RU2445657C1 - Four-element lens - Google Patents

Four-element lens Download PDF

Info

Publication number
RU2445657C1
RU2445657C1 RU2010154180/28A RU2010154180A RU2445657C1 RU 2445657 C1 RU2445657 C1 RU 2445657C1 RU 2010154180/28 A RU2010154180/28 A RU 2010154180/28A RU 2010154180 A RU2010154180 A RU 2010154180A RU 2445657 C1 RU2445657 C1 RU 2445657C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
lenses
rays
radii
optical surfaces
Prior art date
Application number
RU2010154180/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Борисович Бышкин (RU)
Сергей Борисович Бышкин
Сергей Иванович Щеглов (RU)
Сергей Иванович Щеглов
Светлана Николаевна Зубок (RU)
Светлана Николаевна Зубок
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени 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 имени С.А. Зверева" filed Critical Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени С.А. Зверева"
Priority to RU2010154180/28A priority Critical patent/RU2445657C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2445657C1 publication Critical patent/RU2445657C1/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: lens has, on the beam path, a double-lens component glued from a converging-meniscus lens whose convex side faces the object and a divergent-meniscus lens whose concave side faces the image, a single biconcave lens and a single biconvex lens. An aperture diaphragm is located behind the last biconvex lens. Radii of optical surfaces, refraction indices and dispersion coefficients of optical material of the lenses and the focal distance of the lens satisfy the certain relationships given in the claim.
EFFECT: high aperture ratio, larger field angle in the object space and high technological effectiveness.
3 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве приемного объектива в оптических приборах, работающих с различными фотоприемными устройствами.The invention relates to optical instrumentation and can be used as a receiving lens in optical devices operating with various photodetectors.

Известен четырехлинзовый объектив (Патент США №2338614, публ. 1944 г.), состоящий по ходу лучей из четырех одиночных линз: первой -двояковыпуклой, второй - двояковогнутой, третьей - двояковогнутой и четвертой - двояковыпуклой. Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:4,5 и недостаточную технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей данного объектива разные.A four-lens lens is known (US Patent No. 2,338,614, publ. 1944), consisting along the rays of four single lenses: the first biconvex, the second biconcave, the third biconcave, and the fourth biconvex. However, this lens has an insufficient relative aperture of 1: 4.5 and insufficient manufacturability, since all the radii of the optical surfaces of this lens are different.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является трехкомпонентный четырехлинзовый фотографический объектив (Патент США №2854889, публ. 1958 г.), состоящий из трех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - одиночная двояковогнутая линза и третий - одиночная двояковыпуклая линза, причем имеют место соотношения:The closest analogue to the claimed technical solution is a three-component four-lens photographic lens (US Patent No. 2854889, publ. 1958), consisting of three components separated by air gaps, the first of which is glued from a biconvex and biconcave lens, the second one a single biconcave lens and the third is a single biconvex lens, and there are relations:

1,63<n3<(n1+n4)/2-0,041.63 <n 3 <(n 1 + n 4 ) / 2-0.04

0,8f<R1+R5<0,9f0.8f <R 1 + R 5 <0.9f

4,5R1<R3<10R1 4,5R 1 <R 3 <10R 1

n1>n2 n 1 > n 2

n3<n4 n 3 <n 4

ν4=54,8ν 4 = 54.8

где n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй, третьей и четвертой линз для линии спектра d;where n 1 , n 2 , n 3 , n 4 are the refractive indices of the material along the rays of the first, second, third and fourth lenses for the spectrum line d;

R1, R2, R3 - радиусы кривизны первой, третьей и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;R 1 , R 2 , R 3 - the radii of curvature of the first, third and fifth optical surfaces along the rays;

ν4 - коэффициент дисперсии материала четвертой линзы для линии спектра d;ν 4 is the dispersion coefficient of the material of the fourth lens for the spectrum line d;

f- фокусное расстояние всего объектива.f is the focal length of the entire lens.

Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:2,8; недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W=45 град. и недостаточную технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей данного объектива разные.However, this lens has an insufficient relative aperture of 1: 2.8; insufficient angular field in the space of objects 2W = 45 degrees. and lack of manufacturability, since all the radii of the optical surfaces of this lens are different.

Задачей изобретения является создание объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.The objective of the invention is to provide a lens with enhanced performance.

Технический результат - увеличение относительного отверстия, углового поля в пространстве предметов и повышение технологичности.The technical result is an increase in the relative aperture, angular field in the space of objects and an increase in manufacturability.

Это достигается тем, что в четырехлинзовом объективе, состоящем из трех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - склеенный из положительной и отрицательной линз, второй - одиночная двояковогнутая линза и третий - одиночная двояковыпуклая линза, в отличие от известного линзы первого компонента выполнены в виде менисков, первый из которых обращен выпуклостью к предмету, а второй обращен вогнутостью к изображению, линзы второго и третьего компонентов выполнены из одной марки стекла и имеют место соотношения:This is achieved by the fact that in a four-lens lens consisting of three components separated by air gaps, the first of which is glued from the positive and negative lenses along the rays, the second is a single biconcave lens and the third is a single biconvex lens, in contrast to the known lens of the first the components are made in the form of menisci, the first of which is convex to the object, and the second is concavity to the image, the lenses of the second and third components are made of the same brand of glass and have elations:

(n1+n4)/2-0,04<n3<1,9(n 1 + n 4 ) / 2-0.04 <n 3 <1.9

2R1<R3<4R1 2R 1 <R 3 <4R 1

n1<n2 n 1 <n 2

|R6|=|R7|| R 6 | = | R 7 |

где n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй, третьей и четвертой линз для линии спектра d;where n 1 , n 2 , n 3 , n 4 are the refractive indices of the material along the rays of the first, second, third and fourth lenses for the spectrum line d;

R1, R3, R6, R7 - радиусы кривизны первой, третьей, шестой и седьмой оптических поверхностей по ходу лучей.R 1 , R 3 , R 6 , R 7 are the radii of curvature of the first, third, sixth and seventh optical surfaces along the rays.

При этом может иметь место соотношение:In this case, the ratio

0,5f'<R1+R5<0,8f';0.5f '<R 1 + R 5 <0.8f';

где R1, R5 - радиусы кривизны первой и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;where R 1 , R 5 are the radii of curvature of the first and fifth optical surfaces along the rays;

f' - фокусное расстояние всего объектива.f 'is the focal length of the entire lens.

Кроме того, может иметь место соотношение:In addition, there may be a ratio:

10<ν4<4010 <ν 4 <40

где ν4 - коэффициент дисперсии материала четвертой линзы для линии спектра d.where ν 4 is the dispersion coefficient of the fourth lens material for the spectrum line d.

На фигуре изображена оптическая схема четырехлинзового объектива.The figure shows an optical diagram of a four-lens.

Четырехлинзовый объектив состоит по ходу лучей из трех компонентов, первый из которых склеенный из положительного мениска 1, обращенного выпуклостью к предмету и отрицательного мениска 2, обращенного вогнутостью к изображению; второй - одиночная двояковогнутая линза 3 и третий - одиночная двояковыпуклая линза 4. Апертурная диафрагма расположена на расстоянии 0,9 мм за линзой 4.The four-lens lens consists of three components along the rays, the first of which is glued from the positive meniscus 1, convex to the object and the negative meniscus 2, facing the concavity to the image; the second is a single biconcave lens 3 and the third is a single biconvex lens 4. The aperture diaphragm is located at a distance of 0.9 mm behind the lens 4.

Четырехлинзовый объектив работает следующим образом.Four-lens works as follows.

Световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в бесконечности, проходит через четырехлинзовый объектив и изображается в плоскости наилучшей установки, в которой находится фотоприемное устройство (не показано).The luminous flux emanating from the plane of objects at infinity passes through a four-lens lens and is displayed in the plane of the best setting in which the photodetector (not shown) is located.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан четырехлинзовый объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 435 нм до 656 нм с конструктивными данными, представленными в табл.1.As a specific example of implementation of the invention, a four-lens lens is calculated, corrected in the spectral range from 435 nm to 656 nm with the structural data presented in table 1.

Рассчитанный четырехлинзовый объектив имеет следующие характеристики:The calculated four-lens lens has the following characteristics:

Фокусное расстояние объектива f'The focal length of the lens f ' 32,05 мм32.05 mm Относительное отверстиеRelative hole 1:2,71: 2.7 Угловое поле в пространстве предметовAngular field in the space of objects 65 град.65 deg. Линейное поле в пространстве изображенийLinear field in image space 2У'=43,26 мм2U '= 43.26 mm Задний фокальный отрезокBack focal length 23,42 мм23.42 mm

Для данного объектива имеют место соотношения:For this lens, there are relations:

(n1+n4)/2-0,04=1,701277<n3=1,740024<1,9(n 1 + n 4 ) / 2-0.04 = 1.701277 <n 3 = 1.740024 <1.9

2R1=20,942<R3=24,43<4R1=41,8842R 1 = 20.942 <R 3 = 24.43 <4R 1 = 41.884

n1=1,74253<n2=1,806274n 1 = 1.74253 <n 2 = 1.806274

0,5f'<R1+R5=0,65192 f'<0,8f'0.5f '<R 1 + R 5 = 0.65192 f'<0.8f'

10<ν4=28,16<40.10 <ν 4 = 28.16 <40.

Таблица 1Table 1 Радиусы, ммRadii, mm Толщины, ммThickness mm Марка стеклаGlass mark Показатель преломления nе Refractive index n e Коэфф. дисперсии, ve Coeff. variance, v e Световой диаметр, ммLight diameter mm R1=10,471R 1 = 10,471 12,7112.71 d1=4,58d 1 = 4.58 CTK9CTK9 1,7460461.746046 50fifty R2=95,28R 2 = 95.28 10,2810.28 d2=ld 2 = l ТФ10TF10 1,8137671,813767 25,1725.17 R3=24,43R 3 = 24.43 9,569.56 d3=0,81d 3 = 0.81 1one R4=-34,75R 4 = -34.75 9,569.56 d4=0,8d 4 = 0.8 ТФ4TF4 1,7462311,746231 27,9527.95 R5=10,423R 5 = 10,423 9,19.1 d5=0,7d 5 = 0.7 1one R6=20,8R 6 = 20.8 9,19.1 d6=2,3d 6 = 2,3 ТФ4TF4 1,7462311,746231 27,9527.95 R7=-20,8R 7 = -20.8 9,29.2 1one

Таблица 2table 2 Вид аберрацииType of aberration Предложенный четырехлинзовый объектив (не более)The proposed four-lens lens (no more) Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:2,7Transverse spherical aberration for a point on the axis with a relative aperture of 1: 2.7 0,05 мм0.05 mm Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для углового поля 2W=65 град.The transverse aberration of a wide inclined beam in the meridional section for an angular field of 2W = 65 deg. -2,717 мм-2.717 mm Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для углового поля 2W=65 град.Transverse aberration of a wide inclined beam in a sagittal section for an angular field of 2W = 65 deg. 0,459 мм0.459 mm Меридиональный астигматический отрезок Хм для углового поля 2W=65 град.The meridional astigmatic segment X m for the angular field 2W = 65 deg. 2,056 мм2.056 mm Сагиттальный астигматический отрезок Xs для углового поля 2W=65 град.Sagittal astigmatic segment X s for the angular field 2W = 65 degrees. 0,092 мм0.092 mm Дисторсия для углового поля 2W=65 град.Distortion for the angular field 2W = 65 degrees. 6,11%6.11%

В табл.2 приведены аберрации для λ=0,54607 мкм для предлагаемого четырехлинзового объектива по варианту конкретного исполнения.Table 2 shows the aberrations for λ = 0.54607 μm for the proposed four-lens objective according to a specific embodiment.

Предлагаемый объектив имеет одинаковые по модулю радиусы сферических оптических поверхностей третьего компонента, что характеризует его повышенную технологичность. Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан четырехлинзовый объектив с повышенными относительным отверстием, угловым полем в пространстве предметов и технологичностью.The proposed lens has the same modulus radii of the spherical optical surfaces of the third component, which characterizes its high manufacturability. Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained: a four-lens lens with increased relative aperture, angular field in the space of objects and manufacturability is created.

Claims (3)

1. Четырехлинзовый объектив, состоящий из трех компонентов, разделенных воздушными промежутками, первый из которых по ходу лучей - склеенный из положительной и отрицательной линз, второй - одиночная двояковогнутая линза и третий - одиночная двояковыпуклая линза, отличающийся тем, что линзы первого компонента выполнены в виде менисков, первый из которых обращен выпуклостью к предмету, а второй обращен вогнутостью к изображению, линзы второго и третьего компонентов выполнены из одной марки стекла и имеют место соотношения:
(n1+n4)/2-0,04<n3<1,9;
2R1<R3<4R1;
n1<n2;
|R1|=|R7|;
где n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй, третьей и четвертой линз для линии спектра d;
R1, R3, R6, R7 - радиусы кривизны первой, третьей, шестой и седьмой оптических поверхностей по ходу лучей.
1. A four-lens lens consisting of three components separated by air gaps, the first of which is glued from the positive and negative lenses along the rays, the second is a single biconcave lens and the third is a single biconvex lens, characterized in that the lenses of the first component are made in the form menisci, the first of which is convex to the object, and the second is concavity to the image, the lenses of the second and third components are made of the same glass brand and there are relations:
(n 1 + n 4 ) / 2-0.04 <n 3 <1.9;
2R 1 <R 3 <4R 1 ;
n 1 <n 2 ;
| R 1 | = | R 7 |;
where n 1 , n 2 , n 3 , n 4 are the refractive indices of the material along the rays of the first, second, third and fourth lenses for the spectrum line d;
R 1 , R 3 , R 6 , R 7 are the radii of curvature of the first, third, sixth and seventh optical surfaces along the rays.
2. Четырехлинзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что имеет место соотношение:
0,5f'<R1+R5<0,8f';
где R1, R5 - радиусы кривизны первой и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;
f' - фокусное расстояние всего объектива.
2. The four-lens lens according to claim 1, characterized in that the ratio is:
0.5f '<R 1 + R 5 <0.8f';
where R 1 , R 5 are the radii of curvature of the first and fifth optical surfaces along the rays;
f 'is the focal length of the entire lens.
3. Четырехлинзовый объектив по п.1, отличающийся тем, что имеет место соотношение:
10<ν4<40;
где ν4 - коэффициент дисперсии материала четвертой линзы для линии спектра d.
3. The four-lens lens according to claim 1, characterized in that the ratio is:
10 <ν 4 <40;
where ν 4 is the dispersion coefficient of the fourth lens material for the spectrum line d.
RU2010154180/28A 2010-12-30 2010-12-30 Four-element lens RU2445657C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154180/28A RU2445657C1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Four-element lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154180/28A RU2445657C1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Four-element lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2445657C1 true RU2445657C1 (en) 2012-03-20

Family

ID=46030271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010154180/28A RU2445657C1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Four-element lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2445657C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2854889A (en) * 1953-09-18 1958-10-07 Agfa Ag Three-membered photographic objective
US4487484A (en) * 1982-09-16 1984-12-11 Olympus Optical Co., Ltd. Behind-stop Tesser type lens system
US4836665A (en) * 1987-09-26 1989-06-06 Nikon Corporation Objective lens
RU2174695C1 (en) * 2000-03-06 2001-10-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens for near-infrared region of spectrum

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2854889A (en) * 1953-09-18 1958-10-07 Agfa Ag Three-membered photographic objective
US4487484A (en) * 1982-09-16 1984-12-11 Olympus Optical Co., Ltd. Behind-stop Tesser type lens system
US4836665A (en) * 1987-09-26 1989-06-06 Nikon Corporation Objective lens
RU2174695C1 (en) * 2000-03-06 2001-10-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens for near-infrared region of spectrum

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10663702B2 (en) Zoom lens system and imaging apparatus
US8254040B2 (en) Super-wide-angle lens system and imaging module having same
US7411745B2 (en) Large-aperture-ratio internal focusing telephoto lens
JP2007304241A (en) Zoom lens system
US8199408B2 (en) Immersion microscope objective lens
JPWO2008010560A1 (en) Optical system and eyepiece
JP2005352060A (en) Small-size wide-angle lens with large aperture and camera equipped with same
JP2007192973A (en) Telecentric objective
JPWO2017217291A1 (en) Relay optical system, optical system for rigid mirror using the same, and rigid mirror
JP2013092774A (en) Lens system
JP2013114262A (en) Zoom lens system
JP2014056021A (en) Ocular lens system
RU2451312C1 (en) Objective lens
RU2396581C1 (en) Large-aperture lens
RU2445659C1 (en) Large-aperture lens
RU2445658C1 (en) Wide-angle lens
RU2445657C1 (en) Four-element lens
JP5358308B2 (en) Eyepiece zoom lens and optical device
RU2359295C1 (en) Telescopic galilei-type optical system
JP6898601B2 (en) Observation optics
JP5340771B2 (en) Lens system including bilateral telecentric lens system
RU2316795C1 (en) Two-lens objective
RU2281537C1 (en) Three-element telephoto lens
JP2012083486A (en) Object lens
RU2412455C1 (en) Four-element lens

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 8-2012 FOR TAG: (57)

QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20191121