Афокальный компенсатор сферической аберрации
Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к компенсаторам сферической аберрации в светосильных зеркальных, зеркально-линзовых и линзовых объективах. Афокальный компенсатор, используемый в оптических системах объективов, позволяет существенно улучшить коррекцию сферической аберрации. Оптическая схема афокального компенсатора включает три линзы, выполненные из одного оптического материала, причем симметричная линза расположена между двумя одинаковыми линзами, противоположного знака оптической силы симметричной линзы, которые симметрично расположены относительно ее. Такая полезная модель афокального компенсатора позволяет корригировать только сферическую аберрацию оптической системы и не влияет на другие монохроматические и хроматические аберрации.
Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к компенсаторам сферической аберрации в светосильных зеркальных, зеркально-линзовых и линзовых объективах.
Известны конструктивные решения компенсации сферической аберрации сферического зеркала путем введения в оптическую схему в сходящемся пучке лучей или плоскопараллельной пластинки, описанной в монографии Г.Г. Слюсарева «Методы расчета оптических систем», изд. Машиностроение, 1989 г., 379 с., или ахроматического мениска небольшой отрицательной силы (мениск Д. Максутова), описанного в монографии Д.С. Волосова «Фотографическая оптика», изд. Искусство, 1978 г., 667 с. Недостатком введения плоскопараллельной пластинки является то, что пластинка вносит хроматические и другие монохроматические аберрации; а при введении ахроматического мениска то, что мениск не является афокальным и не свободен от других аберраций, и не используется при невысоких относительных отверстиях объектива не превышающих D/f'
1:3.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемой полезной модели является афокальный компенсатор сферической аберрации и комы, выполненный из положительной и отрицательной линз из одной марки стекла (Д.С. Волосов, Д. Гальперон и Ш. Печатникова кл. 42h 4/12 
0421-338096), который принят авторами за прототип. Прототип опубликован в монографии А.И. Тодоровского «Теория оптических приборов. Часть вторая», изд. Академия Наук СССР, Москва-Ленинград, 1952 г., стр.187.
Недостатком известного афокального компенсатора - прототипа является то, что данный компенсатор одновременно влияет на сферическую аберрацию и кому, что в ряде случаев нежелательно.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является создание афокального компенсатора, позволяющего корригировать сферическую аберрацию при высоких относительных отверстиях объективов.
Решение указанной задачи достигается тем, что оптическая схема афокального компенсатора включает симметричную линзу, расположенную между двумя одинаковыми линзами противоположного знака оптической силы, симметрично расположенных относительно симметричной линзы.
Афокальный компенсатор из линз из одинаковых оптических материалов, расположенный в параллельном ходе лучей, не вносит хроматических аберраций.
Применение в оптической схеме афокального компенсатора симметричной линзы, расположенной между двумя одинаковыми линзами, симметрично расположенными относительно симметричной линзы, позволяет удовлетворительно влиять на сферическую аберрацию.
Указанная совокупность признаков позволяет обеспечить необходимую коррекцию сферической аберрации в оптических системах в объективах с высокими относительными отверстиями.
Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации объектива с увеличенным относительным отверстием и улучшенной коррекцией аберраций.
Сущность изобретения поясняется таблицами и чертежом. На чертеже (фиг.1) представлена оптическая схема предлагаемого афокального компенсатора. Конструктивные параметры афокального компенсатора и зеркала представлены в таблице 1, технические характеристики в таблице 2, остаточные аберрации в таблицах 3 и 4.
| Таблица 1. | |||||||||
| Конструктивные параметры компенсатора и зеркала | |||||||||
| Радиус, мм | Толщина по оси, мм | Марка стекла | |||||||
 | | Воздух | |||||||
| 375 | 5 | ТК16 | |||||||
| -426,5 | 3 | Воздух | |||||||
| -197,2 | 5 | ТК16 | |||||||
| 197,2 | 3 | Воздух | |||||||
| 426,5 | 5 | ТК16 | |||||||
| -375 | 192,3 | Воздух | |||||||
| -200 | | - Воздух | |||||||
| Таблица 2. | |||||||||
| Технические характеристики компенсатора и зеркала | |||||||||
| Название характеристики | Значение | ||||||||
| Фокусное расстояние, мм | 100 | ||||||||
| Относительное отверстие | 1:2 | ||||||||
| Угловое поле, угл. град | 6° | ||||||||
| Таблица 3. | |||||||||
| Аберрации точки на оси | |||||||||
| h |  S' | y' |  , % | S'F' -S'C' | tg ' | ||||
| 25,00 | 0,016 | -0,004 | 0,0001 | -0,008 | 25,81 | ||||
| 17,68 | 0,009 | -0,002 | -0,0002 | 0,002 | 17.96 | ||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0,012 | 0 | ||||
| Таблица 4. | |||||||||
| Аберрации главного луча | |||||||||
 | y' | z'm | z' s | z's -z'm | |||||
| -3° | 5,24 | -0,14 | -0,14 | 0 | |||||
| -2° | 3,7 | -0,07 | -0.07 | 0 | |||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||
Афокальный компенсатор содержит последовательно расположенные по ходу луча положительную линзу 1, одинаковую и симметричную с линзой 3, симметричную отрицательную линзу 2, противоположного знака линзам 1 и 3, и положительную линзу 3.
Для иллюстрации полезной модели приводится оптическая система, включающая афокальный компенсатор сферической аберрации и сферическое зеркало. В данной оптической системе афокальный компенсатор выполнен из двух одинаковых положительных линз, между которыми расположена отрицательная симметричная линза (п.1, 2). Оптическая система имеет следующие характеристики: фокусное расстояние f'=100 мм, относительное отверстие D/f'=1:2 и угловое поле 2=6°.
Для компенсации сферической аберрации афокальный компенсатор может быть выполнен из двух отрицательных линз, между которыми расположена положительная симметричная линза (фиг.2) (п.1, 3).
Техническим преимуществом предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом является улучшенная коррекция сферической аберрации.
Реализация технических преимуществ афокального компенсатора по предлагаемой полезной модели позволяет использовать его при разработке объективов с высоким относительным отверстием для различных областей приборостроения.
1. Афокальный компенсатор сферической аберрации, включающий две линзы из одинаковых оптических материалов, отличающийся тем, что указанные линзы одинаковые и расположены симметрично относительно друг друга, а между ними расположена симметричная линза противоположного знака оптической силы из того же оптического материала.
2. Афокальный компенсатор сферической аберрации по п. 1, отличающийся тем, что одинаковые линзы положительные, а симметричная линза отрицательная.
3. Афокальный компенсатор сферической аберрации по п. 1, отличающийся тем, что одинаковые линзы отрицательные, а симметричная линза положительная.
