Линзовый объектив однократного увеличения

Объектив может быть использован в оптическом приборостроении для устройств считывания, записи и воспроизведения информации. Объектив содержит два симметрично расположенных относительно апертурной диафрагмы компонента. Каждый из компонентов содержит две положительные линзы, одна из которых плосковыпуклая, обращенная плоской поверхностью к апертурной диафрагме, другая - двояковыпуклая, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к диафрагме. Между плоскостью объекта и плосковыпуклой линзой первого компонента и между плосковыпуклой линзой и плоскостью изображения второго компонента установлены отрицательные линзы. В каждом компоненте двояковыпуклая линза размещена между мениском и диафрагмой, а плосковыпуклая линза и мениск разделены воздушным промежутком, соответствующим (0,5÷2)f'', где f'' - фокусное расстояние объектива. Отрицательная и двояковыпуклая линзы могут быть выполнены из оптического материала с коэффициентом дисперсии ν≥75 и показателем преломления n≤1,5. Технический результат - улучшение качества изображения и увеличение линейного поля зрения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при конструировании линзовых объективов для устройств считывания, записи и воспроизведения информации.

В настоящее время известно большое число линзовых репродукционных объективов однократного увеличения [1].

Они содержат по два симметрично расположенных относительно апертурной диафрагмы компонента: в объективах типа «Апохромат-коллинеар» и «Ортопротар» симметричный компонент состоит из трехсклеенной линзы, в объективе типа «Артар» - из одиночной положительной и отрицательной линз, в объективе «Планар» - из одиночной линзы и склейки, в объективе «ПМ-1» - из склейки и отрицательного мениска.

Эти объективы имеют наибольшую резкость изображения при небольших апертурах от 1:32 до 1:22.

Линзовые объективы РФ-3, РФ-4, РФ-5 и др. [1] имеют более высокую апертуру до 1:10, но разрешающая сила в центре не превышает 35 лин/мм и падает примерно вдвое к краю поля изображения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является объектив [2], содержащий два симметрично расположенных относительно апертурной диафрагмы компонента, каждый из которых содержит две положительные линзы, первая из которых выполнена плосковыпуклой, обращенной плоской стороной к пространству объекта, а вторая - двояковыпуклой, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к диафрагме.

Первая линза и отрицательный мениск выполнены из материала с равным показателем преломления.

Объектив имеет значительную числовую апертуру.

К недостаткам следует отнести недостаточно высокое качество изображения и малое поле зрения.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение качества изображения и увеличение линейного поля зрения.

Для решения поставленной задачи предлагается линзовый объектив однократного увеличения, который, как и прототип, содержит два симметрично расположенных относительно апертурной диафрагмы компонента, каждый из которых содержит две положительные линзы, одна из которых плосковыпуклая, обращенная плоской поверхностью к пространству объекта, а другая - двояковыпуклая, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к диафрагме.

В отличие от прототипа между плоскостью объекта и плосковыпуклой линзой первого компонента и между плосковыпуклой линзой и плоскостью изображения второго компонента дополнительно установлены отрицательные линзы, при этом в каждом компоненте положительная двояковыпуклая линза размещена между мениском и диафрагмой, а плосковыпуклая линза и мениск разделены воздушным промежутком, соответствующим (0,5÷2)f'', где f'' - фокусное расстояние объектива.

Кроме того, в линзовом объективе однократного увеличения отрицательная и положительная двояковыпуклая линзы выполнены из оптического материала с коэффициентом дисперсии больше ν≥75 и показателем преломления n≤1,5.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что такое выполнение объектива позволяет достигнуть планахроматическую коррекцию изображения, при этом значительно увеличить линейное поле зрения.

При выполнении отрицательной и положительной двояковыпуклой линз из материала с коэффициентом дисперсии больше ν≥75 и показателем преломления n≤1,5 возможно расширение спектрального диапазона от 400 нм до 1100 нм при планахроматической коррекции.

На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить технический результат, заключающийся в улучшении качества изображения и увеличении линейного поля зрения, достижении планахроматической коррекции, а также в значительном расширении спектрального диапазона, достигнутый при выполнении отрицательной и положительной двояковыпуклой линз их оптического материала с коэффициентом дисперсии больше ν≥75 и показателем преломления n≤1,5.

Предлагаемый линзовый объектив однократного увеличения поясняется чертежом, на котором представлена оптическая схема заявляемого объектива, а также приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.

Заявляемый линзовый объектив однократного увеличения, содержит два симметрично расположенных относительно апертурной диафрагмы компонента I и II, каждый из которых состоит из отрицательной линзы 1 положительной плосковыпуклой линзы 2, обращенной плоской поверхностью к пространству объекта (изображения), отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к диафрагме, и положительной двояковыпуклой линзы 4.

Дополнительная отрицательная линза 1 установлена между плоскостью объекта и плосковыпуклой линзой 2, а положительная двояковыпуклая линза 4 установлена между мениском 3 и диафрагмой АД, при этом плосковыпуклая линза 2 и мениск 3 разделены воздушным промежутком, соответствующим (0,5÷2)f'', где f'' - фокусное расстояние объектива.

Отрицательная линза 1 и положительная двояковыпуклая линза 4 выполнены из оптического материала с коэффициентом дисперсии больше ν≥75 и показателем преломления n≤1,5.

Предлагаемый объектив работает следующим образом.

Лучи от объекта наблюдения, преломляясь на поверхностях отрицательной линзы 1, образуют мнимое изображение объекта, внося небольшую сферическую аберрацию, кому, астигматизм, дисторсию и кривизну, далее линза 2 образует также мнимое изображение объекта, частично компенсируя дисторсию и сферическую аберрацию, при этом увеличивается астигматизм, кривизна, хроматизм положения и увеличения.

Преломленные мениском 3 лучи образуют также мнимое изображение, увеличив дисторсию, астигматизм, кривизну, сферическую аберрацию, уменьшив хроматизм увеличения, переисправив при этом кому.

Положительная двояковыпуклая линза 4 компенсирует все аберрации, кроме комы и хроматизма увеличения, перенося изображение объекта в бесконечность.

Далее второй симметричный компонент II при прохождении лучей компенсирует кому и хроматизм увеличения, образуя в пространстве изображений планапохроматическое изображение для видимой области и планахроматическое для расширенного спектрального интервала.

Как пример представляется расчет предлагаемого линзового объектива однократного увеличения.

Фокусное расстояние f''=116,4 мм, апертура 1:10, линейное поле зрения 55 мм. Объектив имеет высокое качество изображения по всему полю зрения в расширенном спектральном диапазоне.

Среднеквадратическая аберрация волнового фронта по всему полю зрения не превышает 0,1λ. Объектив разрешает по всему полю зрения 120 лин/мм в расширенном спектральном диапазоне.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Д.С.Волосов, Фотографическая оптика, М., Искусство, 1978 г., с.450-453.

2. Российская Федерация, патент № 2079153, МПК: G02В 9/64, G02В 13/26, 1997 г. - прототип.

1. Линзовый объектив однократного увеличения, содержащий два симметрично расположенных относительно апертурной диафрагмы компонента, каждый из которых содержит две положительные линзы, одна из которых плосковыпуклая, обращенная выпуклой поверхностью к апертурной диафрагме, а другая - двояковыпуклая, а также отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к диафрагме, отличающийся тем, что между плоскостью объекта и плосковыпуклой линзой первого компонента и между плосковыпуклой линзой и плоскостью изображения второго компонента дополнительно установлены отрицательные линзы, при этом в каждом компоненте положительная двояковыпуклая линза размещена между мениском и диафрагмой, а плосковыпуклая линза и мениск разделены воздушным промежутком, соответствующим (0,5÷2)f'', где f'' - фокусное расстояние объектива.

2. Линзовый объектив однократного увеличения по п.1, отличающийся тем, что отрицательная линза и положительная двояковыпуклая линза выполнены из оптического материала с коэффициентом дисперсии ν≥75 и показателем преломления n≤1,5.