RU140705U1 - LENS FOR IR SPECTRUM - Google Patents
LENS FOR IR SPECTRUM Download PDFInfo
- Publication number
- RU140705U1 RU140705U1 RU2013155052/28U RU2013155052U RU140705U1 RU 140705 U1 RU140705 U1 RU 140705U1 RU 2013155052/28 U RU2013155052/28 U RU 2013155052/28U RU 2013155052 U RU2013155052 U RU 2013155052U RU 140705 U1 RU140705 U1 RU 140705U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- menisci
- meniscus
- image plane
- optical axis
- Prior art date
Links
Images
Abstract
1. Объектив для ИК-области спектра, содержащий четыре мениска, из которых первый и четвёртый по ходу луча мениски - положительные, обращенные вогнутыми поверхностями к плоскости изображений, а второй - отрицательный, причем первый и четвёртый мениски выполнены из германия, а третий - из селенида цинка, отличающийся тем, что второй мениск выполнен из германия и обращен вогнутой поверхностью к плоскости изображений, третий мениск выполнен отрицательным и обращён вогнутой поверхностью к плоскости изображений, а между оптическими силами менисков имеют место следующие соотношения:φ:φ:φ:φ=(1,07÷1,31):-(0,57÷1,5):-(0,41÷0,68):(1,31÷2,08),где φ, φ, φ, φ- относительные оптические силы первого, второго, третьего и четвёртого менисков соответственно.2. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью перемещения вдоль оптической оси.3. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что второй и третий мениски установлены с возможностью совместного перемещения вдоль оптической оси.4. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что четвёртый мениск установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси.1. The lens for the infrared region of the spectrum, containing four menisci, of which the first and fourth menisci along the beam are positive, with their concave surfaces facing the image plane, and the second is negative, the first and fourth menisci being made of germanium, and the third of zinc selenide, characterized in that the second meniscus is made of germanium and faces with a concave surface to the image plane, the third meniscus is negative and faces with a concave surface to the image plane, and between the optical forces The following relationships hold: φ: φ: φ: φ = (1.07 ÷ 1.31) :-( 0.57 ÷ 1.5) :-( 0.41 ÷ 0.68) :( 1.31 ÷ 2.08), where φ, φ, φ, φ are the relative optical powers of the first, second, third, and fourth menisci, respectively. 2. The lens according to claim 1, characterized in that it is arranged to move along the optical axis. 3. The lens according to claim 1, characterized in that the second and third menisci are mounted with the possibility of joint movement along the optical axis. The lens according to claim 1, characterized in that the fourth meniscus is mounted to move along the optical axis.
Description
Полезная модель относится к области оптического приборостроения, а именно, к объективам для инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использована в тепловизорах, построенных на основе матричных фотоприемных устройств, чувствительных в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм, в том числе фотоприемных устройств, оснащенных шторками.The utility model relates to the field of optical instrumentation, namely, to lenses for the infrared (IR) region of the spectrum, and can be used in thermal imagers built on the basis of matrix photodetector devices sensitive in the spectral range from 8 to 12 μm, including photodetector devices equipped with curtains.
Известен светосильный объектив по патенту РФ №2348059 от 17.10.2007 г., МПК G02B 9/34, G02B 13/14. Объектив состоит из четырех компонентов, первый из которых - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Второй - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению. Третий и четвертый компоненты - одиночные положительные мениски. Третий обращен выпуклостью к изображению. Четвертый обращен вогнутостью к изображению. Первый и четвертый компоненты выполнены из германия. Второй и третий компоненты выполнены из селенида цинка. Все оптические поверхности выполнены сферическими и выполняются условия: |R2|=|R5|; |R3|=|R6|=|R8|; |R5|>|R6|, где: R2, R3, R5, R6, R8 - радиусы второй, третьей, пятой, шестой, восьмой оптических поверхностей соответственно.Known fast lens according to the patent of the Russian Federation No. 2348059 from 10.17.2007, IPC G02B 9/34, G02B 13/14. The lens consists of four components, the first of which is a single positive meniscus, facing concavity to the image. The second is a single negative meniscus convex to the image. The third and fourth components are single positive menisci. The third is convex to the image. The fourth is turned concavity to the image. The first and fourth components are made of Germany. The second and third components are made of zinc selenide. All optical surfaces are spherical and the following conditions are satisfied: | R 2 | = | R 5 |; | R 3 | = | R 6 | = | R 8 |; | R 5 |> | R 6 |, where: R 2 , R 3 , R 5 , R 6 , R 8 are the radii of the second, third, fifth, sixth, eighth optical surfaces, respectively.
Для сравнения указанный объектив пересчитан на фокусное расстояние 75 мм. Объектив имеет небольшой задний отрезок, менее 14,5 мм, что создает трудности при установке шторки фотоприемника, чувствительные элементы которого расположены внутри механического корпуса, обычно на расстоянии 15-20 мм от торца.For comparison, the specified lens is calculated at a focal length of 75 mm. The lens has a small rear segment, less than 14.5 mm, which makes it difficult to install the shutter of the photodetector, the sensitive elements of which are located inside the mechanical case, usually at a distance of 15-20 mm from the end.
Наиболее близкими к заявляемому техническому решению - прототипом - является объектив для ИК-области спектра по патенту РФ №115514 от 11.01.2012 г., МПК G02B 13/14. Объектив содержит четыре мениска, из которых второй является отрицательным, остальные - положительными, первый и четвертый мениски выполнены из германия и обращены к плоскости изображений своими вогнутыми поверхностями, второй и третий мениски выполнены из селенида цинка и обращены к плоскости изображений своими выпуклыми поверхностями, третий и четвертый мениски установлены с возможностью одновременного перемещения вдоль оптической оси, между относительными оптическими силами менисков имеют место следующие соотношения: φ1:φ2:φ3:φ4=(0,75÷0,85):-(2,0÷2,5):(1,40÷1,66):(1,7÷1,9), где φ1, φ2, φ3, φ4 - относительные оптические силы первого, второго, третьего и четвертого менисков соответственно.Closest to the claimed technical solution - the prototype - is the lens for the infrared region of the spectrum according to the patent of the Russian Federation No. 115514 of 01/11/2012, IPC G02B 13/14. The lens contains four menisci, of which the second is negative, the rest are positive, the first and fourth menisci are made of germanium and face the image plane with their concave surfaces, the second and third menisci are made of zinc selenide and face the image plane with their convex surfaces, the third and the fourth menisci are installed with the possibility of simultaneous movement along the optical axis, between the relative optical forces of the menisci, the following relations hold: φ 1 : φ 2 : φ 3 : φ 4 = (0.75 ÷ 0.85) :-( 2.0 ÷ 2.5) :( 1.40 ÷ 1.66) :( 1.7 ÷ 1.9), where φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 are the relative optical powers of the first, second, third and fourth menisci, respectively.
Указанный объектив имеет следующие недостатки.The specified lens has the following disadvantages.
1. Большая длина объектива. При фокусном расстоянии 75 мм длина объектива составляет 100 мм.1. Long lens length. With a focal length of 75 mm, the lens length is 100 mm.
2. Недостаточный задний отрезок объектива, равный 13,3 мм, что затрудняет установку шторки фотоприемника.2. Insufficient rear segment of the lens, equal to 13.3 mm, which complicates the installation of the shutter of the photodetector.
Задачей полезной модели является достижение следующих технических результатов: уменьшение длины объектива и увеличение его заднего отрезка для обеспечения возможности установки шторки и удобного сопряжения плоскости изображения объектива с плоскостью чувствительных элементов матрицы фотоприемника.The objective of the utility model is to achieve the following technical results: reducing the length of the lens and increasing its rear segment to enable the installation of a curtain and convenient pairing of the image plane of the lens with the plane of the sensitive elements of the photodetector matrix.
В частных случаях реализации достигается дополнительный технический результат: фокусировка объектива на конечное расстояние и компенсация смещения плоскости изображения в диапазоне рабочих температур от минус 40 до 50°C.In special cases of implementation, an additional technical result is achieved: focusing the lens at a finite distance and compensating for the displacement of the image plane in the operating temperature range from
Указанные технические результаты - уменьшение длины объектива и увеличение его заднего отрезка - достигаются следующим образом. В объективе для ИК-области спектра, содержащем, как и прототип, четыре мениска, из которых первый и четвертый по ходу луча мениски - положительные, обращенные вогнутыми поверхностями к плоскости изображений, а второй - отрицательный, причем, первый и четвертый мениски выполнены - из германия, а третий - из селенида цинка, в отличие от прототипа выполнено следующее: второй мениск выполнен из германия и обращен вогнутой поверхностью к плоскости изображений, третий мениск выполнен отрицательным и обращен вогнутой поверхностью к плоскости изображений, а между оптическими силами менисков имеют место следующие соотношения: φ1:φ2:φ3:φ4=(1,07÷1,31):-(0,57÷1,5):-(0,41÷0,68):(1,31÷2,08), где φ1, φ2, φ3, φ4 - относительные оптические силы первого, второго, третьего и четвертого менисков соответственно. , где - фокусное расстояние объектива, - фокусное расстояние мениска, i - номер мениска.The indicated technical results — a decrease in the length of the lens and an increase in its rear segment — are achieved as follows. In the lens for the infrared region of the spectrum, containing, like the prototype, four menisci, of which the first and fourth menisci along the beam are positive, with their concave surfaces facing the image plane, and the second is negative, and the first and fourth menisci are made of Germany, and the third - from zinc selenide, in contrast to the prototype, the following was done: the second meniscus is made of germanium and faces with a concave surface to the image plane, the third meniscus is negative and faces with a concave surface to the image plane ratio, and between the optical forces of the menisci the following relationships hold: φ 1 : φ 2 : φ 3 : φ 4 = (1.07 ÷ 1.31) :-( 0.57 ÷ 1.5) :-( 0.41 ÷ 0.68) :( 1.31 ÷ 2.08), where φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 are the relative optical powers of the first, second, third, and fourth menisci, respectively. where - the focal length of the lens, is the focal length of the meniscus, i is the number of the meniscus.
Дополнительный технический результат - фокусировка объектива на конечное расстояние и компенсация смещения плоскости изображения в диапазоне рабочих температур от минус 40 до 50°C - достигается при выполнении подвижными вдоль оптической оси либо всего объектива, либо второго и третьего менисков совместно, либо четвертого мениска.An additional technical result - focusing the lens at a finite distance and compensating for the displacement of the image plane in the range of operating temperatures from
Пример конкретной реализации объектива показан на чертежах.An example of a specific implementation of the lens is shown in the drawings.
На фиг. 1 приведена оптическая схема объектива для ИК-области спектра.In FIG. Figure 1 shows the optical scheme of the lens for the infrared region of the spectrum.
На фиг. 2 приведены графики частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) объектива для различных точек поля зрения.In FIG. Figure 2 shows the graphs of the frequency-contrast characteristic (FM) of the lens for various points of the field of view.
На фиг. 3 приведен график дисторсии в процентах по полю зрения (ордината Y).In FIG. Figure 3 shows a plot of distortion as a percentage of the field of view (Y ordinate).
На фиг. 4 приведены графики концентрации энергии в кружке рассеяния.In FIG. Figure 4 shows plots of the energy concentration in the scattering circle.
Объектив для ИК-области спектра (фиг. 1) содержит четыре мениска. Мениск 1 - положительный, выполнен из германия и обращен вогнутой поверхностью к плоскости изображений. Мениск 2 - отрицательный, выполнен из германия и обращен вогнутой поверхностью к плоскости изображений. Мениск 3 - отрицательный, выполнен из селенида цинка (ZnSe) и обращен вогнутой поверхностью к плоскости изображений. Мениск 4 - положительный, выполнен из германия и обращен вогнутой поверхностью к плоскости изображений.The lens for the infrared region of the spectrum (Fig. 1) contains four meniscus. The
Для фокусировки объектива на конечное расстояние и компенсации смещения плоскости изображения в диапазоне рабочих температур от минус 40 до 50°C выполняют с возможностью перемещения вдоль оптической оси весь объектив, либо мениски 2 и 3 совместно, либо мениск 4.To focus the lens at a finite distance and compensate for the displacement of the image plane in the range of operating temperatures from
В таблице 1 приведены характеристики объектива, рассматриваемого в качестве примера реализации заявляемого объектива.Table 1 shows the characteristics of the lens, considered as an example of the implementation of the inventive lens.
В таблице 2 приведены величины относительных оптических сил, расстояний по оси между менисками, материалы и диаметры менисков объектива. Значения параметров приведены при нормировке фокусного расстояния f'=1.Table 2 shows the relative optical powers, the axial distances between the menisci, the materials and the diameters of the menisci of the lens. The values of the parameters are given when normalizing the focal length f '= 1.
Как видно из таблицы 1, объектив имеет на 27% больший, чем у прототипа, задний отрезок (17 мм) и меньшую на 15% общую длину (85 мм).As can be seen from table 1, the lens has a 27% larger than the prototype, the rear segment (17 mm) and 15% less overall length (85 mm).
Из таблицы 2 следует, что оптические силы менисков 1-4 рассматриваемого в качестве примера объектива соотносятся между собой следующим образом: φ1:φ2:φ3:φ4=(1,17):-(1,08):-(0,49):(1,80) и удовлетворяют соотношениям φ1:φ2:φ3:φ4=(1,07÷1,31):-(0,57÷1,5):-(0,41÷0,68):(1,31÷2,08), при которых в заявляемом объективе достигаются указанные технические результаты.From table 2 it follows that the optical power of the menisci 1-4 considered as an example of the lens are related as follows: φ 1 : φ 2 : φ 3 : φ 4 = (1.17) :-( 1.08) :-( 0.49) :( 1.80) and satisfy the relations φ 1 : φ 2 : φ 3 : φ 4 = (1.07 ÷ 1.31) :-( 0.57 ÷ 1.5) :-( 0, 41 ÷ 0.68) :( 1.31 ÷ 2.08), in which the specified technical results are achieved in the inventive lens.
Графики на фиг. 1-4 приведены для объектива с фокусным расстоянием f'=75 мм, диаметра входного зрачка 60 мм, относительного отверстия 1:1,25, для поля зрения 7,5×5,5 град.The graphs in FIG. 1-4 are given for a lens with a focal length f '= 75 mm, an entrance pupil diameter of 60 mm, a relative aperture of 1: 1.25, for a field of view of 7.5 × 5.5 degrees.
На фиг. 2 приведены графики ЧКХ объектива для ИК-области спектра на частоте 40 штрихов/мм. По оси абсцисс отложены значения пространственных частот, отнесенные к плоскости изображений объектива, по оси ординат - значения коэффициентов передачи контраста. Графики ЧКХ приведены для меридионального (T) и сагиттального (S) сечений. Из приведенных графиков видно, что в предлагаемом объективе сохранено высокое, дифракционно-ограниченное качество изображения, сопоставимое с качеством изображения прототипа. Высокое качество изображения объектива подтверждается графиками дисторсии (фиг. 3) и концентрации энергии в кружке рассеяния для различных точек поля зрения (фиг. 4). На фиг. 3 видно, что дисторсия составляет менее 0,2%. На фиг. 4 по оси абсцисс отложены значения радиуса кружка рассеяния, по оси ординат - значения соответствующих ему уровней концентрации энергии. Указанный график также демонстрирует высокое качество изображения предложенного объектива, имеющего по сравнению с прототипом уменьшенную длину и увеличенный задний отрезок.In FIG. Figure 2 shows the graphs of the frequency response of the lens for the infrared region of the spectrum at a frequency of 40 lines / mm. The abscissa axis shows the values of spatial frequencies assigned to the plane of the image of the lens, the ordinate axis shows the values of the contrast transfer coefficients. The frequency response graphs are shown for meridional (T) and sagittal (S) sections. From the above graphs it can be seen that in the proposed lens retained a high, diffraction-limited image quality comparable with the image quality of the prototype. The high image quality of the lens is confirmed by the graphs of distortion (Fig. 3) and energy concentration in the scattering circle for various points of the field of view (Fig. 4). In FIG. 3 shows that the distortion is less than 0.2%. In FIG. 4, the abscissa axis represents the radius of the scattering circle, and the ordinate axis represents the values of the corresponding energy concentration levels. The specified graph also demonstrates the high image quality of the proposed lens, which, compared with the prototype, has a reduced length and an increased rear segment.
Объектив работает следующим образом: инфракрасное излучение в диапазоне 8-12 мкм, испускаемое удаленным объектом, попадает в объектив, где проходит через мениски 1, 2, 3, 4 и образует действительное изображение предмета в плоскости наилучшей установки фотоприемного устройства (на чертеже не показано), положение которой обусловлено расстоянием до объекта (для бесконечно удаленного объекта практически совпадает с фокальной плоскостью всего объектива).The lens works as follows: infrared radiation in the range of 8-12 μm emitted by a distant object enters the lens, where it passes through
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемая полезная модель позволяет уменьшить длину объектива и увеличить его задний отрезок. В частных случаях реализации для фокусировки объектива на конечное расстояние и компенсации смещения плоскости изображения в диапазоне рабочих температур от минус 40 до 50°C выполняют подвижными вдоль оптической оси либо весь объектив, либо второй и третий мениски совместно, либо четвертый мениск.Thus, in comparison with the prototype, the proposed utility model allows to reduce the length of the lens and increase its rear segment. In special cases, to focus the lens at a finite distance and compensate for the displacement of the image plane in the operating temperature range from
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013155052/28U RU140705U1 (en) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | LENS FOR IR SPECTRUM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013155052/28U RU140705U1 (en) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | LENS FOR IR SPECTRUM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU140705U1 true RU140705U1 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=50779783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013155052/28U RU140705U1 (en) | 2013-12-11 | 2013-12-11 | LENS FOR IR SPECTRUM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU140705U1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2586394C1 (en) * | 2015-05-07 | 2016-06-10 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Objective lens for infrared spectrum |
RU2594955C1 (en) * | 2015-06-09 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Telescopic lens for infrared spectrum |
RU2594957C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Athermalised lens for infrared spectrum |
RU2604112C2 (en) * | 2015-04-30 | 2016-12-10 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Objective lens for infrared spectrum |
RU2613483C1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-03-16 | Акционерное общество "Швабе-Приборы" | Athermalised lens for infrared spectrum |
RU2618590C1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-05-04 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Athermalised lens for ir spectrum area |
RU2629890C1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-09-04 | Акционерное общество "Швабе - Оборона и Защита" | Infrared lens with passive thermalization |
-
2013
- 2013-12-11 RU RU2013155052/28U patent/RU140705U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604112C2 (en) * | 2015-04-30 | 2016-12-10 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Objective lens for infrared spectrum |
RU2586394C1 (en) * | 2015-05-07 | 2016-06-10 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Objective lens for infrared spectrum |
RU2594955C1 (en) * | 2015-06-09 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Telescopic lens for infrared spectrum |
RU2594957C1 (en) * | 2015-06-24 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Athermalised lens for infrared spectrum |
RU2613483C1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-03-16 | Акционерное общество "Швабе-Приборы" | Athermalised lens for infrared spectrum |
RU2618590C1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-05-04 | Акционерное общество "Швабе - Приборы" | Athermalised lens for ir spectrum area |
RU2629890C1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-09-04 | Акционерное общество "Швабе - Оборона и Защита" | Infrared lens with passive thermalization |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU140705U1 (en) | LENS FOR IR SPECTRUM | |
RU2538423C1 (en) | Athermalised lens for infrared spectral region | |
RU2611100C1 (en) | High-aperture lens | |
RU2506616C1 (en) | High-speed infrared lens | |
RU2541420C1 (en) | Infrared lens with two fields of view | |
RU156006U1 (en) | ATHERMALIZED LENS FOR IR SPECTRUM | |
RU2604112C2 (en) | Objective lens for infrared spectrum | |
RU2365952C1 (en) | Infrared objective | |
RU2578661C1 (en) | Infrared lens with smoothly varying focal distance | |
RU2630194C1 (en) | Large-aperture lens | |
RU2629888C1 (en) | High-aperture lens for infrared spectrum region | |
RU2594957C1 (en) | Athermalised lens for infrared spectrum | |
RU2570055C1 (en) | Infrared catadioptric lens | |
RU149238U1 (en) | OPTICAL SYSTEM OF THE THERMAL VISION DEVICE WITH TWO FIELDS OF VISION | |
CN106405800A (en) | Long wave infrared 5mm optical passive heat dissipation lens | |
RU134671U1 (en) | LIGHT LIGHT FOR IR IR SPECTRUM | |
RU2348059C1 (en) | Large-aperture lens | |
KR101235579B1 (en) | Infrared microscope lens module | |
RU170801U1 (en) | LENS | |
CN210514767U (en) | Long-wave infrared large-aperture zoom lens | |
RU2608395C1 (en) | Optical system of thermal imaging device with two fields of view | |
RU2403598C1 (en) | Large aperture lens for thermal imaging device | |
RU2621366C1 (en) | Compact lens of mid-infrared range | |
KR101554130B1 (en) | Long wavelength infrared optical system with wide field of view | |
RU2586394C1 (en) | Objective lens for infrared spectrum |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
PC92 | Official registration of non-contracted transfer of exclusive right of a utility model |
Effective date: 20180220 |
|
PD9K | Change of name of utility model owner | ||
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191212 |