EA007361B1 - Lens - Google Patents

Abstract

The invention relates to optical and electronic instrument production, namely lens, and may be used as an objective of night vision device (NVD).The objective, contains a biconvex lens, a meniscus, the positive meniscus inverted by a convex surface to space of subjects and a single lens, consequently located on a beam path, distinguished by that the meniscus is executed from biconvex and biconcave lenses stuck together, and biconcave lens is distanced from a biconvex lens on distance not less than 0.25 focal length of an objective, and between a positive meniscus and a single lens a negative meniscus inverted by a convex surface to space of subjects is set in, thus the single lens has the biconvex shape.The offered design of an objective allows to improve quality of the image due to increase of polychromatic frequency - contrast characteristics of an objective on a field of view.

Description

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к объективам, и может быть использовано в качестве объектива прибора ночного видения (ПИВ).The invention relates to an opto-electronic instrumentation, namely, lenses, and can be used as a lens night vision device (PIV).

Известен светосильный объектив для ИК-области [1], содержащий пять компонентов, из которых первый, четвертый и пятый - положительные мениски, а остальные - отрицательные мениски. Недостатками данного объектива являются большой задний отрезок, который не позволяет разместить объектив в конструкции прибора, и значительное виньетирование на краю поля изображения.Known high-aperture lens for the infrared region [1], which contains five components, of which the first, fourth and fifth are positive menisci, and the rest are negative menisci. The disadvantages of this lens are a large back section, which does not allow to place the lens in the design of the device, and significant vignetting at the edge of the image field.

Наиболее близким к предлагаемому объективу по технической сущности является светосильный объектив [2], содержащий четыре компонента, первый из которых - двояковыпуклая линза, второй - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, третий - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, а четвертый - одиночная линза. Недостатком оптической системы объектива является недостаточно высокое качество изображения вследствие невысоких значений полихроматических частотно-контрастных характеристик объектива.The closest to the proposed lens to the technical essence is a high-aperture lens [2], containing four components, the first of which is a biconvex lens, the second is a negative meniscus facing the object space with a concave surface, the third is a positive meniscus facing the image space with a concave surface and the fourth is a single lens. The disadvantage of the optical system of the lens is not sufficiently high image quality due to the low values of the polychromatic frequency-contrast characteristics of the lens.

Задачей изобретения является повышение качества изображения объектива за счет увеличения полихроматических частотно-контрастных характеристик объектива по полю зрения.The objective of the invention is to improve the quality of the image of the lens by increasing the polychromatic frequency-contrast characteristics of the lens in the field of view.

Поставленная задача решается тем, что в известном объективе, содержащем по ходу лучей двояковыпуклую линзу, мениск, положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, и одиночную линзу, мениск выполнен склеенным из двух линз, двояковыпуклой и двояковогнутой, причем мениск отстоит от двояковыпуклой линзы на расстоянии не менее 0,25 фокусного расстояния объектива в целом, а между положительным мениском и одиночной линзой введен отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, при этом одиночная линза имеет двояковыпуклую форму.The problem is solved by the fact that in a known lens containing a biconvex lens along the rays, a meniscus, a positive meniscus facing a convex surface to the space of objects, and a single lens, the meniscus is glued together from two lenses, biconvex and biconcave, and the meniscus is separated from the biconvex at a distance of not less than 0.25 of the focal length of the lens as a whole, and between the positive meniscus and a single lens, a negative meniscus is introduced, facing a convex surface to the space of objects, When this single lens has a biconvex shape.

На фиг. 1 представлена оптическая схема предлагаемого объектива.FIG. 1 shows the optical scheme of the proposed lens.

Объектив содержит пять компонентов: первый - двояковыпуклая линза 1, второй компонент представлен в виде склейки из двояковыпуклой 2 и двояковогнутой 3 линз, разность показателей преломления стекол которых должна быть не менее 0,2, отстоящей от первого компонента на расстоянии не менее 0,25 фокусного расстояния объектива, третий и четвертый компоненты - положительный 4 и отрицательный 5 мениски, обращенные выпуклыми поверхностями к пространству предметов, пятый - одиночная линза 6, выполненная из стекла с показателем преломления не менее 1,6.The lens contains five components: the first is a biconvex lens 1, the second component is presented in the form of gluing from a biconvex 2 and a biconcave 3 lenses, the difference of the refractive indices of the glasses of which must be at least 0.2, separated from the first component at a distance of at least 0.25 lens distances, the third and fourth components are positive 4 and negative 5 menisci facing convex surfaces to the space of objects, the fifth is a single lens 6 made of glass with a refractive index of at least 1.6.

Выбор конструкции второго компонента, выполненного в виде склейки из двух линз, разность показателей преломления стекол которых не менее 0,2, в сочетании с выбором конструкций других компонентов, их оптических сил и расстояния между первым и вторым компонентами позволили значительно повысить частотно-контрастные характеристики объектива в широком спектральном диапазоне практически по всему полю зрения.The choice of the design of the second component, made in the form of glueing from two lenses, the difference in the refractive indices of the glasses of which is not less than 0.2, in combination with the choice of the structures of other components, their optical forces and the distance between the first and second components allowed to significantly increase the frequency-contrast characteristics of the lens in a wide spectral range of almost the entire field of view.

Предлагаемый объектив имеет фокусное расстояние 100 мм; относительное отверстие 1:1,56; линейное поле зрения 18 мм; рабочий спектральный диапазон (440-660-880) нм. Объектив исправлен для работы с пластиной толщиной 5,6 мм, изготовленной из стекла К8.The proposed lens has a focal length of 100 mm; relative aperture 1: 1.56; 18 mm linear field of view; working spectral range (440-660-880) nm. The lens is fixed to work with the plate thickness of 5.6 mm, made of glass K8.

На фиг. 2 представлены графики остаточных аберраций объектива, а на фиг. 3 приведены графики расчетных полихроматических частотно-контрастных характеристик (ЧКХ) предлагаемого объектива.FIG. 2 shows plots of residual aberrations of the lens, and FIG. 3 shows the graphs of the calculated polychromatic frequency-contrast characteristics (MTF) of the proposed lens.

Конструктивные параметры объектива представлены в таблице.The design parameters of the lens are presented in the table.

Радиус, мм Radius, mm Толщина, мм Thickness mm Показатель преломления, п_е The refractive index, n _e Коэффициент Аббе, у_е Abbe coefficient, _ye К.1 = 210,9 K.1 = 210.9 ϋι = 7,5 ϋι = 7.5 1,4891 1,4891 69,9 69.9 К₂ = -210,9K ₂ = -210.9 ϋ₂= 35,67ϋ ₂ = 35.67 Кз = 79,43 Ks = 79.43 ϋ₃=12,2ϋ ₃ = 12.2 1,4891 1,4891 69,9 69.9 К4 = - 66,68 K4 = - 66.68 ϋ₄=4,0ϋ ₄ = 4.0 1,7617 1.7617 27,3 27.3 К₅= 175,39K ₅ = 175.39 ϋ₅ = 6,83ϋ ₅ = 6.83 Кб =27,42 Kb = 27.42 ϋ₆-9,0ϋ ₆ -9.0 1,618 1.618 34,3 34.3 К₇ = 46,99K ₇ = 46.99 ϋ₇=8,68ϋ ₇ = 8.68 К₈= 165,96K ₈ = 165,96 ϋ₈=3,5ϋ ₈ = 3.5 1,6541 1.6541 43,2 43.2 К₉= 22,28K ₉ = 22.28 ϋ₉ = 4,36ϋ ₉ = 4.36 Кю= 40,55 Kyu = 40.55 ϋιο=7,5 ϋιο = 7.5 1,66 1.66 50,8 50.8 Кц = -108,64 Cr = -108,64 ϋ_Η = 40ϋ _Η = 40 К.12=СО K.12 = CO ϋ12=5,6 ϋ12 = 5.6 1,5183 1.5183 63,8 63,8 К1з = со K1z = with

Как видно из расчетов, ЧКХ для точки на оси не менее 40% при 50 лин/мм и не менее 30% при лин/мм для точки поля, соответствующей 2ω=8°, следовательно, положительный эффект от предлагаемых технических решений достигнут.As can be seen from the calculations, the MTF for a point on the axis is at least 40% at 50 lines / mm and at least 30% at lines / mm for a field point corresponding to 2ω = 8 °, therefore, a positive effect from the proposed technical solutions has been achieved.

- 1 007361- 1 007361

В настоящее время осуществляется подготовка к запуску объектива в серийное производство. Использованные источники информацииCurrently, preparations are underway for launching the lens into mass production. Information sources used

1. КИ 2050564 С1, 602В 13/14, 1995г.1. KI 2050564 C1, 602B 13/14, 1995.

2. ВИ 2105333 С1 602В9/12, 602В9/34, 602В15/22, 1998г. (прототип).2. VI 2105333 C1 602B9 / 12, 602B9 / 34, 602B15 / 22, 1998. (prototype).

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Объектив, содержащий последовательно расположенные по ходу лучей двояковыпуклую линзу, мениск, положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, и одиночную линзу, отличающийся тем, что мениск выполнен склеенным из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, отстоящим от двояковыпуклой линзы на расстоянии не менее 0,25 фокусного расстояния объектива, а между положительным мениском и одиночной линзой введен отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, при этом одиночная линза имеет двояковыпуклую форму.A lens containing a biconvex lens sequentially located along the rays, a meniscus, a positive meniscus facing a convex surface to the space of objects, and a single lens, characterized in that the meniscus is glued from a biconvex and biconcave lens at a distance of at least 0, 25 of the focal length of the lens, and between the positive meniscus and a single lens a negative meniscus is introduced, facing a convex surface to the space of objects, while a single lens but has a biconvex shape.