RU2545465C1 - Large-aperture lens - Google Patents

Large-aperture lens Download PDF

Info

Publication number
RU2545465C1
RU2545465C1 RU2013142872/28A RU2013142872A RU2545465C1 RU 2545465 C1 RU2545465 C1 RU 2545465C1 RU 2013142872/28 A RU2013142872/28 A RU 2013142872/28A RU 2013142872 A RU2013142872 A RU 2013142872A RU 2545465 C1 RU2545465 C1 RU 2545465C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
biconvex
biconcave
spectral range
aperture
Prior art date
Application number
RU2013142872/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013142872A (en
Inventor
Андрей Александрович Малькин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла"
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 "Лыткаринский завод оптического стекла" filed Critical Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла"
Priority to RU2013142872/28A priority Critical patent/RU2545465C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2545465C1 publication Critical patent/RU2545465C1/en
Publication of RU2013142872A publication Critical patent/RU2013142872A/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics, optics.
SUBSTANCE: large-aperture lens can be used in devices together with matrix receivers. The lens contains located consistently along the beam path the biconcave lens, the unit of two positive meniscuses facing by cambers to each other, the biconvex lens and the component comprising biconvex and biconcave lenses which are glued together to each other. The single biconvex lens is made from optical glass with the dispersion coefficient greater than 90. Relative aperture of the lens is 1:1.4, the angular field of vision is 88°.
EFFECT: expansion of working area of spectral range from 0,4 up to near infrared (1 mcm) with image quality saving.
3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптическим приборам и может использоваться для создания светосильных объективов с расширенным спектральным диапазоном, работающих с матричными приемниками.The invention relates to optical devices and can be used to create aperture lenses with an extended spectral range, working with matrix receivers.

Известны объективы, применяемые в приборах ночного видения, работающие в видимой и ближней ИК-области спектра, например светосильный объектив по патенту РФ №2178194, опубл. 10.01.2002 г. Объектив содержит пять компонентов, первый из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к изображению, второй - двояковыпуклая линза, третий - двояковогнутая линза, четвертый - двояковыпуклая линза и пятый - положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к предмету. Относительное отверстие объектива 1:2, угловое поле зрения в пространстве предметов 48°, рабочий спектральный диапазон 0,6…1,0 мкм. Как видим, спектральный диапазон довольно узок и объектив не решает поставленную задачу.Known lenses used in night vision devices operating in the visible and near infrared spectral range, for example, fast lens according to the patent of the Russian Federation No. 2178194, publ. January 10, 2002. The lens contains five components, the first of which is the negative meniscus facing the concave surface to the image, the second is the biconvex lens, the third is the biconcave lens, the fourth is the biconvex lens and the fifth is the positive meniscus facing the convex surface to the subject. The relative aperture of the lens is 1: 2, the angular field of view in the space of objects is 48 °, the working spectral range is 0.6 ... 1.0 μm. As you can see, the spectral range is quite narrow and the lens does not solve the task.

Ближайшим по конструктивному исполнению к предлагаемому является светосильный объектив с увеличенным задним фокальным отрезком по авт. свид. СССР №781732, опубл. 23.11.1980 г., содержащий четыре компонента, первый из которых - отрицательный в виде склеенного мениска, обращенного выгнутостью к предмету, второй - вогнуто-выпуклый мениск, третий - выпукло-вогнутый положительный мениск, четвертый - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Второй компонент расположен от первого на расстоянии 0,3-0,4 фокусного расстояния объектива, а каждый из последующих компонентов относительно своего предыдущего расположен на расстоянии не более 0,01 фокусного расстояния объектива. Второй и третий компоненты (мениски) являются общим блоком, рассчитанным на минимум сферической аберрации. Объектив имеет увеличенные относительное отверстие и угол поля зрения, но конкретные их величины не указаны. Не указана также область спектрального диапазона, в которой предназначено работать объективу, но очевидно, что это видимый спектральный диапазон.The closest in design to the proposed is a fast lens with an enlarged rear focal segment according to ed. testimonial. USSR No. 781732, publ. 11/23/1980, containing four components, the first of which is negative in the form of a glued meniscus facing inwardly toward the subject, the second is a concave-convex meniscus, the third is a convex-concave positive meniscus, and the fourth is a positive meniscus facing concavity to the image. The second component is located from the first one at a distance of 0.3-0.4 of the focal length of the lens, and each of the subsequent components relative to its previous one is located at a distance of not more than 0.01 of the focal length of the lens. The second and third components (menisci) are a common unit, designed for a minimum of spherical aberration. The lens has an increased relative aperture and angle of field of view, but their specific values are not indicated. The region of the spectral range in which the lens is intended to operate is also not indicated, but it is obvious that this is the visible spectral range.

Техническим результатом изобретения является расширение рабочей области спектра от 0,4 мкм до ближней инфракрасной (1 мкм), увеличение относительного отверстия до 1:1,4 и увеличение угла поля зрения в пространстве предметов до 88° с сохранением высокого качества изображения в указанном спектральном диапазоне.The technical result of the invention is to expand the working region of the spectrum from 0.4 μm to near infrared (1 μm), increase the relative aperture to 1: 1.4 and increase the angle of the field of view in the space of objects to 88 ° while maintaining high image quality in the specified spectral range .

Технический результат достигается тем, что в светосильном объективе, включающем отрицательный компонент, блок из двух положительных менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, и положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, в отличие от известного, отрицательный компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, положительный мениск - в виде склеенных друг с другом двояковыпуклой и двояковогнутой линз, перед которыми дополнительно введена двояковыпуклая линза, выполненная из стекла с коэффициентом дисперсии более 90.The technical result is achieved by the fact that in a fast lens comprising a negative component, a block of two positive menisci, convex to each other, and a positive meniscus, convex to the object, in contrast to the known, the negative component is made in the form of a biconcave lens, a positive meniscus - in the form of biconvex and biconcave lenses glued to each other, in front of which a biconvex lens made of glass with a dispersion coefficient of more than 90 is additionally introduced.

Выполнение первого компонента в виде двояковогнутой линзы обеспечивает увеличение угла поля зрения при сохранении высокого качества изображения по всему полю. Группа из двух последних компонентов - двояковыпуклой линзы и положительного двусклеенного мениска - и выполнение двояковыпуклой линзы из стекла с коэффициентом дисперсии более 90 обеспечивают расширение рабочего спектрального диапазона объектива от видимой до ближней ИК-области спектра (1 мкм). Апертурная диафрагма расположена между двояковыпуклой линзой, выполненной из стекла с коэффициентом дисперсии более 90, и двусклеенным компонентом и обеспечивает получение большого значения относительного отверстия - 1:1,4.The implementation of the first component in the form of a biconcave lens provides an increase in the angle of the field of view while maintaining high image quality throughout the field. A group of the last two components — a biconvex lens and a positive two-glued meniscus — and a biconvex lens made of glass with a dispersion coefficient of more than 90 provide an extension of the working spectral range of the lens from visible to near infrared (1 μm). The aperture diaphragm is located between a biconvex lens made of glass with a dispersion coefficient of more than 90 and a double-glued component and provides a large value of the relative aperture - 1: 1.4.

Оптическая схема объектива поясняется чертежом и диаграммами, где:The optical scheme of the lens is illustrated in the drawing and diagrams, where:

диаграмма 1 - частотно-контрастная характеристика;chart 1 - frequency-contrast characteristic;

диаграмма 2 - вторичный спектр и остаточный хроматизм объектива.chart 2 - secondary spectrum and residual chromatism of the lens.

Предложенный объектив показан на чертеже и содержит двояковогнутую линзу 1, положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к изображению, положительный мениск 3, обращенный выпуклостью к предмету, двояковыпуклую линзу 4 и положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы 5 и двояковогнутой линзы 6. Линза 4 и компонент из линз 5 и 6 разделены апертурной диафрагмой 7 и образуют группу 8.The proposed lens is shown in the drawing and contains a biconcave lens 1, a positive meniscus 2, convex to the image, a positive meniscus 3, convex to the object, a biconvex lens 4 and a positive component glued from a biconvex lens 5 and a biconcave lens 6. Lens 4 and component of lenses 5 and 6 are separated by an aperture diaphragm 7 and form a group 8.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив со следующими характеристиками:As a specific example of the invention, a lens with the following characteristics is designed:

фокусное расстояние объектива f′=5,58 мм;focal length of the lens f ′ = 5.58 mm;

задний фокальный отрезок S′F′=6,24 мм;posterior focal length S ′ F ′ = 6.24 mm;

относительное отверстие - 1:1,4;relative aperture - 1: 1.4;

угловое поле в пространстве предметов - 88°;angular field in the space of objects - 88 °;

спектральный диапазон - (0,4…1) мкм;spectral range - (0.4 ... 1) microns;

длина оптической системы - 6,21f′.the length of the optical system is 6.21f ′.

Радиус, ммRadius mm Толщина, ммThickness mm Показатель преломления для λ=0,546 мкмRefractive index for λ = 0.546 μm Коэффициент дисперсии для λ=0,546 мкмThe dispersion coefficient for λ = 0.546 μm Марка стеклаGlass mark Световой диаметр, ммLight diameter mm R1=-71,94R 1 = -71.94 d1=1d 1 = 1 1,6177721,617772 39,7639.76 БФ21Bf21 11,311.3 R2=6,02R 2 = 6.02 d2=7,9d 2 = 7.9 8,68.6 R3=-32,43R 3 = -32.43 d3=5,5d 3 = 5.5 1,7462311,746231 27,9427.94 ТФ4TF4 7,97.9 R4=-16,368R 4 = -16.368 d4=0,78d 4 = 0.78 9,99.9 R5=9,954R 5 = 9.954 d5=4,ld 5 = 4, l 1,7617121.761712 27,3227.32 ТФ5TF5 10,410,4 R6=6,607R 6 = 6,607 d6=l,04d 6 = l, 04 8,78.7 R7=7,87R 7 = 7.87 d7=6,5d 7 = 6.5 1,44851,4485 91,5391.53 ОК4OK4 9,59.5 R8=-11,108R 8 = -11.108 d8=0,8d 8 = 0.8 9,49,4 R9=10,814R 9 = 10.814 d9=4,2d 9 = 4,2 1,6155061,615506 60,3360.33 ТК14TK14 8,48.4 R10=-6,637R 10 = -6.637 d10=2,9d 10 = 2.9 1,7617121.761712 27,3227.32 ТФ5TF5 8,18.1 R11=83,56R 11 = 83.56 7,97.9

Объектив работает следующим образом: параллельный световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит последовательно через компоненты 1-6 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан).The lens works as follows: the parallel light flux from an object located at infinity enters the lens, where it passes sequentially through components 1-6 and forms an image of the object in the plane of the best setting in which the optical image receiver (not shown) is installed.

Частотно-контрастная характеристика данного объектива в спектральном диапазоне: 0,4-1 мкм, представлена на диаграмме 1.The frequency-contrast characteristic of this lens in the spectral range: 0.4-1 μm, is presented in diagram 1.

Из диаграммы 1 следует, что объектив имеет высокое значение коэффициента передачи контраста (КПК) на частоте 62 мм-1 как для осевого пучка лучей (0,6 - вторая кривая сверху), так и для внеосевых пучков (более 0,3), что подтверждает высокое качество изображения, получаемое объективом.From diagram 1 it follows that the lens has a high value of the contrast transfer coefficient (CPC) at a frequency of 62 mm -1 for both the axial beam of rays (0.6 - the second curve from above) and off-axis beams (more than 0.3), which confirms the high image quality obtained by the lens.

Вторичный спектр и остаточный хроматизм представленного объектива показан на диаграмме 2.The secondary spectrum and residual chromatism of the presented lens is shown in diagram 2.

Диаграмма 2 показывает, что величина остаточного хроматизма представленного объектива не превышает 0,011f′, что говорит о хорошем исправлении хроматических аберраций во всем спектральном диапазоне работы объектива.Diagram 2 shows that the residual chromaticity of the presented lens does not exceed 0.011f ′, which indicates a good correction of chromatic aberrations in the entire spectral range of the lens.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата по сравнению с ближайшим аналогом: расширен спектральный диапазон работы до 0,4…1,0 мкм вместо 0,6…1,0 мкм (при хорошем качестве изображения точки на оси и по полю), получено относительное отверстие объектива 1:1,4 и угловое поле зрения в пространстве предметов 88.Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained in comparison with the closest analogue: the spectral range of operation is expanded to 0.4 ... 1.0 μm instead of 0.6 ... 1.0 μm (with good image quality, points on the axis and field ), the relative aperture of the lens 1: 1.4 and the angular field of view in the space of objects 88 were obtained.

Claims (1)

Светосильный объектив, включающий отрицательный компонент, блок из двух положительных менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, и положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, отличающийся тем, что отрицательный компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, положительный мениск - в виде склеенных друг с другом двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а перед ними дополнительно введена двояковыпуклая линза, выполненная из оптического стекла с коэффициентом дисперсии более 90. A fast lens comprising a negative component, a block of two positive meniscuses convex to each other, and a positive meniscus convex to the object, characterized in that the negative component is made in the form of a biconcave lens, and the positive meniscus is in the form of biconvex glued together and biconcave lenses, and in front of them is additionally introduced a biconvex lens made of optical glass with a dispersion coefficient of more than 90.
RU2013142872/28A 2013-09-23 2013-09-23 Large-aperture lens RU2545465C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013142872/28A RU2545465C1 (en) 2013-09-23 2013-09-23 Large-aperture lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013142872/28A RU2545465C1 (en) 2013-09-23 2013-09-23 Large-aperture lens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2545465C1 true RU2545465C1 (en) 2015-03-27
RU2013142872A RU2013142872A (en) 2015-03-27

Family

ID=53286525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013142872/28A RU2545465C1 (en) 2013-09-23 2013-09-23 Large-aperture lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2545465C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648019C1 (en) * 2016-12-16 2018-03-21 Акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" High-aperture lens
RU2649227C1 (en) * 2016-11-17 2018-03-30 Акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" High-aperture lens

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU781732A1 (en) * 1979-01-22 1980-11-23 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики High-power objective lens with increased rear focal length
RU2178194C1 (en) * 2000-05-23 2002-01-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens
CN101093275A (en) * 2007-07-13 2007-12-26 中国科学院上海光学精密机械研究所 Large-caliber laser imaging lens
RU2433433C1 (en) * 2010-04-26 2011-11-10 Закрытое Акционерное Общество "Импульс" Projection lens

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU781732A1 (en) * 1979-01-22 1980-11-23 Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики High-power objective lens with increased rear focal length
RU2178194C1 (en) * 2000-05-23 2002-01-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens
CN101093275A (en) * 2007-07-13 2007-12-26 中国科学院上海光学精密机械研究所 Large-caliber laser imaging lens
RU2433433C1 (en) * 2010-04-26 2011-11-10 Закрытое Акционерное Общество "Импульс" Projection lens

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2649227C1 (en) * 2016-11-17 2018-03-30 Акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" High-aperture lens
RU2648019C1 (en) * 2016-12-16 2018-03-21 Акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" High-aperture lens

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013142872A (en) 2015-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104820282A (en) Single-display-shared large-exit-pupil binocular eyepiece optical system
RU2545465C1 (en) Large-aperture lens
RU2451312C1 (en) Objective lens
RU2723338C1 (en) Fast lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU2396581C1 (en) Large-aperture lens
RU163268U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162318U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162339U1 (en) TWO-LENS LENS
RU155281U1 (en) LIGHT WIDTH WIDE ANGLE LENS
RU2547005C1 (en) Apochromatic lens
RU2577082C1 (en) Apochromatic athermal lens (versions)
RU2421764C1 (en) Objective lens for visible and near infrared spectrum
RU2648019C1 (en) High-aperture lens
RU2649227C1 (en) High-aperture lens
RU2445659C1 (en) Large-aperture lens
RU2726261C1 (en) High-output lens
RU2331909C1 (en) Objective lens for closer infrared spectrum
RU204248U1 (en) LENS
RU2737029C1 (en) Large aperture lens
RU159367U1 (en) LIGHT WIDTH WIDE ANGLE LENS
RU2427864C1 (en) Eyepiece with pinhole exit pupil
RU2726280C1 (en) High-output lens
RU2561340C1 (en) Four-mirror lens
RU2656015C1 (en) Optical system