RU2328761C2 - Objective with variable focal distance - Google Patents

Objective with variable focal distance Download PDF

Info

Publication number
RU2328761C2
RU2328761C2 RU2006100172/28A RU2006100172A RU2328761C2 RU 2328761 C2 RU2328761 C2 RU 2328761C2 RU 2006100172/28 A RU2006100172/28 A RU 2006100172/28A RU 2006100172 A RU2006100172 A RU 2006100172A RU 2328761 C2 RU2328761 C2 RU 2328761C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
group
optical elements
convex
concave
Prior art date
Application number
RU2006100172/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006100172A (en
Inventor
Семен Александрович Крутман (RU)
Семен Александрович Крутман
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
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 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority to RU2006100172/28A priority Critical patent/RU2328761C2/en
Publication of RU2006100172A publication Critical patent/RU2006100172A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2328761C2 publication Critical patent/RU2328761C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: optics; objectives.
SUBSTANCE: objective consists of four groups of optical elements, an aperture diaphragm, low-pass optical filter and an image detector, all arranged in series along an optical axis. The first, third and fourth groups have positive optical power, and the second group has negative optical power. The aperture diaphragm, third and fourth groups are rigidly joined together and are made with provision for non-linear displacement along the optical axis. The position of the first group, low-pass optical filter and the image sensor remains fixed. The second group is made with provision for linear displacement along the optical axis. The first group consists of serially arranged convex-concave divergent meniscus lens, bi-convex lens with an aspherical surface and convex-concave convergent meniscus lens. The second group consists of convex-concave divergent meniscus lens with an aspherical surface, bi-concave lens and a concave-convex convergent lens with two aspherical surfaces. The third group consists of a bi-convex lens and a concave-convex divergent meniscus lens with an aspherical surface. The fourth group consists of concave-convex divergent meniscus lens and a concave-convex convergent meniscus lens.
EFFECT: making a compact objective, with small dimensions combined with high luminosity, lager field and high quality of image.
5 cl, 7 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области оптики, а именно к объективам с переменным фокусным расстоянием, и может быть использовано в видеокамерах, фотокамерах, телевизионных камерах наблюдения.The present invention relates to the field of optics, namely to lenses with variable focal length, and can be used in video cameras, cameras, television surveillance cameras.

В настоящее время компактные видеокамеры используются повсеместно. Чтобы создать необходимую композицию при съемке, часто приходится изменять масштаб изображения. При использовании объектива с фиксированным фокусным расстоянием, существуют три способа изменения масштаба изображения: приблизиться к объекту съемки, сменить объектив или воспользоваться цифровым увеличением. Очевидно, что первый способ неудобен и часто неосуществим, второй способ неприемлем для любительской видеосъемки, а в третьем случае ухудшается качество изображения. По данным причинам в большинстве современных видеокамер применяются объективы с переменным фокусным расстоянием (далее называемые ОПФР). По сравнению с обычными объективами, ОПФР позволяет непрерывно изменять фокусное расстояние (и, следовательно, масштаб изображения) без потери качества изображения.Currently, compact camcorders are used everywhere. To create the desired composition when shooting, you often have to zoom. When using a lens with a fixed focal length, there are three ways to zoom: get closer to the subject, change the lens, or use digital zoom. Obviously, the first method is inconvenient and often not feasible, the second method is unacceptable for amateur video shooting, and in the third case, image quality deteriorates. For these reasons, most modern camcorders use zoom lenses (hereinafter referred to as OPFR). Compared to conventional lenses, OPFR allows you to continuously change the focal length (and therefore the image scale) without loss of image quality.

В патенте США №5,441,968 описан пример ОПФР, содержащего оптические элементы, объединенные в четыре группы: первую группу оптических элементов, которая имеет положительную оптическую силу, вторую группу оптических элементов, которая имеет отрицательную оптическую силу, третью группу оптических элементов, которая имеет положительную оптическую силу, и четвертую группу оптических элементов, которая имеет положительную оптическую силу, пронумерованные в данном порядке вдоль оптической оси по ходу распространения излучения. Изменение фокусного расстояния объектива осуществляется за счет перемещения второй и четвертой групп оптических элементов. Объектив имеет четыре асферические поверхности.US Pat. No. 5,441,968 describes an example of an optical fiber array containing optical elements combined in four groups: a first group of optical elements that has positive optical power, a second group of optical elements that has negative optical power, and a third group of optical elements that has positive optical power , and the fourth group of optical elements, which has a positive optical power, numbered in this order along the optical axis along the propagation of radiation. Changing the focal length of the lens is carried out by moving the second and fourth groups of optical elements. The lens has four aspherical surfaces.

ОПФР, предложенный в патенте США №6,587,280, имеет конструкцию из пяти групп и включает первую группу оптических элементов, которая имеет положительную оптическую силу, вторую группу оптических элементов, которая имеет отрицательную оптическую силу, апертурную диафрагму, третью группу оптических элементов, которая имеет положительную оптическую силу и неподвижна относительно плоскости изображения, четвертую группу оптических элементов, которая имеет положительную оптическую силу, и пятую группу оптических элементов, имеющую отрицательную оптическую силу. При изменении конфигурации объектива от короткофокусной к длиннофокусной, первая группа оптических элементов перемещается в направлении объекта съемки, вторая группа оптических элементов и апертурная диафрагма перемещаются в направлении плоскости изображения, при этом четвертая группа оптических элементов перемещается для компенсации сдвига плоскости изображения. Фокусировка объектива на конечное расстояние также осуществляется за счет перемещения четвертой группы оптических элементов - так называемая задняя фокусировка. Благодаря задней фокусировке первая группа остается неподвижной, при этом уменьшается ее диаметр. В то же время перемещаемый компонент имеет меньший вес, что позволяет осуществлять более быструю фокусировку и использовать менее мощный электродвигатель. Кроме того, ОПФР с задней фокусировкой позволяют осуществлять макросъемку с особо коротких дистанций. ОПФР также содержит оптические элементы с четырьмя асферическими поверхностями и, по сравнению с описанным выше, имеет меньшую светосилу.OPFR proposed in US patent No. 6,587,280, has a design of five groups and includes a first group of optical elements, which has a positive optical power, a second group of optical elements, which has a negative optical power, an aperture diaphragm, a third group of optical elements, which has a positive optical force and is stationary relative to the image plane, the fourth group of optical elements, which has a positive optical power, and the fifth group of optical elements, which has a negative optical power. When changing the lens configuration from short-focus to long-focus, the first group of optical elements moves in the direction of the subject, the second group of optical elements and the aperture diaphragm move in the direction of the image plane, while the fourth group of optical elements moves to compensate for the shift of the image plane. The focusing of the lens to a finite distance is also carried out by moving the fourth group of optical elements - the so-called back focusing. Thanks to the back focusing, the first group remains stationary, while its diameter decreases. At the same time, the moving component has less weight, which allows for faster focusing and the use of a less powerful electric motor. In addition, rear focus focusing spectroscopy allows macro photography from particularly short distances. OPFR also contains optical elements with four aspherical surfaces and, compared with the above, has a lower aperture.

Наиболее близким к заявленному изобретению является патент США №6,739,961. Предложенный в нем ОПФР построен по четырехгрупповой схеме. Первая группа оптических элементов имеет положительную оптическую силу и неподвижна относительно плоскости изображения, вторая группа оптических элементов имеет отрицательную оптическую силу и перемещается вдоль оптической оси объектива для изменения фокусного расстояния, третья и четвертая группы оптических элементов имеют положительную оптическую силу и перемещаются вдоль оптической оси для компенсации сдвига плоскости изображения, возникающего в результате перемещения второй группы оптических элементов. Апертурная диафрагма расположена перед третьей группой оптических элементов и жестко связана с ней. Данный объектив выбран в качестве прототипа заявленного изобретения. В нем, как и в других вышеперечисленных аналогах, реализуется задняя фокусировка, при этом перемещается четвертая группа оптических элементов. ОПФР имеет одну асферическую поверхность и, по сравнению с другими аналогами, обладает более широким полем.Closest to the claimed invention is US patent No. 6,739,961. The OPFR proposed in it is constructed according to a four-group scheme. The first group of optical elements has a positive optical power and is stationary relative to the image plane, the second group of optical elements has a negative optical power and moves along the optical axis of the lens to change the focal length, the third and fourth groups of optical elements have a positive optical power and move along the optical axis to compensate the shift of the image plane resulting from the displacement of the second group of optical elements. The aperture diaphragm is located in front of the third group of optical elements and is rigidly connected with it. This lens is selected as a prototype of the claimed invention. In it, as in other analogs mentioned above, rear focusing is realized, while the fourth group of optical elements moves. OPFR has one aspherical surface and, in comparison with other analogues, has a wider field.

При приемлемых размерах основными недостатками прототипа и аналогов являются малая светосила и ограниченное поле.With acceptable dimensions, the main disadvantages of the prototype and analogues are low aperture and limited field.

Задачей заявленного изобретения является создание компактного ОПФР, имеющего малые габариты в сочетании с большей светосилой, большим полем и высоким качеством изображения.The objective of the claimed invention is to create a compact OPFR having small dimensions in combination with a higher aperture, a large field and high image quality.

Поставленная задача решена путем создания объектива с переменным фокусным расстоянием, который содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения первую группу оптических элементов, вторую группу оптических элементов, апертурную диафрагму, третью группу оптических элементов, четвертую группу оптических элементов, оптический фильтр низких частот и датчик изображения, причемThe problem is solved by creating a lens with a variable focal length, which contains the first group of optical elements, the second group of optical elements, the aperture diaphragm, the third group of optical elements, the fourth group of optical elements, and the optical low-pass filter image sensor, moreover

- первая группа оптических элементов имеет положительную оптическую силу и содержит расположенные последовательно по ходу распространения излучения вдоль оптической оси выпукло-вогнутую отрицательную менисковую линзу, двояковыпуклую линзу с асферической поверхностью и выпукло-вогнутую положительную менисковую линзу;- the first group of optical elements has a positive optical power and contains a convex-concave negative meniscus lens, a biconvex lens with an aspherical surface, and a convex-concave positive meniscus lens located sequentially along the propagation of radiation along the optical axis;

- вторая группа оптических элементов имеет отрицательную оптическую силу и содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения выпукло-вогнутую отрицательную менисковую линзу с асферической поверхностью, двояковогнутую линзу, выпукло-вогнутую положительную линзу с двумя асферическими поверхностями;- the second group of optical elements has negative optical power and contains a convex-concave negative meniscus lens with an aspherical surface, a biconcave lens, a convex-concave positive lens with two aspherical surfaces located sequentially along the optical axis along the propagation of radiation;

- третья группа оптических элементов имеет положительную оптическую силу и содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения двояковыпуклую линзу и вогнуто-выпуклую отрицательную менисковую линзу с асферической поверхностью;- the third group of optical elements has a positive optical power and contains a biconvex lens and a concave-convex negative meniscus lens with an aspherical surface arranged sequentially along the optical axis along the propagation of radiation;

- четвертая группа оптических элементов имеет положительную оптическую силу и содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения выпукло-вогнутую отрицательную менисковую линзу и выпукло-вогнутую положительную менисковую линзу,the fourth group of optical elements has a positive optical power and comprises a convex-concave negative meniscus lens and a convex-concave positive meniscus lens, arranged sequentially along the optical axis along the propagation of the radiation,

причем апертурная диафрагма, третья и четвертая группы оптических элементов жестко связаны между собой,moreover, the aperture diaphragm, the third and fourth groups of optical elements are rigidly interconnected,

- положение первой группы оптических элементов, оптического фильтра низких частот и датчика изображения при изменении фокусного расстояния объектива остается фиксированным,- the position of the first group of optical elements, the optical low-pass filter and the image sensor when changing the focal length of the lens remains fixed,

- вторая группа оптических элементов выполнена с возможностью линейного перемещения вдоль оптической оси при изменении фокусного расстояния объектива, причем при изменении конфигурации объектива от короткофокусной к длиннофокусной, вторая группа оптических элементов выполнена с возможностью перемещения в сторону датчика изображения, так что расстояние между первой и второй группами оптических элементов увеличивается,- the second group of optical elements is arranged to linearly move along the optical axis when changing the focal length of the lens, and when changing the configuration of the lens from short-focus to long-focus, the second group of optical elements is made to move towards the image sensor, so that the distance between the first and second groups optical elements increases

- апертурная диафрагма, третья и четвертая группы оптических элементов соединены между собой и выполнены с возможностью нелинейного перемещения вдоль оптической оси при изменении фокусного расстояния.- the aperture diaphragm, the third and fourth groups of optical elements are interconnected and made with the possibility of nonlinear movement along the optical axis when changing the focal length.

Для корректного функционирования объектива существенно, чтобы задняя поверхность двояковыпуклой линзы в первой группе оптических элементов являлась четной асферической поверхностью высшего порядка и имела профиль, определяемый согласно выражению:For the correct functioning of the lens, it is essential that the back surface of the biconvex lens in the first group of optical elements is an even higher-order aspherical surface and has a profile defined according to the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где r - радиальная координата точки на асферической поверхности, с - кривизна поверхности линзы при вершине, k - квадрат эксцентриситета асферической поверхности, α4, ..., α14 - коэффициенты асферической поверхности высшего порядка.where r is the radial coordinate of the point on the aspherical surface, c is the curvature of the lens surface at the apex, k is the squared eccentricity of the aspherical surface, α 4 , ..., α 14 are the higher order coefficients of the aspherical surface.

Для корректного функционирования объектива важно, чтобы задняя поверхность отрицательной менисковой линзы, передняя и задняя поверхности положительной выпукло-вогнутой линзы во второй группе оптических элементов являлись четными асферическими поверхностями высшего порядка и имели профиль, определяемый согласно выражению:For the lens to function correctly, it is important that the rear surface of the negative meniscus lens, the front and rear surfaces of the positive convex-concave lens in the second group of optical elements, are even higher-order aspherical surfaces and have a profile defined by the expression:

Figure 00000003
Figure 00000003

где r - радиальная координата точки на асферической поверхности, с - кривизна поверхности линзы при вершине, k - квадрат эксцентриситета асферической поверхности, α4, ..., α14 - коэффициенты асферической поверхности высшего порядка.where r is the radial coordinate of the point on the aspherical surface, c is the curvature of the lens surface at the apex, k is the squared eccentricity of the aspherical surface, α 4 , ..., α 14 are the higher order coefficients of the aspherical surface.

Для корректного функционирования объектива существенно, чтобы передняя поверхность вогнутовыпуклого мениска в третьей группе оптических элементов являлась четной асферической поверхностью высшего порядка и имела профиль, определяемый согласно выражению:For the lens to function correctly, it is essential that the front surface of the concave-convex meniscus in the third group of optical elements is an even higher-order aspherical surface and has a profile determined according to the expression:

Figure 00000004
Figure 00000004

где r - радиальная координата точки на асферической поверхности, с - кривизна поверхности линзы при вершине, k - квадрат эксцентриситета асферической поверхности, α4, ..., α14 - коэффициенты асферической поверхности высшего порядка.where r is the radial coordinate of the point on the aspherical surface, c is the curvature of the lens surface at the apex, k is the squared eccentricity of the aspherical surface, α 4 , ..., α 14 are the higher order coefficients of the aspherical surface.

Для корректного функционирования объектива существенно, чтобы эквивалентное заднее фокусное расстояние fw объектива в широкоугольном положении, фокусные расстояния f1, f2, f3, f4 первой, второй, третьей и четвертой групп оптических элементов соответственно и общее фокусное расстояние f34 третьей и четвертой групп удовлетворяли соотношениям:For the correct functioning of the lens, it is essential that the equivalent rear focal length f w of the lens in the wide-angle position, the focal lengths f 1 , f 2 , f 3 , f 4 of the first, second, third and fourth groups of optical elements, respectively, and the total focal length f 34 of the third and the fourth group satisfied the relations:

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
.
Figure 00000010
.

Технический результат достигается за счет построения ОПФР по иным параксиальной и кинематической схемам, использования групп другой структуры (по сравнению с таковой для аналогов и прототипа) и применения асферических поверхностей, что обеспечивает увеличение светосилы и поля объектива при высоком качестве изображения и приемлемых габаритах.The technical result is achieved by constructing an optical waveguide array according to different paraxial and kinematic schemes, using groups of a different structure (as compared to analogs and prototypes) and using aspherical surfaces, which ensures an increase in aperture and field of the lens with high image quality and acceptable dimensions.

Для лучшего понимания настоящего изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.For a better understanding of the present invention, the following is a detailed description thereof with corresponding drawings.

Фиг.1 - оптическая схема объектива с переменным фокусным расстоянием, выполненная согласно изобретению.Figure 1 is an optical diagram of a zoom lens made according to the invention.

Фиг.2 - графики полихроматической модуляционной передаточной функции для меридионального (М) и сагиттального (С) сечений для центра (0 мм) и края (2,7 мм) поля, построенные для объектива в широкоугольном положении.Figure 2 - graphs of a polychromatic modulation transfer function for the meridional (M) and sagittal (C) sections for the center (0 mm) and edge (2.7 mm) of the field, built for the lens in a wide-angle position.

Фиг.3 - графики астигматизма для меридионального (М) и сагиттального (С) сечений (в мм) и график относительной дисторсии (в процентах) для объектива в широкоугольном положении.Figure 3 - graphs of astigmatism for the meridional (M) and sagittal (C) sections (in mm) and the graph of relative distortion (in percent) for the lens in a wide-angle position.

Фиг.4 - графики полихроматической модуляционной передаточной функции для меридионального (М) и сагиттального (С) сечений для центра (0 мм) и края (2,7 мм) поля, построенные для объектива в среднем положении.Figure 4 - graphs of a polychromatic modulation transfer function for the meridional (M) and sagittal (C) sections for the center (0 mm) and edge (2.7 mm) of the field, built for the lens in the middle position.

Фиг.5 - графики астигматизма для меридионального (М) и сагиттального (С) сечений (в мм) и график относительной дисторсии (в процентах) для объектива в среднем положении.5 is a graph of astigmatism for the meridional (M) and sagittal (C) sections (in mm) and the graph of relative distortion (in percent) for the lens in the middle position.

Фиг.6 - графики полихроматической модуляционной передаточной функции для меридионального (М) и сагиттального (С) сечений для центра (0 мм) и края (2,7 мм) поля, построенные для объектива в длиннофокусном положении.6 is a graph of a polychromatic modulation transfer function for the meridional (M) and sagittal (C) sections for the center (0 mm) and edge (2.7 mm) of the field, built for the lens in telephoto position.

Фиг.7 - графики астигматизма для меридионального (М) и сагиттального (С) сечений (в мм) и график относительной дисторсии (в процентах) для объектива в длиннофокусном положении.7 is a graph of astigmatism for the meridional (M) and sagittal (C) sections (in mm) and the graph of relative distortion (in percent) for the lens in telephoto.

Объектив с переменным фокусным расстоянием (Фиг.1) включает в себя расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения первую группу 1 оптических элементов, вторую группу 2 оптических элементов, апертурную диафрагму 3, третью группу 4 оптических элементов, четвертую группу 5 оптических элементов, оптический фильтр 6 низких частот и датчик 7 изображения.A variable focal length lens (FIG. 1) includes a first group 1 of optical elements, a second group of 2 optical elements, an aperture diaphragm 3, a third group of 4 optical elements, a fourth group of 5 optical elements, arranged sequentially along the optical axis along the propagation axis of the radiation, an optical low-pass filter 6 and an image sensor 7.

Первая группа 1 оптических элементов имеет положительную оптическую силу и содержит расположенные последовательно по ходу распространения излучения вдоль оптической оси выпукло-вогнутую отрицательную менисковую линзу 8, двояковыпуклую линзу 9 с асферической поверхностью и выпукло-вогнутую положительную менисковую линзу 10.The first group 1 of optical elements has a positive optical power and contains a convex-concave negative meniscus lens 8, a biconvex lens 9 with an aspherical surface, and a convex-concave positive meniscus lens 10 arranged successively along the propagation of radiation along the optical axis.

Вторая группа 2 оптических элементов имеет отрицательную оптическую силу и содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения выпукло-вогнутую отрицательную менисковую линзу 11 с асферической поверхностью, двояковогнутую линзу 12 и выпукло-вогнутую положительную линзу 13 с двумя асферическими поверхностями.The second group 2 of optical elements has negative optical power and contains a convex-concave negative meniscus lens 11 with an aspherical surface, a biconcave lens 12, and a convex-concave positive lens 13 with two aspherical surfaces located successively along the optical axis.

Третья группа 4 оптических элементов имеет положительную оптическую силу и содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения двояковыпуклую линзу 14 и вогнуто-выпуклую отрицательную менисковую линзу 15 с асферической поверхностью.The third group 4 of optical elements has a positive optical power and contains a biconvex lens 14 and a concave-convex negative meniscus lens 15 with an aspherical surface arranged sequentially along the optical axis along the propagation of radiation.

Четвертая группа 5 оптических элементов имеет положительную оптическую силу и содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения выпукло-вогнутую отрицательную менисковую линзу 16 и выпукло-вогнутую положительную менисковую линзу 17.The fourth group 5 of optical elements has a positive optical power and contains a convex-concave negative meniscus lens 16 and a convex-concave positive meniscus lens 17 arranged sequentially along the optical axis along the propagation of radiation.

Апертурная диафрагма 3, третья 4 и четвертая 5 группы оптических элементов жестко связаны между собой и перемещаются совместно.Aperture diaphragm 3, third 4 and fourth 5 groups of optical elements are rigidly interconnected and move together.

Заявленный объектив с переменным фокусным расстоянием работает следующим образом. Фиксированная первая группа 1 оптических элементов с положительной оптической силой формирует изображение объекта в пространстве предметов системы переменного увеличения, состоящей из второй, третьей, четвертой групп (2, 4, 5) оптических элементов и фильтра низких частот («система 2-4-5»). Данная «система 2-4-5» формирует окончательное изображение объекта с заданным увеличением в плоскости датчика 7 изображения. Для изменения увеличения «системы 2-4-5» (и тем самым изменения фокусного расстояния всего ОПФР) перемещается вторая и совместно третья и четвертая группы оптических элементов. Вторая группа 2 оптических элементов перемещается линейно, что помимо изменения фокусного расстояния всего объектива приводит к сдвигу плоскости изображения. Объединенные третья и четвертая группы оптических элементов, перемещаемые нелинейно по выпуклой в сторону объекта траектории, компенсируют сдвиг плоскости изображения при изменении фокусного расстояния объектива. Фокусировка объектива также осуществляется посредством перемещения третьей и четвертой групп.The claimed zoom lens works as follows. A fixed first group 1 of optical elements with positive optical power forms an image of an object in the space of objects of a variable magnification system consisting of the second, third, fourth groups (2, 4, 5) of optical elements and a low-pass filter (“2-4-5 system” ) This "system 2-4-5" forms the final image of the object with a given increase in the plane of the image sensor 7. To change the magnification of the “2-4-5 system” (and thereby change the focal length of the entire OPR), the second and jointly third and fourth groups of optical elements are moved. The second group 2 of optical elements moves linearly, which, in addition to changing the focal length of the entire lens, leads to a shift in the image plane. The combined third and fourth groups of optical elements, moving nonlinearly along a convex path toward the object, compensate for the shift of the image plane when the focal length of the lens changes. Focusing the lens is also carried out by moving the third and fourth groups.

Апертурная диафрагма 3 задает освещенность изображения. Диафрагма соединена с третьей и четвертой группами оптических элементов и движется вместе с ними.Aperture 3 determines the brightness of the image. The diaphragm is connected to the third and fourth groups of optical elements and moves with them.

Оптический фильтр 6 низких частот используется для «срезания» инфракрасного излучения, несущего ненужную информацию и создающего ненужное изображение на датчике 7 изображения.An optical low-pass filter 6 is used to “cut off” infrared radiation that carries unnecessary information and creates an unnecessary image on the image sensor 7.

На выходе датчика 7 изображения (например, матрицы ПЗС) регистрируется электрический сигнал, соответствующий изображению, сформированному в плоскости его светочувствительного слоя. Полученный сигнал может быть далее преобразован электронными контурами и сохранен в видеокамере при помощи устройства записи информации.At the output of the image sensor 7 (for example, a CCD), an electrical signal is recorded corresponding to the image formed in the plane of its photosensitive layer. The received signal can be further converted by electronic circuits and stored in a video camera using an information recording device.

ОПФР, выполненный согласно заявляемому изобретению, может использоваться в качестве главного оптического модуля в различных устройствах формирования изображения, например, в современных HDV-видеокамерах, в телевизионных камерах наблюдения и пр.OPFR, made according to the claimed invention, can be used as the main optical module in various imaging devices, for example, in modern HDV-video cameras, in television surveillance cameras, etc.

Заявляемая конструкция компактного и светосильного ОПФР с большим полем и перепадом фокусных расстояний удовлетворяет требованиям, предъявляемым к объективам современных видеокамер формата HDV.The inventive design of a compact and fast aperture detector with a large field and a difference in focal lengths meets the requirements for the lenses of modern HDV-format video cameras.

Следует заметить, что описанный выше вариант выполнения изобретения приведен лишь с целью иллюстрации настоящего изобретения, и для специалистов ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявляемого изобретения, раскрытого в материалах заявки.It should be noted that the above-described embodiment of the invention is provided only for the purpose of illustrating the present invention, and it is clear to specialists that various modifications, additions and replacements are possible without departing from the scope and meaning of the claimed invention disclosed in the application materials.

Claims (5)

1. Объектив с переменным фокусным расстоянием, содержащий расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения первую группу оптических элементов, вторую группу оптических элементов, апертурную диафрагму, третью группу оптических элементов, четвертую группу оптических элементов, оптический фильтр низких частот и датчик изображения, причем1. A variable focal length lens comprising a first group of optical elements, a second group of optical elements, an aperture diaphragm, a third group of optical elements, a fourth group of optical elements, an optical low-pass filter and an image sensor arranged in series along the optical axis along the propagation axis of radiation, wherein первая группа оптических элементов имеет положительную оптическую силу и содержит расположенные последовательно по ходу распространения излучения вдоль оптической оси выпукло-вогнутую отрицательную менисковую линзу, двояковыпуклую линзу с асферической поверхностью и выпукло-вогнутую положительную менисковую линзу;the first group of optical elements has a positive optical power and contains a convex-concave negative meniscus lens, a biconvex lens with an aspherical surface, and a convex-concave positive meniscus lens located successively along the optical axis; вторая группа оптических элементов имеет отрицательную оптическую силу и содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения выпукло-вогнутую отрицательную менисковую линзу с асферической поверхностью, двояковогнутую линзу, выпукло-вогнутую положительную линзу с двумя асферическими поверхностями;the second group of optical elements has negative optical power and contains a convex-concave negative meniscus lens with an aspherical surface, a biconcave lens, a convex-concave positive lens with two aspherical surfaces located sequentially along the optical axis along the propagation of radiation; третья группа оптических элементов имеет положительную оптическую силу и содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения двояковыпуклую линзу и вогнуто-выпуклую отрицательную менисковую линзу с асферической поверхностью;the third group of optical elements has a positive optical power and contains a biconvex lens and a concave-convex negative meniscus lens with an aspherical surface arranged sequentially along the optical axis along the propagation of radiation; четвертая группа оптических элементов имеет положительную оптическую силу и содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси по ходу распространения излучения выпукло-вогнутую отрицательную менисковую линзу и выпукло-вогнутую положительную менисковую линзу,the fourth group of optical elements has a positive optical power and contains a convex-concave negative meniscus lens and a convex-concave positive meniscus lens, arranged sequentially along the optical axis along the propagation of the radiation, причем апертурная диафрагма, третья и четвертая группы оптических элементов жестко связаны между собой,moreover, the aperture diaphragm, the third and fourth groups of optical elements are rigidly interconnected, положение первой группы оптических элементов, оптического фильтра низких частот и датчика изображения при изменении фокусного расстояния объектива остается фиксированным,the position of the first group of optical elements, the optical low-pass filter and the image sensor remains fixed when the focal length of the lens changes вторая группа оптических элементов выполнена с возможностью линейного перемещения вдоль оптической оси при изменении фокусного расстояния объектива, причем при изменении конфигурации объектива от короткофокусной к длиннофокусной вторая группа оптических элементов выполнена с возможностью перемещения в сторону датчика изображения, так что расстояние между первой и второй группами оптических элементов увеличивается,the second group of optical elements is arranged to linearly move along the optical axis when changing the focal length of the lens, and when changing the lens configuration from short-focus to long-focus, the second group of optical elements is arranged to move towards the image sensor, so that the distance between the first and second groups of optical elements increases апертурная диафрагма, третья и четвертая группы оптических элементов соединены между собой и выполнены с возможностью нелинейного перемещения вдоль оптической оси при изменении фокусного расстояния.the aperture diaphragm, the third and fourth groups of optical elements are interconnected and made with the possibility of nonlinear movement along the optical axis when changing the focal length. 2. Объектив с переменным фокусным расстоянием по п.1, отличающийся тем, что задняя поверхность двояковыпуклой линзы в первой группе оптических элементов является четной асферической поверхностью высшего порядка и имеет профиль, определяемый согласно выражению2. The zoom lens according to claim 1, characterized in that the rear surface of the biconvex lens in the first group of optical elements is an even higher-order aspherical surface and has a profile defined according to the expression
Figure 00000011
Figure 00000011
где r - радиальная координата точки на асферической поверхности, с - кривизна поверхности линзы при вершине, k - квадрат эксцентриситета асферической поверхности, α4, ..., α14 - коэффициенты асферической поверхности высшего порядка.where r is the radial coordinate of the point on the aspherical surface, c is the curvature of the lens surface at the apex, k is the squared eccentricity of the aspherical surface, α 4 , ..., α 14 are the higher order coefficients of the aspherical surface.
3. Объектив с переменным фокусным расстоянием по п.1, отличающийся тем, что задняя поверхность отрицательной менисковой линзы, передняя и задняя поверхности положительной выпукло-вогнутой линзы во второй группе оптических элементов являются четными асферическими поверхностями высшего порядка и имеют профиль, определяемый согласно выражению3. The variable focal length lens according to claim 1, characterized in that the rear surface of the negative meniscus lens, the front and rear surfaces of the positive convex-concave lens in the second group of optical elements are even higher-order aspherical surfaces and have a profile defined according to the expression
Figure 00000012
Figure 00000012
где r - радиальная координата точки на асферической поверхности, с - кривизна поверхности линзы при вершине, k - квадрат эксцентриситета асферической поверхности, α4, ..., α14 - коэффициенты асферической поверхности высшего порядка.where r is the radial coordinate of the point on the aspherical surface, c is the curvature of the lens surface at the apex, k is the squared eccentricity of the aspherical surface, α 4 , ..., α 14 are the higher order coefficients of the aspherical surface.
4. Объектив с переменным фокусным расстоянием по п.1, отличающийся тем, что передняя поверхность вогнуто-выпуклого мениска в третьей группе оптических элементов является четной асферической поверхностью высшего порядка и имеет профиль, определяемый согласно выражению4. The variable focal length lens according to claim 1, characterized in that the front surface of the concave-convex meniscus in the third group of optical elements is an even higher-order aspherical surface and has a profile defined according to the expression
Figure 00000013
Figure 00000013
где r - радиальная координата точки на асферической поверхности, с - кривизна поверхности линзы при вершине, k - квадрат эксцентриситета асферической поверхности, α4, ..., α14 - коэффициенты асферической поверхности высшего порядка.where r is the radial coordinate of the point on the aspherical surface, c is the curvature of the lens surface at the apex, k is the squared eccentricity of the aspherical surface, α 4 , ..., α 14 are the higher order coefficients of the aspherical surface.
5. Объектив с переменным фокусным расстоянием по п.1, отличающийся тем, что эквивалентное заднее фокусное расстояние fw объектива в широкоугольном положении, фокусные расстояния f1, f2, f3, f4 первой, второй, третьей и четвертой групп оптических элементов соответственно и общее фокусное расстояние f34 третьей и четвертой групп удовлетворяют соотношениям5. The variable focal length lens according to claim 1, characterized in that the equivalent rear focal length f w of the lens is in the wide-angle position, focal lengths f 1 , f 2 , f 3 , f 4 of the first, second, third and fourth groups of optical elements accordingly, the total focal length f 34 of the third and fourth groups satisfy the relations
Figure 00000014
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000019
RU2006100172/28A 2006-01-12 2006-01-12 Objective with variable focal distance RU2328761C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100172/28A RU2328761C2 (en) 2006-01-12 2006-01-12 Objective with variable focal distance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100172/28A RU2328761C2 (en) 2006-01-12 2006-01-12 Objective with variable focal distance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006100172A RU2006100172A (en) 2007-07-20
RU2328761C2 true RU2328761C2 (en) 2008-07-10

Family

ID=38430717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006100172/28A RU2328761C2 (en) 2006-01-12 2006-01-12 Objective with variable focal distance

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2328761C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2614658C2 (en) * 2012-01-25 2017-03-28 Никон Корпорейшн Variable focus lens, optical device, and zoom lens manufacturing method
RU2774793C1 (en) * 2021-10-14 2022-06-23 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" Zoom lens

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2614658C2 (en) * 2012-01-25 2017-03-28 Никон Корпорейшн Variable focus lens, optical device, and zoom lens manufacturing method
RU2774793C1 (en) * 2021-10-14 2022-06-23 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" Zoom lens

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006100172A (en) 2007-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4822512B2 (en) Zoom lens system, lens barrel, imaging device and camera
US9223119B2 (en) Zoom lens and image pickup apparatus having the same
JP4691433B2 (en) Lens barrel, imaging device, and camera
JP6270340B2 (en) Zoom lens and imaging device
JP2008203449A (en) Zoom lens and imaging apparatus
JP2008164724A (en) Zoom lens and imaging apparatus
JP2007206544A (en) Zoom lens system, lens barrel, imaging apparatus and camera
JP2007206545A (en) Zoom lens system, lens barrel, imaging apparatus and camera
JP2006301474A (en) Zoom lens and imaging apparatus
KR20070105249A (en) Variable focal length lens system and imaging apparatus
JP2007025641A (en) Zoom lens system and lens barrel equipped with the same
JP2011128371A (en) Zoom lens and imaging apparatus
JP2006285019A (en) Zoom lens and imaging apparatus equipped with the same
JP2017021185A (en) Image capturing lens and image capturing device
JP2009139770A (en) Zoom lens, imaging apparatus and personal digital assistant
CN108490593B (en) Zoom lens and image pickup apparatus including the same
JP2007212961A (en) Zoom lens system, imaging apparatus and camera
JP2006251468A (en) Zoom lens system and image pickup unit
JP2014228721A5 (en)
JP2004333767A (en) Zoom lens and optical equipment having the same
US7864444B2 (en) Zoom lens and image pickup apparatus including the same
JP5042913B2 (en) Zoom lens and imaging device
CN104181681A (en) Zoom Lens and Imaging Apparatus
JP2007293052A (en) Zoom lens system, imaging apparatus, and camera
JPWO2012066735A1 (en) Zoom lens

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200113