RU2504808C1 - Objective lens for night vision device - Google Patents
Objective lens for night vision device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504808C1 RU2504808C1 RU2012131966/28A RU2012131966A RU2504808C1 RU 2504808 C1 RU2504808 C1 RU 2504808C1 RU 2012131966/28 A RU2012131966/28 A RU 2012131966/28A RU 2012131966 A RU2012131966 A RU 2012131966A RU 2504808 C1 RU2504808 C1 RU 2504808C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- component
- lenses
- range
- biconvex
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Telescopes (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам приборов ночного видения (ПНВ), и может быть использовано для работы совместно с электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) в ПНВ для решения задач обнаружения и опознавания объектов при пониженной освещенности. Предлагаемый объектив может быть использован как в пассивных, так и в активно-импульсных ПНВ, включая прицелы ночного видения и ночные афокальные насадки к дневным оптическим прицелам, совместно с ЭОП 2, 2+ и 3-го поколений.The invention relates to the field of optical instrumentation, namely to the lenses of night vision devices (NVD), and can be used to work in conjunction with electron-optical converters (EOP) in the NVD for solving problems of detection and recognition of objects at low light. The proposed lens can be used in both passive and active-pulse NVDs, including night vision sights and night afocal mounts for daytime optical sights, in conjunction with 2, 2+ and 3rd generation image intensifiers.
Создание новых и совершенствование схемных решений объективов ПНВ идет по совокупности характеристик, к числу которых относятся повышение диаметров входных зрачков, относительных отверстий, качества изображения на оси и по полю, уменьшение массы и габаритных размеров и др. Поскольку приемники излучения, используемые в ПНВ, имеют вполне определенные линейные размеры, то величины фокусного расстояния объектива и углового поля обратно пропорциональны. В силу разнообразия требований к объективам ПНВ, известно достаточно много их схемных решений [Патент №2175774, 2001 [1]; Патент №2276799, 2006 [2]; Точприбор, T.1, c.259-260 [3]; Патент №2368923, 2009 [4]; Патент №3260269, 2009 [5]]. Для удобства сравнения информация о примерах конкретного исполнения объективов, приведенных в указанных аналогах, сведена в таблицу 1. При этом длина по оси L указана от первой поверхности до плоскости изображений.The creation of new and improving the design solutions for NVD lenses is based on a combination of characteristics, including increasing the diameters of the entrance pupils, relative openings, image quality on the axis and field, reducing mass and overall dimensions, etc. Since radiation detectors used in NVDs have if the linear dimensions are certain, then the focal length of the lens and the angular field are inversely proportional. Due to the variety of requirements for NVD lenses, a lot of their circuit solutions are known [Patent No. 2175774, 2001 [1]; Patent No. 2276799, 2006 [2]; Tochpribor, T.1, c.259-260 [3]; Patent No. 2368923, 2009 [4]; Patent No. 3260269, 2009 [5]]. For ease of comparison, information on examples of specific lenses shown in the indicated analogues is summarized in table 1. Moreover, the length along the L axis is indicated from the first surface to the image plane.
Сравнение характеристик объективов ПИВ проведено по следующему критерию k:
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является создание светосильного объектива ПНВ с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими возможность сопряжения с ЭОП 2, 2+ и 3-го поколений для создания малогабаритного, ручного ПНВ и использования его в широком диапазоне температур эксплуатации.The task to be solved by the claimed device is aimed at creating a high-speed NVD lens with high technical and operational characteristics, providing the possibility of pairing with 2, 2+ and 3rd generation image intensifiers to create a small-sized, manual NVD and use it in a wide range of operating temperatures.
Недостатком объектива [1] является малый размер изображения, не позволяющий использовать его с ЭОП, диаметр фотокатода которых составляет 18 мм, а также низкое относительное отверстие и низкое качество изображения на оси и по полю, не позволяющее в полной мере реализовать возможности современных ЭОП по пределу пространственного разрешения.The disadvantage of the lens [1] is the small size of the image, which does not allow it to be used with an image intensifier tube with a photocathode diameter of 18 mm, as well as a low relative aperture and low image quality on the axis and in the field, which does not allow to fully realize the capabilities of modern image intensifiers spatial resolution.
Недостатком объектива [3] является низкое качество изображения, ограничивающее их использование с современными ЭОП, а также большая масса объектива.The disadvantage of the lens [3] is the low image quality, limiting their use with modern image intensifiers, as well as the large mass of the lens.
Недостатком объектива [4] является большая масса и габаритные размеры объектива, снижающие эксплуатационные показатели ручных, переносных ПНВ.The disadvantage of the lens [4] is the large mass and overall dimensions of the lens, which reduce the performance of manual, portable NVD.
Недостатком объектива [5] является большое виньетирование наклонных пучков, низкое качество изображения, позволяющее использовать их только с ЭОП нулевого поколения.The disadvantage of the lens [5] is the large vignetting of oblique beams, low image quality, which allows them to be used only with a zero-generation image intensifier.
Исходя из анализа аналогов, в качестве наиболее близкого аналога принят объектив для ПНВ [2], который по совокупности характеристик и устройству оптической схемы в наибольшей мере близок к предлагаемому объективу. Его описание и анализ недостатков приводятся ниже.Based on the analysis of analogs, the lens for NVD [2], which is the closest to the proposed lens in terms of the combination of characteristics and the design of the optical circuit, was adopted as the closest analogue. Its description and analysis of the shortcomings are given below.
Наиболее близкий по технической сущности к заявляемому устройству аналог - линзовый объектив для прибора ночного видения - состоит из оптически связанных, расположенных по ходу лучей первой положительной линзы, второго компонента, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третьей отрицательной линзы, четвертой положительной линзы, пятого отрицательного мениска, при этом линзы объектива выполнены из стекол с показателями преломления выше 1,65.The closest in technical essence to the claimed device analogue - a lens for a night vision device - consists of optically coupled, located along the rays of the first positive lens, the second component glued from a biconvex and biconcave lenses, a third negative lens, a fourth positive lens, and a fifth negative meniscus, while the lens is made of glass with a refractive index above 1.65.
В наиболее близком аналоге первая линза выполнена плосковыпуклой, второй компонент является положительным, третья линза выполнена плоско-вогнутой, четвертая линза выполнена выпуклоплоской, пятый отрицательный мениск ориентирован к четвертой положительной линзе своей выпуклой поверхностью. Расстояние по оси между третьей и четвертой линзами составляет 0,5 от фокусного расстояния, между остальными - выполнено малым. Диаметр второго компонента составляет 0,88 от диаметра первой линзы. Между оптическими силами линз и компонентов примера конкретного исполнения наиболее близкого аналога выполняются следующие соотношения:In the closest analogue, the first lens is made convex, the second component is positive, the third lens is made concave, the fourth lens is convex, the fifth negative meniscus is oriented towards the fourth positive lens with its convex surface. The distance along the axis between the third and fourth lenses is 0.5 of the focal length, between the others it is made small. The diameter of the second component is 0.88 of the diameter of the first lens. Between the optical powers of the lenses and components of an example of a specific embodiment of the closest analogue, the following relationships are true:
где φ1, φ2, φ3, φ4, φ5 - относительные оптические силы соответственно первой линзы, второго компонента, третьей, четвертой и пятой линз.where φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 , φ 5 are the relative optical powers of the first lens, second component, third, fourth and fifth lenses, respectively.
Стекла, из которых выполнены линзы объектива - наиболее близкого аналога имеют коэффициенты линейного расширения в диапазоне (7÷8)·10-6 градус-1, величина температурного изменения показателя преломления
Объектив имеет угловое поле 2ω=9°, фокусное расстояние f'=100 мм, относительное отверстие 1:2, массу 184 г (по световым диаметрам), длину по оси 115 мм. Коэффициент передачи контраста на частоте 30 лин/мм составляет для точки на оси 0,8, для точек по полю - 0,74.The lens has an angular field of 2ω = 9 °, focal length f '= 100 mm, a relative aperture of 1: 2, a mass of 184 g (in light diameters), a length along the axis of 115 mm. The contrast transmission coefficient at a frequency of 30 lines / mm is 0.8 for a point on the axis, and 0.74 for points along the field.
Недостатками наиболее близкого аналога являются: малая величина относительного отверстия; недостаточная величина углового поля; большая масса при диаметре зрачка 50 мм; появление терморасфокусировки и снижение заявленного качества изображения при изменении температуры эксплуатации в диапазоне температур от -40 до +50°C или необходимость введения дополнительных подвижек объектива, его компонентов или ЭОП для компенсации терморасфокусироки. Кроме того, объектив рассчитан без учета толщины подложки фотокатода ЭОП, наличие которой вносит дополнительные аберрации в сходящихся пучках лучей.The disadvantages of the closest analogue are: a small relative hole; insufficient value of the angular field; large mass with a pupil diameter of 50 mm; the appearance of thermal defocusing and a decrease in the declared image quality when the operating temperature changes in the temperature range from -40 to + 50 ° C or the need to introduce additional lens movements, its components or image intensifier tubes to compensate for thermal defocusing. In addition, the lens was calculated without taking into account the thickness of the substrate of the photocathode of the image intensifier tube, the presence of which introduces additional aberrations in converging beams of rays.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении относительного отверстия, повышении углового поля, уменьшении массы при сохранении величины диаметра входного зрачка, в обеспечении термонерастраиваемости и сохранении высокого качества изображения в диапазоне температур эксплуатации от -50 до +50°C без введения дополнительных подвижек объектива, его компонентов или ЭОП. Кроме того расчет объектива выполнен с учетом влияния подложки фотокатода ЭОП.The technical result achieved in solving the problem lies in increasing the relative aperture, increasing the angular field, reducing the mass while maintaining the diameter of the entrance pupil, providing thermal stability and maintaining high image quality in the operating temperature range from -50 to + 50 ° C without introduction additional movements of the lens, its components or image intensifier tubes. In addition, the calculation of the lens is made taking into account the influence of the substrate of the photocathode of the image intensifier tube.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в отличие от наиболее близкого аналога первая положительная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью в сторону второго компонента, второй компонент выполнен отрицательным, третья отрицательная линза выполнена в форме мениска, четвертая положительная линза выполнена двояковыпуклой, при этом третий и пятый мениски обращены своими вогнутыми преломляющими поверхностями в сторону четвертой двояковыпуклой линзы, расстояние между первой положительной линзой и вторым компонентом составляет не менее 0,3 фокусного расстояния объектива, расстояние между третьей и четвертой линзами выполнено малым по сравнению с фокусным расстоянием объектива, при этом все линзы объектива выполнены из стекол, коэффициенты линейного расширения которых находятся в диапазоне (5÷10)·10-6 градус-1, средняя для рабочего диапазона температур ΔΤ величина температурного изменения показателя преломления
где φ1, φ2, φ3, φ4, φ5 - относительные оптические силы соответственно первой линзы, второго компонента, третьей, четвертой и пятой линз.where φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 , φ 5 are the relative optical powers of the first lens, second component, third, fourth and fifth lenses, respectively.
Выполнение первой положительной линзы в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью в сторону второго компонента, второго компонента отрицательным, третьей отрицательной линзы - в форме мениска, четвертой положительной линзы двояковыпуклой, ориентация третьего и пятого менисков таким образом, что они обращены своими вогнутыми преломляющими поверхностями в сторону четвертой двояковыпуклой линзы с одновременным соблюдением соотношения (2) позволяет повысить относительное отверстие и угловое поле при сохранении высокого качества изображения и одновременно включить в расчет (учесть) подложку фотокатода ЭОП.The execution of the first positive lens in the form of a meniscus facing a concave surface towards the second component, the second component negative, the third negative lens in the form of a meniscus, the fourth positive lens is biconvex, the orientation of the third and fifth menisci so that they face their concave refracting surfaces to the side the fourth biconvex lens while observing relation (2) allows to increase the relative aperture and angular field while maintaining high quality The images at the same time be included in the calculation (consider) a substrate photocathode.
Выполнение расстояния между первой положительной линзой и вторым компонентом не менее 0,3 фокусного расстояния объектива, а расстояния между третьей и четвертой линзами малым по сравнению с фокусным расстоянием объектива позволяет уменьшить массу объектива при сохранении величины диаметра входного зрачка, что связано с тем, что световые диаметры всех линз и компонентов в объективе, кроме первого, в этом случае становятся меньше диаметра входного зрачка.The distance between the first positive lens and the second component is not less than 0.3 of the focal length of the lens, and the distance between the third and fourth lenses is small compared with the focal length of the lens allows you to reduce the mass of the lens while maintaining the diameter of the entrance pupil, due to the fact that light the diameters of all the lenses and components in the lens, except the first, in this case become smaller than the diameter of the entrance pupil.
Выполнение линз объектива из стекол, коэффициенты линейного расширения которых находятся в диапазоне (5÷10)·10-6 градус-1, а средняя для рабочего диапазона температур ΔT величина температурного изменения показателя преломления
Указанная совокупность признаков в устройстве объектива ПНВ позволяет создать светосильный объектив ПНВ с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими возможность сопряжения с ЭОП 2, 2+ и 3-го поколений для создания малогабаритного, ручного ПНВ и использования его в широком диапазоне температур эксплуатации.The specified set of features in the device of the NVD lens allows you to create a high-speed NVD lens with high technical and operational characteristics, providing the possibility of pairing with 2, 2+ and 3rd generation image intensifier tubes to create a small-sized, manual NVD and use it in a wide range of operating temperatures.
Предлагаемое решение, на наш взгляд, обладает новизной и изобретательским уровнем. Авторам не известны объективы ПНВ, в которых была бы реализованы совокупности указанных признаков, соответствующие предлагаемому устройству.The proposed solution, in our opinion, has novelty and inventive step. The authors are not aware of NVD lenses in which sets of the indicated features corresponding to the proposed device would be implemented.
Предложенное устройство иллюстрируется следующими графическими материалами:The proposed device is illustrated by the following graphic materials:
фиг.1 - оптическая схема объектива ПНВ;figure 1 is an optical diagram of the lens NVD;
фиг.2 - астигматические отрезки для трех длин волн;figure 2 - astigmatic segments for three wavelengths;
фиг.3 - пятна рассеяния для различных точек поля;figure 3 - scattering spots for various points of the field;
фиг.4 - частотно-контрастная характеристика (ЧКХ);figure 4 - frequency-contrast characteristic (CCK);
фиг.5 - дисторсия.5 is a distortion.
Объектив для ПНВ (фиг.1) содержит оптически связанные, расположенных по ходу лучей линзы и компоненты 1-5, из которых первый положительный мениск 1 обращен вогнутой поверхностью в сторону второго компонента 2, второй отрицательный компонент 2 склеен из двояковыпуклой линзы 6 и двояковогнутой линзы 7, третий отрицательный мениск 3 и пятый отрицательный мениск 5 обращены своими вогнутыми поверхностями в сторону четвертой двояковыпуклой линзы 4. Поз. 8 в виде плоскопараллельной пластинки дополнительно показано защитное окно ЭОП, являющееся подложкой фотокатода. Поскольку полупрозрачный фотокатод ЭОП наносится на внутренней стороне подложки, то плоскопараллельная пластинка включается в оптическую схему объектива ПНВ при его расчете. Расстояние между первой положительной линзой 1 и вторым компонентом 2 составляет не менее 0,3 фокусного расстояния объектива, расстояние между третьей и четвертой линзами выполнены малым по сравнению с фокусным расстоянием объектива. Линзы объектива 1, 3, 4, 5, 6, 7 выполнены из стекол с показателями преломления выше 1,65. Коэффициенты линейного расширения стекол линз 1, 3, 4, 5, 6, 7 находятся в диапазоне (5÷10)·10-6 градус-1, средняя для рабочего диапазона температур ΔT величина температурного изменения показателя преломления
Объектив для ПНВ работает следующим образом. Линзы 1, 6, 7, 3, 4, 5 фокусируют излучение, идущее от каждой точки удаленных объектов в пределах углового поля, определяемого размерами фотокатода ЭОП и фокусным расстоянием объектива, и создают действительное изображение объектов в плоскости изображений, с которой совмещается плоскость фотокатода ЭОП, нанесенная на внутренней поверхности подложки 8, выполняющей роль защитного стекла ЭОП. Объектив обеспечивает для каждой точки объекта фокусировку излучения в спектральном диапазоне, определяемом спектральной чувствительностью фотокатода ЭОП, в пятно малого размера, обеспечивающее высокие значения коэффициентов передачи контраста для пространственных частот, соответствующих современным ЭОП 2, 2+ и 3-го поколений. Диаметры линз и компонентов объектива таковы, что обеспечивается относительное отверстие не менее 1:1,5. Величины температурных коэффициентов линейного расширения и величины температурного изменения показателя преломления материалов линз объектива таковы, что при использовании в качестве материалов корпуса объектива и промежуточных колец традиционно применяемых в оптическом приборостроении конструкционных материалов при изменении температуры эксплуатации отсутствует взаимное смещение плоскости изображения объектива и плоскости фотокатода ЭОП (т.е. отсутствует терморасфокусировка и обеспечивается термостабильность) и, в результате, в диапазоне температур эксплуатации от -50 до +50°C обеспечивается высокое качество изображения без введения дополнительных подвижек объектива, его компонентов или ЭОП.The lens for NVD works as follows.
Реализация объектива для ПНВ подтверждается примером конкретного исполнения, параметры которого приведены в таблице 2. В таблице 2 приняты следующие обозначения: φi - относительная оптическая сила i-го компонента или линзы в соответствии с позицией на фиг.1; Di - диаметр i-го компонента или линзы в соответствии с позицией на фиг.1; L - расстояние от первой поверхности линзы поз.1 до плоскости изображений объектива; d - расстояние вдоль оптической оси между i-ым и (i+1)-ым компонентом или линзой в соответствии с позицией на фиг.1. Значения конструктивных параметров в строках таблицы 1, расположенных ниже параметра f'H, приведены при нормировке эквивалентного фокусного расстояния объектива f'H=1.The implementation of the lens for NVD is confirmed by an example of a specific design, the parameters of which are given in table 2. In table 2, the following notation is used: φ i is the relative optical power of the ith component or lens in accordance with the position in figure 1; D i - the diameter of the i-th component or lens in accordance with the position in figure 1; L is the distance from the first surface of the lens pos.1 to the plane of the image of the lens; d is the distance along the optical axis between the i-th and (i + 1) -th component or lens in accordance with the position in figure 1. The values of the design parameters in the rows of table 1, located below the parameter f ' H , are given when normalizing the equivalent focal length of the lens f' H = 1.
Как следует из таблицы 1 и фиг.1, знаки оптических сил и форма линз и компонентов соответствуют заявляемым. В примере конкретного исполнения для линз объектива применены три марки стекла, показатели преломления которых равны 1,67; 1,92 и 1,68, т.е. превышают 1,65. У этих стекол имеют температурный коэффициент линейного расширения составляет 7,6·10-6; 5,9·10-6 и 8·10-6 градус-1, т.е. лежат в диапазоне (5÷10)·10-6 градус-1. При этом средняя для рабочего диапазона температур ΔT величина температурного изменения показателя преломления
В силу того, что расстояние d1 составляет в примере конкретного исполнения величину 0,4 от фокусного расстояния объектива, уменьшены световые диаметры линз поз.2, 3, 4 и 5 в сравнении с диаметром входного зрачка, что привело к уменьшению массы объектива. При одинаковых размерах входного зрачка по сравнению с наиболее близким аналогом масса объектива уменьшена в 184/115=1,6 раза.Due to the fact that the distance d 1 in the example of a specific embodiment is 0.4 from the focal length of the lens, the light diameters of the
Для подтверждения высокого качества изображения предлагаемого объектива далее приводятся характеристики, наиболее часто используемые для оценки качества изображения в оптических системах аналогичного назначения.To confirm the high image quality of the proposed lens, the following are the characteristics most often used to evaluate image quality in optical systems of a similar purpose.
На фиг.2 приведены графики астигматических отрезков, показывающие, что величины продольных аберраций в пространстве изображений в рабочем спектральном диапазоне длин волн как для точки на оси, так и для остальных точек поля, не превышают 0,1 мм, что при относительном отверстии 1:1,5 обеспечивает приемлемые значения пятен рассеяния в плоскости изображений.Figure 2 shows graphs of astigmatic segments, showing that the values of longitudinal aberrations in the image space in the working spectral range of wavelengths for both a point on the axis and for the remaining points of the field do not exceed 0.1 mm, which with a relative aperture of 1: 1.5 provides acceptable scatter spots in the image plane.
На фиг.3 показаны формы и размеры пятен рассеяния для девяти различных точек поля. Под каждым пятном (и соответственно в таблице) указана координата y' в плоскости изображений, которой это пятно соответствует. Среднеквадратические размеры радиусов (RMS radius) пятен рассеяния для всех точек поля не превышают 0,0065 мм, что обеспечивает высокие значения коэффициентов передачи контраста в рабочем диапазоне пространственных частот.Figure 3 shows the shapes and sizes of scattering spots for nine different field points. Under each spot (and, accordingly, in the table), the coordinate y 'is indicated in the image plane to which this spot corresponds. The RMS radius of the scattering spots for all field points does not exceed 0.0065 mm, which ensures high values of the contrast transfer coefficients in the working range of spatial frequencies.
Графики ЧКХ (по оси абсцисс - пространственная частота, лин/мм; по оси ординат - коэффициент передачи контраста, отн.ед.), приведенные на фиг.4, показывают, что для пространственной частоты 30 лин/мм в плоскости изображений коэффициент передачи контраста для всех точек в пределах поля не выходит за пределы от 0,73 до 0,77; для пространственной частоты 50 лин/мм - от 0,50 до 0,56. На фиг.4 графики ЧКХ приведены для трех точек поля: на оси, для точки изображения с координатой 6 мм и точки с координатой 9 мм. Для остальных точек поля графики ЧКХ лежат между приведенными на фиг.4.The graphs of the frequency response (along the abscissa axis is the spatial frequency, lin / mm; along the ordinate axis is the contrast transfer coefficient, rel. Units) shown in Fig. 4 show that for the spatial frequency of 30 lines / mm in the image plane, the contrast transfer coefficient for all points within the field does not go beyond 0.73 to 0.77; for a spatial frequency of 50 lines / mm - from 0.50 to 0.56. In Fig. 4, the frequency response curves are shown for three field points: on the axis, for the image point with a coordinate of 6 mm and a point with a coordinate of 9 mm For the remaining points of the field, the frequency response graphs lie between those shown in Fig. 4.
Величина дисторсии (фиг.5) для примера конкретного исполнения не превышает 1,3% для края поля зрения.The magnitude of the distortion (figure 5) for an example of a specific performance does not exceed 1.3% for the edge of the field of view.
Графики на фиг.2-5 подтверждают высокое качество изображения в примере конкретного применения, необходимое для объективов ПНВ, в которых используются современные ЭОП. Для удобства сравнения в таблице 3 приведены характеристики примера конкретного исполнения и наиболее близкого аналога. Одновременно в таблице 3 приведены значения комплексного критерия k, введенного выше в таблице 1 для сравнения аналогов.The graphs in FIGS. 2-5 confirm the high image quality in the specific application example required for NVD lenses that use modern image intensifier tubes. For ease of comparison, table 3 shows the characteristics of an example of a specific design and the closest analogue. At the same time, Table 3 shows the values of the complex criterion k introduced in Table 1 above for comparison of analogues.
Как следует из таблицы 3, величина критерия k для примера конкретного исполнения получается выше, чем в 2 раза, в сравнении с наиболее близким аналогом. Увеличение значения комплексного критерия k является результатом того, что по сравнению с наиболее близким аналогом предлагаемый объектив имеет: более высокое относительное отверстие (1:1,5 вместо 1:2 в наиболее близком аналоге); большее угловое поле (13,5° вместо 9° в наиболее близком аналоге); при одинаковых диаметрах входного зрачка имеет в 1,6 раза меньшую массу и высокое качество изображения.As follows from table 3, the value of the criterion k for an example of a specific performance is higher than 2 times, compared with the closest analogue. An increase in the value of the complex criterion k is the result of the fact that, in comparison with the closest analogue, the proposed lens has: a higher relative aperture (1: 1.5 instead of 1: 2 in the closest analogue); a larger angular field (13.5 ° instead of 9 ° in the closest analogue); with the same diameters of the entrance pupil, it has 1.6 times less mass and high image quality.
Далее приводятся и обсуждаются результаты термооптического анализа примера конкретного исполнения для диапазона температур эксплуатации от -50 до +50°C. Термооптические параметры примененных в устройстве объектива материалов в совокупности с найденными соотношениями оптических сил его линз и компонентов обеспечивают возможность пассивной термокомпенсации при использовании в качестве материалов корпуса и промежуточных колец традиционно применяемых в объективостроении конструкционных материалов (сталь, алюминиевые сплавы и т.п.). При этом для рассматриваемого примера конкретного исполнения могут быть реализованы различные конструктивные исполнения термостабильного объектива. Например, промежутки между поз.2 и 3,3 и 4,5 и 8 (см. фиг.1) выполнены из алюминиевого сплава (22,6·10-6 градус-1), промежуток между 1 и 2 - из титанового (7·10-6 градус-1). Второй вариант конструктивного исполнения: все указанные промежутки выполнены из стали с коэффициентом линейного расширения, равным 14·10-6 градус-1. В каждом из этих вариантов качество изображения сохраняется близким к рассчитанному при номинальной температуре 20°C. В таблице 4 приведены значения коэффициентов передачи контраста в рассматриваемом примере конкретного исполнения при температурах эксплуатации -50, -30, 0, +20, +40 и +50°C.The following are the results of thermo-optical analysis of an example of a specific design for the operating temperature range from -50 to + 50 ° C. The thermo-optical parameters of the materials used in the lens device in combination with the found ratios of the optical powers of its lenses and components provide the possibility of passive thermal compensation when using structural materials (steel, aluminum alloys, etc.) that are traditionally used in lens construction as body materials and intermediate rings. Moreover, for the considered example of a specific design, various designs of a thermostable lens can be implemented. For example, the gaps between
Результаты термооптического анализа подтверждают сохранение высокого качество изображения в рабочем температурном диапазоне, и как следует из данных таблицы 4, качество изображения является практически одинаковым при изменении температуры эксплуатации, при этом подвижки отбельных линз или всего объектива или приемника отсутствуют. Иными словами в объективе обеспечивается пассивная термокомпенсация. Одновременно сохраняется неизменным и величина фокусного расстояния во всем рабочем температурном диапазоне: погрешность изменения фокусного расстояния менее 0,1%.The results of thermo-optical analysis confirm the preservation of high image quality in the operating temperature range, and as follows from the data in table 4, the image quality is almost the same when the operating temperature changes, while there is no movement of bleaching lenses or the entire lens or receiver. In other words, passive thermal compensation is provided in the lens. At the same time, the magnitude of the focal length remains unchanged in the entire operating temperature range: the error in changing the focal length is less than 0.1%.
Таким образом, реализация технических преимуществ предлагаемого устройства позволяет создать светосильный объектива ПНВ с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими возможность сопряжения с ЭОП 2, 2+ и 3-го поколений для создания малогабаритного, ручного ПНВ и использования его в широком диапазоне температур эксплуатации.Thus, the implementation of the technical advantages of the proposed device allows you to create a high-speed NVD lens with high technical and operational characteristics, providing the possibility of pairing with 2, 2+ and 3rd generation image intensifiers to create a small-sized, manual NVD and use it in a wide range of operating temperatures.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ №2175774, 2001.1. RF patent No. 2175774, 2001.
2. Патент РФ №2276799, 2006.2. RF patent No. 2276799, 2006.
3. Точприбор: Монография: В 3 т. / Отв. ред.-сост. В.В. Малинин. - Новосибирск: Наука, 2011. - Том.1: Оптические и оптико-электронные приборы, системы прицеливания, разведки и наблюдения для сухопутных войск. - 412 с.3. Tochpribor: Monograph: In 3 t. / Ans. ed. V.V. Raspberry - Novosibirsk: Nauka, 2011. - Volume 1: Optical and optoelectronic devices, aiming, reconnaissance and surveillance systems for the ground forces. - 412 p.
4. Патент РФ №2368923, 2009.4. RF patent No. 2368923, 2009.
5. Патент РФ №3260269, 2009.5. RF patent No. 3260269, 2009.
Claims (1)
φ1:φ2:φ3:φ4:φ5=(0,7÷0,8):-(0,01÷0,1):-(1,5÷2):(2,5÷4,5):-(2÷3), где φ1, φ2, φ3, φ4, φ5 - относительные оптические силы соответственно первой линзы, второго компонента, третьей, четвертой и пятой линз. A lens for a night vision device, consisting of optically coupled, located along the rays of the first positive lens, the second component glued from a biconvex and biconcave lenses, a third negative lens, a fourth positive lens, and a fifth negative meniscus, while the lens of the lens is made of glass with refractive indices above 1.65, characterized in that the first positive lens is made in the form of a meniscus facing a concave surface towards the second component, the second component in is full of negative, the third negative lens is made in the shape of a meniscus, the fourth positive lens is biconvex, while the third and fifth menisci face their concave refracting surfaces toward the fourth biconvex lens, the distance between the first positive lens and the second component is at least 0.3 focal length the lens, the distance between the third and fourth lenses is made small compared with the focal length of the lens, while all lenses are made of stack l, the linear expansion coefficients of which are in the range (5 ÷ 10) · 10 -6 degrees -1 , the average value for the working temperature range ΔТ of the temperature change in the refractive index
φ 1 : φ 2 : φ 3 : φ 4 : φ 5 = (0.7 ÷ 0.8) :-( 0.01 ÷ 0.1) :-( 1.5 ÷ 2) :( 2.5 ÷ 4,5) :-( 2 ÷ 3), where φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 , φ 5 are the relative optical powers of the first lens, second component, third, fourth and fifth lenses, respectively.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012131966/28A RU2504808C1 (en) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | Objective lens for night vision device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012131966/28A RU2504808C1 (en) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | Objective lens for night vision device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2504808C1 true RU2504808C1 (en) | 2014-01-20 |
Family
ID=49948069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012131966/28A RU2504808C1 (en) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | Objective lens for night vision device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504808C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186023U1 (en) * | 2018-08-29 | 2018-12-26 | ООО "Конструкторское бюро "Луггар" | LENS FOR NIGHT VISION INSTRUMENT |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6301063B1 (en) * | 1999-03-29 | 2001-10-09 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Color image readout lens |
US20050185301A1 (en) * | 2004-02-22 | 2005-08-25 | Leica Camera Ag | Photographic objective of the modified double gauss type |
RU2276799C1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-05-20 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Objective for close infrared area of spectrum |
RU2411556C1 (en) * | 2009-02-06 | 2011-02-10 | Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс" | Large-aperture lens |
RU2421764C1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-06-20 | Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс" | Objective lens for visible and near infrared spectrum |
-
2012
- 2012-07-25 RU RU2012131966/28A patent/RU2504808C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6301063B1 (en) * | 1999-03-29 | 2001-10-09 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Color image readout lens |
US20050185301A1 (en) * | 2004-02-22 | 2005-08-25 | Leica Camera Ag | Photographic objective of the modified double gauss type |
RU2276799C1 (en) * | 2004-12-23 | 2006-05-20 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Objective for close infrared area of spectrum |
RU2411556C1 (en) * | 2009-02-06 | 2011-02-10 | Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс" | Large-aperture lens |
RU2421764C1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-06-20 | Иностранное частное производственное унитарное предприятие "Белтекс Оптик" компании "Сайбир Оптикс" | Objective lens for visible and near infrared spectrum |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186023U1 (en) * | 2018-08-29 | 2018-12-26 | ООО "Конструкторское бюро "Луггар" | LENS FOR NIGHT VISION INSTRUMENT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9664886B2 (en) | Microscope tube lens, microscope apparatus and image pickup optical system | |
RU2443005C2 (en) | Catadioptric telescope | |
US20190324251A1 (en) | Microscope objective | |
RU2504808C1 (en) | Objective lens for night vision device | |
JP2015079144A (en) | Liquid immersion microscope objective lens and microscope having the same | |
RU186023U1 (en) | LENS FOR NIGHT VISION INSTRUMENT | |
RU2385476C1 (en) | Projection high-aperture telecentric lens | |
JP2701445B2 (en) | Zoom optical system | |
KR20160069405A (en) | Optical system for a compact scope | |
JPH11326757A (en) | Objective optical system for infrared ray | |
RU2547005C1 (en) | Apochromatic lens | |
CN210072199U (en) | Eyepiece of handheld infrared observation appearance of non-refrigeration type | |
RU184538U1 (en) | Night Vision Binocular Observing System | |
RU2652660C1 (en) | Eyepiece with increased eye relief of the exit pupil | |
RU2672703C1 (en) | Two-channel mirror-lens system | |
RU2650743C1 (en) | Wide-angle infrared lens | |
RU2371744C1 (en) | High-aperture projection lens | |
RU146322U1 (en) | EYEPIECE | |
RU2798769C1 (en) | Mirror-lens telescope lens for a micro-class spacecraft | |
RU2400785C1 (en) | Telescope with two magnifying power values and remote exit pupil for far infrared spectrum | |
CN105044891B (en) | A kind of big target surface continuous zooming optical system | |
RU2586394C1 (en) | Objective lens for infrared spectrum | |
RU2218585C1 (en) | Objective lens of night vision device | |
RU2774858C1 (en) | High-power radiation-resistant lens | |
RU130417U1 (en) | LENS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190726 |