RU104331U1 - INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE - Google Patents

INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE Download PDF

Info

Publication number
RU104331U1
RU104331U1 RU2010144687/28U RU2010144687U RU104331U1 RU 104331 U1 RU104331 U1 RU 104331U1 RU 2010144687/28 U RU2010144687/28 U RU 2010144687/28U RU 2010144687 U RU2010144687 U RU 2010144687U RU 104331 U1 RU104331 U1 RU 104331U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
component
focal length
convex
concave
Prior art date
Application number
RU2010144687/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Петрович Иванов
Анатолий Егорович Морозов
Арслан Равгатович Насыров
Наталья Геннадьевна Нигматуллина
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО")
Priority to RU2010144687/28U priority Critical patent/RU104331U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU104331U1 publication Critical patent/RU104331U1/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

Инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием, содержащий последовательно расположенные неподвижный первый компонент в виде положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижный второй компонент, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой линзы и второй отрицательной линзы, подвижный третий компонент и неподвижный последний компонент, содержащий первую положительную выпукло-вогнутую линзу и вторую линзу, отличающийся тем, что во втором компоненте вторая линза выполнена двояковогнутой, третий компонент выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы, в последнем компоненте вторая линза выполнена отрицательной вогнуто-выпуклой, при этом фокусное расстояние f1 первого компонента выбирается в зависимости от максимального фокусного расстояния инфракрасного объектива следующим: ! f1=(от 0,545 до 0,8)ft, ! где f1 - фокусное расстояние первого компонента; ! ft - максимальное фокусное расстояние объектива. Infrared lens with a smoothly varying focal length, containing successively arranged stationary first component in the form of a positive convex-concave lens, a movable second component consisting of a first negative convex-concave lens and a second negative lens, a movable third component and a stationary last component containing the first positive a convex-concave lens and a second lens, characterized in that in the second component the second lens is biconcave, the third component is n a positive biconvex lens, the last component of the second negative lens is formed concavo-convex, wherein the focal length f1 of the first component is selected according to the maximum focal distance of the infrared lens as follows: f1 = (from 0.545 to 0.8) ft,! where f1 is the focal length of the first component; ! ft is the maximum focal length of the lens.

Description

Полезная модель относится к ИК оптическим системам и может быть использована в тепловизорах.The utility model relates to infrared optical systems and can be used in thermal imagers.

Известен инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием (см. патент США №6091551, М. кл. G02B 15/14; G02B 13/14, публ. 18.07.2000 г., схема на фиг.6), содержащий последовательно расположенные неподвижный компонент I с фокусным расстоянием f1, состоящий из положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижный компонент II с фокусным расстоянием f2, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой линзы и второй отрицательной двояковогнутой линзы, подвижный компонент III с фокусным расстоянием f3, состоящий из отрицательной вогнуто-выпуклой линзы, далее неподвижные компонент IV с фокусным расстоянием f4,, состоящий из положительной вогнуто-выпуклой линзы, и последний компонент V с фокусным расстоянием f5, состоящий из первой положительной выпукло-вогнутой линзы, второй отрицательной вогнуто-выпуклой линзы, третьей положительной вогнуто-выпуклой линзы и четвертой положительной выпукло-вогнутой линзы.Known infrared lens with a smoothly changing focal length (see US patent No. 6091551, M. CL G02B 15/14; G02B 13/14, publ. July 18, 2000, the circuit in Fig.6), containing a fixed component in series I with a focal length f 1 consisting of a positive convex-concave lens, a movable component II with a focal length f 2 , consisting of a first negative convex-concave lens and a second negative biconcave lens, a movable component III with a focal length f 3 , consisting of a negative concave convex lens further fixed components IV with a focal length f 4 , consisting of a positive concave-convex lens, and the last component V with focal length f 5 , consisting of a first positive convex-concave lens, a second negative concave-convex lens, and a third positive concave-convex lenses and the fourth positive convex-concave lens.

Фокусное расстояние объектива изменяется в пределах от 50 мм до 200 мм. Отношение максимального фокусного расстояния к минимальному в этом инфракрасном объективе достигает m=4. Качество изображения обеспечивается заданными пределами соотношений фокусных расстояний компонентов с максимальным фокусным расстоянием объектива ft, в частности, f1>ft. В рассматриваемой конструкции объектива его длина - расстояние от первой поверхности объектива до плоскости изображения, превышает максимальное фокусное расстояние в 1,83 раза.The focal length of the lens varies from 50 mm to 200 mm. The ratio of the maximum focal length to the minimum in this infrared lens reaches m = 4. Image quality is ensured by the specified limits of the ratio of the focal lengths of the components with the maximum focal length of the lens f t , in particular, f 1 > f t . In the lens construction under consideration, its length — the distance from the first surface of the lens to the image plane — exceeds the maximum focal length by 1.83 times.

Недостатком такого инфракрасного объектива являются большие габариты и число компонентов.The disadvantage of this infrared lens is the large size and number of components.

Указанные недостатки частично устранены в наиболее близком по технической сущности инфракрасном объективе с плавно изменяющимся фокусным расстоянием (см. патент РФ №2321873, М. кл. G02B 15/16, G02B 13/14, публ. 10.04.2008 Бюл. №10), содержащем последовательно расположенные неподвижный первый компонент в виде положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижный второй компонент, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой линзы и второй отрицательной линзы, выполненной выпукло-вогнутой, подвижный третий компонент в виде вогнуто-выпуклой линзы, неподвижный четвертый компонент в виде вогнуто-выпуклой линзы и последний компонент, состоящий из двух выпукло-вогнутых линз. Фокусное расстояние первого компонента выбрано из соотношения f1=(от 0,804 до 0,948)ft. Отношение расстояния от первой поверхности объектива до плоскости изображения к максимальному фокусному расстоянию составляет 1,35.These shortcomings were partially eliminated in the infrared lens closest in technical essence with a smoothly changing focal length (see RF patent No. 2321873, M. cl. G02B 15/16, G02B 13/14, publ. 10.04.2008 Bull. No. 10), comprising a successively arranged stationary first component in the form of a positive convex-concave lens, a movable second component consisting of a first negative convex-concave lens and a second negative lens made of a convex-concave lens, a movable third component in the form of a concave-convex lens, motionless th fourth component in the form of concavo-convex lenses and the last component, consisting of two convex-concave lenses. The focal length of the first component is selected from the relation f 1 = (from 0.804 to 0.948) f t . The ratio of the distance from the first surface of the lens to the image plane to the maximum focal length is 1.35.

Недостатком данного инфракрасного объектива с плавно изменяющимся фокусным расстоянием являются значительные габариты и большое число компонентов.The disadvantage of this infrared lens with a smoothly changing focal length is the significant size and a large number of components.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является уменьшение длины инфракрасного объектива относительно его максимального фокусного расстояния и сокращение числа компонентов при сохранении достаточно высокого качества изображения.The problem the utility model is aimed at reducing the length of the infrared lens relative to its maximum focal length and reducing the number of components while maintaining a fairly high image quality.

Указанная цель достигается тем, что в инфракрасном объективе с плавно изменяющимся фокусным расстоянием, содержащем последовательно расположенные неподвижный первый компонент в виде положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижный второй компонент, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой линзы и второй отрицательной линзы, подвижный третий компонент и неподвижный последний компонент, содержащий первую положительную выпукло-вогнутую линзу и вторую линзу, во втором компоненте вторая линза выполнена двояковогнутой, третий компонент выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы, а в последнем компоненте вторая линза выполнена отрицательной вогнуто-выпуклой, при этом фокусное расстояние f1 первого компонента выбирается в зависимости от максимального фокусного расстояния следующим:This goal is achieved by the fact that in an infrared lens with a smoothly changing focal length, containing successively arranged stationary first component in the form of a positive convex-concave lens, a movable second component consisting of a first negative convex-concave lens and a second negative lens, a movable third component and fixed last component containing the first positive convex-concave lens and the second lens, in the second component the second lens is biconcave, the third Symbol Item configured as a biconvex positive lens, and the last component of the second negative lens is formed concavo-convex, wherein the focal length f 1 of the first component is selected according to the maximum focal length as follows:

f1=(от 0,545 до 0,8)ft,f 1 = (from 0.545 to 0.8) f t ,

где f1 - фокусное расстояния первого компонента;where f 1 is the focal length of the first component;

ft - максимальное фокусное расстояние объектива.f t is the maximum focal length of the lens.

Выбор значения фокусного расстояния первого компонента меньшим, чем рекомендовано в известных ИК объективах с плавно изменяющимся фокусным расстоянием, и изменение конструкции последнего неподвижного компонента позволили уменьшить количество компонентов в объективе (в прототипе 5 компонентов, в заявляемом объективе - 4) и его габариты (отношение длины заявляемого объектива к максимальному фокусному расстоянию составляет 0,98 в отличие от 1,35 в прототипе).The choice of the focal length of the first component is smaller than recommended in known IR lenses with a smoothly varying focal length, and a change in the design of the last fixed component allowed us to reduce the number of components in the lens (in the prototype 5 components, in the inventive lens - 4) and its dimensions (length ratio of the inventive lens to the maximum focal length is 0.98 in contrast to 1.35 in the prototype).

Выполнение второй линзы второго компонента в виде отрицательной двояковогнутой линзы, а третьего компонента в виде положительной двояковыпуклой линзы позволило обеспечить необходимую коррекцию аберраций объектива для достижения требуемого качества изображения.The implementation of the second lens of the second component in the form of a negative biconcave lens, and the third component in the form of a positive biconvex lens made it possible to provide the necessary correction of lens aberrations to achieve the desired image quality.

На чертеже представлена оптическая схема инфракрасного объектива с плавно изменяющимся фокусным расстоянием от 50 мм до 200 мм с расположением компонентов, соответствующим максимальному фокусному расстоянию 200 мм.The drawing shows an optical diagram of an infrared lens with a smoothly changing focal length from 50 mm to 200 mm with an arrangement of components corresponding to a maximum focal length of 200 mm.

Объектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси неподвижный первый компонент I в виде положительной выпукло-вогнутой линзы 1, подвижный второй компонент II, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой линзы 2 и второй отрицательной двояковогнутой линзы 3, подвижный третий компонент III в виде положительной двояковыпуклой линзы 4, и неподвижный компонент IV, состоящий из первой положительной выпукло-вогнутой линзы 5 и второй отрицательной вогнуто-выпуклой линзы 6. Первая поверхность второй линзы 3 второго компонента II выполнена асферической.The lens contains a stationary first component I in the form of a positive convex-concave lens 1, a movable second component II, consisting of a first negative convex-concave lens 2 and a second negative biconcave lens 3, a movable third component III in the form of a positive biconvex lens, sequentially arranged along the optical axis 4, and a fixed component IV, consisting of a first positive convex-concave lens 5 and a second negative concave-convex lens 6. The first surface of the second lens 3 of the second component This II is made aspherical.

Асферическая поверхность второй линзы 3 второго компонента II выполнена в соответствии с уравнением:The aspherical surface of the second lens 3 of the second component II is made in accordance with the equation:

y2+z2=-384,5815х+27,9033х2,y 2 + z 2 = -384.5815x + 27.9033x 2 ,

где y - ось системы координат, лежащей в плоскости меридионального сечения объектива;where y is the axis of the coordinate system lying in the plane of the meridional section of the lens;

z - ось системы координат, лежащей в плоскости сагиттального сечения объектива;z is the axis of the coordinate system lying in the plane of the sagittal section of the lens;

х - ось системы координат, совпадающей с оптической осью объектива.x is the axis of the coordinate system coinciding with the optical axis of the lens.

Фокусное расстояние первого компонента f1=109,15 мм, его отношение к максимальному фокусному расстоянию объектива ft=200 мм, составляет 0,545.The focal length of the first component f 1 = 109.15 mm, its ratio to the maximum focal length of the lens f t = 200 mm, is 0.545.

Конструктивные параметры заявляемого инфракрасного объектива с плавно изменяющимся фокусным расстоянием от 50 до 200 мм для области спектра 8,0-12,0 мкм с расположением линз для фокусного расстояния 200 мм представлены в таблице 1.The design parameters of the inventive infrared lens with a smoothly changing focal length from 50 to 200 mm for the spectral region of 8.0-12.0 μm with the location of the lenses for the focal length of 200 mm are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Компонент №Component No Линза №Lens number Значение радиуса сферической поверхности, ммThe value of the radius of the spherical surface, mm Толщина по оси, ммAxial thickness, mm МатериалMaterial II 1one r1=111,69r1 = 111.69 d1=8d1 = 8 ГерманийGermanium r2=160,32r2 = 160.32 d2=68,1d2 = 68.1 IIII 22 r3=174,58r3 = 174.58 d3=3d3 = 3 ZnSeZnse r4=106,41r4 = 106.41 d4=8d4 = 8 33 r5=-192,2907*) r5 = -192.2907 *) d5=3d5 = 3 ГерманийGermanium r6=98,17r6 = 98.17 d6=15,7d6 = 15.7 IIIIII 4four r7=377,6r7 = 377.6 d7=3d7 = 3 ГерманийGermanium r8=-325,1r8 = -325.1 d8=28,7d8 = 28.7 IVIV 55 r9=170,22r9 = 170.22 d9=3d9 = 3 ГерманийGermanium r10=1527,6r10 = 1527.6 d10=7d10 = 7 66 r11=-20,32r11 = -20.32 d11=3d11 = 3 ГерманийGermanium r12=-22,59r12 = -22.59 *) Асферическая поверхность вида: *) Aspherical surface of the form: y2+z2=-384,5815х+27,9033х2.y 2 + z 2 = -384.5815x + 27.9033x 2 .

Объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием работает следующим образом: параллельный пучок лучей инфракрасного излучения проходит через все линзы объектива, преломляясь на каждой поверхности в соответствии с радиусами и материалами линз и фокусируется на оптической оси в фокальной плоскости. Диаметр пучка определяется диаметром апертурной диафрагмы, расположенной на первой поверхности линзы 5. Наклонные пучки лучей также проходят через все линзы объектива и фокусируются соответственно в другой точке фокальной плоскости. Изменение фокусного расстояния объектива производится путем перемещения вдоль оптической оси объектива компонентов II и III. Компоненты II и III перемещаются каждый по своему закону. Значения переменных воздушных промежутков d2, d6 и d8 для трех значений фокусных расстояний объектива приведены в таблице 2.A lens with a smoothly changing focal length works as follows: a parallel beam of infrared rays passes through all the lenses of the lens, refracted on each surface in accordance with the radii and materials of the lenses and focuses on the optical axis in the focal plane. The beam diameter is determined by the diameter of the aperture diaphragm located on the first surface of the lens 5. Inclined beams of rays also pass through all the lenses of the lens and are focused respectively at another point in the focal plane. Changing the focal length of the lens is done by moving components II and III along the optical axis of the lens. Components II and III are each moved according to their own law. The values of the variable air gaps d2, d6 and d8 for the three values of the focal lengths of the lens are shown in table 2.

Таблица 2table 2 Фокусное расстояние объектива, ммThe focal length of the lens, mm d2, ммd2 mm d6, ммd6 mm d8, ммd8 mm 200200 68,168.1 15,715.7 28,728.7 100one hundred 56,856.8 50,350.3 5,45,4 50fifty 50,850.8 54,354.3 7,47.4

Из таблицы видно, что отношение максимального значения фокусного расстояния к минимальному m=4.The table shows that the ratio of the maximum value of the focal length to the minimum m = 4.

При заявляемом конструктивном исполнении длина объектива 196,5 мм и не превышает максимальное фокусное расстояние больше, чем в 0,98 раза.With the claimed design, the length of the lens is 196.5 mm and does not exceed the maximum focal length more than 0.98 times.

Расчетные значения концентрации энергии в пятне заданного диаметра 50 мкм, характеризующие качество изображения, представлены в таблице 3 для трех значений фокусных расстояний заявляемого объектива и объектива, взятого за прототип.The calculated values of the energy concentration in the spot of a given diameter of 50 μm, characterizing the image quality, are presented in table 3 for three values of the focal lengths of the inventive lens and the lens taken as a prototype.

Таблица 3Table 3 ПараметрParameter Заявляемый объективThe inventive lens Объектив-прототипPrototype lens Фокусное расстояние, ммFocal length mm 50fifty 100one hundred 200200 50fifty 100one hundred 200200 Концентрация энергии, %Energy concentration,% 8080 8282 8181 7474 8181 8383

Таким образом, выполнение инфракрасного объектива с плавно изменяющимся фокусным расстоянием в соответствии с формулой заявляемых материалов позволяет уменьшить длину инфракрасного объектива относительно его максимального фокусного расстояния при сохранении достаточно высокого качества изображения.Thus, the implementation of the infrared lens with a smoothly changing focal length in accordance with the formula of the claimed materials allows to reduce the length of the infrared lens relative to its maximum focal length while maintaining a fairly high image quality.

Claims (1)

Инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием, содержащий последовательно расположенные неподвижный первый компонент в виде положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижный второй компонент, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой линзы и второй отрицательной линзы, подвижный третий компонент и неподвижный последний компонент, содержащий первую положительную выпукло-вогнутую линзу и вторую линзу, отличающийся тем, что во втором компоненте вторая линза выполнена двояковогнутой, третий компонент выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы, в последнем компоненте вторая линза выполнена отрицательной вогнуто-выпуклой, при этом фокусное расстояние f1 первого компонента выбирается в зависимости от максимального фокусного расстояния инфракрасного объектива следующим:Infrared lens with a smoothly varying focal length, containing successively arranged stationary first component in the form of a positive convex-concave lens, a movable second component consisting of a first negative convex-concave lens and a second negative lens, a movable third component and a stationary last component containing the first positive a convex-concave lens and a second lens, characterized in that in the second component the second lens is biconcave, the third component is n a positive biconvex lens, the last component of the second negative lens is formed concavo-convex, wherein the focal length f 1 of the first component is selected according to the maximum focal distance of the infrared lens as follows: f1=(от 0,545 до 0,8)ft,f 1 = (from 0.545 to 0.8) f t , где f1 - фокусное расстояние первого компонента;where f 1 is the focal length of the first component; ft - максимальное фокусное расстояние объектива.
Figure 00000001
f t is the maximum focal length of the lens.
Figure 00000001
RU2010144687/28U 2010-11-01 2010-11-01 INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE RU104331U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010144687/28U RU104331U1 (en) 2010-11-01 2010-11-01 INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010144687/28U RU104331U1 (en) 2010-11-01 2010-11-01 INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU104331U1 true RU104331U1 (en) 2011-05-10

Family

ID=44733167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010144687/28U RU104331U1 (en) 2010-11-01 2010-11-01 INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU104331U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115308890A (en) * 2022-10-12 2022-11-08 昆明全波红外科技有限公司 Compact type long-wave manual zooming infrared lens

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115308890A (en) * 2022-10-12 2022-11-08 昆明全波红外科技有限公司 Compact type long-wave manual zooming infrared lens
CN115308890B (en) * 2022-10-12 2022-12-20 昆明全波红外科技有限公司 Compact type long-wave manual zooming infrared lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2481602C1 (en) Dual-spectrum lens with discretely variable focal distance
CN203786376U (en) F-theta objective lens
JP2012242766A5 (en)
US8147096B2 (en) Lighting fixture zoom device, and lighting fixture comprising said zoom device
RU2541420C1 (en) Infrared lens with two fields of view
CN209070213U (en) A kind of outdoor projection camera lens
RU104331U1 (en) INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE
RU2442196C1 (en) Infrared objective lens with smoothly altering field of vision
CN212379655U (en) Light and small uncooled long-wave infrared double-view-field lens
RU2359294C1 (en) Infrared lens system with smoothly changing focal distance
RU2299454C1 (en) Infrared objective with fluently changing focal distance
RU2694557C1 (en) Infrared system with two fields of view
CN108646390B (en) Near infrared large aperture lens
RU60740U1 (en) INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE
RU113375U1 (en) TWO-SPECTRAL LENS WITH DISCRETE VARIABLE FOCUS DISTANCE
RU70584U1 (en) INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE
RU2321873C1 (en) Ir objective with smoothly changing focal length
RU52490U1 (en) INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE
RU152546U1 (en) DEVICE FOR FORMING INFRARED IMAGE
CN111856737B (en) Two-photon light field calculation microscope objective
RU2310217C2 (en) Ir objective with smoothly changing focal length
CN109932800B (en) Zoom lens
RU2299455C2 (en) Infrared objective with smoothly changing focal distance
RU55155U1 (en) INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE
RU54215U1 (en) INFRARED LENS WITH FULLY VARIABLE FOCUS DISTANCE

Legal Events

Date Code Title Description
MG1K Anticipatory lapse of a utility model patent in case of granting an identical utility model

Ref document number: 2010144813

Country of ref document: RU

Effective date: 20120210