Конденсор для проекционных приборов Советский патент 1949 года по МПК G02B19/00 

Для достижения минимальности световых потерь в проекционных приборах необходимо, чтобы конденсор прибора давал апланатическое изображение источника света, т. е. без сферической аберрации, и чтобы было соблюдено условие синусов.

В известных конденсорах уничтожение сферической аберрации легко достигается применением сферических поверхностей. Однако в этом случае не может быть достигнуто для конденсора условия синусов, вследствие чего увеличения, даваемые различными круговыми зонами, рефлектора прибора, различны. Поэтому при полном перекрытии кадрового окна изображением источника света изображение последнего осевыми лучами оказывается значительно большим по сравнению с кадровым окном, что ведет к значительной потере света.

Предложенный апланатический конденсор, не имеет указанных недостатков и выполнен из двух систем, первая из которых является увеличительной и состоит из.одной или большего числа апланатических линз со сферическими поверхностями, а вторая состоит из двух одинаковых линз со сферическими поверхностями с увеличением равным - 1.

На фиг. 1 и 2 показаны два варианта выполнения апланатического конденсора; на фиг. 3-схема, поясняющая расчет линзы.

Для осуществления первой оптической системы применена апланатическая менисковая линза 1 со сферическими поверхностями, дающая прямое изображение с увеличением, равным показателю преломления.

Вторая оптическая система, которая дает действительное апланатическое изображение с увеличением, равным -1, выполнена из двух одинаковых линз 5 и 5 или 4 -и 5, дающих изображение S точки S, находящейся на бесконечно большом расстоянии, без сферической аберрации. Такие две линзы в совокупности образуют апланатическое изображение.

В такой оптической системе не только будет отсутствовать сферическая аберрация, но система этих двух линз будет удовлетворять и условию синусов, хотя каждая линза в отдельности дает лишь изо№ 80235 2 браже11 1е без сферической аберрации и условию синусов ие удовлетворяет. Расчет и определение поверхности анаберрационной линзы могут быть произведены следующим образом.

На первую поверхность линзы падает пучок лучей, параллельных оптической оси. Для получения безаберрационного изображения необходимо, чтобы оптические длины всех лучей от светящейся точки до ее изображения были равны между собой.

Рассмотрим два луча: одип произвольный, идущий параллельно оптической оси, и второй идущий по оптической оси.

Указанные лучи пересекают первую поверхность в точках В и С. Из точки В опущен перпендикуляр на оптическую ось и допускается, что все пространство вправо от первой поверхности линзы заполнено стеклом, ,с,. показателем преломления п. Поскольку длина всех лучей от бесконечно удаленной точки до оси УУ, проходящей через вершиi y, поверхности, одинакова, то для обеспечения равенства оптических длин всех лучей-до изображения точки должно быть выполнено условие:

х + п; и BS ln. . . . . . (I)

BS У ;/2+ (/1 -х2)2(2)

После подстановки уравнения (2) в уравнение (1) и преобразований получим:

z/2 2/:x(l--)), (3)

т. е. мы имеем уравнение эллипса.

Таким образом, если бы влево от поверхности линзы, удовлетворяющей уравнению (3), был воздух, а вправо от нее-стекло с показателем преломления я, то в пространстве изображений в точке S образовалось бы безаберрационпое изображение бесконечно удаленной точки.

Если из точки 5, как из центра, образовать сферу, то лучи, идущие от первой поверхности линзы к точке 5, пошли бы по направлению ее нормалей, т. е. они прошли бы вторую поверхность линзы без преломления. Таким образом будет найдена искомая линза.

Таким же путем можно построить анаберрационную линзу, ограниченную плоскостью и гиперболоидами вращения. В этом случае для получения безаберрационного изображения бесконечно удаленной точки необходимо, чтобы поверхность, обращенная к этой точке, была плоскостью, а вторая поверхность - гиперболической.

Предмет изобретения

Конденсор для проекционных приборов, например кинопроекторов, отличающийся тем, что он выполнен из двух систем, первая из которых - увеличительная - состоит из одной или больщего количества апланатических линз со сферическими поверхностями и дает мнимое апланатическое изображение источника света с увеличением, определяющим увеличение всего конденсора, а вторая состоит из двух одинаковых линз с асферическими поверхностями и дает. действительное апланатическое изображение с увеличением, равным -1, изображения источника света через первую систему.