RU2547005C1 - Apochromatic lens - Google Patents

Apochromatic lens Download PDF

Info

Publication number
RU2547005C1
RU2547005C1 RU2013143707/28A RU2013143707A RU2547005C1 RU 2547005 C1 RU2547005 C1 RU 2547005C1 RU 2013143707/28 A RU2013143707/28 A RU 2013143707/28A RU 2013143707 A RU2013143707 A RU 2013143707A RU 2547005 C1 RU2547005 C1 RU 2547005C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
component
lenses
glued
positive
Prior art date
Application number
RU2013143707/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013143707A (en
Inventor
Сергей Николаевич Скляров
Екатерина Михайловна Савелова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" filed Critical Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority to RU2013143707/28A priority Critical patent/RU2547005C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547005C1 publication Critical patent/RU2547005C1/en
Publication of RU2013143707A publication Critical patent/RU2013143707A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: lens comprises three components on the beam path. The first component is in the form of a positive meniscus, glued from a biconvex and biconcave lens and facing the image plane its concave side. The second component is in the form of a positive meniscus, glued from a first positive lens and a negative lens. The third component is negative and is glued from a biconvex lens and a biconcave lens. The refraction indices and average dispersion coefficients of the materials of the lenses satisfy relationships given in the claim. The lens can be supplemented with a beam-splitter prism placed between the third component and the image plane.
EFFECT: high light-gathering power while maintaining image quality by selecting a combination of glass and aberration correction, which reduces coordinate chromatism and correcting residual astigmatism.
2 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве объективов в различных приборах, например, объективах телевизионной камеры или телевизионно-дальномерного канала.The invention relates to optical instrumentation and can be used as lenses in various devices, for example, the lenses of a television camera or television rangefinder channel.

Известны апохроматические объективы, описанные в патентах RU №2433432, МПК G02B 9/12, опубл. 10.02.2011 г., RU №2331094, МПК G02B 9/28, опубл. 10.08.2008 г. Данные объективы обладают невысокой светосилой, что ограничивает их использование в телевизионных системах при низких уровнях освещенности.Known apochromatic lenses described in patents RU No. 2433432, IPC G02B 9/12, publ. 02/10/2011, RU No. 2331094, IPC G02B 9/28, publ. August 10, 2008. These lenses have a low aperture, which limits their use in television systems at low light levels.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является апохроматический объектив, описанный в патенте RU №2429508, МПК G02B 9/14, опубл. 20.09.2011 г. Данный объектив состоит по ходу лучей из трех компонентов: первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости изображений, второй компонент - в виде мениска, склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, третий компонент обращен вогнутой стороной к плоскости изображений и выполнен в виде близкорасположенных линз, первая из которых двояковыпуклая, вторая -отрицательная линза. Преломляющие поверхности линз являются сферическими. Линзы выполнены из двух марок оптических стекол. Показатели преломления и коэффициенты средней дисперсии материалов линз удовлетворяют соотношению: 1,82<n1<1,9; 1,57<n2<1,65; 21<ν1<30; 60<ν2<67, кроме того, данный объектив имеет невысокую светосилу, которая равна 1:7.The closest analogue to the claimed technical solution is the apochromatic lens described in patent RU No. 2429508, IPC G02B 9/14, publ. 09/20/2011 This lens consists of three components along the rays: the first component is made in the form of a positive meniscus facing the concave side to the image plane, the second component is in the form of a meniscus glued from biconcave and biconvex lenses, the third component is facing the concave side to image plane and made in the form of closely spaced lenses, the first of which is biconvex, the second is a negative lens. The refractive surfaces of the lenses are spherical. Lenses are made of two brands of optical glasses. The refractive indices and the coefficients of the average dispersion of the lens materials satisfy the ratio: 1.82 <n1 <1.9; 1.57 <n2 <1.65; 21 <ν1 <30; 60 <ν2 <67, in addition, this lens has a low aperture ratio, which is 1: 7.

Задача изобретения - создание апохроматического объектива с улучшенными эксплуатационными характеристиками.The objective of the invention is the creation of an apochromatic lens with improved performance.

Технический результат - повышение светосилы объектива при сохранении качества изображения путем подбора комбинации стекол и коррекции аберраций, обеспечивающих снижение хроматизма положения и исправления остаточного астигматизма.The technical result is an increase in the aperture of the lens while maintaining image quality by selecting a combination of glasses and correcting aberrations, which reduce the chromaticity of the position and correct residual astigmatism.

Это достигается тем, что в апохроматическом объективе, содержащем по ходу луча три компонента, первый из которых выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости изображений, второй - в виде склеенного из двух линз мениска, одна из которых положительная, а другая - отрицательная, третий компонент отрицательный, содержащий положительную и отрицательную линзы, в отличие от известного, мениск первого компонента выполнен в виде склеенного дублета из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент положительный и первая линза в котором положительная, а третий компонент - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, при этом показатели преломления и коэффициенты средней дисперсии материалов линз удовлетворяют соотношениям:This is achieved by the fact that in an apochromatic lens containing three components along the beam, the first of which is made in the form of a positive meniscus with its concave side facing the image plane, the second is in the form of a meniscus glued from two lenses, one of which is positive and the other negative, the third component is negative, containing positive and negative lenses, in contrast to the known one, the meniscus of the first component is made in the form of a glued doublet of biconvex and biconcave lenses, the second component is polo itelny and wherein the first lens is positive, and a third component - of carded biconvex and biconcave lenses, the refractive indices and dispersion medium coefficients materials lenses satisfy the relations:

1,6>nD1=nD3=nD5≥1,71.6> n D1 = n D3 = n D5 ≥1.7

50≥υD1D3D5≥6150≥υ D1 = υ D3 = υ D5 ≥61

1,65≥nD2≥1,761.65≥n D2 ≥1.76

26≥υD2≥3326≥υ D2 ≥33

1,7≥nD4≥1,81.7≥n D4 ≥1.8

48≥υD4≥5448≥υ D4 ≥54

1,5≥nD6≥1,61.5≥n D6 ≥1.6

50≥υD6≥5450≥υ D6 ≥54

где nD1….6 - коэффициенты преломления материала 1-6 линз на длине волны соответствующей линии D спектра;where n D1 ... .6 are the refractive indices of the material 1-6 lenses at the wavelength of the corresponding line D of the spectrum;

υD1….6 - число Аббе материала 1-6 линз для длины волны соответствующей линии D спектра.υ D1 ... .6 is the Abbe number of the material 1-6 lenses for the wavelength of the corresponding line D of the spectrum.

Кроме того, объектив может быть дополнен светоделительной призмой, установленной между третьим компонентом и плоскостью изображения.In addition, the lens can be supplemented by a beam splitting prism mounted between the third component and the image plane.

На фиг.1 представлена оптическая схема предложенного объектива, на фиг.2 представлена оптическая схема объектива со светоделительной призмой, на фиг.3 - график функции передачи модуляции, на фиг.4 - график продольной хроматической аберрации, на фиг.5 - график кривизны поля и дисторсии.Figure 1 presents the optical diagram of the proposed lens, figure 2 shows the optical diagram of the lens with a beam-splitting prism, figure 3 is a graph of the modulation transmission function, figure 4 is a graph of longitudinal chromatic aberration, figure 5 is a graph of the field curvature and distortions.

Апохроматический объектив (фиг.1) состоит по ходу лучей из трех компонентов: первого компонента 1, выполненного в виде положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости изображений, второго компонента 2, выполненного в виде положительного склеенного мениска, третий компонент 3 выполнен в виде склеенной отрицательной линзы, обращенной вогнутой стороной к плоскости изображений. Первый компонент 1 состоит из склеенного дублета из двояковыпуклой линзы 4 и двояковогнутой линзы 5. Второй компонент 2 склеенный, и первой в склейке расположена положительная линза 6, а второй - отрицательная линза 7. Третий компонент 3 склеенный из двояковыпуклой линзы 8 и двояковогнутой линзы 9.The apochromatic lens (Fig. 1) consists of three components along the rays: the first component 1, made in the form of a positive meniscus, with its concave side facing the image plane, the second component 2, made in the form of a positive glued meniscus, the third component 3 is made in the form of glued a negative lens facing the concave side to the image plane. The first component 1 consists of a glued doublet of a biconvex lens 4 and a biconcave lens 5. The second component 2 is glued, and the first is a positive lens 6 in the gluing, and the second is a negative lens 7. The third component 3 is glued from a biconvex lens 8 and a biconcave lens 9.

Апохроматический объектив (фиг.2) дополнен светоделительной призмой 10, установленной между третьим компонентом и плоскостью изображения.The apochromatic lens (figure 2) is supplemented by a beam splitting prism 10 mounted between the third component and the image plane.

На фиг.3-5 приведены график функции передачи модуляции и графики аберраций рассчитанного апохроматического объектива.Figure 3-5 shows a graph of the modulation transfer function and the aberration graphs of the calculated apochromatic lens.

Апохроматический объектив работает следующим образом:The apochromatic lens works as follows:

световой поток, исходящий из бесконечно удаленной точки предмета, попадает на первую поверхность первого компонента 1 и проходит через склеенный дублет из двояковыпуклой линзы 4 и двояковогнутой линзы 5, а затем последовательно через склеенный второй компонент 2, где первой в склейке расположена положительная линза 6, а второй - отрицательная линза 7, и через третий компонент 3, выполненный в виде склеенных двояковыпуклой линзы 8 и двояковогнутой линзы 9, и образует изображение предмета в фокальной плоскости объектива.the light flux emanating from an infinitely distant point of the object enters the first surface of the first component 1 and passes through a glued doublet from a biconvex lens 4 and a biconcave lens 5, and then sequentially through a glued second component 2, where the positive lens 6 is located first in the gluing, and the second is a negative lens 7, and through the third component 3, made in the form of glued biconvex lens 8 and biconcave lens 9, and forms an image of the object in the focal plane of the lens.

При установленной светоделительной призме 10, световой поток проходит через нее и формирует изображение бесконечно удаленного предмета в двух разных плоскостях: одной, оптически связанной с гранью светоделительной призмы 10, выделяющей излучение в спектральном диапазоне чувствительности ПЗС-матрицы, и другой, оптически связанной с гранью светоделительной призмы 10 выделяющей излучение на длине волны излучения лазера.When a beam splitting prism 10 is installed, the light flux passes through it and forms an image of an infinitely distant object in two different planes: one that is optically coupled to the face of the beam splitter prism 10, which emits radiation in the spectral sensitivity range of the CCD matrix, and the other that is optically coupled to the beam splitter prisms 10 emitting radiation at a wavelength of laser radiation.

В соответствии с предложенным решением рассчитан конкретный объектив, конструктивные параметры которого приведены в таблице.In accordance with the proposed solution, a specific lens is calculated, the design parameters of which are given in the table.

Радиус, ммRadius mm Толщина, ммThickness mm Марка материалаMaterial grade nD, υD n D , υ D Световой диаметр, ммLight diameter mm R1=218,159R 1 = 218.159 7373 d1=12d 1 = 12 TK21Tk21 nD=1,6569 υD=51,1n D = 1.6569 υ D = 51.1 R2=-124,483R 2 = -124,483 7373 d2=7,3d 2 = 7.3 ТФ2TF2 nD=1,6727 υD=32,1n D = 1.6727 υ D = 32.1 R3=357,020R 3 = 357,020 7373 d3=7,8d 3 = 7.8 R4=101,296R 4 = 101.296 7171 d4=15d 4 = 15 TK21Tk21 nD=1,6569 υD=51,1n D = 1.6569 υ D = 51.1 R5=-101,296R 5 = -101,296 7171 d5=7,1d 5 = 7.1 CTK19CTK19 nD=1,7441 υD=50,4n D = 1,7441 υ D = 50,4 R6=218,159R 6 = 218,159 7171 d6=9,7d 6 = 9.7 R7=68,747R 7 = 68,747 6363 d7=13d 7 = 13 TK21Tk21 nD=1,6569 υD=51,1n D = 1.6569 υ D = 51.1 R8=-182,329R 8 = -182.329 6363 d8=6,1d 8 = 6.1 ОФ1OF1 nD=1,5295 υD=51,7n D = 1.5295 υ D = 51.7 R9=43,439R 9 = 43,439 50fifty

Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояние f′=280 ммfocal length f ′ = 280 mm

относительное отверстие 1:4relative aperture 1: 4

угол поля зрения 2 ω=2°angle of view 2 ω = 2 °

Предлагаемый апохроматический объектив имеет высокое качество изображения, что подтверждается графиком функции передачи модуляции (фиг.3) - коэффициент передачи модуляции в спектральном диапазоне от 0,52 до 0,90 мкм на 200 лин/мм составляет не менее 0,3 для оси и не менее 0,25 для края поля зрения, графиком продольной хроматической аберрации (фиг.4) - хроматизм положения не более 70 мкм, кривизной поля и дисторсии (фиг.5) - астигматизм не более 15 мкм, дисторсия не более 0,02%.The proposed apochromatic lens has high image quality, which is confirmed by the graph of the modulation transfer function (Fig. 3) - the modulation transmission coefficient in the spectral range from 0.52 to 0.90 μm per 200 lines / mm is not less than 0.3 for the axis and not less than 0.25 for the edge of the field of view, the graph of longitudinal chromatic aberration (figure 4) - the chromaticity of the position is not more than 70 microns, the curvature of the field and distortion (figure 5) - astigmatism is not more than 15 microns, distortion is not more than 0.02%.

Таким образом, достигнут технический результат - создан апохроматический объектив с увеличенным относительным отверстием, уменьшенным хроматизмом положения и уменьшенным остаточным астигматизмом и повышенной светосилой.Thus, a technical result was achieved - an apochromatic lens was created with an increased relative aperture, decreased position chromatism and reduced residual astigmatism and increased aperture.

Claims (2)

1. Апохроматический объектив, содержащий по ходу луча три компонента, первый из которых выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости изображений, второй - в виде склеенного из двух линз мениска, одна из которых положительная, а другая - отрицательная, третий компонент отрицательный, содержащий положительную и отрицательную линзы, отличающийся тем, что мениск первого компонента выполнен в виде склеенного дублета из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент положительный и первая из линз положительная, а третий компонент - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, при этом показатели преломления и коэффициенты средней дисперсии материалов линз удовлетворяют соотношениям:
1,6>nD1=nD3=nD5≥1,7
50≥υD1D3D5≥61
1,65≥nD2≥1,76
26≥υD2≥33
1,7≥nD4≥1,8
48≥υD4≥54
1,5≥nD6≥1,6
50≥υD6≥54
где nD1….6 - коэффициенты преломления материала 1-6 линз на длине волны соответствующей линии D спектра;
υD1….6 - число Аббе материала 1-6 линз для длины волны соответствующей линии D спектра.
1. Apochromatic lens containing three components along the beam, the first of which is made in the form of a positive meniscus with the concave side facing the image plane, the second - in the form of a meniscus glued from two lenses, one of which is positive and the other is negative, the third component negative, containing positive and negative lenses, characterized in that the meniscus of the first component is made in the form of a glued doublet of biconvex and biconcave lenses, the second component is positive and the first of the lenses false, and the third component is glued from a biconvex and biconcave lenses, while the refractive indices and the average dispersion coefficients of the lens materials satisfy the relations:
1.6> n D1 = n D3 = n D5 ≥1.7
50≥υ D1 = υ D3 = υ D5 ≥61
1.65≥n D2 ≥1.76
26≥υ D2 ≥33
1.7≥n D4 ≥1.8
48≥υ D4 ≥54
1.5≥n D6 ≥1.6
50≥υ D6 ≥54
where n D1 ... .6 are the refractive indices of the material 1-6 lenses at the wavelength of the corresponding line D of the spectrum;
υ D1 ... .6 is the Abbe number of the material 1-6 lenses for the wavelength of the corresponding line D of the spectrum.
2. Апохроматический объектив по п.1, отличающийся тем, что он дополнен светоделительной призмой, установленной между третьим компонентом и плоскостью изображения. 2. The apochromatic lens according to claim 1, characterized in that it is supplemented by a beam splitting prism mounted between the third component and the image plane.
RU2013143707/28A 2013-09-30 2013-09-30 Apochromatic lens RU2547005C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013143707/28A RU2547005C1 (en) 2013-09-30 2013-09-30 Apochromatic lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013143707/28A RU2547005C1 (en) 2013-09-30 2013-09-30 Apochromatic lens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2547005C1 true RU2547005C1 (en) 2015-04-10
RU2013143707A RU2013143707A (en) 2015-04-10

Family

ID=53282299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013143707/28A RU2547005C1 (en) 2013-09-30 2013-09-30 Apochromatic lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2547005C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690098C1 (en) * 2018-10-11 2019-05-30 Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" Near-ir spectrum lens
RU195924U1 (en) * 2019-11-13 2020-02-11 Открытое Акционерное Общество "Пеленг" LENS

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989317A (en) * 1974-02-21 1976-11-02 Olympus Optical Co., Ltd. Objective lens system
US6128139A (en) * 1996-10-30 2000-10-03 Nikon Corporation Microscope objective lens
RU2429508C1 (en) * 2010-02-15 2011-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ГОУ ВПО "СГГА") Apochromatic lens
RU2433432C2 (en) * 2009-07-30 2011-11-10 Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" (ОАО "ПО "НПЗ") Apochromatic lens (versions)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989317A (en) * 1974-02-21 1976-11-02 Olympus Optical Co., Ltd. Objective lens system
US6128139A (en) * 1996-10-30 2000-10-03 Nikon Corporation Microscope objective lens
RU2433432C2 (en) * 2009-07-30 2011-11-10 Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Новосибирский приборостроительный завод" (ОАО "ПО "НПЗ") Apochromatic lens (versions)
RU2429508C1 (en) * 2010-02-15 2011-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ГОУ ВПО "СГГА") Apochromatic lens

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690098C1 (en) * 2018-10-11 2019-05-30 Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" Near-ir spectrum lens
RU195924U1 (en) * 2019-11-13 2020-02-11 Открытое Акционерное Общество "Пеленг" LENS

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013143707A (en) 2015-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104516096B (en) Tube lens unit
RU2451312C1 (en) Objective lens
RU2547005C1 (en) Apochromatic lens
RU192789U1 (en) FOUR-LENS APOCHROMATIC LENS
RU2723338C1 (en) Fast lens
RU2396581C1 (en) Large-aperture lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU195924U1 (en) LENS
RU162339U1 (en) TWO-LENS LENS
RU2545465C1 (en) Large-aperture lens
RU2464599C1 (en) Endoscope lens
RU186325U1 (en) TWO COMPONENT APOCHROMATIC LENS
US8503113B2 (en) Wide-angle relay lens and imaging system having same
RU2333518C2 (en) Catadioptric lens
RU204540U1 (en) LENS
RU2726280C1 (en) High-output lens
RU2429508C1 (en) Apochromatic lens
RU157161U1 (en) LENS
RU204248U1 (en) LENS
RU2726261C1 (en) High-output lens
RU2690053C1 (en) High-output lens
RU2711627C1 (en) High-aperture lens for near ir spectral range
RU2412455C1 (en) Four-element lens
RU142867U1 (en) LENS
RU2727269C1 (en) Fast eyepiece with remote exit pupil

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20200910