RU2427862C1 - Large aperture ratio projection lens - Google Patents
Large aperture ratio projection lens Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427862C1 RU2427862C1 RU2010116305/28A RU2010116305A RU2427862C1 RU 2427862 C1 RU2427862 C1 RU 2427862C1 RU 2010116305/28 A RU2010116305/28 A RU 2010116305/28A RU 2010116305 A RU2010116305 A RU 2010116305A RU 2427862 C1 RU2427862 C1 RU 2427862C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- group
- lenses
- image
- biconvex
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2423—Optical details of the distal end
- G02B23/243—Objectives for endoscopes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам, и может быть использовано, например, в устройствах переноса изображения, формируемого на выходном окне рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП) или другого электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.The invention relates to optical instrumentation, specifically to projection lenses, and can be used, for example, in image transfer devices formed on the output window of an X-ray electron-optical converter (REOP) or other electron-optical converter (EOP) on a CCD matrix.
Известен проекционный объектив (патент ЕР 2149808, опубликован 03.02.2010), содержащий расположенные последовательно по ходу оптического излучения от предмета к изображению первую группу линз, апертурную диафрагму и вторую группу линз, причем первая группа линз содержит три линзы, в том числе с асферической поверхностью, а вторая группа линз содержит пять линз, в том числе асферическую.Known projection lens (patent EP 2149808, published 03.02.2010), containing the first group of lenses, the aperture diaphragm and the second group of lenses arranged sequentially along the optical radiation from the subject to the image, the first group of lenses containing three lenses, including with an aspherical surface , and the second group of lenses contains five lenses, including aspherical.
Этот объектив обладает следующими преимуществами: значительной величиной поля зрения, малым снижением освещенности на краю поля зрения по отношению к освещенности в центре поля зрения, высоким качеством изображения, достаточной величиной размера изображения, малыми габаритами. При рассмотрении возможности использования этого объектива для решения поставленной задачи недостатками явились: низкое относительное отверстие (1:1,96 при требующемся не хуже 1:1,1) и наличие в объективе двух асферических поверхностей высшего порядка, что в данном конкретном случае для мелкосерийного производства экономически нецелесообразно.This lens has the following advantages: a significant magnitude of the field of view, a small decrease in illumination at the edge of the field of vision with respect to illumination in the center of the field of view, high image quality, sufficient image size, small size. When considering the possibility of using this lens to solve the problem, the disadvantages were: a low relative aperture (1: 1.96 with the required no worse than 1: 1.1) and the presence of two higher-order aspherical surfaces in the lens, which in this particular case is for small-scale production not economically feasible.
В качестве прототипа выбран объектив по патенту на изобретение US 6600610, опубликован 29.07.2003, содержащий расположенные последовательно, по ходу оптического излучения от предмета к изображению первую группу линз, апертурную диафрагму и вторую группу линз, причем первая группа линз содержит две линзы, первая из которых выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, вторая выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, как вариант - из органического материала с двумя асферическими радиусами, первая линза второй группы выполнена отрицательной, обращенной вогнутостью к предмету, как вариант - из органического материала с двумя асферическими радиусами, вторая линза второй группы выполнена положительной, обращенной выпуклой стороной к изображению, а третья линза второй группы обращена вогнутостью к изображению.As a prototype, the lens according to the patent for invention US 6,600,610 was selected, published on July 29, 2003, containing the first group of lenses, the aperture diaphragm, and the second group of lenses arranged sequentially along the optical radiation from the subject to the image, the first group of lenses containing two lenses, the first of which is made in the form of a negative meniscus convex to the object, the second is made in the form of a positive meniscus convex to the object, as an option - from organic material with two aspherical iusami, first lens of the second group is made negative concavity facing the subject, as an option - an organic material with two aspheric radii, the second lens of the second group is made positive, the convex side facing to the image, and the third lens of the second group is concave to the image.
Преимуществами этого объектива являются: большой размер изображения, малые габариты, высокое качество изображения, малое количество линз.The advantages of this lens are: large image size, small size, high image quality, a small number of lenses.
Недостатками этого объектива являются: низкое относительное отверстие, низкое отношение освещенности на краю изображения по отношению к освещенности в центре изображения, величина отрицательной дисторсии, недостаточная для коррекции положительной дисторсии РЭОПа, работа объектива с бесконечно удаленным предметом, наличие, как варианты, одной или двух, нетехнологичных линз, изготовленных из органического материала и с асферическими радиусами.The disadvantages of this lens are: low relative aperture, low ratio of illumination at the edge of the image with respect to illumination in the center of the image, the amount of negative distortion insufficient to correct the positive distortion of the REOP, the lens works with an infinitely distant object, the presence, as options, of one or two, low-tech lenses made of organic material and with aspherical radii.
Техническим результатом заявляемого объектива является обеспечение работы объектива с предметами, расположенными на конечном расстоянии, повышение относительного отверстия, повышение освещенности на краю поля изображения по отношению к центру, обеспечение величины и знака дисторсии, достаточной для коррекции дисторсии РЭОПа, выполнение всех радиусов линз, входящих в объектив, сферическими, использование в качестве материала линз оптического бесцветного стекла для обеспечения технологичности при единичном и мелкосерийном производстве.The technical result of the inventive lens is to ensure that the lens works with objects located at a finite distance, increase the relative aperture, increase the illumination at the edge of the image field with respect to the center, provide a magnitude and sign of distortion sufficient to correct REOP distortion, perform all the lens radii included in lens, spherical, using optical colorless glass as the lens material to ensure manufacturability in single and small batch production TBE.
Технический результат в проекционном объективе с большим относительным отверстием, содержащем расположенные последовательно по ходу оптического излучения от предмета к изображению первую группу линз, апертурную диафрагму и вторую группу линз, причем первая группа линз содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, и положительную линзу, первая линза второй группы выполнена отрицательной, обращенной вогнутостью к предмету, вторая линза второй группы выполнена положительной, обращенной выпуклой стороной к изображению, а третья линза второй группы обращена вогнутостью к изображению, достигается тем, что положительная линза первой группы выполнена двояковыпуклой и между отрицательной и положительной линзами дополнительно введена двояковыпуклая линза, первая линза второй группы выполнена двояковогнутой, третья линза второй группы выполнена склеенной из двух, первая из которых - двояковыпуклая, а вторая - двояковогнутая, причем между второй и третьей линзой второй группы дополнительно введена двояковыпуклая линза, причем все радиусы линз объектива выполнены сферическими, а материал линз - оптическое бесцветное стекло.The technical result in a projection lens with a large relative aperture, containing the first group of lenses, the aperture diaphragm and the second group of lenses arranged sequentially along the optical radiation from the subject to the image, the first group of lenses containing a negative meniscus convex to the object and a positive lens, the first the lens of the second group is made negative, facing concavity to the subject, the second lens of the second group is made positive, convex side to the image and the third lens of the second group is turned concavity to the image, it is achieved by the fact that the positive lens of the first group is made biconvex and between the negative and positive lenses a biconvex lens is additionally introduced, the first lens of the second group is made biconcave, the third lens of the second group is glued from two, the first of which - biconvex, and the second - biconcave, moreover, between the second and third lenses of the second group, a biconvex lens is additionally introduced, and all the lens radii are It is spherical, and the lens material - optical flint.
Сущность изобретения и возможность его промышленного применения поясняется примером конкретного выполнения, который показаны на фиг.1-4. На фиг.1 показана принципиальная оптическая схема объектива, на фиг.2 - график ЧКХ (частотно-контрастной характеристики этого объектива), на фиг.3 - график относительной освещенности изображения в зависимости от размера предмета, на фиг.4 - график дисторсии изображения в зависимости от размера предмета.The invention and the possibility of its industrial application is illustrated by an example of a specific implementation, which is shown in figures 1-4. Figure 1 shows a schematic optical diagram of the lens, figure 2 is a graph of the frequency response (frequency-contrast characteristics of this lens), figure 3 is a graph of the relative illumination of the image depending on the size of the subject, figure 4 is a graph of the distortion of the image in depending on the size of the item.
Как показано на фиг.1, по ходу оптического излучения от предмета 10 к изображению 11 объектив содержит первую группу линз 1, 2, 3, апертурную диафрагму 4 и вторую группу линз 5-9. Линза 1 - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету. Линзы 2 и 3 - двояковыпуклые. Линза 5 - двояковогнутая, линза 6 - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, линза 7 - двояковыпуклая, линза, склеенная из 8 и 9, обращена вогнутостью к изображению, причем линза 8 - двояковыпуклая, а линза 9 - двояковогнутая.As shown in figure 1, along the path of optical radiation from the
На фиг.2 представлен график частотно-контрастных характеристик заявляемого объектива для спектрального диапазона от 500 нм до 600 нм с основной длиной волны 575 нм, характеризующий величину коэффициента контраста (Т) в зависимости от пространственной частоты на изображении для трех полей зрения: центр, 0,7 максимального и максимальное, причем для 0,7 максимального и максимального поля зрения представлено по две кривых - для меридионального и сагиттального сечения. Вертикальная ось Т характеризует величину коэффициента контраста (модуляции), горизонтальная ось N, пар лин./мм, характеризует пространственную частоту на изображении в парах линий на мм. На графике изображены пять кривых, причем кривая 1 представляет центр поля зрения (размер предмета равен 0 мм), кривые 2S и 2Т представляют половину 0,7 поля зрения (размер предмета равен 7,6 мм), кривые 3S и 3Т представляют край поля зрения (размер предмета 10,85 мм), причем буква S относит кривые к сагиттальному сечению, а буква Т - к меридиональному сечению широких пучков лучей.Figure 2 presents a graph of the frequency-contrast characteristics of the inventive lens for the spectral range from 500 nm to 600 nm with a main wavelength of 575 nm, characterizing the magnitude of the contrast coefficient (T) depending on the spatial frequency in the image for three fields of view: center, 0 , 7 maximum and maximum, and for 0.7 maximum and maximum field of view, two curves are presented — for the meridional and sagittal sections. The vertical axis T characterizes the value of the contrast coefficient (modulation), the horizontal axis N, pairs lin./mm, characterizes the spatial frequency in the image in pairs of lines per mm. The graph depicts five curves, with
На фиг.3 представлен график, характеризующий объектив по параметру относительной освещенности изображения в зависимости от размера предмета. Вертикальная ось RI определяет величину относительной освещенности, горизонтальная ось определяет величину размера предмета Y в мм. Из графика видно, что при размере предмета Y, равном 10,85 мм, освещенность изображения составляет 0,55 от центра поля зрения (Y равен 0 мм), где относительная освещенность максимальна и составляет 1.Figure 3 presents a graph characterizing the lens by the parameter of relative illumination of the image depending on the size of the subject. The vertical axis RI determines the magnitude of the relative illumination, the horizontal axis determines the value of the size of the object Y in mm. It can be seen from the graph that when the size of the object Y is 10.85 mm, the illumination of the image is 0.55 from the center of the field of view (Y is 0 mm), where the relative illumination is maximum and is 1.
На фиг.4 представлен график дисторсии изображения в зависимости от размера предмета для варианта исполнения объектива по п.1 формулы изобретения. Вертикальная ось Y характеризует величину предмета в мм. Горизонтальная ось D характеризует величину дисторсии изображения в процентах. Из графика видно, что максимальная величина дисторсии изображения составляет - 7,3% для края поля зрения 10,85 мм, что позволяет компенсировать положительную дисторсию РЭОПа.Figure 4 presents a graph of image distortion depending on the size of the subject for a lens embodiment according to
Объектив работает следующим образом: оптическое излучение от предмета 10 последовательно проходит через линзы 1, 2, 3, апертурную диафрагму 4, диаметр которой определяет относительное отверстие объектива, линзы 5-9 и фокусируются в изображении 11. В качестве приемника изображения может быть применена ПЗС-матрица, фотопленка и т.п.The lens works as follows: the optical radiation from the
Дополнение первой группы линз до диафрагмы 1, 3 двояковыпуклой линзой 2 и выполнение положительной линзы 3 в виде двояковыпуклой позволило при условии уменьшения поля зрения и увеличении относительного отверстия упростить перевод объектива в режим работы с конечного расстояния и по всему изображению улучшить коррекцию аберраций высшего порядка. Выполнение 5 линзы двояковогнутой по форме позволило улучшить коррекцию сферической аберрации и астигматизма. Выполнение линзы 6 в виде мениска и введение дополнительной двояковыпуклой линзы 7 позволило уменьшить аберрации высших порядков и увеличить относительное отверстие объектива. Выполнение последней линзы объектива, обращенной вогнутостью к изображению и склеенной из двояковыпуклой 8 и двояковогнутой 9 позволило уменьшить сферохроматическую аберрацию, кривизну поля, хроматизм увеличения. Полное отсутствие симметрии и пропорциональности относительно диафрагмы первой и второй групп линз по форме линз и их количеству позволило при коэффициенте линейного увеличения объектива -0,28 получить для края поля зрения остаточную дисторсию отрицательного знака величиной -7,3%. Вся совокупность, форма и последовательность расположения линз позволили исключить из объектива линзы, из органического материала и с асферическими радиусами при обеспечении высокого качества изображения по всему полю зрения.The addition of the first group of lenses to the
Благодаря заявляемой конструкции объектива достигнут новый технический результат: отсутствие линз из органического материала и с асферическими радиусами, входящих в объектив, повышено относительное отверстие (1:1,06), повышена освещенность на краю поля изображения по отношению к центру (0,55), наличие отрицательной дисторсии изображения требуемой величины (-7,3%), обеспечено требуемое качество изображения при работе объектива с предметом, расположенным на конечном расстоянии.Thanks to the inventive design of the lens, a new technical result is achieved: the absence of lenses made of organic material and with aspherical radii entering the lens, the relative aperture (1: 1.06) is increased, the illumination at the edge of the image field with respect to the center is increased (0.55), the presence of negative image distortion of the required size (-7.3%), the required image quality is ensured when the lens works with an object located at a finite distance.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010116305/28A RU2427862C1 (en) | 2010-04-26 | 2010-04-26 | Large aperture ratio projection lens |
PCT/RU2011/000124 WO2011136689A1 (en) | 2010-04-26 | 2011-03-02 | Projection lens with large aperture ratio |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010116305/28A RU2427862C1 (en) | 2010-04-26 | 2010-04-26 | Large aperture ratio projection lens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2427862C1 true RU2427862C1 (en) | 2011-08-27 |
Family
ID=44343002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010116305/28A RU2427862C1 (en) | 2010-04-26 | 2010-04-26 | Large aperture ratio projection lens |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2427862C1 (en) |
WO (1) | WO2011136689A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3722458B2 (en) * | 1999-09-20 | 2005-11-30 | フジノン株式会社 | Endoscope objective lens |
JP2002287021A (en) | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Fuji Photo Optical Co Ltd | Standard photographic lens |
JP5371178B2 (en) * | 2006-03-29 | 2013-12-18 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Imaging optical system |
JP5148403B2 (en) * | 2008-07-28 | 2013-02-20 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Endoscope objective optical system |
US8018663B2 (en) | 2008-08-02 | 2011-09-13 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming lens, camera and portable information terminal |
-
2010
- 2010-04-26 RU RU2010116305/28A patent/RU2427862C1/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-03-02 WO PCT/RU2011/000124 patent/WO2011136689A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011136689A1 (en) | 2011-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9341827B2 (en) | Anamorphic objective lens | |
JP6361115B2 (en) | Projection lens and image display device | |
JP2007233152A (en) | Optical device | |
JP2013092774A (en) | Lens system | |
JP5211218B2 (en) | Optical device | |
CN107589534A (en) | A kind of lens combination and camera lens | |
JP6142560B2 (en) | Imaging lens and imaging device | |
KR101553835B1 (en) | Large caliber standard lens | |
KR960024488A (en) | Projection lens | |
RU2433433C1 (en) | Projection lens | |
JP2009258659A (en) | Objective lens for endoscope | |
CN103105666B (en) | Exposure projection objective lens | |
RU2413262C1 (en) | Projection large-aperture lens | |
RU2427862C1 (en) | Large aperture ratio projection lens | |
RU2426160C1 (en) | Projection lens | |
CN102736221B (en) | Projection lithography objective lens | |
RU2473932C2 (en) | Projection lens | |
RU208915U1 (en) | WIDE-ANGLE RADIATION-RESISTANT LENS | |
JP2004029474A (en) | Image forming optical system | |
RU121091U1 (en) | Pupil Lens | |
RU108649U1 (en) | LIGHT LIGHT | |
CN109856788B (en) | Variable-focus optical imaging system | |
RU2386988C1 (en) | Lens | |
RU112451U1 (en) | LENS | |
CN108700681B (en) | Aspherical cemented lens |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150427 |