RU121091U1

RU121091U1 - Pupil Lens

Info

Publication number: RU121091U1
Application number: RU2012110671/28U
Authority: RU
Inventors: Наталия Ефимовна Кунделева; Александр Мухтарович Агзамов; Наталия Анатольевна Шевцова
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2012-10-10

Abstract

Объектив с вынесенным зрачком из четырех компонентов, первый компонент которого - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, третий компонент - положительная линза, четвертый компонент - двусклеенный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, отличающийся тем, что положительная линза третьего компонента выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, двусклеенный мениск четвертого компонента выполнен отрицательным и содержит положительный и отрицательный мениски, между третьим и четвертым компонентами введен отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, при этом толщина первого компонента составляет не менее 0,1 фокусного расстояния объектива, сумма оптических сил компонентов объектива не превышает 0,002 мм-1. A lens with an extended pupil of four components, the first component of which is a negative meniscus facing the concave surface to the space of objects, the second component is a positive meniscus facing the space of objects with a concave surface, the third component is a positive lens, the fourth component is a double-glued meniscus facing the concave surface to the image space, characterized in that the positive lens of the third component is made in the form of a meniscus facing the space of objects with a concave surface, the double-glued meniscus of the fourth component is negative and contains a positive and negative meniscus, a negative meniscus is introduced between the third and fourth components, facing the concave surface to space of objects, while the thickness of the first component is not less than 0.1 of the focal length of the lens, the sum of the optical powers of the lens components does not exceed 0.002 mm-1.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам и может использоваться как коллиматорный объектив с большим полем зрения.The utility model relates to optical instrumentation, namely, to lenses and can be used as a collimator lens with a large field of view.

Известен объектив с вынесенным входным зрачком [1], содержащий пять компонентов, первый компонент которого представляет собой положительную двусклеенную линзу, второй компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий компонент - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, четвертый компонент - положительная линза, пятый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Входной зрачок объектива вынесен на 0,5 мм относительно первой поверхности. Недостатком объектива является малое удаление входного зрачка и большое значение относительной дисторсии.A known lens with a remote entrance pupil [1], containing five components, the first component of which is a positive two-glued lens, the second component is made in the form of a biconcave lens, the third component is a positive meniscus facing a concave surface to the space of objects, the fourth component is a positive lens, the fifth component is made in the form of a positive meniscus facing a concave surface to the space of images, and glued from a biconvex and biconcave lenses. The entrance pupil of the lens is 0.5 mm from the first surface. The disadvantage of the lens is the small removal of the entrance pupil and the great value of the relative distortion.

Наиболее близким к предлагаемому объективу является объектив с вынесенным входным зрачком [2], содержащий отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, положительную линзу, склеенную из положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, и положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из положительной и отрицательной линз. Данная конструкция объектива обеспечивает высокое качество изображения по всему полю зрения. Однако недостатком прототипа является большая длина объектива (от первой поверхности до плоскости изображений), составляющая более двух фокусных расстояний объектива и относительно большое значение дисторсии, достигающее 0,5% для угла поля зрения 2W=15°.Closest to the proposed lens is a lens with a remote entrance pupil [2], containing a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects, a positive meniscus facing a concave surface to a space of objects, a positive lens glued from a positive lens and a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects, and the positive meniscus facing a concave surface to the space of images and glued from the positive and negative linen lenses. This lens design provides high image quality across the entire field of view. However, the disadvantage of the prototype is the large length of the lens (from the first surface to the image plane), which is more than two focal lengths of the lens and a relatively large distortion value reaching 0.5% for a field of view angle of 2W = 15 °.

Задачей полезной модели является уменьшение длины объектива, уменьшение относительной дисторсии при сохранении высокого качества изображений по всему полю зрения.The objective of the utility model is to reduce the length of the lens, reduce the relative distortion while maintaining high quality images across the entire field of view.

Объектив с вынесенным зрачком из четырех компонентов, первый компонент которого - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй компонент - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, третий компонент - положительная линза, четвертый компонент - двусклеенный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, в отличие от прототипа, положительная линза третьего компонента выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, двусклеенный мениск четвертого компонента выполнен отрицательным и содержит положительный и отрицательный мениски, между третьим и четвертым компонентами введен отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, при этом толщина первого компонента составляет не менее 0,1 фокусного расстояния объектива, сумма оптических сил компонентов объектива не превышает 0,002 мм^-1.A lens with a pupil made out of four components, the first component of which is the negative meniscus facing the concave surface to the space of objects, the second component is the positive meniscus facing the concave surface of the space of objects, the third component is the positive lens, the fourth component is the double-glued meniscus facing the concave surface to the image space, in contrast to the prototype, the positive lens of the third component is made in the form of a meniscus facing a concave surface to a simple to a number of objects, the double-glued meniscus of the fourth component is negative and contains positive and negative menisci, a negative meniscus is introduced between the third and fourth components, the concave surface facing the space of objects, the thickness of the first component being at least 0.1 of the focal length of the lens, the sum of the optical forces lens components does not exceed 0.002 mm ^-1 .

Выполнение первого компонента в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству предметов, имеющего толщину не менее 0,1 фокусного расстояния объектива, обеспечивает исправление кривизны изображения.The implementation of the first component in the form of a negative meniscus facing a convex surface to the space of objects having a thickness of at least 0.1 of the focal length of the lens provides a correction of the curvature of the image.

Выполнение четвертого компонента в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из положительного и отрицательного менисков, обеспечивает исправление хроматизма положения и хроматизма увеличения.The implementation of the fourth component in the form of a negative meniscus facing a concave surface to the space of images and glued from a positive and negative menisci provides a correction of position chromaticity and magnification chromaticity.

Введение между третьим и четвертым компонентами отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, позволило уменьшить относительную дисторсию объектива и его длину: от первой поверхности до плоскости изображений.The introduction between the third and fourth components of the negative meniscus, facing a concave surface to the space of objects, allowed to reduce the relative distortion of the lens and its length: from the first surface to the image plane.

Выбор сумм оптических сил компонентов близкой к 0, а именно, не более 0,002 мм^-1, позволяет исправить кривизну изображений, астигматизм и аберрации широких наклонных пучков при угле поля зрения 2W=15°.The choice of the sums of the optical powers of the components close to 0, namely, not more than 0.002 mm ^-1 , allows one to correct the image curvature, astigmatism, and aberrations of wide inclined beams at a field angle of 2W = 15 °.

Предлагаемый объектив с вынесенным зрачком работает в спектральном диапазоне λ=(680…820)нм, имеет фокусное расстояние 320,6 мм, относительное отверстие 1:4 и поле зрения 2W=15°, удаление входного зрачка от первой поверхности не менее 60 мм. Длина объектива от первой поверхности до плоскости изображений 436,6 мм, что составляет 1,36 фокусного расстояния объектива. Сферохроматические аберрации не превышают 0,01 мм для края зрачка, а вторичный спектр для параксиального пучка не превышает 0,17 мм. Относительная дисторсия не превышает 0,2% для края поля зрения 2W=15°. Аберрации широких наклонных пучков не превышают 0,02 мм, хроматизм увеличения для края поля зрения не превышает 0,007 мм.The proposed lens with a remote pupil operates in the spectral range λ = (680 ... 820) nm, has a focal length of 320.6 mm, a relative aperture of 1: 4 and a field of view of 2W = 15 °, removal of the entrance pupil from the first surface of at least 60 mm. The length of the lens from the first surface to the image plane is 436.6 mm, which is 1.36 of the focal length of the lens. Spherochromatic aberrations do not exceed 0.01 mm for the edge of the pupil, and the secondary spectrum for the paraxial beam does not exceed 0.17 mm. Relative distortion does not exceed 0.2% for the edge of the field of view 2W = 15 °. The aberrations of wide inclined beams do not exceed 0.02 mm, the chromaticity of increase for the edge of the field of view does not exceed 0.007 mm.

На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива с вынесенным зрачком.Figure 1 shows the optical diagram of the proposed lens with a remote pupil.

На фиг.2 приведены конструктивные параметры линз объектива с вынесенным зрачком 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 - число Аббе для линии е.Figure 2 shows the design parameters of the lenses of the pupil with the pupil and the characteristics of the glasses, where R are the radii of curvature of the lens surfaces, D are the distances 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 Abbe number for the line e.

На фиг.3 приведены графики поперечной сферической аберрации объектива с вынесенным зрачком.Figure 3 shows graphs of the transverse spherical aberration of the lens with a remote pupil.

На фиг.4 приведены графики аберраций широких наклонных пучков меридионального сечения угла поля зрения 2W=15°.Figure 4 shows the graphs of the aberrations of wide inclined beams of the meridional section of the angle of the field of view 2W = 15 °.

На фиг.5 приведен график относительной дисторсии.Figure 5 shows a graph of relative distortion.

Объектив с вынесенным зрачком (фиг.1) состоит из пяти компонентов 1-5. Первый компонент содержит отрицательный мениск 1, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, второй и третий компоненты представляют собой положительные мениски 2 и 3, обращенные вогнутой поверхностью к пространству предметов, четвертый компонент выполнен в виде отрицательного двусклеенного мениска 4, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и содержит положительный и отрицательный мениски, между третим и четвертым компонентами введен пятый компонент, выполненный в виде отрицательного мениска 5, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов. Толщина первого компонента равна 37,5 мм, что составляет 0,117 фокусного расстояния объектива.The lens with a pupil (figure 1) consists of five components 1-5. The first component contains a negative meniscus 1, facing the concave surface to the space of objects, the second and third components are positive menisci 2 and 3, facing the concave surface to the space of objects, the fourth component is made in the form of a negative two-glued meniscus 4, facing the concave surface to the image space, and contains positive and negative menisci, between the third and fourth components introduced the fifth component, made in the form of a negative meniscus 5, about rotated by a concave surface to the space of objects. The thickness of the first component is 37.5 mm, which is 0.117 of the focal length of the lens.

Фокусное расстояние первого компонента f'₁=-444,44 мм, фокусное расстояние второго компонента f'₂=376,02 мм, фокусное расстояние третьего компонента f'₃=281,97 мм, фокусное расстояние четвертого компонента f'₄=-3713,63 мм, фокусное расстояние пятого компонента f'₅=-528,7 мм. Фокусные расстояния приведены для λ=766,5 нм. Сумма оптических сил компонентов равна 0,001795 мм^-1.The focal length of the first component f ' ₁ = -444.44 mm, the focal length of the second component f' ₂ = 376.02 mm, the focal length of the third component f ' ₃ = 281.97 mm, the focal length of the fourth component f' ₄ = -3713 , 63 mm, the focal length of the fifth component f ' ₅ = -528.7 mm. Focal lengths are given for λ = 766.5 nm. The sum of the optical powers of the components is 0.001795 mm ^-1 .

Объектив с вынесенным зрачком работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=15° попадает в объектив и, преломившись через поверхности линз компонентов 1, 2, 3, 5, 4 фокусируется в плоскости изображения.A lens with a remote pupil works as follows: a parallel light beam with a field angle of 2W = 15 ° enters the lens and, being refracted through the lens surfaces of components 1, 2, 3, 5, 4, focuses in the image plane.

Графики аберраций, приведенные на фиг.3, 4, 5 подтверждают - что объектив с вынесенным зрачком имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения.The graphs of aberrations shown in Figs. 3, 4, 5 confirm that the lens with the pupil has a good image quality over the entire field of view.

Длина объектива с вынесенным зрачком от первой поверхности до плоскости изображений составляет 436,6 мм=1,36f', что меньше длины объектива ближайшего аналога, составляющей 2,1f', относительная дисторсия для края поля зрения не превышает 0,2%.The length of the lens with the pupil extended from the first surface to the image plane is 436.6 mm = 1.36 f ', which is less than the length of the nearest analogue component of 2.1 f', the relative distortion for the edge of the field of view does not exceed 0.2%.

Источники информацииInformation sources

1. RU 2053530 C1, (ОАО «ПЕЛЕНГ»), 1996.01.27, весь документ.1. RU 2053530 C1, (OJSC PELENG), 1996.01.27, the entire document.

2. BY 6363 C1 (ОАО «ПЕЛЕНГ»), 2001.09.30, весь документ, - прототип.2. BY 6363 C1 (OJSC PELENG), 2001.09.30, the entire document is a prototype.

Claims

A lens with a pupil made out of four components, the first component of which is the negative meniscus facing the concave surface to the space of objects, the second component is the positive meniscus facing the concave surface of the space of objects, the third component is the positive lens, the fourth component is the double-glued meniscus facing the concave surface to the image space, characterized in that the positive lens of the third component is made in the form of a meniscus facing a concave surface to To the objects, the double-glued meniscus of the fourth component is negative and contains positive and negative menisci, a negative meniscus is introduced between the third and fourth components, the concave surface facing the space of objects, the thickness of the first component being at least 0.1 of the focal length of the lens, the sum of the optical forces lens components does not exceed 0.002 mm ^-1 .