RU2451312C1 - Objective lens - Google Patents

Objective lens Download PDF

Info

Publication number
RU2451312C1
RU2451312C1 RU2011102948/28A RU2011102948A RU2451312C1 RU 2451312 C1 RU2451312 C1 RU 2451312C1 RU 2011102948/28 A RU2011102948/28 A RU 2011102948/28A RU 2011102948 A RU2011102948 A RU 2011102948A RU 2451312 C1 RU2451312 C1 RU 2451312C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
component
components
objective lens
biconvex
Prior art date
Application number
RU2011102948/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталия Ефимовна Кунделева (BY)
Наталия Ефимовна Кунделева
Герман Викторович Шифферс (BY)
Герман Викторович Шифферс
Татьяна Георгиева Шарова (BY)
Татьяна Георгиева Шарова
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
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 "Пеленг" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Application granted granted Critical
Publication of RU2451312C1 publication Critical patent/RU2451312C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: objective lens has two components and an aperture diaphragm in between. The first component comprises a biconvex and a diverging lens and is augmented with a converging meniscus whose concave surface faces the image space and the diverging lens lying after it. The second component is a diverging meniscus whose concave surface faces the image space, made from a biconvex lens and a biconcave lens glued together and having thickness on the optical axis which is not less than 0.07 times the focal distance of the objective lens. The converging lens of the first component is made from glass with refraction index of not more than 1.5 and Abbe number of not less than 80. The distance between the components is not less than 0.13 times the focal distance of the objective lens.
EFFECT: high image quality owing to higher modulation transfer constants on the entire field of vision and keeping the length of the objective lens short.
6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на ПЗС-матрице.The invention relates to optical instrumentation, namely to lenses, and can be used as a camera lens with image formation on a CCD matrix.

Известен объектив [1] из трех компонентов, первый из которых - положительный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, третий компонент - двояковыпуклая линза, склеенная из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. Данная конструкция объектива имеет фокусное расстояние f''=220 мм, относительное отверстие 1:2.4. Однако недостатком аналога является невысокое значение коэффициентов передачи модуляции (Т) для всего поля зрения: не более 0,3 на частоте N=60 мм-1, что не позволяет получить на ПЗС-матрице изображение объектов малого контраста, а также большая длина объектива, которая составляет 1,37 f'.A lens [1] of three components is known, the first of which is a positive meniscus glued from a biconvex and biconcave lenses, the second component is a negative meniscus, which convex surface faces the space of objects, the third component is a biconvex lens, glued from a biconvex lens and negative meniscus. This lens design has a focal length f '' = 220 mm, the relative aperture is 1: 2.4. However, the disadvantage of the analogue is the low value of the modulation transmission coefficients (T) for the entire field of view: no more than 0.3 at a frequency of N = 60 mm -1 , which does not allow to obtain an image of low-contrast objects on the CCD matrix, as well as a large lens length, which is 1.37 f '.

Наиболее близкими к предлагаемому объективу являются объективы типа «Таир» [2], состоящие из двух компонентов. Первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы и отрицательной линзы, второй компонент - мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и имеющий большую толщину.Closest to the proposed lens are lenses of the type "Tair" [2], consisting of two components. The first component is made in the form of a biconvex lens and a negative lens, the second component is the meniscus, facing a concave surface to the image space and having a large thickness.

Данная конструкция объектива обеспечивает относительное отверстие 1:3 при фокусном расстоянии объектива до 300 мм. Однако недостатком прототипа является невысокое значение коэффициентов передачи модуляции (Т), не превышающих 0,5 для точки на оси и 0,2 для края поля зрения.This lens design provides a 1: 3 relative aperture at a focal length of the lens of up to 300 mm. However, the disadvantage of the prototype is the low value of the modulation transmission coefficients (T), not exceeding 0.5 for a point on the axis and 0.2 for the edge of the field of view.

Задачей изобретения является повышение качества изображения в спектральном диапазоне λ=620…850 нм за счет увеличения коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения и сохранение небольшой длины объектива, считая от первой поверхности объектива до плоскости изображения, не превышающей 1,01 фокусного расстояния объектива.The objective of the invention is to improve image quality in the spectral range λ = 620 ... 850 nm by increasing the modulation transmission coefficients throughout the field of view and maintaining a small lens length, counting from the first surface of the lens to the image plane, not exceeding 1.01 focal length of the lens.

Объектив содержит два компонента, расположенных на оптической оси, первый компонент состоит из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, в отличие от прототипа содержит апертурную диафрагму, расположенную между компонентами, первый компонент дополнен положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенным после его отрицательной линзы, мениск второго компонента склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз и имеет толщину по оптической оси не менее 0,07 фокусного расстояния объектива, положительная линза первого компонента выполнена из стекла с показателем преломления не более 1,5 и числом Аббе не менее 80, причем расстояние между компонентами составляет не менее 0,13 фокусного расстояния объектива.The lens contains two components located on the optical axis, the first component consists of a biconvex and negative lenses, the second component is a negative meniscus facing a concave surface to the image space, unlike the prototype, it contains an aperture diaphragm located between the components, the first component is complemented by a positive meniscus, facing the concave surface to the image space and located after its negative lens, the meniscus of the second component is glued from biconvex and double of the concave lens and has a thickness along the optical axis of at least 0.07 of the focal length of the lens, the positive lens of the first component is made of glass with a refractive index of not more than 1.5 and an Abbe number of at least 80, and the distance between the components is at least 0.13 of the focal length lens distance.

Конструкция первого компонента, содержащего положительную линзу, имеющую показатель преломления стекла не более 1,5, число Аббе не менее 80 и обладающую особым ходом дисперсии, обеспечивает исправление вторичного спектра до 0,04 мм в спектральном диапазоне 620…850 нм, что позволяет получить хорошее исправление хроматических аберраций.The construction of the first component containing a positive lens having a glass refractive index of not more than 1.5, an Abbe number of not less than 80 and having a special dispersion course provides correction of the secondary spectrum to 0.04 mm in the spectral range of 620 ... 850 nm, which allows to obtain good correction of chromatic aberration.

Введение в первый компонент положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенного после его отрицательной линзы, позволило исправить сферохроматические аберрации до величин, не превышающих 0,006 мм, что обеспечило высокие значения коэффициента передачи модуляции для точки на оси.The introduction into the first component of a positive meniscus, facing a concave surface to the image space and located after its negative lens, made it possible to correct spherochromatic aberrations to values not exceeding 0.006 mm, which ensured high modulation transmission coefficients for a point on the axis.

Выполнение отрицательного мениска второго компонента в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, имеющего толщину не менее 0,07 фокусного расстояния объектива, позволило исправить кривизну до величины 0,02 мм и астигматизм до величины 0,013 мм для угла поля зрения 2W=2°.The execution of the negative meniscus of the second component in the form of gluing from biconvex and biconcave lenses having a thickness of at least 0.07 of the focal length of the lens made it possible to correct the curvature to 0.02 mm and astigmatism to 0.013 mm for a field of view angle of 2W = 2 °.

Выбор расстояния между введенным положительным мениском и вторым компонентом не менее 0,13 фокусного расстояния объектива обеспечил небольшую длину от первой поверхности объектива до плоскости изображения, не превышающую 1,01 фокусного расстояния объектива при высоком качестве изображения по всему полю зрения.The choice of the distance between the introduced positive meniscus and the second component of at least 0.13 of the focal length of the lens provided a short length from the first surface of the lens to the image plane, not exceeding 1.01 focal length of the lens with high image quality over the entire field of view.

Расположение апертурной диафрагмы между компонентами позволяет регулировать относительное отверстие объектива.The location of the aperture diaphragm between the components allows you to adjust the relative aperture of the lens.

Предлагаемый объектив работает в спектральном диапазоне:The proposed lens operates in the spectral range:

λ=(620…850) нм, имеет фокусное расстояние 300 мм, относительное отверстие 1:3. Полихроматические коэффициенты передачи модуляции (Т) для пространственной частоты N=60 мм-1 в точке на оси (y'=0) не менее 0,8, на краю поля зрения 2W=2° не менее 0,7.λ = (620 ... 850) nm, has a focal length of 300 mm, the relative aperture is 1: 3. Polychromatic modulation transmission coefficients (T) for the spatial frequency N = 60 mm -1 at a point on the axis (y '= 0) of at least 0.8, at the edge of the field of view 2W = 2 ° of at least 0.7.

На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.Figure 1 shows the optical scheme of the proposed lens.

На фиг.2 приведены конструктивные параметра линз объектива и характеристики стекол, где R - радиусы кривизны поверхностей линз, D - расстояния между поверхностями линз, ne - показатель преломления стекол линз для линии е (λ=546 нм), νe - число Аббе для линии е.Figure 2 shows the design parameters of the lenses of the lens and the characteristics of the glasses, where R is the radius of curvature of the lens surfaces, D is the distance between the lens surfaces, n e is the refractive index of the lens glasses for the line e (λ = 546 nm), ν e is the Abbe number for line e.

На фиг.3 приведены графики поперечной сферической аберрации объектива.Figure 3 shows graphs of the transverse spherical aberration of the lens.

На фиг.4 приведены графики аберраций широких наклонных пучков меридионального сечения угла поля зрения 2W=2°.Figure 4 shows the graphs of the aberrations of wide inclined beams of the meridional section of the angle of the field of view 2W = 2 °.

На фиг.5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.Figure 5 shows a graph of the estimated polychromatic frequency-contrast characteristic (T) for a point on the axis.

На фиг.6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 2W=3°.Figure 6 shows a graph of the calculated polychromatic frequency-contrast characteristic (T) for a point on the edge of the field of view 2W = 3 °.

Частотно-контрастные характеристики объектива рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности актиничного потока излучения, приведенной ниже.The frequency-contrast characteristics of the lens are calculated in accordance with the table of spectral efficiency coefficients of the actinic radiation flux given below.

ТаблицаTable λ, мкмλ, μm 620620 670670 700700 750750 850850 СFROM 0,140.14 1.01.0 0,80.8 0,480.48 0,10.1

Объектив (фиг.1) состоит из двух компонентов и двух светофильтров. Первый компонент содержит двояковыпуклую линзу 1, изготовленную из стекла N-PK52A фирмы SCHOTT с показателем преломления ne=1,4985 и числом Аббе νe=81,21, двояковогнутую линзу 2 и положительный мениск 3, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, склеенного из двояковыпуклой линзы 4 и двояковогнутой линзы 5, толщина мениска по оси равна 23 мм, что составляет 0,076 фокусного расстояния объектива. Расстояние между компонентами равно 40,6 мм, что составляет 0,135 фокусного расстояния объектива. Объектив рассчитан со светофильтрами 7, 8, имеющими суммарную толщину 4 мм.The lens (figure 1) consists of two components and two filters. The first component contains a biconvex lens 1 made of SCHOTT N-PK52A glass with a refractive index n e = 1.4985 and an Abbe number ν e = 81.21, a biconcave lens 2 and a positive meniscus 3 facing a concave surface to the image space. The second component is made in the form of a negative meniscus facing a concave surface to the image space glued from a biconvex lens 4 and a biconcave lens 5, the meniscus thickness along the axis is 23 mm, which is 0.076 of the focal length of the lens. The distance between the components is 40.6 mm, which is 0.135 of the focal length of the lens. The lens is designed with filters 7, 8, having a total thickness of 4 mm.

Графики аберраций, приведенные на фиг.3 и 4, а также графики полихроматической частотно-контрастной характеристики для точки на оси и для края поля зрения, приведенные на фиг.5 и 6, подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения, что позволяет получить изображение объектов с малым контрастом (К=0.1).The graphs of aberrations shown in FIGS. 3 and 4, as well as the graphs of a polychromatic frequency-contrast characteristic for a point on the axis and for the edge of the field of view, shown in FIGS. 5 and 6, confirm that the lens has good image quality over the entire field of view, which allows you to get an image of objects with low contrast (K = 0.1).

В предлагаемом объективе выбор конструкции первого компонента, содержащего первую двояковыпуклую линзу с показателем преломления стекла не более 1,5 и числом Аббе не менее 80, двояковогнутую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, второго компонента, содержащего отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, и имеющего толщину не менее 0,7 фокусного расстояния объектива и расстояния между компонентами не менее 0,13 фокусного расстояния, позволил получить высокие значения коэффициентов передачи модуляции по всему полю зрения в спектральном диапазоне 620…850 нм и длину объектива от первой поверхности до плоскости изображения 301,4 мм, что составляет 1,004 фокусного расстояния объектива.In the proposed lens, the choice of the design of the first component containing the first biconvex lens with a glass refractive index of not more than 1.5 and an Abbe number of at least 80, a biconcave lens and a positive meniscus facing a concave surface to the image space, the second component containing a negative meniscus facing a concave surface to the image space and glued from a biconvex and biconcave lens, and having a thickness of at least 0.7 of the focal length of the lens and the distance between the components at least 0.13 focal lengths, it was possible to obtain high values of modulation transmission coefficients over the entire field of view in the spectral range of 620 ... 850 nm and the lens length from the first surface to the image plane of 301.4 mm, which is 1.004 of the focal length of the lens.

Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=2° попадает на первую поверхность первого компонента объектива, и, преломившись через поверхности пяти линз и светофильтров, фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица.The lens works as follows: a parallel beam of light with a field angle of 2W = 2 ° hits the first surface of the first component of the lens, and, being refracted through the surfaces of five lenses and filters, focuses in the image plane where the CCD is located.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU №2190245 С1, публикация 2002 г, МКП G02B 9/26, G02B 11/14.1. Patent RU No. 2190245 C1, publication 2002, MKP G02B 9/26, G02B 11/14.

2. Волосов Д.С., «Фотографическая оптика», М., Искусство, 1971 г., с.419-422 - прототип.2. Volosov DS, "Photographic optics", M., Art, 1971, S. 419-422 - prototype.

Claims (1)

Объектив, содержащий два компонента, расположенных на оптической оси, первый компонент которого состоит из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, отличающийся тем, что содержит апертурную диафрагму, расположенную между компонентами, первый компонент дополнен положительным мениском, обращенным вогнутой поверхностью к пространству изображений и расположенным после его отрицательной линзы, мениск второго компонента склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз и имеет толщину по оптической оси не менее 0,07 фокусного расстояния объектива, положительная линза первого компонента выполнена из стекла с показателем преломления не более 1,5 и числом Аббе не менее 80, причем расстояние между компонентами составляет не менее 0,13 фокусного расстояния объектива. A lens containing two components located on the optical axis, the first component of which consists of a biconvex and negative lenses, the second component is a negative meniscus facing a concave surface to the image space, characterized in that it contains an aperture diaphragm located between the components, the first component is complemented by a positive the meniscus facing the concave surface to the image space and located after its negative lens, the meniscus of the second component is glued from biconcave a biconcave lens and has a thickness along the optical axis of at least 0.07 of the focal length of the lens, the positive lens of the first component is made of glass with a refractive index of not more than 1.5 and an Abbe number of not less than 80, and the distance between the components is not less than 0, 13 focal lengths of the lens.
RU2011102948/28A 2010-02-25 2011-01-27 Objective lens RU2451312C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BY20100280 2010-02-25
BYA20100280 2010-02-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2451312C1 true RU2451312C1 (en) 2012-05-20

Family

ID=46230868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011102948/28A RU2451312C1 (en) 2010-02-25 2011-01-27 Objective lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2451312C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639242C2 (en) * 2016-04-11 2017-12-20 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ") Lens
RU2655622C1 (en) * 2017-02-02 2018-05-29 Открытое Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" 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
RU2711626C1 (en) * 2019-04-02 2020-01-17 Публичное Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО РОМЗ) Fast lens
RU2737029C1 (en) * 2020-03-27 2020-11-24 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ Large aperture lens

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2239855C2 (en) * 2002-12-26 2004-11-10 Сибирская государственная геодезическая академия Lens objective
RU2316797C1 (en) * 2006-06-16 2008-02-10 Сибирская государственная геодезическая академия Lens objective with changeable focal length for operation within ir spectrum area
RU2412455C1 (en) * 2009-12-30 2011-02-20 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Four-element lens

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2239855C2 (en) * 2002-12-26 2004-11-10 Сибирская государственная геодезическая академия Lens objective
RU2316797C1 (en) * 2006-06-16 2008-02-10 Сибирская государственная геодезическая академия Lens objective with changeable focal length for operation within ir spectrum area
RU2412455C1 (en) * 2009-12-30 2011-02-20 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Four-element lens

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Волосов Д.С. Фотографическая оптика. - М.: Искусство, 1971, с.419-422. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639242C2 (en) * 2016-04-11 2017-12-20 Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ") Lens
RU2655622C1 (en) * 2017-02-02 2018-05-29 Открытое Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" 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
RU2711626C1 (en) * 2019-04-02 2020-01-17 Публичное Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО РОМЗ) Fast lens
RU2737029C1 (en) * 2020-03-27 2020-11-24 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ Large aperture lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2451312C1 (en) Objective lens
JP2013114262A (en) Zoom lens system
RU2396581C1 (en) Large-aperture lens
RU2308063C1 (en) Fast high-speed lens
RU195924U1 (en) LENS
RU2738341C1 (en) Lens with a spectro-splitting unit
RU2547005C1 (en) Apochromatic lens
RU2545064C2 (en) Variable focus lens
RU2445658C1 (en) Wide-angle lens
RU2386988C1 (en) Lens
RU2377619C1 (en) High-aperture lens
RU2445659C1 (en) Large-aperture lens
RU108649U1 (en) LIGHT LIGHT
RU77457U1 (en) LENS
RU157161U1 (en) LENS
RU204540U1 (en) LENS
RU142867U1 (en) LENS
RU121091U1 (en) Pupil Lens
RU204248U1 (en) LENS
RU81345U1 (en) LENS
RU139661U1 (en) LENS
RU2377618C1 (en) Lens
RU76722U1 (en) LENS
RU173290U1 (en) LENS WITH EXTENDED PASSENGER
RU2341816C1 (en) Objective

Legal Events

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

Effective date: 20190128