RU82876U1 - THREE-MIRROR OPTICAL SYSTEM WITHOUT SCREENING - Google Patents
THREE-MIRROR OPTICAL SYSTEM WITHOUT SCREENING Download PDFInfo
- Publication number
- RU82876U1 RU82876U1 RU2008145427/22U RU2008145427U RU82876U1 RU 82876 U1 RU82876 U1 RU 82876U1 RU 2008145427/22 U RU2008145427/22 U RU 2008145427/22U RU 2008145427 U RU2008145427 U RU 2008145427U RU 82876 U1 RU82876 U1 RU 82876U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- optical
- tertiary
- optical system
- primary
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
1. Трехзеркальная оптическая система без экранирования, содержащая три оптических сопряженных компонента, создающих в совокупности анастигматическую оптическую систему, которая строит изображение и является внеосевой и децентрированной как по апертуре, так и по полевому углу, и в которой первый компонент с положительной оптической силой - зеркало, обращенное вогнутостью к предмету, второй компонент - зеркало с отрицательной оптической силой, третий компонент с положительной оптической силой - зеркало, обращенное вогнутостью к изображению, все три зеркала образованы поверхностями вращения с общей осью, отличающаяся тем, что оптические силы компонентов и воздушные промежутки между ними удовлетворяют условию: ! ; ; ; ! 0,35<d1φ<0,45; 0,4<d2φ<0,5, ! где φ1, φ2, φ3 - оптические силы соответственно первичного, вторичного и третичного зеркал; ! φ - эквивалентная оптическая сила системы; ! d1 - расстояние между первичным и вторичным зеркалами; ! d2 - расстояние между вторичным и третичным зеркалами, при этом отражающая поверхность первичного зеркала выполнена в виде сегмента вогнутого гиперболоида, вторичное зеркало выполнено выпуклым эллиптическим, а третичное зеркало выполнено вогнутым сферическим. ! 2. Трехзеркальная оптическая система без экранирования по п.1, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введено плоское зеркало, установленное за третичным зеркалом, а фокальная плоскость оптической системы установлена между тыльными поверхностями первичного и третичного зеркал.1. A three-mirror optical system without shielding, containing three conjugate optical components, which together create an anastigmatic optical system that builds an image and is off-axis and decentered both in the aperture and in the field angle, and in which the first component with positive optical power is a mirror turned by concavity to the object, the second component is a mirror with negative optical power, the third component with positive optical power is a mirror turned by concavity to the image iju, all three mirror surfaces are formed with a common axis of rotation, characterized in that the optical power components and air gaps between them satisfy the condition: ; ; ; ! 0.35 <d1φ <0.45; 0.4 <d2φ <0.5,! where φ1, φ2, φ3 are the optical forces of the primary, secondary, and tertiary mirrors, respectively; ! φ is the equivalent optical power of the system; ! d1 is the distance between the primary and secondary mirrors; ! d2 is the distance between the secondary and tertiary mirrors, while the reflecting surface of the primary mirror is made in the form of a segment of a concave hyperboloid, the secondary mirror is convex elliptical, and the tertiary mirror is concave spherical. ! 2. The three-mirror optical system without shielding according to claim 1, characterized in that a flat mirror mounted behind the tertiary mirror is additionally introduced into it, and the focal plane of the optical system is installed between the rear surfaces of the primary and tertiary mirrors.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности, к зеркальным и зеркально-линзовым телескопам космического базирования, топографическим объективам, проекционным объективам и др., и может быть использована для улучшения их технических характеристик.The proposed utility model relates to optical instrumentation, in particular, to space-based mirror and mirror-lens telescopes, topographic lenses, projection lenses, etc., and can be used to improve their technical characteristics.
Известна трехзеркальная оптическая система без экранирования [1], содержащая три зеркальных компонента, в которой первый компонент - эллиптическое зеркало с положительной оптической силой, обращенное вогнутостью к предмету, задающее положение оси системы, второй компонент - гиперболическое зеркало с отрицательной оптической силой, третий компонент - эллипсоидное зеркало с положительной оптической силой, обращенное вогнутостью к изображению, создающее в совокупности анастигматическую оптическую систему, которая строит изображение и является внеосевой и децентрированной, как по апертуре, так и по полевому углу.Known three-mirror optical system without shielding [1], containing three mirror components, in which the first component is an elliptical mirror with positive optical power, facing concavity to the object, which sets the axis of the system, the second component is a hyperbolic mirror with negative optical power, the third component ellipsoid mirror with positive optical power, turned concavity to the image, creating in the aggregate anastigmatic optical system that builds the image and I It wishes to set up off-axis and decentered as the aperture and by field corner.
Недостатком системы является малый задний отрезок S', длина которого менее расстояния d между зеркалами: S'<d, что вынуждает приемники изображения, устанавливаемые в фокальной плоскости системы, располагать в пространстве перед главным первичным зеркалом. Это существенно усложняет конструкцию системы в целом.The disadvantage of the system is a small rear segment S ', the length of which is less than the distance d between the mirrors: S' <d, which forces the image receivers installed in the focal plane of the system to be placed in space in front of the main primary mirror. This significantly complicates the design of the system as a whole.
Другим недостатком является нетехнологичность системы из-за того, что все три зеркала являются асферическими.Another disadvantage is the low-tech system due to the fact that all three mirrors are aspherical.
Известна осевая трехзеркальная оптическая система без экранирования [2], работающая внеосевыми пучками по апертуре, в Known axial three-mirror optical system without shielding [2], working off-axis beams along the aperture, in
которой также S'<d и приемники изображения, установленные в пространстве перед главным первичным зеркалом.which also S '<d and image receivers installed in space in front of the main primary mirror.
Наиболее близким к техническому решению предлагаемой полезной модели является трехзеркальная оптическая система без экранирования [3], состоящая из трех оптически сопряженных компонентов, создающих в совокупности анастигматическую оптическую систему, которая строит изображение и является внеосевой и децентрированной, как по апертуре, так и по полевому углу, и в которой первый компонент с положительной оптической силой - зеркало, обращенное вогнутостью к предмету, второй компонент - зеркало с отрицательной оптической силой, третий компонент с положительной оптической силой - зеркало, обращенное вогнутостью к изображению.Closest to the technical solution of the proposed utility model is a three-mirror optical system without shielding [3], consisting of three optically conjugated components that together create an anastigmatic optical system that builds an image and is off-axis and decentered, both in aperture and field angle , and in which the first component with positive optical power is a mirror facing concavity to the object, the second component is a mirror with negative optical power, and the third nent with positive optical power - a mirror, facing concavity to the image.
Все три зеркала образованы поверхностями вращения с общей осью.All three mirrors are formed by surfaces of revolution with a common axis.
Недостатком известного технического решения является малый задний отрезок S', величина которого соизмерима с воздушным промежутком d между первичным и вторичным зеркалами: S'~d.A disadvantage of the known technical solution is the small rear segment S ', the value of which is comparable with the air gap d between the primary and secondary mirrors: S' ~ d.
Это ограничивает установку крупногабаритных приемников изображения, увеличивает габариты всей системы по длине 1, которая становится соизмеримой со значением, эквивалентным фокусному расстоянию оптической системы.This limits the installation of large-sized image receivers, increases the overall system dimensions along a length of 1, which becomes comparable with a value equivalent to the focal length of the optical system.
Кроме того, оптическая система нетехнологична из-за применения третьего зеркала, выполненного в виде внеосевого сегмента асферической поверхности.In addition, the optical system is not technologically advanced due to the use of a third mirror made in the form of an off-axis segment of an aspherical surface.
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции, повышение технологичности, уменьшение габаритов и повышение надежности работы оптической системы, особенно в составе оптико-электронных камер космических систем.The main task, which the utility model is aimed at, is to simplify the design, increase manufacturability, reduce dimensions and increase the reliability of the optical system, especially as a part of optical-electronic cameras of space systems.
Для решения поставленной задачи предлагается трехзеркальная оптическая система без экранирования, которая, как и прототип, содержит три оптических сопряженных компонента, создающие в совокупности анастигматическую оптическую систему, которая строит изображение и является внеосевой и децентрированной как по апертуре, так и по полевому углу, и в которой первый компонент с положительной оптической силой - зеркало, обращенное вогнутостью к предмету, второй компонент - зеркало с отрицательной оптической силой, третий компонент с положительной оптической силой - зеркало, обращенное вогнутостью к изображению, все три зеркала образованы поверхностями вращения с общей осью.To solve this problem, a three-mirror optical system without shielding is proposed, which, like the prototype, contains three conjugate optical components, which together create an anastigmatic optical system that builds an image and is off-axis and decentralized both in the aperture and in the field angle, and in of which the first component with positive optical power is a mirror facing concavity to the object, the second component is a mirror with negative optical power and the third component with a positive hydrochloric optical power - mirror facing concave to the image, all three mirror surfaces are formed with a common axis of rotation.
В отличие от прототипа в предлагаемой оптической системе оптические силы компонентов и воздушные промежутки между ними удовлетворяют условию:In contrast to the prototype in the proposed optical system, the optical forces of the components and the air gaps between them satisfy the condition:
0,35<d1φ<0,45; 0,4<d2φ<0,5,0.35 <d 1 φ <0.45; 0.4 <d 2 φ <0.5,
где φ1, φ2, φ3 - оптические силы соответственно первичного, вторичного и третичного зеркала;where φ 1 , φ 2 , φ 3 are the optical forces of the primary, secondary, and tertiary mirrors, respectively;
φ - эквивалентная оптическая сила системы;φ is the equivalent optical power of the system;
d1 - расстояние между первичным и вторичным зеркалами;d 1 - the distance between the primary and secondary mirrors;
d2 - расстояние между вторичным и третичным зеркалами, при этом отражающая поверхность первичного зеркала выполнена в виде сегмента вогнутого гиперболоида, вторичное зеркало выполнено выпуклым эллиптическим, а третичное зеркало выполнено вогнутым сферическим.d 2 is the distance between the secondary and tertiary mirrors, while the reflecting surface of the primary mirror is made in the form of a segment of a concave hyperboloid, the secondary mirror is convex elliptical, and the tertiary mirror is concave spherical.
Кроме того, в трехзеркальную оптическую систему без экранирования дополнительно введено плоское зеркало, установленное за третичным зеркалом, а фокальная плоскость оптической системы In addition, a flat mirror mounted behind a tertiary mirror is additionally introduced into a three-mirror optical system without shielding, and the focal plane of the optical system
установлена между тыльными поверхностями первичного и третичного зеркал.installed between the rear surfaces of the primary and tertiary mirrors.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в выборе оптических сил компонентов и воздушных промежутков, удовлетворяющих условию:The essence of the proposed utility model is to select the optical powers of the components and air gaps that satisfy the condition:
0,35<d1φ<0,45; 0,4<d2φ<0,5,0.35 <d 1 φ <0.45; 0.4 <d 2 φ <0.5,
где φ1, φ2, φ3 - оптические силы соответственно первичного, вторичного и третичного зеркала;where φ 1 , φ 2 , φ 3 are the optical forces of the primary, secondary, and tertiary mirrors, respectively;
φ - эквивалентная оптическая сила системы;φ is the equivalent optical power of the system;
d1 - расстояние между первичным и вторичным зеркалами;d 1 - the distance between the primary and secondary mirrors;
d2 - расстояние между вторичным и третичным зеркалами.d 2 - the distance between the secondary and tertiary mirrors.
Выбор оптических сил и воздушных промежутков в указанных условиях позволяет выполнить следующие параметры:The choice of optical forces and air gaps in these conditions allows you to perform the following parameters:
1. обеспечить заданное значение фокусного расстояния;1. provide a preset value of the focal length;
2. обеспечить коррекцию кривизны изображения для чего должны быть выполнены условия: φ1+φ2+φ3=0;2. provide correction of the image curvature for which the conditions must be met: φ 1 + φ 2 + φ 3 = 0;
3. обеспечить получение большого заднего отрезка: S' -расстояние от третичного зеркала до плоскости изображения, которое около 2 раз превышает расстояние d между первичным и вторичным, и вторичным и третичным зеркалами, т.е. S'~(1,8÷2)d.3. Ensure that a large rear segment is obtained: the S 'distance from the tertiary mirror to the image plane, which is about 2 times the distance d between the primary and secondary, and secondary and tertiary mirrors, i.e. S '~ (1.8 ÷ 2) d.
Это позволяет установить дополнительное плоское зеркало и перенести плоскость изображения в зону тыльной части первичного и третичного зеркал и тем самым установить приемники изображения без экранирования световых пучков и увеличения габаритов оптической системы.This allows you to install an additional flat mirror and transfer the image plane to the area of the rear of the primary and tertiary mirrors and thereby install image receivers without shielding light beams and increasing the size of the optical system.
В предлагаемой оптической системе имеются семь параметров для обеспечения габаритных характеристик и коррекции аберраций, три In the proposed optical system, there are seven parameters to ensure overall characteristics and aberration correction, three
радиуса кривизны зеркал, или три оптические силы φ1, φ2, φ3, два воздушных промежутка между зеркалами d1 и d2 и два эксцентриситета зеркал - первичного e1 и вторичного е2.the radius of curvature of the mirrors, or three optical forces φ 1 , φ 2 , φ 3 , two air gaps between the mirrors d 1 and d 2 and two eccentricities of the mirrors - primary e 1 and secondary e 2 .
Этого достаточно, чтобы скорректировать пять аберраций (сферическая, кома, астигматизм, кривизна изображения и дисторсия) и две габаритные характеристики - фокусное расстояние и задний отрезок -S'. Поэтому можно третичное зеркало выполнить сферическим, что существенно повышает технологичность его изготовления.This is enough to correct five aberrations (spherical, coma, astigmatism, image curvature and distortion) and two overall characteristics - the focal length and the back segment -S '. Therefore, a tertiary mirror can be made spherical, which significantly increases the manufacturability of its manufacture.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков предлагаемой трехзеркальной оптической системы без экранирования позволяет решить поставленную задачу.Thus, the combination of the above features of the proposed three-mirror optical system without shielding allows you to solve the problem.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 - представлена общая оптическая схема трехзеркальной оптической системы без экранирования, а в Приложении I приведены конструктивные параметры и результаты расчета конкретной оптической системы.The proposed utility model is illustrated by a drawing, where in Fig. 1, a general optical diagram of a three-mirror optical system without shielding is presented, and Appendix I shows the design parameters and calculation results of a specific optical system.
Трехзеркальная оптическая система без экранирования состоит из трех компонентов. Компонент 1 выполнен в виде внеосевого сегмента вогнутого гиперболоида. Компонент 2 выполнен в виде выпуклого эллипсоида, компонент 3 - в виде сферического вогнутого зеркала.A three-mirror optical system without shielding consists of three components. Component 1 is made in the form of an off-axis segment of a concave hyperboloid. Component 2 is made in the form of a convex ellipsoid, component 3 - in the form of a spherical concave mirror.
В трехзеркальную оптическую систему дополнительно введено плоское отклоняющее зеркало 4 установленное за третичным зеркалом 3, а фокальная плоскость оптической системы 5 установлена между тыльными поверхностями первичного 1 и третичного 3 зеркал.In the three-mirror optical system, an additional flat deflecting mirror 4 is installed behind the tertiary mirror 3, and the focal plane of the optical system 5 is installed between the rear surfaces of the primary 1 and tertiary 3 mirrors.
Работа трехзеркальной оптической системы без экранирования осуществляется следующим образом.The operation of a three-mirror optical system without shielding is as follows.
Лучи, исходящие от бесконечно удаленного объекта под углом β0 к оптической оси в меридиональной плоскости падают на первичное зеркало 1. Угол β0 формирует центр поля изображения. После отражения от первичного зеркала и вторичного зеркала 2 лучи падают на третичное зеркало 3, плоское зеркало 4 и фокусируются в фокальной плоскости Rays emanating from an infinitely distant object at an angle β 0 to the optical axis in the meridional plane fall on the primary mirror 1. The angle β 0 forms the center of the image field. After reflection from the primary mirror and secondary mirror 2, the rays fall on the tertiary mirror 3, the flat mirror 4 and are focused in the focal plane
оптической системы 5. После отражения от первичного зеркала 1 и вторичного зеркала 2 изображение - мнимое, третичное зеркало 3 строит действительное изображение. Значительный по величине задний отрезок после третичного зеркала 3 позволяет плоским зеркалом 4 перенести изображение между первичным и третичным зеркалами за их тыльные части.optical system 5. After reflection from the primary mirror 1 and the secondary mirror 2, the image — an imaginary, tertiary mirror 3 — builds a real image. A significant rear segment after the tertiary mirror 3 allows the flat mirror 4 to transfer the image between the primary and tertiary mirrors for their rear parts.
В Приложении I приведены результаты расчета конкретной оптической системы со следующими параметрами:Appendix I shows the results of calculating a specific optical system with the following parameters:
- фокусное расстояние объектива = 3900 мм;- focal length of the lens = 3900 mm;
- диаметр входного зрачка - 390 мм;- diameter of the entrance pupil - 390 mm;
- угловое поле - 2β=60;- angular field - 2β = 6 0 ;
- угол - β0=5,9°;- angle - β 0 = 5.9 °;
- соотношение оптических сил и воздушных промежутков:- the ratio of optical forces and air gaps:
d1φ1=0,389; d2φ=0,4356.d 1 φ 1 = 0.389; d 2 φ = 0.4356.
Качество изображения близкое к дифракционному.Image quality is close to diffraction.
Таким образом, в предлагаемой трехзеркальной оптической системе без экранирования достигнуто упрощение конструкции, повышение технологичности, уменьшение габаритов и повышение надежности работы оптической системы, особенно в составе оптико-электронных камер космических систем.Thus, in the proposed three-mirror optical system without shielding, design simplification, technological improvement, reduction in size and reliability of the optical system, especially in the composition of optical-electronic cameras of space systems, have been achieved.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. США, патент №4265510, НКИ: 359/366, 1981 г.1. USA, patent No. 4265510, NKI: 359/366, 1981
2. Е.Р. Маламед. Конструирование оптических приборов космического базирования. СпГ 2002 г., изд-во СПИТМО (Технический университет), с.208.2. E.R. Malamed. Design of space-based optical devices. SPG 2002, publishing house SPITMO (Technical University), p.208.
3. Российская Федерация, патент №2327194, МПК: G02В 17/06, 2008 г. - прототип.3. Russian Federation, patent No. 23237194, IPC: G02B 17/06, 2008 - prototype.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145427/22U RU82876U1 (en) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | THREE-MIRROR OPTICAL SYSTEM WITHOUT SCREENING |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145427/22U RU82876U1 (en) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | THREE-MIRROR OPTICAL SYSTEM WITHOUT SCREENING |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU82876U1 true RU82876U1 (en) | 2009-05-10 |
Family
ID=41020613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008145427/22U RU82876U1 (en) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | THREE-MIRROR OPTICAL SYSTEM WITHOUT SCREENING |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU82876U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461030C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Catadioptric lens (versions) |
RU2561340C1 (en) * | 2014-04-18 | 2015-08-27 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Four-mirror lens |
-
2008
- 2008-11-17 RU RU2008145427/22U patent/RU82876U1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461030C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Catadioptric lens (versions) |
RU2561340C1 (en) * | 2014-04-18 | 2015-08-27 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Four-mirror lens |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104570296B (en) | ultra-short focus projection lens | |
US11252394B2 (en) | Lens apparatus and imaging apparatus including the same | |
JP2636501B2 (en) | Graded index optics and catadioptric optics | |
CN204044421U (en) | A kind of focal length type Panoramic annular imaging camera lens | |
EP2342590A1 (en) | Reflective triplet optical form with external rear aperture stop for cold shielding | |
CN109283671B (en) | A light, small, large field of view and low distortion quasi-coaxial five-mirror optical system | |
CN111367066B (en) | Coaxial four-reflection optical system | |
RU2475788C1 (en) | Catadioptric telescope | |
US2817270A (en) | Telescope objective systems | |
RU2368924C2 (en) | High-aperture catadioptric lens | |
RU82876U1 (en) | THREE-MIRROR OPTICAL SYSTEM WITHOUT SCREENING | |
CN111077664A (en) | Visible light-medium wave infrared integrated optical lens | |
CN204405927U (en) | Ultrashort out-of-focus projection camera lens | |
CN114236798A (en) | Catadioptric Afocal Optical System | |
RU2461030C1 (en) | Catadioptric lens (versions) | |
JP5850191B1 (en) | Optical system and imaging system | |
CN114236796B (en) | Visible light-medium wave infrared afocal optical system | |
JPH09509265A (en) | High symmetry optical system | |
RU182711U1 (en) | OPTICAL SYSTEM OF OPTICAL ELECTRONIC COORDINATOR | |
CN213302653U (en) | Catadioptric Golay3 sparse aperture optical system | |
WO2001092956A1 (en) | Image sensor | |
RU2248024C2 (en) | Katadioptrical telescope | |
JP2507912B2 (en) | Non-coaxial confocal zoom reflection optical system | |
CN206248908U (en) | The big visual field heavy caliber folding anti-non-focus optical system of axle three of broadband | |
RU2779740C1 (en) | Infrared lens |