RU173290U1 - LENS WITH EXTENDED PASSENGER - Google Patents

Abstract

Объектив может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на ПЗС-матрице. Объектив содержит четыре компонента. Первый компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент - двояковыпуклая линза, третий компонент выполнен положительным и склеенным из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы, четвертый компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Толщины первого и четвертого компонентов составляют не менее 0,14 фокусного расстояния всего объектива. Технический результат - увеличение относительного отверстия, поля зрения и улучшение качества изображений по всему полю зрения при вынесенном входном зрачке. 6 ил., 1 табл.The lens can be used as a lens of a video camera with image formation on a CCD matrix. The lens contains four components. The first component is a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects, the second component is a biconvex lens, the third component is positive and glued from a negative meniscus facing a concave surface to a space of objects, and the biconvex lens, the fourth component is a negative meniscus facing a concave surface to image space. The thicknesses of the first and fourth components are at least 0.14 of the focal length of the entire lens. The technical result is an increase in the relative aperture, field of view and improving the quality of the images throughout the field of view with the input pupil. 6 ill., 1 tab.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам и может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на ПЗС-матрице.The utility model relates to optical instrumentation, namely, to lenses and can be used as a lens of a video camera with image formation on a CCD matrix.

Известен объектив с вынесенным зрачком [1] из пяти компонентов, первый из которых - одиночная положительная линза, второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеенного из отрицательной и положительной линз, третий компонент - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, четвертый компонент выполнен положительным в виде двух одиночных линз, пятый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Данная конструкция объектива при относительном отверстии 1:3 и угле поля зрения 2W=24^° и удалении входного зрачка от первой поверхности на расстояние менее 0,5 фокусного расстояния объектива имеет хорошее качество изображения в спектральном диапазоне (450…650)нм Недостатком данной конструкции является недостаточно широкий спектральный диапазон, а также большая длина объектива от первой поверхности объектива до плоскости изображения, составляющая не менее 2,6 фокусного расстояния объектива.A known lens with a pupil [1] made out of five components, the first of which is a single positive lens, the second component is made in the form of a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects and glued from a negative and positive lenses, the third component is a positive meniscus facing a concave surface to the space of objects, the fourth component is made positive in the form of two single lenses, the fifth component is made in the form of a negative meniscus facing a concave surface Resistance to image space and glued from biconvex and biconcave lenses. This lens design with a relative aperture of 1: 3 and a field of view angle of 2W = 24 ^° and the entrance pupil is removed from the first surface by a distance less than 0.5 of the focal length of the lens has good image quality in the spectral range (450 ... 650) nm. The disadvantage of this design is not wide enough spectral range, as well as a large length of the lens from the first surface of the lens to the image plane, which is at least 2.6 of the focal length of the lens.

Наиболее близким к предлагаемому объективу является объектив [2], состоящий из четырех компонентов, первый компонент которого выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и склеенного из отрицательной и положительной линз, четвертый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений.Closest to the proposed lens is a lens [2], consisting of four components, the first component of which is made in the form of a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects, the second component is made in the form of a biconvex lens, the third component is made in the form of a negative meniscus facing concave surface to the image space, and glued from negative and positive lenses, the fourth component is made in the form of a positive meniscus facing a concave surface space for image space.

Данная конструкция обеспечивает высокое качество изображений при угловом поле зрения до 12^°, относительном отверстии 1:3,4. Недостатком прототипа является недостаточное относительное отверстие и поле зрения.This design provides high quality images with an angular field of view of up to 12 ^° , a relative aperture of 1: 3.4. The disadvantage of the prototype is the lack of relative aperture and field of view.

Задачей полезной модели является увеличение относительного отверстия, поля зрения и улучшение качества изображений по всему полю зрения при вынесенном входном зрачке.The objective of the utility model is to increase the relative aperture, field of view and improve the quality of the images throughout the field of view with the input pupil.

Объектив с вынесенным входным зрачком состоит из четырех компонентов, расположенных последовательно на оптической оси, первый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент выполнен двусклеенным, четвертый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, в отличие от прототипа, третий компонент выполнен положительным и склеенным из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы, мениск четвертого компонента выполнен отрицательным, при этом толщина первого и четвертого компонентов составляют не менее 0,14 фокусного расстояния всего объектива.A lens with a remote entrance pupil consists of four components arranged sequentially on the optical axis, the first component is made in the form of a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects, the second component is made in the form of a biconvex lens, the third component is made of double-glued, the fourth component is made in the form of a meniscus facing a concave surface to the image space, unlike the prototype, the third component is made positive and glued from the negative ska concave surface facing to the space objects, and a biconvex lens component a fourth negative meniscus is formed, the thickness of the first and the fourth component is at least 0.14 total focal length lens.

Конструкция третьего компонента, выполненного в виде положительной двусклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и двояковыпуклой линзы, конструкция четвертого компонента в виде отрицательного мениска, выбор толщины отрицательных менисков первого и четвертого компонентов не менее 0,14 фокусного расстояния объектива, позволяет увеличить относительное отверстие за счет уменьшения сферохроматической аберрации, обеспечивает возможность выноса зрачка на расстояние не менее 0,4 фокусного расстояния объектива, а также позволяет увеличить поле зрения и улучшить качество изображения по всему полю за счет коррекции аберраций широких наклонных пучков и комы.The design of the third component, made in the form of a positive double-glued lens, consisting of a negative meniscus facing the space of images and a biconvex lens, the construction of the fourth component in the form of a negative meniscus, the choice of the thickness of the negative menisci of the first and fourth components of at least 0.14 of the focal length of the lens , allows you to increase the relative aperture by reducing spherochromatic aberration, provides the ability to carry the pupil at a distance not less than 0.4 of the focal length of the lens, and also allows you to increase the field of view and improve image quality throughout the field due to the correction of aberrations of wide inclined beams and coma.

Предлагаемый объектив с вынесенным зрачком работает в спектральном диапазоне: λ=(600…900) нм, имеет фокусное расстояние 35,6 мм, относительное отверстие 1:3, угловое поле зрения 2W=22^°. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции (Т) для пространственной частоты N=90 мм^-1 в точке на оси (у'=0) не менее 0,7, на поле зрения 2W=22^° не менее 0,5.The proposed lens with a remote pupil operates in the spectral range: λ = (600 ... 900) nm, has a focal length of 35.6 mm, a relative aperture of 1: 3, angular field of view 2W = 22 ^° . Polychromatic modulation transmission coefficients (T) for the spatial frequency N = 90 mm ^-1 at a point on the axis (y '= 0) of at least 0.7, in the field of view 2W = 22 ^{° of} at least 0.5.

На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива с вынесенным входным зрачком.In FIG. 1 shows an optical diagram of the proposed lens with a remote entrance pupil.

На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где R-радиусы кривизны поверхностей линз, D-расстояния между поверхностями линз, n_е-показатель преломления стекол линз для линии е (λ=546 нм), ν_е-число Аббе для линии е.In FIG. Figure 2 shows the design parameters of the objective lenses and the characteristics of glasses, where R is the radius of curvature of the lens surfaces, D is the distance between the lens surfaces, n _e is the refractive index of the lens glasses for the e line (λ = 546 nm), and ν _{e is the} Abbe number for the e line .

На фиг. 3 приведен график поперечной сферической аберрации объектива.In FIG. 3 is a graph of the transverse spherical aberration of the lens.

На фиг. 4 приведены графики аберраций широких наклонных пучков меридионального сечения угла поля зрения 2W=22^°.In FIG. Figure 4 shows the aberration plots of wide inclined beams of the meridional section of the angle of the field of view 2W = 22 ^° .

На фиг. 5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.In FIG. 5 is a graph of the calculated polychromatic frequency-contrast characteristic (T) for a point on the axis.

На фиг. 6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 2W=22^°.In FIG. Figure 6 shows a graph of the calculated polychromatic frequency-contrast characteristic (T) for a point on the edge of the field of view 2W = 22 ^° .

Частотно-контрастные характеристики объектива рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения, приведенной ниже.The frequency-contrast characteristics of the lens are calculated in accordance with the table of spectral efficiency coefficients of the actinic radiation flux given below.

Объектив с вынесенным входным зрачком (фиг.1) состоит из четырех компонентов и светофильтра. Первый компонент выполнен в виде отрицательного мениска 1, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 2, третий компонент выполнен в виде положительной двусклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска 3, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и двояковыпуклой линзы 4, четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска 5, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Объектив рассчитан со светофильтром 6, служащим для выделения спектрального диапазона. Входной зрачок объектива вынесен на расстояние 15 мм от первой поверхности объектива. Толщина первого и четвертого компонентов вдоль оптической оси составляет 5 мм и 6,5 мм, что составляет 0,14 и 0,18 фокусного расстояния всего объектива, соответственно.The lens with a remote entrance pupil (figure 1) consists of four components and a light filter. The first component is made in the form of a negative meniscus 1, facing a concave surface to the space of objects, the second component is made in the form of a biconvex lens 2, the third component is made in the form of a positive two-glued lens, consisting of a negative meniscus 3, facing a concave surface to the image space, and a biconvex lens 4, the fourth component is made in the form of a negative meniscus 5 facing a concave surface to the image space. The lens is designed with a light filter 6, which serves to highlight the spectral range. The entrance pupil of the lens is 15 mm from the first surface of the lens. The thickness of the first and fourth components along the optical axis is 5 mm and 6.5 mm, which is 0.14 and 0.18 of the focal length of the entire lens, respectively.

Графики аберраций, приведенные на фиг. 3 и 4, а также графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для угла поля зрения 2W=22^°, приведенные на фиг. 5 и 6, подтверждают, что объектив с вынесенным зрачком имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения.The aberration plots shown in FIG. 3 and 4, as well as graphs of a polychromatic frequency-contrast characteristic for a point on the axis and for an angle of view 2W = 22 ^° shown in FIG. 5 and 6 confirm that the pupil lens has good image quality over the entire field of view.

Объектив с вынесенным зрачком работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=22^° проходит через входной зрачок объектива, диаметром 11,9 мм, удаленный от первой поверхности объектива на расстояние 15 мм и, преломившись через поверхности линз четырех компонентов и светофильтр фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица.A lens with a remote pupil works as follows: a parallel beam of light with a field of view angle of 2W = 22 ^° passes through the entrance pupil of the lens, 11.9 mm in diameter, 15 mm removed from the first surface of the lens and refracted through the lens surfaces of the four components and the filter focuses in the image plane where the CCD is located.

Источники информацииInformation sources

1. RU 2393515 С1 (ГОУВПО «Тульский государственный университет) 27.06.2010, весь документ.1. RU 2393515 C1 (GOUVPO "Tula State University) 06/27/2010, the entire document.

2. BY 9510 U (ОАО «Пеленг») 30.08.2013, весь документ - прототип.2. BY 9510 U (OJSC "Peleng") 08/30/2013, the entire document is a prototype.

Claims (1)

Объектив с вынесенным входным зрачком из четырех компонентов, расположенных последовательно на оптической оси, первый компонент которого выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент выполнен двусклеенным, четвертый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, отличающийся тем, что третий компонент выполнен положительным и склеенным из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы, мениск четвертого компонента выполнен отрицательным, при этом толщины первого и четвертого компонентов составляют не менее 0,14 фокусного расстояния всего объектива.A lens with an entrance pupil of four components arranged sequentially on the optical axis, the first component of which is made in the form of a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects, the second component is made in the form of a biconvex lens, the third component is double-glued, the fourth component is made in the form of a meniscus facing a concave surface to the image space, characterized in that the third component is made positive and glued from a negative a ska facing a concave surface to the space of objects and a biconvex lens, the meniscus of the fourth component is negative, and the thicknesses of the first and fourth components are at least 0.14 of the focal length of the entire lens.

Images