RU2560748C1 - Large aperture optical system - Google Patents

Large aperture optical system Download PDF

Info

Publication number
RU2560748C1
RU2560748C1 RU2014123180/28A RU2014123180A RU2560748C1 RU 2560748 C1 RU2560748 C1 RU 2560748C1 RU 2014123180/28 A RU2014123180/28 A RU 2014123180/28A RU 2014123180 A RU2014123180 A RU 2014123180A RU 2560748 C1 RU2560748 C1 RU 2560748C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
negative meniscus
negative
meniscus
meniscus lens
Prior art date
Application number
RU2014123180/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Александрович Малькин
Юрий Борисович Грудзино
Original Assignee
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 Акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" filed Critical Акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла"
Priority to RU2014123180/28A priority Critical patent/RU2560748C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2560748C1 publication Critical patent/RU2560748C1/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: device comprises positive and negative meniscus lenses arranged along the beam and with their convexity facing the subject, aperture diaphragm, negative component glued of biconcave lens and biconvex lens, biconvex lens and positive meniscus lens with its concavity facing the image. Negative meniscus lens satisfies the following terms: 2.5 mm≤r4(r3-d3)/[n2r4-(n2-1)(r3-d3)]≤2.7 mm; 1.723≤n2≤1.734; 27.9≤υ2≤29.3, where r3 and r4 are negative meniscus lens radii; d3 is negative meniscus lens depth; n2 is negative meniscus refractive exponent; υ2 is negative meniscus lens Abbey number.
EFFECT: improved manufacturability, high image quality.
1 dwg 3 tbl

Description

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в приборах ночного видения.The invention relates to the field of optoelectronic technology and can be used in night vision devices.

Известен объектив модифицированного гауссовского типа (патент DD 245059, кл. G02B 9/62, опубл. 1987 г.), содержащий расположенные по ходу луча положительный мениск, компонент, склеенный из двух менисков, обращенных вогнутостью к диафрагме, компонент, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Объектив имеет светосилу 1:1,4 и небольшой угол поля зрения 35°. В аналогичном объективе по патенту RU 2315341 C1, опубл. 20.01.2008 г., объектив содержит пять компонентов, первый из которых (по ходу луча) - одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, второй компонент - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - двухсклеенный мениск, обращенный внешней выпуклой поверхностью к изображению, состоящий из отрицательной и положительной линз, четвертый и пятый компоненты - одиночные положительные линзы; объектив имеет фокусное расстояние 24,95 мм, светосилу 1:1,5 и угол поля зрения 18 град. 20 мин. Расстояние Δ2 между автоколлимационными точками во втором компоненте, определяемое по формуле, связывающей радиусы r3 и r4 линзы и показатель преломления ее материала n2 (Ельников Н.Т., Дитев А.Ф., Юрусов И.К., Сборка и юстировка оптико-механических приборов. М.: Машиностроение, 1974, с. 114-115), равно:A known lens of the modified Gaussian type (patent DD 245059, class G02B 9/62, published in 1987) containing a positive meniscus located along the beam, a component glued from two menisci facing concavity to the diaphragm, a component glued from biconcave and a biconvex lens, a biconvex lens, and a positive meniscus with a concavity toward the image. The lens has an aperture of 1: 1.4 and a small field of view angle of 35 °. In a similar lens according to patent RU 2315341 C1, publ. 01/20/2008, the lens contains five components, the first of which (along the beam) is a single positive meniscus convex to the object, the second component is a single negative meniscus convex to the object, and the third component is a double-glued meniscus facing an external convex surface to the image, consisting of negative and positive lenses, the fourth and fifth components are single positive lenses; the lens has a focal length of 24.95 mm, aperture ratio of 1: 1.5 and a field of view angle of 18 degrees. 20 minutes. The distance Δ 2 between the autocollimation points in the second component, determined by the formula connecting the radii r 3 and r 4 of the lens and the refractive index of its material n 2 (Elnikov N.T., Ditev A.F., Yurusov I.K., Assembly and adjustment of optical-mechanical devices. M.: Mechanical Engineering, 1974, S. 114-115), equal to:

Δ2=r4(r3-d3)/[n2r4-(n2-1)(r3-d3)]=6,85 мм.Δ 2 = r 4 (r 3 -d 3 ) / [n 2 r 4 - (n 2 -1) (r 3 -d 3 )] = 6.85 mm.

Как видим, расстояние между автоколлимационными точками второго компонента достаточно большое, однако данный объектив имеет небольшие угол поля зрения и относительное отверстие, что не позволяет решить поставленную задачу.As you can see, the distance between the autocollimation points of the second component is quite large, however, this lens has a small angle of view and a relative aperture, which does not allow us to solve the problem.

Ближайшим по конструктивному исполнению к предлагаемому является светосильный объектив по патенту RU 2384869 С1, опубл. 20.03.2010 г., состоящий из последовательно расположенных по ходу луча одиночного положительного мениска и одиночного отрицательного мениска, обращенных выпуклостью к предмету, апертурной диафрагмы, двояковогнутой линзы, склеенной с двояковыпуклой линзой, двояковыпуклой одиночной линзы и одиночного положительного мениска. За объективом установлена плоскопараллельная пластина, выполняющая также роль светофильтра для области спектра 0,55-0,95 мкм. Объектив имеет высокое качество изображения и следующие технические характеристики:The closest in design to the proposed is a fast lens according to patent RU 2384869 C1, publ. 03/20/2010, consisting of a single positive meniscus and a single negative meniscus sequentially located along the beam, convex to the object, an aperture diaphragm, a biconcave lens glued to a biconvex lens, a biconvex single lens, and a single positive meniscus. A plane-parallel plate is installed behind the lens, which also acts as a light filter for the spectral region 0.55-0.95 μm. The lens has high image quality and the following technical specifications:

фокусное расстояние объектива f′=20,3 мм;focal length of the lens f ′ = 20.3 mm;

задний фокальный отрезок (без пластины) S′F′=13,96 мм;posterior focal segment (without plate) S ′ F ′ = 13.96 mm;

относительное отверстие - 1:1,3;relative aperture - 1: 1.3;

угловое поле в пространстве предметов - 48°.the angular field in the space of objects is 48 °.

В объективе расстояние между автоколлимационными точками отрицательного (второго по ходу луча) мениска равно Δ2=r4(r3-d3)/[n2r4-(n2-1)(r3-d3)]=0,95 мм, что характеризует низкую технологичность изготовления указанного мениска, а также снижает точность сборки и контроля объектива в целом.In the lens, the distance between the autocollimation points of the negative (second along the ray) meniscus is Δ 2 = r 4 (r 3 -d 3 ) / [n 2 r 4 - (n 2 -1) (r 3 -d 3 )] = 0 , 95 mm, which characterizes the low manufacturability of manufacturing the specified meniscus, and also reduces the accuracy of assembly and control of the lens as a whole.

Техническим результатом изобретения является повышение технологичности изготовления объектива при сохранении технических характеристик, качества получаемого изображения.The technical result of the invention is to increase the manufacturability of the manufacture of the lens while maintaining the technical characteristics, quality of the image.

Технический результат достигается тем, что в светосильном объективе, включающем расположенные по ходу луча положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью в сторону предмета, апертурную диафрагму, компонент, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, в отличие от известного, отрицательный второй мениск выполнен с условиями:The technical result is achieved by the fact that in a fast lens, including positive and negative menisci located along the beam, convex towards the object, an aperture diaphragm, a component glued from a biconcave and biconvex lens, a biconvex lens and a positive meniscus turned by concavity towards unlike the known, the negative second meniscus is made with the conditions:

2,5 мм≤r4(r3-d3)/[n2r4-(n2-1)(r3-d3)]≤2,7 мм;2.5 mm≤r 4 (r 3 -d 3 ) / [n 2 r 4 - (n 2 -1) (r 3 -d 3 )] ≤2.7 mm;

1,723≤n2≤1,734;1.723≤n 2 ≤1.734;

27,9≤υ2≤29,3,27.9≤υ 2 ≤29.3,

где r3 и r4 - радиусы второго мениска;where r 3 and r 4 are the radii of the second meniscus;

d3 - толщина второго мениска;d 3 - the thickness of the second meniscus;

n2 - показатель преломления второго по ходу луча мениска;n 2 is the refractive index of the second meniscus along the ray;

υ2 - число Аббе второго по ходу луча мениска.υ 2 is the Abbe number of the second meniscus along the ray.

Выполнение указанных условий, в частности выполнение отрицательного мениска с более крутым радиусом задней поверхности с одновременным уменьшением толщины d3 и при условии, что показатель преломления второго мениска будет находиться в пределах от 1,723 до 1,734, а число Аббе в пределах от 27,9 до 29,3, позволяет увеличить расстояние между автоколлимационными точками от первой и второй поверхностей отрицательного мениска (2,5 мм≤Δ2≤2,7 мм), что, в свою очередь, повышает технологичность производства оптических деталей и объектива в целом при сохранении тактико-технических характеристик прототипа.Fulfillment of these conditions, in particular, the fulfillment of a negative meniscus with a steeper radius of the rear surface with a simultaneous decrease in thickness d 3 and provided that the refractive index of the second meniscus is in the range from 1.723 to 1.734 and the Abbe number is in the range from 27.9 to 29 3, allows to increase the distance between the autocollimator points from the first and second surfaces of a negative meniscus (2,5 mm≤Δ ≤2,7 2 mm), which in turn increases the manufacturability of the optical components and the lens as a whole maintained at NII performance characteristics of the prototype.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого объектива.The drawing shows an optical diagram of the proposed lens.

Объектив состоит из последовательно расположенных по ходу луча одиночного положительного мениска 1, одиночного отрицательного мениска 2, обращенных выпуклостью к предмету, апертурной диафрагмы 3, двояковогнутой линзы 4, склеенной с двояковыпуклой линзой 5, двояковыпуклой одиночной линзы 6 и одиночного положительного мениска 7. Двусклеенный компонент в целом является отрицательным. За объективом установлена плоскопараллельная пластина 8, выполняющая также роль светофильтра для области спектра 0,55-0,95 мкм. Предложенная оптическая схема работает как объектив. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 4, 5, 6, 7, светофильтр 8 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения. Конструктивные параметры объектива для двух вариантов исполнения приведены в таблицах 1 и 2.The lens consists of a successive single meniscus 1, a single negative meniscus 2 convex to the object, an aperture diaphragm 3, a biconcave lens 4, glued with a biconvex lens 5, a biconvex single lens 6, and a single positive meniscus 7. Two-glued component overall is negative. Behind the lens there is a plane-parallel plate 8, which also acts as a light filter for the spectral region of 0.55-0.95 microns. The proposed optical circuit operates as a lens. The light flux from an object located at infinity falls into the lens, where the light filter 8 passes through the lenses 1, 2, 4, 5, 6, 7 and forms an image of the object in the plane of the best setup in which the optical radiation receiver is installed. The design parameters of the lens for two versions are given in tables 1 and 2.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

В объективе выполняются заявленные пределы значений показателя преломления и коэффициента дисперсии отрицательного мениска, а при подстановке в алгебраическую формулу значений r3, r4, n2 расстояние между автоколлимационными точками Δ2 будет в пределах от 2,5 до 2,7 мм.The stated limits of the values of the refractive index and the dispersion coefficient of the negative meniscus are fulfilled in the lens, and when substituting the values of r 3 , r 4 , n 2 in the algebraic formula, the distance between the autocollimation points Δ 2 will be in the range from 2.5 to 2.7 mm.

Объектив имеет следующие технические характеристики (для двух вариантов исполнения):The lens has the following specifications (for two versions):

фокусное расстояние объектива f=20,4 мм;focal length of the lens f = 20.4 mm;

задний фокальный отрезок (без пластины) S′F′=13,6 мм;posterior focal segment (without plate) S ′ F ′ = 13.6 mm;

относительное отверстие - 1:1,3;relative aperture - 1: 1.3;

угловое поле в пространстве предметов - 48°.the angular field in the space of objects is 48 °.

Объектив предназначен для работы в ночных приборах. Он дает изображение объектов на фотокатоде ЭОПа. Объектив рассчитан совместно с защитной плоскопараллельной пластиной 8 ЭОПа, выполняющей также роль светофильтра в области спектра 0,55-0,95 мкм и расположенной около фокальной плоскости объектива. Качество изображения объектива характеризуется его коэффициентами передачи контраста (КПК). В таблице 3 сравниваются КПК предложенных вариантов объектива и прототипа.The lens is designed to work in night devices. It gives an image of objects on the photocathode of the image intensifier tube. The lens is designed together with a protective plane-parallel plate 8 of the image intensifier tube, which also acts as a light filter in the spectral region of 0.55-0.95 μm and is located near the focal plane of the lens. The image quality of the lens is characterized by its contrast transfer coefficients (CPC). Table 3 compares the PDA of the proposed lens and prototype options.

Figure 00000003
Figure 00000003

Таким образом, в предложенных вариантах объектива обеспечено получение технического результата по сравнению с ближайшим аналогом: при высоком относительном отверстии 1:1,3 и увеличенном до 48° угле поля зрения достигается и увеличение расстояния между автоколлимационными точками от первой и второй поверхностей второго (по ходу луча) компонента (2,5 мм≤Δ2≤2,7 мм), что, в свою очередь, повышает технологичность изготовления оптических деталей и объектива при сохранении высоких (на уровне прототипа) значений КПК.Thus, in the proposed lens variants, a technical result is obtained in comparison with the closest analogue: with a high relative aperture of 1: 1.3 and a field of view angle increased to 48 °, an increase in the distance between the autocollimation points from the first and second surfaces of the second (along beam) component (2.5 mm≤Δ 2 ≤2.7 mm), which, in turn, increases the manufacturability of the manufacture of optical parts and the lens while maintaining high (at the prototype level) values of the CCP.

Claims (1)

Светосильный объектив, включающий положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью в сторону предмета, апертурную диафрагму, компонент, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что отрицательный мениск выполнен с условиями:
2,5 мм≤r4(r3-d3)/[n2r4-(n2-1)(r3-d3)]≤2,7 мм;
1,723≤n2≤1,734;
27,9≤υ2≤29,3,
где r3 и r4 - радиусы отрицательного мениска;
d3 - толщина отрицательного мениска;
n2 - показатель преломления отрицательного мениска;
υ2 - число Аббе отрицательного мениска.
A fast lens, including positive and negative menisci, convex towards the subject, an aperture diaphragm, a component glued from a biconcave and biconvex lens, a biconvex lens and a positive meniscus, facing concavity to the image, characterized in that the negative meniscus is made with the following conditions:
2.5 mm≤r 4 (r 3 -d 3 ) / [n 2 r 4 - (n 2 -1) (r 3 -d 3 )] ≤2.7 mm;
1.723≤n 2 ≤1.734;
27.9≤υ 2 ≤29.3,
where r 3 and r 4 are the radii of the negative meniscus;
d 3 - the thickness of the negative meniscus;
n 2 is the refractive index of the negative meniscus;
υ 2 is the Abbe number of the negative meniscus.
RU2014123180/28A 2014-06-09 2014-06-09 Large aperture optical system RU2560748C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014123180/28A RU2560748C1 (en) 2014-06-09 2014-06-09 Large aperture optical system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014123180/28A RU2560748C1 (en) 2014-06-09 2014-06-09 Large aperture optical system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2560748C1 true RU2560748C1 (en) 2015-08-20

Family

ID=53880818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014123180/28A RU2560748C1 (en) 2014-06-09 2014-06-09 Large aperture optical system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560748C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726280C1 (en) * 2019-10-30 2020-07-10 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" ПАО КМЗ High-output lens

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2315341C1 (en) * 2006-05-18 2008-01-20 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Fast lens for near ir-spectrum range
RU2384869C1 (en) * 2008-11-24 2010-03-20 Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" Large-aperture lens
RU2396581C1 (en) * 2009-06-19 2010-08-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large-aperture lens

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2315341C1 (en) * 2006-05-18 2008-01-20 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Fast lens for near ir-spectrum range
RU2384869C1 (en) * 2008-11-24 2010-03-20 Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" Large-aperture lens
RU2396581C1 (en) * 2009-06-19 2010-08-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large-aperture lens

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726280C1 (en) * 2019-10-30 2020-07-10 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" ПАО КМЗ High-output lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102494776B1 (en) Image pickup lens
KR200492211Y1 (en) Near-infrared imaging lens
KR101719876B1 (en) Optical system
KR102016724B1 (en) Optical system
KR20190058033A (en) Optical system
KR20160068504A (en) Optical system
RU2611100C1 (en) High-aperture lens
KR20170066005A (en) Image pickup lens, camera module and digital device including the same
KR20160064642A (en) Optical system
RU2631538C1 (en) Objective lens for closer ir-spectrum
RU2630194C1 (en) Large-aperture lens
RU2384869C1 (en) Large-aperture lens
RU2723338C1 (en) Fast lens
RU2560748C1 (en) Large aperture optical system
RU2676554C1 (en) Wide angle lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU2586273C1 (en) High-aperture lens
RU2628372C1 (en) Wide-angle lens
RU163268U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162339U1 (en) TWO-LENS LENS
RU155281U1 (en) LIGHT WIDTH WIDE ANGLE LENS
RU162318U1 (en) TWO-LENS LENS
RU2547005C1 (en) Apochromatic lens
RU2649053C1 (en) Wide-angle high-power objective
RU2726261C1 (en) High-output lens