Патенты на объективы

Использование: в качестве объектива телескопических систем, например, в ночных зрительных трубках. Сущность изобретения: объектив содержит два компонента, первый из которых включает склеенные двояковыпуклую линзу и отрицательный мениск, второй компонент — отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. При этом имеют место следующие соотношения:

0,3 первый компонент, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету,
второй компонент — отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

При этом имеют место следующие соотношения:

0,01 0,1f ,
где f12 — фокусное расстояние первого компонента,
f3 — фокусное расстояние второго компонента,
d4 — воздушный промежуток между первым и вторым компонентами,
f — фокусное расстояние объектива,
r6 — радиус кривизны сферической поверхности второго компонента,
n3 — показатель преломления второго компонента,
r4 — радиус кривизны сферической поверхности второй линзы первого компонента.

Данный объектив имеет угловое поле в пространстве предметов 8,4 угл. градуса и малое относительное отверстие 1:32.

Задачей изобретения является создание объектива с относительным отверстием не менее 1:2,8 при одновременном хорошем качестве изображения по полю.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается тем, что в объективе, содержащем два компонента, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, второй компонент — отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, в отличие от известного, первый компонент выполнен склеенным, при этом имеют место следующие соотношения:


0,3 0,1 1,1 1,45 где — фокусное расстояние первого компонента,
f» — фокусное расстояние объектива,
— фокусное расстояние второй линзы первого компонента,
d3 — воздушный промежуток между первым и вторым компонентами,
r4, r5 — радиусы кривизны сферических поверхностей второго компонента,
n3 — показатель преломления линзы второго компонента. Линза второго компонента может быть выполнена из полимерного материала.

На фиг. 1 изображена оптическая схема объектива, на фиг. 2 и 3 — графики аберраций объектива.

Объектив (фиг. 1) содержит последовательно расположенные по ходу луча два компонента, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы 1, склеенной с отрицательным мениском 2, обращенным вогнутостью к предмету, второй компонент — отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к изображению. Апертурная диафрагма расположена за первым компонентом.

Объектив работает следующим образом. Параллельный световой поток от объекта, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит последовательно через линзы 1, 2 и 3 и образует изображение объекта в плоскости наилучшей установки объектива, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан).

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив с конструктивными данными (см. таблицу).

Фокусное расстояние объектива f» = 134,68 мм
Фокусное расстояние первого компонента = 122,24 мм
Фокусное расстояние первой линзы = 57,63 мм
Фокусное расстояние второй линзы = -102,38 мм
Фокусное расстояние третьей линзы = -302,70 мм
Задний фокальный отрезок = 54,69 мм
В объективе соблюдены следующие соотношения:


0,3 0,1 1,1 1,45 Линза 3 может быть выполнена из полимерного материала, например из полиметилметакрилата ТУ 6-02-112-90.

Рассчитанный объектив имеет следующие характеристики:
относительное отверстие 1:2,8
угловое поле в пространстве предметов 2 = 7 o 41″
спектральный диапазон (0,68. 0,78. 0,9)мкм
длина оптической системы L
L = d+S = 76+54,61 = 130,61 = 0,97 f, ,
где d — сумма толщин и воздушных промежутков в объективе,
S» — задний отрезок
продольная сферическая аберрация (-0,038) мм
меридиональная кривизна изображения 0,286 мм
сагиттальная кривизна изображения (-0,097) мм
апертурная диафрагма расположена на расстоянии 18 мм от второй линзы, диаметр апертурной диафрагмы равен 38 мм.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: увеличено относительное отверстие объектива до 1: 2,8 при хорошем качестве изображения по полю:
продольная сферическая аберрация (-0,038) мм,
меридиональная кривизна изображения 0,286 мм
сагиттальная кривизна изображения (-0,097) мм.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Объектив, содержащий два компонента, первый из которых представляет собой двояковыпуклую линзу и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй компонент — отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что в первом компоненте двояковыпуклая линза склеена с отрицательным мениском, при этом имеют место следующие соотношения:


0,3 0,1 1,1 1,45 где фокусное расстояние первого компонента;
фокусное расстояние второй линзы первого компонента;
f» — фокусное расстояние объектива;
d3 — воздушный промежуток между первым и вторым компонентами;
r4, r5 — радиусы кривизны сферических поверхностей второго компонента;
n3 — показатель преломления линзы второго компонента.

2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что линза второго компонента выполнена из полимерного материала.

www.freepatent.ru

Светосильный объектив-апохромат (варианты)

Владельцы патента RU 2338225:

Объектив по первому варианту содержит два положительных компонента и одиночную отрицательную линзу. Первый компонент содержит четыре линзы: первая — отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, вторая — двояковыпуклая, третья — отрицательная с первой вогнутой поверхностью, четвертая — положительная с первой выпуклой поверхностью. Второй компонент содержит три линзы: первая — отрицательная с первой вогнутой поверхностью, вторая — положительная со второй выпуклой поверхностью, третья — положительная с первой выпуклой поверхностью. Одиночная отрицательная линза имеет первую вогнутую поверхность. Расстояние между вторым компонентом и одиночной отрицательной линзой меньше 0,2 фокусного расстояния объектива. По второму варианту второй компонент содержит четыре линзы, четвертая из которых — отрицательная с первой вогнутой поверхностью. Обеспечивается создание светосильного объектива-апохромата с относительным отверстием 1:1,8, угловым полем зрения 8,4° и высоким качеством изображения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Предлагаемое техническое решение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве объектива в фото- и видеокамерах.

Известны светосильные объективы-апохроматы, содержащие два положительных компонента, расположенных на большом расстоянии друг от друга, и одиночную отрицательную линзу, расположенную вблизи плоскости изображения (патент США №6208459 В1 (вариант 2), патент США №4929071, патент США №5210646 (вариант 20).

Объектив, приведенный в патенте США №6208459 В1 (вариант 2), имеет двухлинзовые первый и второй положительные компоненты, расположенные на большом расстоянии друг от друга, и одиночную отрицательную линзу, расположенную вблизи плоскости изображения. Недостатком этого объектива является его невысокая светосила (относительное отверстие равно 1:3,2).

В патенте США №4929071 описан объектив-апохромат, имеющий усложненные многолинзовые компоненты: первый положительный компонент содержит пять линз, второй положительный компонент — четыре линзы. Относительное отверстие этого объектива достигает 1:2. К недостаткам этого объектива следует отнести невысокое поле зрения, равное 4,2°.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению (прототипом) является светосильный объектив-апохромат, описанный в патенте США №5210646 (вариант 20).

Данный объектив-апохромат имеет первый и второй положительные компоненты, расположенные на расстоянии больше 0,3 фокусного расстояния, и одиночную отрицательную линзу с первой вогнутой поверхностью. Первый компонент содержит три линзы, из которых последовательно по ходу лучей первая линза положительная двояковыпуклая, вторая линза отрицательная с первой вогнутой поверхностью, третья линза положительная с первой выпуклой поверхностью. Второй компонент содержит три линзы, из которых две положительные и одна отрицательная, причем третья по ходу лучей линза положительная с первой выпуклой поверхностью.

Недостатком этого объектива является невысокая светосила и невысокое качество изображения. При фокусном расстоянии, равном 100 мм, относительное отверстие этого объектива составляет 1:3,5, угол поля зрения равен 12°.

Задачей заявляемого технического решения является разработка светосильного объектива-апохромата с высоким качеством изображения.

Это достигается тем, что светосильный объектив-апохромат, состоящий из первого положительного компонента, содержащего три линзы, из которых последовательно по ходу лучей первая линза положительная двояковыпуклая, вторая линза отрицательная с первой вогнутой поверхностью, третья линза положительная с первой выпуклой поверхностью, второго положительного компонента, содержащего три линзы, из которых две положительные и одна отрицательная, причем третья по ходу лучей линза положительная с первой выпуклой поверхностью, и одиночной отрицательной линзы с первой вогнутой поверхностью, расстояние между первым и вторым компонентами больше 0,3 фокусного расстояния объектива, отличается тем, что в первый компонент перед первой линзой введен отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, второй компонент содержит последовательно по ходу лучей первую линзу отрицательную с первой вогнутой поверхностью, вторую линзу положительную со второй выпуклой поверхностью, при этом расстояние между вторым компонентом и одиночной отрицательной линзой меньше 0,2 фокусного расстояния объектива.

Во втором варианте решения светосильный объектив-апохромат отличается тем, что в первый компонент перед первой линзой введен отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, а во второй компонент, содержащий последовательно по ходу лучей первую линзу отрицательную с первой вогнутой поверхностью, вторую линзу положительную со второй выпуклой поверхностью, после третьей линзы введена отрицательная линза с первой вогнутой поверхностью, при этом расстояние между вторым компонентом и одиночной отрицательной линзой меньше 0,2 фокусного расстояния объектива.

Представленные иллюстрации поясняют суть предлагаемого решения.

На фиг.1 изображена оптическая схема светосильного объектива-апохромата по первому варианту решения.

На фиг.2 изображена оптическая схема светосильного объектива-апохромата по второму варианту решения.

Светосильный объектив-апохромат состоит из первого положительного компонента 10, второго положительного компонента 20 и одиночной отрицательной линзы 31. Расстояние между первым 10 и вторым 20 компонентами больше 0,3 фокусного расстояния объектива. Первый положительный компонент 10 состоит из четырех линз. Последовательно по ходу лучей первая линза 11 отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, вторая линза 12 положительная двояковыпуклая, третья линза 13 отрицательная с первой вогнутой поверхностью, четвертая линза 14 положительная с первой выпуклой поверхностью. Второй положительный компонент 20 содержит три линзы. Последовательно по ходу лучей первая линза 21 отрицательная с первой вогнутой поверхностью, вторая линза 22 положительная со второй выпуклой поверхностью, третья линза 23 положительная с первой выпуклой поверхностью. Одиночная отрицательная линза 31 имеет первую поверхность вогнутую, при этом расстояние между вторым компонентом 20 и одиночной отрицательной линзой 31 меньше 0,2 фокусного расстояния объектива.

Апертурная диафрагма, являющаяся входным зрачком, совпадает с вершиной первой поверхности первой линзы 11 первого компонента 10.

Во втором варианте решения во втором компоненте 20 после третьей положительной линзы 23 введена отрицательная линза 24 с первой вогнутой поверхностью.

Объектив работает следующим образом. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, проходит через первый компонент 10, содержащий линзы 11, 12, 13, 14, второй компонент 20, содержащий линзы 21, 22, 23, одиночную отрицательную линзу 31, и строит изображение предмета в плоскости изображения.

В соответствии с предложенным решением по первому варианту решения получен объектив, конструктивные параметры которого приведены в таблице 1.

www.findpatent.ru

Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком (варианты)

Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком относится к области оптического приспособления и применим для миниатюрных черно-белых камер на ПЗС-матрицах. Объектив с вынесенным входным зрачком содержит два компонента, первый из которых выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, а второй — положительная линза, склеенная из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. Причем в первом компоненте отношение суммы толщины мениска и расстояния до входного зрачка к абсолютным величинам первого и второго радиусов соответственно находится в пределах от 0,80 до 0,78, а фокусное расстояние второго склеенного компонента равно по абсолютной величине фокусному расстоянию отрицательного мениска. Кроме того, первый мениск может быть выполнен склеенным из двух менисков с радиусами одного знака или из двух линз — двояковогнутой и двояковыпуклой. Второй компонент может быть выполнен из склеенного триплета, в котором две двояковыпуклые линзы по краям, а в середине отрицательная двояковогнутая линза или по краям отрицательные мениски, а в середине двояковыпуклая линза. Изобретение позволяет увеличить угол поля зрения при сохранении высокого разрешения и относительного отверстия, а также обеспечить высокую степень коррекции аберраций. 3 с. и 18 з.п.ф-лы, 10 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для миниатюрных телевизионных камер, работающих на ПЗС-матрицах. Применение объективов с вынесенным зрачком позволяет осуществлять маскировку при организации скрытой телевизионной съемки. При этом имеется возможность установки перед объективом специальных диафрагм, что позволяет профессионально замаскировать телевизионную камеру. Условия работы могут быть самыми неблагоприятными, так как освещенность объектов съемки колеблется в широком диапазоне, поэтому объективы для таких камер должны быть светосильными и широкоугольными. Кроме того, объективы должны иметь высокое разрешение в пределах всего поля зрения, иметь малую массу и быть удобными при монтаже.

Известен объектив с вынесенным входным зрачком (RU, патент 2094833,G 02 B 9/20, 1996 г.). Объектив содержит три линзовых компонента, первый из которых — положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, который может быть выполнен склеенным. Второй компонент-положительная двояковыпуклая линза, третий — склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линзы.

Объектив подходит для миниатюрной телевизионной камеры, однако большой вынос входного зрачка несомненно вызовет сильное виньетирование в крайних углах наклона пучков и, как следствие, неравномерность освещенности по полю изображения. Кроме того, можно добиться такого же качества коррекции аберраций и угла поля зрения, сократив количество компонентов, т.е. упростив технологию изготовления и уменьшив стоимость объектива.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двухкомпонентный объектив с вынесенным входным зрачком (JP, патент 61-30244, кл. G 02 В 13/00, 9/10, 26/10, 1982 г.).

Объектив содержит два линзовых компонента. Первый — отрицательная двояковогнутая линза, второй — положительная двояковыпуклая линза. Объектив имеет средний угол поля зрения и большое фокусное расстояние. Данная схема не может обеспечить высокую степень коррекции аберраций, так как не имеет достаточного количества свободных параметров.

Технической задачей изобретения является увеличение угла поля зрения в объективе с вынесенным входным зрачком при сохранении высокого разрешения и относительного отверстия, а также обеспечение высокой степени коррекции аберраций. Кроме того, технической задачей изобретения является возможность обеспечения равномерности освещенности по полю, т.е. уменьшение виньетирования. Поставленная задача в первом варианте решается тем, что в объективе с вынесенным входным зрачком, содержащем два компонента, первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов; второй — в виде положительной двояковыпуклой линзы, склеенной из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, при этом отношение суммарной толщины по оси положительного мениска, т.е. первого компонента и расстояния до входного зрачка к абсолютным величинам первого и второго радиусов положительного мениска соответственно находится в пределах от 0,80 до 0,78, a фокусное расстояние второго склеенного компонента равно по абсолютной величине фокусному расстоянию отрицательного мениска.

Для увеличения угла поля зрения объектива и уменьшения виньетирования крайних наклонных пучков лучей между толщинами линз и компонентов по оси и их фокусными расстояниями соблюдены следующие соотношения:

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 27.05.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2003

Извещение опубликовано: 27.12.2003

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2004

Извещение опубликовано: 27.05.2004

MM4A — Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 28.05.2005

Извещение опубликовано: 10.04.2008 БИ: 10/2008

bankpatentov.ru

Ахроматический микрообъектив

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании объективов — ахроматов большого увеличения для комплектации крупносерийных микроскопов типа БИОЛАМ, БИМАМ, ЛЮМАМ.

Известны микрообъективы с ахроматическим типом коррекции, в которых основное внимание уделяется простоте конструкции при игнорировании показателей, характеризующих качество изображения, даваемого системами.

В настоящее время существует устойчивая тенденция к повышению информационности и производительности работ на микроскопе, для чего создатели микрообъективов следуют по пути повышения разрешающей способности (апертуры), улучшения качества изображения объективов за счет уменьшения значений аберрации внеосоевых пучков.

Кроме того большое распространение получил принцип независимого исправления аберраций в отдельных составных частях микроскопа. Ведутся работы по снижению в микрообъективах хроматической разности увеличении (ХРУ). Это необходимо для уменьшения окрашенности промежуточного изображения, которое препятствует эффективному использованию специальных методов микроскопических исследований, требующих размещения в этой плоскости специальных шкал, сеток, препаратов и т.п. Уменьшение же кривизны изображения необходимо для увеличения резко наблюдаемого поля зрения без перефокусирования.

Известны объективы большого увеличения, например, OX-31 02-АМ-90, ОМ-41 ОХ-32 (2), выпускаемые на ОАО «ЛОМО», которые, имея удовлетворительное качество изображения для точки на оси, не отвечают современным требованиям, по качеству изображения внеосевых точек поля зрения. Характерной особенностью указанных объективов является наличие значительной кривизны изображения 10-15 и остаточной хроматической разности увеличения (ХРУ), составляющей 2%. Объективы большого увеличения в соответствии с условиями полезного увеличения микроскопа комплектуются окуляром F=10 с линейным полем 2у=15 мм, построенном по схеме Кельнера. Большой остаточный ХРУ не позволяет увеличить линейное поле окуляра до значений 2у=18-20 мм, т.к. разработка простого по конструкции окуляра с постоянным по полю ХРУ при исправлении кривизны весьма затруднительна.

Данный недостаток совместно с большими значениями меридиональной и сагиттальной кривизны изображения снижает информационную емкость в микроскопе Q = N2S, где N — разрешающая способность объектива; S — площадь наблюдения без перефокусировки.

Известны объективы с практически исправленными ХРУ и кривизной изображения. Однако эти микрообъективы обладают иным типом коррекции (являются планапохроматами), имеют сложную конструкцию, не пригодную для крупносерийного производства. Известны также объективы, в которых снижена ХРУ и уменьшена кривизна изображения примерно в 1,5 раза.

Однако в этом случае наблюдается окрашивание изображения и в промежуточной плоскости микроскопа, а остаточная кривизна остается значительной. Кроме того, в данном объективе отсутствует возможность дальнейшего повышения числовой апертуры (разрешающей способности) до максимальных значений 1,35-1,4 масляной иммерсии. Объясняется это тем, что в нем с увеличением апертуры недопустимо возрастает сферохроматические аберрации отрицательного склеенного компонента, расположенного во фронтальной части объектива. Однако данный компонент не технологичен в условиях крупносерийного производства, что подтвердилось при изготовлении опытного образца.

Указанные недостатки проводят к снижению информационной емкости на микроскопе и не позволяют повысить производительность микроскопических исследований. Известен микрообъектив, имеющий довольно простую конструкцию, пригодную для крупносерийного производства.

Объектив содержит фронтальный компонент и второй, состоящий из двух двусклеенных линз компонент, положительные линзы которого обращены к плоскости изображения. Недостатками известного объектива являются:

  • Недостаточная коррекция монохроматических аберраций внеосоевых пучков, большая остаточная меридиональная и сагиттальная кривизна изображения, что уменьшает полезное поле зрения, наблюдаемого без перефокусировки;
  • Большое значение остаточной величины ХРУ, что не позволяет разработать простой по конструкции окуляр с линейным полем зрения 2у’=18-20 мм соответственно, уменьшает полезное поле зрения на микроскопе, наблюдаемое без перефокусировки;
  • Пониженная числовая апертура в пространстве предметов, что снижает разрешающую способность объектива.

Все перечисленные выше недостатки обуславливают пониженную информационную емкость, которая зависит от величины апертуры (разрешающей способности) и резко наблюдаемого без перефокусировки поля зрения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому ахроматическому микрообъективу является известный объектив микроскопа [10], который так же как и заявленный содержит фронтальный компонент в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, две двусклеенные линзы, содержащие двояковыпуклые линзы, положительные компоненты которых обращены к пространству изображений, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений.

Однако этот объектив обладает недостаточно высокой разрешающей способностью и невысоким качеством изображения.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение информационной емкости путем увеличения разрешающей способности и улучшения аберрационной коррекции.

Поставленная задача достигается предлагаемым ахроматическим микрообъективом большого увеличения, который так же как и прототип содержит фронтальный компонент, выполненный в виде одиночной плосковыпуклой линзы или в виде одиночного мениска, обращенного к пространству изображений, второй компонент, выполненный в виде последовательно установленных вдоль оптической оси двух двусклеенных линз, положительные компоненты которых обращены к пространству изображений, и третий компонент, выполненный в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений.

В отличие от прототипа в предлагаемом микрообъективе на расстоянии L= (0,3-0,7)f’oб от одиночного отрицательного мениска установлена материальная диафрагма, диаметр раскрытия которой равен диаметру выходного зрачка объектива, а такие для одиночного мениска выполняются соотношения:

R1=(1,3-1,5)R2; D=(0,7-1,2)R2; 20

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение и расположение отрицательного мениска по предлагаемому изобретению устраняет хроматические аберрации и уменьшает кривизну микрообъектива. В результате происходит одновременное исправление монохроматических и хроматических аберраций, при этом исправление монохроматических аберраций приводит к возможности увеличения апертуры (разрешавшей способности), а уменьшение кривизны изображения позволит увеличить площадь, резко наблюдаемого без перефокусировки поля. Исправление же хроматических аберраций снижает окрашенность промежуточного изображения и обуславливает возможность применения окуляра простой конструкции (ХРУ уменьшается значительно, примерно в 5-7 paз). Расположение на варьируемом расстоянии за мениском материальной диафрагмы с диаметром раскрытия, равным диаметру выходного зрачка объектива, позволяет проводить оптимальным образом коррекцию астигматизма и кривизны (их перебалансировку), отклоняя ход главного луча в объективе. При этом варьируемое расстояние L позволяет осуществлять оптимальную перебалансировку астигматизма и добиться наиболее равномерного изображения на микроскопе при наблюдении конкретным наблюдателем. В случае, когда требуется получение упрощенных конструкций, роль диафрагмы может осуществлять механическая оправа выходного торца микрообъектива.

Таким образом, в заявляемом объективе достигнут новый результат, заключающийся в одновременном исправлении хроматических и монохроматических аберраций при увеличении разрешающей способности.

Одновременно исправление хроматических и монохроматических аберраций позволяет повысить информационную емкость объектива пропорционально увеличению резко наблюдаемого без перефокусирования поля зрения и пропорционального увеличения разрешающей способности.

При расчете ахроматов традиционным путем во всех случаях оставались неисправленными либо признаны, либо ХРУ, либо то и другое. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена оптическая схема заявляемого объектива, а также приложением, в котором даны конструктивные и аберрационные выпуски конкретных вариантов объектива.

Заявляемый объектив содержит фронтальный компонент 1, компонент 2, выполненный в виде двух последовательно расположенных вдоль оптической оси двусклеенных линз, положительные компоненты которых обращены к плоскости изображения, а также расположенный за компонентом 2 компонент 3, содержащий отрицательный одиночный мениск, конструктивное исполнение которого удовлетворяет указанным в формуле соотношениям, и расположенной за ним на некотором варьируемом расстоянии L материальной диафрагмы с диаметром раскрытия, равным диаметру выходного зрачка объектива. В варианте конкретного исполнения получена целая гамма ахроматических микрообъективов с увеличенной (за счет увеличения разрешающей способности и улучшения аберрационной коррекции) информационной емкостью.

Устройство работает следующим образом: первый компонент строит увеличенное мнимое изображение предмета с уменьшенными значениями аберраций осевой точки и отрицательным значением меридиональной и сагиттальной кривизны. Компонент строит действительное изображение объекта в фокальной плоскости компонента 3. При этом вносятся отрицательные значения сферической аберрации, небольшая кривизна и значительный хроматизм положения и увеличения. Затем изображение перекрывается компонентом 3, который строит изображение на бесконечности. При этом компенсируется монохроматические и хроматические аберрации предыдущих компонентов. Соотношения, установленные в формуле, должны выполняться, так при значении R1 1,5R2) или d 1,2R2) мениска в объективах будет невозможна оптимальная компенсация монохроматических аберраций, что приведет к снижению разрешающей способности, при использовании оптического материала мениска с дисперсией Ue>30 не позволит провести в объективе качественное исправление хроматических аберраций, расположение материальной диафрагмы на расстоянии, большем L примерно 7,5f’ oб, не позволит сохранить стандартизованную высоту микрообъектива (в критическом случае такой диафрагмой может следить опорный торец объектива).

В рамках предлагаемого технического решения выполнены расчеты целой гаммы ахроматических объективов большого увеличения. В Приложении приведены конструктивные параметры и таблицы аберраций трех объективов. Так, получен объектив с увеличением 63x, в котором за счет улучшения аберраций внеосевых пучков (ХРУ примерно 0,3% меридиональная кривизна Z’m=-1,33 мм против Z’m примерно -15 мм в прототипе, сагиттальная кривизна Z’s=-3,06 мм против Z’s= 15 мм в прототипе и увеличения апертуры и соответственно разрешающей способности (c А=0,8 в прототипе до А=0,85), информационная емкость на микроскопе возросла в 5-6 раз. Получен также иммерсионный объектив с увеличением 40x. Апертура его составляет 0,75 мм, ХРУ водной иммерсии снижена до 0,3%, что повышает информационную емкость на микроскопе примерно в 1,5-2 раза, что в сочетании с уменьшенной ХРУ также повышает информационную емкость на микроскопе примерно в 1,5-2 раза.

В результате реализации предложенного решения в ахроматических объективах может быть значительно, в 5-6 раз увеличена информационная емкость на микроскопе. Это резко повысит эффективность работы на микроскопе.

www.labor-microscopes.ru

проекционный светосильный телецентрический объектив

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. Шестой и седьмой компоненты имеют малые подвижки вдоль оптической оси. Оптические силы компонентов удовлетворяют соотношениям, указанным в формуле изобретения. Линзы выполнены из стекол двух марок. Технический результат — обеспечение равномерно высокого качества изображения в пределах прямоугольного поля изображения, определяемого размерами ПЗС-матрицы, повышение технологичности за счет сокращения числа марок стекол до двух и обеспечения возможности согласования масштаба изображения. 4 ил., 2 табл.

Рисунки к патенту РФ 2385476

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к оптическим системам приборов ночного видения (ПНВ), и может быть использовано в качестве объектива переноса изображения с экрана электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.

Известны проекционные объективы, предназначенные для переноса изображения с экрана ЭОП на ПЗС-матрицу или в переднюю фокальную плоскость окуляра, например [Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. — М.: ООО Недра-Бизнесцентр. 1999. — с.105, рис.45а]. Объектив состоит из 9 компонентов, содержащих 12 линз, имеет числовую апертуру 0,4, линейное увеличение -1 х , линейное поле в пространстве предметов 13 мм, коэффициент пропускания 0,75. Данные о качестве изображения, даваемом объективом, не приводятся. Основным недостатком этого объектива является сложность конструкции и большая длина вдоль оптической оси между плоскостью экрана ЭОП и плоскостью светочувствительной площадки приемника излучения, а также малое линейное поле в пространстве предметов.

Известен также проекционный объектив [Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. — М.: ООО Недра-Бизнесцентр. 1999. — с.107, табл.12, система Л46-83-189СКБ ТНВ], обеспечивающий линейное увеличение -0,5 х , линейное поле в пространстве предметов 23 мм, коэффициент пропускания 0,72, длину вдоль оптической оси 111 мм. Объектив обеспечивает на частоте 50 мм -1 коэффициент передачи модуляции для осевой точки изображения, равный 0,48. Данные о частотно-контрастной характеристике (ЧКХ) для внеосевых точек не приводятся. Основным недостатком этого объектива является недостаточная величина коэффициента передачи модуляции на рабочих частотах современных приемников изображения, а также большая длина вдоль оптической оси между плоскостью экрана ЭОП и плоскостью светочувствительной площадки приемника излучения.

Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является проекционный светосильный телецентрический объектив [Патент РФ 2233462, публ. 2004 г., МКИ G02B 9/64], включающий первый и второй компоненты, выполненные в виде положительных менисков, обращенных выпуклыми поверхностями друг к другу, третий компонент, выполненный в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент, выполненный в виде отрицательного мениска, склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, пятый компонент, выполненный в виде двояковыпуклой положительной линзы, шестой компонент, выполненный в виде одиночной положительной линзы, седьмой компонент, выполненный в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, апертурную диафрагму, расположенную между третьим и четвертым компонентами. Относительные оптические силы компонентов 1-7 составляют соответственно 1=0,58; 2=0,73; 3=-0,86; 4=-0,76; 5=1,17; 6=1,03; 7=-0,35.

Объектив предназначен для переноса изображения с экрана ЭОП на ПЗС-матрицу 2/3», линейный размер которой по горизонту 6,4 мм, объектив имеет фокусное расстояние 21,3 мм, увеличение -0,48 х , числовую апертуру в пространстве предметов 0,13, длину вдоль оптической оси между плоскостью экрана ЭОП и плоскостью ПЗС-матрицы 66 мм. Числовая апертура объектива в пространстве равна 0,13/0,48=0,27. Для линз объектива использованы три марки стекла. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции для пространственной частоты 60 мм -1 составляют 0,84 и 0,6 соответственно на оси и для точки, расположенной на расстоянии 3,2 мм от оптической оси изображения. Значение функции концентрации энергии (ФКЭ) в изображении точки на квадратной площадке, равной пикселю ПЗС-матрицы размером 0,0085×0,0085 мм, не менее 90% в точке на оси и не менее 74% в точке, расположенной на расстоянии 3,2 мм от оптической оси изображения. В пространстве изображений обеспечивается телецентрический ход главных лучей.

Основными недостатками прототипа является неравномерное по полю качество изображения, нетехнологичность оптической системы из-за использования трех марок стекол. Имеет место снижение расчетного качества изображения при изменении линейного увеличения проекционного объектива в небольших пределах (например, ±(5÷10)% от номинального), необходимость которого возникает при юстировке масштаба изображения для достижения оптимального согласования работы всех элементов ПНВ. Кроме того, при указанном увеличении реализуется неполное использование размера изображения на экране ЭОП, что влечет за собой снижение поля зрения ПНВ.

Расчеты показывают, что при числовой апертуре в пространстве предметов, равной 0,13, светосильный проекционный телецентрический объектив обеспечивает значения коэффициентов передачи модуляции для частоты 60 мм -1 для точки на оси 0,84, для точки изображения, имеющей координату 3,2 мм, 0,6, но для крайних точек поля с координатой 4 мм, соответствующей половине диаметра ПЗС-матрицы 2/3», коэффициенты передачи модуляции падают до значений 0,3, что более, чем вдвое ниже, чем для точки на оси.

В соответствии с указанными в прототипе значениями параметров объектив оптически сопрягает с ПЗС-матрицей 2/3» по горизонту линейный размер на экране, равный 13,3 мм (6,4/0,48=13,3 мм), по диагонали — 16,8 мм (8,1/0,48=16,8 мм, здесь 8,1 мм — величина диагонали ПЗС-матрицы 2/3»), оставляя вне ПЗС-матрицы часть изображения на экране ЭОП, имеющего диаметр 18 мм, что приводит к некоторому снижению поля зрения ПНВ, особенно по горизонтали. Для оптического сопряжения диаметра экрана с диагональю ПЗС-матрицы увеличение проекционного объектива должно составлять несколько меньшее по абсолютной величине значение, а именно: 8,1/18=0,45 х , а предельный случай — для сохранения максимального поля зрения по горизонтали соответственно 6,4/18=0,36 х .

При изменении линейного увеличения на ±10% от номинальной величины значения коэффициентов передачи контраста падают для точки на оси до 0,4-0,6, а для внеосевых точек — до 0,1, что свидетельствует об ухудшении качества изображения.

Анализируя параметры проекционного светосильного телецентрического объектива, можно отметить, что имеется некоторое несоответствие между такими заявленными характеристиками, как числовая апертура в пространстве предметов и относительное отверстие. Для приведенных значений конструктивных параметров и положения апертурной диафрагмы между третьим и четвертым компонентами входной зрачок располагается примерно на расстоянии 30-32 мм от первой поверхности. При этом диаметр входного зрачка получается равным 2·0,13·(18+32)=13 мм, а относительное отверстие получается 13:21,3=1:1,6, а не 1:1,2, как заявлено.

Задача изобретения — обеспечение равномерно высокого качества изображения в пределах прямоугольного поля изображения, определяемого размерами ПЗС-матрицы 2/3», повышение технологичности за счет сокращения числа марок стекол до двух и обеспечения возможности согласования масштаба изображения без потери качества изображения для достижения оптимального согласования работы всех элементов ПНВ.

Предложен проекционный светосильный телецентрический объектив, включающий первый и второй компоненты, выполненные в виде положительных менисков, обращенных выпуклыми поверхностями друг к другу, третий компонент, выполненный в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент, выполненный в виде отрицательного мениска, склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, пятый компонент, выполненный в виде двояковыпуклой положительной линзы, шестой компонент, выполненный в виде одиночной положительной линзы, седьмой компонент, выполненный в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, апертурную диафрагму, расположенную между третьим и четвертым компонентами. Относительные оптические силы 3, 5, 6 и 7 третьего, пятого, шестого и седьмого компонентов составляют соответственно 3=-(0,82÷0,90); 5=(1,10÷1,30); 6=(0,88÷1,05); | 7| х , соответствующем отношению диагонали ПЗС-матрицы к диаметру экрана ЭОП.

www.freepatent.ru

Смотрите так же:

  • Что такое арбитраж контента Арбитраж трафика: 10 вещей, которые вы должны знать Если вы потратили время на изучение контент-маркетинга, то слышали об арбитраже трафика. Вирусные сайты часто используют арбитраж трафика в качестве основной модели монетизации. Так […]
  • Свердловская область нижний тагил дзержинский суд Свердловская область нижний тагил дзержинский суд Описание границ судебного участка № 1 Дзержинского района В соответствии с Областным законом «О создании судебных участков Свердловской области и должностей мировых судей Свердловской […]
  • Патрубок выхлопного коллектора Патрубок выхлопного коллектора Патрубок выпускного коллектора левый Турбо 7403-1008035 устанавливается на тягачи и самосвалы ОАО КамАЗ. Патрубок выпускного коллектора левый Турбо 7403-1008035 - вы можете купить у ООО ТГ Конвент, одного […]
  • Частное определение суда рк Ходатайство о вынесении частного определения В ходе рассмотрения исков и заявлений участвующие в деле лица могут подать ходатайство о вынесении частного определения. Такой документ может выноситься и по инициативе самого суда. Когда в […]
  • Пособие камчатка Детские пособия в Камчатском крае и Петропавловске-Камчатском в 2018 году Как и у других регионов страны, в Камчатском крае предусмотрены свои региональные выплаты для семей с детьми. Размеры перечислений и перечень льгот определяется […]
  • Пенсия по старости инвалидам военной травмы ЧТО ВАЖНО ЗНАТЬ О НОВОМ ЗАКОНОПРОЕКТЕ О ПЕНСИЯХ Подписка на новости Письмо для подтверждения подписки отправлено на указанный вами e-mail. 01 декабря 2017 3 декабря в мире отмечается Международный день инвалидов. В России эта дата также […]

Обсуждение закрыто.