Репродукционный объектив Советский патент 1992 года по МПК G02B13/24 

Для обеспечения достаточно высокого качества изображения прибегают к ограничению как полей зрения, так и размера относительного отверстия. Обращаясь к симметричным объективам гауссова типа, обладающих небольшой отрицательной аберрацией в зрачках, представляется возможным исправлять эту аберрацию внесением положительной сферической аберрации, присущей плоскопараллельной пластинке размещенной впереди и позади собственно объектива.

При соответствующем подборе толщины таких пластинок удается совместить переднюю и заднюю узловые точки друг с другом. Такое совмещение существенно упрощает конструкцию инверторов, используемых при трансформировании снимков.

Кроме того, при достаточно большой толщине пластинок появляется возможность ввести в них хроматические радиусы для устранения хроматизма в зрачках и тем самым хроматизма увеличения при увеличениях, отличных от единицы. Но такого типа объективы не обеспечивают требуемого качества изображения и телецентрического хода лучей в пространстве изображения.

Известен репродукционный объектив, содержащий два разделенных диафрагмой компонента, каждый из которых состоит из четырех линз, симметрично расположенных относительно .плоскости апертурой диафрагмы, первые линзы каждого из компонен тов выполнены плоскопараболическими, обращенными выпуклостью соответственно к предмету и изображению, вторые линзы - положительными менисками, третьи линзы - отрицательными менисками, четвертые линзы - положительными менисками, причем все мениски обращены выпуклостью к диафрагме.

Однако указанный объектив не обеспечивает требуемого увеличения при хорошем качестве изображения.

Известен репродукционный объектив, содержащий два компонента, второй из которых, содержит положительный мениск, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и одиночный отрицательный мениск, первый компонент выполнен четы- рехлинзовым из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, положительного и отрицательного мениска, обращенных вогнутостью к предмету, и положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету и склеенного из отрицательного и положительного менисков, а во втором компоненте между склеенным и одиночным менисками установлена двояковыпуклая линза, причем мениск обращен выпуклостью к предмету/Увеличение объектива /3 -0,5х, числовая апертура в пространстве изображений n sinU1 0,102, фокусное расстояние f 248 мм,

Задний отрезок S1 372 мм (1,5f ). Объектив ахроматизован для видимой области спектра. Поперечная сферическая аберрация не превышает 0,042 мм, абберации широкого меридионального пучка не более 0.044 мм,

0 астигматизм - не более 1.033 мм. Кривизна поля соответствует радиусу выпуклого экрана.

Однако данный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения, не

5 имеет телецентрического хода главных лу чей в пространстве изображения, не обеспечивает проекцию предмета с плоскости на плоскость.

Наиболее близким к изобретению явля0 ется репродукционный объектив, содержащий два компонента и апертурную диафрагму между ними, причем первый компонент выполнен в виде двух положительных и одного отрицательного одиноч5 ных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображений, а второй компонент - в. виде двояковогнутой, положительной и двояковыпуклой линз.

Однако этот объектив имеет недоста0 точно высокое качество изображения и малый передний рабочий отрезок.

Цель изобретения - повышение качества изображения по всему полю зрения при увеличении переднего рабочего отрезка.

5 Общая компоновка объектива позволяет исправить кому, дисторсию при увеличении, отличном от 1.

Объектив имеет телецентрический ход

главных лучей, поэтому входной зрачок на0 ходится в передней фокальной плоскости объектива. Это условие затрудняло расчет объектива, особенно одновременное исправление сферической аберрации для точки на оси и кривизны изображения.

5 Объектив выполнен из стекол серии 200, что значительно расширяет область его применения. Но так как стекол серии 200 мало, то трудно исправить хроматические аберрации. В объективе двояковыпуклая

0 линза, расположенная вблизи плоскости изображения, выполнена из стекла марки К208. Другие положительные линзы объек тива - из стекла ТКНЗ, а все отрицательные линзы - из стекла ТФ200. Линзы являются

5 технологичными, не имеют крутых радиусов кривизны.

Репродукционный объектив служит для рассматривания труднодоступных объектов, поэтому имеет большой передний рабочий отрезок, который составляет не менее

0.5L Расстояние между плосковыпуклой линзой и двояковыпуклой линзой второго компонента равно не -менее 0,3.L Эти расстояния определяют продольные габариты объектива (676 мм). Поперечные габариты объектива ограничены, наибольший диаметр линз составляет 52 мм, т.е. отношение диаметра линз к длине объектива равно

52 1/13 ()-.i поэтому характеристики

предлагаемого объектива являются высокими - задняя апертура А1 0,06,2у-93,6 мм. В представленном варианте расчета получено изображение дифракционного Качества для точки на оси. Это подтверждает значение волновых аберраций. Так, для точки на оси для основной длины волны имеем

hW

10.029

0,866 0,004

0,707 -0.0053

0,5-0,0041

0;. ; 0- . . . ;.: . :..

Для всей спектральной области волновая аберрация не превышает 0,29.

В лриведенном варианте расчета (аберрации даны в обратном ходе) поперечная сферическая аберрация для точки на оси не превышает 0,045 мм во всем спектральном диапазоне, а для основной длины волны - 0,029 мм. Хроматизм положения не превышает 0,01 мм. Поперечная сферическая аберрация в широком наклонном пучке лучей не превышает 0,04 мм в меридиональном и сагиттальном сечениях. Хроматизм увеличения не превышает 0,008 мм. Кривизна изображения и астигматизм не превышает 1,3 мм. Дисторсия на краю поля составляет 0,66%.

Средняя квадратичная волновая аберрация для всего объектива

Wcp.KB. 0,14 в центре, 0,29 на краю.

На фиг. 1 дана оптическая схема репродукционного объектива с конструктивными параметрами; на фиг.1 - таблицы аберраций одного из вариантов расчета предлагаемого репродукционного объектива; на фиг.З - графики его аберраций.

Первый компонент 1 объектива состоит из положительных менисков 3 и 4, отр1/ща- тельного мениска 5. Причем все мениски первого компонента вогнутостью обращены к пространству изображения.

Второй компонент 2 включает в себя по ходу луча двояковогнутую линзу 6, положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету 7, плосковыпуклую линзу 8 и

двояковыпуклую линзу 9, которая расположена вблизи плоскости изображения.

Репродукционный объектив служит для проекции изображения с плоскости пред- 5 мета на плоскость изображения. Входной зрачок находится в переднем фокусе объектива, т.е. перед системой.

На объектив падает расходящийся пучок лучей, последовательно по ходу лучей 0 проходит компоненты 1 и 2 (фиг.1) и в плоскости изображения создает изображение с увеличением / -0,5. Длина объектива L 676 мм.

В качестве конкретного примера выпол- 5 нения рассчитан репродукционный объектив со следующими характеристиками Линейное увеличение,,5

Линейное поле в пространстве предметов 2у, мм93,6 0 Линейное поле в пространстве изображений 2-у1, мм50 Задняя апертура А1 0,06 Длина объектива L, мм 676 Максимальный диаметр линз , мм 52 5 Важным преимуществом предлагаемого объектива является получение улучшенного качества изображения при . телецентрическом ходе лучей в пространстве изображения. Объектив имеет малую 0 сферическую аберрацию для точки на оси и в широком наклонном пучке лучей, хорошую коррекцию хроматических аберраций, малое значение средней квадратичной волновой аберрации для точки на оси 0,14. 5

Форму л а изо б ре тен и я Репродукционный объектив, содержащий два компонента и апертурную диафрагму между ними, причем первый компонент 0 выполнен в виде двух положительных и од- ного отрицательного одиночных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображений, а второй компонент - в виде двояковогнутой, положительной и двояко- 5 выпуклой линз, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения по всему полю зрения при увеличении переднего рабочего отрезка, в нем положительная линза второго компонента выпол- 0 нена плоековыпуклой и установлена на расстоянии от двояковыпуклой линзы второго компонента не менее 0.3L, где L - расстояние между плоскостями предметов и изображений, а между двояковогнутой и 5 плосковыпуклой линзами введен положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов.

Фиг. 3