RU192401U1 - Luminous Infrared Lens - Google Patents

Luminous Infrared Lens Download PDF

Info

Publication number
RU192401U1
RU192401U1 RU2019113244U RU2019113244U RU192401U1 RU 192401 U1 RU192401 U1 RU 192401U1 RU 2019113244 U RU2019113244 U RU 2019113244U RU 2019113244 U RU2019113244 U RU 2019113244U RU 192401 U1 RU192401 U1 RU 192401U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
image
lenses
positive meniscus
convex
Prior art date
Application number
RU2019113244U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лариса Евгеньевна Левандовская
Григорий Сергеевич Полищук
Михаил Наумович Сокольский
Александр Соломонович Хитрик
Владимир Андреевич Быстров
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 RU2019113244U priority Critical patent/RU192401U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU192401U1 publication Critical patent/RU192401U1/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

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 области спектра, в частности в диапазоне спектра 8-14 мкм. Объектив содержит четыре мениска, первый - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третий - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, четвертый - положительный мениск, обращенный выпуклостью к объекту. Радиусы кривизны R поверхностей линз и расстояния d между линзами удовлетворяют условиям: 0,76≤(R/R)≤0,8; 0,87≤(R/R=R/R)≤0,94; 0,3f'≤d/f'≤0,43f'; 0,93f'≤(d+d+d)≤lf', где d, d, d- расстояния между первой и второй, второй и третьей, третьей и четвертой линзами соответственно, f' - фокусное расстояние объектива в целом. Технический результат - увеличение относительного отверстия до 1:0,9 при обеспечении требуемого качества изображения по всему полю. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.The lens can be used in thermal imaging devices, the receivers of which are sensitive in the infrared region of the spectrum, in particular in the spectrum range of 8-14 microns. The lens contains four menisci, the first is a positive meniscus with a convexity to the image, the second is a positive meniscus convex to the image, the third is the negative meniscus convex to the image, and the fourth is the positive meniscus convex to the object. The radii of curvature R of the lens surfaces and the distance d between the lenses satisfy the conditions: 0.76≤ (R / R) ≤0.8; 0.87≤ (R / R = R / R) ≤0.94; 0.3f'≤d / f'≤0.43f '; 0.93f'≤ (d + d + d) ≤lf ', where d, d, d are the distances between the first and second, second and third, third and fourth lenses, respectively, f' is the focal length of the lens as a whole. The technical result is an increase in the relative aperture to 1: 0.9 while ensuring the required image quality throughout the field. 1 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в тепловизионных приборах, приемники которых чувствительны в инфракрасной области (ИК) 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) spectrum, in particular in the spectrum 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'=0.75-l.l.1. An ultrahigh relative aperture of D: f '= 0.75-l.l.

2. Высокое, близкое к дифракционному, качество изображения.2. High, close to diffractive, image quality.

3. Характеристики качества изображения должны быть постоянны по всему полю изображения объективов, что предполагает отсутствие виньетирования полевых лучей, величина концентрации энергии в пикселе приемника должна быть не менее 65-70%.3. Image quality characteristics should be constant throughout the image field of the lenses, which implies the absence of field beam vignetting, the value of the energy concentration in the receiver pixel should be at least 65-70%.

4. Минимальное количество линзовых элементов для уменьшения веса, габаритов, стоимости и пропускания объектива.4. The minimum number of lens elements to reduce the weight, size, cost and transmission of the lens.

Известен светосильный ИК объектив [1], состоящий из 4-ех 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.Known fast IR lens [1], consisting of 4 sequentially mounted lenses, the first of which is a positive meniscus facing concavity to 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 positive meniscus convex to the subject.

Объектив имеет высокое относительное отверстие D/f'=1:0.8, качество изображения высокое: концентрация энергии в пикселе размером 17×17 мкм в центре поля не мене 70%, на краю поля 47%, но его фокусное расстояние (28 мм) невелико и не позволяет рассмотреть далеко удаленные объекты.The lens has a high relative aperture D / f '= 1: 0.8, image quality is high: the energy concentration in a 17 × 17 μm pixel in the center of the field is at least 70%, at the field edge 47%, but its focal length (28 mm) is small and does not allow viewing far away objects.

Наиболее близким, к заявляемому техническому решению, является светосильный ИК объектив [2]. Объектив состоит из четырех 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. Все линзы выполнены из германия.The closest to the claimed technical solution is a fast IR lens [2]. The lens consists of four lenses, the first of which is a positive meniscus facing concavity to the image, the second is a plano-concave negative lens facing a flat surface to the image, the third lens is a convex plane facing a subject, and the fourth lens is a positive meniscus convex to a subject . All lenses are made from Germany.

Объектив имеет достаточное по величине фокусное расстояние, позволяющее рассмотреть далеко удаленные объекты (f'=51 мм), но его относительное отверстие меньше требуемого (1: 1.65) и он имеет недостаточно высокое качество изображения.The lens has a sufficient focal length that allows you to consider far-distant objects (f '= 51 mm), but its relative aperture is smaller than the required one (1: 1.65) and it does not have a high enough image quality.

Основной задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является увеличение относительного отверстия до 1:0.9 при обеспечении требуемого качества изображения по всему полю.The main task to which the proposed utility model is directed is to increase the relative aperture to 1: 0.9 while ensuring the required image quality throughout the field.

Для решения поставленной задачи предлагается светосильный инфракрасный объектив, который, как и прототип, содержит последовательно установленные четыре линзы, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, а четвертая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к объекту.To solve this problem, a fast infrared lens is proposed, which, like the prototype, contains four sequentially mounted lenses, the first of which is the positive meniscus facing the concavity to the image, and the fourth is the positive meniscus facing the convexity to the object.

В отличие от прототипа в предлагаемом объективе вторая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, а третья линза выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, при этом радиусы кривизны R поверхностей линз и расстояния d между линзами удовлетворяют условиям:In contrast to the prototype in the proposed lens, the second lens is made in the form of a positive meniscus convex to the image, and the third lens is made in the form of a negative meniscus convex to the image, while the radii of curvature R of the lens surfaces and the distance d between the lenses satisfy the conditions:

0.76≤(R1/R2)≤0.8;0.76≤ (R 1 / R 2 ) ≤0.8;

0.87≤(R3/R4=R5/R6)≤0.94;0.87≤ (R 3 / R 4 = R 5 / R 6) ≤0.94;

0.3f'≤d1/f'≤0.43f':0.3f'≤d 1 /f'≤0.43f ':

0.93f'≤(d1+d2+d3)≤lf'0.93f'≤ (d 1 + d 2 + d 3 ) ≤lf '

где d1, d2, d3 - расстояния между первой и второй, второй и третьей, третьей и четвертой линзами соответственно,where d 1 , d 2 , d 3 are the distances between the first and second, second and third, third and fourth lenses, respectively,

f' - фокусное расстояние объектива в целом.f 'is the focal length of the lens as a whole.

Кроме того, первая, третья и четвертая линзы объектива выполнены из германия, а вторая линза выполнена из селенида цинка.In addition, the first, third and fourth lenses of the lens are made of germanium, and the second lens is made of zinc selenide.

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

Благодаря выполнению приведенным выше условиям, первый положительный мениск вносит небольшие положительные сферическую аберрацию, кому и астигматизм, второй положительный мениск частично компенсирует сферическую аберрацию и астигматизм, добавляя небольшую кому, третий отрицательный мениск переисправляет сферическую аберрацию, четвертый положительный мениск компенсирует остаточные сферическую аберрацию, кому и астигматизм.By fulfilling the above conditions, the first positive meniscus introduces small positive spherical aberration, coma and astigmatism, the second positive meniscus partially compensates for spherical aberration and astigmatism, adding a small coma, the third negative meniscus corrects spherical aberration, the fourth positive meniscus compensates for residual spherical and aberration astigmatism.

Выполнение первой, третьей и четвертой линз из германия и второй из селенида цинка дало возможность исправить кривизну изображения, хроматизм положения и увеличения. В результате достигнут результат, заключающийся в увеличении относительного отверстия и обеспечении высокого качества изображения по всему полю:The implementation of the first, third and fourth lenses from germanium and the second from zinc selenide made it possible to correct the curvature of the image, the chromaticity of the position and magnification. As a result, a result was achieved consisting in increasing the relative aperture and ensuring high image quality throughout the field:

- Высокое относительное отверстие 1:0.9 - Концентрация энергии в пикселе размером (17×17) мкм- High relative aperture 1: 0.9 - Energy concentration in a pixel of size (17 × 17) microns

В центре поля зрения ≥ 70%In the center of the field of view ≥ 70%

На краю поля зрения ≥ 47%.At the edge of the field of view ≥ 47%.

Получение близкого к телецентрическому ходу главных лучей обеспечило равномерность освещенности по всему полю изображения.Obtaining close to the telecentric course of the main rays provided uniform illumination throughout the image field.

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, гдеThe essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 - представлена оптическая схема объектива,in FIG. 1 - presents an optical circuit of the lens,

на фиг. 2 - представлены графики поперечных аберраций,in FIG. 2 - presents graphs of transverse aberrations,

на фиг. 3 - представлены аберрации главных лучей,in FIG. 3 - presents the aberration of the main rays,

на фиг. 4 - графики концентрации энергии в квадрате размером (17×17) мкм.in FIG. 4 - plots of energy concentration in a square of size (17 × 17) microns.

Светосильный инфракрасный объектив состоит из четырех менисковых линз 1, 2, 3 и 4, первая из которых выполнена в виде положительного мениска 1, обращенного вогнутостью к изображению, вторая положительная линза выполнена в виде мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению, третья отрицательная линза выполнена в виде мениска 3, обращенного выпуклостью к изображению и четвертая линза выполнена в виде мениска 4, обращенного вогнутостью к изображению. При этом радиусы кривизны R поверхностей линз и расстояния d между линзами удовлетворяют условиям:A fast infrared lens consists of four meniscus lenses 1, 2, 3 and 4, the first of which is made in the form of a positive meniscus 1, facing concavity to the image, the second positive lens is made in the form of a meniscus 2, convex to the image, the third negative lens is made in in the form of a meniscus 3, convex to the image and the fourth lens is made in the form of a meniscus 4, facing the concavity to the image. Moreover, the radii of curvature R of the lens surfaces and the distance d between the lenses satisfy the conditions:

0.76≤(R1/R2)≤0.8;0.76≤ (R 1 / R 2 ) ≤0.8;

0.87≤(R3/R4=R5/R6)≤0.94;0.87≤ (R 3 / R 4 = R 5 / R 6 ) ≤0.94;

0.3f'≤d1/f'≤0.43f':0.3f'≤d 1 /f'≤0.43f ':

0.93f'≤(d1+d2+d3)≤lf'0.93f'≤ (d 1 + d 2 + d 3 ) ≤lf '

где d1, d2, d3 - расстояния между первой и второй, второй и третьей, третьей и четвертой линзами соответственно,where d 1 , d 2 , d 3 are the distances between the first and second, second and third, third and fourth lenses, respectively,

f' - фокусное расстояние объектива в целом.f 'is the focal length of the lens as a whole.

Апертурная диафрагма AD расположена на первой поверхности объектива.The aperture diaphragm AD is located on the first surface of the lens.

Работа объектива осуществляется следующим образом: параллельный пучок излучения от удаленного объекта фокусируется в заднем фокусе мениска 1, и далее каждый из менисков 2 и 3 поочередно проектируют в свою плоскость изображения, а последний мениск 4 перепроектирует промежуточное изображение после третьего мениска 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 menisci 2 and 3 alternately projects into its image plane, and the last meniscus 4 redesigns the intermediate image after the third meniscus into its image plane, which coincides with the focal plane of the entire lens.

Иллюстрацией предлагаемой полезной модели является светосильный инфракрасный объектив для ИК области спектра (λ=8-12) мкм со следующими параметрами:An illustration of the proposed utility model is a fast infrared lens for the IR spectral region (λ = 8-12) μm with the following parameters:

- Фокусное расстояние - 49.7 мм- Focal length - 49.7 mm

- Угловое поле 2w=15.8°- Angular field 2w = 15.8 °

- Относительное отверстие 1:0.9.- Relative aperture 1: 0.9.

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

- Высокое относительное отверстие 1:0.9- High relative aperture 1: 0.9

- Высокое качество изображения:- High image quality:

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

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

на краю поля зрения - 47%on the edge of the field of view - 47%

Figure 00000001
Figure 00000001

Таким образом, в предлагаемом объективе достигнуто увеличение относительного отверстия до 1:0.9 при обеспечении высокого качества изображения по всему полю.Thus, in the proposed lens, an increase in the relative aperture to 1: 0.9 is achieved while ensuring high image quality throughout the field.

1. Российская федерация, патент на полезную модель №170736, МПК: G02B 13/14, 2006 г. 1. Russian Federation, utility model patent No. 170736, IPC: G02B 13/14, 2006

2. Российская федерация, авторское свидетельство №1714562, МПК: G02В 13/14, 1992 г. - прототип.2. Russian Federation, copyright certificate No. 1714562, IPC: G02B 13/14, 1992 - prototype.

Claims (8)

1. Светосильный инфракрасный объектив, содержащий последовательно установленные четыре линзы, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, четвертая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к объекту, отличающийся тем, что вторая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, а третья линза выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, при этом радиусы кривизны R поверхностей линз и расстояния d между линзами удовлетворяют условиям:1. A fast infrared lens containing four sequentially mounted lenses, the first of which is a positive meniscus facing a concavity to the image, the fourth is a positive meniscus convex to the object, characterized in that the second lens is made in the form of a positive meniscus convex to the image, and the third lens is made in the form of a negative meniscus convex to the image, while the radii of curvature R of the lens surfaces and the distance d between the lenses satisfy loviyam: 0.76≤(R1/R2)≤0.8;0.76≤ (R 1 / R 2 ) ≤0.8; 0.87≤(R3/R4=R5/R6)≤0.94;0.87≤ (R 3 / R 4 = R 5 / R 6 ) ≤0.94; 0.3f'≤d1/f'≤0.43f':0.3f'≤d 1 /f'≤0.43f ': 0.93f'≤(d1+d2+d3)≤lf'0.93f'≤ (d 1 + d 2 + d 3) ≤lf ' где d1, d2, d3 - расстояния между первой и второй, второй и третьей, третьей и четвертой линзами соответственно,where d 1 , d 2 , d 3 are the distances between the first and second, second and third, third and fourth lenses, respectively, f' - фокусное расстояние объектива в целом.f 'is the focal length of the lens as a whole. 2. Светосильный инфракрасный объектив по п. 1, отличающийся тем, что первая, третья и четвертая линзы объектива выполнены из германия, а вторая линза выполнена из селенида цинка.2. A fast infrared lens according to claim 1, characterized in that the first, third and fourth lenses of the lens are made of germanium, and the second lens is made of zinc selenide.
RU2019113244U 2019-04-29 2019-04-29 Luminous Infrared Lens RU192401U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113244U RU192401U1 (en) 2019-04-29 2019-04-29 Luminous Infrared Lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113244U RU192401U1 (en) 2019-04-29 2019-04-29 Luminous Infrared Lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU192401U1 true RU192401U1 (en) 2019-09-16

Family

ID=67990190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019113244U RU192401U1 (en) 2019-04-29 2019-04-29 Luminous Infrared Lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU192401U1 (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
SU1714562A1 (en) * 1990-02-26 1992-02-23 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики Infrared objective
RU2348059C1 (en) * 2007-10-17 2009-02-27 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large-aperture lens
RU2506616C1 (en) * 2012-07-17 2014-02-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" High-speed infrared lens
RU2630194C1 (en) * 2016-04-01 2017-09-05 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large-aperture lens

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
SU1714562A1 (en) * 1990-02-26 1992-02-23 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики Infrared objective
RU2348059C1 (en) * 2007-10-17 2009-02-27 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large-aperture lens
RU2506616C1 (en) * 2012-07-17 2014-02-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" High-speed infrared lens
RU2630194C1 (en) * 2016-04-01 2017-09-05 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large-aperture lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU156006U1 (en) ATHERMALIZED LENS FOR IR SPECTRUM
CN104459958B (en) Prime lens used for infrared camera
RU193226U1 (en) ATHERMALIZED LENS FOR THE INFRARED SPECTRUM
RU192401U1 (en) Luminous Infrared Lens
RU170736U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU82875U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU2348953C1 (en) Infrared rapid three-lens objective
EA020369B1 (en) Projection lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU162347U1 (en) LIGHT ACHROMATIC LENS LENS OF INFRARED RANGE
RU2421764C1 (en) Objective lens for visible and near infrared spectrum
RU2672703C1 (en) Two-channel mirror-lens system
RU184257U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU69271U1 (en) LARGE-SCREEN PLANOCHROMATIC LIGHT FAST LENS
RU115932U1 (en) LIGHT LIGHT
RU115515U1 (en) LIGHT LIGHT
RU66557U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU221663U1 (en) HIGH LENS
RU2593413C2 (en) High-aperture lens
RU2358299C1 (en) High-speed lens
RU98258U1 (en) LIGHT LIGHT
RU108649U1 (en) LIGHT LIGHT
RU207412U1 (en) INFRARED SYSTEM WITH TWO FIELDS OF VIEW
RU126479U1 (en) LIGHT LIGHT
RU178354U1 (en) TWO-CHANNEL MIRROR AND LENS SYSTEM