Объектив для сканирующих систем

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Цель изобретения - повышение разрешающей способности путем увеличения относительного отверстия, увеличение углового поля зрения и выноса входного зрачка, а также упрощение конструкции. Объектив содержит три компонента, первый из которых отрицательный, второй - положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, третий - положительная линза. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОО8 СОВЕТСНИХ

ИЮ 011 (gy)g G 02 В 9/12, 9/16.

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЗЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯН Н ОТКРЫТИЯМ

ОРИ ГКНТ СССР

1 (2)) 4118890/40-10; 4165724/40-)0;

41 64549/40-1 0 (22) 15.09.86 (46) 07. 06. 90. Бюл. У 21 (72):P .Í. Синг атуллин, А.В. Бердинских, Л.В. Кулик и А.Ф. Плевако (53) 771. 351 . 7 (088. 8) (56) Патент США 11 4400063, кл. G 02 В 3/00, опублик. 1983. (54)(57) ОБЬВКТИВ цЛЯ СКАНИРУКМРИХ

СИСТЕИ, содержащий три компонента, первый из которых отрицательный, второй — положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, третий — положительная линза, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения.разрешающей способности путем увеличения относительного отверстия, увеличения угла поля зрения и выноса входного зрачка, а также упрощения конструкции, первый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а расстояния между компонентами составляют 0,0005-0,001 фокусного рас. стояния объектива.

2. Объектив йо п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что третий компо1

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к монохроматическим фокусирующим объективам, и может быть использовано в системах записи изображения с постоян- ной скоростью сканирования светового пятна.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности. путем

2 нент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, при этом все мениски выполнены иэ материала с показателем преломления

l,78-1,82, толщина первого мениска составляет 0,11-0,12, а радиус вогнутой поверхности третьего мениска—

8-10 фокусных расстояний объектива.

3. Объектив по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, при этом все мениски выполнены из материала с показателем преломления

1,68-1,72, толщина первого мениска составляет 0,095-0,105, а радиус вогнутой поверхности третьего мениска — 11-16 Фокусных расстояний объектива.

4. Объектив по и. I, о т л и ч ato шийся тем, что третий компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, при этом все компоненты выполнены из материала с показателем преломления 2,05-2,2, а толщина пер, вого мениска составляет 0,12-0,14 фокусного расстояния объектива.

I увеличения относительного отверстия, увеличение углового поля зрения и вы- носа входного зрачка, а также упрощение конструкции..

На Фиг. 1 изображена принципиальная оптическая схема объектива из трех менисков; на фиг. 2 — то же, иэ двух менисков и плосковыпуклой линзы на фиг. 3 — граФики нелинейности ска1569776 нирования объективов с различным . выбором конструктивных параметров, на

Фиг. 4 - граФики функции передачи модуляции или частотно-контрастная ха5 рактеристика объектива из трех менисков с показателем преломления 1,781,82; на Фиг. 5 - то же, для объектива из трех менисков с показателем преломления.1,68-1,72; Фиг. 6 - то же, для объектива из двух менисков и плосковыпуклой линзы, Объектив (Фиг ° 1) содержит отрицательный мениск 1 с толщиной 0,11 7f где f — Фокусное расстояние объекти- 5 ва, и два положительных мениска 2 и

3. Мениски 1-3 обращены вогнутостью к предмету. Радиус вогнутой поверхности мениска 3 составляет 9,2f . Все три мениска выполнены из материала с по- 20 казателем преломления 1,8 и расположены один от другого на расстоянии

0 001f . Входной зрачок 4 расположен перед объективом на расстоянии 0,225f, В объективе (фиг.1) мениски 1-3 могут быть выполнены иэ материала с показателем преломления 1,7. В этом случае толщина мениска 1 составляет

0,101f, радиус вогнутой поверхносги мениска 3-12f, а входной зрачок 4 рас-30 положен перед объективом на расстоянии 0,196f .

Объектив (фиг. 2) может быть так— же выполнен иэ отрицательного 5 и положительного 6 менисков и плосковыпуклой линзы 7. В этом случае линзы 5-7 выполнены нз материала с показателем преломления 2,1567 н расположены одна от другой на расстоянии 0,0005f, причем толщина мениска 40

5 составляет 0,134f à входной зрачок 8 расположен на расстоянии 0,32f .

Выполнение первого компонента объектива в вуде отрицательного мениска позволяет pBcIHHpHTb угловое поле эре 45 ния, повысить относительное отверстие объектива, увеличить расстояние до входного зрачка и упростить конструкцию. Ево толщина сильно влияет на сферическую аберрацию и кривизну

50 изображения.

Выполнение второго компонента объектива в виде положительного мениска позволяет равномерно распределить положительную оптическую силу объектива

55 между третьим и вторым компонентами, что улучщает аберрационную коррекцию.

Третий компонент объектива в совокупности с двумя первыми позволяет Выбор материала, из которого изготовлены компоненты объектива, обусловлен следующим, При уменьшении значения показателя преломления происходит значительный рост сферической аберрации. При его увеличении сферическая аберрация исправляется, но для одновременного исправления кривизны изображения и отступления от линейного закона построения изображения требуется уменьшение толщины второго и третьего компонентов, что ведет к уменьшению их краев и невозможности изготовления °

Объектив работает следующим образом.

Для осуществления построчной развертки изображения во входном зрачке

4 или 8 объектива помещают развертывающий элемент (не показан). которым может являться, например, многогранный зеркальный барабан, осуществляю— щий развертку падающего на него параллельного пучка лучей. Объектив фокусирует пучки, идущие от развертывающего элемента в плоскости изображения {не показаны), обеспечивая линейную зависимость перемещения светового пятна от угла поворота .пучка лучей. Отклонение от линейного закона построения иэображения равно

I y

--- 1007., у I фокусное расстояние объе.,тива, мм; угол развертки в пространстве предметов, рад; текущее значение реальной величины изображения, мм.! где f у —

Постоянство линейной скорости перемещения светового пятна обеспечивает отсутствие искажений в записываемом изображении.

Предлагаемая конструкция объекти- ва позволяет реализовать характеристики объектива, представленные в таблице. одновременно устранить кривизну иэображения и отступление от линейного закона Формирования иэображения.

При этом, минимальное расстояние между компонентами обеспечивает малые световые высоты на поверхностях и дает лучшую аберрационную коррекцик .

1569776

Характеристика

Значения показателей по варианту

100,16

60 !

:1l

100,07

72

1:12,5!

00,11

1:8,3

105

0,06

0,03

0,95

31,9, 19,6

Фокусное расстояние, мм

Угловое поле, град

Относительное отверс гие

Разрешающая способность, лин/мм, при коэффициенте передачи модуляции 0,2: в пентре на зоне на краю

Отступление от линейного закона построения изображения, %

Расстояние до входного зрачка, мм 22,5

Коррекция предлагаемого объектива (для всех трех вариантов) произведена для спектральной линии

0,6328 мкм. 25

График нелинейности сканирования объектива (Фиг.3) для объектива из из трех менисков с показателем преломления 1,78-1,82 (кривая I) характеризует первый вариант конструкции, график для объектива из трех менисков с показателем преломления 1,68-),72 (кривая II) — второй вариант, а график для объектива из двух менисков и плосковыпуклой линзы (кривая

III) — третий вариант.

ГраФики функции передачи модуляции (фиг.4-6) объектива характеризукт со-j ответственно первый, второй и третий варианты конструкции для точки на оси (кривая I); для точки на зоне (кривая II); для точки на краю поля зрения (кривая I II) .

Объектив обеспечивает разрешающую способность при коэФФициенте передачи модуляции 0,2 не менее 80 лин/мм для первого варианта, 65 лин/мм для второго- варианта и 105 лин/мм для третьего варианта.

I569776

-g6 -04

Фиг, р

-02

40 00 80 fn0 20 Ю и, Рис Ф

1569776 (О

06

02

0 20

ЮО

06

0 20 Фд бО И 1И 120 100 К, нн

Составитель В - Архипов

Техред Л.Сердокова Корректор И.Куска

Редактор И. Дербак

Заказ 1447 Тираж 456 Подписное

РцИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям йри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101