RU2426160C1 - Projection lens - Google Patents

Projection lens Download PDF

Info

Publication number
RU2426160C1
RU2426160C1 RU2010116309/28A RU2010116309A RU2426160C1 RU 2426160 C1 RU2426160 C1 RU 2426160C1 RU 2010116309/28 A RU2010116309/28 A RU 2010116309/28A RU 2010116309 A RU2010116309 A RU 2010116309A RU 2426160 C1 RU2426160 C1 RU 2426160C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
lenses
group
image
biconvex
Prior art date
Application number
RU2010116309/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Васильевич Козодой (RU)
Валерий Васильевич Козодой
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Импульс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Импульс" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Импульс"
Priority to RU2010116309/28A priority Critical patent/RU2426160C1/en
Priority to PCT/RU2011/000009 priority patent/WO2011136687A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2426160C1 publication Critical patent/RU2426160C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04Reversed telephoto objectives
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: projection lens comprises sequentially arranged first set of lenses, aperture diaphragm and second set of lenses. Fist set of lenses consists of one biconvex lens. Second set first leans is negative meniscus with concavity facing the object and made up of biconcave and biconvex lenses glued together. Second set second lens is positive meniscus with convex facing the image. Second set third lens is meniscus with concavity facing the image and made up of biconcave and biconvex lenses glued together. Positive meniscus is introduced in between said second and third lenses to face the object, as well as biconvex lens. All lenses feature spherical radii. ^ EFFECT: higher illumination of object edges, distortion sufficient for correction of X-ray electron-image amplifier distortion. ^ 4 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам, и может быть использовано, например, в устройствах переноса изображения формируемого на выходном окне рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП) или другого электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.The invention relates to optical instrumentation, specifically to projection lenses, and can be used, for example, in image transfer devices formed on the output window of an X-ray electron-optical converter (REOP) or other electron-optical converter (EOP) on a CCD.

Известен проекционный объектив (патент ЕР 2149808, опубликован 03.02.2010), содержащий расположенные последовательно, по ходу оптического излучения от предмета к изображению первую группу линз, апертурную диафрагму и вторую группу линз, причем первая группа линз содержит три линзы, в том числе с асферической поверхностью, а вторая группа линз содержит пять линз, в том числе асферическую.Known projection lens (patent EP 2149808, published 02/03/2010) containing the first group of lenses, an aperture diaphragm and a second group of lenses arranged sequentially along the path of optical radiation from an object to an image, the first group of lenses containing three lenses, including aspherical surface, and the second group of lenses contains five lenses, including aspherical.

Этот объектив обладает следующими преимуществами: достаточной величиной относительного отверстия, значительной величиной поля зрения, малым снижением освещенности на краю поля зрения по отношению к освещенности в центре поля зрения, высоким качеством изображения. Однако он обладает недостаточной величиной размера изображения (у'=4,8 мм при требующемся у'т=11,5 мм). Для обеспечения необходимого размера изображения было произведено масштабирование фокусного расстояния и конструктивных параметров аналога. В результате выяснилось, что при сохранении сути изобретения произошло увеличение габаритов объектива и ухудшение качественных показателей до величин, не позволяющих его использовать для требуемых условий. При рассмотрении возможности использования этого объектива для решения поставленной задачи отрицательным фактором явилось также наличие в нем двух асферических поверхностей высшего порядка, что в данном конкретном случае для мелкосерийного производства экономически нецелесообразно.This lens has the following advantages: a sufficient relative aperture, a significant field of view, a small decrease in illumination at the edge of the field of view relative to the illumination in the center of the field of view, and high image quality. However, it does not have sufficient image size (y '= 4.8 mm with the required y' = 11.5 mm). To ensure the required image size, the focal length and the design parameters of the analog were scaled. As a result, it turned out that while maintaining the essence of the invention, there was an increase in the dimensions of the lens and a deterioration in quality indicators to values that did not allow it to be used for the required conditions. When considering the possibility of using this lens to solve the problem, a negative factor was the presence of two higher-order aspherical surfaces in it, which in this particular case is not economically feasible for small-scale production.

В качестве прототипа выбран объектив по патенту на изобретение US 6600610, опубликован 29.07.2003, содержащий расположенные последовательно, по ходу оптического излучения от предмета к изображению первую группу линз, апертурную диафрагму и вторую группу линз, причем первая группа линз содержит две линзы, первая из которых выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, вторая выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, как вариант - из органического материала с двумя асферическими радиусами, первая линза второй группы выполнена отрицательной, обращенной вогнутостью к предмету, как вариант - из органического материала с двумя асферическими радиусами, вторая линза второй группы выполнена положительной, обращенной выпуклой стороной к изображению, а третья линза второй группы обращена вогнутостью к изображению.As a prototype, the lens according to the patent for invention US 6,600,610 was selected, published on July 29, 2003, containing the first group of lenses, the aperture diaphragm, and the second group of lenses arranged sequentially along the optical radiation from the subject to the image, the first group of lenses containing two lenses, the first of which is made in the form of a negative meniscus convex to the object, the second is made in the form of a positive meniscus convex to the object, as an option - from organic material with two aspherical iusami, first lens of the second group is made negative concavity facing the subject, as an option - an organic material with two aspheric radii, the second lens of the second group is made positive, the convex side facing to the image, and the third lens of the second group is concave to the image.

Преимуществами этого объектива являются: большой размер изображения, малые габариты, высокое качество изображения при достаточном относительном отверстии, малое количество линз.The advantages of this lens are: large image size, small dimensions, high image quality with a sufficient relative aperture, a small number of lenses.

Недостатками этого объектива являются: низкое отношение освещенности на краю изображения по отношению к освещенности в центре изображения, величина отрицательной дисторсии, недостаточная для коррекции положительной дисторсии РЭОПа, работа объектива с бесконечно удаленным предметом, наличие, как варианты, одной или двух нетехнологичных линз, выполненных из органического материала и с асферическими радиусами.The disadvantages of this lens are: a low ratio of illumination at the edge of the image with respect to illumination in the center of the image, the amount of negative distortion, insufficient to correct the positive distortion of the REOP, the work of the lens with an infinitely distant object, the presence, as options, of one or two non-technological lenses made of organic material and with aspherical radii.

Техническим результатом заявляемого объектива является обеспечение работы объектива с предметами, расположенными на конечном расстоянии, повышение освещенности на краю поля изображения по отношению к центру, обеспечение величины и знака дисторсии, достаточной для коррекции дисторсии РЭОПа, отсутствие линз из органического материала и с асферическими радиусами для обеспечения технологичности при единичном и мелкосерийном производстве.The technical result of the inventive lens is to ensure that the lens works with objects located at a finite distance, increasing the illumination at the edge of the image field relative to the center, providing a magnitude and sign of distortion sufficient to correct REOP distortion, lack of lenses from organic material and with aspherical radii to ensure manufacturability in single and small batch production.

Технический результат в проекционном объективе, содержащем расположенные последовательно, по ходу оптического излучения от предмета к изображению первую группу линз, апертурную диафрагму и вторую группу линз, причем первая группа линз содержит положительную линзу, обращенную выпуклостью к предмету, первая линза второй группы выполнена отрицательной, обращенной вогнутостью к предмету, вторая линза второй группы выполнена положительной, обращенной выпуклой стороной к изображению, а третья линза второй группы - мениск, обращенный вогнутостью к изображению, достигается тем, что первая группа выполнена из одной двояковыпуклой линзы, первая линза второй группы выполнена склеенной из двояковогнутой и двояковыпуклой, вторая линза второй группы выполнена в виде положительного мениска, третья линза второй группы выполнена склеенной из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, причем между второй и третьей линзой второй группы дополнительно введены две положительные линзы, первая из которых - мениск, обращенный вогнутостью к предмету, а вторая - двояковыпуклая, причем все радиусы линз объектива выполнены сферическими, а материал линз - оптическое бесцветное стекло.The technical result in a projection lens containing in series, in the direction of optical radiation from an object to an image, a first group of lenses, an aperture diaphragm and a second group of lenses, the first group of lenses containing a positive lens convex to the object, the first lens of the second group made negative, facing concavity to the subject, the second lens of the second group is made with the positive convex side facing the image, and the third lens of the second group is the meniscus facing the concave access to the image is achieved by the fact that the first group is made of one biconvex lens, the first lens of the second group is glued from biconcave and biconvex, the second lens of the second group is made in the form of a positive meniscus, the third lens of the second group is glued from biconvex and biconcave lenses, between the second and third lenses of the second group, two positive lenses are additionally introduced, the first of which is the meniscus facing the concavity to the object, and the second is biconvex, with the entire radius The objective lenses are made spherical, and the lens material is colorless optical glass.

Сущность изобретения и возможность его промышленного применения поясняется примером конкретного выполнения, который показаны на фиг.1-4.The invention and the possibility of its industrial application is illustrated by an example of a specific implementation, which is shown in figures 1-4.

На фиг.1 показана принципиальная оптическая схема объектива, на фиг.2 - график ЧКХ (частотно-контрастной характеристики этого объектива), на фиг.3 - график относительной освещенности изображения в зависимости от размера предмета, на фиг.4 - график дисторсии изображения в зависимости от размера предмета.Figure 1 shows a schematic optical diagram of the lens, figure 2 is a graph of the frequency response (frequency-contrast characteristics of this lens), figure 3 is a graph of the relative illumination of the image depending on the size of the subject, figure 4 is a graph of the distortion of the image in depending on the size of the item.

Как показано на фиг.1, по ходу оптического излучения от предмета 10 к изображению 11 объектив содержит первую группу линз 1, апертурную диафрагму 2 и вторую группу линз 3-9. Линза 1 выполнена двояковыпуклой, линзы 3 и 4 склеены между собой, причем линза 3 - двояковогнутая, линза 4 - двояковыпуклая, линза 5 - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, линза 8 выполнена двояковыпуклой, линза 9 выполнена двояковогнутой, причем линзы 8 и 9 склеены между собой, а между линзой 5 и 8 дополнительно введены две положительные линзы 6 и 7, первая из которых 6 - мениск, обращенный вогнутостью к предмету, а вторая 7 - двояковыпуклая.As shown in figure 1, along the optical radiation from the subject 10 to the image 11, the lens contains a first group of lenses 1, an aperture diaphragm 2 and a second group of lenses 3-9. Lens 1 is biconvex, lenses 3 and 4 are glued together, and lens 3 is biconcave, lens 4 is biconvex, lens 5 is a positive meniscus convex to the image, lens 8 is biconvex, lens 9 is biconcave, and lenses 8 and 9 glued together, and between lens 5 and 8, two positive lenses 6 and 7 are additionally introduced, the first of which 6 is the meniscus facing the concavity to the object, and the second 7 is biconvex.

На фиг.2 представлен график частотно-контрастных характеристик заявляемого объектива для спектрального диапазона от 500 нм до 600 нм с основной длиной волны 575 нм, характеризующий величину коэффициента контраста (Т) в зависимости от пространственной частоты на изображении для трех полей зрения: центр, 0,6 максимального и максимальное, причем для 0,6 максимального и максимального поля зрения представлено по две кривых - для меридионального и сагиттального сечения. Вертикальная ось Т характеризует величину коэффициента контраста (модуляции), горизонтальная ось N, пар лин./мм, характеризует пространственную частоту на изображении в парах линий на мм. На графике изображены пять кривых, причем кривая 1 представляет центр поля зрения (размер предмета равен 0 мм), кривые 2S и 2Т представляют половину 0,6 поля зрения (размер предмета равен 9 мм), кривые 3S и 3Т представляют край поля зрения (размер предмета 17.5 мм), причем буква S относит кривые к сагиттальному сечению, а буква Т - к меридиональному сечению широких пучков лучей.Figure 2 presents a graph of the frequency-contrast characteristics of the inventive lens for the spectral range from 500 nm to 600 nm with a main wavelength of 575 nm, characterizing the magnitude of the contrast coefficient (T) depending on the spatial frequency in the image for three fields of view: center, 0 , 6 maximum and maximum, and for 0.6 maximum and maximum field of view, two curves are presented — for the meridional and sagittal sections. The vertical axis T characterizes the value of the contrast coefficient (modulation), the horizontal axis N, pairs lin./mm, characterizes the spatial frequency in the image in pairs of lines per mm. The graph shows five curves, with curve 1 representing the center of the field of view (object size 0 mm), curves 2S and 2T representing half 0.6 of the field of view (object size 9 mm), curves 3S and 3T representing the edge of the field of view (size subject 17.5 mm), with the letter S relating the curves to the sagittal section, and the letter T to the meridional section of wide beams of rays.

На фиг.3 представлен график, характеризующий объектив по параметру относительной освещенности изображения в зависимости от размера предмета. Вертикальная ось RI определяет величину относительной освещенности, горизонтальная ось определяет величину размера предмета Y в мм. Из графика видно, что при размере предмета Y, равном 17,5 мм, освещенность изображения составляет 0,55 от центра поля зрения (Y равен 0 мм), где относительная освещенность максимальна и составляет 1.Figure 3 presents a graph characterizing the lens by the parameter of relative illumination of the image depending on the size of the subject. The vertical axis RI determines the magnitude of the relative illumination, the horizontal axis determines the value of the size of the object Y in mm. The graph shows that when the size of the subject Y is equal to 17.5 mm, the illumination of the image is 0.55 from the center of the field of view (Y is 0 mm), where the relative illumination is maximum and is 1.

На фиг.4 представлен график дисторсии изображения в зависимости от размера предмета. Вертикальная ось Y характеризует величину предмета в мм. Горизонтальная ось D характеризует величину дисторсии изображения в процентах. Из графика видно, что максимальная величина дисторсии изображения составляет 5,2% для края поля зрения 17,5 мм, что позволяет компенсировать положительную дисторсию РЭОПа.Figure 4 presents a graph of the distortion of the image depending on the size of the subject. The vertical axis Y characterizes the size of the object in mm. The horizontal axis D characterizes the percentage distortion of the image. The graph shows that the maximum distortion value of the image is 5.2% for the edge of the field of view of 17.5 mm, which allows you to compensate for the positive distortion of the REOP.

Объектив работает следующим образом: оптическое излучение от предмета 10 последовательно проходит через 1 линзу, апертурную диафрагму 2, диаметр которой определяет относительное отверстие объектива, линзы 3-9 и фокусируются в изображении 11. В качестве приемника изображения может быть применена ПЗС-матрица, фотопленка и т.п.The lens works as follows: the optical radiation from the object 10 passes sequentially through 1 lens, an aperture diaphragm 2, the diameter of which determines the relative aperture of the lens, lenses 3–9 are focused in the image 11. As an image receiver, a CCD, film and etc.

Удаление отрицательной линзы из первой группы линз до апертурной диафрагмы и выполнение положительной линзы в виде двояковыпуклой позволило, при условии уменьшения поля зрения, упростить перевод объектива в режим работы с конечного расстояния. Выполнение 3 и 4 линз склеенными позволило уменьшить сферохроматическую и сферическую аберрации, введение двух дополнительных положительных линз 6, 7 позволило уменьшить аберрации высших порядков. Выполнение линз 8, 9 из стекол с большой разницей коэффициента Аббе и склеенными позволило уменьшить хроматизм увеличения. Полное отсутствие симметрии и пропорциональности относительно диафрагмы первой и второй групп линз по форме линз и их количеству позволило, даже при коэффициенте линейного увеличения объектива -0,68, получить для края поля зрения остаточную дисторсию отрицательного знака величиной 5,2%. Вся совокупность, форма и последовательность расположения линз позволили исключить асферические поверхности из объектива при обеспечении высокого качества изображения по всему полю зрения.Removing the negative lens from the first group of lenses to the aperture diaphragm and making the positive lens in the form of a biconvex allowed, subject to a decrease in the field of view, to simplify the translation of the lens into operation mode from a finite distance. The implementation of 3 and 4 lenses glued allowed to reduce spherochromatic and spherical aberrations, the introduction of two additional positive lenses 6, 7 allowed us to reduce higher order aberrations. The implementation of lenses 8, 9 from glasses with a large difference in the Abbe coefficient and glued allowed to reduce the chromaticity of the increase. The complete lack of symmetry and proportionality with respect to the diaphragm of the first and second groups of lenses in the shape of the lenses and their number made it possible, even with a linear magnification factor of -0.68, to obtain residual negative sign distortion of 5.2% for the edge of the field of view. The entire combination, shape and sequence of the arrangement of the lenses made it possible to exclude aspherical surfaces from the lens while ensuring high image quality over the entire field of view.

Благодаря заявляемой конструкции объектива достигнут новый технический результат: отсутствие линз из органического материала и с асферическими радиусами, входящих в объектив, повышена освещенность на краю поля изображения по отношению к центру (0,55), наличие отрицательной дисторсии изображения требуемой величины (-5,2%), обеспечено требуемое качество изображения при работе объектива с предметом, расположенным на конечном расстоянии.Thanks to the inventive lens design, a new technical result is achieved: the absence of lenses made of organic material and with aspherical radii entering the lens, increased illumination at the edge of the image field relative to the center (0.55), the presence of negative image distortion of the required magnitude (-5.2 %), the required image quality is ensured when the lens is operated with an object located at a finite distance.

Claims (1)

Проекционный объектив, содержащий расположенные последовательно, по ходу оптического излучения от предмета к изображению первую группу линз, апертурную диафрагму и вторую группу линз, причем первая группа линз содержит положительную линзу, обращенную выпуклостью к предмету, первая линза второй группы выполнена отрицательной, обращенной вогнутостью к предмету, вторая линза второй группы выполнена положительной, обращенной выпуклой стороной к изображению, а третья линза второй группы - мениск, обращенный вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что первая группа выполнена из одной двояковыпуклой линзы, первая линза второй группы выполнена склеенной из двояковогнутой и двояковыпуклой, вторая линза выполнена в виде положительного мениска, третья линза второй группы выполнена склеенной из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, причем между второй и третьей линзой второй группы дополнительно введены две положительные линзы, первая из которых мениск, обращенный вогнутостью к предмету, а вторая - двояковыпуклая, причем все радиусы линз объектива выполнены сферическими, а материал линз - оптическое бесцветное стекло. A projection lens containing a first group of lenses arranged in series along the optical radiation from an object to an image, an aperture diaphragm and a second group of lenses, the first group of lenses containing a positive lens convex to the object, the first lens of the second group made negative, facing concavity to the object , the second lens of the second group is made with the positive convex side facing the image, and the third lens of the second group is the meniscus, facing the concavity to the image, characterized in that the first group is made of one biconvex lens, the first lens of the second group is glued from biconcave and biconvex, the second lens is made in the form of a positive meniscus, the third lens of the second group is glued from biconvex and biconcave, and between the second and third lenses of the second the group additionally introduced two positive lenses, the first of which is the meniscus facing the concavity to the object, and the second is biconvex, with all the radii of the lenses made spherical And lens material - optical flint.
RU2010116309/28A 2010-04-26 2010-04-26 Projection lens RU2426160C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116309/28A RU2426160C1 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Projection lens
PCT/RU2011/000009 WO2011136687A1 (en) 2010-04-26 2011-01-14 Projection lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116309/28A RU2426160C1 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Projection lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2426160C1 true RU2426160C1 (en) 2011-08-10

Family

ID=44245678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010116309/28A RU2426160C1 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Projection lens

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2426160C1 (en)
WO (1) WO2011136687A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529051C1 (en) * 2013-05-07 2014-09-27 Открытое акционерное общество "ЛОМО" Plane-chromatic low-power microlens

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3379270B2 (en) * 1995-03-02 2003-02-24 株式会社ニコン Variable focal length lens
JP2002287021A (en) 2001-03-28 2002-10-03 Fuji Photo Optical Co Ltd Standard photographic lens
JP2008089991A (en) * 2006-10-02 2008-04-17 Sony Corp Zoom lens and imaging apparatus
US7733581B2 (en) * 2007-08-24 2010-06-08 Caldwell J Brian Large aperture imaging optical system
EP2149808B1 (en) 2008-08-02 2015-11-25 Ricoh Company, Ltd. Retrofocus type of imaging lens

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529051C1 (en) * 2013-05-07 2014-09-27 Открытое акционерное общество "ЛОМО" Plane-chromatic low-power microlens

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011136687A1 (en) 2011-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5277324B2 (en) Microscope objective lens
JP6361115B2 (en) Projection lens and image display device
JP2013092774A (en) Lens system
CN114019665A (en) Microscope objective
RU2451312C1 (en) Objective lens
RU2433433C1 (en) Projection lens
JP2013068926A (en) Zoom lens
CN103105666B (en) Exposure projection objective lens
RU2426160C1 (en) Projection lens
RU2413262C1 (en) Projection large-aperture lens
CN102736221B (en) Projection lithography objective lens
RU2473932C2 (en) Projection lens
RU2427862C1 (en) Large aperture ratio projection lens
CN108614345B (en) Six-piece type microscope lens group
CN113485001A (en) Microscope objective
RU116250U1 (en) PLANOCHROMATIC HIGH-APERTURE MICRO LENS
RU2371744C1 (en) High-aperture projection lens
RU2415451C1 (en) Reflector lens
CN216351509U (en) Microscope objective
RU121091U1 (en) Pupil Lens
RU2386988C1 (en) Lens
RU2377619C1 (en) High-aperture lens
CN218158537U (en) Microscope objective
CN113820834B (en) 60 times microscope objective
CN215813537U (en) Microscope objective

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150427