Объектив для сканирующих систем Советский патент 1990 года по МПК G02B9/12 G02B9/16 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к монохроматическим фокусирующим объективам, и может быть использовано в системах записи изображения с постоянной скоростью сканирования светового пятна.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности путем

увеличения относительного отверстия, увеличение углового поля зрения и выноса входного зрачка, а также упрощение конструкции-.

На фиг. 1 изображена принципиальная оптическая схема объектива из трех менисков; на фиг. 2 - то же, из двух менисков и плосковыпуклой линзы; на фиг. 3 - графики нелинейности сканировання объективов с различные выбором конструктивных параметров; на фиг. 4 - графики функции передачи модуляции или частотно-контрастная характеристика объектива из трех менисков с показателем преломления 1,78- 1,82; на фиг. 5 - то же, для объектива из трех менисков с показателем преломления 1,68-1,72-, Фиг. 6 - то же, для объектива из двух менисков и плосковыпуклой линзы.

Объектив (фиг.1) содержит отрицательный мениск 1 с толщиной 0,117f , где f - фокусное расстояние объекти- эа, и два положительных мениска 2 и 3, Мениски 1-3 обращены вогнутостью к предмету. Радиус вогнутой поверхности мениска 3 составляет 9,2f . Все три мениска выполнены из материала с по- казателем преломления 1,8 и расположены один от другого на расстоянии 0,001f . Входной зрачок 4 расположен перед объективом на расстоянии 0, 225f

В объективе (фиг.1) мениски 1-3 могут быть выполнены из материала с показателем преломления 1,7. В этом случае толщина мениска 1 составляет 0,101f , радиус вогнуюи поверхности мениска 3-12f , а входной зрачок 4 рас положен перед объективом на расстоянии Os196f .

Объектив (фиг.2) может быть также выполнен из отрицательного 5 и положительного 6 менисков и плосковыпуклой линзы 7. В этом случае линзы 5-7 выполнены из материала с показателем преломления 2,1567 и расположены одна от другой на расстоянии 0,0005f , причем толщина мениска 5 составляет 09134f ,a входной зрачок 8 расположен на расстоянии 0,32f . Выполнение первого компонента объектива в виде отрицательного мениска позволяет расширить угловое поле эре- ния, повысить относительное отверстие объектива, увеличить расстояние до входного зрачка и упростить конструкцию. ЕРО толщина сильно влияет на сферическую аберрацию и кривизну изображения.

Выполнение второго компонента объектива в виде положительного мениска позволяет равномерно распределить положительную оптическую силу объектива между третьим и вторым компонентами, что улучшает аберрационную коррекцию

Третий компонент объектива в совсг- купности с двумя первыми позволяет

о

Q ,-

5

5

0

одновременно устранить кривизну изображения и отступление от линейного закона формирования изображения. При- этом, минимальное расстояние между компонентами обеспечивает малые световые высоты на поверхностях и дает лучшую аберрационную коррекцию.

Выбор материала, из которого изготовлены компоненты объектива, обусловлен следующим. При уменьшении значения показателя преломления происходит значительный рост сферической аберрации. При его увеличении сферическая аберрация исправляется, но для одновременного исправления кривизны изображения и отступления от линейного закона построения изображения требуется уменьшение толптины второго и третьего компонентов, что ведет к уменьшению их краев и невозможности изготовления.

Объектив работает следующим образом.

Для осуществления построчной развертки изображения во входном зрачке 4 или 8 объектива, помещают развертывающий элемент (не показан). которым может являться, например, многогранный зеркальный барабан, осуществляющий развертку падающего на него параллельного пучка лучей. Объектив фокусирует пучки, идущие от развертывающего элемента в плоскости изображения (не показаны), обеспечивая линейную зависимость перемещения светового пятна от угла поворота пучка лучей. Отклонение от линейного закона построения изображения равно

1 ,,0oz.

где f - Фокусное расстояние ва, мм,

и - угол развертки в пространстве предметов, рад;

у1 - текущее значение реальной величины изображения, мм.

Постоянство линейной скорости перемещения светового пятна обеспечивает отсутствие искажений в записываемом изображении.

Предлагаемая конструкция объектива позволяет реализовать характеристики объектива, представленные в таблице.

Коррекция предлагаемого объектива (для всех трех вариантов) произведена для спектральной линии / 0,6328 мкм.

График нелинейности сканирования объектива (фиг.З) для объектива из из трех менисков с показателем преломления 1,78-1,82 (кривая I) характеризует первый вариант конструкции, график для объектива из трех менисков с показателем преломления 1,68-1,72 (кривая II) - второй вариант, а график для объектива из двух менисков и плосковыпуклой линзы (кривая

III) - третий вариант.

Графики функции передачи модуляции (фиг.4-6) объектива характеризуют co-j

Ответственно первый, второй и третий варианты конструкции для точки нэ оси (кривая I); для точки на зоне (кривая II); для точки нэ краю поля зрения (кривая III).

Объектив обеспечивает разрешающую способность при коэффициенте передачи модуляции 0,2 не менее 80 лин/мм для первого варианта, 65 лин/мм для второго-варианта и 105 лин/мм для- третьего варианта.

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Цель изобретения - повышение разрешающей способности путем увеличения относительного отверстия, увеличение углового поля зрения и выноса входного зрачка, а также упрощение конструкции. Объектив содержит три компонента, первый из которых отрицательный, второй - положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, третий - положительная линза. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Г

Фиг.1

/

Ъг.2

vC Г- г-. СП vO 1Л

«VI

-Stfv

«SJ

- 5У

i

да

i

-car

I

QO

«ar

О 20 W 60 вО 100

Фиг. 5

ОГПН.&&,

120 т ц$%

ВО 100 Фаг. 6

120

т #,%$