутый эллипсоид, обращенное вогнутостью к изображению, все три зеркала образованы поверхностями вращения с общей осью. Недостатками данной оптической схемы являются ее массогабаритные характеристики, наличие большого числа отражательных элементов и отсутствие возможности изменения размеров изображения.
Известен зеркально-линзовый объектив (патент РФ №2415451, опубликованный 27.03.2011), содержащий установленные последовательно по направлению луча главное вогнутое с центральным отверстием гиперболоидальное зеркало, вторичное выпуклое гиперболоидальное зеркало и линзовую систему, выполненную из двух линзовых компонентов и установленную позади главного зеркала. Первый компонент с положительной оптической силой, второй в виде одиночной линзы с отрицательной оптической силой. Недостатками данного технического решения являются наличие большого числа оптических элементов и отсутствие возможности изменения размеров изображения.
Наиболее близкой к данному техническому решению и принятой за прототип является трехзеркальная оптическая система без экранирования, описанная в патенте РФ №2327194 (опубликован 20.06.2008), которая является внеосевой и децентрированной как по апертуре, так и по полевому углу, и содержит зеркала, образованные поверхностями вращения с общей осью. Отражающая поверхность первичного зеркала - сегмент вогнутого гиперболоида с оптической силой, близкой к силе всей системы, вторичное зеркало - выпуклое сферическое, отражающая поверхность третичного зеркала - сегмент вогнутого сплюснутого эллипсоида. Расстояние между первичным и вторичным зеркалами меньше фокусного расстояния первичного зеркала. Центры отражающих поверхностей всех зеркал расположены в вершинах треугольника, плоскость которого включает общую ось этих зеркал, и с разных сторон относительно этой оси. Вершины первичного и третичного зеркал совмещены. Первичное и третичное зеркало имеют общую опору, что снижает потребность в количестве степеней свободы котировочных подвижек (приводов). Недостатками данного технического решения являются массогабаритные характеристики, наличие большого числа отражательных элементов и отсутствие возможности изменения размеров изображения.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является реализация системы изменения размера изображения во входном объективе систем дистанционного зондирования земной поверхности, уменьшение массогабаритных характеристик и уменьшение оптических аберраций.
Данная задача решается за счет того, что параболическая оптическая система, состоящая из рефлектора, образованного поверхностью вращения кривой второго порядка, приводов, опорного устройства, отличается тем, что рефлектор выполнен в виде части усеченного параболоида, а также она содержит апертурную диафрагму, закрепленную на устройстве ее перемещения по траектории, повторяющей сечение рефлектора, площадку фотоприемного устройства, закрепленную на опорном устройстве так, что ее нормаль совпадает с задним фокальным отрезком рефлектора, рефлектор выполнен неподвижным и имеет прямоугольный контур обреза. Опорное устройство выполнено с возможностью вращения вокруг оси, проходящей через главный фокус параболоида.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, являются уменьшение количества отражающих элементов, отсутствие хроматических аберраций и реализация системы изменения размеров изображения.
Сущность полезной модели поясняется фиг., где изображена схема параболической оптической системы.
Параболическая оптическая система состоит из рефлектора 1, выполненного в виде части усеченного параболоида вращения с прямоугольным контуром обреза, апертурной диафрагмы 2, площадки 3 фотоприемного устройства и не указанных на фигуре опорного устройства, приводов, устройства перемещения апертурной диафрагмы.
Устройство работает следующим образом. При расположении предмета в бесконечности или удаленного от параболической оптической системы на бесконечно большое расстояние, поступающие в параболическую оптическую систему параллельные пучки лучей, отраженные от предмета, формируют изображение в плоскости главного фокуса F, где установлена площадка 3 фотоприемного устройства, нормаль к которой совпадает с задним фокальным отрезком рефлектора 1. При одновременном перемещении апертурной диафрагмы 2 по траектории, повторяющей сечение рефлектора 1 в направлении вершины параболы и повороте площадки 3 фотоприемного устройства так, чтобы она всегда оставалась ортогональной заднему фокальному отрезку, происходит уменьшение длины заднего фокального отрезка, что приводит к уменьшению размеров изображения, получаемого в плоскости главного фокуса F. При обратном одновременном перемещении апертурной диафрагмы 2 и повороте площадки 3 фотоприемного устройства происходит увеличение длины заднего фокального отрезка, что в итоге приводит к увеличению размеров изображения, получаемого в плоскости главного фокуса F.