RU192401U1 - Luminous Infrared Lens - Google Patents
Luminous Infrared Lens Download PDFInfo
- 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
Links
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 30
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001931 thermography Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 6
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 3
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/34—Optical 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
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
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%
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)
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)
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 |
-
2019
- 2019-04-29 RU RU2019113244U patent/RU192401U1/en active
Patent Citations (5)
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 |