Проекційний об’єктив

Реферат: Проекційний об'єктив містить розташовані послідовно, по ходу оптичного випромінювання від предмета до зображення, вхідну зіницю й п'ять оптичних компонентів, перший з яких негативний по силі, звернений увігнутістю до предмета й склеєний з негативного й позитивного менісків, другий - позитивний меніск, звернений увігнутістю до предмета, третій - двоопукла лінза, четвертий - позитивний меніск, звернений увігнутістю до зображення, п'ятий - негативний, звернений увігнутістю до зображення й склеєний із двоопуклої й двоввігнутої лінз. Технічний результат - підвищений відносний отвір (1:1,8), поліпшена освітленість на краю поля зображення стосовно центра (0,91), у зображенні, формованому об'єктивом, забезпечена наявність негативної дисторсії необхідної величини (-3 %), поліпшена якість зображення, забезпечена умова роботи об'єктива із предметом, розташованим на кінцевій відстані. UA 105284 C2 (12) UA 105284 C2 UA 105284 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Винахід стосується до оптичного приладобудування, конкретно до проекційних об'єктивів і може бути використаний, наприклад, у пристроях переносу зображення, формованого на вихідному вікні рентгенівського електронно-оптичного перетворювача (РЕОП) або іншого електронно-оптичного перетворювача (ЕОП) на ПЗЗ - матрицю. Рівень техніки Відомий світлосильний гідрооб'єктив з винесеною вхідною зіницею (А.с. SU1642426А1, опублікований 15.04.1991 бюл. №14), що містить розташовані послідовно, по ходу оптичного випромінювання від предмета до зображення винесений перед об'єктивом вхідну зіницю та шість лінз, перша й третя з яких - позитивні меніски, звернені ввігнутістю до предмета, друга лінза - негативний меніск, звернений увігнутістю до предмета, четверта й п'ята - двоопуклі, а шоста - двоввігнута, причому п'ята й шоста лінзи склеєні між собою. Цей об'єктив має наступні переваги: винесеною уперед вхідною зіницею, достатньою величиною зображення. Однак він має недостатню величину відносного отвору, поганим світлорозподілом у зображенні, недостатньою якістю зображення, а також умови його застосування - робота з нескінченно віддаленими предметами, що перебувають у водному середовищі. Відомий об'єктив з винесеною вхідною зіницею за патентом на винахід (RU2225628С2, опублікований 10.03.2004), що містить розташовані послідовно, по ходу оптичного випромінювання від предмета до зображення чотири оптичні компоненти, перший з яких негативний по силі, звернений увігнутістю до предмета та склеєний із двоввігнутої й двоопуклої лінз, другий - двоопукла лінза, третій - позитивний по силі, звернений увігнутістю до зображення й склеєний із двоопуклої й двоввігнутої лінз, четвертий - негативний меніск, звернений увігнутістю до предмета. Перевагами цього об'єктива є: великий розмір зображення, малі габарити, винесений перед об'єктивом вхідна зіниця. Недоліками цього об'єктива є: низьке відношення освітленості на краю зображення стосовно освітленості в центрі зображення, низька величина відносного отвору, величина негативної дисторсії, недостатня для корекції позитивної дисторсії РЕОПа, робота об'єктива з нескінченно вилученим предметом, наявність, недостатня якість зображення. Сутність винаходу В об'єктиві, що заявляється, досягається комплексний технічний результат: підвищення відносного отвору, поліпшення освітленості на краю поля зображення стосовно центру, у зображенні формованому об'єктивом забезпечена наявність негативної дисторсії необхідної величини, поліпшена якість зображення (збільшене мінімальне значення модуляції для будьякої точки поля зору на просторовій частоті), забезпечена умова роботи об'єктива із предметом, розташованим на кінцевій відстані. Технічний результат у проекційному об'єктиві, що містить розташовані послідовно, по ходу оптичного випромінювання від предмета до зображення винесену вхідну зіницю, перший негативний компонент, склеєний із двох лінз і звернений увігнутістю до предмету, другий позитивний компонент, третій компонент звернений увігнутістю до зображення й склеєний із двоопуклої й двоввігнутої лінз, досягається тим, що перший компонент склеєний з негативного й позитивного менісків, другий компонент виконаний у вигляді позитивного меніска, зверненого ввігнутістю до предмета, третій компонент виконаний негативним, а між другим і третім компонентом додатково уведені дві позитивні лінзи, перша з яких - двоопукла, а друга - меніск, звернений увігнутістю до зображення, причому останній четвертий компонент, виконаний у вигляді негативного меніска, зверненого ввігнутістю до предмета, вилучений. Короткий опис креслень Сутність винаходу й можливість його промислового застосування пояснюється прикладом конкретного виконання, що показаний на фіг. 1-4. На фіг. 1 показана принципова оптична схема об'єктива, на фіг. 2 - графік ЧКХ (частотно-контрастної характеристики цього об'єктива), на фіг. 3 - графік відносної освітленості зображення залежно від розміру предмету, на фіг. 4 - графік дисторсії зображення залежно від розміру предмету. Як показано на фіг. 1 по ходу оптичного випромінювання від предмета 9 до зображення 10 об'єктив містить послідовно розташовані вхідну зіницю 1, перший негативний компонент, звернений увігнутістю до предмета й склеєний з негативного 2 і позитивного 3 менісків, другий компонент 4 виконаний у вигляді позитивного меніска, зверненого ввігнутістю до предмета, третій негативний компонент, звернений увігнутістю до зображення й склеєний із двох лінз двоопуклої 7 і двоввігнутої 8, а між другим компонентом 4 і третім компонентом 7, 8 розташовані 1 UA 105284 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дві додаткові позитивні лінзи, з яких лінза 5 - двоопукла, а лінза 6 - меніск, звернений увігнутістю до зображення. На фіг. 2 представлений графік частотний - контрастних характеристик об'єктива, що заявляється, для спектрального діапазону від 500 нм до 600 нм із основною довжиною хвилі 575 нм, що характеризує величину коефіцієнта контрасту (Т) залежно від просторової частоти на зображенні для трьох полів зору: центр, 0,7 максимального поля зору й максимальне поле зору, причому для 0,7 максимального й максимального поля зору представлено по дві криві для меридіонального й сагітального перетину. Вертикальна вісь Т характеризує величину коефіцієнта контрасту (модуляції), горизонтальна вісь N, пар лін./мм, характеризує просторову частоту на зображенні в парах ліній на мм. На графіку зображені п'ять кривих, причому крива 1 представляє центр поля зору (розмір предмета дорівнює 0 мм), криві 2S і 2Т представляють 0,7 поля зору (розмір предмета дорівнює 10,5 мм), криві 3S і ЗТ представляють край поля зору (розмір предмета 15 мм), причому буква 8 відносить криві до сагітального перетину, а буква Т до меридіонального перетину широких пучків променів. На фіг. 3 представлений графік, що характеризує об'єктив за параметром відносної освітленості зображення залежно від розміру предмета. Вертикальна вісь RI визначає величину відносної освітленості, горизонтальна вісь визначає величину розміру предмета Y у мм. З графіка видно, що при розмірі предмета Y, рівному 15 мм, освітленість зображення становить 0,91 від центра поля зору (Y дорівнює 0 мм), де відносна освітленість максимальна й становить 1. На фіг. 4 представлений графік дисторсії зображення залежно від розміру предмета для варіанта виконання об'єктива. Вертикальна вісь Y характеризує величину предмета в мм. Горизонтальна вісь D характеризує величину дисторсії зображення у відсотках. З графіка видно, що максимальна величина дисторсії зображення становить - 3% для краю поля зору 15 мм, що дозволяє компенсувати позитивну дисторсію РЕОПа. Кращий варіант втілення винаходу Об'єктив працює в такий спосіб: оптичне випромінювання від предмета 9, послідовно проходить через вхідну зіницю 1, що визначає величину відносного отвору, лінзи 2-8 і фокусуються в зображенні 10. Як приймач зображення може бути застосована ПЗЗ - матриця, фотоплівка й т.п. Виконання негативної лінзи зверненою ввігнутістю до предмета, склеєної з негативного 2 і позитивного 3 менісків, і, одночасно, лінзою, негативною по силі, зверненою ввігнутістю до зображення, склеєної із двоопуклої 7 і двоввігнутої 8, дозволило поліпшити корекцію хроматичних аберацій, сферичну аберацію, астигматизм і кривизну поля зору. Виконання лінзи 4 у вигляді позитивного меніска, зверненого ввігнутістю до предмета, введення додаткових позитивних лінз 5 у вигляді двоопуклої, 6 - у вигляді меніска, зверненого ввігнутістю до зображення, дозволило розвити відносний отвір, за умови зменшення аберацій вищого порядку. Вся сукупність описаних дій, при одночасному переводі об'єктива в умови роботи в проекції, привела до можливості зменшити вин'єтування й, отже, поліпшити розподіл освітленості всього поля зображення, і на його краї. При цьому, був збільшений відносний винос вхідної зіниці (відношення видалення вхідної зіниці від першої лінзи до фокусної відстані об'єктива), що склав для прототипу 7/50=0,14, а для об'єктива, що заявляється, 5/14,7=0,34. Промислова придатність Винахід може бути використано, наприклад, у пристроях переносу зображення, формованого на вихідному вікні рентгенівського електронно-оптичного перетворювача (РЕОП) або іншого електронно-оптичного перетворювача (ЕОП) на ПЗЗ - матрицю. Завдяки конструкції об'єктива, що заявляється, підвищений відносний отвір (від 1:12,38 - за прототипом, до 1:1,8 - за рішенням, що заявляється), поліпшена освітленість на краю поля зображення стосовно центра (від 0,85 - за прототипом, до 0,91 - за рішенням, що заявляється). У зображенні, формованому об'єктивом, забезпечена наявність негативної дисторсії необхідної величини (від 1,7% за прототипом до -3% - за рішенням, що заявляється). Поліпшено якість зображення (мінімальне значення модуляції для будь-якої крапки поля зору на просторовій частоті 65 пар ліній/мм 0,13 за прототипом й 0,42 - за рішенням, що заявляється). Забезпечено умову роботи об'єктива із предметом, розташованим на кінцевій відстані (параксіальний коефіцієнт лінійного збільшення дорівнює -0,25). 2 UA 105284 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 Проекційний об'єктив, що містить розташовані послідовно, по ходу оптичного випромінювання від предмета до зображення, перший негативний компонент, склеєний з негативного й позитивного менісків, другий позитивний компонент, виконаний у вигляді позитивного меніску, зверненого ввігнутістю до предмета, третій негативний компонент, звернений увігнутістю до зображення та склеєний із двоопуклої й двоввігнутої лінз, причому на виході другого компонента перед третім компонентом послідовно уведені дві додаткові позитивні лінзи, перша з яких двоопукла, а друга – меніск, звернений увігнутістю до зображення, який відрізняється тим, що вхідна зіниця знаходиться між першим оптичним компонентом та предметом. 3 UA 105284 C2 4 UA 105284 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5