RU2411556C1 - Large-aperture lens - Google Patents

Large-aperture lens Download PDF

Info

Publication number
RU2411556C1
RU2411556C1 RU2009132920/28A RU2009132920A RU2411556C1 RU 2411556 C1 RU2411556 C1 RU 2411556C1 RU 2009132920/28 A RU2009132920/28 A RU 2009132920/28A RU 2009132920 A RU2009132920 A RU 2009132920A RU 2411556 C1 RU2411556 C1 RU 2411556C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
component
image space
curvature
faces
Prior art date
Application number
RU2009132920/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Петрович Шишкин (BY)
Игорь Петрович Шишкин
Original Assignee
Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс"
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 Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс" filed Critical Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс"
Application granted granted Critical
Publication of RU2411556C1 publication Critical patent/RU2411556C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: lens has four components lying in series on an optical axis. The first component is a single plane-convex lens whose flat surfaces faces the image space. The second component is glued from a biconvex lens, which faces the first component with its surface with the smaller radius of curvature, and a biconcave lens which faces the image space with its surface with the smaller radius of curvature. The third component is glued from a negative meniscus and a biconvex lens which faces the image space with its surface with the greater radius of curvature. The fourth component is a biconcave lens which faces the image space with its surface with the greater radius of curvature. The aperture diaphragm lies on the surface of the second component, facing the image space.
EFFECT: high aperture ratio with simultaneous simplification of the design and wider range of nominal size of the CCD matrix used.
5 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться в качестве объектива в цифровых наблюдательных приборах с формированием изображения на ПЗС-матрице, в том числе в современных приборах ночного видения, фото- и видеокамерах, проекционных приборах.The invention relates to optical instrumentation, namely to lenses, and can be used as a lens in digital observing devices with imaging on a CCD, including modern night vision devices, photo and video cameras, projection devices.

Известен светосильный объектив, предназначенный для работы с приборами, в которых изображение формируется на ПЗС-матрице (см. патент Российской Федерации №2181207, G02B 13/14, 9/60, дата публикации - 10.04.2002), который включает расположенные последовательно на оптической оси четыре компонента, при этом первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй - положительный мениск, третий - отрицательный мениск, четвертый - склейка, включающая отрицательный мениск и симметричную двояковыпуклую линзу.Known fast lens designed to work with devices in which the image is formed on a CCD matrix (see patent of the Russian Federation No. 2181207, G02B 13/14, 9/60, publication date - 04/10/2002), which includes those located in series on the optical there are four components on the axis, the first component being a single biconvex lens, the second a positive meniscus, the third a negative meniscus, and the fourth a gluing including a negative meniscus and a symmetric biconvex lens.

Известный объектив предназначен для работы с приборами, в которых изображение формируется на ПЗС-матрице с размерами в диапазоне 1/3"-1/2".The known lens is designed to work with devices in which the image is formed on a CCD matrix with dimensions in the range 1/3 "-1/2".

К недостаткам этого объектива можно отнести:The disadvantages of this lens include:

- низкое относительное отверстие (1:1,7);- low relative aperture (1: 1.7);

- то, что в нем из пяти линз три выполнены в виде менисков, что делает стоимость объектива высокой.- the fact that in it of five lenses three are made in the form of menisci, which makes the cost of the lens high.

Известен также светосильный объектив по патенту Российской Федерации №2308063 (G02B, 9/64, дата публикации - 10.10.2007), в котором повышение качества изображения достигается за счет увеличения коэффициентов передачи модуляции и уменьшения дисторсии объектива. Объектив включает 9 компонентов, в том числе 6 менисков, что определяет его высокую стоимость.Also known is a fast lens according to the patent of the Russian Federation No. 2308063 (G02B, 9/64, publication date - 10.10.2007), in which an increase in image quality is achieved by increasing the modulation transmission coefficients and reducing the lens distortion. The lens includes 9 components, including 6 menisci, which determines its high cost.

Наиболее близким к заявляемому объективу по технической сущности (прототипом) является светосильный объектив по упомянутому выше патенту Российской Федерации №2181207.Closest to the claimed lens in technical essence (prototype) is a fast lens according to the aforementioned patent of the Russian Federation No. 2181207.

Задачей изобретения является повышение относительного отверстия с одновременным упрощением конструкции светосильного объектива и расширением типоразмеров ПЗС-матриц, в которых с помощью этого объектива может быть сформировано изображение высокого качества.The objective of the invention is to increase the relative aperture while simplifying the design of the fast lens and expanding the sizes of CCD arrays in which a high quality image can be formed using this lens.

Поставленная задача достигается тем, что в светосильном объективе, содержащем последовательно расположенные на оптической оси четыре компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной положительной линзы, еще один из компонентов выполнен в виде склейки, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, обращенной к пространству изображения, одиночная положительная линза первого компонента выполнена плосковыпуклой и обращена к пространству изображения плоской поверхностью, второй компонент выполнен в виде склейки из положительной несимметричной двояковыпуклой линзы, обращенной к первому компоненту поверхностью с меньшим радиусом кривизны, и отрицательной несимметричной двояковогнутой линзы, обращенной поверхностью с меньшим радиусом кривизны к пространству изображения, третий компонент выполнен в виде упомянутой склейки из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, причем последняя выполнена несимметричной и обращена к пространству изображения поверхностью с большим радиусом кривизны, а четвертый - в виде несимметричной двояковогнутой линзы, обращенной к пространству изображения поверхностью с большим радиусом кривизны, при этом апертурная диафрагма расположена на поверхности второго компонента, обращенной к пространству изображения.The problem is achieved in that in a fast lens containing four components sequentially located on the optical axis, the first of which is made in the form of a single positive lens, another component is made in the form of a gluing consisting of a negative meniscus and a biconvex lens facing the image space , a single positive lens of the first component is made convex and faces the image space with a flat surface, the second component is made in the form of gluing from of a positive asymmetric biconvex lens facing the first component with a surface with a smaller radius of curvature, and a negative asymmetric biconcave lens facing the surface with a smaller radius of curvature to the image space, the third component is made in the form of the aforementioned gluing of the negative meniscus and the biconvex lens faces the image space with a surface with a large radius of curvature, and the fourth in the form of an asymmetric biconcave nzy facing the space image surface with a large radius of curvature, wherein the aperture stop is located on the surface of the second component facing the image space.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого светосильного объектива;The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the optical scheme of the proposed aperture lens;

на фиг.2 приведен график частотно-контрастной характеристики объектива;figure 2 shows a graph of the frequency-contrast characteristics of the lens;

на фиг.3 приведен график поперечной сферической аберрации;figure 3 shows a graph of transverse spherical aberration;

на фиг.4 приведен график продольной сферической аберрации широких наклонных пучков меридионального (М) и сагиттального (S) сечений в пределах угла поля зрения 2w=10°;figure 4 shows a graph of the longitudinal spherical aberration of wide inclined beams of the meridional (M) and sagittal (S) sections within the angle of view 2w = 10 °;

на фиг.5 приведен график относительной дисторсии.figure 5 shows a graph of relative distortion.

Светосильный объектив (фиг.1) содержит последовательно расположенные на оптической оси четыре компонента. Первый компонент выполнен в виде одиночной плосковыпуклой положительной линзы 1, которая обращена к пространству изображения плоской поверхностью. Второй компонент выполнен в виде склейки из положительной несимметричной двояковыпуклой линзы 2, обращенной к первому компоненту поверхностью с меньшим радиусом кривизны, и отрицательной несимметричной двояковогнутой линзы 3, обращенной поверхностью с меньшим радиусом кривизны к пространству изображения. Третий компонент выполнен в виде склейки из отрицательного мениска 4 и двояковыпуклой линзы 5, причем последняя выполнена несимметричной и обращена к пространству изображения поверхностью с большим радиусом кривизны. Четвертый компонент выполнен в виде несимметричной двояковогнутой линзы 6, обращенной к пространству изображения поверхностью с большим радиусом кривизны.A fast lens (Fig. 1) contains four components sequentially located on the optical axis. The first component is made in the form of a single plane-convex positive lens 1, which faces the image space with a flat surface. The second component is made in the form of gluing from a positive asymmetric biconvex lens 2, facing the first component with a surface with a smaller radius of curvature, and a negative asymmetric biconcave lens 3, facing the surface with a smaller radius of curvature to the image space. The third component is made in the form of gluing from a negative meniscus 4 and a biconvex lens 5, the latter being asymmetric and facing the image space with a surface with a large radius of curvature. The fourth component is made in the form of an asymmetric biconcave lens 6, facing the image space with a surface with a large radius of curvature.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив, для фокусного расстояния f=50 мм и входной апертуры D=50 мм, конструктивные параметры которого приведены в таблице 1.As a specific example of implementation of the invention, a lens is calculated for a focal length f = 50 mm and an input aperture D = 50 mm, the design parameters of which are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 ПоверхносьSurface ТипType of РадиусRadius ТолщинаThickness СтеклоGlass ДиаметрDiameter OBJObj STANDARDStandard бесконbeskone бесконbeskone 1one STANDARDStandard 54,254,2 99 СТК12STK12 5252 22 STANDARDStandard бесконbeskone 0.30.3 5252 33 STANDARDStandard 36.7336.73 1212 KF6KF6 4545 4four STANDARDStandard -127.35-127.35 55 TF12TF12 4545 STOSTO STANDARDStandard 53.4453.44 27.4327.43 33.733.7 66 STANDARDStandard 32.5832.58 33 LF7Lf7 1717 77 STANDARDStandard 9.7729.772 66 СТК7STK7 15fifteen 88 STANDARDStandard -50.58-50.58 2.472.47 15fifteen 99 STANDARDStandard -19,543-19.543 33 BF7Bf7 1212 1010 STANDARDStandard 47.147.1 33 1212 IMAIMA STANDARDStandard бесконbeskone 8.88.8

Фокальные отрезки элементов линз для λ=587.6 нм даны в таблице 2.Focal segments of lens elements for λ = 587.6 nm are given in table 2.

Таблица 2table 2 ## ff fsfs sfsf 1-21-2 78.32278.322 -78.322-78.322 73.00373.003 3-43-4 58.37458.374 -56.539-56.539 52.01252.012 4-54-5 -47,367-47,367 49.31649.316 -48.185-48.185 6-76-7 -25.355-25.355 28.20728.207 -24.499-24.499 7-87-8 12.42412.424 -11.824-11.824 9.3179.317 9-109-10 -23.443-23.443 23.99123.991 -24.764-24.764

В таблицах 3, 4 приведены фокальные отрезки склеенных линз и фокальные отрезки объектива, соответственно.Tables 3, 4 show the focal segments of the glued lenses and the focal segments of the lens, respectively.

Таблица 3Table 3 ## ff fsfs sfsf 3-53-5 -1025.655-1025.655 1207.4551207.455 -880.441-880.441 6-86-8 24.85124.851 -22.510-22.510 21.49521.495

Таблица 4Table 4 ## ff sfsf 1-101-10 49.99849.998 3.0083.008

Предлагаемый объектив рассчитан для работы в видимом диапазоне длин волн λ=486.1,…587.6…656,3 нм и имеет относительное отверстие 1:1. Угловое поле зрения объектива составляет 2w=10°.The proposed lens is designed to operate in the visible wavelength range λ = 486.1, ... 587.6 ... 656.3 nm and has a relative aperture of 1: 1. The angular field of view of the lens is 2w = 10 °.

На фиг.2-5 кривые представлены для трех длин волн: 486.1 нм, 587.6 нм и 656.3 нм.Figure 2-5, the curves are presented for three wavelengths: 486.1 nm, 587.6 nm and 656.3 nm.

Как видно из фиг.2, полихроматические коэффициенты передачи модуляции для пространственной частоты N=50 мм-1 в точке на оси у'=0 и для края поля зрения 2w=10° составляет не менее 0.4, а для пространственной частоты N=100 мм-1 - не менее 0.2, что позволяет получать на приемнике изображения объектов малого контраста.As can be seen from figure 2, the polychromatic modulation transmission coefficients for the spatial frequency N = 50 mm -1 at a point on the y '= 0 axis and for the edge of the field of view 2w = 10 ° is not less than 0.4, and for the spatial frequency N = 100 mm -1 - at least 0.2, which allows you to receive images of small contrast objects on the receiver.

График частотно-контрастной характеристики объектива на фиг.2, а также графики аберраций, приведенные на фиг.3 и 4, подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения (высокую разрешающую способность), что позволяет получить изображения объектов с малым контрастом.The graph of the frequency-contrast characteristics of the lens in FIG. 2, as well as the aberration graphs shown in FIGS. 3 and 4, confirm that the lens has good image quality over the entire field of view (high resolution), which makes it possible to obtain images of objects with low contrast .

Графики относительной дисторсии, приведенные на фиг.5, подтверждают уменьшение дисторсии по сравнению с прототипом.Graphs of relative distortion shown in figure 5, confirm the reduction in distortion compared to the prototype.

Таким образом, по отношению к прототипу светосильный объектив согласно данному изобретению имеет высокое относительное отверстие, простую конструкцию, обусловленную малым количеством компонентов и наличием всего одной линзы в форме менисков и, как следствие, низкую стоимость.Thus, with respect to the prototype, the fast lens according to this invention has a high relative aperture, simple construction, due to the small number of components and the presence of only one lens in the form of menisci and, as a result, low cost.

При этом объектив обладает высокой разрешающей способностью, что является существенным фактором при применении его с современными ПЗС-матрицами, минимальный размер пикселя которых <10 um, имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения объектива, которое составляет 2w=10°. Этот угол является достаточным для того, чтобы использовать его с приемниками на основе стандартных ПЗС-матриц 1/4", 1/2", 3/4".Moreover, the lens has a high resolution, which is a significant factor when used with modern CCD arrays, the minimum pixel size of which is <10 um, has good image quality over the entire field of view of the lens, which is 2w = 10 °. This angle is sufficient to be used with receivers based on standard 1/4 ", 1/2", 3/4 "CCDs.

Наиболее важной характеристикой предлагаемого объектива является высокое значение относительного отверстия (светосилы) - 1:1 (у прототипа - 1:1,7), что существенно расширяет диапазон возможного применения объектива, в частности позволяет использовать его в приборах ночного видения, предназначенных для работы в условиях низкой освещенности (сумерки и темное время суток).The most important characteristic of the proposed lens is the high value of the relative aperture (aperture ratio) - 1: 1 (for the prototype - 1: 1.7), which significantly expands the range of possible use of the lens, in particular, allows it to be used in night vision devices designed to work in low light conditions (twilight and dark).

Объектив работает следующим образом. Параллельный пучок света с углом поля зрения 2w=10° от предмета, расположенного на большом расстоянии от первого элемента, попадает на первую поверхность первого компонента объектива и, преломившись через поверхности линз, фокусируется в плоскости изображения.The lens works as follows. A parallel beam of light with an angle of view 2w = 10 ° from an object located at a great distance from the first element hits the first surface of the first component of the lens and, being refracted through the lens surfaces, focuses in the image plane.

Claims (1)

Светосильный объектив, содержащий последовательно расположенные на оптической оси четыре компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной положительной линзы, еще один из компонентов выполнен в виде склейки, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, отличающийся тем, что одиночная положительная линза первого компонента выполнена плосковыпуклой и обращена к пространству изображения плоской поверхностью, второй компонент выполнен в виде склейки из положительной несимметричной двояковыпуклой линзы, обращенной к первому компоненту поверхностью с меньшим радиусом кривизны, и отрицательной несимметричной двояковогнутой линзы, обращенной поверхностью с меньшим радиусом кривизны к пространству изображения, третий компонент выполнен в виде упомянутой склейки из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, причем последняя выполнена несимметричной и обращена к пространству изображения поверхностью с большим радиусом кривизны, а четвертый - в виде несимметричной двояковогнутой линзы, обращенной к пространству изображения поверхностью с большим радиусом кривизны, при этом апертурная диафрагма расположена на поверхности второго компонента, обращенной к пространству изображения. A high-speed lens containing four components sequentially located on the optical axis, the first of which is made in the form of a single positive lens, another component is made in the form of a gluing consisting of a negative meniscus and a biconvex lens, characterized in that the single positive lens of the first component is made convex and facing the image space with a flat surface, the second component is made in the form of gluing from a positive asymmetric biconvex lens, facing the first component with a surface with a smaller radius of curvature, and a negative asymmetric biconcave lens facing the surface with a smaller radius of curvature to the image space, the third component is made in the form of the aforementioned gluing of a negative meniscus and a biconvex lens, and the latter is made asymmetric and faces the image space with a surface with a large radius of curvature, and the fourth - in the form of an asymmetric biconcave lens, facing the image space with a surface with more shim radius of curvature, wherein the aperture stop is located on the surface of the second component facing the image space.
RU2009132920/28A 2009-02-06 2009-09-01 Large-aperture lens RU2411556C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BYBY20090168 2009-02-06
BY20090168 2009-02-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2411556C1 true RU2411556C1 (en) 2011-02-10

Family

ID=46309376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009132920/28A RU2411556C1 (en) 2009-02-06 2009-09-01 Large-aperture lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2411556C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504808C1 (en) * 2012-07-25 2014-01-20 Татьяна Николаевна Хацевич Objective lens for night vision device
RU2662022C1 (en) * 2017-07-18 2018-07-23 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" High-aperture lens
RU181818U1 (en) * 2018-03-07 2018-07-26 Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) Lens
RU2674303C1 (en) * 2018-01-22 2018-12-06 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" High-aperture lens
RU2690053C1 (en) * 2018-03-12 2019-05-30 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" High-output lens

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504808C1 (en) * 2012-07-25 2014-01-20 Татьяна Николаевна Хацевич Objective lens for night vision device
RU2662022C1 (en) * 2017-07-18 2018-07-23 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" High-aperture lens
RU2674303C1 (en) * 2018-01-22 2018-12-06 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" High-aperture lens
RU181818U1 (en) * 2018-03-07 2018-07-26 Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) Lens
RU2690053C1 (en) * 2018-03-12 2019-05-30 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" High-output lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9372325B2 (en) Photographic lens optical system
US9791671B2 (en) Optical system
RU2411556C1 (en) Large-aperture lens
KR20130130548A (en) Telephoto lens system
KR102232422B1 (en) Lens module
KR20140024647A (en) Reflective type telephoto lens and photographing apparatus
FR2745643A1 (en) Wide angle variable focus lens group for C.C.D.
JP2004312239A (en) Image pickup device
CN107430260A (en) Strabismus objective lens optical system and the strabismus endoscope for possessing the strabismus objective lens optical system
US9594235B2 (en) Zoom lens system
CN103926674A (en) Miniaturized lens
RU2451312C1 (en) Objective lens
JP2008275832A (en) Imaging lens
TWI682212B (en) Optical lens module
JP6879723B2 (en) Catadioptric optics, imaging devices and artificial satellites
US20150277087A1 (en) Compact modified retrofocus-type wide-angle lens
RU2396581C1 (en) Large-aperture lens
RU2421764C1 (en) Objective lens for visible and near infrared spectrum
RU2308063C1 (en) Fast high-speed lens
RU2732342C1 (en) High-output lens
RU2577082C1 (en) Apochromatic athermal lens (versions)
RU2578268C1 (en) Infrared lens with variable focal distance
RU2545064C2 (en) Variable focus lens
RU2635810C1 (en) Photographic lens
RU2711626C1 (en) Fast lens

Legal Events

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

Effective date: 20150902