RU189843U1 - Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния - Google Patents
Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния Download PDFInfo
- Publication number
- RU189843U1 RU189843U1 RU2018138608U RU2018138608U RU189843U1 RU 189843 U1 RU189843 U1 RU 189843U1 RU 2018138608 U RU2018138608 U RU 2018138608U RU 2018138608 U RU2018138608 U RU 2018138608U RU 189843 U1 RU189843 U1 RU 189843U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- component
- positive
- focal length
- lenses
- Prior art date
Links
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract description 10
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 5
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Объектив содержит три компонента: первый и третий - положительные, второй - отрицательный и установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к изображению, и двояковыпуклой линзы, и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к изображению. Второй содержит две двояковогнутые линзы, вторая двояковогнутая линза склеена с положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к изображению. Третий компонент содержит пять линз, первая, вторая и четвертая - двояковыпуклые, третья - отрицательный мениск, а пятая - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к предмету. Апертурная диафрагма совмещена с первой поверхностью первой линзы третьего компонента. Выполняются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат - повышение качества изображения за счет исправления аберраций и увеличения коэффициентов передачи модуляции для пространственных частот не менее 90 ммво всем поле зрения в спектральном диапазоне (600…900) нм, а также сокращение продольных габаритов. 6 ил.
Description
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам с переменным фокусным расстоянием и может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на ПЗС-матрице.
Известен объектив с дискретным изменением фокусного расстояния [1], содержащий три компонента, причем первый компонент положительный, второй компонент отрицательный, установленный с возможностью перемещения вдоль оптической оси, третий компонент положительный. Первый компонент содержит положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, склеенный из отрицательного и положительного менисков, и положительную линзу. Второй компонент содержит две отрицательные одиночные линзы и отрицательную линзу, склеенную из положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и двояковогнутой линзы. Третий компонент содержит положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, склеенный из положительного и отрицательного менисков, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, склеенный из отрицательного и положительного менисков. Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния имеет фокусные расстояния 114 мм и 228 мм, поле зрения 2W=9° и 2W=4,5°, соответственно. Недостатком объектива является небольшое (двукратное) изменение фокусного расстояния и небольшие углы поля зрения.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению по техническому решению является объектив с переменным фокусным расстоянием [2]. Вариообъектив содержит три компонента, первый и третий из которых положительные, а второй компонент - отрицательный. Изменение фокусного расстояния осуществляется при движении второго компонента, фокусировка в единую плоскость изображений производится перемещением третьего компонента. Первый компонент содержит положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, и склеенный из отрицательного и положительного менисков, и одиночный положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов. Второй компонент содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, двояковогнутую линзу и положительную линзу. Третий положительный компонент содержит четыре одиночные линзы, первая, вторая и четвертая линзы которого положительные, третья - отрицательная. Апертурная диафрагма расположена между вторым и третьим компонентами. Фокусное расстояние объектива изменяется от 10 мм до 27,97 мм, относительное отверстие изменяется от 1:2,5 до 1:2,7, угловое поле зрения 2W изменяется от 56° до 21,5°. Недостатком прототипа являются недостаточно исправленные полевые и хроматические аберрации, что не позволяет получить высокое качество изображения для всего поля зрения, а также большая длина объектива, составляющая 2,34 f’max, где f’max - максимальное фокусное расстояние объектива.
Задачей полезной модели является повышение качества изображения за счет исправления аберраций и увеличения коэффициентов передачи модуляции для пространственных частот не менее 90 мм-1 во всем поле зрения в спектральном диапазоне (600…900)нм при дискретном изменении фокусного расстояния, а также сокращение продольных габаритов объектива.
Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния содержит три компонента и апертурную диафрагму, первый и третий компоненты которого положительные, а второй компонент - отрицательный и установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси, первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и положительной линзы, и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент содержит две отрицательные линзы, вторая из которых двояковогнутая, и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент содержит четыре линзы, первая, вторая и четвертая из которых двояковыпуклые линзы, а третья - отрицательная линза, в отличие от прототипа, положительная линза двусклеенной линзы первого компонента выполнена двояковыпуклой, первая отрицательная линза второго компонента выполнена двояковогнутой, а вторая двояковогнутая линза второго компонента склеена с положительным мениском второго компонента, в третьем компоненте третья линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, вторая и третья линзы третьего компонента склеены между собой, и третий компонент дополнен пятой линзой, выполненной в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, апертурная диафрагма совмещена с первой поверхностью первой линзы третьего компонента, при этом выполняются следующие соотношения:
где 
- фокусное расстояние первого компонента,
d3 - расстояние между двусклеенной и четвертой линзами третьего компонента.
Конструкция первого компонента позволяет исправить сферическую аберрацию при большом фокусном расстоянии объектива f’=104,35мм.
Конструкция второго компонента и кинематика его перемещения обеспечивает изменение фокусного расстояния объектива и неподвижность плоскости изображения для двух значений фокусного расстояния объектива f’=104,35мм и f’=35,63мм, позволяет исправить полевые и хроматические аберрации широких наклонных пучков в пределах поля зрения 2W=23°, что обеспечивает высокие значения коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения.
Конструкция третьего компонента, выбор расстояния между двусклеенной линзой и положительной четвертой линзой d3>0,35 f’3, где d3 - расстояние между двусклеенной линзой и положительной четвертой линзой третьего компонента, компонента позволяют исправить осевые и хроматические аберрации при обоих положениях второго компонента, что обеспечивает высокие значения коэффициентов передачи модуляции для точки на оси.
Выбор соотношения фокусных расстояний первого и второго компонентов 
где 
- фокусное расстояние первого компонента, 
- фокусное расстояние второго компонента, позволил уменьшить продольные габариты объектива.
Совмещение апертурной диафрагмы с первой поверхностью первой линзы третьего компонента обеспечивает постоянство относительного отверстия для обоих фокусных расстояний объектива.
Предлагаемый вариообъектив работает в широком спектральном диапазоне λ=(600…900) нм, фокусное расстояние объектива имеет два значения: 35,63 мм и 104,35 мм, относительное отверстие 1:3,45, угловое поле зрения 2W=7,67° и 2W=23°, соответственно. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции (Т) на пространственной частоте N=90 мм-1, для точки на оси не ниже 0,64, для края поля зрения не ниже 0,5 по всему полю зрения для двух значений фокусных расстояний.
На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.
На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где R - радиусы кривизны поверхностей линз, D - расстояния между поверхностями линз, ne - показатель преломления стекол линз для линии е (λ=546 нм), ν - число Аббе для линии е.
На фиг. 3 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) в точке на оси для фокусного расстояния объектива f’=35,63 мм.
На фиг. 4 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) в точке на краю поля зрения 2W=18,5° фокусного расстояния объектива f’=35,63 мм.
На фиг. 5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) в точке на оси для фокусного расстояния объектива f’=104,35 мм.
На фиг. 6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) в точке на краю поля зрения 2W=6,1° для фокусного расстояния объектива f’=104,35 мм.
Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния (фиг. 1) состоит из трех компонентов 1-3. Компонент 1 содержит положительную двусклеенной линзу, состоящую из отрицательного мениска 4, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и положительной линзы 5, выполненной двояковыпуклой, и положительный мениск 6, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Компонент 1 положителен и неподвижен. Фокусное расстояние компонента 71,4 мм.
Компонент 2 содержит двояковогнутую линзу 7, двояковогнутую линзу, склеенную из двояковогнутой линзы 8 и положительного мениска 9, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Компонент 2 отрицателен. Фокусное расстояние компонента - 16,05 мм. Линейное увеличение второго компонента при минимальном фокусном расстоянии равно - 0,584, а при максимальном - 1,711, что обеспечивает перепад фокусного расстояния в 3 раза. Перемещением вдоль оптической оси этого компонента достигается изменение фокусного расстояния объектива и обеспечивается неподвижность плоскости изображения для двух значений фокусного расстояния объектива.
Компонент 3 содержит двояковыпуклую линзу 10, двояковыпуклую линзу 11, склеенную с отрицательным мениском 12, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, двояковыпуклую линзу 13 и отрицательный мениск 14, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов. Третий компонент положителен и неподвижен. Его фокусное расстояние равно 29,02 мм.
Значения фокусных расстояний компонентов рассчитаны для длины волны λ=650 нм.
Апертурная диафрагма ∅13,4 мм совпадает с первой поверхностью двояковыпуклой линзы 10, что обеспечивает одинаковое относительное отверстие 1:3,4 для обоих фокусных расстояний объектива. Объектив рассчитан с призмой К-0° 15 и светофильтром 16, обеспечивающим рабочий спектральный диапазон (600…900)нм.
Изменение фокусного расстояния объектива осуществляется перемещением второго компонента вдоль оптической оси на 18,09 мм, причем максимальное расстояние между первым и вторым компонентом соответствует фокусному расстоянию f’=104,35 мм. Длина объектива от первой поверхности до плоскости изображения 147,9 мм, что составляет 1,4f’max-максимального фокусного расстояния объектива, в прототипе эта величина составляет 2,34f’max.
В предлагаемой конструкции объектива выполняются следующие соотношения:
71,44/|-16,05|=4,45
Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния имеет следующие характеристики:
| фокусное расстояние, мм | 35,63-104,35 |
| относительное отверстие | 1:3,47-1:3,47 |
| поле зрения, град 2W | 18°27’×13°42’-6°10’×4°38’ |
При фокусном расстоянии f’=35,63 мм сферическая аберрация составляет 0,004 мм, сферохроматизм не более 0,006 мм для спектрального диапазона 600-900 мкм, астигматизм не более 0,008 мм, относительная дисторсия 4% на краю поля зрения.
При фокусном расстоянии f’=104,35 мм сферическая аберрация не более 0,009 мм, сферохроматизм не более 0,007 мм, астигматизм не более 0,03 мм, относительная дисторсия 0,22%. Значения аберраций приведены в единой плоскости изображения. Такое исправление аберраций позволило получить значения полихроматических коэффициентов передачи модуляции: на пространственной частоте N=90 мм-1 для точки на оси не ниже 0,64, для края поля зрения не ниже 0,5 для обоих значений фокусных расстояний.
Таким образом, предложенный объектив с дискретным изменением фокусного расстояния имеет более высокое качество изображений при меньшей длине от первой поверхности до плоскости изображений по сравнению с прототипом.
Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света, преломившись через поверхности линз 1-14, призму 15, светофильтр 16 фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица. Изменение фокусного расстояния происходит при перемещении второго компонента вдоль оптической оси, причем максимальное расстояние между первым и вторым компонентами обеспечивает максимальное фокусное расстояние объектива.
Источники информации
1. BY №6435 С1 (Открытое акционерное общество «Пеленг», 2004.09.30, весь документ.
2. US №6046862 (Samsung Aerospace Industries, Ltd.), 04.04.2000 - прототип, весь документ.
Claims (6)
- Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния, содержащий три компонента и апертурную диафрагму, первый и третий компоненты которого положительные, а второй компонент - отрицательный и установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси, первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу, состоящую из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и положительной линзы, и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент содержит две отрицательные линзы, вторая из которых двояковогнутая, и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент содержит четыре линзы, первая, вторая и четвертая из которых двояковыпуклые линзы, а третья - отрицательная линза, отличающийся тем, что положительная линза двусклеенной линзы первого компонента выполнена двояковыпуклой, первая отрицательная линза второго компонента выполнена двояковогнутой, а вторая двояковогнутая линза второго компонента склеена с положительным мениском второго компонента, в третьем компоненте третья линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, вторая и третья линзы третьего компонента склеены между собой, и третий компонент дополнен пятой линзой, выполненной в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, апертурная диафрагма совмещена с первой поверхностью первой линзы третьего компонента, при этом выполняются следующие соотношения:
-
- где- фокусное расстояние первого компонента,
- - фокусное расстояние второго компонента,
- - фокусное расстояние третьего компонента,
- d3 - расстояние между двусклеенной и четвертой линзами третьего компонента.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BYU20170391 | 2017-11-21 | ||
| BY20170391 | 2017-11-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU189843U1 true RU189843U1 (ru) | 2019-06-06 |
Family
ID=66792722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018138608U RU189843U1 (ru) | 2017-11-21 | 2018-10-31 | Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU189843U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4416518A (en) * | 1979-09-28 | 1983-11-22 | U.S. Philips Corporation | Objective comprising aspherical surfaces, whose focal length is variable over a wide range |
| US5247393A (en) * | 1991-01-30 | 1993-09-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens |
| US5296969A (en) * | 1991-09-02 | 1994-03-22 | Olympus Optical Co., Ltd. | Zoom lens system having a short total length |
| US6046862A (en) * | 1997-08-14 | 2000-04-04 | Samsung Aerospace Industries, Ltd. | Zoom lens system |
-
2018
- 2018-10-31 RU RU2018138608U patent/RU189843U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4416518A (en) * | 1979-09-28 | 1983-11-22 | U.S. Philips Corporation | Objective comprising aspherical surfaces, whose focal length is variable over a wide range |
| US5247393A (en) * | 1991-01-30 | 1993-09-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens |
| US5296969A (en) * | 1991-09-02 | 1994-03-22 | Olympus Optical Co., Ltd. | Zoom lens system having a short total length |
| US6046862A (en) * | 1997-08-14 | 2000-04-04 | Samsung Aerospace Industries, Ltd. | Zoom lens system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107589520B (zh) | 光学成像系统 | |
| JP6188798B2 (ja) | ズームレンズ | |
| CN110109237B (zh) | 一种水下大视场连续变焦光学系统 | |
| CN107589534B (zh) | 一种透镜系统及镜头 | |
| CN109491045A (zh) | 光学系统和图像拾取装置 | |
| KR102044240B1 (ko) | 줌 렌즈 시스템 및 이를 이용한 전자 이미징 장치 | |
| CN105308491A (zh) | 单焦点透镜系统 | |
| TWI556006B (zh) | 投影裝置以及投影鏡頭 | |
| CN106772947B (zh) | 大像面运动dv镜头 | |
| CN110709747B (zh) | 摄像用的光学系统和摄像装置 | |
| US4456345A (en) | Thin type photographic lens system | |
| RU2451312C1 (ru) | Объектив | |
| TWI431353B (zh) | Fixed focus projection lens | |
| CN109445079A (zh) | 一种变焦镜头及摄像机 | |
| CN209117962U (zh) | 一种变焦镜头及摄像机 | |
| US11307394B2 (en) | Optical system and image pickup apparatus | |
| RU189843U1 (ru) | Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния | |
| US11796774B2 (en) | Internal focus large-aperture telephoto lens | |
| CN110646927A (zh) | 一种超广角超大光圈光学镜头 | |
| CN107728289B (zh) | 一种高像素镜头 | |
| RU195924U1 (ru) | Объектив | |
| RU2308063C1 (ru) | Светосильный объектив | |
| RU2545064C2 (ru) | Вариообъектив | |
| RU195553U1 (ru) | Вариообъектив | |
| CN107247323B (zh) | 两组式变焦镜头及其使用方法以及包括其的成像设备 |