CZ307952B6

CZ307952B6 - Refraktivní afokální optický systém pro korekci barevné vady difraktivních zobrazovacích prvků

Info

Publication number: CZ307952B6
Application number: CZ2015-207A
Authority: CZ
Inventors: VladimĂr Chlup; Zdeněk BOUCHAL; Petr BOUCHAL
Original assignee: Univerzita PalackĂ©ho v Olomouci; Vysoké Učení Technické V Brně
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2019-09-11
Also published as: CZ2015207A3; EP3073312A1

Abstract

Refraktivní afokální optický systém pro korekci barevné vady difraktivních zobrazovacích prvků, zejména pro korekci disperzních projevů difraktivního zobrazovacího prvku (2) o ohniskové vzdálenosti ƒ´a ve spojení s tímto difraktivním optickým prvkem (2) pro vytvoření achromatického či apochromatického zobrazovacího systému ve spektrální oblasti od nejkratší vlnové délkydo nejdelší vlnové délky, který obsahujeoptických členů (10, 20), přičemž každý z těchto optických členů (10, 20) je tvořen dvojicí refraktivních optických prvků o ohniskových vzdálenostech ƒ´, ƒ´které jsou z refraktivních optických materiálů, jejichž zobecněná Abbeova číslaajsou vázána vztahem I, přičemž relativní disperze všech použitých refraktivních optických materiálů je v rozsahu 0,49 až 0,51 a ohnisková vzdálenost druhého členu dvojice ƒ´je zvolena tak, že pro střední vlnovou délkuplatí, že ƒ´=−ƒ´s tím, že optické členy (10, 20) se stávají afokálními.

Description

Vynález se týká refraktivního afokálního optického systému, zejména refraktivního hyperchromatického afokálního optického systému pro korekci barevné vady difraktivních zobrazovacích prvků.

Dosavadní stav techniky

V optickém zobrazování se standardně užívají hybridní optické soustavy s velmi dobrým korekčním stavem, jejichž výslednou optickou mohutnost z velké části tvoří refraktivní optické prvky a difraktivní optický prvek s malou optickou mohutností je použit jako korekční element kompenzující barevnou vadu refraktivních členů. Použití samostatných zobrazovacích difraktivních prvků s vyšší optickou mohutností je problematické s ohledem na mimořádně výraznou difraktivní disperzi. V moderní optice jsou stále častěji využívány programovatelné difraktivní čočky, které jsou vytvářeny pomocí elektrooptického ovládání kapalných krystalů na displeji zařízení nazývaného prostorový modulátor světla (PMS). Difraktivní prvky vytvořené pomocí PMS našly uplatnění při tvarování světelných svazků v optických manipulacích a komunikacích, realizaci počítačem generovaných hologramů a transformaci optických pulsů. Možnost realizace difraktivních prvků pomocí amplitudové a fázové modulace světla významným způsobem ovlivnila rozvoj optické mikroskopie, kde je PMS užíván jak v osvětlovací, tak i zobrazovací části. Difraktivní dělení a tvarování světla pomocí PMS je základem nekoherentní korelační holografie, která byla využita v digitální mikroskopii pro záznam a počítačovou rekonstrukci nekoherentně osvětlených a fluorescenčních vzorků.

Zobrazovací difraktivní prvky vykazují extrémně vysokou disperzi a v uvedených aplikacích mohou samostatně pracovat pouze se zářením, které má velmi úzké spektrum. Zobrazení difraktivní čočkou vytvořenou na PMS bylo v polychromatickém záření demonstrováno pomocí postupného vřazování spektrálních filtrů, které bylo synchronizováno se změnou parametrů difraktivní čočky. Použití difraktivních zobrazovacích prvků pro záření s širokým spojitým spektrem vyžaduje zajištění eliminace účinků výrazné difraktivní disperze. Jednou z možností korekce difraktivní disperze je využití refraktivní optiky, která vykazuje extrémně velkou chromatickou vadu. Chromatické afokální soustavy byly v minulosti i nyní využívány pro změkčení obrazu zejména portrétních objektivů. Zajištění kompenzace disperze difraktivních čoček je aplikačně významné a jejich použití je perspektivní pro dosažení vysokého rozlišení v širokospektrální korelační mikroskopii. Apochromatická korekce difraktivních čoček realizovaných pomocí PMS, která je předmětem řešení, nebyla dosud provedena v žádné z užívaných spektrálních oblastí.

Pro posouzení barevné vady optických systémů byly zavedeny disperzní charakteristiky, které lze použít jak pro refraktivní, tak i difraktivní zobrazovací prvky. Index lomu optického materiálu pro vlnovou délku λ lze určit ze Sellmeierova rozvoje ^k b η²(Λ) = 1,0 + V —, kde ů, c_; jsou charakteristiky materiálu udávané výrobcem.

i ~Ci n . 1 ^2 — u

Zobecněné Abbeovo číslo v_str =-------- a částečná relativní disperze p _t = —---— ⁿkr~ⁿdi ^r’^Str n_kr-n_dl představují základní koeficienty využívané pro achromatickou, apochromatickou či

- 1 CZ 307952 B6 hyperchromatickou konstrukci optických systémů. Přitom n_str, n_kr, n_dl označují indexy lomu pro střední, nejkratší a nej delší vlnovou délku použitého spektrálního pásma. Ve viditelné části spektra se obvykle vychází z vlnových délek odpovídajících Fraunhoferovým spektrálním čárám d, F, C a indexy lomu jsou pak označeny n_d,n_F ,n_c. Relativní částečnou disperzi P_kr._str lze vyjádřit z hodnot pro v_kr, v_str, P_krdStr = v & ~ ^vstr· Achromatizace optického systému o lámavosti K, který je složen z těsně uspořádaných tenkých čoček o lámavostech K_t, vyžaduje splnění podmínek y^i=o.

(1) 'y' K; = A .

(2)

Apochromatizace v prostoru třetího řádu vyžaduje odstranění sekundární barevné vady χ^λ· A...,,. K (3) a minimalizaci otvorové vady a komy.

Pro zobrazení lze s vysokou účinností použít difraktivní prvky typu kinoform. V mnoha aplikacích lze difraktivní prvky výhodně realizovat pomocí PMS, jejich použití je ale omezeno vysokou difraktivní disperzí, kterou lze demonstrovat pomocí standardních disperzních parametrů. Zobecněné Abbeovo číslo a relativní částečnou disperzi difraktivních ploch lze vyjádřit vztahy •5

A.

V relativně stejně širokých spektrálních pásmech, (A_kr -λ_αι)/A_str = konst, jsou tyto koeficienty konstantní. Např. pro spektrální pásma VIS (0,450 pm až 0,650 pm) a SWIR (1,05 pm až 1,55 pm) dostaneme ^,0.45,0.65=^,1.05,1.55=-^⁷⁵ a ₀.₄₅,0.65 = ^,1.05,1.55 = °’⁵⁰· ^Stálost disperzních vlastností difraktivních ploch v různých spektrálních pásmech je ve srovnání s materiálovou disperzí refraktivních ploch významnou mimořádností, která ovlivňuje možnosti korekce optických aberací. Běžná optická skla mají v různých spektrálních pásmech rozdílné rozpětí charakteristických koeficientů.

Kompenzace materiálové disperze refraktivních optických prvků pomocí disperze difraktivních prvků je využívána v achromatických hybridních dubletech. Achromatizace těchto dubletů je zajištěna, pokud poměr optické mohutnosti prvního refraktivního členu K, a druhého difraktivního členu K₂ splňuje podmínku KjK₂ = v.₇„/2,75. Pro dostupná optická skla ve VIS oblasti poměr optických mohutností leží v rozsahu 5,5 až 22,9, ve SWIR oblasti v rozsahu 2,8 až

-2CZ 307952 B6

49. Achromatizaci lze tedy provést pouze tehdy, pokud je optická mohutnost refraktivního členu výrazně vyšší než optická mohutnost členu difraktivního. Realizace hybridního achromatického dubletu je ve SWIR oblasti ve srovnání s VIS oblastí snadnější. Problémem, který dosud není uspokojivě řešen, je kompenzace disperze difřaktivních optických členů, které jsou použity jako samostatné zobrazovací prvky s požadovanou optickou mohutností.

Cílem vynálezu je odstranění nevýhod současného stavu zobrazovací techniky pracující s difřaktivními zobrazovacími prvky, zejména difřaktivními prvky vytvořenými pomocí PMS. Výrazná disperze difřaktivních prvků neumožňuje v těchto systémech přímé použití nekoherentních zdrojů záření, jako jsou žárovky, výbojky a LED zdroje, jejichž spektrální vlastnosti způsobují nepřípustnou degradaci obrazu. Při použití spektrálních filtrů je nutné, aby jejich šířka pásma propustnosti byla jen několik nanometrů. Taková spektrální filtrace snižuje energetickou účinnost systému a představuje výrazné zhoršení poměru signál/šum, které vede k poklesu kvality obrazu.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje refraktivní afokální optický systém pro korekci barevné vady difřaktivních zobrazovacích prvků, zejména pro korekci disperzních projevů difraktivního zobrazovacího prvku o ohniskové vzdálenosti f_di)- _str a ve spojení s tímto difraktivním optickým prvkem pro vytvoření achromatického či apochromatického zobrazovacího systému ve spektrální oblasti od nejkratší vlnové délky A_kr do nejdelší vlnové délky A_dl, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že obsahuje m optických členů, přičemž každý z těchto členů je tvořen dvojicí refraktivních optických prvků o ohniskových vzdálenostech f, _str, f_{n str}, které jsou z refraktivních optických materiálů, jejichž zobecněná Abbeova čísla v_d a v_n jsou vázána vztahem J 1 . ~^dt . přičemž ^VI ^V11 ^slr ^mfdíf,slr relativní disperze všech použitých refraktivních optických materiálů je v rozsahu 0,49 až 0,51 a ohnisková vzdálenost druhého členu dvojice f_{n str} je taková, že pro jeho střední vlnovou délku /L_str platí, že f' _str = -f_Istr s tím, že optické členy se stávají afokálními.

Podstata vynálezu spočívá v konstrukci korekčního refraktivního optického systému, který je pro střední vlnovou délku /L_str použitého spektrálního pásma afokální, zatímco pro krajní vlnové délky Á_kr a λ_Λ vykazuje nenulovou lámavost v takové míře, aby byla vykompenzována barevná vada difraktivního zobrazovacího prvku, jehož ohnisková vzdálenost se mění v daném rozmezí hodnot. Výhodnost vynálezu spočívá v tom, že činnost difraktivního zobrazovacího prvku, zejména difraktivního prvku realizovaného pomocí PMS, zůstává neovlivněna korekčním refraktivním systémem pro záření střední vlnové délky Á_jr a výsledný systém tvořený korekčním refraktivním systémem a difraktivním zobrazovacím prvkem je achromatický, či apochromatický.

Výhodné řešení je zajištěno tím, že pro střední vlnovou délku Á_str je výsledná optická mohutnost korekčního refraktivního optického systému K_str = 0 a jeho úhlové zvětšení splňuje podmínku 0,5 < r_s(r <2,0. Dále je výhodné, když každý z refraktivních optických prvků je tvořen nejméně jednou a nejvíce osmi čočkami. Při splnění těchto podmínek je zajištěna korekce barevných a monochromatických vad celého systému.

-3 CZ 307952 B6

Korekční refraktivní hyperchromatický afokální systém účinně kompenzuje barevné vady difraktivního zobrazovacího prvku, pokud jeho ohnisková vzdálenost splňuje podmínku 250 mm < f_{dif str} < 600 mm, při použití záření se střední vlnovou délkou 1,1 pm < 2 _tr < 1,45 /zm

Hlavní výhodou je to, že refraktivní afokální optický systém umožňuje sestavit optický čočkový systém pro spektrální pásmo 0,9 /zm až 1,7 //m (SWIR), který je pro střední vlnovou délku afokální, zatímco pro ostatní vlnové délky je hyperchromatický tak, že koriguje sferochromatickou vadu difraktivního prvku, který je umístěn za ním a společně s ním vykazuje achromatickou či apochromatickou korekci.

Návrh korekčního afokálního refiraktivního optického systému je proveden s ohledem na požadovanou kompenzaci disperze difraktivního optického prvku a umožňuje různá technická provedení, která se liší počtem použitých optických členů a dosaženým zobrazovacím výkonem. Požadavek na odstranění barevné vady difraktivního prvku (například realizovaného pomocí PMS) o dané lámavosti K_dif, dosažený pomocí předsazené dvoučlenné refraktivní tenké soustavy v dotyku, bez ovlivnění lámavosti difraktivního prvku pro střední vlnovou délku spektra, lze zapsat rovnicemi + K_:: = 0, (6) (7)

iý

(8)

První dvě rovnice zajišťují achromatizaci celé soustavy, respektive afokálnost a hyperchromatizaci předřazené dvoučlenné refraktivní soustavy, což pro námi sledovaná spektrální pásma lze zapsat ve tvaru (9) kde K = K_IlK_dif je faktor limitující přípustný relativní otvor systému. K dosažení vyšších relativních otvorů je navrženo rozdělení lámavosti K_d na dvě či více čoček ze stejného či M blízkého materiálu. Pak platí K_d = ^K_m. Obdobným způsobem lze postupovat i v případě m=l

-4CZ 307952 B6

Μ rozkladu druhého členu s lámavostí K_;, K_n = Triviální podmínku apochromatičnosti pro m=l achromatizovanou soustavu lze u soustavy složené z M čoček zapsat jako |^Pi(^r)| = |^P2(^r)| =^K = |^PM(^r)|· ^přesné splnění takové podmínky je prakticky nemožné. Výběrem vhodných materiálů lze ale zajistit co nejmenší rozdíly relativních disperzí a současně co největší rozdíly zobecněných Abbeových čísel a vhodných indexů lomu. Počítačovým zpracováním byl proveden předběžný výběr skupin optických skel. Tato optická skla byla následně využita v různých optických konstrukčních variantách systémů, které byly optimalizovány v širokém spektrálním rozsahu. V pásmu SWIR se jedná o skla firmy Schott KZFSN4, N-KZFS2, N-KZFS4, N-KzFSll, N-PK52A, N-FK51A, N-LAK8, NLAK14, případně zastupitelná skla od jiných výrobců.

Uvedené vztahy a podmínky platí pro případ soustavy tenkých čoček. Po zavedení reálných tlustých čoček s konkrétními poloměry křivosti ploch, tloušťkami a mezerami dojde k určitému narušení podmínek, které je řešeno provedením dodatečné optimalizace systému společně s korekcí optických vad. Ve spojení s konkrétním difraktivním zobrazovacím prvkem je optický systém afokálního refraktivního korektoru optimalizován pro apochromatickou korekci, minimalizaci sferochromatické vady v zóně osových svazků a maximalizaci kontrastu pro celé spektrální pásmo. Při optimalizaci je kladen důraz na zajištění afokálnosti refraktivního korekčního systému pro střední vlnovou délku spektra. Z důvodů výrobních nákladů lze při optimalizaci uplatnit podmínku shodnosti jednotlivých prvků při kaskádním uspořádání více členů.

Objasnění výkresů

Vynález bude blíže vysvětlen pomocí výkresů, na kterých obr. 1 zobrazuje schematicky refraktivní hyperchromatický afokální jednočlenný dvoučočkový optický systém uvedený v příkladech 1, 2, 3, obr. 2 zobrazuje schematicky refraktivní hyperchromatický afokální dvoučlenný čtyřčočkový optický systém uvedený v příkladu 4, obr. 3 zobrazuje schematicky refraktivní afokální dvoučlenný čtyřčočkový hyperchromatický optický systém uvedený v příkladu 4, obr. 4 zobrazuje optické schéma, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 1, obr. 5 zobrazuje optické schéma, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 2, obr. 6 zobrazuje optické schéma, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 3, obr. 7 zobrazuje optické schéma, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 4, obr. 8 zobrazuje optické schéma, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 5, obr. 9 zobrazuje tabulku konstrukčních parametrů refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 1, obr. 10 zobrazuje tabulku konstrukčních parametrů refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 2, obr. 11 zobrazuje tabulku konstrukčních parametrů refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 3, obr. 12 zobrazuje tabulku konstrukčních parametrů refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 4, a obr. 13 zobrazuje tabulku konstrukčních parametrů refraktivního afokálního optického systému podle příkladu 5.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Refraktivní hyperchromatický afokální jednočlenný dvoučočkový optický systém 1_ (obr. 1) s úhlovým zvětšením Γ_ιΖγ=1,07 pro střední vlnovou délku 2_fr=l,4//m, který koriguje disperzní projevy difraktivního zobrazovacího prvku 2 s ohniskovou vzdáleností f_difstr =500 mm a ve spojení s ním vytváří apochromatický zobrazovací systém ve spektrální oblasti od nejkratší vlnové délky Á_kr =1,145 //m do nejdelší vlnové délky λ_Λ =1,655 //m. Refraktivní afokální optický systém 1 je tvořen jedním optickým členem 10 (m = 1), který je složen ze dvou refraktivních optických prvků, kterými je dvojice čoček 11, 12 z optických materiálů s Abbeovými čísly =66,1 a v_n =129,4, o ohniskových vzdálenostech f_Istr =14,0 mm a f_IIstr =-13,2 mm, takže podmínka achromatizace 4___¹ ₌ ^{kr dl Jl}-^Str je splněna s ^V1 ^V11 \tr ^mflif.str dostatečnou přesností, stejně jako podmínka apochromatizace požadující shodnost relativních disperzí optických materiálů P^ _st}d) =0,491 a P^_krstr^ =0,508. Ohnisková vzdálenost f_IIstrčočky 12 je volena tak, aby systém byl afokální i po zavedení reálných tvarových parametrů čoček určených poloměry křivosti ploch 101, 102, 103, 104, tloušťkami a mezerami a po korekci zbytkových aberací.

Tento refraktivní afokální optický systém 1 má konstrukční parametry uvedené v tabulce na obr. 9. Optické schéma tohoto refiraktivního afokálního optického systému 1, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu jsou pak znázorněny na obr. 4.

Příklad 2

Refraktivní hyperchromatický afokální jednočlenný dvoučočkový optický systém 1 (obr. 1) s úhlovým zvětšením Γ_ιΖγ=1,07 pro střední vlnovou délku Á_str = 1,4 //m, který koriguje disperzní projevy difraktivního zobrazovacího prvku 2 s ohniskovou vzdáleností f_{dif str} = 500 mm a ve spojení s ním vytváří apochromatický zobrazovací systém ve spektrální oblasti od nejkratší vlnové délky Á_kr =1,145 //m do nejdelší vlnové délky λ_Λ =1,655 //m. Refraktivní afokální optický systém 1 je tvořen jedním optickým členem 10 (m = 1), který je složen ze dvou refraktivních optických prvků, kterými je dvojice čoček 11, 12, z optických materiálů s Abbeovými čísly v, =78,51 a v„ =129,4, o ohniskových vzdálenostech f_Istr =10,0 mm a fn =4-3 mm, takže podmínka achromatizace___=__k___^{dl J!}’^s,r je splněna s ^VI ^V11 ^“str ^mfUf, str dostatečnou přesností, stejně jako podmínka apochromatizace požadující shodnost relativních disperzí optických materiálů P^ = 0,503 a P_2lk, = 0,508. Ohnisková vzdálenost f_{n str}čočky 12 je volena tak, aby systém byl afokální i po zavedení reálných tvarových parametrů čoček určených poloměry křivosti ploch 101, 102, 103, 104, tloušťkami a mezerami a po korekci zbytkových aberací.

Tento refraktivní afokální optický systém 1 má konstrukční parametry uvedené v tabulce na obr. 10. Optické schéma tohoto refraktivního afokálního optického systému 1, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu jsou pak znázorněny na obr. 5.

Příklad 3

Refraktivní afokální jednočlenný dvoučočkový hyperchromatický optický systém 1 (obr. 1) s úhlovým zvětšením Γ._/(. =1,06 pro střední vlnovou délku Á_str = 1,4 //m, který koriguje disperzní projevy difraktivního zobrazovacího prvku 2 s ohniskovou vzdáleností fdtf str =500 mm a ve spojení s ním vytváří apochromatický zobrazovací systém ve spektrální

-6CZ 307952 B6 oblasti od nejkratší vlnové délky =1,145 μνα do nej delší vlnové délky λ_Λ =1,655 //m. Refraktivní afokální optický systém 1 je tvořen jedním optickým členem 10 (m = l), který je složen ze dvou refraktivních optických prvků, kterými je dvojice čoček 11. 12, z optických materiálů s Abbeovými čísly 4^=70,23 a 1/^=127,78, o ohniskových vzdálenostech _str = 11,4 mm a f_IIstr = ~11,3 mm, takže podmínka achromatizace

1 λ — λ f

---=__L---ÍL ' je splněna s dostatečnou přesností, stejně jako podmínka ^VI ^VII ^str ^mfdif,str apochromatizace požadující shodnost relativních disperzí optických materiálů P^ _stry = 0,503 a ^P2(kr,str) = 0,505. Ohnisková vzdálenost f_{n str} čočky 12 je volena tak, aby systém byl afokální i po zavedení reálných tvarových parametrů čoček určených poloměry křivosti ploch 101, 102, 103, 104, tloušťkami a mezerami a po korekci zbytkových aberací.

Tento refraktivní afokální optický systém 1 má konstrukční parametry uvedené v tabulce na obr. 11. Optické schéma tohoto refiraktivního afokálního optického systému 1, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu jsou pak znázorněny na obr. 6.

Příklad 4

Refraktivní hyperchromatický afokální dvoučlenný čtyřčočkový optický systém 1_ (obr. 2) s úhlovým zvětšením Γ._/(. =0,98 pro střední vlnovou délku = 1,4 μνα, který koriguje disperzní projevy difiraktivního zobrazovacího prvku 2 s ohniskovou vzdáleností fdíf str =500 mm a ve spojení s ním vytváří apochromatický zobrazovací systém ve spektrální oblasti od nejkratší vlnové délky Á_kr = 1,145 μνα do nejdelší vlnové délky λ_Λ = 1,655 //m.

Refraktivní afokální dvoučlenný (m = 2) optický systém 1_ sestává ze dvou členů 10, 20, každý složený ze dvou refraktivních optických prvků, z nichž první člen 10 je tvořen tmelenou dvojicí čoček H, 12, s plochami 101, 103 a tmelenou plochou 102, z optických materiálů s Abbeovými čísly v_l =66,1 a v_/z =129,4, o ohniskových vzdálenostech f_{I str} = 21,8 mm a f_{n str} = -20,7 mm, takže podmínka achromatizace J_ _ _ úr ~Á/ ú.ar j_e splněna s ^V1 ^VU ^ir ^mfdif,str dostatečnou přesností, stejně jako podmínka apochromatizace požadující shodnost relativních disperzí optických materiálů P^_{kr str}^ = 0,491 a P₂(_{kr str}) = 0,507 druhý člen 20 je identický s prvním členem 10, ale má opačnou orientaci, přičemž je tvořený dvojicí čoček 21, 22, s plochami 201, 203 a tmelenou plochou 202.

Tento refraktivní afokální optický systém 1 má konstrukční parametry uvedené v tabulce na obr. 12. Optické schéma tohoto refiraktivního afokálního optického systému 1, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu jsou pak znázorněny na obr. 7.

Příklad 5

Refraktivní afokální dvoučlenný čtyřčočkový hyperchromatický optický systém 1 (obr. 3) s úhlovým zvětšením Γ.₇₎. = 1,0 pro střední vlnovou délku A._lr = 1,4 //m, který koriguje disperzní projevy difraktivního zobrazovacího prvku 2 s ohniskovou vzdáleností f_{d!j str} = 500 mm a ve spojení s ním vytváří apochromatický zobrazovací systém ve spektrální oblasti od nejkratší vlnové délky = 1,145 //m do nejdelší vlnové délky λ_Λ = 1,655 //m.

-7 CZ 307952 B6

Refraktivní afokální dvoučlenný (m = 2) optický systém 1 sestává ze dvou členů 10. 20, každý složený ze dvou refraktivních optických prvků, z nichž první člen 10 je tvořen dvěma netmelenými čočkami 11, 12, s plochami 101, 102, 103, 104, z optických materiálů s Abbeovými čísly Vj =78,51 a 1^=129,4, o ohniskových vzdálenostech f_{I str} =15,6 mm a , 1 1 9 ___ 9 fπ str ^{= —}14,5 mm, takže podmínka achromatizace___=__£___íL ' ^!’^s,r je splněna s ^VI ^VII ^Zstr ^mfdif.str dostatečnou přesností, stejně jako podmínka apochromatizace požadující shodnost relativních disperzí optických materiálů P^_kr ,_ld) = 0,500 a Ρ₂^ _str^ = 0,507 druhý člen 20 je identický s prvním členem 10, ale má opačnou orientaci, přičemž je tvořený dvojicí čoček 21, 22, s plochami 201, 202, 203, 204.

Tento refraktivní afokální optický systém 1 má konstrukční parametry uvedené v tabulce na obr. 13. Optické schéma tohoto refraktivního afokálního optického systému 1, průběhy paprskových vad a funkce přenosu kontrastu jsou pak znázorněny na obr. 8.

Průmyslová využitelnost

Refraktivní afokální optický systém pro korekci difraktivní disperze, podle vynálezu, lze využít pro vytvoření hybridního systému umožňujícího zachování kvality zobrazení při použití záření s šířkou spektra v desítkách až stovkách nanometrů, které zajistí dosažení vysokého rozlišení v širokospektrální korelační mikroskopii a zobrazovacích systémech využívajících difraktivních zobrazovacích prvků, zejména difraktivních zobrazovacích prvků výhodně vytvořených pomocí PMS.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Refraktivní afokální optický systém pro korekci barevné vady difraktivních zobrazovacích prvků, zejména pro korekci disperzních projevů difraktivního zobrazovacího prvku (2) o ohniskové vzdálenosti f_{dif str} a ve spojení s tímto difraktivním optickým prvkem (2) pro vytvoření achromatického či apochromatického zobrazovacího systému ve spektrální oblasti od nejkratší vlnové délky Á_kr do nejdelší vlnové délky X_dl,vyznačující se tím, že obsahuje m optických členů (10,20), přičemž každý z těchto optických členů (10,20) je tvořen dvojicí refraktivních optických prvků o ohniskových vzdálenostech/)^, f_IIstr, které jsou z refraktivních optických materiálů, jejichž zobecněná Abbeova čísla v_I a v_n jsou vázána

11 Λ. — λ f vztahem---= ——---——, přičemž relativní disperze všech použitých refraktivních

U % 2_sřr mf_difdtr optických materiálů je v rozsahu 0,49 až 0,51 a ohnisková vzdálenost druhého členu dvojice f_IIstr je zvolena tak, že pro střední vlnovou délku Á_str platí, že f_IIstr = —f_Istr s tím, že optické členy (10,20) se stávají afokálními.

2. Refraktivní afokální optický systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro střední vlnovou délku Á_str je výsledná optická mohutnost systému K_str = 0 a úhlové zvětšení splňuje podmínku 0,5 < Γ,_/λ < 2,0.

3. Refraktivní afokální optický systém podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že každý z refraktivních optických prvků je tvořen nejméně jednou čočkou a nejvíce čtyřmi čočkami.

-8CZ 307952 B6

4. Refraktivní afokální optický systém podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že korigovaný difraktivní zobrazovací prvek (2) má ohniskovou vzdálenost splňující podmínku 250 mm < f_{dif str} < 600 mm, při použití záření se střední vlnovou délkou 1,1 /mi < 2 _tr < 1,45 /mi.

10 výkresů

Seznam vztahových značek

1 optický systém

2 difraktivní zobrazovací prvek

10 člen I

11 čočka I

12 čočka II

20 člen II

21 čočka III

22 čočka IV

101 plocha I

102 plocha II

103 plocha III

104 plocha IV

201 plocha V

202 plocha VI

203 plocha VII

204 plocha VIII