RU2544269C1 - Optical filter element - Google Patents

Optical filter element Download PDF

Info

Publication number
RU2544269C1
RU2544269C1 RU2013146423/28A RU2013146423A RU2544269C1 RU 2544269 C1 RU2544269 C1 RU 2544269C1 RU 2013146423/28 A RU2013146423/28 A RU 2013146423/28A RU 2013146423 A RU2013146423 A RU 2013146423A RU 2544269 C1 RU2544269 C1 RU 2544269C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter element
lens
optical filter
optical
image
Prior art date
Application number
RU2013146423/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
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 RU2013146423/28A priority Critical patent/RU2544269C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544269C1 publication Critical patent/RU2544269C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: optical filter element has a positive optical refracting power and has two positions: in and out of the radiation path; the filter element can be placed between a lens and an image and between an object and a lens without changing its focal distance. The focal distance of the filter element is determined by the formula f'F=(S+d)·(S+d-δ)/δ, where S is the distance on the optical axis between the object or the image and the optical filter element; d is the thickness of the optical filter element on the optical axis, and the value δ is calculated using the formula δ=d·(n-1)/n, where n is the refraction index of the material of the optical filter element for the fundamental wavelength of the operating spectral range.
EFFECT: enabling installation of the same filter element between a lens and an image and between an object and a lens without disrupting the structure of the lens, while maintaining image quality.
6 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к оптическим фильтрам, и может быть использовано в проекционных объективах, объективах, формирующих изображение объектов, находящихся на конечном расстоянии, например, для дискретного уменьшения количества света, попадающего в устройства переноса изображения, формируемого рентгеновским электронно-оптическим преобразователем (РЭОП) или другим электронно-оптическим преобразователем (ЭОП), на ПЗС-матрицу.The invention relates to optical instrumentation, specifically to optical filters, and can be used in projection lenses, lenses that form images of objects located at a finite distance, for example, to discretely reduce the amount of light entering an image transfer device formed by an X-ray electron-optical converter (REOP) or another electron-optical converter (EOP), to the CCD.

Также изобретение может использоваться для изготовления фильтров низких пространственных частот.The invention can also be used for the manufacture of low-pass filters.

Известен нейтральный светофильтр (JP 20110250157 20111115; JP 20120229093 20121016), выполненный из оптически прозрачного материала в виде плоскопараллельного диска, на одной из плоскостей которого нанесено покрытие, отражающее или поглощающее излучение. Причем покрытие выполнено таким образом, что для каждой точки фильтра коэффициент отражения или пропускания зависит не от величины радиусов-векторов, исходящих из центра окружности образующей одну из поверхностей диска, а от угловой координаты этого радиуса в плоскости диска. Такой фильтр для решения задачи заявки может быть использован следующим образом: поместить фильтр в плоскость апертурной диафрагмы объектива, произвести перефокусировку объектива или пересчет оптической системы с целью компенсации введения дополнительного оптического элемента и, осуществляя вращение фильтра вокруг центра окружности, образующей его диск, получить требуемые значения уменьшения освещенности. Недостатками данной конструкции являются:Known neutral filter (JP 20110250157 20111115; JP 20120229093 20121016), made of optically transparent material in the form of a plane-parallel disk, on one of the planes of which is coated, reflecting or absorbing radiation. Moreover, the coating is made in such a way that, for each filter point, the reflection or transmission coefficient does not depend on the radius vectors coming from the center of the circle forming one of the disk surfaces, but on the angular coordinate of this radius in the disk plane. Such a filter for solving the problem of the application can be used as follows: place the filter in the plane of the aperture diaphragm of the lens, refocus the lens or recalculate the optical system in order to compensate for the introduction of an additional optical element and, rotating the filter around the center of the circle forming its disk, obtain the required values light reduction. The disadvantages of this design are:

- невозможность совместить одновременное использование ирисовой апертурной диафрагмы и фильтра без нарушения симметрии светораспределения в изображении,- the inability to combine the simultaneous use of the iris aperture diaphragm and filter without violating the symmetry of light distribution in the image,

- необходимость изменения конструкции объектива для обеспечения установки фильтра.- the need to change the design of the lens to ensure the installation of the filter.

Известен оптический фильтрующий элемент US 2005163501 (А1) - 2005-07-28), устанавливаемый в плоскости апертурной диафрагмы и выполненный из двух: нейтрального светофильтра и оптически непрозрачной пластины, имеющих сложную геометрическую форму и имеющих возможность вращения и перемещения друг относительно друга. Такой оптический фильтрующий элемент для решения задачи заявки может быть использован если, одновременно, выполнено следующее условие:Known optical filter element US 2005163501 (A1) - 2005-07-28), installed in the plane of the aperture diaphragm and made of two: a neutral filter and an optically opaque plate having a complex geometric shape and having the ability to rotate and move relative to each other. Such an optical filter element for solving the application problem can be used if, at the same time, the following condition is fulfilled:

в месте расположения апертурной диафрагмы в объективе апертурные лучи не имеют наклона к оптической оси. В этом случае введение и выведение оптического фильтрующего элемента не потребует перефокусировки объектива.at the location of the aperture diaphragm in the lens, the aperture rays do not tilt to the optical axis. In this case, the introduction and removal of the optical filter element does not require refocusing the lens.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

- невозможность совместить одновременное использование ирисовой апертурной диафрагмы и оптического фильтрующего элемента без нарушения симметрии светораспределения в изображении,- the inability to combine the simultaneous use of an iris aperture diaphragm and an optical filter element without violating the symmetry of light distribution in the image,

- необходимость изменения конструкции объектива для обеспечения установки оптического фильтрующего элемента.- the need to change the design of the lens to ensure the installation of an optical filter element.

Известна конструкция оптического фильтрующего элемента низких пространственных частот (JP 2002006127 (А) - 2002-01-09). Этот оптический фильтрующий элемент конструктивно исполнен в виде линзы, устанавливаемой вблизи дискретного приемника изображения, например ПЗС-матрицы. Причем линза имеет в себе или на своих радиусах периодическую структуру, шаг и вид которых определяется пространственно-частотными характеристиками приемника изображения. Недостатками такой конструкции являются: высокие требования к качеству материала линзы (пузырность, свильность, включения) и высокие требования к качеству полированных поверхностей линзы (царапины, выколки), и тем выше, чем выше задняя апертура объектива и меньше размер пикселя приемника изображения, с которыми будет использоваться оптический фильтрующий элемент. Также такой оптический фильтрующий элемент будет значительно влиять на аберрации объектива, что будет требовать аберрационного расчета для каждого конкретного объектива, или оптический фильтрующий элемент будет использоваться с несветосильными объективами.A known design of an optical filter element of low spatial frequencies (JP 2002006127 (A) - 2002-01-09). This optical filter element is structurally made in the form of a lens mounted near a discrete image receiver, for example, a CCD. Moreover, the lens has a periodic structure in itself or at its radii, the pitch and shape of which is determined by the spatial-frequency characteristics of the image receiver. The disadvantages of this design are: high requirements for the quality of the lens material (bubbling, wrinkling, inclusions) and high requirements for the quality of polished lens surfaces (scratches, punctures), and the higher the higher the rear aperture of the lens and the smaller the pixel size of the image receiver, with which an optical filter element will be used. Also, such an optical filter element will significantly affect the lens aberration, which will require an aberration calculation for each specific lens, or the optical filter element will be used with non-aperture lenses.

В качестве наиболее близкого аналога выбрана конструкция по патенту на изобретение (ЕР 2511761 (А2) - 2012-10-17), содержащая оптический элемент - нейтральный светофильтр, выполненный в виде линзы с положительной преломляющей силой и расположенный в ходе лучей между объективом и изображением. Благодаря формулам, содержащимся в описании и, исходя из известных характеристик объектива, в заднем отрезке которого будет размещаться оптический фильтрующий элемент, можно заранее рассчитать оптические характеристики светофильтра (радиус поверхности). Эта конструкция может использоваться с любым объективом, обладающим величиной заднего отрезка, достаточной для размещения конструкции. Преимуществами наиболее близкого аналога являются: возможность использования конструкции светофильтра без вмешательства в конструкцию объектива, возможность введения и выведения оптического фильтрующего элемента из хода лучей без перефокусировки объектива, т.е. с сохранением качества изображения. Однако недостатками такой конструкции являются: высокие требования к качеству материала линзы (пузырность, свильность, включения) и высокие требования к качеству полированных поверхностей линзы (царапины, выколки), и тем выше, чем выше задняя апертура объектива и выше пространственная частота изображения. Также такой оптический фильтрующий элемент будет значительно влиять на аберрации объектива, что будет требовать аберрационного расчета для каждого конкретного объектива или оптический фильтрующий элемент будет использоваться с несветосильными объективами.As the closest analogue, the design of the patent for the invention (EP 2511761 (A2) - 2012-10-17) was selected, containing an optical element - a neutral light filter made in the form of a lens with positive refractive power and located between the lens and the image during the rays. Thanks to the formulas contained in the description and, based on the known characteristics of the lens, in the rear segment of which the optical filter element will be placed, it is possible to calculate in advance the optical characteristics of the filter (surface radius). This design can be used with any lens that has the size of the rear segment, sufficient to accommodate the structure. The advantages of the closest analogue are: the ability to use the filter design without interfering with the lens design, the ability to introduce and remove the optical filter element from the path of the rays without refocusing the lens, i.e. while maintaining image quality. However, the disadvantages of this design are: high demands on the quality of the lens material (bubble, toughness, inclusions) and high demands on the quality of polished lens surfaces (scratches, punctures), and the higher the higher the rear aperture of the lens and the higher the spatial frequency of the image. Also, such an optical filter element will significantly affect the aberration of the lens, which will require an aberration calculation for each specific lens or the optical filter element will be used with non-fast lenses.

Задачей настоящего изобретения является разработка оптического фильтрующего элемента, обладающего следующими качествами:The present invention is to develop an optical filter element having the following qualities:

- возможность использования конструкции оптического фильтрующего элемента без вмешательства в конструкцию объектива,- the ability to use the design of the optical filter element without interfering with the design of the lens,

- возможность введения и выведения оптического фильтрующего элемента из хода лучей без перефокусировки объектива,- the possibility of introducing and removing the optical filter element from the beam without refocusing the lens,

- работоспособность с линзами невысокого качества имеющими (пузырность, свильность, включения), а также царапины или выколки на поверхности,- performance with low quality lenses having (vesicity, lumpiness, inclusions), as well as scratches or punctures on the surface,

- универсальность, обеспечение возможности использования с различными объективами без необходимости проведения аберрационного расчета.- universality, providing the possibility of use with various lenses without the need for aberration calculation.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технический результат в заявляемом оптическом фильтрующем элементе, обладающий положительной оптической преломляющей силой и заданными параметрами, имеющем два положения: введен или выведен из хода излучения, ДОСТИГАЕТСЯ тем, что оптический фильтрующий элемент выполнен с возможностью расположения как между объективом и изображением, так и между объектом и объективом без изменения его фокусного расстояния, которое рассчитано по формулеThe technical result in the inventive optical filter element having a positive optical refractive power and predetermined parameters, having two positions: is introduced or removed from the radiation path, is achieved by the fact that the optical filter element is arranged to be located both between the lens and the image, and between the object and lens without changing its focal length, which is calculated by the formula

f′F=(S+d)·(S+d-δ)/δ, f ′ F = (S + d) · (S + d-δ) / δ,

где S - расстояние по оптической оси между объектом или изображением и оптическим фильтрующим элементом;where S is the distance along the optical axis between the object or image and the optical filter element;

d - толщина оптического фильтрующего элемента по оптической оси,d is the thickness of the optical filter element along the optical axis,

а величина δ рассчитывается по формулеand the value of δ is calculated by the formula

δ=d·(n-1)/n, δ = d · (n-1) / n,

где n - показатель преломления материала оптического фильтрующего элемента для основной длины волны рабочего спектрального диапазона.where n is the refractive index of the material of the optical filter element for the main wavelength of the working spectral range.

Достигаемыми техническими результатами заявляемого оптического фильтрующего элемента являются:Achievable technical results of the claimed optical filter element are:

- универсальность установки одного и того же оптического фильтрующего элемента как между объективом и изображением, так и между объектом и объективом. Возможность размещения оптического фильтрующего элемента в ходе лучей без вмешательства в конструкцию объектива, благодаря его установке в большем переднем или заднем рабочем отрезке объектива,- universality of the installation of the same optical filter element both between the lens and the image, and between the object and the lens. The ability to place an optical filter element during the rays without interfering with the lens design, due to its installation in a larger front or rear working segment of the lens,

- универсальность установки оптического фильтрующего элемента в любой объектив, если позволяют конструктивные особенности фильтра (толщина, диаметр) и характеристики объектива (поле зрения, величина переднего или заднего рабочего отрезка, рабочий спектральный диапазон),- the versatility of installing an optical filter element in any lens, if the design features of the filter (thickness, diameter) and lens characteristics (field of view, the size of the front or rear working section, the working spectral range) allow,

- малое влияние на качество изображения (аберрации, светорассеяние) и возможность использования со светосильными объективами, благодаря возможности установки элемента в рабочем отрезке с малыми апертурами и его большими значениями фокусных расстояний,- a small effect on image quality (aberration, light scattering) and the ability to use with fast lenses, due to the possibility of installing the element in the working segment with small apertures and its large focal lengths,

- возможность одновременного или поочередного использования оптического фильтрующего элемента и ирисовой (другой) диафрагмы без дополнительных фокусировок объектива,- the ability to simultaneously or alternately use an optical filter element and an iris (other) diaphragm without additional focusing of the lens,

- в случае выполнения оптического фильтрующего элемента нейтральным обеспечена возможность изменять распределение освещенности по плоскости изображения благодаря положительной преломляющей силе оптического фильтрующего элемента, его разной толщине в центре на краю и, следовательно, разной величине его светопропускания по высоте,- if the optical filter element is neutral, it is possible to change the distribution of illumination along the image plane due to the positive refractive power of the optical filter element, its different thickness in the center on the edge and, therefore, its different light transmission in height,

- возможность использования оптического фильтрующего элемента в качестве спектрального, частотно-пространственного,- the possibility of using an optical filter element as a spectral, frequency-spatial,

- возможность создания несимметрии в изображении, формируемом объективом без нарушения его аберрационного качества, благодаря наложению на это изображение свойств заданных элементом и при размещении его близко к объекту или изображению.- the ability to create asymmetries in the image formed by the lens without violating its aberration quality, due to the superposition on this image of the properties specified by the element and when placing it close to the object or image.

Перечень поясняющих чертежейThe list of explanatory drawings

Сущность изобретения и возможность его промышленного применения поясняется примерами конкретного выполнения, которые показаны на фиг.1-6.The invention and the possibility of its industrial application is illustrated by examples of specific performance, which are shown in figures 1-6.

На фиг.1 показана принципиальная оптическая схема проекционного объектива (описан в патенте РФ №2473932) с применением заявляемого оптического фильтрующего элемента для двух вариантов места установки фильтра - между объектом и объективом и между объективом и изображением.Figure 1 shows a schematic optical diagram of a projection lens (described in RF patent No. 2473932) using the inventive optical filter element for two options for installing the filter - between the object and the lens and between the lens and the image.

На фиг.2 показана принципиальная оптическая схема примера конкретной реализации оптического фильтрующего элемента с объективом (объектив описан в патенте РФ №2433433).Figure 2 shows a schematic optical diagram of an example of a specific implementation of an optical filter element with a lens (the lens is described in RF patent No. 2433433).

На фиг.3 - графики относительной освещенности изображения в зависимости от размера предмета для примера конкретной реализации без использования оптического фильтрующего элемента и с использованием оптического фильтрующего элементаFigure 3 - graphs of the relative illumination of the image depending on the size of the subject for an example of a specific implementation without the use of an optical filter element and using an optical filter element

На фиг.4 - графики изменения освещенности в центре поля зрения объектива в зависимости от диаметра апертурной диафрагмы изображения для примера конкретной реализации с использованием оптического фильтрующего элемента и без него.Figure 4 - graphs of changes in illumination in the center of the field of view of the lens depending on the diameter of the aperture diaphragm of the image for an example of a specific implementation using an optical filter element and without it.

На фиг.5 - графики частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) объектива, примененного для примера конкретной реализации без оптического фильтрующего элемента.Figure 5 - graphs of the frequency-contrast characteristic (TSC) of the lens used for an example of a specific implementation without an optical filter element.

На фиг.6 - графики ЧКХ объектива, примененного для примера конкретной реализации с введенным в ход лучей оптическим фильтрующим элементом.6 is a graph of the frequency response of the lens used for an example of a specific implementation with an optical filter element introduced into the rays.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Как показано на фиг.1 по ходу оптического излучения от объекта 1 к изображению 5 оптический фильтрующий элемент 2 выполнен в виде плоско-выпуклой линзы, и может быть расположен между объектом 1 и объективом 3, содержащим апертурную диафрагму 4, или между объективом 3 и изображением 5. Оптическому фильтрующему элементу могут быть заданы различные параметры, например следующие: пропускание оптического излучения, зависящее от координаты оптических лучей на входной или выходной поверхности элемента, неравномерное осесимметричное, неравномерное неосесимметричное; пропускание с наложением на изображение периодической или другой структуры, например решетки, рисунка - для случая расположения фильтра близко к объекту; равномерное или неравномерное спектральное пропускание излучения.As shown in figure 1 along the optical radiation from the object 1 to the image 5, the optical filter element 2 is made in the form of a plano-convex lens, and can be located between the object 1 and the lens 3 containing the aperture aperture 4, or between the lens 3 and the image 5. The optical filter element can be set to various parameters, for example, the following: transmission of optical radiation, depending on the coordinate of the optical rays on the input or output surface of the element, non-uniform axisymmetric, non-uniform nonaxisymmetric; transmission with superimposing on the image of a periodic or other structure, for example, a lattice, pattern - for the case when the filter is close to the object; uniform or uneven spectral transmission of radiation.

На фиг.2 показана принципиальная оптическая схема примера конкретной реализации оптического фильтрующего элемента 2 с проекционным объективом 3. Оптический фильтрующий элемент 2 установлен между объектом 1 и апертурной диафрагмой (входным зрачком) 4 объектива 3 на расстоянии S от объекта 1, равном 10.5 мм, и выполнен в виде плоско-выпуклой линзы с фокусным расстоянием f′F 232.4 мм, обращенной выпуклостью к изображению, имеющей показатель преломления n=1.5163 для длины волны 0.589 мкм, материалом которой является нейтральное стекло с поглощением излучения 50% при толщине d=1.9 мм.Figure 2 shows a schematic optical diagram of an example of a specific implementation of an optical filter element 2 with a projection lens 3. An optical filter element 2 is installed between the object 1 and the aperture diaphragm (entrance pupil) 4 of the lens 3 at a distance S from object 1 of 10.5 mm, and It is formed as a plano-convex lens with a focal length f 'F 232.4 mm, the convexity facing an image having a refractive index of n = 1.5163 for a wavelength of 0.589 microns, which material is neutral glass with the absorption of radiation tions 50% at a thickness of d = 1.9 mm.

На фиг.3 для примера конкретной реализации представлены графики относительной освещенности изображения EY/E0 (отношение величины освещенности в любой точке изображения к освещенности в центре изображения) в зависимости от размера предмета Y для объектива без использования оптического фильтрующего элемента (Nominal) и с использованием нейтрального стекла в качестве материала оптического фильтрующего элемента (ND filter). Из графиков видно, что для объектива 3 без оптического фильтрующего элемента 2 разница освещенности изображения для центра поля зрения Y=0 мм и для края поля зрения Y=12.5 мм составляет 1.0-0.75=0.25, а для тех же полей при введенном в ход лучей оптическом фильтрующем элементе разница составляет 1.0-0.94=0.06, что говорит о внесении в объектив свойства равномерности распределения освещенности.Figure 3, for an example of a specific implementation, presents graphs of the relative illumination of the image EY / E0 (the ratio of the amount of illumination at any point in the image to the illumination in the center of the image) depending on the size of the subject Y for the lens without using an optical filter element (Nominal) and using neutral glass as the material of an optical filter element (ND filter). The graphs show that for lens 3 without an optical filter element 2, the difference in image illumination for the center of the field of view Y = 0 mm and for the edge of the field of view Y = 12.5 mm is 1.0-0.75 = 0.25, and for the same fields when rays are introduced optical filter element, the difference is 1.0-0.94 = 0.06, which indicates the introduction into the lens properties of uniform distribution of illumination.

На фиг.4, для примера конкретной реализации, представлены графики изменения освещенности изображения Е/Emax в центре поля зрения объектива в зависимости от диаметра апертурной диафрагмы А-stop. На графике представлены две кривых: ND - для объектива с использованием оптического фильтрующего элемента и AD - без него. Из графиков видно, что одновременное использовании изменяемой апертурной диафрагмы и оптического фильтрующего элемента, позволяет достигать больших изменений освещенности при малых изменениях диаметра диафрагмы, что снижает требования к приводам управления диафрагмой, а также медленнее приближает теоретический предел разрешения объектива в соответствии с известной формулой для вычисления радиуса Эйри (disc Airy)Figure 4, for an example of a specific implementation, presents a graph of changes in the luminance of the image E / Emax in the center of the field of view of the lens depending on the diameter of the aperture diaphragm A-stop. The graph shows two curves: ND - for the lens using an optical filter element and AD - without it. It can be seen from the graphs that the simultaneous use of a variable aperture diaphragm and an optical filter element allows to achieve large changes in illumination with small changes in the diameter of the aperture, which reduces the requirements for aperture control actuators and also slows the theoretical resolution limit of the lens in accordance with the well-known formula for calculating the radius Airy (disc Airy)

R=1.22·λ·f/D.R = 1.22 λ λ f / D.

На фиг.5 и фиг.6 для примера конкретной реализации представлены графики частотно-контрастных характеристик изображения соответственно для объектива без фильтрующего оптического элемента и с введенным в передний рабочий отрезок фильтрующим оптическим элементом. Из графиков видно, что для выбранного местоположения S фильтрующего оптического элемента введение и выведение его из хода излучения вызывает незначительное изменение ЧКХ, а именно: при введении оптического фильтрующего элемента абсолютные значения модуляции на пространственной частоте 55 пар линий/мм для центра поля зрения не изменяются, а для края поля зрения изменяются на 0.05 от исходного коэффициента контраста, составляющего для меридионального сечения 0.88 и для сагиттального 0.59.Figure 5 and figure 6 for an example of a specific implementation presents graphs of the frequency-contrast characteristics of the image, respectively, for a lens without a filtering optical element and with a filtering optical element inserted into the front working section. The graphs show that for the selected location S of the filtering optical element, the introduction and removal of it from the radiation path causes a slight change in the frequency response, namely, when the optical filter element is introduced, the absolute modulation values at a spatial frequency of 55 line / mm pairs for the center of the field of view do not change, while for the edge of the field of view they change by 0.05 from the initial contrast coefficient, which is 0.88 for the meridional section and 0.59 for the sagittal section.

В зависимости от решаемых задач способы применения оптического фильтрующего элемента могут быть следующими:Depending on the tasks to be solved, the methods of using the optical filter element can be as follows:

- элемент постоянно находится в ходе лучей;- the element is constantly in the course of the rays;

- элемент используется в двух состояниях: периодически вводится и выводится из хода излучения.- the element is used in two states: periodically introduced and removed from the course of radiation.

Принцип работы, когда оптический фильтрующий элемент введен в ход излучения, поясняется примером конкретной реализации и фиг.2. Излучение от объекта 1 к изображению 5 проходит и преломляется оптическим фильтрующим элементом 2, имеющим вдоль оптической оси толщину материала d, выполненным в данном случае в виде плоско-выпуклой линзы установленной в переднем рабочем отрезке объектива 3 на расстоянии S от объекта, далее излучение проходит апертурную диафрагму 4 объектива 3, причем диаметр апертурной диафрагмы 4 может изменяться, например, с помощью ирисовой диафрагмы, что влияет на величину освещенности изображения, затем проходит через линзы объектива 3 и фокусируется в изображение 5, а благодаря положительной преломляющей силе оптического фильтрующего элемента 2, фокусное расстояние которого рассчитано по формулам заявки, причем введение или выведение его из хода лучей не влияет на фокусировки и качество изображения объектива.The principle of operation, when the optical filter element is introduced into the radiation path, is illustrated by an example of a specific implementation and figure 2. The radiation from object 1 to image 5 passes and is refracted by an optical filter element 2 having a material thickness d along the optical axis, made in this case in the form of a plano-convex lens mounted in the front working segment of the lens 3 at a distance S from the object, then the radiation passes through the aperture the aperture 4 of the lens 3, and the diameter of the aperture diaphragm 4 can be changed, for example, using the iris, which affects the amount of illumination of the image, then passes through the lenses of the lens 3 and focuses 5, and due to the positive refractive power of the optical filter element 2, the focal length of which is calculated according to the application formulas, the introduction or removal of it from the path of the rays does not affect the focus and image quality of the lens.

Методика применения оптического фильтрующего элемента следующая.The method of using the optical filter element is as follows.

Средний специалист по расчету оптических систем в соответствии с поставленной перед ним задачей для расчета фокусного расстояния оптического фильтрующего элемента выбирает место положения (дистанция S), толщину d и тип материала фильтра с соответствующим показателем преломления n. 3атем с помощью формул, приведенных в описании, рассчитывает фокусное расстояние фильтра. Далее с помощью любой оптической программы для анализа аберраций определяет наилучшие радиусы кривизны линзы фильтра при условии обеспечения расчетного фокусного расстояния оптического фильтрующего элемента с учетом его местоположения относительно объекта.The average specialist in the calculation of optical systems in accordance with the task set for him to calculate the focal length of the optical filter element selects the position (distance S), thickness d and the type of filter material with the corresponding refractive index n. Then, using the formulas in the description, calculates the focal length of the filter. Then, using any optical program for analyzing aberrations, it determines the best radii of curvature of the filter lens, provided that the calculated focal length of the optical filter element is provided taking into account its location relative to the object.

Заявляется оптический фильтрующий элемент, в котором достигнут новый технический результат: обеспечена возможность использования его без корректировок конструкции объектива, с которым он будет использоваться, и без ухудшения качества изображения.An optical filter element is claimed in which a new technical result is achieved: it is possible to use it without adjusting the design of the lens with which it will be used, and without compromising image quality.

Claims (1)

Оптический фильтрующий элемент, обладающий положительной оптической преломляющей силой и заданными параметрами, имеющий два положения: введен или выведен из хода излучения, отличающийся тем, что оптический фильтрующий элемент выполнен с возможностью расположения как между объективом и изображением, так и между объектом и объективом без изменения его фокусного расстояния, которое рассчитано по формуле
f′F=(S+d)·(S+d-δ)/δ,
где S - расстояние по оптической оси между объектом или изображением и оптическим фильтрующим элементом;
d - толщина оптического фильтрующего элемента по оптической оси,
а величина δ рассчитывается по формуле
δ=d·(n-1)/n,
где n - показатель преломления материала оптического фильтрующего элемента для основной длины волны рабочего спектрального диапазона.
An optical filter element having a positive optical refractive power and predetermined parameters, having two positions: is introduced or removed from the radiation path, characterized in that the optical filter element is arranged to be located both between the lens and the image, and between the object and the lens without changing it focal length, which is calculated by the formula
f ′ F = (S + d) · (S + d-δ) / δ,
where S is the distance along the optical axis between the object or image and the optical filter element;
d is the thickness of the optical filter element along the optical axis,
and the value of δ is calculated by the formula
δ = d · (n-1) / n,
where n is the refractive index of the material of the optical filter element for the main wavelength of the working spectral range.
RU2013146423/28A 2013-10-18 2013-10-18 Optical filter element RU2544269C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013146423/28A RU2544269C1 (en) 2013-10-18 2013-10-18 Optical filter element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013146423/28A RU2544269C1 (en) 2013-10-18 2013-10-18 Optical filter element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2544269C1 true RU2544269C1 (en) 2015-03-20

Family

ID=53290495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013146423/28A RU2544269C1 (en) 2013-10-18 2013-10-18 Optical filter element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544269C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298214C1 (en) * 2005-08-10 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" Device for remote getting of images within wide angle of view (versions)
EP2511761A2 (en) * 2011-04-14 2012-10-17 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus and ND filter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298214C1 (en) * 2005-08-10 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" Device for remote getting of images within wide angle of view (versions)
EP2511761A2 (en) * 2011-04-14 2012-10-17 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus and ND filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11428929B2 (en) Focusing device comprising a plurality of scatterers and beam scanner and scope device
GB2547590B (en) LENS FOR A PHOTOGRAPHY OR FILM CAMERA AND METHOD FOR SELECTIVE DAMPING OF SPECIFIC SPATIAL FREQUENCY RANGES OF THE MODULATION TRANSFER FUNCTION OF Such a lens
US20120113504A1 (en) Infrared optical system
US9651722B2 (en) Optical system and optical apparatus
US9134126B2 (en) Image processing device, and image processing method
US10458781B2 (en) Sample shape measuring method and sample shape measuring apparatus
JP2021037306A (en) Polarization dependent filter, system using that filter, and associated kits and methods
US3453035A (en) Optical system with diffraction grating screen
JP2012073586A5 (en)
JP2017015742A (en) Filter serving for phase conversion, lens, image formation optical system, and imaging system
WO2015059862A1 (en) Diffraction grating lens, design method for optical system having same, image computation program, and production method for diffraction grating lens
RU2544269C1 (en) Optical filter element
US20120038978A1 (en) Microscope and ghosting elimination method
RU2621366C1 (en) Compact lens of mid-infrared range
JP2009282391A (en) Large-sized optical plate
KR20130018305A (en) Process of operating a lithographic system comprising a manipulation of an optical element of the lithographic system
US10095027B2 (en) Method of designing an imaging system, spatial filter and imaging system including such a spatial filter
CN113302534A (en) Optical system, optical device, imaging apparatus, and method for manufacturing optical system and imaging apparatus
US20170123298A1 (en) Lens system including interchangeable elements
CN113126282B (en) Wide-spectrum large-view-field optical system
CN113126283B (en) Wide spectral line and large visual field optical system
RU127949U1 (en) MIRROR LENS VARIO LENS
RU2358300C1 (en) High-speed lens
US20140002685A1 (en) Phase filter and imaging camera system using the same
US10732381B2 (en) Optical device for observing an object, minimising the internal reflection phenomenon

Legal Events

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

Effective date: 20191019