RU2346312C1 - Large-aperture lens - Google Patents

Large-aperture lens Download PDF

Info

Publication number
RU2346312C1
RU2346312C1 RU2007135819/28A RU2007135819A RU2346312C1 RU 2346312 C1 RU2346312 C1 RU 2346312C1 RU 2007135819/28 A RU2007135819/28 A RU 2007135819/28A RU 2007135819 A RU2007135819 A RU 2007135819A RU 2346312 C1 RU2346312 C1 RU 2346312C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
rays
curvature
radius
optical surface
Prior art date
Application number
RU2007135819/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Светлана Николаевна Зубок (RU)
Светлана Николаевна Зубок
Сергей Иванович Щеглов (RU)
Сергей Иванович Щеглов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
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 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" filed Critical Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority to RU2007135819/28A priority Critical patent/RU2346312C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2346312C1 publication Critical patent/RU2346312C1/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics; optics.
SUBSTANCE: lens consists of two components installed in succession along the beam path. The first component is double-lens, which consists of a double-convex lens and a negative meniscus lens glued together; convex side of the latter is at the image side. The second component is a single positive meniscus lens with its concave side to the image. |R2|/|R4|=1, |R3|/|R5|=1, where R2, R3, R4, R5 - radii of curvature of the 2nd, the 3rd, the 4th and the 5th optical faces, respectively, along the beam path.
EFFECT: increased focal distance, aperture ratio and enhanced producibility together with high image quality.
3 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных визуальных и других оптических системах.The present invention relates to optical instrumentation and can be used in various visual and other optical systems.

Известен светосильный объектив (патент США №4753524, G02В 9/06, 9/12, НКИ 350/480, публ. 1989 г.), содержащий два компонента. Первый компонент по ходу лучей - положительный двухлинзовый, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательной плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к изображению. Второй компонент - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.Known fast lens (US patent No. 4753524, G02B 9/06, 9/12, NKI 350/480, publ. 1989), containing two components. The first component along the rays is a positive two-lens one, glued from a biconvex lens and a negative plano-concave lens, the plane facing the image. The second component is a single positive meniscus facing concavity to the image.

Данный объектив имеет недостаточное качество изображения для точки на оси (поперечная сферическая аберрация для фокусного расстояния, равного 100 мм, составляет 0,04 мм); недостаточное угловое поле зрения 2W=1,4 град., и недостаточную технологичность, так как объектив имеет разные радиусы оптических поверхностей, и, следовательно, требуется изготовление своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую оптическую поверхность.This lens has insufficient image quality for a point on the axis (transverse spherical aberration for a focal length of 100 mm is 0.04 mm); insufficient angular field of view 2W = 1.4 deg., and lack of manufacturability, since the lens has different radii of the optical surfaces, and therefore, it is necessary to manufacture its own test glass and processing tool on each optical surface.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является светосильный объектив (Г.Г.Слюсарев. «Расчет оптических систем», Ленинград, «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1975 г., с.110, табл.I.34), содержащий два компонента. Первый компонент по ходу лучей - положительный двухлинзовый, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению. Второй компонент - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.The closest analogue to the claimed technical solution is a fast lens (G. G. Slyusarev. “Calculation of optical systems”, Leningrad, “Engineering”, Leningrad branch, 1975, p. 110, table I. 34), containing two components . The first component along the rays is a positive two-lens one glued from a biconvex lens and a negative meniscus convex to the image. The second component is a single positive meniscus facing concavity to the image.

Для данного объектива имеет место соотношение:For this lens, the ratio is:

|R3|/|R1|=2,54| R 3 | / | R 1 | = 2.54

n2=1,7398n 2 = 1.7398

где R1 - радиус кривизны первой оптической поверхности по ходу лучей;where R 1 is the radius of curvature of the first optical surface along the rays;

R3 - радиус кривизны третьей оптической поверхности по ходу лучей;R 3 is the radius of curvature of the third optical surface along the rays;

n2 - показатель преломления материала второй линзы.n 2 is the refractive index of the material of the second lens.

Показатель преломления n2 соответствует показателю преломления стекла ТФ 4 для линии D, причем для линии е показатель преломления равен 1,746231.The refractive index n 2 corresponds to the refractive index of the TF 4 glass for line D, and for line e, the refractive index is 1.746231.

Однако известный светосильный объектив имеет небольшое фокусное расстояние, равное 64 мм, малое относительное отверстие 1:2,6 и недостаточную технологичность, так как все его радиусы оптических поверхностей имеют разную величину и, следовательно, требуют изготовления своего пробного стекла и обрабатывающего инструмента на каждую оптическую поверхность.However, the known fast lens has a small focal length equal to 64 mm, a small relative aperture of 1: 2.6, and a lack of manufacturability, since all its radii of the optical surfaces are of different sizes and, therefore, require the manufacture of a test glass and a processing tool for each optical surface.

Задачей заявляемого изобретения является создание объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками и повышенной технологичностью при высоком качестве изображения.The task of the invention is the creation of a lens with enhanced performance and high adaptability with high image quality.

Технический результат - увеличение фокусного расстояния, относительного отверстия и повышение технологичности при высоком качестве изображения.The technical result is an increase in focal length, relative aperture and increased manufacturability with high image quality.

Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем из двух компонентов, первого компонента по ходу лучей - положительного, склеенного из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, второго компонента - одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, в отличие от известного, имеют место соотношения:This is achieved by the fact that in a fast lens consisting of two components, the first component along the rays is a positive one glued from a biconvex lens and a negative meniscus convex to the image, the second component is a single positive meniscus facing concavity to the image, unlike known, there are relations:

|R2|/|R4|=1| R 2 | / | R 4 | = 1

|R3|/|R5|=1| R 3 | / | R 5 | = 1

|R3|/|R1|<1| R 3 | / | R 1 | <1

1,75<n2<1,781.75 <n 2 <1.78

где R1 - радиус кривизны первой оптической поверхности по ходу лучей;where R 1 is the radius of curvature of the first optical surface along the rays;

R2 - радиус кривизны второй оптической поверхности по ходу лучей;R 2 is the radius of curvature of the second optical surface along the rays;

R3 - радиус кривизны третьей оптической поверхности по ходу лучей;R 3 is the radius of curvature of the third optical surface along the rays;

R4 - радиус кривизны четвертой оптической поверхности по ходу лучей;R 4 is the radius of curvature of the fourth optical surface along the rays;

R5 - радиус кривизны пятой оптической поверхности по ходу лучей;R 5 is the radius of curvature of the fifth optical surface along the rays;

n2 - показатель преломления материала второй линзы для линии е.n 2 is the refractive index of the material of the second lens for line e.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного светосильного объектива.The drawing shows an optical diagram of the proposed aperture lens.

Светосильный объектив состоит из двух последовательно расположенных по ходу лучей от предмета компонентов. Первый компонент - положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы 1 и отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к изображению; второй компонент - одиночный положительный мениск 3, обращенный вогнутостью к изображению. За мениском 3 могут быть расположены светофильтр, плоскопараллельная пластина (или пластины) и призма (или призмы).A fast lens consists of two components sequentially located along the rays from the subject. The first component is positive, glued from a biconvex lens 1 and a negative meniscus 2, convex to the image; the second component is a single positive meniscus 3, facing concavity to the image. Behind the meniscus 3, a light filter, a plane-parallel plate (or plates) and a prism (or prisms) can be located.

Входной зрачок в объективе совпадает с первой поверхностью.The entrance pupil in the lens coincides with the first surface.

Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив, то есть световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).The proposed optical system works as a lens collecting from infinity, i.e., the light flux from an object located at infinity enters the lens, where it passes through lenses 1, 2, 3 and forms an image of the object in the plane of the best setup in which the optical radiation detector is installed ( not shown).

Предложенная оптическая система может также работать как объектив коллиматора в обратном ходе лучей.The proposed optical system can also work as a collimator lens in the reverse ray path.

В соответствии с предложенным решением рассчитан светосильный объектив, исправленный для λ=546 нм и ахроматизованный для λ=486 нм и λ=656 нм.In accordance with the proposed solution, a fast lens was calculated, corrected for λ = 546 nm and achromatic for λ = 486 nm and λ = 656 nm.

Конструктивные параметры объектива приведены в табл.1.The design parameters of the lens are given in table 1.

Таблица 1Table 1 Радиус, ммRadius mm Толщина, ммThickness mm Марка стеклаGlass mark Показатель преломления ne Refractive index n e Коэфф. дисперсии νe Coeff. variances ν e Световой диаметр, ммLight diameter mm R1=382,426R 1 = 382,426 41,741.7 d1=6,5d 1 = 6.5 TК16TK16 1,6151921,615192 58,0958.09 R2=-61,843R 2 = -61.843 41,641.6 d2=3,5d 2 = 3,5 ТФ5TF5 1,7617121.761712 27,3227.32 R3=-197,359R 3 = -197,359 41,741.7 d3=0,2d 3 = 0.2 1one R4=61,843R 4 = 61.843 41,141.1 d4=4,5d 4 = 4,5 TК16TK16 1,6151921,615192 58,0958.09 R5=197,359R 5 = 197.359 40,540.5

Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояние f′focal length f ′ 100 мм100 mm задний фокальный отрезокback focal length 95,82 мм95.82 mm относительное отверстиеrelative hole 1:2,41: 2.4 угловое поле зренияangular field of view 5 град.5 deg.

Имеет место соотношение:There is a ratio:

|R3|/|R1|=0,516| R 3 | / | R 1 | = 0.516

В табл.2 приведены значения аберраций для λ=546 нм рассчитанного варианта светосильного объектива.Table 2 shows the aberration values for λ = 546 nm of the calculated version of the fast lens.

Таблица 2table 2 Вид аберрацииType of aberration Значение аберрации в предложенном объективе (не более)The value of aberration in the proposed lens (no more) Поперечная сферическая аберрация для точки на осиTransverse spherical aberration for a point on the axis 0,008 мм0.008 mm при относительном отверстии 1:2,4with a relative aperture of 1: 2.4 Поперечная аберрация широкого наклонного пучка вTransverse aberration of a wide inclined beam in 0,079 мм0.079 mm меридиональном сечении для поля зрения 2W=5 град.meridional section for the field of view 2W = 5 deg. Поперечная аберрация широкого наклонного пучка вTransverse aberration of a wide inclined beam in 0,026 мм0.026 mm сагиттальном сечении для поля зрения 2W=5 град.sagittal section for the field of view 2W = 5 deg. Меридиональный астигматический отрезок Хм для Meridional astigmatic segment X m for -0,346 мм-0.346 mm поля зрения 2W=5 град.field of view 2W = 5 deg. Сагиттальный астигматический отрезок Xs для поляSagittal astigmatic segment X s for the field -0,157 мм-0.157 mm зрения 2W=5 град.view 2W = 5 deg. Дисторсия для поля зрения 2W=5 град.Distortion for the field of view 2W = 5 deg. -0,019%-0.019%

В предлагаемом объективе имеется попарное равенство значений радиусов оптических поверхностей на четыре поверхности, что повышает технологичность объектива, кроме того, имеется большое фокусное расстояние и относительное отверстие.In the proposed lens there is a pairwise equality of the values of the radii of the optical surfaces on four surfaces, which increases the manufacturability of the lens, in addition, there is a large focal length and relative aperture.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив с повышенным фокусным расстоянием 100 мм, с повышенным относительным отверстием 1:2,4 и повышенной технологичностью при высоком качестве изображения.Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained: a fast lens with an increased focal length of 100 mm, with an increased relative aperture of 1: 2.4 and increased manufacturability with high image quality is created.

Claims (3)

1. Светосильный объектив, состоящий из двух компонентов, первого компонента по ходу лучей - положительного, склеенного из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, второго компонента - одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что имеют место соотношения
|R2|/|R4|=1, |R3|/|R5|=1,
где R2 - радиус кривизны второй оптической поверхности по ходу лучей;
R3 - радиус кривизны третьей оптической поверхности по ходу лучей;
R4 - радиус кривизны четвертой оптической поверхности по ходу лучей;
R5 - радиус кривизны пятой оптической поверхности по ходу лучей.
1. A fast lens consisting of two components, the first component along the rays - a positive, glued from a biconvex lens and a negative meniscus convex to the image, the second component - a single positive meniscus, facing concavity to the image, characterized in that there are relations
| R 2 | / | R 4 | = 1, | R 3 | / | R 5 | = 1,
where R 2 is the radius of curvature of the second optical surface along the rays;
R 3 is the radius of curvature of the third optical surface along the rays;
R 4 is the radius of curvature of the fourth optical surface along the rays;
R 5 is the radius of curvature of the fifth optical surface along the rays.
2. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что имеет место соотношение
|R3|/|R1|<1,
где R1 - радиус кривизны первой оптической поверхности по ходу лучей;
R3 - радиус кривизны третьей оптической поверхности по ходу лучей.
2. A fast lens according to claim 1, characterized in that there is a ratio
| R 3 | / | R 1 | <1,
where R 1 is the radius of curvature of the first optical surface along the rays;
R 3 is the radius of curvature of the third optical surface along the rays.
3. Светосильный объектив по п.1 или 2, отличающийся тем, что имеет место соотношение
1,75<n2<1,78,
где n2 - показатель преломления материала второй линзы для линии е.
3. A fast lens according to claim 1 or 2, characterized in that the ratio
1.75 <n 2 <1.78,
where n 2 is the refractive index of the material of the second lens for the line e.
RU2007135819/28A 2007-09-27 2007-09-27 Large-aperture lens RU2346312C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135819/28A RU2346312C1 (en) 2007-09-27 2007-09-27 Large-aperture lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007135819/28A RU2346312C1 (en) 2007-09-27 2007-09-27 Large-aperture lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2346312C1 true RU2346312C1 (en) 2009-02-10

Family

ID=40546849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007135819/28A RU2346312C1 (en) 2007-09-27 2007-09-27 Large-aperture lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2346312C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711627C1 (en) * 2019-04-02 2020-01-17 Публичное Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО РОМЗ) High-aperture lens for near ir spectral range

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СЛЮСАРЕВ Г.Г. РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1975, с.110, табл.1.34. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711627C1 (en) * 2019-04-02 2020-01-17 Публичное Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО РОМЗ) High-aperture lens for near ir spectral range

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170016714A (en) Image pickup lens
RU2386155C1 (en) Large-aperture lens
RU2348059C1 (en) Large-aperture lens
RU2396581C1 (en) Large-aperture lens
RU2346312C1 (en) Large-aperture lens
RU2384868C1 (en) Doublet objective lens
RU162339U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162318U1 (en) TWO-LENS LENS
RU163268U1 (en) TWO-LENS LENS
RU2315341C1 (en) Fast lens for near ir-spectrum range
RU2304795C1 (en) Objective
RU2517760C1 (en) Collimator lens
RU2281537C1 (en) Three-element telephoto lens
RU2316795C1 (en) Two-lens objective
RU2302651C1 (en) Teleobjective
RU2239212C2 (en) Objective
CN106353879B (en) Optical lens and laser process equipment with the optical lens
RU2331909C1 (en) Objective lens for closer infrared spectrum
RU2351967C1 (en) Fast lens
RU2633445C1 (en) Two-lens objective
RU2281536C1 (en) Infrared lens with remote entrance pupil
RU2412455C1 (en) Four-element lens
RU2478996C1 (en) Three-element lens
RU2364901C1 (en) Ocular
RU2281538C1 (en) Four-element telephoto lens

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20200910