DD255007A1 - Fouriertransformationsobjektiv - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein viergliedriges Fouriertransformationsobjektiv mit hemisymmetrischen Aufbau. Die Erfindung ist in Einrichtungen der optischen Bildverarbeitung zur Erzeugung und Registrierung der Fouriertransformatierten einer Objektvorlage anwendbar. Das Fouriertransformationsobjektiv besteht aus insgesamt sechs Linsen. Diese sechs Linsen sind in zwei Gruppen mit jeweils zwei Gliedern zusammengefasst angeordnet. Mit diesem optischen System und dem erreichten Korrektionszustand wird ein grosser registrierbarer Beugungswinkel bei grossen Arbeitsabstaenden zur Objektvorlage und Fourierebene realisiert. Der vorliegende Korrektionszustand garantiert die Erfuellung der Abbeschen Sinusbedingung in beiden Richtungen. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der optischen Bildverarbeitung und betrifft ein viergliedriges Fouriertransformationsobjektiv mit hemisymmetrischen Aufbau. Die Erfindung ist in Einrichtungen der optischen Bildverarbeitung zur Erzeugung und Registrierung der Fouriertransformierten einer Objektvorlage anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

An Objektive die auf dem Gebiet der optischen Bildverarbeitung zur Erzeugung und Registrierung der Fouriertransformierten einer Objektvorlage eingesetzt werden, werden hinsichtlich ihres Strahlenganges und ihres Korrektionszustandes spezielle Anforderungen gestellt. Insbesondere ist bildseitig ein streng telezentrischer Hauptstrahlengang erforderlich und für den Hauptstrahl muß die Abbesche Sinusbedingung sehr gut erfüllt sein. Darüberhinaussind bezüglich der Abwesenheit von Bildfehlern strenge Korrektionsforderungen zu gewährleisten. Folgerungen für das Systemdesign von Fouriertransformationsobjektiven werden von K.v. Bieren in Appl. Opt. 10(1971) 12,2739ff ausführlich dargestellt.

Als besondere Schwerpunkte für die Konstrukion und Korrektion haben sich die Probleme, die mit der strengen Erfüllung der Abbeschen Sinusbedingung und der Lage der Eintrittspupille zusammenhängen herausgestellt.

Hier sind, durch die sich teilweise einander ausschließenden Bedingungen nur Kompromißlösungen möglich, die auf die Leistungsparameter der Objektive negativen Einfluß ausüben. So werden beispielsweise in der US-PS 4189214 zwei Ausführungsvarianten eines Fouriertransformationsobjektives beschrieben, bei denen Nachteile als Konsequenzen aus den o.g.

Sachverhalten in Kauf genommen werden müssen.

Die bisher bekannt gewordenen Fouriertransformationsobjektive weisen nur eine geringe Größe der Fouriertransformationsebene auf, was einem nur geringen Beugungswinkel an den Objektivstrukturen entspricht.

Gemäß der Abbeschen Abbildungstheorie ist hierdurch nur ein geringes Auflösungsvermögen gegeben.

Weiterhin sind die Abstände der Brennpunkte von den entsprechenden Linsenscheiteln relativ klein, was die Handhabung der Objektive erschwert bzw. für besondere Anwendungen ganz unmöglich macht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines leistungstarken Objektives, das es gestattet von beliebigen Objektvorlagen mit hoher Effektivität und Genauigkeit des Fouriertransformationsspektrum zu erzeugen und zu registrieren.

— ί—

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für den Korrektionszustand des optischen Systems zu finden, bei dem unter Gewährleistung der Korrektionsforderungen, insbesondere der Abbeschen Sinusbedingung, ein großer Beugungswinkel, d. h. eine hohe relative Öffnung, mit großer Auflösung registrierbar ist und der weiterhin große Arbeitsabstände zur Objektvorlage und Fourierebene ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Fouriertransformationsobjektiv mit hemisymmetrischen Aufbau dadurch gelöst, daß es jeweils zwei, in einer objektseitigen und einer bildseitigen Gruppe angeordneten Linsengliedern aufgebaut ist. Die beiden Gruppen sind durch einen Luftraum von mindestens dem 0,18fachen der Gesamtbrennweite des Objektives voneinander getrennt. Die beiden Gruppen bestehen aus Einzelelementen mit den folgenden Merkmalen:

— das erste Linsenglied der objektseitigen Gruppe ist ein dicker streuender und eine streuende Kittfläche enthaltender Meniskus, der seine Höhlung der Objektvorlage zuwendet,

— das zweite Linsenglied der objektseitigen Gruppe und das das erste Linsenglied der bildseitigen Gruppe sind jeweils Sammellinsen und

— das zweite Linsenglied der bildseitigen Gruppe ist ein dicker streuender und eine streuende Kittfläche enthaltener Meniskus, der seine Höhlung der Fouriertransformationsebene zuwendet.

In zweckmäßigen Ausgestaltungsvarianten der Erfindung kann es von Vorteil sein, das Fouriertransformationsobjektiv zur

Objekt- sowie zur Bildseite hin durch eine Planglasplatte abzuschließen.

In der Tabelle 1 sind für eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wesentliche Konstrukionsdaten angegeben.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Hand eines Schnittbildes und wesentlicher Konstrukionsdaten in einer Tabelle näher erläutert werden. Es zeigt die

Fig. 1 das Schnittbild eines erfindungsgemäßen Fouriertransformationsobjektives.

In der Tabelle 1 sind die für diese Ausführungsform relevanten Konstrukionsdaten angegeben. Im Rahmen einer Feinkorrektur und der Anpassung an Fertigungstoleranzen sind Abweichungen von den einzelnen Werten zulässig und als fachgemäß

anzusehen. Das angegebene Fouriertransformationsobjektiv ist für eine Laserwellenlänge von 632,8 nm, einem Durchmesser des Objektfeldes von 0,06 · fund einem Durchmesser der Fourieribene von 0,6 · f bei einer Ausführungsbrennweite von

f = 100mm optimal konstruiert.

Das erfindungsgemäße Objektiv kann als invertiertes Doppel-Gauß-Objektiv bezeichnet werden und besteht aus zwei

streuenden und je eine streuende Kittfläche enthaltenden dicken Menisken, die jeweils objekt- und bildseitig außen liegen. Die Menisken wenden ihre Höhlung der Objektvorlage bzw. der Fourierebene zu. Zwei Sammellinsen stehen im Innern des durch die Menisken gebildeten Raumes. Der Abstand der beiden Objekthälften ist groß und beträgt mindestens 0,18f. Die entsprechenden Konstruktionsdaten entnehme man aus Tabelle 1.

Mit einem Minimalaufwand von sechs Linsen in vier Gliedern gelingt die Einhaltung der weiter vorn näher beschriebenen

Korrektionsbedingungen. Es liegt ein Korrektionszustand vor, der hinsichtlich der spärischen Aberration, Bildfeldwölbung und strenger Erfüllung der Abbeschen Sinusbedingung in beiden Richtungen optimal gefunden wurde.

Die relative Öffnung beträgt 1:1,7, was einem registrierbaren Beugungswinkel von ± 17° entspricht. Ein hohes

Auflösungsvermögen ist damit unmöglich.

Der Arbeitsabstand zur Objektvorlage beträgt einschließlich dem Glasweg di : di + I₁ = 0,89f.

Der Arbeitsstand zur Fourierebene beträgt einschließlich Glasweg d₈: d₈ + I₅ = 0,59f. Im Rahmen dieser Abstände ist eine

vorteilhafte Handhabung des Objektives gegeben.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind mit η die Brechzahlen der Gläser für die Laserwellenlänge von 632,8 nm bezeichnet. Die

Angabe der Abbeschen Zahlen bezieht sich auf die übliche Spektrallinie e mit einer Wellenlänge von 546nm.

Tabelle 1

Brennweite f = 100	Dicken und	Brechzahlen	Abbesche
Größe der Objekvorlage = 0,06f	Luftabstände	η	Zahlen ve
Größe des Fourierspektrums = 0,6f	di = 9,887	1,51495	63,9
Radien	I1 =79,5
	d2 = 8,799	1,72306	28,1
U =	d3= 15,918	1,62277	38,8
r2 =	I2 = 0,989
r3=-53,137	d4= 10,876	1,66113	56,1
r4=+267,090	I3 = 20,288
r5 = -65,980	d5= 13,347	1,66113	56,1
r6 = -686,940	I4 =11,469
T1 = -122,162	' d6 = 29,759	1,62100	46,7
r8 =+143,577	d7 = 9,788	1,72306	28,1
r9 = -440,560	I5 = 51,9
r10 = +78,047	d8 = 6,921	1,51495	63,9
C11 = -384,700
r12= +53,023
T13 =
Ua = -

Claims (3)

1. Fouriertransformationsobjektiv mit hemisymmetrischen Aufbau, gekennzeichnet durch jeweils zwei, in einer objektseitigen und einer bildseitigen Gruppe angordnete Linsenglieder, wobei die beiden Gruppen durch einen Luftraum vom mindestens dem 0,18fachen der Gesamtbrennweite des Objektives voneinander getrennt sind und aus Einzelelementen mit folgenden Merkmalen bestehen:

— das erste Linsenglied der objektseitigen Gruppe ist ein dicker streuender und eine streuende Kittfläche enthaltender Meniskus, der seine Höhlung der Objektvorlage zuwendet,

— das zweite Linsenglied der objektseitigen Gruppe und das erste Linsenglied der bildseitigen Gruppe sind jeweils Sammellinsen und

— das zweite Linsenglied der bildseitigen Gruppe ist ein dicker streuender und eine streuende Kittfläche enthaltender Meniskus, der seine Höhlung der Fouriertransformationsebene zuwendet.

2. Fouriertransformationsobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch jeweils eine, das Fouriertransformationsobjektiv zur Objektseite sowie zur Bildseite hin abschließende Planglasplatte.

3. Fouriertransformationsobjektiv nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die in Tabelle 1 angegebenen Konstruktionselemente.