RU2262726C1 - Objective - Google Patents
Objective Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262726C1 RU2262726C1 RU2004118254/28A RU2004118254A RU2262726C1 RU 2262726 C1 RU2262726 C1 RU 2262726C1 RU 2004118254/28 A RU2004118254/28 A RU 2004118254/28A RU 2004118254 A RU2004118254 A RU 2004118254A RU 2262726 C1 RU2262726 C1 RU 2262726C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- lens
- concave surface
- components
- distance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться как объектив приборов ночного и дневного видения.The invention relates to optical instrumentation, namely to lenses, and can be used as a lens of night and day vision devices.
Известен шестилинзовый объектив для приборов ночного видения «Гелиос-ПА» [1], с диаметром входного зрачка 100 мм и относительным отверстием 1:1.5, содержащий четыре оптических компонента. Первый компонент содержит одиночную положительную линзу, второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из положительного и отрицательного менисков, третий компонент представляет собой двусклеенную линзу, содержащую двояковогнутую и двояковыпуклую линзы, четвертый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы. Недостатком объектива является невысокое качество изображения: коэффициенты передачи модуляции (Т) в области спектра 540 нм...900 нм для точки на оси не превышают 0.4 для частоты N=30 мм-1 и 0.3 для края поля зрения 2W=6°Known six-lens for night vision devices "Helios-PA" [1], with a diameter of the entrance pupil of 100 mm and a relative aperture of 1: 1.5, containing four optical components. The first component contains a single positive lens, the second component is in the form of a negative meniscus facing a concave surface to the image space and glued from a positive and negative meniscus, the third component is a double-glued lens containing a biconcave and biconvex lens, the fourth component is a single biconvex lens . The disadvantage of the lens is the low image quality: modulation transmission coefficients (T) in the spectral region of 540 nm ... 900 nm for a point on the axis do not exceed 0.4 for a frequency N = 30 mm -1 and 0.3 for the edge of the field of view 2W = 6 °
Наиболее близким к предлагаемому объективу является объектив [2], состоящий из шести компонентов. Первый компонент выполнен в виде одиночного положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Второй компонент содержит одиночный положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Третий компонент представляет собой двусклеенную линзу, содержащую двояковыпуклую и двояковогнутую линзы. Четвертый компонент состоит из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов. Пятый компонент выполнен в виде двусклеенной линзы, содержащей двояковыпуклую и двояковогнутую линзы. Шестой компонент содержит одиночную двояковыпуклую линзу. Данная конструкция объектива обеспечивает высокое качество изображения в широкой области спектра (от 546 нм до 900 нм) для точки на оси: коэффициенты передачи модуляции составляют не менее 0.6 для частоты N=30 мм-1 и не менее 0.4 для N=60 мм-1 при фокусном расстоянии объектива 172 мм и относительном отверстии не менее 1:1.7. Однако недостатком прототипа является невысокое значение коэффициентов передачи модуляции (Т) для края поля зрения 2W=6° в широком спектральном диапазоне λ=546 нм...900 нм, не превышающих 0.3 для частоты N=30 мм-1 и 0.13 для N=60 мм-1, что не позволяет использовать данный объектив с ЭОПами нового поколения, имеющими размер фотокатода более 18 мм.Closest to the proposed lens is a lens [2], consisting of six components. The first component is made in the form of a single positive meniscus facing a concave surface to the image space. The second component contains a single positive meniscus facing a concave surface to the image space. The third component is a double-glued lens containing a biconvex and biconcave lens. The fourth component consists of a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects. The fifth component is made in the form of a double-glued lens containing a biconvex and biconcave lens. The sixth component contains a single biconvex lens. This lens design provides high image quality in a wide spectral region (from 546 nm to 900 nm) for a point on the axis: modulation transmission coefficients are not less than 0.6 for the frequency N = 30 mm -1 and not less than 0.4 for N = 60 mm -1 with a focal length of the lens of 172 mm and a relative aperture of at least 1: 1.7. However, the disadvantage of the prototype is the low value of the modulation transmission coefficients (T) for the edge of the field of view 2W = 6 ° in a wide spectral range λ = 546 nm ... 900 nm, not exceeding 0.3 for the frequency N = 30 mm -1 and 0.13 for N = 60 mm -1 , which does not allow the use of this lens with a new generation of image intensifier tubes having a photocathode size of more than 18 mm.
Задачей изобретения является увеличение поля зрения объектива, а также повышение качества изображения в широком спектральном диапазоне λ=540 нм...900 нм за счет увеличения коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения.The objective of the invention is to increase the field of view of the lens, as well as improving image quality in a wide spectral range λ = 540 nm ... 900 nm by increasing the transmission coefficients of modulation throughout the field of view.
Объектив содержит шесть компонентов, первый из которых выполнен в виде одиночной положительной линзы, второй - в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, шестой компонент - в виде одиночной двояковыпуклой линзы, в отличие от прототипа, первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, положительный мениск второго компонента склеен из плосковыпуклой и плосковогнутой линз, третий компонент содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, четвертый компонент содержит двояковыпуклую линзу, пятый компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, расстояние между третьим и четвертым компонентами составляет не менее 0.08 фокусного расстояния объектива, после шестого компонента введен седьмой компонент, содержащий одиночный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и выполненный из стекла с показателем преломления не более 1.48, причем расстояние между шестым и седьмым компонентами составляет не менее 0.36 фокусного расстояния объектива.The lens contains six components, the first of which is made in the form of a single positive lens, the second is in the form of a positive meniscus facing a concave surface to the image space, the sixth component is in the form of a single biconvex lens, unlike the prototype, the first component is made in the form of a biconvex lens , the positive meniscus of the second component is glued from plano-convex and plano-concave lenses, the third component contains a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects, th the fourth component contains a biconvex lens, the fifth component is made in the form of a biconcave lens, the distance between the third and fourth components is at least 0.08 of the focal length of the lens, after the sixth component, the seventh component is introduced, containing a single meniscus facing a concave surface to the image space and made of glass with the refractive index is not more than 1.48, and the distance between the sixth and seventh components is at least 0.36 of the focal length of the lens.
Линзы второго компонента могут быть выполнены из стекол, разность коэффициентов линейного расширения которых составляет не более 2×10-7 град.-1.The lenses of the second component can be made of glasses, the difference of the linear expansion coefficients of which is no more than 2 × 10 -7 degrees. -1 .
Конструкция первого компонента, состоящего из двояковыпуклой линзы, второго компонента, выполненного в виде двусклеенной линзы, состоящей из плосковыпуклой и плосковогнутой линз, и третьего компонента, содержащего отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, выбор конструкции четвертого и шестого компонентов в виде двояковыпуклых линз, а пятого компонента в виде двояковогнутой линзы обеспечили высокую степень коррекции сферической аберрации и комы, при которой кружок рассеяния не превышает 0.005 мм для точки на оси при относительном отверстии объектива не менее 1:1.7.The design of the first component, consisting of a biconvex lens, the second component, made in the form of a double-glued lens, consisting of a flat-convex and flat-concave lenses, and the third component, containing a negative meniscus, facing a concave surface to the space of objects, the choice of the construction of the fourth and sixth components in the form of a biconvex lens , and the fifth component in the form of a biconcave lens provided a high degree of correction of spherical aberration and coma, in which the scattering circle does not exceed 0.005 mm for a point on the axis with a relative aperture of the lens of at least 1: 1.7.
Выбор расстояния между третьим и четвертым компонентами не менее 0.08 фокусного расстояния объектива обеспечил коррекцию сферической аберрации и аберраций широких наклонных пучков.The choice of the distance between the third and fourth components of at least 0.08 of the focal length of the lens provided the correction of spherical aberration and aberrations of wide inclined beams.
Введение после шестого компонента седьмого компонента, представляющего собой мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, имеющего показатель преломления стекла не более 1.48 и расположенного на расстоянии не менее 0.36 фокусного расстояния объектива от шестого компонента, позволило увеличить поле зрения объектива до 2W=8° за счет высокой коррекции кривизны поля зрения и аберраций широких наклонных пучков. Кривизна поля зрения не превышает - 0.02 мм, а кружок рассеяния не превышает 0.017 мм для края поля зрения.The introduction after the sixth component of the seventh component, which is the meniscus facing the concave surface to the image space, having a glass refractive index of not more than 1.48 and located at a distance of at least 0.36 of the focal length of the lens from the sixth component, made it possible to increase the field of view of the lens to 2W = 8 ° behind due to the high correction of the curvature of the field of view and aberrations of wide inclined beams. The curvature of the field of view does not exceed - 0.02 mm, and the scattering circle does not exceed 0.017 mm for the edge of the field of view.
Такая степень коррекции аберраций позволила получить коэффициенты передачи модуляции Т в области спектра 540 нм...900 нм не менее:This degree of correction of aberrations made it possible to obtain modulation transmission coefficients T in the spectral region 540 nm ... 900 nm not less than:
- 0.75 для точки на оси для частоты N=30 мм-1,- 0.75 for a point on the axis for a frequency of N = 30 mm -1 ,
- 0.58 для точки на оси для частоты N=60 мм-1,- 0.58 for a point on the axis for a frequency of N = 60 mm -1 ,
- 0.55 для W=4° для частоты N=30 мм-1,- 0.55 for W = 4 ° for the frequency N = 30 mm -1 ,
- 0.28 для W=4° для частоты N=60 мм-1.- 0.28 for W = 4 ° for a frequency of N = 60 mm -1 .
Выполнение линз второго компонента из стекол, разность коэффициентов линейного расширения которых составляет не более 2×10-7 град.-1, обеспечивает малую терморасстраиваемость объектива.The implementation of the lenses of the second component from glasses, the difference of the linear expansion coefficients of which is not more than 2 × 10 -7 degrees. -1 , provides low thermal disintegration of the lens.
Предлагаемый объектив работает в широком спектральном диапазоне А=540 нм...900 нм, имеет фокусное расстояние 173.6 мм, относительное отверстие 1:1.7, входной зрачок диаметром 100 мм совпадает с первой поверхностью объектива. Высокие значения коэффициентов передачи модуляции для всего поля зрения обеспечивают значительно более высокую контрастность изображения объектов наблюдения по сравнению с прототипом. Увеличение поля зрения до 2W=8° позволяет использовать данный объектив с ЭОПом, имеющим размер фотокатода 25 мм.The proposed lens operates in a wide spectral range A = 540 nm ... 900 nm, has a focal length of 173.6 mm, a relative aperture of 1: 1.7, the entrance pupil with a diameter of 100 mm coincides with the first surface of the lens. High values of modulation transmission coefficients for the entire field of view provide a significantly higher contrast image of the objects of observation compared to the prototype. Increasing the field of view to 2W = 8 ° allows you to use this lens with an image intensifier tube having a photocathode size of 25 mm.
На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.Figure 1 shows the optical scheme of the proposed lens.
На фиг.2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где R - радиусы кривизны поверхностей линз, D - расстояния между поверхностями линз, nе - показатель преломления стекол линз для линии е (λ=546 нм), v - число Аббе для линии е.Figure 2 shows the design parameters of the objective lenses and the characteristics of the glasses, where R is the radius of curvature of the lens surfaces, D is the distance between the lens surfaces, n e is the refractive index of the lens glasses for the line e (λ = 546 nm), v is the Abbe number for line e.
На фиг.3 приведен график поперечной сферической аберрации объектива.Figure 3 shows a graph of the transverse spherical aberration of the lens.
На фиг.4 приведены графики аберраций широких наклонных пучков меридионального сечения угла поля зрения 2W=8°.Figure 4 shows the graphs of the aberrations of wide inclined beams of the meridional section of the angle of the field of view 2W = 8 °.
На фиг.5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.Figure 5 shows a graph of the estimated polychromatic frequency-contrast characteristic (T) for a point on the axis.
На фиг.6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 2W=8°Figure 6 shows a graph of the calculated polychromatic frequency-contrast characteristic (T) for a point on the edge of the field of view 2W = 8 °
На фиг.7 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 2W=6°Figure 7 shows a graph of the calculated polychromatic frequency-contrast characteristic (T) for a point on the edge of the field of view 2W = 6 °
Частотно-контрастные характеристики объектива рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения, приведенной ниже.The frequency-contrast characteristics of the lens are calculated in accordance with the table of spectral efficiency coefficients of the actinic radiation flux given below.
Объектив (фиг.1) состоит из семи компонентов. Первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 1. Второй компонент содержит положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенный из плосковыпуклой линзы 2 и плосковогнутой линзы 3, причем положительная линза 2 этого компонента выполнена из стекла марки ТК21, имеющего коэффициент линейного расширения 75×10-7 град.-1, отрицательная линза 3 выполнена из стекла марки ТФ10 (или его аналога), имеющего коэффициент линейного расширения 77×10-7 град.-1, что обеспечивает малую терморасстраиваемость объектива и практически исключает возможность расклейки при термоударе. Третий компонент содержит отрицательный мениск 4, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов. Четвертый компонент содержит двояковыпуклую линзу 5. Расстояние между третьим и четвертым компонентами - 14 мм, что составляет не менее 0,08 фокусного расстояния объектива. Пятый компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы 6. Шестой компонент содержит двояковыпуклую линзу 7. Седьмой компонент содержит одиночный мениск 8, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Знак оптической силы седьмого компонента зависит от расстояния между шестым и седьмым компонентами. При расстоянии между шестым и седьмым компонентами, равным 63 мм, что составляет 0.36 фокусного расстояния объектива, оптическая сила седьмого компонента положительна. Компонент выполнен из стекла марки ЛКЗ (или его аналога), имеющий показатель преломления 1.48.The lens (figure 1) consists of seven components. The first component is made in the form of a
Объектив рассчитан со светофильтром 9. Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=8° проходит через входной зрачок объектива диаметром 100 мм, совпадающий с первой поверхностью, и, преломившись через поверхности линз 1-8 и светофильтр 9, фокусируется в плоскости изображения, где расположен фотокатод ЭОПа.The lens is designed with a
Для объективов, работающих с ЭОПами, параметрами, характеризующими качество изображения, являются широкая область спектра (от 540 нм до 900 нм), относительное отверстие, значение коэффициентов передачи модуляции на частоте, определяемой чувствительностью ЭОПа.For lenses that work with image intensifiers, the parameters characterizing the image quality are a wide spectral range (from 540 nm to 900 nm), a relative aperture, and the value of modulation transmission coefficients at a frequency determined by the sensitivity of the image intensifier.
Графики аберраций, приведенные на фиг.3 и 4, а также графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для края поля зрения, приведенные на фиг.5, 6 и 7, подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения, что позволяет получить изображение малоконтрастных объектов.The graphs of aberrations shown in FIGS. 3 and 4, as well as the graphs of a polychromatic frequency-contrast characteristic for a point on the axis and for the edge of the field of view, shown in FIGS. 5, 6 and 7, confirm that the lens has good image quality over the entire field view, which allows you to get an image of low-contrast objects.
В предлагаемом объективе выбор конструкции второго компонента в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеенного из плосковыпуклой и плосковогнутой линз, третьего компонента в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, четвертого компонента в виде двояковыпуклой линзы, пятого компонента, выполненного в виде двояковогнутой линзы, введение седьмого компонента, изготовленного из стекла с показателем преломления не более 1.48 и выполненного в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, выбор расстояний между третим и четвертым, а также между шестым и седьмым компонентами позволили увеличить поле зрения объектива, улучшить качество изображения объектива в широком спектральном интервале по всему полю зрения по сравнения с прототипом.In the proposed lens, the choice of the design of the second component in the form of a positive meniscus facing a concave surface to the space of objects and glued from a flat convex and flat concave lenses, the third component in the form of a negative meniscus facing a concave surface to the space of objects, the fourth component in the form of a biconvex lens, the fifth component, made in the form of a biconcave lens, the introduction of the seventh component made of glass with a refractive index of not more than 1.48 and made o in the form of a meniscus facing a concave surface to the image space, the choice of the distances between the third and fourth, as well as between the sixth and seventh components made it possible to increase the field of view of the lens, to improve the image quality of the lens in a wide spectral range over the entire field of view in comparison with the prototype.
Источники информацииSources of information
1. Объектив «Гелиос-ПА».Технические условия БЛ3.877.044ТУ, публикация 1973 г.1. Helios-PA Lens. Specifications BL3.877.044TU, 1973 publication.
2. Евразийский патент №000569 В1, публикация 1999 г, МКИ G 02 B 13/16 (прототип).2. Eurasian patent No. 000569 B1, publication 1999, MKI G 02
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BY20030999 | 2003-11-04 | ||
| BYA20030999 | 2003-11-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2262726C1 true RU2262726C1 (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35863187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004118254/28A RU2262726C1 (en) | 2003-11-04 | 2004-06-17 | Objective |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262726C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517978C1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Plan apochromatic objective lens |
-
2004
- 2004-06-17 RU RU2004118254/28A patent/RU2262726C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517978C1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Plan apochromatic objective lens |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2451312C1 (en) | Objective lens | |
| RU2262726C1 (en) | Objective | |
| RU2308063C1 (en) | Fast high-speed lens | |
| RU2738341C1 (en) | Lens with a spectro-splitting unit | |
| RU195924U1 (en) | LENS | |
| RU2464599C1 (en) | Endoscope lens | |
| RU2445658C1 (en) | Wide-angle lens | |
| RU53787U1 (en) | LENS | |
| RU2415451C1 (en) | Reflector lens | |
| RU2331909C1 (en) | Objective lens for closer infrared spectrum | |
| RU77457U1 (en) | LENS | |
| RU204248U1 (en) | LENS | |
| RU2386988C1 (en) | Lens | |
| RU108649U1 (en) | LIGHT LIGHT | |
| RU2377618C1 (en) | Lens | |
| RU76722U1 (en) | LENS | |
| RU2377619C1 (en) | High-aperture lens | |
| RU2360269C1 (en) | Objective for night vision device | |
| RU2233462C2 (en) | Projection wide-aperture lens | |
| RU126479U1 (en) | LIGHT LIGHT | |
| RU66068U1 (en) | LENS | |
| RU2313115C2 (en) | Optical system | |
| RU2239214C2 (en) | Ocular with external entrance pupil | |
| RU2341816C1 (en) | Objective | |
| RU81345U1 (en) | LENS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160618 |