Симметричный проекционный объектив Советский патент 1992 года по МПК G02B9/64 G02B13/26 

XI

СО

О

о о сл

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к линзовым проекционным объективам. Цель изобретения - повышение качества изображения при уменьшении соотношения диаметра к длине объектива. Симметричный проекционный объектив содержит два компонента 1 и 2, разделенные апертурной диафрагмой 3, первые положительные одиночные мениски 4 и 5, обращенные вогнутостью к апертурной диафрагме 3, вторые положительные мениски 6 и 7, обращенные вогнутостью к апертурной диафрагме 3, положительные мениски 8 и 9, расположенные перед первыми менисками 4 и 5 соответственно на расстоянии 0,34 L, обращенные выпуклостью к апертурной диафрагме 3, отрицательные мениски 10 и 11, расположенные между вторыми положительными менисками 6 и 7 соответственно и апертурной диафрагмой 3 и обращенные вогнутостью к апертурной диафрагме 3. Линейное поле объектива составляет 50 мм, линейное увеличение - (1); апертура - 0,06; длина объектива - 931,86 мм; максимальный диаметр линз - 52 мм. 2 ил., 4 табл. сл С

,0

,1Z фиг1

,059

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к линзовым проекционным объективам.

Известны репродукционные объективы симметричного типа, в которых с увеличени- ем - 1 устранены такие аберрации, как дисторсия, кома, хроматизм увеличения. В симметричных репродукционных объективах при устранении аберраций в зрачках происходит автоматическое устранение ди- сторсии при произвольных увеличениях. Кроме того, устранение аберраций в зрачках обеспечивает стабильность анастигматической коррекции.

Симметричный репродукционный объ- ектив может быть построен по следующей схеме:

(Т,М) + Б(Т,М).

Такой объектив обладает небольшой отрицательной аберрацией в зрачках, устра- нение которой может быть легко осуществлено за счет введения до и после объектива плоскопараллельных пластинок соответственной толщины. Объективы, построенные по этой схеме, обладают хоро- шими возможностями для исправления полевых аберраций.

В объектив могут быть введены плоскопараллельные пластинки с хроматическими склеенными поверхностями для исправления хроматизма положения. Объективы такой конструкции имеют следующую схему:

(Т,М)+ Б(Т,М) + П(хС).

Известен репродукционный объектив, содержащий два разделенных диафрагмой компонента, первый из которых состоит из отрицательного апланатического мениска и двухсклеенной положительной линзы, а второй - из одиночных положительного и отри- цательного апланатического менисков. Все мениски обращены выпуклостью к диафрагме, первый компонент снабжен расположенным перед двухсклеенным компонентом положительным мениском, выпуклостью обращенным к диафрагме, а во второй компонент введена двухсклеен- ная линза, установленная перед положительным мениском,

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется симметричный проекционный объектив, содержащий дифракционную линзу на плоскопараллельной подложке, апертур- ную диафрагму, расположенную вплотную к дифракционной линзе, и два дифракцион- ных мениска, расположенных по обе стороны дифракционной линзы и обращенных к ней вогнутыми поверхностями, в объектив введенц две плосковыпуклые рефракционные линзы, расположенные между менисками и дифракционной линзой и обращенные плоскими поверхностями к последней. Расстояние между плосковыпуклой и дифракционной линзами da. Фокусное расстояние дифракционной линзы fo выбирается из соотношений:

d2 (0,6-0,9) fD (0,8-1.0)Ј(1

n v r2%

где di - суммарная толщина плосковыпуклой рефракционной линзы и подложки дифракционной линзы;

п - показатель преломления плосковыпуклой линзы;

X - - -JT-T - нормированная дисперсия материала плосковыпуклой линзы на средней длине волны Я используемого спектрального интервала, при этом радиус вогнутой поверхности мениска Г2 выбирается в соответствии с условием

+ 1/Г.

В данном симметричном проекционном объективе апертура А 0,09, габариты L

810 мм, волновая аберрация тДопустимая ширина спектра освещения 10 нм на оси. 5 нм - на краю. Величина изображения 2у 40 мм.

Однако данный объектив не имеет телецентрического хода лучей в пространстве предметов и изображений, а также имеет недостаточно хорошее качество изображения по полю.

Цель изобретения - повышение качества изображения при уменьшении соотношения диаметра к длине объектива.

Сущность изобретения заключается в том, что симметричный проекционный объектив содержит два разделенных апертур- ной диафрагмой компонента, причем первые линзы каждого компонента выполнены в виде менисков, обращенных вогнутостью к апертурной диафрагме, а вторые линзы каждого компонента выполнены положительными, в каждый компонент его введен положительный мениск, обращенный выпуклостью к апертурной диафрагме и установленный перед первой линзой на расстоянии 0,34 L от нее, где L -длина системы от плоскости предметов до плоскости изображений, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к апертурной диафрагме и размещенный между второй линзой и апертурной диафрагмой, причем в каждом компоненте вторая линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к апертурной диафрагме и

размещенного на расстоянии 0,07 L от первой линзы.

Данный симметричный проекционный объектив используется в качестве оборачивающей системы дистанционного устройства для просмотра труднодоступных объектов, поэтому он имеет длину около 1 м, а диаметр 50 мм, т.е. соотношение диаметра к длине ф /L 1/20.

Такое соотношение диаметра к длине определяет также конструкцию оборачивающей системы, выбор фокусного расстояния половины оборачивающей системы.

Для получения телецентрического хода лучей в пространстве предметов и изображений апертурная диафрагма располагается в задней фокальной плоскости первой половинки оборачивающей системы, Для получения увеличения Л/ -1 плоскость предмета располагается в передней фокальной плоскости первой половинки оборачивающей системы.

Между вторыми компонентами и апер- турной диафрагмой введены отрицательные мениски, которые служат для исправления кривизны изображения и хроматизма положения.

Для уменьшения габаритов системы, получения телецентрического хода лучей в пространстве предметов и изображений, а также для исправления кривизны изображения и астигматизма на расстоянии 0,34 L перед первыми компонентами введены положительные мениски, обращенные выпуклостью к апертурной диафрагме.

Основными требованиями, представляемыми к проекционным объективам, являются тщательная коррекция всех аберраций объектива в пределах всего поля, а также достаточно хорошая коррекция широких наклонных пучков в меридиональном и сагиттальном сечениях.

На фиг.1 дана оптическая схема симметричного проекционного объект ива с конструктивными данными; на фиг.2 - графики аберраций одного из вариантов расчета объектива.

В табл.1-4 показаны аберрации одного из вариантов расчета указанного объектива.

На фиг.1 обозначено. 1 и 2 - два компонента объектива, разделенные апертурной диафрагмой 3; 4 и 5 - первые положительные одиночные мениски, обращенные вогнутостью к апертурной диафрагме; 6 и 7 - вторые положительные мениски, обращенные вогнутостью к апертурной диафрагме;

8 и 9 - положительные мениски, расположенные перед первыми менисками на расстоянии 0,34L и обращенные выпусклостью к апертурной диафрагме; 10 и 11 - отрицательные мениски, расположенные между вторыми линзами и апертурной диафрагмой.

Симметричный проекционный объектив служит для проекции изображения с плоскости предметов на плоскость изображений с увеличениемУ 1. Предмет у 25 мм находится на конечном расстоянии от объектива, в передней фокальной плоскости первого компонента, поэтому на объектив

падает расходящийся пучок лучей, проходит последовательно по ходу луча линзы (поз. 8, 4, 6, 10 на фиг.1) и выходит параллельный пучок, который полностью заполняет апер- турную диафрагму 3. Затем проходит второй компонент и в плоскости изображения создает изображение объекта с увеличением -1.

Оптические характеристики конкретного примера расчета объектива:

Линейное увеличение -1.

Линейное поле, мм50

Апертура0,06

Длина, мм931,86.

Максимальный диаметр

линз, мм52,

Формула изобретения Симметричный проекционный объектив, содержащий два разделенных апертурной диафрагмой компонента, причем

первые линзы каждого компонента выполнены в виде менисков, обращенных вогнутостью к апертурной диафрагме, а вторые линзы каждого компонента выполнены положительными, отличающийся тем,

что, с целью повышения качества изображения при уменьшении соотношения диаметра к длине объектива, в каждый компонент его введен положительный мениск, обращенный выпуклостью к апертурной дизфрагме и установленный перед первой линзой на расстоянии 0,34 L от нее, где L - длина системы от плоскости предметов до плоскости изображений, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к апертурной диафрагме и размещенный между второй линзой и апертурной диафрагмой, причем в каждом компоненте вторая линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к апертурной диафрагме и размещенного на расстоянии 0,07L от первой линзы, выполненной положительной.

Точка на оси

Точка вне оси

Меридиональное сечение

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Сагиттальное сечение

/;3 0 1,0 ц1

-W

-1,0

-t,a

Таблица 4

2 t

, SS 0,0

-1,0 a 1,0 2i

ц

y,-17J

Мети 1.0

sa1

4Г (

5V

Фиг. 2

1,0