專利名稱：投影透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)儀器工程，具體來說涉及ー種投影透鏡，能夠用在例如將形成在X射線圖像增強(qiáng)器(intensifier)或其他圖像增強(qiáng)器的輸出窗ロ的圖像傳輸?shù)紺XD陣列的圖像傳輸設(shè)備。
背景技術(shù)：
已知一種具有遠(yuǎn)入射光瞳(remoteentrance pupil)的高光圈水透鏡(hydrolens)(SU1642426A1，公開于1991年4月15日，專利公報(bào)第14號(hào))，其由位于投影透鏡前方的遠(yuǎn)入射光瞳和沿從被攝體到圖像的光輻射路徑依次排列的六個(gè)透鏡組成。在這六個(gè)透鏡中，第一和第三透鏡是正彎月透鏡，凹面面朝被攝體側(cè)；第二透鏡是負(fù)彎月透鏡，凹面面朝被攝體 側(cè)；第四和第五透鏡是雙凸透鏡；第六透鏡是雙凹透鏡，其中第五和第六透鏡接合在一起。該投影透鏡具有以下優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)入射光瞳位于透鏡之前，圖像尺寸令人滿意。然而，其相對(duì)光圈尺寸不夠大，圖像中的光分布不好，圖像質(zhì)量不夠好。并且，該透鏡的使用條件是放置在水介質(zhì)中，在有限共軛模式下使用。還已知ー種具有遠(yuǎn)入射光瞳的投影透鏡(發(fā)明專利RU2225628C2，公開于2004年3月10日)，其由沿從被攝體到圖像的光輻射路徑依次排列的四個(gè)光學(xué)元件組成。在這四個(gè)光學(xué)元件中，第一光學(xué)元件是負(fù)光焦度(negative power),凹面面朝被攝體側(cè),包括接合在一起的雙凹透鏡和雙凸透鏡；第二光學(xué)元件為雙凸透鏡；第三光學(xué)元件是正光焦度，凹面面朝圖像側(cè)，包括接合在一起的雙凸透鏡和雙凹透鏡；第四光學(xué)元件為負(fù)彎月透鏡，凹面面朝被攝體側(cè)。該投影透鏡的優(yōu)點(diǎn)是圖像尺寸大，透鏡體積小，遠(yuǎn)入射光瞳位于投影透鏡之前。該透鏡的缺點(diǎn)是圖像邊緣與圖像中心的亮度比低，相對(duì)光圈尺寸小，負(fù)畸變的值不足以校正X射線圖像增強(qiáng)器的正畸變，投影透鏡在無限遠(yuǎn)被攝體的模式下使用，圖像質(zhì)量不夠好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的透鏡能夠?qū)崿F(xiàn)如下全部技術(shù)目的増大相對(duì)光圈，相對(duì)于視場(chǎng)中心視場(chǎng)邊緣的亮度增強(qiáng)，在由投影透鏡形成的圖像中提供所需的負(fù)畸變值，圖像質(zhì)量提高(對(duì)于視場(chǎng)內(nèi)的任一點(diǎn)，對(duì)空間頻率上的調(diào)制最小值增加)，可用于位于有限遠(yuǎn)距離的被攝體。本發(fā)明的投影透鏡沿從被攝體到圖像的光輻射路徑依次包括遠(yuǎn)入射光瞳；負(fù)的第一元件，其由兩個(gè)透鏡接合而成，凹面面朝被攝體側(cè)；正的第二元件；第三元件，其凹面面朝圖像側(cè)，由雙凸透鏡和雙凹透鏡接合而成，所述第一元件由負(fù)彎月透鏡和正彎月透鏡接合而成，所述第二元件是正彎月透鏡，其凹面面朝被攝體側(cè)，所述第三元件是負(fù)的，在所述第二元件和所述第三元件之間插有額外的兩個(gè)正透鏡，所述額外的兩個(gè)正透鏡中的第一個(gè)為雙凸透鏡，第二個(gè)為凹面面朝圖像的彎月透鏡。


本發(fā)明的本質(zhì)和商業(yè)應(yīng)用前景由圖I 4所示的具體實(shí)施方式
例示。圖I示出本發(fā)明投影透鏡的光學(xué)系(optical train)。圖2示出該投影透鏡的頻率-対比度曲線。圖3是示出圖像相對(duì)亮度與被攝體尺寸的關(guān)系的圖。圖4是示出圖像畸變與被攝體尺寸的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，沿從被攝體9到圖像10的光輻射路徑，透鏡依次包括入射光瞳I(xiàn) ;第一負(fù)元件，其凹面面朝被攝體側(cè)，由負(fù)彎月透鏡2和正彎月透鏡3接合而成；第二元件4， 其是正彎月透鏡，凹面面朝被攝體側(cè)；第三負(fù)元件，其凹面面朝圖像側(cè)，由雙凸透鏡7和雙凹透鏡8接合而成；以及兩個(gè)額外的正透鏡5和6，它們位于第二元件4與第三元件7、8之間，透鏡5為雙凸透鏡，透鏡6為凹面面朝圖像側(cè)的彎月透鏡。圖2示出在以575nm為基本波長(zhǎng)的500nm至600nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，本發(fā)明的透鏡的頻率-対比度曲線。該曲線在中心、最大視場(chǎng)的O. 7以及最大視場(chǎng)給出關(guān)于圖像空間分辨率的對(duì)比度值(T)，其中，對(duì)于最大視場(chǎng)的O. 7和最大視場(chǎng)，由對(duì)應(yīng)于經(jīng)線部分(meridionalsection)和諱線部分(sagittal section)的兩條曲線表示。縱軸T表示對(duì)比(調(diào)制)率的值，橫軸N (線對(duì)/毫米)表示按每毫米的線對(duì)數(shù)量計(jì)算的圖像空間分辨率。該圖給出五條曲線，其中，曲線I代表視場(chǎng)的中心(被攝體尺寸為0mm)，曲線2S和2T代表視場(chǎng)的O. 7 (被攝體尺寸為10. 5mm),曲線3S和3T代表視場(chǎng)的邊緣(被攝體尺寸為15mm)，字母S表示該曲線對(duì)應(yīng)于寬光束的緯線部分，字母T表示該曲線對(duì)應(yīng)于寬光束的經(jīng)線部分。圖3的曲線示出本發(fā)明的透鏡的圖像相對(duì)亮度與被攝體尺寸的關(guān)系?？v軸RI表示相對(duì)亮度的值，橫軸表示以mm (毫米)為單位的被攝體尺寸。該圖表明，在被攝體尺寸Y等于15mm時(shí)，圖像売度為O. 91,在視場(chǎng)中心(Y等于Omm),相對(duì)売度最大,等于I。圖4是示出當(dāng)透鏡設(shè)計(jì)變化吋，圖像畸變與被攝體尺寸的關(guān)系的圖?？v軸Y表示在保證整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)圖像具有高質(zhì)量的情況下，以mm(毫米)為單位的被攝體尺寸的増加。橫軸D是以百分?jǐn)?shù)表示的圖像畸變的值。該圖表明，在視場(chǎng)邊緣即15mm處，圖像畸變值最大，等于3 %，這能夠補(bǔ)償X射線圖像增強(qiáng)器的正畸變。本發(fā)明的透鏡如下工作來自被攝體9的光輻射依次通過限定相對(duì)光圈尺寸的入射光瞳1，透鏡2 8，然后聚焦在圖像10?？墒褂肅XD陣列、攝影膠片(photofilm)等作為圖像接收器。凹面面朝被攝體側(cè)、由負(fù)彎月透鏡2和正彎月透鏡3接合而成的負(fù)透鏡與凹面面朝圖像側(cè)、由雙凸透鏡7和雙凹透鏡8接合而成的負(fù)光焦度透鏡共同使得色差(chromaticaberration)、球面像差(spherical aberration)、像散(astigmatism)和視場(chǎng)彎曲的校正得以提高。作為正彎月透鏡、凹面面朝被攝體側(cè)的透鏡4，以及所插入的額外的雙凸正透鏡5和凹面面朝圖像側(cè)的彎月形狀的透鏡6，使相對(duì)光圈在高階差降低的條件下能被精細(xì)調(diào)節(jié)。上述作用的總和連同在投影時(shí)透鏡針對(duì)操作條件的瞬時(shí)變化，可使?jié)u暈現(xiàn)象(vignetting)減輕,從而提高整個(gè)圖像場(chǎng)及其邊緣的亮度分布。然而，對(duì)于本發(fā)明的透鏡，入射光瞳的相對(duì)偏移量(第一透鏡的入射光瞳的偏移與透鏡焦點(diǎn)的偏移之比)增加，■P，對(duì)于已知透鏡，相對(duì)偏移量為7 / 50=0. 14,對(duì)于本發(fā)明的透鏡，相對(duì)偏移量為5 /
14.7=0. 34。產(chǎn)業(yè)實(shí)用件本發(fā)明可用于例如圖像傳輸設(shè)備，其中，基于CCD陣列，圖像形成在X射線圖像增強(qiáng)器或其他圖像增強(qiáng)器的輸出窗ロ。由于本發(fā)明具體實(shí)施方式
的透鏡，相對(duì)光圈増大(由已知透鏡的I : 12改進(jìn)到本發(fā)明透鏡的I : I. 8)，相對(duì)于中心的圖像邊緣亮度增加(由已知透鏡的O. 85改進(jìn)到本發(fā)明透鏡的O. 91)。在由本發(fā)明的投影透鏡形成的圖像中，提供所需的負(fù)畸變值(由已知透鏡的I. 7%改進(jìn)到本發(fā)明透鏡的-3%)。圖像質(zhì)量提高(在空間頻率為65時(shí),對(duì)于視場(chǎng)的任一點(diǎn),在已知透鏡中最小調(diào)制值為O. 13線對(duì)/ mm,在本發(fā)明透鏡中 為O. 42線對(duì)/ mm)。提供當(dāng)被攝體位于有限距離時(shí)(傍軸線性放大倍數(shù)(paraxial linearmagnification factor)為 0. 25)透鏡的操作性。
權(quán)利要求
1.ー種投影透鏡，沿從被攝體到圖像的光輻射路徑依次包括遠(yuǎn)入射光瞳；負(fù)的第一元件，其由兩個(gè)透鏡接合而成，凹面面朝被攝體側(cè)；正的第二元件；第三元件，其凹面面朝圖像側(cè)，由雙凸透鏡和雙凹透鏡接合而成， 其特征在于，所述第一元件由負(fù)彎月透鏡和正彎月透鏡接合而成，所述第二元件是正彎月透鏡，其凹面面朝被攝體側(cè)，所述第三元件是負(fù)的，在所述第二元件和所述第三元件之間插有額外的兩個(gè)正透鏡，所述額外的兩個(gè)正透鏡中的第一個(gè)為雙凸透鏡，第二個(gè)為凹面面朝圖像的彎月透鏡。
全文摘要
一種投影透鏡，包括沿從被攝體到圖像的光輻射方向依次排列的入射光瞳和五個(gè)光學(xué)元件，其中第一個(gè)提供負(fù)光焦度，凹面面朝被攝體，由負(fù)彎月透鏡和正彎月透鏡接合而成，第二個(gè)是正彎月透鏡，凹面面朝被攝體，第三個(gè)是雙凸透鏡，第四個(gè)是正彎月透鏡，凹面面朝圖像，第五個(gè)是負(fù)元件，凹面面朝圖像，由雙凸透鏡和雙凹透鏡接合而成。本發(fā)明的技術(shù)效果是光圈率增加(1∶1.8)，圖像視野邊緣相對(duì)于中心的亮度增加(0.91)，在由該投影透鏡形成的圖像中，提供所需的畸變值(-3％)，圖像質(zhì)量提高，提供在被攝體位于有限距離時(shí)投影透鏡的操作性。
文檔編號(hào)G02B13/16GK102870029SQ201180020224
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者瓦列里·瓦西里耶維奇·庫佐德維依 申請(qǐng)人:伊姆普斯封閉式股份有限公司