Оптическая система

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Кунделева Наталия Ефимовна Емельянова Татьяна Евгеньевна Янаев Владимир Николаевич Тареев Анатолий Михайлович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Оптическая система, содержащая оптически связанные объектив, состоящий из трех компонентов, и окуляр, включающий отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к объективу, отличающаяся тем, что содержит спектроделительный блок,расположенный между объективом и окуляром и выполненный с возможностью пропускания излучения длиной волны 1570 нм или 1067 нм и отражения излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 850 нм, и согласующий объектив, расположенный за спектроделительным блоком по ходу отраженного пучка и оптически сопряженный с объективом, а окуляр дополнен двояковогнутой линзой, расположенной перед отрицательным мениском, при этом первый компонент объектива выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству предметов, второй и третий компоненты объектива выполнены в виде положительных двусклеенных линз, каждая из которых состоит из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска.(56) 1. Патент 2193789 С 2, МПК 02 23/00, опубл. 2002. 2. Патент 5329404, МПК 02 9/34, опубл. 1992 (прототип). Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим системам для наблюдения и измерения дальности до удаленных объектов с помощью лазерных импульсов. Известен прибор для дневного и ночного наблюдения 1, включающий в том числе визирный канал, состоящий из объектива, оптического модуля и окуляра, излучающий канал дальномера, состоящий из излучателя и формирующей системы, в качестве которой используется телескопическая система с увеличением 5 х. Недостатком данной конструкции является то, что наблюдение за удаленными объектами осуществляется при помощи окуляра. Кроме того, разделение визирного и передающего каналов приводит к большим габаритам выходного окна прибора. Наиболее близким к предлагаемой системе является расширитель лазерного пучка в виде телескопической оптической системы типа Галилея 2, состоящий из объектива и окуляра. Объектив состоит из трех компонентов, первый из которых выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы. Окуляр состоит из одиночного отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к объективу. Данная конструкция обеспечивает 5 х расширение лазерного пучка с дифракционным качеством в спектральном диапазоне от 0,365 мкм до 1,3 мкм при диаметре выходного зрачка 2 мм и удалении выходного зрачка не более 40 мм. Однако недостатком прототипа является то, что данная система не обеспечивает необходимого качества изображения при увеличении более 5 х и удалении выходного зрачка более 40 мм, а также одновременную возможность наблюдения за объектом. Задачей полезной модели является увеличение кратности системы при сохранении дифракционного качества изображения для длин волн 1,57 мкм или 1,067 мкм и расширение функциональных возможностей системы. Оптическая система содержит оптически связанные объектив, состоящий из трех компонентов, и окуляр, включающий отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к объективу, в отличие от прототипа, содержит спектроделительный блок,расположенный между объективом и окуляром и выполненный с возможностью пропускания излучения длиной волны 1570 нм или 1067 нм и отражения излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 850 нм, и согласующий объектив, расположенный за спектроделительным блоком по ходу отраженного пучка и оптически сопряженный с объективом, а окуляр дополнен двояковогнутой линзой, расположенной перед отрицательным мениском, при этом первый компонент объектива выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству предметов, второй и третий компоненты объектива выполнены в виде положительных двусклеенных линз,каждая из которых состоит из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. Выполнение первого компонента объектива в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству предметов, второго и третьего компонентов в виде положительных двусклеенных линз, состоящих из двояковыпуклых линз и отрицательных менисков, а также введение двояковогнутой линзы в окуляр обеспечило увеличение кратности системы до величины не менее 9 х при диаметре выходного зрачка 2,4 мм и удалении выходного зрачка не менее 100 мм при высокой степени коррекции сферической аберраций и аберраций внеосевых пучков при расходимости пучка лазерного излучателя 22832. 2 44552008.06.30 Введение между объективом и окуляром спектроделительного блока, выполненного с возможностью пропускания излучения длиной волны 1570 нм или 1067 нм и отражения излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 850 нм, а также согласующего объектива, расположенного за спектроделительным блоком по ходу отраженного пучка, и оптически сопряженного с объективом, позволяет формировать изображение на ПЗС-матрице. На фиг. 1 изображена предлагаемая оптическая система. На фиг. 2 приведены конструктивные параметры оптической системы, где- радиусы кривизны поверхностей линз,- расстояния между поверхностями линз, е - показатель преломления стекол линз для линии е (546 нм), е - число Аббе для линии е. Оптическая система состоит из оптически связанных объектива, содержащего отрицательный мениск 1, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, положительные двусклеенные линзы 2 и 3, состоящие из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, и окуляра, содержащего двояковогнутую линзу 4 и отрицательный мениск 5, обращенный выпуклой поверхностью к объективу. Между объективом и окуляром размещен спектроделительный блок 6, выполненный с возможностью пропускания излучения длиной волны 1570 нм или 1067 нм и отражения излучения в спектральном диапазоне длин волн от 500 нм до 850 нм. Спектроделительный блок выполнен в виде призменного блока, склеенного из призм БР-180 и АР-90. После спектроделительного блока по ходу отраженного пучка расположен согласующий объектив 7, оптически сопряженный с объективом (поз. 1, 2, 3), и формирующий изображение в плоскости ПЗСматрицы. Согласующий объектив 7 работает с увеличением -0,5 х. Фокусное расстояние объектива равно 90,75 мм для длины волны 700 нм и 91,54 мм для длины волны 1570 нм. Фокусное расстояние окуляра равно -9,98 мм для длины волны 1570 нм. Фокусное расстояние согласующего объектива равно 34,8 мм для длины волны 700 нм. Оптическая система работает следующим образом. Лазерное излучение из выходного окна излучателя, совмещенного с выходным зрачком системы, расположенным на расстоянии не менее 100 мм от компонента 5, попадает на отрицательные линзы окуляра 5, 4,после чего расширяется, и, пройдя через спектроделительное покрытие призменного блока 6, попадает на линзы 3, 2, 1 объектива. Задний фокус объектива совпадает с передним фокусом окуляра и поэтому из объектива выходит параллельный пучок лазерного пучка,увеличенный в диаметре в 9,15 раз по сравнению с падающим пучком лазерного излучения. Параллельный пучок лучей от бесконечно удаленного предмета попадает на линзы 1,2, 3 объектива, преломляется на их поверхностях и, отразившись от спектроделительного покрытия призменного блока 6, фокусируется в промежуточной плоскости изображения. Согласующий объектив 7 переносит это изображение с увеличением -0,5 х в плоскость ПЗС-матрицы. В соответствии с предложенным решением рассчитана оптическая система, включающая в себя объектив, спектроделительный блок и окуляр, представляющие собой телескопический расширитель лазерного пучка типа Галилея, исправленный для длины волн 1,57 мкм и 1,067 мкм. Увеличение оптической системы 9,15 х. Диаметр выходного зрачка 2,4 мм. Удаление выходного зрачка не менее 100 мм. Среднеквадратичное отклонение волнового фронта , выходящего из телескопической системы, не превышает 0,02,что говорит о том, что система имеет дифракционное качество для указанных длин волн. Оптическая система, включающая объектив, спектроделительный блок и согласующий объектив, формирует изображение на ПЗС-матрице удаленного объекта. Поле зрения системы составляет 29, относительное отверстие 12,5. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4