DE102014113147B4 - Procedure to avoid stray light on frame parts or lens edges - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Vermeidung von Streulicht an Fassungsteilen oder Linsenrändern außerhalb des von optischen Abbildungssystemen übertragenen Nutzstrahlenganges, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Objektseite her innerhalb des Abbildungssystems angestrahlten Flächen so gestaltet werden, dass sie von der Bildseite her nicht sichtbar sind und die von der Bildseite her sichtbaren Flächen nicht von der Objektseite her angestrahlt werden können, indem- anhand der optischen Konstruktionsdaten des optischen Abbildungssystems die für die Bildübertragung notwendigen freien Linsendurchmesser bestimmt werden,- anhand der freien Linsendurchmesser die Hüllstrahlen aller für die Bildübertragung notwendigen Nutzstrahlen bestimmt werden,- in Schnittebenen (7) senkrecht zur optischen Achse (8) des optischen Abbildungssystems die Grenzwinkel (9) aller Austritts-Strahlenbündel bestimmt werden, die aus dem in Lichtrichtung vor der Schnittebene (7) liegenden optischen Teilsystem (10) in den von den Hüllstrahlen eingeschlossenen Bereich austreten können wobei zur Ermittlung dieses Grenzwinkels (9) die Winkel der in das optische Teilsystem aus dem Objektraum eintretenden Strahlenbündel mit einem Raytracing-Verfahren solange vergrößert werden, bis kein Licht mehr durch das Teilsystem (10) hindurch gelangt und- für das in Lichtrichtung hinter der Schnittebene (7) liegende optische Teilsystem (11) die Grenzwinkel (12) aller Eintritts-5 Strahlenbündel bestimmt werden, die aus dem von den Hüllstrahlen eingeschlossenen Bereich heraus durch dieses Teilsystem (11) hindurch gelangen können wobei zur Ermittlung dieses Grenzwinkels (12) die Winkel der von der untersuchten Fläche her in das optische Teilsystem (11) eintretenden 10 Strahlenbündel mit einem Raytracing-Verfahren solange vergrößert werden, bis kein Licht mehr in den Bildraum hinein gelangt,- die Neigungswinkel für außerhalb der Hüllstrahlen liegende Fassungsteile und Linsenränder im Bereich vor der Schnittebene 15 (7) größer als der Grenzwinkel (12) der Eintritts-Strahlenbündel und- im Bereich hinter der Schnittebene (7) größer als der Grenzwinkel (9) der Austritts-Strahlenbündel gewählt werden.Method for avoiding scattered light on frame parts or lens edges outside of the useful beam path transmitted by optical imaging systems, characterized in that the surfaces illuminated from the object side within the imaging system are designed so that they are not visible from the image side and those from the image side visible surfaces cannot be illuminated from the object side by - using the optical construction data of the optical imaging system to determine the free lens diameter necessary for image transmission, - using the free lens diameter to determine the envelope rays of all useful beams necessary for image transmission, - in cutting planes ( 7) perpendicular to the optical axis (8) of the optical imaging system, the critical angles (9) of all exit beam bundles are determined, which from the optical subsystem (10) lying in front of the cutting plane (7) in the direction of the light into the envelope Rahlen enclosed area can emerge, whereby to determine this critical angle (9), the angle of the beam entering the optical subsystem from the object space is enlarged with a ray tracing process until no more light passes through the subsystem (10) and for that In the light direction behind the cutting plane (7) lying optical subsystem (11), the critical angles (12) of all entrance beams are determined, which can pass through this subsystem (11) from the area enclosed by the enveloping rays, whereby this critical angle is determined (12) the angles of the 10 bundles of rays entering the optical subsystem (11) from the investigated area are enlarged using a ray tracing process until no more light enters the image space, - the angles of inclination for parts of the frame lying outside the envelope rays and Lens edges in the area in front of the cutting plane 15 (7) larger than the size nzwwinkel (12) of the entrance beam and - in the area behind the cutting plane (7) greater than the critical angle (9) of the exit beam.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Streulicht an Fassungsteilen oder Linsenrändern von optischen Abbildungssystemen.The invention relates to a method for avoiding scattered light on frame parts or lens edges of optical imaging systems.

Streulicht in optischen Abbildungssystemen kann entstehen, wenn eine Fläche innerhalb des optischen Systems, z.B. der Zylinder eines Zwischenringes, von einer äußeren Lichtquelle durch vor dieser Fläche liegende optische Teilsysteme hindurch beleuchtet wird. Diese Fläche streut das auf sie fallende Licht je nach Auftreffwinkel und Oberflächenbeschaffenheit mehr oder weniger heftig. Die Fläche erscheint im optischen System mehr oder weniger hell. Das gestreute Licht kann direkt durch das dahinter liegende optische Teilsystem bei Objektiven in das Bildfeld oder bei Beobachtungsgeräten in den Bereich der Austrittspupille abgebildet werden. Ist die Lichtenergie, mit der eine Fläche beleuchtet wird, sehr hoch, z.B. wenn das Licht fokussiert wird, dann kann das gestreute Licht auch zusätzlich weitere Fassungsteile beleuchten, die dann wiederum das auf sie fallende Licht streuen. Auch dieses Licht kann durch das dahinter liegende optische Teilsystem in das Bildfeld gelangen. Solche Mehrfachreflexe an Fassungsteilen sind in den meisten Fällen wegen der geringeren Restenergie zu vernachlässigen. In Prismen- und Spiegelsystemen müssen sie aber berücksichtigt werden. Liegt die Streulicht verursachende Fläche in der Nähe einer Pupillenebene, z.B. im Objektiv eines Fernglases oder im Blendenbereich eines Objektivs, dann wird ein großer Bereich des Bildfeldes überstrahlt. Das Bild erscheint milchig. Befindet sich die Fläche in der Nähe eines Zwischenbildes, z.B. eines Fernrohres, dann ergeben sich im Bild eher punktförmige oder sehr kleine Flächen bildende Reflexe mit mehr oder weniger starken Abbildungsfehlern.Scattered light in optical imaging systems can arise when a surface within the optical system, e.g. the cylinder of an intermediate ring, is illuminated by an external light source through optical subsystems in front of this surface. This surface scatters the light falling on it more or less violently depending on the angle of incidence and the nature of the surface. The surface appears more or less bright in the optical system. The scattered light can be imaged directly through the underlying optical subsystem in the image field in the case of lenses or in the area of the exit pupil in the case of observation devices. If the light energy with which a surface is illuminated is very high, e.g. if the light is focused, then the scattered light can also illuminate other parts of the holder, which in turn scatter the light falling on them. This light can also enter the image field through the optical subsystem located behind it. Such multiple reflections at the frame parts can be neglected in most cases because of the lower residual energy. However, they must be taken into account in prism and mirror systems. If the area causing the scattered light is close to a pupil plane, e.g. in the lens of binoculars or in the aperture area of an objective, then a large area of the image field is overexposed. The image appears milky. If the surface is in the vicinity of an intermediate image, e.g. a telescope, then there are reflections in the image that tend to be punctiform or very small surfaces with more or less pronounced imaging errors.

Ein klassisches Verfahren zur Verminderung solcher Streulichteffekte besteht darin, die kritischen Fassungsteile oder Linsenränder schwarz zu mattieren oder längere Fassungszylinder mit einer konzentrischen Riefelung zu versehen. Diese Riefeln wirken jedoch lediglich wie eine matt-schwarze Oberfläche, verhindern das Streulicht aber nicht vollständig, weil die Flankenwinkel der einzelnen Riefel so steil sind, daß sie zusammen mit ihrer benachbarten Flanke immer eine Rundung oder einen kleinen Zylinder haben. Mehrere dieser Riefeln zusammen wirken dann wie eine normale Fläche.A classic method for reducing such stray light effects is to matt black the critical frame parts or lens edges or to provide longer frame cylinders with concentric grooves. However, these flutes only act like a matt black surface, but do not completely prevent the scattered light because the flank angles of the individual flutes are so steep that they always have a rounding or a small cylinder together with their adjacent flank. Several of these ridges together then act like a normal surface.

Aus US 8 764 204 B2 ist eine Linsenfassung für Objektive bekannt, bei der zur Streulichtunterdrückung an der zylindrischen Innenfläche zwischen Linsengruppen sägezahnförmige Ringflächen angeordnet sind. Die Zahnlücken sind so gestaltet, dass die Neigung der zur Objektseite gelegenen Zahnflanke größer als der maximale Winkel der in das Objektiv eintretenden Abbildungsstrahlen und die die Neigung der zur Bildseite gelegenen Zahnflanke gleich oder größer als der maximale Winkel der zur Bildseite gerichteten Abbildungsstrahlen ist. Im Tal der Zahnlücke soll ein zur optischen Achse des Objektivs paralleler ebener Bereich vorhanden sein. Die Neigungen der Zahnflanken sind in Abhängigkeit vom Abstand zur Eintrittsöffnung der Abbildungsstrahlen unterschiedlich.Out US 8 764 204 B2 a lens mount for objectives is known in which sawtooth-shaped annular surfaces are arranged on the cylindrical inner surface between groups of lenses to suppress stray light. The tooth gaps are designed so that the inclination of the tooth flank facing the object side is greater than the maximum angle of the imaging rays entering the lens and the inclination of the tooth flank facing the image side is equal to or greater than the maximum angle of the imaging rays directed towards the image side. In the valley of the tooth gap there should be a flat area parallel to the optical axis of the objective. The inclinations of the tooth flanks are different depending on the distance to the entrance opening of the imaging beams.

Weitere Verfahren, Linsenfassungen und optische Abbildungssysteme zur Streulichtunterdrückung sind aus DE 14 97 574 A , DD 284 568 A7 , DD 270 449 A3 , DD 275 535 A1 , DE 85 25 703 U1 und DE 42 06 357 C1 bekannt.Other methods, lens mounts and optical imaging systems for suppressing stray light are off DE 14 97 574 A , DD 284 568 A7 , DD 270 449 A3 , DD 275 535 A1 , DE 85 25 703 U1 and DE 42 06 357 C1 known.

Für die Entwicklung abbildender optischer Systeme verwendet man seit vielen Jahrzehnten sogen. sequenzielle Raytracing-Software (Linsendesignprogramme). Die Strahlen treffen dabei in einer fest vorgegebenen Reihenfolge auf die optischen Flächen.For the development of imaging optical systems one used for many decades so. sequential ray tracing software (lens design programs). The rays hit the optical surfaces in a fixed, predetermined sequence.

Sequenzielle Raytracer sind sehr gut zum Optimieren von abbildenden Systemen geeignet, d.h. zur iterativen Anpassung der optischen Systemdaten an ein gewünschtes Optimum der Abbildungsqualität. Die Linsendesignprogramme vernachlässigen jedoch die Einflüsse der mechanischen Umgebung der Linsen, wie Linsenfassungen, Blenden, Gehäuse, an denen Licht gestreut werden kann. Die Konstruktion der Fassungen für das berechnete optische System erfolgt in einer separaten Entwicklung, so dass üblicherweise erst nach Vorliegen eines Prototyps das System auf Streulichteinflüsse untersucht werden kann.Sequential ray tracers are very well suited for optimizing imaging systems, i.e. for iterative adaptation of the optical system data to a desired optimum of the imaging quality. The lens design programs, however, neglect the influences of the mechanical environment of the lenses, such as lens mounts, apertures, housings, on which light can be scattered. The sockets for the calculated optical system are designed in a separate development, so that the system can usually only be examined for the effects of stray light after a prototype is available.

In Laser + Photonik, 2007 (5), Seiten 18-22, wird ein sogen. nichtsequenzielles Raytracing-Programm angegeben, das die Lichtausbreitung innerhalb des optischen Systems physikalisch korrekt modellieren soll und daher zur Simulation virtueller Prototypen geeignet sein soll. Der Strahlengang durch das System wird als nicht von vorneherein fest angenommen. Der Raytracer berechnet ständig neu, welches physikalische Objekt ein Strahl als nächstes trifft. Als physikalische Objekte werden insbesondere alle Mechanikteile, wie Linsenfassungen und Blenden, bezeichnet, die in den meisten Fällen aus einem CAD-Programm importiert werden. Es ist jedoch auch möglich, skriptgesteuert in wesentlichen Details realistische Linsenfassungen, ein vereinfachtes Gehäuse und Linsenränder dazu für einen virtuellen Prototypen zu entwerfen.In Laser + Photonik, 2007 (5), pages 18-22, a so-called. specified non-sequential ray tracing program, which should model the light propagation within the optical system in a physically correct manner and should therefore be suitable for simulating virtual prototypes. The beam path through the system is not assumed to be fixed from the start. The ray tracer constantly recalculates which physical object a ray will hit next. All mechanical parts, such as lens mounts and diaphragms, which are imported from a CAD program in most cases, are referred to as physical objects. However, it is also possible to use script to design realistic lens mounts, a simplified housing and lens rims for a virtual prototype in essential details.

Ein nicht-sequenzieller Raytracer soll sowohl die Reflexion an Oberflächen als auch diffuse Streuungen berücksichtigen. Die Anzahl der sich dabei ergebenden Strahlen im System nimmt auf diese Weise erheblich zu, so dass durch geeignete Abbruchkriterien sichergestellt werden muss, dass sich die Rechenzeit für die Simulation in einem vertretbaren und vor allem sinnvollen Zeitrahmen abschließen lässt.A non-sequential ray tracer should take into account both reflection from surfaces and diffuse scattering. The number of resulting rays in the system increases considerably in this way, so that suitable Termination criteria must ensure that the computing time for the simulation can be completed in a reasonable and, above all, sensible time frame.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Anweisungen für die Fassungskonstruktion zu geben, zu denen unter Einsatz einer konventionellen sequenziellen Raytracing-Software gezielt konkrete Konstruktionsparameter zur Vermeidung von Streulicht ermittelt werden können.The invention was based on the object of providing instructions for the frame construction for which specific construction parameters can be determined in a targeted manner in order to avoid stray light using conventional sequential ray tracing software.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach Patentanspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die von der Objektseite her innerhalb des Abbildungssystems angestrahlten Flächen so gestaltet werden, dass sie von der Bildseite her nicht sichtbar sind und die von der Bildseite her sichtbaren Flächen nicht von der Objektseite her angestrahlt werden können indem die in Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte durchgeführte werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Anweisung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.This object is achieved in a method according to the invention in that the areas illuminated from the object side within the imaging system are designed so that they are not visible from the image side and the areas visible from the image side are not visible from the object side can be illuminated by performing the method steps specified in claim 1. Advantageous refinements of this instruction result from the features of the subclaims.

Dieser Anweisung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Fläche innerhalb des optischen Systems nur dann direktes Streulicht verursachen kann, wenn sie sowohl von der Objektseite her als auch von der Bildseite her sichtbar ist. Das gilt z.B. für parallel zur optischen Achse liegende Zylinderflächen, wenn sie in der Nähe des für die Nutzlichtübertragung benötigten Raumes liegen. Für den Fassungskonstrukteur ergibt sich daher die Lehre, solche Flächen unter Berücksichtigung mechanischer Anforderungen möglichst weit außerhalb des Nutzlicht-Strahlenbündels anzuordnen.This instruction is based on the knowledge that an area within the optical system can only cause direct scattered light if it is visible both from the object side and from the image side. This applies, for example, to cylindrical surfaces that are parallel to the optical axis if they are close to the space required for the transmission of useful light. For the frame designer there is therefore the teaching of arranging such surfaces as far as possible outside the useful light beam, taking into account mechanical requirements.

Ob eine Fläche innerhalb des optischen Systems von der Objektseite her angestrahlt werden kann, hängt von dem Grenzwinkel eines Strahlenbündels ab, das aus dem optischen Teilsystem vor dieser Fläche austreten und auf diese Fläche gelangen kann. Zur Ermittlung dieses Grenzwinkels werden die Winkel der in das optische Teilsystem aus dem Objektraum eintretenden Strahlenbündel mit der Raytracing-Software solange vergrößert, bis kein Licht mehr durch das Teilsystem hindurch gelangt.Whether an area within the optical system can be illuminated from the object side depends on the critical angle of a beam that can exit the optical subsystem in front of this area and reach this area. To determine this critical angle, the angles of the bundles of rays entering the optical subsystem from the object space are enlarged with the ray tracing software until no more light passes through the subsystem.

Ob eine Fläche innerhalb des optischen Systems von der Bildseite her sichtbar ist, hängt von dem Grenzwinkel eines Strahlenbündels ab, das von dieser Fläche her in das optische Teilsystem hinter dieser Fläche eintreten und bildseitig aus diesem Teilsystem austreten kann. Zur Ermittlung dieses Grenzwinkels werden die Winkel der von untersuchten Fläche her in das optische Teilsystem eintretenden Strahlenbündel mit der Raytracing-Software solange vergrößert, bis kein Licht mehr in den Bildraum hinein gelangt.Whether an area within the optical system is visible from the image side depends on the critical angle of a beam that can enter the optical subsystem behind this area from this area and exit from this subsystem on the image side. To determine this critical angle, the angles of the bundles of rays entering the optical subsystem from the examined surface are enlarged with the ray tracing software until no more light enters the image space.

Da die Raytracing-Programme für eine Strahlenführung von der Objektseite her zur Bildseite hin ausgelegt sind, kann die Ermittlung der erstgenannten Grenzwinkel durch eine Umkehr der Reihenfolge der Linsen des Teilsystems vereinfacht werden.Since the ray tracing programs are designed for beam guidance from the object side to the image side, the determination of the first-mentioned critical angle can be simplified by reversing the sequence of the lenses of the subsystem.

Wenn eine Fläche, die aus dem Objektraum her angestrahlt wird, gegenüber der optischen Achse einen größeren Neigungswinkel hat als der Grenzwinkel der Eintritts-Strahlenbündel für das nachfolgende optische Teilsystem, dann ist diese Fläche von der Bildseite her nicht sichtbar.If a surface that is illuminated from the object space has a greater angle of inclination with respect to the optical axis than the critical angle of the entrance beam for the subsequent optical subsystem, then this surface is not visible from the image side.

Wenn eine Fläche, die von der Bildseite her sichtbar ist, gegenüber der optischen Achse einen größeren Neigungswinkel hat als der Grenzwinkel der Austritts-Strahlenbündel des vorhergehenden optischen Teilsystems, dann kann diese Fläche von der Objektseite her nicht angestrahlt werden.If a surface that is visible from the image side has a greater angle of inclination with respect to the optical axis than the critical angle of the exit beam of the preceding optical subsystem, then this surface cannot be illuminated from the object side.

Solange die genannten Flächenbereiche außerhalb der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren festgestellten Grenzwinkel liegen, werden sie von der Objektseite her nicht angestrahlt und sind von der Bildseite her nicht sichtbar. Die Form solcher Flächen kann frei gestaltet werden.As long as the surface areas mentioned lie outside the critical angles determined by the method according to the invention, they are not illuminated from the object side and are not visible from the image side. The shape of such surfaces can be designed freely.

Dem Fassungskonstrukteur können daher neben den üblichen Design-Parametern, wie freie Linsendurchmesser, Linsendicken und Linsenabstände, für ausgewählte Schnittebenen zwischen den Linsenelementen auch die genannten Neigungswinkel angegeben werden. Wenn sich bei der Fassungskonstruktion ergibt, dass aufgrund mechanischer Stabilitätsbedingungen die vorgegebenen Neigungswinkel nur über eine begrenzte Ausdehnung entlang der optischen Achse eingehalten werden können, kann eine einfache Neubestimmung der Neigungswinkel in weiteren Schnittebenen erfolgen.In addition to the usual design parameters, such as free lens diameter, lens thickness and lens spacing, the frame designer can therefore also specify the angles of inclination for selected cutting planes between the lens elements. If it emerges from the frame construction that, due to mechanical stability conditions, the specified angles of inclination can only be maintained over a limited extent along the optical axis, the angle of inclination can be simply redefined in further cutting planes.

Die übliche Konstruktionsregel, nach der alle mechanischen Fassungsteile möglichst weit beabstandet zum Abbildungsstrahlengang anzuordnen sind, kann bei Beachtung der erforderlichen Neigungswinkel hinsichtlich der notwendigen Abstände optimiert werden, so dass Gewicht und Größe der Fassung minimiert werden können.The usual design rule, according to which all mechanical mount parts are to be arranged as far apart from the imaging beam path as possible, can be optimized with regard to the necessary spacings if the required angle of inclination is observed, so that the weight and size of the mount can be minimized.

Das Verfahren kann mit Vorteil auch anhand eines ersten Entwurfs einer Fassungskonstruktion zur Überprüfung und Optimierung der Neigungswinkel an Fassungsteilen und innerhalb längerer Glaswege, wie z.B. bei Prismensystemen, angewendet werden.The method can also be used with advantage on the basis of a first draft of a frame construction to check and optimize the angles of inclination on frame parts and within longer glass paths, such as in prism systems.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel zur Verdeutlichung der Verfahrensschritte schematisch dargestellt und wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen

  • 1 einen Linsenschnitt für ein Objektiv zur Darstellung der freien Linsendurchmesser und Hüllstrahlen,
  • 2 ein Teilsystem daraus mit Grenzwinkel der Austrittsstrah lenbündel,
  • 3 ein nachfolgendes Teilsystem mit Grenzwinkel der Eintrittsstrahlen und
  • 4 einen Fassungsteil mit unterschiedlichen Neigungswinkeln.
In the drawing, an exemplary embodiment to clarify the process steps is shown schematically and is explained in more detail below with reference to the figures. Show it
  • 1 a lens section for a lens to show the free lens diameter and envelope rays,
  • 2 a subsystem from it with the critical angle of the exit beam bundle,
  • 3 a subsequent subsystem with critical angle of the entrance rays and
  • 4th a socket part with different angles of inclination.

1 zeigt einen anhand optischer Konstruktionsdaten ermittelten Linsenschnitt durch ein Objektiv. Die in einer Bildebene 1 erzeugten Bildpunkte 2 durch ein Randstrahlenbündel 3 bestimmen die notwendigen freien Linsendurchmesser. Die lichteintrittsseitige Begrenzung 4 Randstrahlenbündels 3 des zusammen mit dem innerhalb des Linsenschnittes verlaufenden Randstrahlen 5 für einen zentralen Bildpunkt 6 ergeben bei Rotation um die optische Achse 8 die Hüllstrahlen für die zur Bilderzeugung dienenden Nutzstrahlen. 1 shows a lens section determined on the basis of optical construction data through an objective. The one in one picture plane 1 generated pixels 2 by an edge ray bundle 3 determine the necessary free lens diameter. The light entry side limitation 4th Marginal ray bundle 3 together with the marginal rays running within the lens incision 5 for a central pixel 6th result when rotating around the optical axis 8th the envelope rays for the useful rays used for image generation.

2 zeigt in einer Schnittebene 7 senkrecht zur optischen Achse 8 des Abbildungssystems den Grenzwinkel 9 des Austrittsstrahlenbündels, das aus dem in Lichtrichtung vor einer Schnittebene 7 liegenden ersten optischen Teilsystems 10 in den von den Hüllstrahlen eingeschlossenen Bereich austreten können. 2 shows in a sectional plane 7th perpendicular to the optical axis 8th of the imaging system the critical angle 9 of the exit beam that emerges in the light direction in front of a cutting plane 7th lying first optical subsystem 10 can exit into the area enclosed by the envelope rays.

3 zeigt für das in Lichtrichtung hinter der Schnittebene 7 zweite optische Teilsystem 11 den Grenzwinkel 12 des Eintrittsstrahlenbündels, das aus dem von den Hüllstrahlen eingeschlossenen Bereich heraus durch das zweite optische Teilsystem 11 hindurch gelangen kann. 3 shows for that in the direction of light behind the cutting plane 7th second optical subsystem 11 the critical angle 12 of the entrance beam emerging from the area enclosed by the envelope beams through the second optical subsystem 11 can get through.

4 zeigt schematisch eine zwischen optischen Teilsystemen liegende Schnittebene 7 und eine zugeordnete Fassungsgeometrie außerhalb der Hüllstrahlen. Der Neigungswinkel des in Lichtrichtung vor der Schnittebene 7 liegenden Fassungsbereichs ist größer als ein zugehöriger Grenzwinkel 12 der Eintrittsstrahlenbündel. Der Neigungswinkel des hinter der Schnittebene 7 angrenzenden Fassungsbereichs ist größer als ein zugehöriger Grenzwinkel 9 der Austrittsstrahlenbündel. 4th shows schematically a cutting plane lying between optical subsystems 7th and an associated frame geometry outside of the envelope rays. The angle of inclination in the direction of light in front of the cutting plane 7th lying frame area is larger than an associated limit angle 12 the entrance beam. The angle of inclination of the behind the cutting plane 7th adjacent frame area is larger than an associated critical angle 9 the exit beam.

Die erfindungsgemäße Untersuchung einer weiteren Schnittebene z.B. im Bereich der anschließenden lang ansteigenden Flanke kann auch in diesem Bereich noch eine individuelle Gestaltung mit unterschiedlichen Neigungswinkeln erfordern.The investigation according to the invention of a further cutting plane, e.g. in the area of the subsequent long rising flank, may also require an individual design with different angles of inclination in this area.

In gleicher Weise sind Fassungsteile für und Linsenränder an Linsengliedern des in 1 dargestellten Objektivs zu gestalten, die außerhalb der Hüllstrahlen liegen.In the same way, frame parts for and lens edges on lens elements of the in 1 to design lens shown, which lie outside the envelope rays.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
BildebeneImage plane
22
Bildpunkt am RandPixel at the edge
33
RandstrahlenbündelMarginal ray bundle
44th
Begrenzung RandstrahlenbündelLimitation of the marginal ray bundle
55
Randstrahlen für zentralen BildpunktEdge rays for the central pixel
66th
zentraler Bildpunktcentral pixel
77th
SchnittebeneCutting plane
88th
optische Achseoptical axis
99
Grenzwinkel AustrittsstrahlenbündelCritical angle exit ray bundle
1010
erstes optisches Teilsystemfirst optical subsystem
1111
zweites optisches Teilsystemsecond optical subsystem
1212
Grenzwinkel EintrittsstrahlenbündelCritical angle of the entrance beam

Claims (6)

Verfahren zur Vermeidung von Streulicht an Fassungsteilen oder Linsenrändern außerhalb des von optischen Abbildungssystemen übertragenen Nutzstrahlenganges, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Objektseite her innerhalb des Abbildungssystems angestrahlten Flächen so gestaltet werden, dass sie von der Bildseite her nicht sichtbar sind und die von der Bildseite her sichtbaren Flächen nicht von der Objektseite her angestrahlt werden können, indem - anhand der optischen Konstruktionsdaten des optischen Abbildungssystems die für die Bildübertragung notwendigen freien Linsendurchmesser bestimmt werden, - anhand der freien Linsendurchmesser die Hüllstrahlen aller für die Bildübertragung notwendigen Nutzstrahlen bestimmt werden, - in Schnittebenen (7) senkrecht zur optischen Achse (8) des optischen Abbildungssystems die Grenzwinkel (9) aller Austritts-Strahlenbündel bestimmt werden, die aus dem in Lichtrichtung vor der Schnittebene (7) liegenden optischen Teilsystem (10) in den von den Hüllstrahlen eingeschlossenen Bereich austreten können wobei zur Ermittlung dieses Grenzwinkels (9) die Winkel der in das optische Teilsystem aus dem Objektraum eintretenden Strahlenbündel mit einem Raytracing-Verfahren solange vergrößert werden, bis kein Licht mehr durch das Teilsystem (10) hindurch gelangt und - für das in Lichtrichtung hinter der Schnittebene (7) liegende optische Teilsystem (11) die Grenzwinkel (12) aller Eintritts-5 Strahlenbündel bestimmt werden, die aus dem von den Hüllstrahlen eingeschlossenen Bereich heraus durch dieses Teilsystem (11) hindurch gelangen können wobei zur Ermittlung dieses Grenzwinkels (12) die Winkel der von der untersuchten Fläche her in das optische Teilsystem (11) eintretenden 10 Strahlenbündel mit einem Raytracing-Verfahren solange vergrößert werden, bis kein Licht mehr in den Bildraum hinein gelangt, - die Neigungswinkel für außerhalb der Hüllstrahlen liegende Fassungsteile und Linsenränder im Bereich vor der Schnittebene 15 (7) größer als der Grenzwinkel (12) der Eintritts-Strahlenbündel und - im Bereich hinter der Schnittebene (7) größer als der Grenzwinkel (9) der Austritts-Strahlenbündel gewählt werden.Method for avoiding scattered light on frame parts or lens edges outside of the useful beam path transmitted by optical imaging systems, characterized in that the surfaces illuminated from the object side within the imaging system are designed so that they are not visible from the image side and those from the image side visible surfaces cannot be illuminated from the object side by - using the optical construction data of the optical imaging system to determine the free lens diameter necessary for image transmission, - using the free lens diameter to determine the envelope rays of all useful rays necessary for image transmission, - in cutting planes ( 7) perpendicular to the optical axis (8) of the optical imaging system, the critical angles (9) of all exit beam bundles are determined, which from the optical subsystem (10) lying in front of the cutting plane (7) in the direction of the hips llbeams can exit the area enclosed, whereby to determine this critical angle (9) the angle of the bundle of rays entering the optical subsystem from the object space with a ray tracing The process is enlarged until no more light passes through the subsystem (10) and - for the optical subsystem (11) located behind the cutting plane (7) in the direction of light, the critical angles (12) of all the entrance beams are determined, which are from the area enclosed by the enveloping rays can pass through this subsystem (11), whereby to determine this critical angle (12) the angles of the 10 bundles of rays entering the optical subsystem (11) from the examined surface are enlarged with a ray tracing method , until no more light enters the image space, - the angle of inclination for frame parts and lens edges lying outside the envelope rays in the area in front of the cutting plane 15 (7) is greater than the critical angle (12) of the entrance beam and - in the area behind the cutting plane ( 7) greater than the critical angle (9) of the exit beam can be selected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter 20 Berücksichtigung der Hüllstrahlen eine Fassungskonstruktion erstellt wird und in ausgewählten Schnittebenen durch die Fassungskonstruktion die Neigungswinkel der Fassungsteile und Linsenränder auf die Einhaltung der zur Vermeidung von Streulicht notwendigen Neigungswinkel überprüft und erforderlichenfalls 25 optimiert werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a frame construction is created taking into account the enveloping rays and, in selected cutting planes through the frame construction, the angle of inclination of the frame parts and lens edges are checked for compliance with the angle of inclination necessary to avoid stray light and, if necessary, optimized. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter Berücksichtigung der Hüllstrahlen eine Fassungskonstruktion erstellt wird und daraufhin überprüft wird, ob sich angrenzend an ausgewählte Schnittebenen alle Fassungsteile und Linsenränder außerhalb der zur Vermeidung von Streulicht notwendigen Neigungswinkel befinden und erforderlichenfalls einzelne Fassungsteile oder Linsenränder daraufhin optimiert werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that, taking into account the enveloping rays, a frame construction is created and a check is made to determine whether all frame parts and lens edges are outside the angle of inclination necessary to avoid stray light and, if necessary, individual frame parts or lens edges are optimized accordingly. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den Neigungswinkeln und mechanisch notwendigen Fassungs-Konstruktionselementen die Überprüfung und Optimierung iterativ in hintereinander liegenden Schnittebenen durchgeführt wird.Procedure according to Claim 2 or 3 , characterized in that depending on the angles of inclination and mechanically necessary frame construction elements, the checking and optimization is carried out iteratively in cutting planes lying one behind the other. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der an die Hüllstrahlen angrenzenden Flächen der Fassungsteile und Linsenränder scharfkantig ausgebildet werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the edges of the surfaces of the mount parts and lens edges adjoining the envelope rays are formed with sharp edges. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur optischen Achse verlaufende, aneinander angrenzende 15 Flächenelemente, die sowohl von der Objektseite her angestrahlt als auch von der Bildseite her sichtbar sind, mit einer Sägezahn-Kontur versehen werden, deren Neigungswinkel den zur Vermeidung von Streulicht notwendigen Bedingungen entspricht.Procedure according to Claim 1 , characterized in that 15 adjacent surface elements running parallel to the optical axis, which are both illuminated from the object side and visible from the image side, are provided with a sawtooth contour whose angle of inclination corresponds to the conditions necessary to avoid stray light .
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