RU2820282C1 - Объектив с вынесенным входным зрачком для ближней ИК-области спектра (варианты) - Google Patents
Объектив с вынесенным входным зрачком для ближней ИК-области спектра (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820282C1 RU2820282C1 RU2023133932A RU2023133932A RU2820282C1 RU 2820282 C1 RU2820282 C1 RU 2820282C1 RU 2023133932 A RU2023133932 A RU 2023133932A RU 2023133932 A RU2023133932 A RU 2023133932A RU 2820282 C1 RU2820282 C1 RU 2820282C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- lens group
- focal length
- entrance pupil
- convex
- Prior art date
Links
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 title claims abstract description 30
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, работающим с матричным фотоприемным устройством в ближней инфракрасной области спектра. Объектив содержит три линзовые группы. Первая линзовая группа состоит из двух компонентов - одиночной двояковыпуклой линзы и склеенной линзы с положительной оптической силой, состоящей из двояковыпуклой линзы и вогнуто-выпуклой менисковой линзы с отрицательным фокусным расстоянием. Вторая линзовая группа состоит из одиночной двояковыпуклой линзы. Третья линзовая группа состоит из двух последовательно расположенных выпукло-вогнутых менисковых линз с положительным фокусным расстоянием и третьей выпукло-вогнутой менисковой линзы с отрицательным фокусным расстоянием. Техническим результатом является обеспечение максимального удаления входного зрачка при сохранении поперечных размеров объектива, минимальной дисторсии. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам, работающим с матричным фотоприемным устройством (далее - МФПУ) в ближней инфракрасной (ИК) области спектра и может быть использовано для получения информации от бесконечно удаленных объектов.
Известны объективы с вынесенным входным зрачком различных конструкций, при этом различающихся между собой значениями полей зрения, относительного отверстия, удалением входного зрачка, а также наличием промежуточного изображения, что позволяет получать прямое изображение объекта.
В качестве примера можно привести патент «Светосильный объектив с вынесенными зрачками для ИК-области спектра» RU 2379723 С1 с приоритетом от 25.08.2008, опубл. 20.01.2010 [1]. Объектив содержит расположенные по ходу лучей первый, второй и третий положительные компоненты, включающие пять линз, и апертурную диафрагму между третьим компонентом и плоскостью изображения. Между первым и вторым компонентами расположена плоскость промежуточного изображения. Первый компонент содержит один мениск, второй и третий - по два мениска. Преломляющие поверхности всех менисков выполнены сферическими. Положительный мениск первого компонента и второй положительный мениск третьего компонента обращены вогнутостью к плоскости изображений. Во втором компоненте первый положительный мениск обращен вогнутостью к пространству предметов, и к нему вплотную расположен второй отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости изображений.
Объектив имеет следующие характеристики:
- Фокусное расстояние f=-24,5;
- Относительное отверстие 1:1,68;
- Угловое поле в пространстве предметов 18,7°;
- Удаление входного зрачка 26 мм;
- Размер изображения 2у'=8 мм;
- Спектральный диапазон от 7,7 до 10,3 мкм.
Объектив [1] имеет удаление входного зрачка, сравнимое с фокусным расстоянием в большую сторону, при этом обладая и высоким относительным отверстием.
Однако такое техническое решение направлено на создание объектива в дальней ИК области спектра, поэтому оптическая система содержит материал - германий, который не позволяет проводить наблюдения в видимой и ближней ИК-области спектра.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является патент «Широкоугольный объектив большой длины с вынесенным входным зрачком (варианты)» RU 2138068 С1 с приоритетом от 30.06.1998, опубл. 20.09.1999 [2]. Данное техническое решение было выбрано в качестве прототипа. Известный объектив содержит три линзовые группы, первая из которых выполнена в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы. Вторая линзовая группа содержит одну двояковыпуклую линзу. Третья линзовая группа состоит из двух положительных менисков и двояковыпуклой линзы между ними, один из менисков обращен вогнутостью к пространству предметов, а другой выпуклостью. Положительные мениски первой и третьей линзовых групп могут быть выполненными склеенными из двояковогнутой и двояковыпуклой линз.
Широкоугольный объектив имеет следующие основные характеристики:
- Фокусное расстояние f=3 мм;
- Относительное отверстие 1:2,5;
- Максимальное угловое поле зрения 130 град.;
- Удаление входного зрачка перед системой 1,5 мм;
- Рабочий спектральный диапазон от 0,486 до 0,8 мкм;
- Максимальный размер изображения 2у'=12,8 мм.
Широкоугольный объектив имеет большой угол поля зрения, высокое относительное отверстие, но довольно малое удаление входного зрачка от оптической системы. Кроме того, решение [2] имеет в составе стекла из тяжелых и сверхтяжелых кронов и флинтов и при максимальном поле зрения имеет большую бочкообразную дисторсию порядка 50%.
Задачей изобретения является создание объектива с максимально возможным удалением входного зрачка с сохранением высокого качества оптического изображения, минимальной дисторсией и улучшением технологичности за счет минимизации марок бесцветного оптического стекла и конструктивного выполнения его оптической схемы.
Техническим результатом изобретения является обеспечение максимального удаления входного зрачка при сохранении поперечных размеров объектива, минимальной дисторсии и повышение технологичности за счет уменьшения количества марок бесцветного оптического стекла.
Это достигается тем, что объектив с вынесенным входным зрачком для ближней ИК-области спектра, состоящий из трех линзовых групп, отличается тем, что первая линзовая группа состоит из двух компонентов - одиночной двояковыпуклой линзы и склеенной линзы с положительной оптической силой, вторая линзовая группа состоит из одиночной двояковыпуклой линзы, а третья линзовая группа состоит из двух последовательно расположенных выпукло-вогнутых менисковых линз с положительным фокусным расстоянием и третьей выпукло-вогнутой менисковой линзы с отрицательным фокусным расстоянием, при этом между толщинами и фокусными расстояниями линзовых групп соблюдены следующие соотношения:
1<d1/F1<1,4;
0,1<d2/F2<0,3;
0,5<d3/F3<0,8,
где d1 - толщина по оси первой линзовой группы;
d2 - толщина по оси второй линзовой группы;
d3 - толщина по оси третьей линзовой группы;
F1 - фокусное расстояние первой линзовой группы;
F2 - фокусное расстояние второй линзовой группы;
F3 - фокусное расстояние третьей линзовой группы, причем
объектив имеет фокусное расстояние минус 13 мм, длина всего объектива составляет 9Fo, задний отрезок составляет 1Fo, а вынос входного зрачка составляет 1,3Fo, где Fo - фокусное расстояние объектива по модулю.
По второму варианту это достигается тем, что объектив с вынесенным входным зрачком для ближней ИК-области спектра, состоящий из трех линзовых групп, отличается тем, что первая линзовая группа состоит из двух компонентов - одиночной двояковыпуклой линзы и склеенной линзы с положительной оптической силой, вторая линзовая группа состоит из одиночной двояковыпуклой линзы, а третья линзовая группа состоит из двух последовательно расположенных выпукло-вогнутых менисковых линз с положительным фокусным расстоянием и третьей выпукло-вогнутой менисковой линзы с отрицательным фокусным расстоянием, при этом между толщинами и фокусными расстояниями линзовых групп соблюдены следующие соотношения:
0,8<d1/F1<1,2;
0,1<d2/F2<0,3;
0,35<d3/F3<0,65,
где d1 - толщина по оси первой линзовой группы;
d2 - толщина по оси второй линзовой группы;
d3 - толщина по оси третьей линзовой группы;
F1 - фокусное расстояние первой линзовой группы;
F2 - фокусное расстояние второй линзовой группы;
F3 - фокусное расстояние третьей линзовой группы, причем
объектив имеет фокусное расстояние минус 16,6 мм, длина всего объектива составляет 6Fo, задний отрезок составляет 1Fo, а вынос входного зрачка составляет 1,2Fo, где Fo - фокусное расстояние всего объектива по модулю.
Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
Фиг. 1 - оптическая схема первого варианта объектива с вынесенным входным зрачком;
Фиг. 2 - оптическая схема второго варианта объектива с вынесенным входным зрачком;
Фиг. 3 - график частотно-контрастной характеристики первого варианта объектива с вынесенным входным зрачком;
Фиг. 4 - график частотно-контрастной характеристики второго варианта объектива с вынесенным входным зрачком.
Поставленная задача в первом варианте достигается за счет разработки объектива с вынесенным входным зрачком, содержащего двояковыпуклую линзу, склеенную линзу, которая содержит двояковыпуклую линзу и вогнуто-выпуклую отрицательную менисковую линзу, двояковыпуклую линзу, выпукло-вогнутую положительную менисковую линзу, выпукло-вогнутую менисковую положительную линзу и выпукло-вогнутую менисковую отрицательную линзу.
Выполнение второго компонента склеенным из двояковыпуклой линзы и вогнуто-выпуклого отрицательного мениска является оптимальным для коррекции остаточных хроматических аберраций.
Все компоненты, за исключением вогнуто-выпуклого отрицательного мениска во втором компоненте, выполнены из одной марки стекла.
Плоскопараллельная пластина, установленная в плоскости изображения, должна быть учтена при аберрационной коррекции, поскольку располагается в сходящемся пучке падающих на матрицу лучей. Пластина является элементов приемника изображения и должна обеспечивать ее функционирование.
Объектив с вынесенным входным зрачком (фиг. 1) содержит последовательно расположенные по ходу луча апертурную диафрагму (далее - АД), двояковыпуклую линзу 1, двояковыпуклую линзу 2 и склеенную с ней вогнуто-выпуклую линзу 3, двояковыпуклую линзу 4, выпукло-вогнутую линзу 5, выпукло-вогнутую линзу 6 и выпукло-вогнутую линзу 7, после которой расположена плоскопараллельная пластина 8, защищающая светочувствительный слой МФПУ 9.
Объектив работает следующим образом: световой поток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через входной зрачок объектива, которым является АД, далее проходит элементы 1-3, после чего формируется промежуточное изображение, которое далее перебрасывается элементами 4-8 в фокальную плоскость, совмещенную с плоскостью светочувствительного слоя МФПУ 9.
Поставленная задача во втором варианте достигается за счет разработки объектива с вынесенным входным зрачком, содержащего двояковыпуклую линзу, склеенную линзу, которая содержит двояковыпуклую линзу и вогнуто-выпуклую отрицательную менисковую линзу, двояковыпуклую линзу, выпукло-вогнутую положительную менисковую линзу, выпукло-вогнутую менисковую положительную линзу и выпукло-вогнутую менисковую отрицательную линзу.
Выполнение второго компонента склеенным из двояковыпуклой линзы и вогнуто-выпуклого отрицательного мениска является оптимальным для коррекции остаточных хроматических аберраций.
Все компоненты, за исключением вогнуто-выпуклого отрицательного мениска во втором компоненте, выполнены из одной марки стекла.
Плоскопараллельная пластина, установленная в плоскости изображения, должна быть учтена при аберрационной коррекции, поскольку располагается в сходящемся пучке падающих на матрицу лучей. Пластина является элементов приемника изображения и должна обеспечивать ее функционирование.
Объектив с вынесенным входным зрачком (фиг. 2) содержит последовательно расположенные по ходу луча апертурную диафрагму (далее - АД), двояковыпуклую линзу 1, двояковыпуклую линзу 2 и склеенную с ней вогнуто-выпуклую линзу 3, двояковыпуклую линзу 4, выпукло-вогнутую линзу 5, выпукло-вогнутую линзу 6 и выпукло-вогнутую линзу 7, после которой расположена плоскопараллельная пластина 8, защищающая светочувствительный слой МФПУ 9.
Объектив работает следующим образом: световой поток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через входной зрачок объектива, которым является АД, далее проходит элементы 1-3, после чего формируется промежуточное изображение, которое далее перебрасывается элементами 4-8 в фокальную плоскость, совмещенную с плоскостью светочувствительного слоя МФПУ 9.
В таблице приведены технические характеристики объектива с вынесенным входным зрачком в двух вариантах.
Таким образом, предлагаемый объектив с вынесенным входным зрачком для ближней ИК-области спектра, обладающий совокупностью указанных отличительных признаков, в сравнении с прототипом позволяет при максимально возможном удалении входного зрачка обеспечить минимальную дисторсию и сохранить высокое качество оптического изображения, а также повысить технологичность за счет уменьшения количества марок бесцветного оптического стекла.
Claims (22)
1. Объектив с вынесенным входным зрачком для ближней ИК-области спектра, состоящий из трех линзовых групп, отличающийся тем, что первая линзовая группа состоит из двух компонентов - одиночной двояковыпуклой линзы и склеенной линзы с положительной оптической силой, вторая линзовая группа состоит из одиночной двояковыпуклой линзы, а третья линзовая группа состоит из двух последовательно расположенных выпукло-вогнутых менисковых линз с положительным фокусным расстоянием и третьей выпукло-вогнутой менисковой линзы с отрицательным фокусным расстоянием, при этом между толщинами и фокусными расстояниями линзовых групп соблюдены следующие соотношения:
1<d1/F1<1,4;
0,1<d2/F2<0,3;
0,5<d3/F3<0,8,
где d1 - толщина по оси первой линзовой группы;
d2 - толщина по оси второй линзовой группы;
d3 - толщина по оси третьей линзовой группы;
F1 - фокусное расстояние первой линзовой группы;
F2 - фокусное расстояние второй линзовой группы;
F3 - фокусное расстояние третьей линзовой группы, причем
объектив имеет фокусное расстояние минус 13 мм, длина всего объектива составляет 9Fo, задний отрезок составляет 1Fo, а вынос входного зрачка составляет 1,3Fo, где Fo - фокусное расстояние объектива по модулю.
2. Объектив с вынесенным входным зрачком для ближней ИК-области спектра, состоящий из трех линзовых групп, отличающийся тем, что первая линзовая группа состоит из двух компонентов - одиночной двояковыпуклой линзы и склеенной линзы с положительной оптической силой, вторая линзовая группа состоит из одиночной двояковыпуклой линзы, а третья линзовая группа состоит из двух последовательно расположенных выпукло-вогнутых менисковых линз с положительным фокусным расстоянием и третьей выпукло-вогнутой менисковой линзы с отрицательным фокусным расстоянием, при этом между толщинами и фокусными расстояниями линзовых групп соблюдены следующие соотношения:
0,8<d1/F1<1,2;
0,1<d2/F2<0,3;
0,35<d3/F3<0,65,
где d1 - толщина по оси первой линзовой группы;
d2 - толщина по оси второй линзовой группы;
d3 - толщина по оси третьей линзовой группы;
F1 - фокусное расстояние первой линзовой группы;
F2 - фокусное расстояние второй линзовой группы;
F3 - фокусное расстояние третьей линзовой группы, причем
объектив имеет фокусное расстояние минус 16,6 мм, длина всего объектива составляет 6Fo, задний отрезок составляет 1Fo, а вынос входного зрачка составляет 1,2Fo, где Fo - фокусное расстояние всего объектива по модулю.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2820282C1 true RU2820282C1 (ru) | 2024-06-03 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2281536C1 (ru) * | 2005-03-11 | 2006-08-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Инфракрасный объектив с вынесенным входным зрачком |
RU104737U1 (ru) * | 2010-12-20 | 2011-05-20 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Светосильный объектив для инфракрасной области спектра |
RU2578661C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-03-27 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2281536C1 (ru) * | 2005-03-11 | 2006-08-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Инфракрасный объектив с вынесенным входным зрачком |
RU104737U1 (ru) * | 2010-12-20 | 2011-05-20 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Светосильный объектив для инфракрасной области спектра |
RU2578661C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-03-27 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4124798A (en) | Optical viewing apparatus | |
US4189211A (en) | Wide angle telecentric projection lens assembly | |
CN110208923B (zh) | 成像***及具有该***的光学镜头 | |
JP7194979B2 (ja) | 撮像光学系及び撮像装置 | |
CN113311563A (zh) | 光学镜头 | |
JP5379154B2 (ja) | デュアル焦点距離レンズ系 | |
RU2368924C2 (ru) | Светосильный зеркально-линзовый объектив | |
RU2820282C1 (ru) | Объектив с вынесенным входным зрачком для ближней ИК-области спектра (варианты) | |
US2777364A (en) | Fogusing lens for ophthalmic instrument | |
CN116626895A (zh) | 虚像显示装置用光学***、虚像显示装置及头戴式显示器 | |
US2421927A (en) | Optical objective of the telephoto type | |
RU2517760C1 (ru) | Объектив коллиматора | |
RU2445659C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2316795C1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
RU2248024C2 (ru) | Катадиоптрический телескоп | |
US2424827A (en) | Extreme aperture objective | |
RU2779740C1 (ru) | Инфракрасный объектив | |
RU2737028C1 (ru) | Широкоугольный ортоскопический объектив | |
RU2472190C1 (ru) | Катадиоптрический телескоп | |
RU2802801C1 (ru) | Объектив для коротковолнового инфракрасного диапазона спектра | |
RU204540U1 (ru) | Объектив | |
RU204248U1 (ru) | Объектив | |
RU2754310C1 (ru) | Инфракрасная система с тремя полями зрения | |
RU2281536C1 (ru) | Инфракрасный объектив с вынесенным входным зрачком | |
RU2656015C1 (ru) | Оптическая система |