RU184257U1 - LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM - Google Patents

LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM Download PDF

Info

Publication number
RU184257U1
RU184257U1 RU2018126563U RU2018126563U RU184257U1 RU 184257 U1 RU184257 U1 RU 184257U1 RU 2018126563 U RU2018126563 U RU 2018126563U RU 2018126563 U RU2018126563 U RU 2018126563U RU 184257 U1 RU184257 U1 RU 184257U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
image
lenses
convex
optical
Prior art date
Application number
RU2018126563U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ирина Евгеньевна Совз
Михаил Наумович Сокольский
Original Assignee
Акционерное общество "ЛОМО"
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 Акционерное общество "ЛОМО" filed Critical Акционерное общество "ЛОМО"
Priority to RU2018126563U priority Critical patent/RU184257U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU184257U1 publication Critical patent/RU184257U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • G02B9/36Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only arranged + -- +
    • G02B9/38Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only arranged + -- + both - components being meniscus

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

Объектив может быть использован в тепловизионных приборах, приемники которых чувствительны в инфракрасной (ИК) области спектра, в частности в диапазоне спектра 8-14 мкм. Светосильный объектив для инфракрасной области спектра содержит четыре линзы, первая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третья - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и четвертая - положительный мениск, выполненный с выпуклой поверхностью в виде вытянутого эллипсоида вращения высшего порядка и обращенный вогнутостью к изображению. Оптические силы линз удовлетворяют условиям: 0.5<ϕ/ ϕ<0.7; 0.1< | ϕ/ ϕ |<0.3; | ϕ/ ϕ | <5⋅10; 1.0<ϕ/ ϕ<1.3; где ϕ, ϕ, ϕ, ϕ, ϕ - оптические силы соответственно первой, второй, третьей, четвертой линз и всего объектива в целом. Первая, третья и четвертая линзы выполнены из оптического германия, а вторая линза - из селенида цинка. Технический результат - увеличение относительного отверстия при обеспечении высокого качества изображения по всему полю. 4 ил.The lens can be used in thermal imaging devices, the receivers of which are sensitive in the infrared (IR) region of the spectrum, in particular in the spectrum range of 8-14 microns. The high-aperture lens for the infrared region of the spectrum contains four lenses, the first a positive meniscus facing a convex image, the second a negative meniscus convex to the image, and the fourth a positive meniscus having a convex surface in the form of an elongated ellipsoid of rotation of a higher order and facing concavity to the image. The optical power of the lenses satisfy the conditions: 0.5 <ϕ / ϕ <0.7; 0.1 <| ϕ / ϕ | <0.3; | ϕ / ϕ | <5⋅10; 1.0 <ϕ / ϕ <1.3; where ϕ, ϕ, ϕ, ϕ, ϕ are the optical forces of the first, second, third, fourth lenses, respectively, of the entire lens. The first, third and fourth lenses are made of optical germanium, and the second lens is made of zinc selenide. The technical result is an increase in the relative aperture while ensuring high image quality throughout the field. 4 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в тепловизионных приборах, приемники которых чувствительны в инфракрасной (ИК) области спектра, в частности в диапазоне спектра 8-14 мкм.The proposed utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used in thermal imaging devices, the receivers of which are sensitive in the infrared (IR) region of the spectrum, in particular in the spectrum range of 8-14 microns.

Системы, работающие в области спектра 8-14 мкм, позволяют наблюдать объекты, температура излучения которых составляет -50÷+50°С, что соответствует излучению в диапазоне 8-14 мкм.Systems operating in the spectrum region of 8-14 microns allow observing objects whose radiation temperature is -50 ÷ + 50 ° С, which corresponds to radiation in the range of 8-14 microns.

К объективам, работающим в диапазоне спектра 8-14 мкм, предъявляются следующие требования:The following requirements are imposed on lenses operating in the spectrum range of 8-14 microns:

1. Сверхвысокое относительное отверстие, составляющее D:F=1:0.75÷1:1.1. An ultrahigh relative aperture comprising D: F = 1: 0.75 ÷ 1: 1.

Это требование обусловлено тем, что яркость излучающих естественных объектов низка, а чувствительность используемых современных приемников (болометрических матриц) - мала.This requirement is due to the fact that the brightness of the emitting natural objects is low, and the sensitivity of the used modern receivers (bolometric matrices) is low.

2. Угловое поле должно быть не менее (20÷25)°.2. The angular field must be at least (20 ÷ 25) °.

3. Высокое, близкое к дифракционному качество изображения. Размер элемента матрицы составляет Q=(17×17) мкм. Для ИК тепловизионных приборов необходимо, чтобы в размере пикселя величина концентрации энергии η составляла не менее (65÷70)%, при том, что безаберрационная идеальная система дает η≈89%. Для тепловизоров, формирующих изображение объектов конечных размеров, необходимо, чтобы величина контраста изображения синусоидальной миры на частоте Найквиста υ=1/2Q=30 мм-1 была не менее 0.5.3. High, close to diffractive image quality. The size of the matrix element is Q = (17 × 17) μm. For infrared thermal imaging devices, it is necessary that in the pixel size the energy concentration η be at least (65–70)%, while the non-aberrational ideal system gives η≈89%. For thermal imagers forming images of objects of finite sizes, it is necessary that the contrast value of the image of the sinusoidal world at the Nyquist frequency υ = 1 / 2Q = 30 mm -1 be at least 0.5.

4. Характеристики качества изображения должны быть постоянны по всему полю изображения объектива. Особенно это требование важно для приборов обнаружения и слежения за удаленными объектами малых размеров. Это требование предполагает также:4. Image quality specifications should be consistent across the entire image field of the lens. This requirement is especially important for devices for detecting and tracking remote objects of small sizes. This requirement also implies:

- отсутствие виньетирования полевых лучей;- lack of vignetting of field rays;

- близкий к телецентрическому ход главных лучей в пространстве изображений.- close to the telecentric course of the main rays in the space of images.

Выполнение перечисленных требований обеспечивает постоянство энергетических характеристик объектива по всему полю изображения.The fulfillment of these requirements ensures the constancy of the energy characteristics of the lens throughout the image field.

5. Минимальное количество линзовых элементов.5. The minimum number of lens elements.

Материалы, применяемые обычно в ИК объективах - селенид цинка и оптический германий, который имеет большой удельный вес, равный 5.33 г/см3. Кроме того, германий - достаточно дорогой материал. Минимизация количества линзовых элементов позволяет снизить вес объектива и его стоимость.The materials commonly used in IR lenses are zinc selenide and optical germanium, which has a large specific gravity of 5.33 g / cm 3 . In addition, germanium is a rather expensive material. Minimizing the number of lens elements reduces the weight of the lens and its cost.

6. Габаритные параметры включают в себя требование, определяемое конструкцией приемника, чтобы задний фокальный отрезок S'f' удовлетворял условию S'f'≥10 мм, что для малых значений фокусного расстояния f' объективов составляет S'f'≥0,3f'. Кроме того, желательно, чтобы длина объектива не превышала 2÷2,5 f'.6. The overall parameters include the requirement, determined by the design of the receiver, for the rear focal length S 'f' to satisfy the condition S 'f' ≥10 mm, which for small focal lengths f 'of the lenses is S' f ' ≥0.3f' . In addition, it is desirable that the length of the lens does not exceed 2 ÷ 2.5 f '.

7. Важной проблемой создания ИК объективов с использованием германия является значительное изменение его показателя преломления при изменении температуры. Это вызывает ухудшение качества изображения. Конструкция оптической схемы, а также выбор оптических сил линзовых компонентов должны минимизировать влияние изменения температуры на качество изображения.7. An important problem of creating IR lenses using germanium is a significant change in its refractive index with temperature. This causes image quality deterioration. The design of the optical scheme, as well as the choice of the optical powers of the lens components should minimize the effect of temperature changes on image quality.

Создание оптической системы светосильного объектива для ИК тепловизоров становится актуальной задачей.The creation of an optical system of a fast lens for IR thermal imagers is becoming an urgent task.

Известны конструкции оптических схем объективов, удовлетворяющие многим из вышеперечисленных требований и состоящие из 4 линз.Known designs of optical circuits of lenses that satisfy many of the above requirements and consisting of 4 lenses.

Например, светосильный ИК объектив [1]. Объектив состоит из 4 линз, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - плосковогнутая отрицательная линза, обращенная плоской поверхностью к изображению, третья линза - плосковыпуклая, обращенная плоскостью к предмету, а четвертая линза - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету.For example, a fast IR lens [1]. The lens consists of 4 lenses, the first of which is a positive meniscus facing concavity to the image, the second is a flat-concave negative lens facing a flat surface to the image, the third lens is flat convex facing a subject, and the fourth lens is a positive meniscus convex to a subject .

Объектив имеет следующие характеристики:The lens has the following characteristics:

- Фокусное расстояние f'=51 мм- Focal length f '= 51 mm

- Относительное отверстие D:F=1:1.65- Relative hole D: F = 1: 1.65

- Угловое поле зрения 2ω=18°- Angular field of view 2ω = 18 °

- Задний фокальный отрезок S'=45.23- Back focal length S '= 45.23

- Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для углового поля ω=9° равна 0.081 мм, астигматизм - 0.014 мм,, дисторсия - 5%.- The transverse aberration of a wide oblique beam in the meridional section for the angular field ω = 9 ° is 0.081 mm, astigmatism is 0.014 mm, and distortion is 5%.

- Все линзы выполнены из германия.- All lenses are made of Germany.

К недостаткам указанного объектива можно отнести:The disadvantages of this lens include:

- Низкое относительное отверстие (1:1,65);- Low relative aperture (1: 1.65);

- Малое угловое поле зрения 2ω=18°;- Small angular field of view 2ω = 18 °;

- Низкое качество изображения по полю: указанные выше величины аберраций приведут к недопустимо малым значениям концентрации энергии в размере, соответствующем пикселю приемника.- Low image quality in the field: the above aberrations will lead to unacceptably low values of the energy concentration in the size corresponding to the pixel of the receiver.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является светосильный ИК объектив [2]. Объектив состоит из 4 последовательно установленных линз, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третья - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, четвертая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету.Closest to the claimed technical solution is a fast IR lens [2]. The lens consists of 4 sequentially mounted lenses, the first of which is the positive meniscus facing the convexity of the image, the second is the negative meniscus convex to the image, the third is the meniscus convex to the image, and the fourth is the positive meniscus convex to the object.

Объектив имеет следующие характеристики:The lens has the following characteristics:

- Фокусное расстояние -F'=28 мм- Focal length -F '= 28 mm

- Относительное отверстие D:F=1:0.8- Relative hole D: F = 1: 0.8

- Угловое поле зрения 2ω=25°- Angular field of view 2ω = 25 °

- Задний фокальный отрезок S'F'=0.75f'- Back focal length S 'F' = 0.75f '

- Телецентрический ход главных лучей в пространстве изображений- The telecentric path of the main rays in the image space

- Длина объектива (L) - расстояние от первой поверхности первой линзы до фокальной плоскости L=2.2f'- The length of the lens (L) is the distance from the first surface of the first lens to the focal plane L = 2.2f '

- Качество изображения:- Image quality:

- Концентрация энергии в размере (17×17) мкм- The concentration of energy in the size of (17 × 17) microns

в центре поля - 67%in the center of the field - 67%

на краю роля - 47%on the edge of the role - 47%

- КПМ на частоте 30 мм-1 - KPM at a frequency of 30 mm -1

в центре поля - 0.50in the center of the field - 0.50

на краю поля - 0.27.at the edge of the field - 0.27.

К недостаткам указанного объектива можно отнести:The disadvantages of this lens include:

- Пониженное относительное отверстие - (1:0.8)- Reduced relative aperture - (1: 0.8)

- Низкое качество изображения - (концентрация энергии по полю в пикселе размером (17×17) мкм).- Low image quality - (energy concentration over the field in a pixel of size (17 × 17) microns).

Основной задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является увеличение относительного отверстия до 1:0.75 при обеспечении высокого качества изображения по всему полю.The main task, which the proposed utility model is aimed at, is to increase the relative aperture to 1: 0.75 while ensuring high image quality throughout the field.

Для решения поставленной задачи предлагается светосильный объектив для ИК области спектра, который, как и прототип состоит из 4 линз.To solve this problem, a high-aperture lens is proposed for the IR spectral region, which, like the prototype, consists of 4 lenses.

Первая линза - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая линза - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третья линза - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и четвертая линза - положительный мениск.The first lens is the positive meniscus facing the concavity of the image, the second lens is the negative meniscus convex to the image, the third lens is the meniscus convex to the image, and the fourth lens is the positive meniscus.

В отличие от прототипа, в предлагаемом светосильном объективе для ИК области спектра, третий мениск, обращенный выпуклостью к изображению, выполнен отрицательным, а четвертый положительный мениск, выполненный с выпуклой поверхностью в виде вытянутого эллипсоида вращения высшего порядка и обращенный вогнутостью к изображению, при этом оптические силы линз удовлетворяют условиям:In contrast to the prototype, in the proposed high-aperture lens for the infrared region of the spectrum, the third meniscus convex to the image is negative, and the fourth positive meniscus is made with a convex surface in the form of an elongated ellipsoid of revolution of higher order and facing concavity to the image, while optical lens powers satisfy the conditions:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ϕ - оптические силы соответственно первой, второй, третьей, четвертой линз и всего объектива в целом, кроме того, первая, третья и четвертая линзы выполнены из оптического германия, а втораяwhere ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 , ϕ 4 , ϕ are the optical forces of the first, second, third, fourth lenses and the lens as a whole, in addition, the first, third and fourth lenses are made of optical germanium, and the second

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.The essence of the proposed utility model is as follows.

Аберрации оптической системы, в первую очередь, определяются аберрациями III порядка, которые характеризуются коэффициентами Зейделя III порядка:The aberrations of the optical system are primarily determined by the third-order aberrations, which are characterized by the third-order Seidel coefficients:

SI - сферической аберрацией, SII - комой, SIII - астигматизмом, SIV - кривизной изображения, SV - дисторсией. Для высококачественных объективов значения коэффициентов близки к нулю.S I - spherical aberration, S II - coma, S III - astigmatism, S IV - image curvature, S V - distortion. For high-quality lenses, the coefficient values are close to zero.

Выполнение первой и четвертой линз положительными менисками, обращенными вогнутостью к изображению, с оптическими силами, удовлетворяющими условиям: 0.5<ϕ1/ϕ<0.7 и 1.0<ϕ4/ϕ<1.3, вносит суммарную положительную сферическую аберрацию SI(1+4 линз)=1.78, отрицательную кому SII(1+4 линз)=-0.37, положительный астигматизм SIII(1 линзы)=0.4.The fulfillment of the first and fourth lenses by positive menisci facing the concavity to the image, with optical forces satisfying the conditions: 0.5 <ϕ 1 /ϕ<0.7 and 1.0 <ϕ 4 /ϕ<1.3, introduces the total positive spherical aberration S I (1 + 4 lenses ) = 1.78, negative coma S II (1 + 4 lenses) = - 0.37, positive astigmatism S III (1 lenses) = 0.4.

Для их коррекции вторая и третья линзы выполнены отрицательными менисками, обращенными выпуклостями к изображению с оптическими силами, удовлетворяющими условиям:

Figure 00000005
To correct them, the second and third lenses are made with negative menisci, convex to the image with optical forces that satisfy the conditions:
Figure 00000005

При этом сферическая аберрация SI(2+3 линз)=-1.64, кома SII(2+3 линз)=0.2. Для коррекции астигматизма выпуклая поверхность четвертой линзы (четвертого положительного мениска) выполнена эллиптической: SIII(7 поверхность)=-0.57.In this case, the spherical aberration S I (2 + 3 lenses) = - 1.64, coma S II (2 + 3 lenses) = 0.2. To correct astigmatism, the convex surface of the fourth lens (fourth positive meniscus) is made elliptical: S III (7th surface) = - 0.57.

Высшие порядки эллиптической поверхности исправляют кому и астигматизм высших порядков по полю.Higher orders of the elliptical surface correct coma and higher order astigmatism in the field.

Выполнение линз с оптическими силами ϕ1, ϕ2, ϕ4, ϕ3, удовлетворяющими условиям:

Figure 00000006
и 1.0<ϕ4/ϕ<1.3, из германия с дисперсией ν=727 в диапазоне спектра (8÷12) мкм для первой, третьей и четвертой линз и второй
Figure 00000007
- из селенида цинка с дисперсией ν=33.8, дает возможность исправить кривизну изображения объектива SIV=0.095, хроматизим положения Sхр.пол.=0.006 и хроматизм увеличения Sхр.пол.=-0.001.The performance of lenses with optical powers ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 4 , ϕ 3 that satisfy the conditions:
Figure 00000006
and 1.0 <ϕ 4 /ϕ<1.3, from Germany with a dispersion ν = 727 in the spectrum range (8 ÷ 12) μm for the first, third and fourth lenses and the second
Figure 00000007
- from zinc selenide with a dispersion of ν = 33.8, makes it possible to correct the curvature of the image of the lens S IV = 0.095, the chromatism of the position of S hr. = 0.006 and the chromatism of an increase in S h.pol. = -0.001.

Выполнение первой и четвертой линз в форме положительных менисков, обращенных вогнутостью к изображению, а второй и третьей в форме отрицательных менисков, обращенных выпуклостями к изображению, позволило минимизировать аберрации высших порядков и, тем самым, обеспечить высокое относительное отверстие.The implementation of the first and fourth lenses in the form of positive menisci, facing concavity to the image, and the second and third in the form of negative menisci, convex to the image, minimized higher-order aberrations and, thus, ensured a high relative aperture.

Важными достоинствами предлагаемого объектива являются:Important advantages of the proposed lens are:

- Высокое относительное отверстие 1:0.75- High relative aperture 1: 0.75

- Высокое качество изображения по всему полю:- High image quality throughout the field:

- Концентрация энергии в пикселе размером (17×17)мкм- The concentration of energy in the pixel size (17 × 17) microns

в центре поля зрения ≥70%in the center of the field of view ≥70%

на краю поля зрения ≥65%at the edge of the field of view ≥65%

- Коэффициент передачи модуляции (КПМ) на частоте 30 мм-1:- Modulation transmission coefficient (KPM) at a frequency of 30 mm -1 :

в центре поля зрения ≥50%in the center of the field of view ≥50%

на краю поля зрения ≥47%at the edge of the field of view ≥47%

- Большой задний отрезок S'F'≥0.5f', полученный за счет выполнения второй и третьей в форме отрицательных менисков, обращенных выпуклостями к изображению- Large posterior segment S 'F' ≥0.5f ', obtained by performing the second and third in the form of negative menisci, convex to the image

- Обеспечение близкого к телецентрическому ходу главных лучей в пространстве изображения и, тем самым, обеспечения равномерности освещенности по всему полю изображения- Ensuring close to the telecentric path of the main rays in the image space and, thereby, ensuring uniform illumination throughout the image field

- Минимизация рассеянного освещения приемника,- Minimizing the ambient light of the receiver,

обусловленного отражением от последней поверхности излучения, источником которого является самоизлучение матрицы приемника, за счет выполнения радиуса последней поверхности (R8) превышающим задний отрезок объектива: R8/S'F'=5.4.due to reflection from the last surface of the radiation, the source of which is the self-radiation of the receiver matrix, due to the radius of the last surface (R 8 ) exceeding the rear segment of the lens: R8 / S 'F' = 5.4.

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена оптическая схема объектива, на фиг. 2. - представлены графики поперечных аберраций, на фиг. 3 - представлены графики аберраций главных лучей, на фиг. 4 - представлены графики концентрации энергии в квадрате размером (17×17) мкм.The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is an optical diagram of a lens; FIG. 2. - presents graphs of transverse aberrations, in FIG. 3 shows graphs of aberrations of the main rays, in FIG. 4 - plots of energy concentration in a square of size (17 × 17) microns are presented.

Светосильный объектив для инфракрасной области спектра состоит из четырех менисковых линз 1, 2, 3 и 4, первая из которых 1 выполнена в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, вторая отрицательная линза 2 выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению, третья отрицательная линза 3 выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению, и четвертая линза 4 выполнена в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению. При этом оптические силы линз удовлетворяют условиям:The fast aperture lens for the infrared region of the spectrum consists of four meniscus lenses 1, 2, 3 and 4, the first of which 1 is made in the form of a positive meniscus facing the concavity to the image, the second negative lens 2 is made in the form of a meniscus facing the convexity of the image, the third negative the lens 3 is made in the form of a meniscus, convex to the image, and the fourth lens 4 is made in the form of a positive meniscus, turned concavity to the image. In this case, the optical powers of the lenses satisfy the conditions:

Оптические силы линз удовлетворяют условиям:The optical power of the lenses satisfy the conditions:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

где ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ϕ - оптические силы соответственно первой, второй, третьей, четвертой линз и всего объектива в целом.where ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 , ϕ 4 , ϕ are the optical forces of the first, second, third, fourth lenses, and the lens as a whole, respectively.

Апертурная диафрагма 5 расположена на первой поверхности объектива.Aperture diaphragm 5 is located on the first surface of the lens.

Четвертый положительный мениск 4 выполнен с выпуклой поверхностью в виде вытянутого эллипсоида вращения высшего порядка.The fourth positive meniscus 4 is made with a convex surface in the form of an elongated ellipsoid of revolution of higher order.

Первая, третья и четвертая линзы выполнены из оптического германия, а вторая линза - из селенида цинка.The first, third and fourth lenses are made of optical germanium, and the second lens is made of zinc selenide.

Работа объектива осуществляется следующим образом: параллельный пучок излучения от удаленного объекта фокусируется в заднем фокусе мениска 1, и далее каждая из линз 2 и 3 поочередно перепроектирует его в свою плоскость изображения, а последняя 4-ая линза перепроектирует промежуточное изображение после 3-й линзы в свою плоскость изображения, совпадающую с фокальной плоскостью всего объектива.The lens operates as follows: a parallel beam of radiation from a distant object is focused in the rear focus of meniscus 1, and then each of lenses 2 and 3 alternately redesigns it into its image plane, and the last 4th lens redesigns the intermediate image after the 3rd lens in its image plane, which coincides with the focal plane of the entire lens.

Иллюстрацией предлагаемой полезной модели является светосильный объектив для ИК области спектра (Δλ=8÷12.5) мкм со следующими параметрами:An illustration of the proposed utility model is a fast lens for the IR spectral region (Δλ = 8 ÷ 12.5) μm with the following parameters:

- Фокусное расстояние - f'=30.66 мм- Focal length - f '= 30.66 mm

- Относительное отверстие D:F=1:0.75- Relative hole D: F = 1: 0.75

- Угловое поле зрения 2ω=25°- Angular field of view 2ω = 25 °

- Задний отрезок S'F'=0.5f'- Back section S 'F' = 0.5f '

- Длина объектива (L) - расстояние от первой поверхности первой линзы до фокальной плоскости L=2f'- The length of the lens (L) is the distance from the first surface of the first lens to the focal plane L = 2f '

ϕ1/ϕ=0.58ϕ 1 /ϕ=0.58

ϕ2/ϕ=-0.18ϕ 2 /ϕ=-0.18

ϕ3/ϕ=-2.45.10-3 ϕ 3 /ϕ=-2.45.10 -3

4/ϕ=1.144 /ϕ=1.14

где ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ϕ - оптические силы соответственно первой, второй, третьей, четвертой линз и всего объектива в целом.where ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 , ϕ 4 , ϕ are the optical forces of the first, second, third, fourth lenses, and the lens as a whole, respectively.

- Качество изображения:- Image quality:

- Концентрация энергии в пикселе размером (17×17) мкм- The concentration of energy in the pixel size (17 × 17) microns

в центре поля зрения - 72%in the center of the field of view - 72%

на краю поля зрения - 65%at the edge of the field of view - 65%

- Коэффициент передачи модуляции (КПМ) на частоте 30 мм-1:- Modulation transmission coefficient (KPM) at a frequency of 30 mm -1 :

в центре поля зрения - 54%in the center of the field of view - 54%

на краю поля зрения (мер/саг) - (51/47)%on the edge of the field of view (mer / sag) - (51/47)%

Figure 00000012
Figure 00000012

Уравнение поверхности 7 (выпуклой поверхности мениска 4) описывает четную кривую высших порядков (эллипсоид вращения):The equation of surface 7 (the convex surface of the meniscus 4) describes an even curve of higher orders (rotation ellipsoid):

Figure 00000013
,
Figure 00000013
,

где

Figure 00000014
- кривизна поверхности (величина, обратная радиусу при вершине); k=-е2 - коническая постоянная (эксцентриситет), a 1, a 2, a 3, a 4 - коэффициенты, значения которых приведены ниже.Where
Figure 00000014
- surface curvature (the reciprocal of the radius at the vertex); k = -e 2 is the conical constant (eccentricity), a 1 , a 2 , a 3 , a 4 are the coefficients, the values of which are given below.

е2=0.2885, R0=42.3778, Rбл.сф.=43.046, максимальная асферичность 0.0169 ммe 2 = 0.2885, R 0 = 42.3778, R bl.s.s. = 43.046, maximum asphericity 0.0169 mm

а1=0, а2=-4.3514 Е-007, а3=5.6487 Е-009, а4=-3.2318 Е-011, а5=8.4776 Е-014, а6=-8.5932 Е-017, а7=0a 1 = 0, and 2 = -4.3514 E-007, and 3 = 5.6487 E-009, and 4 = -3.2318 E-011, and 5 = 8.4776 E-014, and 6 = -8.5932 E-017, and 7 = 0

Таким образом, в предлагаемом объективе достигнуто увеличение относительного отверстия до 1:0.75 при обеспечении высокого качества изображения по всему полю.Thus, in the proposed lens, an increase in the relative aperture to 1: 0.75 is achieved while ensuring high image quality throughout the field.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Российская Федерация, авторское свидетельство №1714562, МПК: G02B 13/34, 1992 г.1. Russian Federation, copyright certificate No. 1714562, IPC: G02B 13/34, 1992

2. Российская Федерация, патент на полезную модель №170736, МПК: G02B 13/34, 2006.01 г. - прототип.2. Russian Federation, patent for utility model No. 170736, IPC: G02B 13/34, 2006.01. - prototype.

Claims (6)

Светосильный объектив для инфракрасной области спектра, содержащий последовательно установленные четыре линзы, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третья - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и четвертая - положительный мениск, отличающийся тем, что третий мениск, обращенный выпуклостью к изображению, выполнен отрицательным, а четвертый положительный мениск, выполненный с выпуклой поверхностью в виде вытянутого эллипсоида вращения высшего порядка и обращенный вогнутостью к изображению, при этом оптические силы линз удовлетворяют условиям:A fast lens for the infrared region of the spectrum containing four sequentially mounted lenses, the first of which is the positive meniscus facing the convexity of the image, the second is the negative meniscus convex to the image, the third is the meniscus convex to the image, and the fourth is the positive meniscus the fact that the third meniscus, convex to the image, is negative, and the fourth positive meniscus, made with a convex surface in the form of an elongated ellipse psoida higher order of rotation and facing concavity to the image, and the optical power of lenses satisfy the conditions: 0.5<ϕ1 / ϕ<0.70.5 <ϕ 1 / ϕ <0.7 0.1< | ϕ2 / ϕ |<0.30.1 <| ϕ 2 / ϕ | <0.3 | ϕ3 / ϕ | <5⋅10-3 | ϕ 3 / ϕ | <5⋅10 -3 1.0<ϕ4 / ϕ<1.3,1.0 <ϕ 4 / ϕ <1.3, где ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ϕ - оптические силы соответственно первой, второй, третьей, четвертой линз и всего объектива в целом, кроме того, первая, третья и четвертая линзы выполнены из оптического германия, а вторая линза - из селенида цинка.where ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 , ϕ 4 , ϕ are the optical forces of the first, second, third, fourth lenses and the lens as a whole, in addition, the first, third and fourth lenses are made of optical germanium, and the second lens from zinc selenide.
RU2018126563U 2018-07-18 2018-07-18 LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM RU184257U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018126563U RU184257U1 (en) 2018-07-18 2018-07-18 LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018126563U RU184257U1 (en) 2018-07-18 2018-07-18 LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU184257U1 true RU184257U1 (en) 2018-10-19

Family

ID=63858983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018126563U RU184257U1 (en) 2018-07-18 2018-07-18 LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU184257U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4030805A (en) * 1974-02-15 1977-06-21 Pilkington P-E Limited Infra-red lenses
RU2358300C1 (en) * 2007-12-21 2009-06-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens
RU115514U1 (en) * 2012-01-11 2012-04-27 Татьяна Николаевна Хацевич LENS FOR IR SPECTRUM
RU2586273C1 (en) * 2015-01-21 2016-06-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-aperture lens
RU170736U1 (en) * 2016-11-29 2017-05-04 Акционерное общество "ЛОМО" LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4030805A (en) * 1974-02-15 1977-06-21 Pilkington P-E Limited Infra-red lenses
RU2358300C1 (en) * 2007-12-21 2009-06-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens
RU115514U1 (en) * 2012-01-11 2012-04-27 Татьяна Николаевна Хацевич LENS FOR IR SPECTRUM
RU2586273C1 (en) * 2015-01-21 2016-06-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-aperture lens
RU170736U1 (en) * 2016-11-29 2017-05-04 Акционерное общество "ЛОМО" LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101838988B1 (en) Wide Viewing Athermalized Infrared Lens Module
JP2011253006A (en) Infrared imaging lens and imaging apparatus
JP2008275831A (en) Imaging lens
JP6642022B2 (en) Eyepiece optical system
TWI438472B (en) Lens module system
RU156006U1 (en) ATHERMALIZED LENS FOR IR SPECTRUM
JP2010249931A (en) Infrared lens and imaging apparatus
RU170736U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
JP6879723B2 (en) Catadioptric optics, imaging devices and artificial satellites
RU193226U1 (en) ATHERMALIZED LENS FOR THE INFRARED SPECTRUM
RU184257U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
JP2018091956A5 (en) Catadioptric optics, imaging devices and satellites
RU2678957C1 (en) Wide-angle high-power infrared lens
RU82875U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU192401U1 (en) Luminous Infrared Lens
RU132572U1 (en) MIRROR LENS LENS
RU128355U1 (en) PLANOCHROMATIC LENS
RU2415451C1 (en) Reflector lens
KR101730030B1 (en) Infrared Lens Module
RU66557U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU2624658C1 (en) Infrared system with two vision fields
RU2779740C1 (en) Infrared lens
RU2583338C1 (en) Athermalised high-aperture infrared lens
RU220310U1 (en) MIRROR LENS
RU2360269C1 (en) Objective for night vision device