Патент на изобретение №2328022
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ОБЪЕКТИВ С ВЫНЕСЕННЫМ ВХОДНЫМ ЗРАЧКОМ
(57) Реферат:
Объектив содержит пять компонентов. Первый однолинзовый в виде мениска, обращенного вогнутостью к объекту, и второй однолинзовый в виде двояковыпуклой линзы компоненты образуют первый оптический узел I, третий компонент из двух одиночных отрицательных менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, образует второй оптический узел II, четвертый компонент в виде одиночной двояковыпуклой линзы и пятый компонент в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, образуют третий оптический узел III. Оптические силы линз, узлов и объектива связаны соотношениями, приведенными в формуле изобретения. Технический результат – расширение функциональных возможностей за счет обеспечения работы в ультрафиолетовой области спектра для длин волн менее 300 нм с одновременным обеспечением телецентрического хода лучей в пространстве изображения, высокого качества изображения и минимальной дисторсии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптической промышленности и, в частности, для контроля микродефектов поверхностей. Основными требованиями, предъявляемыми к объективу, являются: – УФ область спектра; – вынесенный входной зрачок на расстояние не менее 0,5 f’, где f’ – фокусное расстояние объектива; – телецентрический ход лучей в пространстве изображений; – задний рабочий отрезок более 0,5÷0,6f’; – линейное поле изображения 2y’>0,25f’; – относительное отверстие более 1:2; – дифракционно-ограниченное качество изображения; – дисторсия – менее 0,2%. Известен светосильный гидрообъектив с вынесенным входным зрачком [1], содержащий четыре компонента, первый из которых – одиночная положительная линза, второй содержит положительный и отрицательный мениски, обращенные вогнутостью к предмету, третий – одиночная двояковыпуклая линза, четвертый компонент – положительный. Для увеличения относительного отверстия и повышения качества изображения объектива первый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, второй компонент выполнен из одиночных менисков, четвертый компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Известен длиннофокусный объектив с вынесенным входным зрачком [2], содержащий четыре компонента, из которых первый компонент, склеенный из двояковогнутой и положительной линз, второй компонент – одиночная положительная линза, третий и четвертый компоненты выполнены склеенными. Для повышения качества изображения и увеличения выноса выходного зрачка до значения s1=0,6-0,7 f’, положительная линза первого компонента выполнена двояковыпуклой, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент склеен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, а четвертый компонент состоит из двояковогнутой и положительной линз, где f’ – фокусное расстояние объектива. Известен светосильный объектив с вынесенным входным зрачком [3], содержащий четыре положительных компонента, первый и второй из которых – двусклеенные, третий – двояковыпуклая линза, четвертый склеен из положительной и отрицательной линз. Повышение относительного отверстия, увеличение выноса входного зрачка и повышение качества изображения достигается тем, что перед первым компонентом установлены положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью к предмету, первый компонент выполнен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, второй – из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, в четвертом компоненте положительная линза выполнена двояковыпуклой, а отрицательная – двояковогнутой. Известен объектив с вынесенным входным зрачком [4], который относится к оптическому приборостроению и может быть применен для построения телевизионных обзорных комплексов. Объектив содержит пять компонентов, первый из которых выполнен в виде положительной двухсклеенной линзы, второй – в виде одиночной двояковогнутой линзы, третий – в виде одиночной положительной линзы, четвертый – в виде положительной линзы, и пятый – в виде положительной линзы и склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Входной зрачок объектива вынесен относительно его первой поверхности и в нем размещена апертурная диафрагма. Указанное построение объектива обеспечивает повышение его относительного отверстия с одновременным увеличением углового поля и сохранением высокого качества изображения. Общим недостатком приведенных объективов является: – отсутствие возможности работы в УФ области спектра с длинами волн менее 300 нм; – отсутствие телецентрического хода лучей в пространстве изображения; – малый задний рабочий отрезок; – качество изображения не соответствует дифракционно-ограниченной системе. Наиболее близким к заявленному техническому решению является светосильный объектив с вынесенным входным зрачком [5], содержащий пять компонентов, из которых первый – однолинзовый компонент, второй – однолинзовый положительный, третий – двухлинзовый отрицательный компонент, четвертый – одиночная двояковыпуклая линза и пятый – одиночная отрицательная линза. При этом суммарные оптические силы первого и второго компонентов – положительная, третьего компонента – отрицательная, четвертого и пятого – отрицательная. Недостатками объектива, принятого за прототип, являются: – невозможность работы в УФ области спектра из-за использования обычных марок стекол для линз; – отсутствие телецентрического хода лучей в пространстве изображения; – малый задний рабочий отрезок, менее 0,2f’, что ограничивает его применение. Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей объектива за счет обеспечения его работы в ультрафиолетовой области спектра для длин волн менее 300 нм с одновременным обеспечением телецентрического хода лучей в пространстве изображения, высокого качества изображения и минимальной дисторсии. Для решения поставленной задачи предложен объектив с вынесенным входным зрачком, который, как и прототип, содержит первый однолинзовый компонент, второй однолинзовый положительный компонент, третий двухлинзовый отрицательный компонент, четвертый компонент, выполненный в виде одиночной двояковыпуклой линзы и пятый компонент – в виде одиночной отрицательной линзы. В отличие от прототипа первый и второй компоненты образует первый оптический узел I, третий компонент образует второй оптический узел II, при этом оптические силы первого и второго оптических узлов
d=(0,3÷0,4)/
второй оптический узел выполнен из двух одиночных отрицательных менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, при этом оптические силы линз удовлетворяют условию:
четвертый и пятый компоненты образуют третий оптический узел III, с оптической силой третий, при этом
Кроме того, все линзы объектива выполнены из кварцевого стекла. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что благодаря предлагаемой схеме выполнения объектива, состоящего из трех оптических узлов, каждый из которых выполнен из двух одиночных линз, оптические силы которых удовлетворяют условию:
d=(0,3÷0,4)/
обеспечивается вынос входного зрачка на расстояние более 0,5 f’, значение заднего отрезка более 0,5-0,6 f’ и телецентрический ход главных лучей в пространстве изображений. Это достигается за счет того, что I и II оптические узлы образуют систему, близкую к афокальной ( При этом оптическая сила всего объектива обеспечивается третьим узлом, для которого Близкая к афокальной системе I и II оптических узлов, система выполняет две основные функции: 1. Переносит передний фокус третьего оптического узла в пространство предметов перед первым оптическим узлом на расстояние не менее 0,5 f’. С этой плоскостью совмещен входной зрачок объектива, что и обеспечивает телецентрический, т.е. параллельный, оптической оси ход лучей в пространстве изображений. 2. Является корректором аберраций третьего узла. Третий узел с входным зрачком, совмещенный с передним фокусом, вносит положительную волновую сферическую отрицательную кому и положительный астигматизм. Тогда как система, состоящая из I и II оптических узлов, имеет аберрации, равные по величине и обратные по знаку. Выбор оптических сил линз I и II оптических узлов и их конфигураций обеспечивает необходимый вынос главных плоскостей и фокусов узлов, что обеспечивает получение афокальной системы с увеличением, близким к единице, и необходимое значение аберраций по величине и знаку для коррекции аберраций III оптического узла. Выбор оптических сил и конфигураций линз III оптического узла обеспечивает получение большого значения заднего рабочего отрезка. Для обеспечения работы объектива в УФ области спектра материалом линз является кварцевое стекло. Для коррекции хроматических аберраций в узком УФ спектральном интервале оптические силы линз удовлетворяют условию:
т.е. алгебраическая сумма оптических сил близка к нулю. Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленную задачу. Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где представлена оптическая схема объектива с вынесенным входным зрачком и Приложением, где приведены конструктивные параметры и оптические характеристики объектива. Предлагаемая оптическая система объектива содержит шесть линз. Первая и вторая линзы образуют I оптический узел, третья и четвертая линзы образуют II оптический узел и пятая и шестая – III оптический узел. I оптический узел имеет оптическую силу
II оптический узел имеет оптическую силу –
III оптический узел имеет оптическую силу
Все линзы объектива выполнены из кварцевого стекла. Предлагаемый объектив работает следующим образом. Объектив расположен в бесконечности. Оптические узлы I и II (линзы 1, 2, 3 и 4) изображают объект на большом расстоянии от последней поверхности линзы 4. Оптический узел III (линзы 5 и 6) перепроектируют его в плоскость, близкую к фокальной плоскости оптического узла III. Входной зрачок располагается на расстоянии более 0,5 f’ перед первой поверхностью объектива, а изображение бесконечно удаленного объектива – в фокальной плоскости объектива, расположенной на расстоянии 0,5÷0,6 f’ от последней поверхности объектива. К преимуществам предлагаемого объектива можно отнести расширение его функциональных возможностей за счет обеспечения его работы в УФ области спектра с длинами волн менее 300 нм при одновременном обеспечении телецентрического хода лучей в пространстве изображения. Обеспечение выноса входного зрачка на расстояние более 0,5f’ позволяет устанавливать в его плоскости оптические сканирующие элементы, маски, фазовые и амплитудные фильтры и т.п. При заднем рабочем отрезке более 0,5÷0,6 f’ обеспечивается возможность установки осветительных устройств между объектом и объективом при работе в отраженном свете или при работе в обратном ходе лучей, приемников, чувствительная поверхность которых расположена глубоко внутри его конструкции и т.п. Кроме того, в предлагаемом объективе достигнуто дифракционно-ограниченное качество изображения и дисторсии менее 0,2% для линейного поля изображения не менее 0,25 f’ при относительном отверстии не менее 1:2. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Российская Федерация, авторское свидетельство №1642426, МПК: 5 G02B 11/34, 1991 г. 2. Российская Федерация, авторское свидетельство №1615659, МПК: 5 G02В 9/34, 1991 г. 3. Российская Федерация, авторское свидетельство №1578679, МПК: 5 G02В 9/64, 11/32, 1990 г. 4. Российская Федерация, патент №2053530, МПК: 6 G02B 9/60, 1996 г. 5. Российская Федерация, патент №2053531, МПК: 6 G02B 9/60, 1996 г. – прототип.
Формула изобретения
1. Объектив с вынесенным входным зрачком, содержащий первый однолинзовый компонент, и второй однолинзовый положительный компонент, третий двухлинзовый отрицательный компонент, четвертый компонент, выполненный в виде одиночной двояковыпуклой линзы, и пятый компонент – в виде одиночной отрицательной линзы, отличающийся тем, что первый и второй компоненты образуют первый оптический узел I, третий компонент образует второй оптический узел II, при этом оптические силы первого и второго оптических узлов
где расстояние между узлами d удовлетворяет условию: d=(0,3÷0,4)/ при этом в первом оптическом узле I первая линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к объекту, а вторая линза – в виде двояковыпуклой, при этом оптические силы линз
второй оптический узел выполнен из двух одиночных отрицательных менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, при этом оптические силы линз удовлетворяют условию:
четвертый и пятый компоненты образуют третий оптический узел III, с оптической силой
2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что все линзы объектива выполнены из кварцевого стекла.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
I и 
