RU108649U1

RU108649U1 - LIGHT LIGHT

Info

Publication number: RU108649U1
Application number: RU2011112910/28U
Authority: RU
Inventors: Наталия Ефимовна Кунделева; Татьяна Евгеньевна Емельянова; Василий Борисович Касилович
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2011-09-20

Abstract

Светосильный объектив, содержащий шесть компонентов, расположенных на оптической оси, первый и второй компоненты которого положительные мениски, обращенные вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент выполнен в виде склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, пятый компонент - двояковыпуклая линза, шестой компонент - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, апертурная диафрагма расположена между третьим и четвертым компонентами, отличающийся тем, что положительный мениск второго компонента выполнен в виде двусклеенной линзы, содержащей двояковыпуклую и двояковогнутую линзы, третий компонент выполнен в виде одиночного мениска, склеенная линза четвертого компонента выполнена отрицательной, положительный мениск шестого компонента выполнен в виде двусклеенной линзы, содержащей двояковыпуклую и двояковогнутые линзы, причем толщина d3 третьего компонента удовлетворяет условию 0,18f'<d3<0,2f', где f' - фокусное расстояние объектива, положительные линзы первого, второго, четвертого и шестого компонентов выполнены из оптического материала с показателем преломления ne и коэффициентом дисперсии νe, удовлетворяющими условиям 1,65<ne<1,67, 50<νe<51, а отрицательные линзы второго, третьего, четвертого и шестого компонентов выполнены из оптического материала с показателем преломления ne и коэффициентом дисперсии νe, удовлетворяющими условиям 1,74<ne<1,76, 27<νe<29. A high-speed lens containing six components located on the optical axis, the first and second components of which are positive menisci facing the concave surface to the image space, the third component is the negative meniscus facing the concave surface to the image space, the fourth component is made in the form of a glued lens, consisting of biconcave and biconvex lenses, the fifth component is a biconvex lens, the sixth component is a positive meniscus facing a concave surface of two images, an aperture diaphragm is located between the third and fourth components, characterized in that the positive meniscus of the second component is made in the form of a double-glued lens containing a biconvex and biconcave lens, the third component is made in the form of a single meniscus, the glued lens of the fourth component is negative, the positive meniscus of the sixth the component is made in the form of a double-glued lens containing biconvex and biconcave lenses, and the thickness d3 of the third component satisfies the condition 0.18f '<d3 <0.2f', where f 'is the focal length of the lens, the positive lenses of the first, second, fourth and sixth components are made of optical material with a refractive index ne and a dispersion coefficient νe satisfying 1.65 < ne <1.67, 50 <νe <51, and the negative lenses of the second, third, fourth and sixth components are made of optical material with a refractive index ne and a dispersion coefficient νe that satisfy the conditions 1.74 <ne <1.76, 27 < νe <29.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам и может быть использовано в приборах ночного видения.The utility model relates to optical instrumentation, namely, to lenses and can be used in night vision devices.

Известен объектив [1] из пяти компонентов, первый из которых - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент - положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству изображений, пятый компонент - двусклеенная линза, состоящая из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. Данная конструкция объектива обеспечивает относительное отверстие 1:1,2. Недостатком аналога является недостаточно высокое качество изображения, а также большое виньетирование широких пучков лучей.A lens [1] of five components is known, the first of which is the positive meniscus facing the concave surface to the image space, the second component is the negative meniscus facing the concave surface to the image space, the third component is the negative meniscus facing the convex surface to the image space, fourth the component is a positive meniscus facing a convex surface to the image space, the fifth component is a double-glued lens consisting of a biconvex lens and a negative th meniscus. This lens design provides a 1: 1.2 relative aperture. The disadvantage of the analogue is the insufficiently high image quality, as well as the large vignetting of wide beams of rays.

Наиболее близкими к предлагаемому объективу является светосильный объектив [2], состоящий из семи компонентов. Первый и второй компоненты выполнены в виде положительных менисков, обращенных вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и склеенного из положительного и отрицательного менисков, четвертый компонент выполнен в виде склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, пятый и шестой компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, обращенных более крутыми поверхностями друг к другу, седьмой компонент - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Апертурная диафрагма расположена между третьим и четвертым компонентами.Closest to the proposed lens is a fast lens [2], consisting of seven components. The first and second components are made in the form of positive menisci facing a concave surface to the image space, the third component is made in the form of a negative meniscus facing a concave surface to the image space, and glued from a positive and negative meniscus, the fourth component is made in the form of a glued lens, consisting of biconcave and biconvex lenses, the fifth and sixth components are made in the form of biconvex lenses facing steeper surfaces to each other, the seventh component - a positive meniscus facing a concave surface to the space of images. The aperture diaphragm is located between the third and fourth components.

Данная конструкция объектива обеспечивает относительное отверстие 1:1,1 при фокусном расстоянии объектива до 61 мм. Недостатком прототипа является недостаточно высокое качество изображения: коэффициенты передачи модуляции (Т) не превышают 0,4 для точки на оси и 0,3 для поля зрения W=8°22' для частоты N=30 мм^-1.This design of the lens provides a relative aperture of 1: 1.1 with a focal length of the lens up to 61 mm. The disadvantage of the prototype is not high enough image quality: modulation transmission coefficients (T) do not exceed 0.4 for a point on the axis and 0.3 for a field of view W = 8 ° 22 'for a frequency N = 30 mm ^-1 .

Задачей полезной модели является повышение качества изображения в спектральном диапазоне λ=580 нм…900 нм за счет увеличения коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения при увеличении относительного отверстия до 1:1.The objective of the utility model is to improve image quality in the spectral range λ = 580 nm ... 900 nm by increasing the modulation transmission coefficients throughout the field of view with an increase in the relative aperture to 1: 1.

Светосильный объектив содержит шесть компонентов, расположенных на оптической оси, первый и второй компоненты которого положительные мениски, обращенные вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент выполнен в виде склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, пятый компонент - двояковыпуклая линза, шестой компонент - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, апертурная диафрагма расположена между третьим и четвертым компонентами, в отличие от прототипа положительный мениск второго компонента выполнен в виде двусклеенной линзы, содержащей двояковыпуклую и двояковогнутую линзы, третий компонент выполнен в виде одиночного мениска, склеенная линза четвертого компонента выполнена отрицательной, положительный мениск шестого компонента выполнен в виде двусклеенной линзы, содержащей двояковыпуклую и двояковогнутые линзы, причем толщина d₃ третьего компонента удовлетворяет условию 0,18f'<d₃<0,2f', где f' - фокусное расстояние объектива, положительные линзы первого, второго, четвертого и шестого компонента выполнены из оптического материала с показателем преломления n_е и коэффициентом дисперсии ν_e, удовлетворяющими условиям 1,65<n_е<1,67, 50<ν_e<51, а отрицательные линзы второго, третьего, четвертого и шестого компонентов выполнены из оптического материала с показателем преломления n_е и коэффициентом дисперсии ν_e, удовлетворяющими условиям 1,74<n_е<1,76,27<ν_е<29.A fast lens contains six components located on the optical axis, the first and second components of which are positive menisci facing a concave surface to the image space, the third component is a negative meniscus facing a concave surface to the image space, the fourth component is a glued lens consisting of a biconcave and a biconvex lens, the fifth component is a biconvex lens, the sixth component is a positive meniscus facing a concave surface to the spaces image, the aperture diaphragm is located between the third and fourth components, in contrast to the prototype, the positive meniscus of the second component is made in the form of a double-glued lens containing a biconvex and biconcave lens, the third component is made in the form of a single meniscus, the glued lens of the fourth component is negative, the positive meniscus of the sixth component dvuskleennoy formed as a lens comprising a biconvex and biconcave lenses, the thickness d ₃ of the third component satisfies iju 0,18f '<d ₃ <0,2f', where f '- lens focal distance, the positive lens of the first, second, fourth and sixth component made of an optical material having a refractive index n _e and the dispersion coefficient ν _e satisfying conditions 1 , 65 <n _e <1.67, 50 <ν _e <51, and the negative lenses of the second, third, fourth and sixth components are made of optical material with a refractive index n _e and a dispersion coefficient ν _e satisfying 1.74 <n _e <1.76.27 <ν _e <29.

Конструкция второго и шестого компонентов, выполненных в виде двусклеенных линз, содержащих двояковыпуклую и двояковогнутую линзы, а также выполнение положительных линз первого, второго, четвертого и шестого компонента из оптического материала с показателем преломления n_е и коэффициентом дисперсии ν_e, удовлетворяющими условиям 1,65<n_е<1,67, 50<ν_e<51, а отрицательных линз второго, третьего, четвертого и шестого компонентов из одинакового материала с показателем преломления n_е и коэффициентом дисперсии ν_e, удовлетворяющими условиям 1,74<n_е<1,76, 27<ν_e<29, обеспечивает исправление вторичного спектра до 0,03 мм в спектральном диапазоне 580 нм…900 нм, а также позволяет получить хорошее исправление хроматических аберраций.The construction of the second and sixth components, made in the form of double-glued lenses containing biconvex and biconcave lenses, as well as the implementation of positive lenses of the first, second, fourth and sixth components from an optical material with a refractive index n _e and a dispersion coefficient ν _e satisfying 1.65 <n _e <1.67, 50 <ν _e <51, and negative lenses of the second, third, fourth and sixth components from the same material with a refractive index n _e and a dispersion coefficient ν _e satisfying the conditions of 1.74 <n _e <1 , 7 6, 27 <ν _e <29, provides correction of the secondary spectrum to 0.03 mm in the spectral range 580 nm ... 900 nm, and also allows you to get a good correction of chromatic aberrations.

Выполнение третьего компонента в виде одиночного мениска, имеющего толщину 0,18f'<d₃<0,2f', позволило исправить кривизну поля до величины 0,02 мм и астигматизм до величины 0,03 мм для угла поля зрения 2W=12,6°, что обеспечило высокие значения коэффициента передачи модуляции для внеосевых точек.The execution of the third component in the form of a single meniscus having a thickness of 0.18f '<d ₃ <0.2f', allowed to correct the field curvature to 0.02 mm and astigmatism to 0.03 mm for a field of view angle of 2W = 12.6 °, which ensured high values of the modulation transmission coefficient for off-axis points.

Предлагаемый светосильный объектив работает в спектральном диапазоне: λ=(580…900) нм, имеет фокусное расстояние 79,9 мм, относительное отверстие 1:1. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции (Т) для пространственной частоты N=30 мм^-1 в точке на оси (y'=0) не менее 0,76, на краю поля зрения 2W=12,6° не менее 0,42.The proposed fast lens operates in the spectral range: λ = (580 ... 900) nm, has a focal length of 79.9 mm, the relative aperture is 1: 1. Polychromatic modulation transmission coefficients (T) for the spatial frequency N = 30 mm ^-1 at a point on the axis (y '= 0) of at least 0.76, at the edge of the field of view 2W = 12.6 ° of at least 0.42.

На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого светосильного объектива.Figure 1 shows the optical scheme of the proposed aperture lens.

На фиг.2 приведены конструктивные параметра линз светосильного 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_e-коэффициент дисперсии для линии е.Figure 2 shows the design parameters of the lenses of the fast lens and the characteristics of the 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 line e (λ = 546 nm), ν _{e is the} coefficient variance for line e.

На фиг.3 приведен графики поперечной сферической аберрации светосильного объектива.Figure 3 shows graphs of the transverse spherical aberration of a fast lens.

На фиг.4 приведены графики аберраций широких наклонных пучков меридионального сечения угла поля зрения 2W=12,6°.Figure 4 shows the graphs of the aberrations of wide inclined beams of the meridional section of the angle of view 2W = 12.6 °.

На фиг.5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.Figure 5 shows a graph of the estimated 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-12.6°.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-12.6 °.

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

ТаблицаTable λ, мкмλ, μm 580580 700700 750750 800800 900900 СFROM 0,10.1 0,90.9 0,950.95 1one 0,080.08

Светосильный объектив (фиг.1) состоит из шести компонентов. Первый компонент содержит положительный мениск 1, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и склеенного из двояковыпуклой линзы 2 и двояковогнутой линзы 3. Третий компонент выполнен в виде отрицательного одиночного мениска 4, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, толщина мениска по оси равна 15 мм, что составляет 0,188 фокусного расстояния объектива. Четвертый компонент выполнен в виде отрицательной склеенной линзы, состоящей из двояковогнутой линзы 5 и двояковыпуклой линзы 6. Пятый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 7. Шестой компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и склеенного из двояковыпуклой линзы 8 и двояковогнутой линзы 9. Апертурная диафрагма расположена между третьим и четвертым компонентами на расстоянии 20 мм от вогнутой поверхности третьего компонента. Положительные линзы 1, 2, 6, 8 выполнены из стекла марки ТК21, имеющего показатель преломления n_е=1,66, коэффициент дисперсии ν_e=50,81. Отрицательные линзы 3, 4, 5, 9 выполнены из стекла марки ТФ4, имеющего показатель преломления n_е=1,7462, коэффициент дисперсии ν_e=27,95. Светосильный объектив рассчитан с плоско-параллельной пластиной 10 толщиной 5,6 мм.Fast lens (figure 1) consists of six components. The first component contains a positive meniscus 1 facing a concave surface to the image space. The second component is made in the form of a positive meniscus facing a concave surface to the image space, and glued from a biconvex lens 2 and a biconcave lens 3. The third component is made in the form of a negative single meniscus 4 facing a concave surface to the image space, the meniscus thickness along the axis is 15 mm , which is 0.188 of the focal length of the lens. The fourth component is made in the form of a negative bonded lens, consisting of a biconcave lens 5 and a biconvex lens 6. The fifth component is made in the form of a biconvex lens 7. The sixth component is made in the form of a positive meniscus facing a concave surface to the image space, and glued from a biconvex lens 8 and biconcave lens 9. The aperture diaphragm is located between the third and fourth components at a distance of 20 mm from the concave surface of the third component. Positive lenses 1, 2, 6, 8 are made of TK21 glass with a refractive index n _e = 1.66, a dispersion coefficient ν _e = 50.81. Negative lenses 3, 4, 5, 9 are made of glass grade TF4 having a refractive index n _e = 1.7462, a dispersion coefficient ν _e = 27.95. A fast lens is designed with a plane-parallel plate 10 with a thickness of 5.6 mm.

Графики аберраций, приведенные на фиг.3 и 4, а также графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для края поля зрения, приведенные на фиг.4 и 5, подтверждают, что светосильный объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения.The graphs of aberrations shown in FIGS. 3 and 4, as well as the graphs of a polychromatic frequency-contrast characteristic for a point on the axis and for the edge of the field of view, shown in FIGS. 4 and 5, confirm that the fast lens has good image quality over the entire field of view .

Светосильный объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=12,6° попадает на первую поверхность первого компонента объектива, и, преломившись через поверхности девяти линз и плоско-параллельную пластину, фокусируется в плоскости изображения, где расположен приемник.A fast lens works as follows: a parallel beam of light with a field of view angle of 2W = 12.6 ° hits the first surface of the first component of the lens, and, being refracted through the surfaces of nine lenses and a plane-parallel plate, it focuses in the image plane where the receiver is located.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU №2040024 С1, публикация 1995 г, МПК G02B 11/32.1. Patent RU No. 2040024 C1, 1995 publication, IPC G02B 11/32.

2. Патент RU №31003 U1, публикация 2003 г, МПК G02B 9/642. Patent RU No. 31003 U1, publication of 2003, IPC G02B 9/64

Claims

A high-speed lens containing six components located on the optical axis, the first and second components of which are positive menisci facing the concave surface to the image space, the third component is the negative meniscus facing the concave surface to the image space, the fourth component is made in the form of a glued lens, consisting of biconcave and biconvex lenses, the fifth component is a biconvex lens, the sixth component is a positive meniscus facing a concave surface two images, the aperture diaphragm is located between the third and fourth components, characterized in that the positive meniscus of the second component is made in the form of a double-glued lens containing a biconvex and biconcave lens, the third component is made in the form of a single meniscus, the glued lens of the fourth component is negative, the positive meniscus of the sixth the component is made in the form of a double-glued lens containing biconvex and biconcave lenses, and the thickness d _{3 of the} third component satisfies the condition ovii 0.18f '<d ₃ <0.2f', where f 'is the focal length of the lens, the positive lenses of the first, second, fourth and sixth components are made of optical material with a refractive index n _e and a dispersion coefficient ν _e satisfying conditions 1 , 65 <n _e <1.67, 50 <ν _e <51, and the negative lenses of the second, third, fourth and sixth components are made of optical material with a refractive index n _e and a dispersion coefficient ν _e satisfying 1.74 <n _e <1.76, 27 <ν _e <29.