RU2451312C1 - Objective lens - Google Patents
Objective lens Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
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.
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
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,
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)
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)
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)
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 |
-
2011
- 2011-01-27 RU RU2011102948/28A patent/RU2451312C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
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)
Title |
---|
Волосов Д.С. Фотографическая оптика. - М.: Искусство, 1971, с.419-422. * |
Cited By (5)
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 |