RU2820220C1 - Вариофокальный объектив с телецентрическим ходом лучей в пространствах предметов и изображений - Google Patents
Вариофокальный объектив с телецентрическим ходом лучей в пространствах предметов и изображений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820220C1 RU2820220C1 RU2023135209A RU2023135209A RU2820220C1 RU 2820220 C1 RU2820220 C1 RU 2820220C1 RU 2023135209 A RU2023135209 A RU 2023135209A RU 2023135209 A RU2023135209 A RU 2023135209A RU 2820220 C1 RU2820220 C1 RU 2820220C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- convex
- concave
- biconvex
- minus
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в проекционных контрольно-измерительных приборах. Вариофокальный объектив включает первую I неподвижную группу линз, состоящую из двояковыпуклой линзы и склеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой линзы и вогнуто-плоской линзы, вторую II.1 подвижную группу, третью IV неподвижную группу. Между второй и третьей группой расположено наклонное плоское зеркало III, отклоняющее оптическую ось на 90°, тем самым обеспечивая уменьшение продольного габарита объектива. Техническим результатом изобретения является обеспечение телецентрического хода лучей в пространствах предмета и изображения на всех увеличениях с сохранением дифракционного качества оптического изображения и максимальной абсолютной дисторсии не более 0,02%. 16 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в проекционных контрольно-измерительных приборах, работающих с матричным фотоприемным устройством.
Известен проекционный светосильный телецентрический объектив [патент RU 2385476 С1 от 21.07.2008, опубл. 27.03.2010 Бюл. №9], предназначенный для переноса изображения с экрана электронно-оптического преобразователя на матричное фотоприемное устройство (далее - МФПУ). Объектив включает первый и второй компоненты в виде положительных менисков, обращенных выпуклыми поверхностями друг к другу, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенный из положительной и отрицательной линз, четвертый - отрицательный мениск, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз и обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, пятый - двояковыпуклая линза, шестой - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, седьмой компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов и размещенный перед первым компонентом, апертурную диафрагму, расположенную между третьим и четвертым компонентами.
Объектив имеет следующие характеристики:
- Фокусное расстояние 27,2 мм
- Линейное увеличение минус 0,45х
- Числовая апертура в пространстве предметов 0,14
- Числовая апертура в пространстве изображений 0,3
- Размер предмета 18 мм
- Размер изображения 8,1 мм
Основными недостатками объектива являются несоблюдение телецентрического хода лучей в пространстве предметов и отсутствие возможности смены увеличений для работ с различными масштабами предмета.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является проекционная оптическая система с телецентрическим ходом лучей в пространствах предметов и изображений [патент RU 2686581 С1 от 12.03.2018, опубл. 29.04.2019], содержащая две линзовые группы с положительной оптической силой, между которыми установлена апертурная диафрагма. Первая группа состоит из плосковыпуклой линзы, выпукло-плоской линзы и двояковыпуклой линзы, склеенной с двояковогнутой линзой. Вторая группа состоит из отрицательного мениска, склеенного с положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к апертурной диафрагме, положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к апертурной диафрагме и положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к апертурной диафрагме.
Данное техническое решение было выбрано в качестве прототипа и имеет следующие основные характеристики:
- Числовая апертура в пространстве предметов 0,123;
- Линейное поле в пространстве дисплея 18 мм;
- Линейное увеличение системы минус 3,111х;
- Основная длина волны 0,52 мкм;
- Рабочий спектральный диапазон от 0,51 до 0,53 мкм;
- Длина системы 165 мм.
К основным недостаткам прототипа можно отнести работу в узком спектральном диапазоне, а также отсутствие возможности смены увеличений для работ с различными масштабами предмета.
Признаки прототипа, по которым имеется совпадение с предлагаемым изобретением:
- Оптическая система состоит из групп линз, между которыми расположена апертурная диафрагма, совпадающая, по крайней мере, с задней фокальной плоскостью первой группы, тем самым обеспечивая телецентричность хода лучей в пространстве предметов и изображений;
- Максимальное абсолютное значение дисторсии не превышает 0,11%;
- Дифракционное качество оптического изображения.
Основными требованиями, предъявляемыми к вариофокальному объективу, являются:
- Ступени оптического увеличения должны быть равными 0,125х, 0,25х, 0,5х и 1х;
- Рабочий передний отрезок должен составлять 250 мм;
- Размер предмета должен составлять значения 76,8 мм, 38,4 мм, 19,2 мм и 9,6 мм;
- Дифракционное качество оптического изображения;
- Дисторсия не более 0,2%;
- Длина системы не более 410 мм.
Задачей изобретения является создание объектива с четырьмя увеличениями с сохранением телецентрического хода лучей в пространствах предмета и изображения, дифракционного качества оптического изображения и повышенной технологичности за счет минимизации количества используемых марок стекол и использования только сферических поверхностей линз.
Техническим результатом изобретения является обеспечение телецентрического хода лучей в пространствах предмета и изображения на всех увеличениях с сохранением дифракционного качества оптического изображения и максимальной абсолютной дисторсии не более 0,02%.
Это достигается тем, что вариофокальный объектив с телецентрическим ходом лучей в пространствах предметов и изображений, содержащий три линзовые группы, отличается тем, что первая неподвижная группа линз состоит из двояковыпуклой линзы и склеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой линзы и вогнуто-плоской линзы, вторая подвижная группа состоит из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы, склеенной линзы, состоящей из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы и выпукло-вогнутой положительной менисковой линзы, апертурной диафрагмы, склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы и одиночной двояковыпуклой линзы, и обеспечивает увеличение объектива равное минус 0,125, третья неподвижная группа состоит склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы, склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы и вогнуто-выпуклой менисковой линзы, при этом между второй и третьей группой расположено наклонное плоское зеркало, отклоняющее оптическую ось на 90°, тем самым обеспечивая уменьшение продольного габарита объектива.
- Первая неподвижная группа линз состоит из двояковыпуклой линзы и склеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой линзы и вогнуто-плоской линзы, вторая подвижная группа состоит из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы, склеенной линзы, состоящей из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы и выпукло-вогнутой положительной менисковой линзы, апертурной диафрагмы, склеенной линзы, состоящей из плоско-вогнутой линзы и двояковыпуклой линзы и одиночной двояковыпуклой линзы, и обеспечивает увеличение объектива равное минус 0,25, третья неподвижная группа состоит склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы, склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы и вогнуто-выпуклой менисковой линзы, при этом между второй и третьей группой расположено наклонное плоское зеркало, отклоняющее оптическую ось на 90°, тем самым обеспечивая уменьшение продольного габарита объектива.
- Первая неподвижная группа линз состоит из двояковыпуклой линзы и склеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой линзы и вогнуто-плоской линзы, вторая подвижная группа состоит из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы, вогнуто-выпуклой отрицательной менисковой линзы, апертурной диафрагмы и склеенной линзы, состоящей из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы и двояковыпуклой линзы, и обеспечивает увеличение объектива равное минус 0,5, третья неподвижная группа состоит склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы, склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы и вогнуто-выпуклой менисковой линзы, при этом между второй и третьей группой расположено наклонное плоское зеркало, отклоняющее оптическую ось на 90°, тем самым обеспечивая уменьшение продольного габарита объектива.
- Первая неподвижная группа линз состоит из двояковыпуклой линзы и склеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой линзы и вогнуто-плоской линзы, вторая подвижная группа состоит из склеенной линзы, состоящей из плоско-вогнутой линзы и двояковогнутой линзы, выпукло-вогнутой положительной менисковой линзы, апертурной диафрагмы, выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы и выпукло-вогнутой положительной линзы, и обеспечивает увеличение объектива равное минус 1, третья неподвижная группа состоит склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы, склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы и вогнуто- выпуклой менисковой линзы, при этом между второй и третьей группой расположено наклонное плоское зеркало, отклоняющее оптическую ось на 90°, тем самым обеспечивая уменьшение продольного габарита объектива.
Для линзовых групп выполняются следующие соотношения:
7,5<ϕII.1/ϕI<8,5;
3,5<ϕII.2/ϕI<4,5;
1,6<ϕII.3/ϕI<2;
0,5<ϕII.4/ϕI<0,8;
0,9<ϕIII/ϕI<1,2,
где ϕI - оптическая сила первой группы;
ϕII.1 - оптическая сила второй группы при увеличении объектива минус 0,125;
ϕII.2 - оптическая сила второй группы при увеличении объектива минус 0,25;
ϕII.3 - оптическая сила второй группы при увеличении объектива минус 0,5;
ϕII.4 - оптическая сила второй группы при увеличении объектива минус 1;
ϕIII - оптическая сила третьей группы.
Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
фиг. 1 - оптическая схема с ходом лучей при увеличении минус 0,125;
фиг. 2 - графики кривизны поля и дисторсии при увеличении минус 0,125;
фиг. 3 - точечные диаграммы пятен рассеяния при увеличении минус 0,125;
фиг. 4 - график частотно-контрастной характеристики при увеличении минус 0,125;
фиг. 5 - оптическая схема с ходом лучей при увеличении минус 0,25;
фиг. 6 - графики кривизны поля и дисторсии при увеличении минус 0,25;
фиг. 7 - точечные диаграммы пятен рассеяния при увеличении минус 0,25;
фиг. 8 - график частотно-контрастной характеристики при увеличении минус 0,25;
фиг. 9 - оптическая схема с ходом лучей при увеличении минус 0,5;
фиг. 10 - графики кривизны поля и дисторсии при увеличении минус 0,5;
фиг. 11 - точечные диаграммы пятен рассеяния при увеличении минус 0,5;
фиг. 12 - график частотно-контрастной характеристики при увеличении минус 0,5;
фиг. 13 - оптическая схема с ходом лучей при увеличении минус 1;
фиг. 14 - графики кривизны поля и дисторсии при увеличении минус 1;
фиг. 15 - точечные диаграммы пятен рассеяния при увеличении минус 1;
фиг. 16 - график частотно-контрастной характеристики при увеличении минус 1.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом: излучение, исходящее из плоскости предметов, проходит через первую линзовую группу I, далее в зависимости от увеличения объектива минус 0,125, минус 0,25, минус 0,5 и минус 1, проходит вторую группу II.1, II.2, II.3 и II.4, соответственно, отражается от наклонного плоского зеркала III, проходит третью группу IV и фокусируется в плоскости изображений, где располагается плоскость фоточувствительного слоя матричного фотоприемного устройства.
В таблице приведены технические характеристики вариофокального объектива с телецентрическим ходом лучей в пространствах предметов и изображений.
Таким образом, предлагаемый вариофокальный объектив с телецентрическим ходом лучей в пространствах предметов и изображений, обладающий совокупностью указанных отличительных признаков, в сравнении с прототипом позволяет обеспечить возможность работы с четырьмя увеличениями с сохранением телецентрического хода лучей в пространствах предметов и изображений, дифракционного качества оптического изображения и максимальной абсолютной дисторсии не более 0,02%.
Claims (8)
- Вариофокальный объектив с телецентрическим ходом лучей в пространствах предметов и изображений, содержащий три линзовые группы, отличающийся тем, что:
- - первая неподвижная группа линз состоит из двояковыпуклой линзы и склеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой линзы и вогнуто-плоской линзы;
- - вторая подвижная группа состоит из:
- выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы, склеенной линзы, состоящей из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы и выпукло-вогнутой положительной менисковой линзы, апертурной диафрагмы, склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы и одиночной двояковыпуклой линзы, и обеспечивает увеличение объектива, равное минус 0,125,
- или из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы, склеенной линзы, состоящей из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы и выпукло-вогнутой положительной менисковой линзы, апертурной диафрагмы, склеенной линзы, состоящей из плоско-вогнутой линзы и двояковыпуклой линзы и одиночной двояковыпуклой линзы, и обеспечивает увеличение объектива, равное минус 0,25,
- или из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы, вогнуто-выпуклой отрицательной менисковой линзы, апертурной диафрагмы и склеенной линзы, состоящей из выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы и двояковыпуклой линзы, и обеспечивает увеличение объектива, равное минус 0,5,
- или из склеенной линзы, состоящей из плоско-вогнутой линзы и двояковогнутой линзы, выпукло-вогнутой положительной менисковой линзы, апертурной диафрагмы, выпукло-вогнутой отрицательной менисковой линзы и выпукло-вогнутой положительной линзы, и обеспечивает увеличение объектива, равное минус 1;
- - третья неподвижная группа состоит из склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы, склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы и вогнуто-выпуклой менисковой линзы, при этом между второй и третьей группой расположено наклонное плоское зеркало, отклоняющее оптическую ось на 90°, тем самым обеспечивая уменьшение продольного габарита объектива.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2820220C1 true RU2820220C1 (ru) | 2024-05-31 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1112331A1 (ru) * | 1983-04-11 | 1984-09-07 | Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Точной Механики И Оптики | Телецентрический объектив с увеличенным задним отрезком |
| RU25798U1 (ru) * | 2002-03-06 | 2002-10-20 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Телецентрический проекционный объектив |
| RU2623819C1 (ru) * | 2016-04-19 | 2017-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук | Телецентрический в пространстве предметов объектив |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1112331A1 (ru) * | 1983-04-11 | 1984-09-07 | Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Точной Механики И Оптики | Телецентрический объектив с увеличенным задним отрезком |
| RU25798U1 (ru) * | 2002-03-06 | 2002-10-20 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Телецентрический проекционный объектив |
| RU2623819C1 (ru) * | 2016-04-19 | 2017-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук | Телецентрический в пространстве предметов объектив |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105988207B (zh) | 放大光学系统、光学单元和投影仪设备 | |
| US11415781B2 (en) | Microobjective optical system and optical device | |
| JP5277324B2 (ja) | 顕微鏡対物レンズ | |
| JP6185825B2 (ja) | 液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡 | |
| JP2006113486A (ja) | 液浸系顕微鏡対物レンズ | |
| JP4742355B2 (ja) | 液浸顕微鏡対物レンズ | |
| US9709790B2 (en) | Immersion microscope objective and microscope using the same | |
| US10948704B2 (en) | Objective for a confocal microscope | |
| KR101387823B1 (ko) | 반사굴절 광학계 및 촬상 장치 | |
| JP2007328014A (ja) | 顕微鏡対物レンズ | |
| RU2820220C1 (ru) | Вариофокальный объектив с телецентрическим ходом лучей в пространствах предметов и изображений | |
| CN111856735A (zh) | 一种40倍生物观察用物镜 | |
| US3482901A (en) | Optical projection system | |
| JP6392947B2 (ja) | 液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡 | |
| US4316653A (en) | Condenser optical system for a microscope | |
| CN218675673U (zh) | 一种高轴向分辨率的线性色散物镜装置 | |
| US2424827A (en) | Extreme aperture objective | |
| RU2815752C1 (ru) | Радиационно-стойкий панкратический объектив | |
| SU1647492A1 (ru) | Репродукционный объектив | |
| JPH06250090A (ja) | 顕微鏡対物レンズ | |
| US3177769A (en) | Afocal front lens system for shortening the focal length of objectives | |
| RU2239214C2 (ru) | Окуляр с вынесенным входным зрачком | |
| JP3510401B2 (ja) | 顕微鏡対物レンズ | |
| RU2084939C1 (ru) | Ахроматический высокоапертурный микрообъектив большого увеличения | |
| JP2021139958A (ja) | 顕微鏡装置を用いた観察方法 |