RU2631538C1 - Objective lens for closer ir-spectrum - Google Patents
Objective lens for closer ir-spectrum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631538C1 RU2631538C1 RU2016119950A RU2016119950A RU2631538C1 RU 2631538 C1 RU2631538 C1 RU 2631538C1 RU 2016119950 A RU2016119950 A RU 2016119950A RU 2016119950 A RU2016119950 A RU 2016119950A RU 2631538 C1 RU2631538 C1 RU 2631538C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- component
- glued
- components
- meniscus
- Prior art date
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims description 5
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам для ближней ИК-области спектра 0,6-0,9 мкм, и может быть использовано в наблюдательных приборах и телевизионных обзорных комплексах.The invention relates to optical instrumentation, and in particular to lenses for the near infrared region of the spectrum of 0.6-0.9 microns, and can be used in observation devices and television surveillance systems.
Известен объектив, содержащий три компонента, первый из которых - двухсклеенная линза, состоящая из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, а второй и третий положительные мениски, обращенные вогнутостью к изображению (Патент РФ №2105333, МПК6 G02B 9/12, G02B 9/34, G02B 15/22, 1995).A known lens containing three components, the first of which is a double-glued lens, consisting of a biconvex lens and a negative meniscus, and the second and third positive menisci facing concavity to the image (RF Patent No. 2105333, IPC 6 G02B 9/12, G02B 9/34 G02B 15/22, 1995).
Указанный объектив имеет низкое качество изображения, не позволяющее достичь предела разрешающего, соответствующего размеру пикселей современных телевизионных матричных фотоприемников приемников.The specified lens has a low image quality that does not allow reaching the resolution limit corresponding to the pixel size of modern television matrix photodetectors of receivers.
Наиболее близким к заявляемому является объектив, содержащий четыре компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, склеенный из двух линз, четвертый компонент - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению (Патент РФ №2218585, МПК7 G02В 9/60, G02B 13/14,2002).Closest to the claimed is a lens containing four components, the first of which is a positive meniscus convex to the object, glued from a biconvex and biconcave lenses, the second component is a positive meniscus, convex to the object, the third component is a negative meniscus glued from two lenses, the fourth component is the negative meniscus convex to the image (RF Patent No. 2218585, IPC 7 G02B 9/60, G02B 13 / 14,2002).
Указанный объектив также имеет недостаточно высокое качество изображения, не позволяющее достичь предела разрешающего, соответствующего размеру пикселей современных телевизионных матричных фотоприемников. Как показывает расчет по конструктивным параметрам, приведенным в таблицах 3 и 5 в описании, диаметр кружка рассеяния, в котором сосредоточено 80% энергии, составляет 10 мкм для центра поля и 15 мкм для края поля. Типичный размер одного пикселя в современных телевизионных фотоприемниках составляет 5 мкм.The specified lens also has insufficiently high image quality, which does not allow reaching the resolution limit corresponding to the pixel size of modern television matrix photodetectors. As the calculation according to the design parameters shown in tables 3 and 5 in the description shows, the diameter of the scattering circle, in which 80% of the energy is concentrated, is 10 μm for the center of the field and 15 μm for the edge of the field. The typical size of one pixel in modern television photodetectors is 5 microns.
Кроме того, указанный объектив имеет относительно большую длину и малый рабочий отрезок, т.е. расстояние от последней поверхности объектива до плоскости изображения. Из конструктивных параметров, приведенных в таблицах 3 и 5, следует, что отношение длины объектива к фокусному расстоянию составляет 1,10 и 1,16 соответственно, а отношение рабочего отрезка к фокусному расстоянию объектива составляет 0.21 и 0,16 соответственно. Большая длина объектива увеличивает его габариты и вес, а малый рабочий отрезок не позволяет разместить за объективом дополнительную фокусирующую линзу или светорегулирующие устройство, например набор светофильтров или светоделительное зеркало.In addition, the specified lens has a relatively large length and a small working distance, i.e. distance from the last lens surface to the image plane. From the design parameters shown in tables 3 and 5, it follows that the ratio of the lens length to the focal length is 1.10 and 1.16, respectively, and the ratio of the working segment to the focal length of the lens is 0.21 and 0.16, respectively. The large length of the lens increases its size and weight, and the small working distance does not allow placing an additional focusing lens or light control device, such as a set of light filters or a beam splitting mirror, behind the lens.
Задача настоящего изобретения - повышение качества изображения, уменьшение длины и увеличение рабочего отрезка объектива.The objective of the present invention is to improve image quality, reduce length and increase the working length of the lens.
Поставленная задача решается тем, что в объективе для ближней ИК области спектра, содержащем апертурную диафрагму и четыре компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, склеенный из двух линз, четвертый компонент - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, новым является то, что второй компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению, склеенного из отрицательного и положительного менисков, при этом фокусные расстояния компонентов удовлетворяют следующим условиям:The problem is solved in that in the lens for the near infrared region of the spectrum containing an aperture diaphragm and four components, the first of which is a positive meniscus convex to the object, glued from a biconvex and biconcave lenses, the second component is a positive meniscus, convex to the object , the third component is the negative meniscus glued from two lenses, the fourth component is the negative meniscus, convex to the image, new is that the second component is glued m of a biconcave and a biconvex lens, the third component is in the form of a meniscus which is convex to the image of a cemented negative and positive meniscus, while the components of the focal lengths satisfy the following conditions:
F0/F1=0,1÷1,0;F 0 / F 1 = 0.1 ÷ 1.0;
F2/F0=0,5÷0,9;F 2 / F 0 = 0.5 ÷ 0.9;
F0/|F3|=0,1÷1,0;F 0 / | F 3 | = 0.1 ÷ 1.0;
|F4|/F0=0,5÷0,9;| F 4 | / F 0 = 0.5 ÷ 0.9;
где F1, F2, F3, F4, F0 - фокусные расстояния первого, второго, третьего, четвертого компонентов и объектива соответственно.where F 1 , F 2 , F 3 , F 4 , F 0 are the focal lengths of the first, second, third, fourth components and the lens, respectively.
Представленная конструкция позволяет повысить качество изображения, уменьшить длину и увеличить задний рабочий отрезок объектива.The presented design allows to improve image quality, reduce length and increase the rear working segment of the lens.
В частном случае между вторым и третьим компонентом расположена апертурная диафрагма с возможностью регулирования диаметра. Это дает дополнительную возможность регулирования светового потока на фотоприемнике, что расширяет функциональные возможности объектива.In the particular case between the second and third component is an aperture diaphragm with the ability to control the diameter. This gives an additional opportunity to control the light flux at the photodetector, which extends the functionality of the lens.
В частном случае между четвертым компонентом и плоскостью изображений расположена одиночная линза с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Это дает возможность фокусировки на предметы, находящиеся на конечном расстоянии, что также расширяет функциональные возможности объектива.In the particular case between the fourth component and the image plane there is a single lens with the ability to move along the optical axis. This makes it possible to focus on objects located at a finite distance, which also extends the functionality of the lens.
В частных случаях материалы линз и конструктивные параметры объектива удовлетворяют следующим условиям:In special cases, the lens materials and the design parameters of the lens satisfy the following conditions:
- первая линза второго компонента и вторая линза третьего компонента выполнены из одного материала;- the first lens of the second component and the second lens of the third component are made of one material;
- вторая линза второго компонента и первая линза третьего компонента выполнены из одного материала;- the second lens of the second component and the first lens of the third component are made of one material;
- первая линза первого компонента и четвертый компонент выполнены из одного материала;- the first lens of the first component and the fourth component are made of one material;
- оптические поверхности выполнены с соблюдением следующего соотношения:- optical surfaces are made in compliance with the following ratio:
R9=-R1;R 9 = -R 1 ;
где R1 - радиус первой поверхности первого компонента,where R 1 is the radius of the first surface of the first component,
R9 - радиус последней поверхности третьего компонента.R 9 - radius of the last surface of the third component.
В вышеуказанных частных случаях сокращается используемый для изготовления набор марок стекол и набор пробных стекол, что повышает технологичность изготовления объектива.In the above particular cases, the set of glass grades and the set of test glasses used for manufacturing are reduced, which increases the manufacturability of the lens.
На фиг. 1а, 1б, 1в показана оптическая схема объектива для вариантов 1, 2, 3 соответственно, на фиг. 2а, 2б, 2в - частотно-контрастная характеристика объектива для вариантов 1, 2, 3 соответственно.In FIG. 1a, 1b, 1c shows the optical scheme of the lens for
Объектив содержит апертурную диафрагму и четыре компонента. Первый компонент - положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент - положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к предмету, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Третий компонент - отрицательный мениск 3, обращенный выпуклостью к изображению, склеенный из отрицательного и положительного менисков. Четвертый компонент - отрицательный мениск 4, обращенный выпуклостью к изображению.The lens contains an aperture diaphragm and four components. The first component is the positive meniscus 1, convex to the object, glued from a biconvex and biconcave lenses. The second component is the
Фокусные расстояния компонентов удовлетворяют следующим условиям:The focal lengths of the components satisfy the following conditions:
F0/F1=0,1÷1,0;F 0 / F 1 = 0.1 ÷ 1.0;
F2/F0=0,5÷0,9;F 2 / F 0 = 0.5 ÷ 0.9;
F0/|F3|=0,1÷1,0;F 0 / | F 3 | = 0.1 ÷ 1.0;
|F4|/F0=0,5÷0,9;| F 4 | / F 0 = 0.5 ÷ 0.9;
где F1, F2, F3, F4, F0 - фокусные расстояния первого, второго, третьего, четвертого компонентов и объектива соответственно.where F 1 , F 2 , F 3 , F 4 , F 0 are the focal lengths of the first, second, third, fourth components and the lens, respectively.
Между вторым компонентом 2 и третьим компонентом 3 расположена апертурная диафрагма с возможностью регулирования диаметра.Between the
Между четвертым компонентом 4 и плоскостью изображений расположена одиночная линза 5 с возможностью перемещения вдоль оптической оси.Between the fourth component 4 and the image plane is a
На фиг. 1а, 1б, 1в показан также светофильтр 6, ограничивающий рабочую область спектра.In FIG. 1a, 1b, 1c also shows a
Материалы линз и конструктивные параметры объектива удовлетворяют следующим условиям:The lens materials and design parameters of the lens satisfy the following conditions:
- первая линза второго компонента и вторая линза третьего компонента выполнены из одного материала;- the first lens of the second component and the second lens of the third component are made of one material;
- вторая линза второго компонента и первая линза третьего компонента выполнены из одного материала;- the second lens of the second component and the first lens of the third component are made of one material;
- первая линза первого компонента и четвертый компонент выполнены из одного материала.- the first lens of the first component and the fourth component are made of one material.
- оптические поверхности выполнены с соблюдением следующего соотношения:- optical surfaces are made in compliance with the following ratio:
R9=-R1;R 9 = -R 1 ;
где R1 - радиус первой поверхности первого компонента,where R 1 is the radius of the first surface of the first component,
R9 - радиус последней поверхности третьего компонента.R 9 - radius of the last surface of the third component.
Ниже приведены три варианта конкретного выполнения объектива.Below are three options for a specific implementation of the lens.
В табл. 1, 2, 3 приведены конструктивные параметры объектива - радиусы поверхностей, толщины линз и воздушных промежутков между ними, материалы и диаметры линз - для вариантов 1, 2, 3 соответственно.In the table. 1, 2, 3 shows the design parameters of the lens - the radii of the surfaces, the thickness of the lenses and air gaps between them, the materials and diameters of the lenses for
В таблице 4 приведены рассчитанные оптические характеристики объектива для вариантов 1, 2, 3.Table 4 shows the calculated optical characteristics of the lens for
Положительный эффект предлагаемой конструкции объектива заключается в том, что она обеспечивает, по сравнению с прототипом, повышенное качество изображения, что позволяет обеспечить предел разрешения, соответствующий размеру пикселей современных телевизионных матричных фотоприемников.The positive effect of the proposed lens design is that it provides, in comparison with the prototype, higher image quality, which allows to provide a resolution limit corresponding to the pixel size of modern television matrix photodetectors.
Предлагаемый объектив, по сравнению с прототипом, имеет относительно небольшую длину и относительно большой рабочий отрезок, что позволяет уменьшить габариты и вес объектива и разместить за объективом дополнительную фокусирующую линзу или светорегулирующие устройство, например набор светофильтров или светоделительное зеркало.The proposed lens, in comparison with the prototype, has a relatively short length and a relatively large working length, which allows to reduce the size and weight of the lens and place an additional focusing lens or light control device behind the lens, for example, a set of light filters or a beam splitter mirror.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119950A RU2631538C1 (en) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Objective lens for closer ir-spectrum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119950A RU2631538C1 (en) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Objective lens for closer ir-spectrum |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631538C1 true RU2631538C1 (en) | 2017-09-25 |
Family
ID=59931198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016119950A RU2631538C1 (en) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Objective lens for closer ir-spectrum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631538C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2675195C1 (en) * | 2018-02-13 | 2018-12-17 | ООО "Конструкторское бюро "Луггар" | Lens for swir range spectrum |
RU2690098C1 (en) * | 2018-10-11 | 2019-05-30 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Near-ir spectrum lens |
RU195924U1 (en) * | 2019-11-13 | 2020-02-11 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | LENS |
RU200847U1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-11-13 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Mid-IR projection lens |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3556642A (en) * | 1969-08-15 | 1971-01-19 | Ibm | Micro-objective lens system |
US4329024A (en) * | 1977-09-13 | 1982-05-11 | Pilkington P.E. Limited | Objective lenses |
RU2218585C1 (en) * | 2002-03-20 | 2003-12-10 | Конструкторско-технологический институт прикладной микроэлектроники СО РАН | Objective lens of night vision device |
RU153917U1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | LENS |
-
2016
- 2016-05-23 RU RU2016119950A patent/RU2631538C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3556642A (en) * | 1969-08-15 | 1971-01-19 | Ibm | Micro-objective lens system |
US4329024A (en) * | 1977-09-13 | 1982-05-11 | Pilkington P.E. Limited | Objective lenses |
RU2218585C1 (en) * | 2002-03-20 | 2003-12-10 | Конструкторско-технологический институт прикладной микроэлектроники СО РАН | Objective lens of night vision device |
RU153917U1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | LENS |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2675195C1 (en) * | 2018-02-13 | 2018-12-17 | ООО "Конструкторское бюро "Луггар" | Lens for swir range spectrum |
RU2690098C1 (en) * | 2018-10-11 | 2019-05-30 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Near-ir spectrum lens |
RU195924U1 (en) * | 2019-11-13 | 2020-02-11 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | LENS |
RU200847U1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-11-13 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Mid-IR projection lens |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2631538C1 (en) | Objective lens for closer ir-spectrum | |
KR101719876B1 (en) | Optical system | |
JP2013257599A5 (en) | ||
CN103823294B (en) | There is the continuous vari-focus medium-wave infrared optical system of overlength focal length | |
KR20180101269A (en) | Zoom lens and image pickup apparatus including same | |
JP6487004B2 (en) | Variable focus optical system | |
JP2012159841A (en) | Imaging microlens | |
CN106125268B (en) | A kind of liquid lens zoom lens and the camera shooting instrument including it | |
US20150277087A1 (en) | Compact modified retrofocus-type wide-angle lens | |
RU2694557C1 (en) | Infrared system with two fields of view | |
RU2630194C1 (en) | Large-aperture lens | |
CN104991330B (en) | A kind of novel photographic camera lens | |
RU2645912C1 (en) | High-aperture lens | |
WO2019054887A3 (en) | Method of creating a multi-planar image by using varifocal lenses and a device to realize this method | |
RU162339U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
CN104459958A (en) | Prime lens used for infrared camera | |
RU163268U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
RU2547005C1 (en) | Apochromatic lens | |
RU2586273C1 (en) | High-aperture lens | |
RU2672703C1 (en) | Two-channel mirror-lens system | |
RU2560748C1 (en) | Large aperture optical system | |
RU2646405C1 (en) | Infrared mirror-lens system | |
RU2624658C1 (en) | Infrared system with two vision fields | |
RU2649227C1 (en) | High-aperture lens | |
RU157161U1 (en) | LENS |