ПРОЕКЦИОННЫЙ СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ
PROJECTION HIGH-APERTURE LENS

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам с большим относительным отверстием, и может быть использован, например, в оптических системах переноса изображения с рентгеновского экрана на ПЗС-матрицу.
Известен широкоугольный гидрообъектив, включающий пять компонентов, первый из которых - положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к объекту, второй и третий - отрицательные мениски, четвертый - склеенный из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, пятый компонент - склеенный из положительного и отрицательного менисков, а шестой компонент - двояковыпуклая линза. Объектив обладает хорошей коррекцией аберраций, значительным угловым полем зрения в воде 2ω=90° (в воздухе 2ω=141°).
Недостатком этого объектива является: недостаточное относительное отверстие (1:2.8).
В качестве прототипа выбран проекционный объектив (патент US №6801373, МПК: G02B 9/64; G02B 11/34; G02B 13/04, опубликован 03.06.2004), содержащий апертурную диафрагму и девять компонентов, расположенных последовательно на оптической оси, причем пять компонентов объектива расположены до апертурной диафрагмы, а между пятым и шестым компонентами имеется большой воздушный промежуток, первый и второй компоненты представляют собой отрицательные мениски, обращенные вогнутыми поверхностями к пространству изображений, третий - положительная двояковыпуклая линза, четвертый - положительный мениск, обращенный вогнутой стороной к пространству изображений, пятый - отрицательная плосковогнутая линза, обращенная в сторону к пространству изображений, шестой - положительная двояковыпуклая линза, седьмой - отрицательная двояковогнутая линза, восьмой - положительная двояковыпуклая линза, девятый - положительный мениск, обращенный вогнутой стороной к пространству изображений.
Объектив обладает достаточно высоким качеством изображения, но не обеспечивает возможность работы с большими полями зрения.
Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение угла поля зрения, повышение относительного отверстия объектива при обеспечении высокого качества изображения.
Технический результат достигается тем, что в проекционном светосильном объективе, содержащем апертурную диафрагму и девять компонентов, расположенных последовательно на оптической оси, причем пять компонентов объектива расположены до апертурной диафрагмы, пятый и шестой компоненты разделены большим воздушным промежутком, а первый и второй компоненты представляют собой отрицательные мениски, обращенные вогнутыми поверхностями к пространству изображений, отличающемся тем, что объектив дополнительно содержит три компонента, из них:
десятый компонент расположен на оптической оси после девятого компонента и выполнен в виде положительной линзы,
одиннадцатый компонент, выполненный в виде двух склеенных линз - отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к пространству изображений, и положительной линзы,
двенадцатый компонент, выполненный в виде отрицательной линзы,
при этом третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству изображений,
четвертый компонент выполнен в виде положительной линзы,
пятый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к пространству изображений,
шестой компонент выполнен отрицательным и склеен из двух линз - отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой,
седьмой компонент выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы,
восьмой компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к пространству изображений,
девятый компонент выполнен в виде отрицательной двояковогнутой линзы.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана оптическая схема объектива, на фиг.2 - графики ЧКХ (частотно-контрастной характеристики) объектива.
Как показано на фиг.1, компоненты объектива расположены последовательно на оптической оси, причем компоненты 1-5 расположены до апертурной диафрагмы 13, компоненты 5 и 6 разделены большим воздушным промежутком, за компонентом 6 расположены компоненты 7-12. Компоненты 1 и 2 представляют собой отрицательные мениски, обращенные вогнутыми поверхностями к пространству изображений. Компонент 3 выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству изображений, компонент 4 - в виде положительной двояковыпуклой линзы, компонент 5 - в виде положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к пространству изображений, компонент 6 - отрицательный и склеен из двух линз - отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой, компонент 7 - в виде положительной двояковыпуклой линзы, компонент 8 - в виде положительной линзы, обращенной вогнутой стороной к пространству изображений, компонент 9 - в виде отрицательной двояковогнутой линзы, компонент 11 - в виде двух склеенных линз - отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к пространству изображений, и положительной двояковыпуклой линзы, компонент 12 - в виде отрицательной плосковогнутой линзы, обращенной плоской стороной к пространству изображений. На фиг.2 представлены характеристики качества изображения заявляемого объектива в виде графиков зависимости коэффициента передачи контраста (вертикальная ось) от пространственной частоты (горизонтальная ось) для нескольких полей зрения (0 мм, 100 мм, 150 мм, 200 мм, 250 мм и 312 мм). Каждое поле зрения на графике характеризуется двумя кривыми, соответствующими меридиональному и сагиттальному сечению светового пучка.
Объектив работает следующим образом. Световой поток от экрана последовательно проходит все компоненты до апертурной диафрагмы 13, которая вырезает из всего потока полезную часть, соответствующую относительному отверстию, проходит все компоненты после апертурной диафрагмы 13 и образует изображение в плоскости изображений объектива, в которой устанавливается приемник, например ПЗС-матрица.
Дополнительная установка трех компонентов и выполнение компонентов в соответствии с заявляемым изобретением позволяют решать следующие задачи. Выполнение первой линзы шестого компонента отрицательной по силе и направленной вогнутой стороной к диафрагме позволяет при увеличении апертуры добиваться лучшей коррекции сферической аберрации, а выполнение шестого компонента склеенным из двух линз (флинт и крон) позволяет влиять на хроматические аберрации. Дополнительные компоненты 10, 11, 12 позволяют при увеличении углового поля зрения объектива добиваться коррекции кривизны, астигматизма и аберраций широких наклонных пучков лучей.
Заявителем разработан опытный образец объектива, имеющего фокусное расстояние 31,8 мм, угловое поле 2ω=84.5°, относительное отверстие 1:1.28.
Заявителем изготовлены опытные образцы предложенного объектива, которые подтвердили улучшение требуемых характеристик: увеличение угла поля зрения, повышение относительного отверстия объектива при обеспечении высокого качества изображения.