RU2106003C1

RU2106003C1 - Objective

Info

Publication number: RU2106003C1
Application number: RU96119629A
Authority: RU
Inventors: С.И. Щеглов; А.Я. Качарава
Original assignee: Открытое акционерное общество "Красногорский завод им.С.А.Зверева"
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-02-27

Abstract

FIELD: optical instrumentation engineering. SUBSTANCE: objective has four groups of lenses the first, second and fourth groups are collecting lenses, and the third group is telescopic optical system of the Galilee type. Second and third groups of lenses are mounted for movement along optical axis. In addition, third group of lenses may be introduced into optical system and removed from it. First group of lenses has three positive components, second group has two positive and one negative components, and fourth group includes two positive components. EFFECT: more efficient construction. 2 cl, 19 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных приборах, например в медицинских для диагностики по состоянию глазного дна, при помутнении роговицы и передней камеры. Можно использовать для фотографирования в труднодоступных местах, внутри полостей, а также для скрытого наблюдения и фотографирования. The invention relates to optical instrumentation and can be used in various devices, for example, medical, for diagnostics of the condition of the fundus, with clouding of the cornea and anterior chamber. It can be used for photographing in inaccessible places, inside cavities, as well as for covert surveillance and photographing.

Известны объекты с промежуточным изобретением с вынесенным входным зрачком [1] [2] но они не обеспечивают необходимого качества изображения при плавном значительном изменении положения плоскости предмета и не имеют внутренней фокусировки [1] либо имеют сложную конструкцию (не менее 19 линз) и недостаточные функциональные возможности [2]
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является объектив с промежуточным изображением, с внутренней фокусировкой и с вынесенным входным зрачком [2] содержащий четыре группы линз, из которых первая, вторая и четвертая группы линз собирающие, третья группа линз - телескопическая оптическая система типа Галилея; между первой и второй группами линз находится промежуточная плоскость изображения, причем после второй группы линз изображение объекта формируется в бесконечности (параллельный ход лучей), вторая группа линз может перемещаться вдоль оптической оси при фокусировки на плоскость предмета, а третья группа линз при фокусировке на плоскость предмета перемещается совместно со второй группой линз и может вводиться или выводится из светового пучка, благодаря чему происходит изменение масштаба изображения вследствие изменения увеличения объектива.Known objects with an intermediate invention with a remote entrance pupil [1] [2] but they do not provide the necessary image quality with a smooth significant change in the position of the plane of the subject and do not have internal focusing [1] or have a complex structure (at least 19 lenses) and insufficient functional features [2]
The closest in technical essence to the present invention is a lens with an intermediate image, with internal focusing and with a remote entrance pupil [2] containing four groups of lenses, of which the first, second and fourth groups of lenses are collecting, the third group of lenses is a Galilean-type telescopic optical system ; between the first and second groups of lenses there is an intermediate image plane, and after the second group of lenses the image of the object is formed at infinity (parallel ray path), the second group of lenses can move along the optical axis when focusing on the plane of the subject, and the third group of lenses when focusing on the plane of the subject moves together with the second group of lenses and can be introduced or output from the light beam, due to which there is a change in image scale due to a change in the increase in volume ktiva.

Первая группа линз состоит из двух положительных компонентов, первый из которых содержит две склеенные линзы, расположенные по ходу луча: первую - отрицательный мениск, направленный выпуклостью в сторону пространства предметов, и вторую двояковыпуклую; второй компонент содержит две склеенные линзы, расположенные по ходу луча: первую двояковыпуклую и вторую - отрицательную. Вторая группа линз состоит из четырех компонентов, первый из которых двояковыпуклая линза, второй мениск, склеенный из расположенных по ходу луча положительной и отрицательной линз и направленный вогнутостью в сторону пространства изображений; третий мениск, склеенный из расположенных по ходу луча отрицательной и положительной линз и направленный вогнутостью в сторону пространства предметов; четвертый компонент двояковыпуклая линза. Третья группа линз состоит из двух компонентов и включает в общей сложности пять линз, причем первый компонент третьей группы линз положительный, а второй компонент отрицательный. Четвертая группа линз состоит из двух компонентов, первый из которых, положительный, содержит две склеенные линзы, расположенные по ходу луча: первую двояковогнутую и вторую двояковыпуклую; а второй, положительный компонент, содержит две склеенные линзы, расположенные по ходу луча: первую двояковыпуклую и вторую двояковогнутую. The first group of lenses consists of two positive components, the first of which contains two glued lenses located along the beam: the first is the negative meniscus directed by the bulge towards the space of objects, and the second is biconvex; the second component contains two glued lenses located along the beam: the first biconvex and the second negative. The second group of lenses consists of four components, the first of which is a biconvex lens, the second meniscus glued from the positive and negative lenses located along the beam and directed by the concavity towards the image space; the third meniscus glued from the negative and positive lenses located along the beam and directed by the concavity towards the space of objects; the fourth component is a biconvex lens. The third group of lenses consists of two components and includes a total of five lenses, with the first component of the third group of lenses being positive and the second component negative. The fourth group of lenses consists of two components, the first of which, positive, contains two glued lenses located along the beam: the first biconcave and the second biconvex; and the second, positive component, contains two glued lenses located along the beam: the first biconvex and the second biconcave.

Данный объектив имеет сложную конструкцию и недостаточные функциональные возможности, состоит из 10 отдельных компонентов, включающих 19 линз. This lens has a complex design and lack of functionality, consists of 10 separate components, including 19 lenses.

Задачей данного изобретения является создание объектива с упрощенной конструкцией с высоким качеством изображения при расширении функциональных возможностей (использование в фотоканале, в телевизионном канале с ПЗС-матрицей или электронно-оптическим преобразователем, для ближнего инфракрасного диапазона спектра, в визуальном моно- и бинокулярном каналах). The objective of this invention is to provide a lens with a simplified design with high image quality while expanding functionality (use in the photo channel, in a television channel with a CCD or electron-optical converter, for the near infrared range of the spectrum, in the visual mono and binocular channels).

Технический результат получение более простой конструкции (16 линз вместе 19 у прототипа), высокое качество изображения по всему полю, отсутствие вредных бликов и значительное расширение функциональных возможностей. The technical result is a simpler design (16 lenses together 19 of the prototype), high image quality throughout the field, the absence of harmful glare and a significant expansion of functionality.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в объективе, содержащем четыре группы линз, первая, вторая и четвертая из которых положительные, а третья телескопическая оптическая система типа Галилея, причем вторая и третья установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, а третья, кроме того, с возможностью ввода и вывода из оптической схемы, первая группа линз состоит из двух положительных компонентов, причем второй из них склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, во второй группе линз первый компонент положительный, второй положительный мениск, обращенный выпуклостью в сторону пространства предметов, третья группа линз состоит из двух компонентов, причем первый компонент положительный, второй отрицательный, четвертая группа линз содержит два положительных компонента, первый из которых содержит склейку из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, а второй обращен выпуклостью к предмету, в отличие от известного, в первой группе линз первый компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклостью в сторону пространства изображений, во второй компонент введена двояковыпуклая линза, склеенная с двумя другими, и дополнительно введен третий компонент, выполненный в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью в сторону пространства предметов, во второй группе линз первый компонент выполнен в виде склеенных отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, второй компонент одиночный, а третий выполнен в виде двояковогнутой линзы, в четвертой группе линз второй компонент одиночная выпукло-плоская линза, а в телескопической оптической системе Галилея первый компонент может быть выполнен склеенным из двух линз двояковыпуклой и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в сторону пространства предметов, а второй компонент склеен из двух линз двояковогнутый и положительного мениска, обращенного выпуклостью в сторону пространства предметов. The essence of the invention lies in the fact that in a lens containing four groups of lenses, the first, second and fourth of which are positive, and a third telescopic optical system of the Galilean type, the second and third are mounted with the possibility of movement along the optical axis, and the third, in addition , with the possibility of input and output from the optical circuit, the first group of lenses consists of two positive components, the second of which is glued from a biconvex and biconcave lenses, in the second group of lenses the first component positive, second positive meniscus convex toward the space of objects, the third group of lenses consists of two components, the first component being positive, the second negative, the fourth group of lenses containing two positive components, the first of which contains a gluing of biconcave and biconvex lenses, and the second convex to the subject, in contrast to the known, in the first group of lenses, the first component is made in the form of a meniscus, convex towards the image space, the second component is a biconvex lens glued with two others, and an additional third component is introduced, made in the form of a positive meniscus convex towards the space of objects, in the second group of lenses the first component is made in the form of glued negative meniscus and a biconvex lens, the second component is single, and the third is made in the form of a biconcave lens, in the fourth group of lenses the second component is a single convex-flat lens, and in the Galilean telescopic optical system the first component m can be formed from two glued biconvex lens and a negative meniscus concavity facing towards the object space, and the second component of the two glued biconcave lens and a positive meniscus facing convexity in the direction of object space.

На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенного объектива; на фиг. 2-4 изображены графики аберраций объектива для f¹ -42 мм и S = ∞ где f¹ фокусное расстояние объектива, S расстояние от первой поверхности до плоскости предмета; на фиг. 5 7 графики аберраций объектива для β = 0,89, S -62 мм, где β увеличение оптической системы; на фиг. 8-10 - графики аберраций объектива для b = -1,97, S 18 мм; на фиг. 11-13 графики аберраций для S′= ∞ и f¹ -84 мм; на фиг. 14-16 графики аберраций для β = 1,78, S -62 мм; на фиг. 17-19 графики аберраций для β = -2,54, S 18 мм.In FIG. 1 presents an optical diagram of the proposed lens; in FIG. 2-4 are graphs of lens aberrations for f ¹ -42 mm and S = ∞ where f ^{1 is the} focal length of the lens, S is the distance from the first surface to the plane of the object; in FIG. 5 7 graphs of lens aberrations for β = 0.89, S -62 mm, where β is an increase in the optical system; in FIG. 8-10 are graphs of lens aberrations for b = -1.97, S 18 mm; in FIG. 11-13 graphs of aberrations for S ′ = ∞ and f ¹ -84 mm; in FIG. 14-16 graphs of aberrations for β = 1.78, S -62 mm; in FIG. 17-19 graphs of aberrations for β = -2.54, S 18 mm.

Объектив (фиг. 1) состоит из четырех групп линз, из которых первая, вторая и четвертая группа линз собирающие, а третья телескопическая оптическая система типа Галилея, причем вторая и третья группы линз установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, а третья, кроме того, с возможностью ввода и вывода из оптической схемы. Первая группа линз состоит из трех компонентов, первый из которых выполнен в виде положительного мениска 1, обращенного выпуклостью в сторону пространства изображений, второй компонент положительный склеенный из двояковыпуклой линзы 2, двояковогнутой линзы 3 и двояковыпуклой линзы 4, третий компонент положительный мениск 5, направленный выпуклостью в сторону пространства предметов. Вторая группа линз состоит также из трех компонентов, первый компонент положительный склеенный из отрицательного мениска 6, обращенного вогнутостью в сторону пространства изображения, двояковыпуклой линзы 7, второй компонент положительный мениск 8, обращенный выпуклостью в сторону пространства предметов, третий компонент двояковогнутая линза 9. Третья группа линз (телескопическая оптическая система типа Галилея) выполнена в виде двух компонентов, первый из которых положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы 10 и отрицательного мениска 11, обращенного вогнутостью в сторону пространства предметов, второй компонент отрицательный, склеенный из двояковогнутой линзы 12 и положительного мениска 13, обращенного выпуклостью в сторону пространства предметов. Четвертая группа линз состоит из двух компонентов, первый из которых положительный, состоящий из склеенных двояковогнутой линзы 14 и двояковыпуклой линзы 15, а второй - одиночная выпукло-плоская линза 16. The lens (Fig. 1) consists of four groups of lenses, of which the first, second and fourth group of lenses are collecting, and the third is a Galilean-type telescopic optical system, the second and third groups of lenses mounted to move along the optical axis, and the third, in addition , with the ability to input and output from the optical circuit. The first group of lenses consists of three components, the first of which is made in the form of a positive meniscus 1, convex towards the image space, the second component is positive glued from a biconvex lens 2, a biconcave lens 3 and a biconvex lens 4, the third component is a positive meniscus 5 directed by the convexity towards the space of objects. The second group of lenses also consists of three components, the first component is positive glued from the negative meniscus 6, turned concavity towards the image space, the biconvex lens 7, the second component is the positive meniscus 8, convex towards the space of objects, the third component is the biconcave lens 9. The third group lenses (Galileo-type telescopic optical system) is made in the form of two components, the first of which is positive, glued from a biconvex lens 10 and a negative claim 11, turned concavity towards the space of objects, the second component is negative, glued from a biconcave lens 12 and a positive meniscus 13, turned convex towards the space of objects. The fourth group of lenses consists of two components, the first of which is positive, consisting of a glued biconcave lens 14 and a biconvex lens 15, and the second is a single convex-flat lens 16.

На фиг. 2, 5, 8, 11, 14 и 17 на первом графике слева показана продольная сферическая аберрация, на втором астигматические отрезки и на третьем - дисторсия. In FIG. 2, 5, 8, 11, 14, and 17, the first graph on the left shows the longitudinal spherical aberration, the second shows astigmatic segments, and the third shows distortion.

На фиг. 3, 6, 9, 12, 15, 18 на первом графике слева показана поперечная сферическая аберрация, а на втором и третьем аберрация меридионального сечения широких наклонных пучков соответственно зонального и максимального угла наклонов. In FIG. 3, 6, 9, 12, 15, 18, the first graph on the left shows the transverse spherical aberration, and the second and third aberration of the meridional section of wide inclined beams, respectively, of the zonal and maximum angle of inclination.

На фиг. 4, 7, 10, 13, 16, 19 показаны аберрации сагиттального сечения широких наклонных пучков соответственно для зонального и максимального наклонов. In FIG. 4, 7, 10, 13, 16, 19 shows aberrations of the sagittal section of wide inclined beams for zonal and maximum slopes, respectively.

Объектив работает следующим образом. The lens works as follows.

Между первой и второй группами линз (фиг. 1) находится промежуточная плоскость изображения, после второй группы линз изображение объекта формируется в бесконечности (параллельный ход лучей). Внутренняя фокусировка на плоскость предмета осуществляется перемещением второй группы линз 6-9 вдоль оптической оси. Введение третьей группы линз 10-13 в световой пучок лучей обеспечивает изменение масштаба наблюдения или съемки. Первая группа линз 1-5 и четвертая группа линз 14-16 неподвижные. При перемещении второй группы линз вместе с ней перемещается и третья группа линз, несмотря на то, введена она или не введена в световой пучок лучей. Between the first and second groups of lenses (Fig. 1) there is an intermediate image plane, after the second group of lenses an image of the object is formed at infinity (parallel path of rays). Internal focusing on the plane of the subject is carried out by moving the second group of lenses 6-9 along the optical axis. The introduction of the third group of lenses 10-13 into the light beam of rays provides a change in the scale of observation or shooting. The first group of lenses 1-5 and the fourth group of lenses 14-16 are stationary. When moving the second group of lenses, the third group of lenses moves with it, despite the fact that it is introduced or not introduced into the light beam of rays.

Предлагаемый объектив обеспечивает получение высококачественных изображений в широком интервале масштабов съемки для целей наблюдения и регистрации при комплексном обследовании пациентов: фотопортреты пациента, части лица пациента, глазного яблока, радужной оболочки и глазного дна. The proposed lens provides high-quality images in a wide range of shooting scales for the purposes of observation and registration during a comprehensive examination of patients: portraits of the patient, parts of the patient's face, eyeball, iris and fundus.

Основное назначение предлагаемого объектива применение в медицинских офтальмологических приборах. Объектив обеспечивает проведение визуального наблюдения, фотографической регистрации, получение телевизионного изображения передних отделов глаза для целей диагностики (иридодиагностики, диагностики по состоянию глазного дна и др.). Кроме того, объектив обеспечивает получение изображений передних отделов глаза в ближнем инфракрасном диапазоне спектра (0,8 1,1) мкм с помощью ПЗС-матрицы или электронно-оптических преобразователей для диагностирования в случаях помутнения роговицы, передней камеры и др. Предлагаемый объектив можно использовать в фотоканале, в телевизионном канале, с электронно-оптическим преобразователем или ПЗС-матрицей для ближнего инфракрасного диапазона спектра, в визуальном моно- и бинокулярном каналах, а также для наблюдения и фотографирования в труднодоступных местах, внутри полостей и для скрытого наблюдения и фотографирования. The main purpose of the proposed lens application in medical ophthalmic devices. The lens provides visual observation, photographic registration, obtaining a television image of the anterior parts of the eye for diagnostic purposes (iridodiagnosis, diagnostics of the condition of the fundus, etc.). In addition, the lens provides images of the anterior parts of the eye in the near infrared range of the spectrum (0.8 1.1) μm using a CCD or electron-optical transducers for diagnosing cases of clouding of the cornea, anterior camera, etc. The proposed lens can be used in the photo channel, in the television channel, with an electron-optical converter or a CCD for the near infrared range of the spectrum, in the visual mono- and binocular channels, as well as for observation and photographing in inaccessible places, inside cavities and for covert surveillance and photographing.

В табл. 1 даны конструктивные данные объектива; в табл. 2, 3, 4, 5 приведены аберрации объектива для S = ∞ и f¹ -42 мм; в табл. 6, 7, 8 - для β = 0,89, S -62 мм; в табл. 10-13 для β = -1,27, S 18 мм; в табл. 14-17 для f¹= -84 мм; в табл. 18 21 для β = 1,78, S -62 мм; в табл. 22 25 для β = -2,54, S 18 мм; в табл. 2, 6, 10, 14, 18, 22 аберрации для точки на оси; в табл. 3, 7, 11, 15, 19, 23 для точки вне оси; в табл. 4, 8, 12, 16, 20, 24
для наклонных пучков в меридиональном сечении; в табл. 5, 9, 13, 17, 21 и 25 для широких наклонных пучков в сагиттальном сечении.In the table. 1 gives the design data of the lens; in table 2, 3, 4, 5 show the aberration of the lens for S = ∞ and f ¹ -42 mm; in table 6, 7, 8 - for β = 0.89, S -62 mm; in table 10-13 for β = -1.27, S 18 mm; in table 14-17 for f ¹ = -84 mm; in table 18 21 for β = 1.78, S -62 mm; in table 22 25 for β = -2.54, S 18 mm; in table 2, 6, 10, 14, 18, 22 aberrations for a point on the axis; in table 3, 7, 11, 15, 19, 23 for a point outside the axis; in table 4, 8, 12, 16, 20, 24
for inclined beams in the meridional section; in table 5, 9, 13, 17, 21 and 25 for wide inclined beams in the sagittal section.

Claims

1. A lens containing four groups of lenses, the first, second and fourth of which are positive, and the third telescopic optical system of the Galilean type, the second and third mounted with the ability to move along the optical axis, and the third, in addition, with the possibility of input and output from optical scheme, the first group of lenses consists of two positive components, the second of which is glued from biconvex and biconcave lenses, in the second group of lenses the first component is positive, the second is a positive meniscus, inverted convex facing toward the space of objects, the third group of lenses consists of two components, the first component being positive, the second negative, the fourth component containing two positive components, the first of which contains gluing from biconcave and biconvex lenses, and the second is convex towards the space of objects, different the fact that in the first group of lenses the first component is made in the form of a meniscus, convex to the image, a biconvex lens glued with two others, and additionally introduced a third component made in the form of a positive meniscus convex towards the space of objects, in the second group of lenses the first component is made in the form of glued negative meniscus and a biconvex lens, the second component is single, and the third is made in the form of a biconcave lens, in the fourth group of lenses the second component is a single convex-flat lens.

2. The lens according to claim 1, characterized in that in the Galileo-type telescopic optical system, the first component is glued from two lenses - a biconvex and negative meniscus, turned concave to the side of the object space, and the second component is glued from two lenses - a biconcave and positive meniscus convex towards the space of objects.