RU2104572C1 - Wide-aperture lens for near infrared light - Google Patents

Abstract

FIELD: night-vision equipment. SUBSTANCE: device has four members. First member is designed as convex-flat lens. Second member is designed as positive meniscus which convexity is directed to article. Third member is designed as flat-concave lens. Fourth member is designed as biconvex lens. Device conforms to conditions $$$, where $$$ is focal length of first and second members, $$$ is focal length of first, second and third members, $$$ are thickness values and air gaps in device, $$$ are curvature radiuses of second member, $$$ is focal length of fourth , $$$ is refraction index of lens of fourth member, $$$ is device focal length. EFFECT: increased functional capabilities. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к специальным объективам и может использоваться в ночных зрительных трубках. The invention relates to special lenses and can be used in night vision tubes.

Известны конструкции объективов, например, выложенная заявка Японии N 58-196516 (A), кл. G 02 B 13/02, опублик. 16.11.83, выложенная заявка Японии N 2-304408 (A), кл. G 02 B 13/02, опублик.18.12.90. Known lens designs, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-196516 (A), cl. G 02 B 13/02, published. 11.16.83, Japanese Patent Laid-Open No. 2-304408 (A), CL G 02 B 13/02, published 18.12.90.

Наиболее близким по технической сущности является объектив, описанный в выложенной заявке Японии N 55-124115 (A), кл. G 02 B 13/02, опублик. 25.09.80. The closest in technical essence is the lens described in Japanese Patent Laid-Open No. 55-124115 (A), cl. G 02 B 13/02, published. 09/25/80.

Объектив прототипа выполнен из следующих последовательно расположенных компонентов:
- первый компонент представляет собой положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету,
- второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету,
- третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,
- четвертый компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету.The prototype lens is made of the following components in series:
- the first component is a positive meniscus, convex to the object,
- the second component is a positive meniscus, convex to the subject,
- the third component is the negative meniscus, facing concavity to the image,
- the fourth component is the positive meniscus, convex to the subject.

Имеют место следующие соотношения:

где f₁₂ - фокусное расстояние первого, второго компонентов,
f₁₂₃ - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов,
f - фокусное расстояние всего объектива,
d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆ - толщины и воздушные промежутки в объективе,
r₆ - второй радиус кривизны третьего компонента,
n₁ , n₂, n₃, n₄ - показатели преломления линз компонентов,
ν₁,ν₂,ν₃,ν₄ - коэффициент Аббе линз компонентов.The following relationships hold:

where f ₁₂ is the focal length of the first, second components,
f ₁₂₃ is the focal length of the first, second, third components,
f is the focal length of the entire lens,
d ₁ , d ₂ , d ₃ , d ₄ , d ₅ , d ₆ - thickness and air gaps in the lens,
r ₆ is the second radius of curvature of the third component,
n ₁ , n ₂ , n ₃ , n ₄ - refractive indices of the lenses of the components,
ν ₁ , ν ₂ , ν ₃ , ν ₄ is the Abbe coefficient of the component lenses.

Данный объектив имеет малое относительное отверстие 1 : 2,8. This lens has a small relative aperture of 1: 2.8.

Задачей изобретения является создание светосильного объектива с относительным отверстием не меньше, чем 1 : 1,7 и угловым полем в пространстве предметов большем 11^o при хорошем качестве изображения по полю.The objective of the invention is to create a fast lens with a relative aperture of not less than 1: 1.7 and an angular field in the space of objects greater than 11 ^o with good image quality over the field.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается созданием светосильного объектива для ближней ИК-области спектра, содержащего четыре компонента, при этом первый компонент представляет собой положительную выпуклоплоскую линзу, второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательная плосковогнутая линза, четвертый компонент - двояковыпуклая линза, при этом соблюдены следующие соотношения:

где

- фокусное расстояние первого, второго компонентов,

- фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов,
d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆ - толщины и воздушные промежутки в объективе,
r₃, r₄ - радиусы кривизны второго компонента,

- фокусное расстояние четвертого компонента,
n₄ - показатель преломления линзы четвертого компонента,
f' - фокусное расстояние объектива.The technical result due to this task is achieved by creating a high-aperture lens for the near infrared region of the spectrum containing four components, the first component being a positive convex flat lens, the second component a positive meniscus convex to the object, the third component a negative plano-concave lens, the fourth component is a biconvex lens, while the following relationships are observed:

Where

- the focal length of the first, second components,

- the focal length of the first, second, third components,
d ₁ , d ₂ , d ₃ , d ₄ , d ₅ , d ₆ - thickness and air gaps in the lens,
r ₃ , r ₄ are the radii of curvature of the second component,

- the focal length of the fourth component,
n ₄ is the refractive index of the lens of the fourth component,
f 'is the focal length of the lens.

В результате описанного выше конструктивного выполнения объектива увеличивается относительное отверстие до 1 : 1,6, угловое поле в пространстве предметов до 2 W = 16^o54' при длине оптической системы L = ∑ d + s′ = 43,2 + 22,32 = 65,32 мм = 1,086 f' и хорошем качестве изображения по полю (меридиональная и сагиттальная кривизна изображения 0,152 мм и (-0,053) мм, продольная сферическая абберация (-0,007) мм. Здесь ∑ d - сумма толщин и воздушных промежутков в объективе, s' - заданный отрезок,
На фиг. 1 изображена оптическая схема объектива, на фиг.2 и 3 - графики аберраций объектива.As a result of the construction of the lens described above, the relative aperture increases to 1: 1.6, the angular field in the space of objects up to 2 W = 16 ^o 54 'with the length of the optical system L = ∑ d + s ′ = 43.2 + 22.32 = 65.32 mm = 1.086 f 'and good image quality over the field (meridional and sagittal image curvature 0.152 mm and (-0.053) mm, longitudinal spherical aberration (-0.007) mm. Here ∑ d is the sum of the thicknesses and air gaps in the lens, s' is a given segment,
In FIG. 1 shows an optical diagram of the lens, FIGS. 2 and 3 are graphs of lens aberrations.

Светосильный объектив для ближней ИК-области спектра (фиг. 1) состоит из четырех компонентов, первый компонент - выпуклоплоская линза 1, второй компонент - положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - плосковогнутая линза 3, четвертый компонент - двояковыпуклая линза 4. Апертурная диафрагма расположена за третьим компонентом на расстоянии 5,4 мм от него, диаметр апертурной диафрагмы равен 18,2 мм. В объективе соблюдены следующие соотношения:

,
где

- фокусное расстояние первого, второго компонентов,

- фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов,
d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆ - толщины и воздушные промежутки в объективе,
r₃, r₄ - радиусы кривизны второго компонента,

- фокусное расстояние четвертого компонента,
n₄ - показатель преломления линзы четвертого компонента,
f' - фокусное расстояние объектива.The fast aperture lens for the near infrared region of the spectrum (Fig. 1) consists of four components, the first component is a convex flat lens 1, the second component is a positive meniscus 2 convex to the object, the third component is a flat-concave lens 3, the fourth component is a biconvex lens 4 The aperture diaphragm is located behind the third component at a distance of 5.4 mm from it, the diameter of the aperture diaphragm is 18.2 mm. The following ratios are observed in the lens:

,
Where

- the focal length of the first, second components,

- the focal length of the first, second, third components,
d ₁ , d ₂ , d ₃ , d ₄ , d ₅ , d ₆ - thickness and air gaps in the lens,
r ₃ , r ₄ are the radii of curvature of the second component,

- the focal length of the fourth component,
n ₄ is the refractive index of the lens of the fourth component,
f 'is the focal length of the lens.

Светосильный объектив для ближней ИК-области спектра имеет фокусное расстояние f' = 60,13 мм, относительное отверстие 1 : 1,6, угловое поле в пространстве предметов 2 w = 16^o5', спектральный диапазон (0,68 - 0,78 - 0,9) мкм.The fast aperture lens for the near infrared region of the spectrum has a focal length f '= 60.13 mm, a relative aperture of 1: 1.6, an angular field in the space of objects 2 w = 16 ^o 5', a spectral range (0.68 - 0.78 - 0.9) microns.

Продольная сферическая аберрация - (-0,007) мм
Меридиональная кривизна изображения - 0,152 мм
Сагиттальная кривизна изображения - (-0,052) мм
Объектив имеет конструктивные параметры, представленные в таблице.Longitudinal spherical aberration - (-0.007) mm
Image meridional curvature - 0.152 mm
Sagittal image curvature - (-0.052) mm
The lens has design parameters presented in the table.

Апертурная диафрагма расположена после линзы 3 на расстоянии 5,4 мм от нее, диаметр апертурной диафрагмы равен 18,2 мм. The aperture diaphragm is located after the lens 3 at a distance of 5.4 mm from it, the diameter of the aperture diaphragm is 18.2 mm.

,
где

- задний фокальный отрезок.

,
Where

- back focal segment.

Claims (1)

Светосильный объектив для ближней ИК области спектра, содержащий четыре компонента, при этом первый компонент-положительная линза, второй компонент
положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательная линза, четвертый компонент положительная линза, отличающийся тем, что первый компонент выпуклоплоская линза, третий компонент - плосковогнутая линза, четвертый компонент двояковыпуклая линза, при этом имеют место следующие соотношения:

0,35f' < d₁ + d₂ + d₃ + d₄ + d₅ < 0,45f',
0,5 < r₃/r₄ < 0,65,

0,2f' < d₆ < 0,3f',
1,45 < n₄ < 1,53,
где

фокусное расстояние первого и второго компонентов;

фокусное расстояние первого, второго и третьего компонентов;
d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆ - толщины и воздушные промежутки в объективе;
r₃, r₄ радиусы кривизны второго компонента;

фокусное расстояние четвертого компонента;
n₄ показатель преломления линзы четвертого компонента,
f' фокусное расстояние объектива.Fast lens for the near infrared region of the spectrum, containing four components, the first component is a positive lens, the second component
a positive meniscus convex to the object, the third component is a negative lens, the fourth component is a positive lens, characterized in that the first component is a convex flat lens, the third component is a flat-concave lens, the fourth component is a biconvex lens, with the following relationships:

0.35f '<d ₁ + d ₂ + d ₃ + d ₄ + d ₅ <0.45f',
0.5 <r ₃ / r ₄ <0.65,

0.2f '<d ₆ <0.3f',
1.45 <n ₄ <1.53,
Where

focal length of the first and second components;

focal length of the first, second and third components;
d ₁ , d ₂ , d ₃ , d ₄ , d ₅ , d ₆ - thickness and air gaps in the lens;
r ₃ , r _{4 are the} radii of curvature of the second component;

focal length of the fourth component;
n _{4 is} the refractive index of the lens of the fourth component,
f 'the focal length of the lens.

Images