Панкратична система

990/04* V MnK6G02B5/16 Панкратична система Винахід відноситься до оптичного приладобудування і може використовуватись в мікроскопах замість окулярів для відображення зображення з додатковим змінним збільшенням на ПЗЗ-приймачі або аналогічних приладах. Відома панкратична система [див. А.С. № 1522138 МКВ G 02 В 15/16 1990 p.], яка складається із, рахуючи зі сторони об'єкта, першої групи лінз, виконаної з першої негативної двовгнутої лінзи і другої позитивної двовипуклої лінзи, за якою на визначеній відстані розташовується апертурна діафрагма, другої групи лінз, що представляє собою двохлінзову склейку з першої негативної меніскової лінзи і другої позитивної двовипуклої лінзи, та третьої групи лінз, що складається з негативного меніска і позитивної двовипуклої лінзи. Недоліками схеми є обмежені корекційні можливості і малий спектральний діапазон роботи. Найбільш близька панкратична система [див. заявку на винахід на патент України № 97125907 МПК 6 G 02 В 15/16 від 09.12.97], яка складається із, рахуючи зі сторони об'єкта, першої нерухомої групи лінз, виконаної у вигляді склейки з першої позитивної угнуто-випуклої лінзи і другої негативної двовгнутої лінзи, другої рухомої групи лінз, що представляє собою двохлінзову склейку, яка складається із першої негативної двовгнутої лінзи і другої позитивної двовипуклої лінзи, і третьої рухомої групи лінз, яка реалізована у вигляді двохлінзової склейки із першої двовгнутої лінзи і другої випукло-угнутої лінзи. Причому друга група лінз встановлена з можливістю переміщення вздовж оптичної осі по нелінійному закону, а третя група лінз - по лінійному закону. До недоліків схеми можна віднести велику кількість елементів, а також малий перепад збільшень системи. 2 В основу заявляемого винаходу поставлена задача створити таку панкратичну систему, в якій визначене розташування і нове виконання груп лінз дозволило б зменшити кількість оптичних елементів, взаємно компенсувати аберації системи у всьому діапазоні зміни фокусних відстаней і за рахунок цього підвищити оптичні характеристики системи. Поставлена задача вирішується тим, що в панкратичній системі, яка складається з послідовно розташованих на оптичній осі, по ходу променя, двох груп лінз, причому перша і друга групи лінз складаються з першої негативної і другої позитивної лінз, новим є те, що перша лінза першої групи виконана у вигляді випукло-угнутої лінзи, причому перша група лінз встановлена з можливістю переміщення вздовж оптичної осі по лінійному закону, друга група лінз - по нелінійному закону. Виконання груп лінз вказаним чином дозволяє скоротити кількість оптичних елементів системи, взаємно компенсувати аберації системи у всьому діапазоні зміни фокусних відстаней та підвищити оптичні характеристики системи. На фігурі 1 показана принципова оптична схема панкратичної системи. На фігурі 2 представлена функція деформації хвильового фронту системи. На фігурі 3 зображена поліхроматична функція розсіювання точки системи. На фігурі 4 приведена відповідна поліхроматична дифракційна модуляційна передаточна функція системи. Оптична схема складається із, рахуючи зі сторони об'єкта, рухомої позитивної групи лінз І, що представляє собою двохлінзову склейку з негативної випукло-угнутої лінзи 1 та позитивної двовипуклої лінзи 2, рухомої негативної групи лінз II, яка представляє собою двохлінзову склейку з негативної двовгнутої лінзи 3 та позитивної випукло-угнутої лінзи 4. Перша і друга групи лінз встановлені з можливістю переміщення вздовж оптичної осі. При цьому перша група лінз переміщується по лінійному закону, а друга група лінз - по нелінійному закону. Розглянемо роботу панкратичної системи. Пучок променів, що розходиться від площини зображень, сформованої мікрооб'єктивом, падає на групу лінз І, яка має позитивну оптичну силу. Промені, що пройшли цю групу лінз, фокусуються за першою з групою лінз в площині, яка є площиною предметів для другої групи лінз. Група лінз II формує зображення вказаної площини на світлочутливій поверхні ПЗЗ-камери або подібного приймача. При роботі перша група лінз переміщусться по лінійному закону, друга - по нелінійному закону, проектуючи зображення об'єкта в площину зображень (ПЗЗприймача). При цьому площина зображення системи нерухома. Нижче для прикладу приведені конструктивні параметри панкратичної системи. гі = 9.8674 г2 = 5.0002 гЗ -= -11.4047 г4 =-9.3711 г5 = 6.5891 dl = 1.00 пі = 1.6776 v l = 31.99 d2 = 1.00 п2 = 1.4721 v2 = 66.68 d4 = 3.4 пЗ = 1.6241 v3 = 36.13 d5 = 1.9 п4 = 1.8138 v4 = 25.17 d3 = 8.02...39.53 гб = 50.9799 г1...г6 -радіуси кривизни поверхонь в [мм]; dl...d5 - осьові відстані в [мм]; п1...п4 ~ показники заломлення оптичних матеріалів для довжини хвилі 0.54607 мкм (є); vl ...v4 - коефіцієнти дисперсій оптичних матеріалів для довжини хвилі 0.54607 мкм (є). Панкратична система призначена для точної передачі зображення зі змінним масштабом на 1/2" ПЗЗ-матрицю або подібні приймачі. Система дозволяє працювати в перепаді збільшень 5х. При цьому співвідношення оптичних сил груп лінз таке: Ф1: Ф2= 1.26 :(-1). Приведена система має хорошу якість зображення у всьому діапазоні зміни фокусної відстані. Система ахроматизована в широкій області спектра 480-640 нм (F'-СУ Функція деформації хвильового фронту системи (фіг. 2) розрахована для середнього положення панкратичної системи, довжини хвилі ^=0.546 мкм та величини предмета 1 мм. її максимальне значення складає ^^=0.205^. Поліхроматична функція 4 розсіювання точки Хайгенса системи (фіг. 3) розрахована в діапазоні довжин хвиль мкм для величини предмета 1 мм з урахуванням кута падіння променів на площину зображень. Число Штреля системи для середнього положення панкратичноГ системи складає 0.857. На фіг. 4 приведена відповідна поліхроматична дифракційна модуляційна передаточна функція розрахованої системи. При поперечному збільшені, рівному -1.83х, поздовжня сферична аберація не перевищує 0.436 мм, хроматизм положення 0.392 мм, хроматизм збільшення -0.011 мм, дисторсія 0.45 %, аберації широких пучків для основної довжини хвилі А,=0.54607 мкм (є) не перевищують 0.01 мм. При поперечному збільшені, рівному -3.44х, поздовжня сферична аберація не перевищує 0.075 мм, хроматизм положення 0.258 мм, хроматизм збільшення -0.011 мм, дисторсія 0.96%, аберації широких пучків для основної довжини хвилі Я=0.54607 мкм (с) не перевищують 0.028 мм. При поперечному збільшені, рівному -9.13х, поздовжня сферична аберація не перевищує 0.371 мм, хроматизм положення -1.149 мм, хроматизм збільшення -0.0052 мм, дисторсія -1.47 %, аберації широких пучків для основної довжини хвилі А,=0.54607 мкм (є) не перевищують 0.064 мм. Таким чином, в порівнянні з прототипом, дана панкратична система має менше оптичних елементів, а також більший перепад лінійних збільшень. Панкратична система II 7 1 2 Фіг. 1, Автори: В. А. Порєв, I. Г. Чиж, О. М. Сокуренко, В. М. Сокуренко Панкратична система W(x,y) Фіг. 2. Автори: В. А. Порєв, І. Г. Чиж, О. М. Сокуренко, В. М. Сокуренко Панкратична система h(x,y) X, МКМ 235 у, мкм 235 Фіг. З. Автори: В. А. Порев, I. Г. Чиж, О. М. Сокуренко, В. М. Сокуренко Панкратична система Модуль ОПФ Просторова частота, мм-] 1.0 Дифракційна межа Меридіональна складова Сагітальна складова 1 ________ I ________ I ________ I _________ I ----------------1 28 Фіг. 4. Автори: В. А. Порєв, І. Г. Чиж, О. М. Сокуренко, В. М. Сокуренко