Зеркальный объектив космического телескопа

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЗЕРКАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Любанец Галина Казимировна Завойчинская Ольга Сергеевна Троняк Борис Дмитриевич Чеботарев Анатолий Васильевич Черных Игорь Валентинович Черняк Нинель Андреевна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Зеркальный объектив космического телескопа, содержащий последовательно установленные по ходу луча главное вогнутое эллиптическое зеркало, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало, третье вогнутое зеркало эллиптической формы и два плоских поворотных зеркала, отличающийся тем, что одно из плоских поворотных зеркал расположено в плоскости действительного изображения входного зрачка, соотношение сил в объективе удовлетворяет условию 1,22 экв, 3(-1,8-2)х, и продольный габарит объектива определяется соотношением 2 экв(0,14-0,16), где 1,2 - оптическая сила главного и вторичного зеркал, экв - эквивалентная оптическая сила объектива, 3 - увеличение третьего зеркала, 2 - расстояние между вторичным и третьим зеркалами.(56) 1. Патент США 4101195, МПК 02 17/06, 1977. 2. Свидетельство на полезную модель 35446 1, МПК 02 23/00, 2004 (прототип). 67152010.10.30 Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к зеркальным объективам космического базирования, и может быть использована в высокоразрешающих электронных системах, предназначенных для дистанционного зондирования Земли в целях изучения природных ресурсов, для предупреждения техногенных катастроф, контроля чрезвычайных ситуаций, а также материалов для коммерческих целей. Известен анастигматический трехзеркальный объектив телескопа 1, содержащий первичное зеркало эллипсоидальной формы, вторичное зеркало гиперболоидальной формы, третичное зеркало эллипсоидальной формы и поворотное плоское зеркало, расположенное под углом 45 к оптической оси объектива, предназначенное для отклонения пучков лучей от вторичного зеркала к третичному либо для отражения света от третичного зеркала к плоскости изображения. Недостатками известного объектива являются большой продольный габарит объектива, определяемый расстоянием между вторичным и третичным зеркалами из зависимости 2 экв 0,25, где 2 - расстояние между вторичным и третичным зеркалами, экв - эквивалентная оптическая сила объектива большая дисторсия 3,4 на краю поля изображения при угловом поле зрения 21,5, соотношение оптических сил удовлетворяет условию 1,2 экв 3-1 х, где 1,2 - оптическая сила первичного и вторичного зеркал, 3 - увеличение третьего зеркала. Качество изображения, близкое к дифракционному пределу. Из известных объективов наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является объектив космического телескопа 2 дистанционного зондирования Земли, содержащий последовательно установленные главное вогнутое зеркало эллиптической формы, второе выпуклое зеркало гиперболической формы, третье вогнутое зеркало эллиптической формы, апертурную диафрагму, установленную между третьим зеркалом и плоскостью изображения. Вблизи апертурной диафрагмы установлена концентрическая линза с вогнутостью, обращенной к плоскости изображения. Перед приемниками изображения находится плоскопараллельная герметизирующая пластина. Недостатками приведенного прототипа также являются большой продольный габарит объектива, определяемый расстоянием между вторичным и третичным зеркалами из зависимости 20,2 большая дисторсия 3,88 на краю поля изображения при угловом поле зрения 21,5, соотношение оптических сил удовлетворяет условию 1,2 экв, 3-1 х. Качество изображения, близкое к дифракционному пределу. Задачей создания предлагаемой полезной модели является уменьшение габаритов и уменьшение дисторсии при сохранении качества изображения, близкого к дифракционному пределу, улучшение светораспределения в плоскости изображения. Технический результат - использование объектива в оптико-электронном космическом аппарате с угловым рабочим полем зрения 22. Решение поставленной задачи достигается тем, что в зеркальном объективе космического телескопа, содержащем последовательно установленные по ходу луча главное вогнутое эллиптическое зеркало, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало, третье вогнутое зеркало эллиптической формы и два плоских поворотных зеркала, в отличие от прототипа одно из плоских поворотных зеркал расположено в плоскости действительного изображения входного зрачка, соотношение сил в объективе удовлетворяет условию 1,22 экв, 3(-1,8-2)х, и продольный габарит объектива определяется соотношением 2 экв(0,14-0,16), где 1,2 - оптическая сила главного и вторичного зеркал, экв - эквивалентная оптическая сила объектива, 3 - увеличение третьего зеркала, 2 - расстояние между вторичным и третьим зеркалами. Расположение одного из плоских поворотных зеркал в плоскости действительного изображения входного зрачка позволило не только сократить габариты, но и использовать 2 67152010.10.30 его в качестве корректора волнового фронта для компенсации ошибок изготовления зеркал и сборки зеркального объектива, и для удобства размещения приемников изображения в фокальной плоскости зеркального объектива. Изменение увеличения третьего зеркала 3(-1,8-2)х, вместо 31 х у прототипа,позволило существенно уменьшить габарит зеркального объектива, определяемый соотношением 2(0,140,16), и создать анастигматическое, близкое к дифракционному пределу изображение с дисторсией, не превышающей (1,2-0,44)в пределах углового поля зрения 21,5, улучшить светораспределение по полю изображения за счет уменьшения углов падения пучков лучей на плоскость изображения. На фиг. 1 представлена принципиальная оптическая схема зеркального объектива космического телескопа. На фиг. 2 приведены в качестве примера конструктивные параметры зеркального объектива. На фиг. 3 представлен график функции передачи модуляции, которая рассчитана при равномерном распределении спектральной эффективности в области спектра (500900) нм. Зеркальный объектив космического телескопа содержит главное вогнутое эллиптическое зеркало 1, вторичное выпуклое гиперболическое зеркало 2, третье вогнутое зеркало 3 эллиптической формы, плоские поворотные зеркала 4 и 5. Плоское поворотное зеркало 4,расположенное в плоскости действительного изображения входного зрачка, позволяет использовать его в качестве корректора волнового фронта для компенсации ошибок изготовления зеркал и сборки зеркального объектива. Плоское поворотное зеркало 5 позволяет перенести изображение в любое удобное место в данной конструкции, где можно расположить громоздкие приемники изображения. Оптические силы удовлетворяют условию 1,22 экв, увеличение третьего зеркала 3 3(-1,8-2)х, продольный габарит объектива определяется соотношением 2 экв(0,14-0,16). Пример. Зеркальный объектив космического телескопа имеет следующие характеристики 1) фокусное расстояние 9136 мм 2) относительное отверстие 112,2 3) угловое поле зрения 21,7 4) значение коэффициента передачи модуляции (КПМ) на пространственной частоте 55 мм-1 в пределах всего поля зрения - не ниже 0,35 5) максимальная дисторсия 0,66) центральное экранирование 0,3. Работа зеркального объектива космического телескопа осуществляется следующим образом. Световой поток, исходящий от бесконечно удаленного предмета, попадает на главное вогнутое эллиптическое зеркало 1. После отражения от зеркала 1 световой поток попадает на вторичное зеркало 2, отразившись от него, фокусируется в плоскости промежуточного изображения. Зеркало 3 проецирует промежуточное изображение с увеличением 3-2 х с помощью плоских поворотных зеркал 4 и 5 в фокальную плоскость зеркального объектива, в которой установлены приемники изображения. График на фиг. 3 подтверждает, что качество изображения близко к дифракционному пределу, дисторсия не превышает 0,6 в пределах всего углового поля. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4