RU2258247C2 - Objective - Google Patents

Objective Download PDF

Info

Publication number
RU2258247C2
RU2258247C2 RU2003107773/28A RU2003107773A RU2258247C2 RU 2258247 C2 RU2258247 C2 RU 2258247C2 RU 2003107773/28 A RU2003107773/28 A RU 2003107773/28A RU 2003107773 A RU2003107773 A RU 2003107773A RU 2258247 C2 RU2258247 C2 RU 2258247C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
objective
component
positive
optical power
Prior art date
Application number
RU2003107773/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003107773A (en
Inventor
Г.В. Бармичева (RU)
Г.В. Бармичева
М.А. Ган (RU)
М.А. Ган
Original Assignee
Бармичева Галина Викторовна
Ган Михаил Абрамович
Корпорация Самсунг Электроникс
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 Бармичева Галина Викторовна, Ган Михаил Абрамович, Корпорация Самсунг Электроникс filed Critical Бармичева Галина Викторовна
Priority to RU2003107773/28A priority Critical patent/RU2258247C2/en
Priority to GB0513441A priority patent/GB2412183B/en
Priority to KR1020057012564A priority patent/KR20050098238A/en
Priority to CNB2004800032064A priority patent/CN100380163C/en
Priority to DE112004000214T priority patent/DE112004000214B4/en
Priority to PCT/KR2004/000317 priority patent/WO2004074901A1/en
Priority to US10/779,859 priority patent/US7068437B2/en
Publication of RU2003107773A publication Critical patent/RU2003107773A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2258247C2 publication Critical patent/RU2258247C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: optical engineering.
SUBSTANCE: objective has positive component disposed at the side of object. Positive component has two lenses one of which has to be biconvex. Objective also has negative component disposed at the side of object and made in form of meniscus. Biconvex lens of positive component has focal power being equal to 0,3-05 total focal power of objective. The other lens of objective is made in form of positive meniscus turned with its convexity to object. The lens has focal power being equal to 0,15-0,25 of total focal power of objective. The lens is disposed between object and biconvex lens at distance being equal to 0,15-0,25 of focal length of objective. Hologram optical element is applied onto one optical surface of the lens of positive component; focal power of the element equals to 0,01-0,1 focal power of objective. Negative component is turned with its convexity to image and it has focal power of 0,15-03 focal power of objective. Objective is provided with additional component in form of asymmetric biconvex lens with focal power of o5-0,8 focal power of objective; the lens is disposed between negative and positive components at distance of 0,3-0,6 focal length of o objective from negative component and turned to object with the side having smaller radius of curvature.
EFFECT: improved correction of aberrations; improved quality of image; widened field of view of objective.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к линзовым объективам, и может быть применено в различных оптических и оптико-электронных приборах, в том числе и в качестве проекционного объектива.The invention relates to the field of optical instrumentation, in particular to lenses, and can be applied in various optical and optoelectronic devices, including as a projection lens.

Известен объектив, включающий три оптических компонента: первый, находящийся со стороны изображения, включает элемент небольшой оптической силы, служащий для исправления апертурных аберраций, второй, представляющий собой двояковыпуклую положительную линзу, и третий, отрицательный, имеющий вогнутую поверхность со стороны изображения, US 4300817.A lens is known that includes three optical components: the first, located on the image side, includes an element of small optical power, which serves to correct aperture aberrations, the second, which is a biconvex positive lens, and the third, negative, having a concave surface on the image side, US 4300817.

Данный объектив не обеспечивает исправления хроматических аберраций, что обусловливает низкое качество изображения.This lens does not provide correction for chromatic aberration, which results in poor image quality.

Известен объектив, содержащий два компонента, первый из которых положительный, состоящий из двояковыпуклой и отрицательной линз, а второй - отрицательный, выполненный в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению; на одну из оптических поверхностей линз первого компонента нанесен голограммный оптический элемент оптической силой 0,01-0,1 оптической силы объектива, при этом характеристическое уравнение голограммного оптического элемента имеет видA known lens containing two components, the first of which is positive, consisting of a biconvex and negative lenses, and the second is negative, made in the form of a meniscus, facing a concavity to the image; a hologram optical element with an optical power of 0.01-0.1 of the optical power of the objective is applied to one of the optical surfaces of the lenses of the first component, while the characteristic equation of the hologram optical element has the form

Vн=A1у2+А2у4+А3у6 V n = A 1 y 2 + A 2 y 4 + A 3 y 6

где А1, А2, А3 - коэффициенты;where A 1 , A 2 , A 3 are the coefficients;

у - высота на поверхности голограммного оптического элемента, причем коэффициент А1 пропорционален оптической силе голограммного оптического элемента, а коэффициенты А2 и А3 пропорциональны сферической аберрации положительного и отрицательного компонентов объектива, SU 1151905 А.y is the height on the surface of the hologram optical element, and the coefficient A 1 is proportional to the optical power of the hologram optical element, and the coefficients A 2 and A 3 are proportional to the spherical aberration of the positive and negative components of the lens, SU 1151905 A.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.This technical solution is taken as a prototype of the present invention.

Оно позволяет повысить качество изображения за счет исправления вторичного спектра, а также в определенной мере улучшить коррекцию хроматических аберраций.It allows you to improve image quality by correcting the secondary spectrum, and also to some extent improve the correction of chromatic aberration.

Однако, поскольку первым элементом первого компонента объектива является двояковыпуклая линза, степень коррекции аберраций по диаметру зрачка оптической системы существенно ограничена, что, соответственно, ограничивает возможность увеличения светосилы объектива; кроме того, поскольку второй компонент объектива, выполненный в виде мениска, обращен вогнутостью к изображению, значительно сужается поле зрения объектива, что не позволяет вследствие его кривизны использовать данный объектив в компактных оптических приборах.However, since the first element of the first component of the lens is a biconvex lens, the degree of correction of aberrations along the pupil diameter of the optical system is significantly limited, which, accordingly, limits the possibility of increasing the lens aperture; in addition, since the second component of the lens, made in the form of a meniscus, faces toward the image with a concavity, the field of view of the lens is significantly narrowed, which makes it impossible to use this lens in compact optical devices due to its curvature.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи улучшения коррекции аберраций и, соответственно, повышения качества изображения, увеличения поля зрения объектива и его светосилы. Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в объективе, содержащем положительный компонент, расположенный со стороны предмета, включающий две линзы, одна из которых двояковыпуклая, и отрицательный компонент, расположенный со стороны изображения, выполненный в виде мениска, причем на одну из оптических поверхностей линз положительного компонента нанесен голограммный оптический элемент оптической силой 0,01-0,1 оптической силы объектива, отрицательный компонент со стороны изображения обращен к нему выпуклостью, имеет оптическую силу 0,15-0,3 общей оптической силы объектива, двояковыпуклая линза положительного компонента имеет оптическую силу 0,3-0,5 общей оптической силы объектива, другая линза положительного компонента выполнена положительной, имеет оптическую силу 0,15-0,25 общей оптической силы объектива, размещена между предметом и двояковыпуклой линзой положительного компонента на расстоянии от нее, равном 0,15-0,25 общего фокусного расстояния объектива, и имеет форму обращенного выпуклостью к предмету мениска, при этом объектив снабжен дополнительным компонентом в виде асимметричной двояковыпуклой линзы, с оптической силой 0,5-0,8 общей оптической силы объектива, размещенной между отрицательным и положительным компонентами на расстоянии 0,3-0,6 общего фокусного расстояния объектива от отрицательного компонента и обращенной к предмету стороной с меньшим радиусом кривизны; оптические поверхности, по меньшей мере, одной из линз выполнены асферическими.The present invention is based on the solution of the problem of improving the correction of aberrations and, accordingly, improving image quality, increasing the field of view of the lens and its aperture. According to the invention, this problem is solved due to the fact that in the lens containing a positive component located on the side of the object, including two lenses, one of which is biconvex, and a negative component located on the image side, made in the form of a meniscus, and on one of the optical The lens surfaces of the positive component are marked with a hologram optical element with an optical power of 0.01-0.1 of the optical power of the lens, the negative component is convex towards the image side, has an optical 0.15-0.3 of the total optical power of the lens, a biconvex lens of the positive component has an optical power of 0.3-0.5 of the total optical power of the lens, the other lens of the positive component is positive, has an optical power of 0.15-0.25 the total optical power of the lens, placed between the subject and the biconvex lens of the positive component at a distance from it, equal to 0.15-0.25 of the total focal length of the lens, and has the shape of a convex meniscus, the lens is equipped with an additional ntom in the form of an asymmetric biconvex lens, with an optical power of 0.5-0.8 of the total optical power of the lens, located between the negative and positive components at a distance of 0.3-0.6 of the total focal length of the lens from the negative component and the side facing the subject smaller radius of curvature; optical surfaces of at least one of the lenses are aspherical.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".The applicant has not identified sources containing information about technical solutions identical to the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

Поскольку положительный компонент состоит из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету и имеющего оптическую силу 0,15-0,25 оптической силы всего объектива, а последующая двояковыпуклая линза расположена на расстоянии 0,15-0,25 от мениска и имеет оптическую силу 0,3-0,5 оптической силы всего объектива, это позволяет существенно увеличить физический размер объектива и повысить его светосилу; следующая положительная линза, имеющая оптическую силу 0,5-0,8 оптической силы всего объектива, работает в более благоприятных условиях и осуществляет фокусировку изображения, что позволяет эффективно исправить сферическую аберрацию; расположение отрицательного мениска оптической силы 0,15-0,3 на расстоянии 0,3-0,6 общего фокусного расстояния объектива от двояковыпуклой положительной линзы, а также то обстоятельство, что он обращен вогнутостью к предмету, позволяют исправить кривизну поля изображения.Since the positive component consists of a positive meniscus convex to the object and having an optical power of 0.15-0.25 of the optical power of the entire lens, and the subsequent biconvex lens is located at a distance of 0.15-0.25 from the meniscus and has an optical power of 0, 3-0.5 optical power of the entire lens, this allows you to significantly increase the physical size of the lens and increase its aperture; the next positive lens, having an optical power of 0.5-0.8, the optical power of the entire lens, operates in more favorable conditions and focuses the image, which allows you to effectively correct spherical aberration; the location of the negative meniscus of the optical power of 0.15-0.3 at a distance of 0.3-0.6 of the total focal length of the lens from the biconvex positive lens, as well as the fact that it is turned by a concavity to the object, allows you to correct the curvature of the image field.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».The applicant has not found any sources of information containing information about the impact of the claimed distinctive features on the technical result achieved as a result of their implementation. This, according to the applicant, indicates that this technical solution meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - оптическая схема объектива;figure 1 is an optical diagram of the lens;

на фиг.2 - схема, поясняющая работу объектива в проекционном режиме.figure 2 is a diagram explaining the operation of the lens in the projection mode.

В конкретном примере объектив содержит положительный компонент, включающий две линзы: двояковыпуклую линзу 1 с оптической силой 0,41 оптической силы объектива, выполненную, в частности, из акрила, и положительную линзу 2 с оптической силой 0,19 в форме мениска, выполненного из полистерена; линза 2 размещена между предметом 3 и линзой 1 на расстоянии от нее, равном 0,23 общего фокусного расстояния объектива. Отрицательный компонент расположен со стороны изображения 4 и выполнен в виде мениска 5, обращенного к изображению 4 выпуклостью. Мениск 5 имеет оптическую силу 0,18 общей оптической силы объектива и выполнен в конкретном примере из полистерена. На одну из оптических поверхностей линз положительного компонента, в конкретном примере на обращенную к предмету 3 поверхность линзы 1, нанесен голограммный оптический элемент 6 оптической силой 0,02 оптической силы объектива, при этом характеристическое уравнение голограммного оптического элемента имеет видIn a specific example, the lens contains a positive component comprising two lenses: a biconvex lens 1 with an optical power of 0.41 optical power of the lens, made in particular of acrylic, and a positive lens 2 with an optical power of 0.19 in the form of a meniscus made of polystyrene ; the lens 2 is placed between the subject 3 and the lens 1 at a distance from it equal to 0.23 of the total focal length of the lens. The negative component is located on the image side 4 and is made in the form of a meniscus 5, convex to the image 4. The meniscus 5 has an optical power of 0.18 of the total optical power of the lens and, in a specific example, is made of polystyrene. On one of the optical surfaces of the lenses of the positive component, in a specific example, on the surface of the lens 1 facing the object 3, a hologram optical element 6 is applied with an optical power of 0.02 optical power of the lens, and the characteristic equation of the hologram optical element has the form

Vн=A1у2+A2у4+A3у6 V n = A 1 y 2 + A 2 y 4 + A 3 y 6

где А1, А2, А3 - коэффициенты; Vн - изменение оптического пути, вносимое на высоте у, при этом у - высота на поверхности голограммного оптического элемента, причем коэффициент А1 пропорционален оптической силе голограммного оптического элемента, а коэффициенты А2 и А3 пропорциональны сферической аберрации положительного и отрицательного компонентов объектива. В частности, A1=1,5·10-4, A2=2,0·10-7, A3=5·10-8.where A 1 , A 2 , A 3 are the coefficients; V n is the change in the optical path introduced at a height y, while y is the height on the surface of the hologram optical element, the coefficient A 1 being proportional to the optical power of the hologram optical element, and the coefficients A 2 and A 3 proportional to the spherical aberration of the positive and negative components of the lens. In particular, A 1 = 1.5 · 10 -4 , A 2 = 2.0 · 10 -7 , A 3 = 5 · 10 -8 .

Объектив снабжен дополнительным компонентом 7 в виде асимметричной двояковыпуклой линзы оптической силой 0,72, выполненной из акрила и размещенной между отрицательным и положительным компонентами и обращенной к предмету стороной с меньшим радиусом кривизны; оптические поверхности, по меньшей мере, одной из линз выполнены асферическими, что позволяет осуществлять коррекцию аберраций высших порядков.The lens is equipped with an additional component 7 in the form of an asymmetric biconvex lens with an optical power of 0.72, made of acrylic and placed between the negative and positive components and facing the subject side with a smaller radius of curvature; the optical surfaces of at least one of the lenses are aspherical, which allows the correction of higher order aberrations.

Заявленный объектив может также использоваться в качестве проекционного (фиг.2). В этом случае мениск 5 с помощью содержащего охлаждающую жидкость элемента 8 сопрягается с источником оптического сигнала, в конкретном примере - электронно-лучевой трубкой 9. При этом происходит обратный процесс, то есть изображение 4 с лучевой трубки через объектив проецируется на предмет (экран).The claimed lens can also be used as a projection (figure 2). In this case, the meniscus 5, using the element 8 containing the cooling liquid, is coupled to the optical signal source, in a specific example, the cathode ray tube 9. In this case, the reverse process occurs, that is, the image 4 from the ray tube through the lens is projected onto an object (screen).

Для изготовления объектива используется известное оборудование и распространенные конструкторские материалы, что обусловливает соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».For the manufacture of the lens using well-known equipment and common design materials, which determines the compliance of the invention with the criterion of "industrial applicability".

Claims (2)

1. Объектив, содержащий положительный компонент, расположенный со стороны предмета, включающий две линзы, одна из которых двояковыпуклая, и отрицательный компонент, расположенный со стороны изображения, выполненный в виде мениска, причем на одну из оптических поверхностей линз положительного компонента нанесен голограммный оптический элемент оптической силой 0,01-0,1 оптической силы объектива, отличающийся тем, что отрицательный компонент со стороны изображения обращен к нему выпуклостью, имеет оптическую силу 0,15-0,3 общей оптической силы объектива, двояковыпуклая линза положительного компонента имеет оптическую силу 0,3-0,5 общей оптической силы объектива, другая линза положительного компонента выполнена положительной, имеет оптическую силу 0,15-0,25 общей оптической силы объектива, размещена между предметом и двояковыпуклой линзой положительного компонента на расстоянии от нее, равном 0,15-0,25 общего фокусного расстояния объектива, и имеет форму обращенного выпуклостью к предмету мениска, при этом объектив снабжен дополнительным компонентом в виде асимметричной двояковыпуклой линзы с оптической силой 0,5-0,8 общей оптической силы объектива, размещенной между отрицательным и положительным компонентами на расстоянии 0,3-0,6 общего фокусного расстояния объектива от отрицательного компонента и обращенной к предмету стороной с меньшим радиусом кривизны.1. A lens containing a positive component located on the side of the object, including two lenses, one of which is biconvex, and a negative component located on the image side, made in the form of a meniscus, and a hologram optical element is applied to one of the optical surfaces of the lenses of the positive component with a power of 0.01-0.1 of the optical power of the lens, characterized in that the negative component on the image side is convex towards it, has an optical power of 0.15-0.3 of the total optical power the lens, the biconvex lens of the positive component has an optical power of 0.3-0.5 of the total optical power of the lens, the other lens of the positive component is positive, has the optical power of 0.15-0.25 of the total optical power of the lens, is placed between the object and the biconvex lens of the positive component at a distance from it, equal to 0.15-0.25 of the total focal length of the lens, and has the shape of a meniscus convex to the subject, while the lens is equipped with an additional component in the form of an asymmetric biconvex a single lens with an optical power of 0.5-0.8 of the total optical power of the lens located between the negative and positive components at a distance of 0.3-0.6 of the total focal length of the lens from the negative component and the side with a smaller radius of curvature facing the object. 2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что оптические поверхности по меньшей мере одной из линз выполнены асферическими.2. The lens according to claim 1, characterized in that the optical surfaces of at least one of the lenses are aspherical.
RU2003107773/28A 2003-02-18 2003-03-17 Objective RU2258247C2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003107773/28A RU2258247C2 (en) 2003-03-17 2003-03-17 Objective
GB0513441A GB2412183B (en) 2003-02-18 2004-02-17 Lens system with hologram for objective lens or optical projection
KR1020057012564A KR20050098238A (en) 2003-02-18 2004-02-17 Lens system and optical projection system utilizing the same
CNB2004800032064A CN100380163C (en) 2003-02-18 2004-02-17 Lens system and objective lens system and optical projection system using the same
DE112004000214T DE112004000214B4 (en) 2003-02-18 2004-02-17 Lens system and objective lens system and optical projection system using the same
PCT/KR2004/000317 WO2004074901A1 (en) 2003-02-18 2004-02-17 Lens system, and objective lens system and optical projection system using the same
US10/779,859 US7068437B2 (en) 2003-02-18 2004-02-18 Lens system, and objective lens system and optical projection system using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003107773/28A RU2258247C2 (en) 2003-03-17 2003-03-17 Objective

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003107773A RU2003107773A (en) 2004-12-20
RU2258247C2 true RU2258247C2 (en) 2005-08-10

Family

ID=35207988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003107773/28A RU2258247C2 (en) 2003-02-18 2003-03-17 Objective

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2258247C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003107773A (en) 2004-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2405292A2 (en) Imaging lens
TW200602666A (en) Single focus lens
TWI623773B (en) Fixed focus projection lens
JP2008275831A (en) Imaging lens
JP2017111260A (en) Microscope objective lens
JP2007003768A (en) Photographic lens
JP2006017837A (en) Fish-eye lens system
JP2009251520A (en) Camera head optical system
JP4161294B2 (en) Projection lens
JP2008275832A (en) Imaging lens
JP2006178026A (en) Photographing lens
JP2003098428A (en) Single focus lens
JP6666592B2 (en) Observation optical system
RU2258247C2 (en) Objective
JP2006300972A (en) Retrofocusing type super-wide angle lens
RU2244330C2 (en) Objective
US20210145253A1 (en) Objective optical system
JP2002098889A (en) Imaging lens
RU2464599C1 (en) Endoscope lens
JP2012181400A (en) Camera device and imaging device including the same
JPH07333494A (en) Photographing lens
RU2225628C2 (en) Lens with removed entrance pupil ( variants )
JP2005308957A (en) Eyepiece
SU1659955A1 (en) 1,5 magnification projection objective
RU2762218C1 (en) Wide-angle retrofocus objective

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20040911

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20041224

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20041224

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170318