RU2576347C1

RU2576347C1 - High-aperture lens

Info

Publication number: RU2576347C1
Application number: RU2014147372/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Щеглов; Мария Анатольевна Прудникова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-02-27

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: high-aperture lens consists of six components arranged on a beam path. The first component is a separate plane-concave lens facing the image plane. The second component is a meniscus facing the object with its concave side and glued from a biconcave and a biconvex lens. The third and fourth components are biconvex lenses with equal structural parameters, facing each other by optical surfaces whose curvature radii are smaller in magnitude. The fifth component is glued from a biconvex lens and a biconcave lens, facing the image plane. The sixth component is a separate plane-concave lens facing the object plane.

EFFECT: high aperture ratio and a wider angular field in the object space with high image quality.

1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может быть использовано, например, в телевизионных камерах, работающих с матрицами, в том числе и в ИК-системах.The invention relates to optical instrumentation, namely to lenses, and can be used, for example, in television cameras working with matrices, including IR systems.

Известен восьмилинзовый светосильный объектив, описанный в патенте Германии №565566, НКИ 42h 4/20, опубл. 1932 г, состоящий из пяти компонентов: первого компонента - положительного одиночного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к предмету, второго компонента - отрицательного мениска, склеенного из положительной и отрицательной линз и обращенного выпуклой поверхностью к предмету, третьего компонента - отрицательного мениска, склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз и обращенного выпуклой поверхностью к изображению, четвертого компонента - одиночной выпуклоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, и пятого компонента, склеенного из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету и двояковыпуклой линзы. Однако данный объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 11,26 мм для длины волны 850 нм, относительное отверстие 1:2,09, при выносе входного зрачка на 0,6 мм перед первой оптической поверхностью имеет недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W=38 град., кроме того, при этом в объективе имеется значительное виньетирование.Known eight-aperture lens, described in German patent No. 565566, NKI 42h 4/20, publ. 1932, consisting of five components: the first component is a positive single meniscus facing a convex surface to the object, the second component is a negative meniscus glued from a positive and negative lens and facing a convex surface to the object, the third component is a negative meniscus glued from a biconcave and a biconvex lens and a convex surface facing the image, the fourth component is a single convex flat lens, the plane facing the image, and the fifth component one of the negative cemented meniscus which is convex to the object and a biconvex lens. However, this lens, recalculated to a focal length of 11.26 mm for a wavelength of 850 nm, a relative aperture of 1: 2.09, has an insufficient angular field in the space of objects 2W = 38 degrees when the entrance pupil is 0.6 mm in front of the first optical surface . In addition, there is significant vignetting in the lens.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является восьмилинзовый телецентрический сканирующий светосильный объектив с хорошей хроматической коррекцией, описанный в патенте США №5087987, НКИ 359/663; опубл. 1992 г., состоящий из шести компонентов по ходу лучей, первого - одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, второго - одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, третьего - одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, четвертого - одиночной выпуклоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, пятого - склеенного из двояковогнутой линзы и выпуклоплоской, обращенной плоскостью к изображению, и шестого - склеенного из плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к предмету, и выпуклоплоской, обращенной плоскостью к изображению, причем склеенные компоненты выполнены отрицательными. Данный светосильный объектив предназначен для работы в ИК-диапазоне спектра от 780 до 890 нм, основная длина волны - 830 нм. Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:6 и недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W=14 град.The closest analogue to the claimed technical solution is an eight-lens telecentric scanning fast lens with good chromatic correction, described in US patent No. 5087987, NKI 359/663; publ. 1992, consisting of six components along the rays, the first is a single negative meniscus facing concavity to the subject, the second is a single positive meniscus facing concavity to the subject, the third is a single plano-convex lens facing the subject, the fourth is a single convex plano , the plane facing the image, the fifth one glued from the biconcave lens and the convex plane facing the image, and the sixth one glued from the plane concave lens facing the plane to the object, and a convex plane facing the image with the plane, and the glued components are made negative. This fast lens is designed to operate in the infrared range from 780 to 890 nm, the main wavelength is 830 nm. However, this lens has an insufficient relative aperture of 1: 6 and an insufficient angular field in the space of objects 2W = 14 degrees.

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.The task of the invention is the creation of a fast lens with enhanced performance.

Технический результат - повышение относительного отверстия и увеличение углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения.The technical result is an increase in the relative aperture and an increase in the angular field in the space of objects with high image quality.

Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем по ходу лучей из шести компонентов, первого - одиночной отрицательной линзы, второго - мениска, обращенного вогнутостью к предмету, третьего и четвертого - одиночных положительных линз, пятого - склеенного из двух линз, разных по знаку оптических сил, шестого - отрицательного, в отличие от известного первый компонент выполнен в виде вогнутоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, второй компонент - отрицательный и выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, третий и четвертый компоненты выполнены двояковыпуклыми с равными конструктивными параметрами, причем оптическими поверхностями, радиусы кривизны которых меньше по модулю, они обращены друг к другу, пятый компонент положительный и склеен по ходу лучей из двояковыпуклой линзы и вогнутоплоской линзы, обращенной плоскостью к изображению, а шестой компонент выполнен в виде одиночной плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к предмету.This is achieved by the fact that in a fast lens consisting of six components along the rays, the first is a single negative lens, the second is the meniscus facing concavity to the subject, the third and fourth are single positive lenses, and the fifth is glued from two lenses of different signs optical power, sixth - negative, in contrast to the known one, the first component is made in the form of a concave plane lens facing the image, the second component is negative and made of glued biconcave and biconvex NC, the third and fourth components are biconvex with equal design parameters, and the optical surfaces, the radii of curvature of which are smaller in modulus, are facing each other, the fifth component is positive and glued along the rays from the biconvex lens and the concave plane plane facing the image, and the sixth component is made in the form of a single flat-concave lens, facing the subject with a plane.

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

Светосильный объектив состоит из шести по ходу лучей компонентов. Первый компонент - одиночная вогнутоплоская линза 1, обращенная плоскостью к изображению, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету и склеенный из линз, разных по знаку, а именно отрицательной двояковогнутой линзы 2 и положительной двояковыпуклой линзы 3. Третий компонент - двояковыпуклая линза 4, четвертый компонент - двояковыпуклая линза 5. Конструктивные параметры у линз 4 и 5, а именно абсолютные значения радиусов кривизны оптических поверхностей, толщины линз и оптические материалы линз, равны между собой, причем оптическими поверхностями, радиусы кривизны которых меньше по модулю, они обращены друг к другу. Пятый компонент - двояковыпуклая линза 6, склеенная с вогнутоплоской линзой 7, обращенной плоскостью к изображению, и шестой компонент - одиночная плосковогнутая линза 8, обращенная плоскостью к предмету.A fast lens consists of six components along the path of the rays. The first component is a single concave flat lens 1 facing the image plane, the second component is the negative meniscus facing the object and glued from lenses of different signs, namely, a negative biconcave lens 2 and a positive biconvex lens 3. The third component is a biconvex lens 4 , the fourth component is a biconvex lens 5. The design parameters of lenses 4 and 5, namely the absolute values of the radii of curvature of the optical surfaces, the thickness of the lenses and the optical materials of the lenses, are equal to each other , Wherein the optical surface radii of curvature which is smaller in absolute value, to face each other. The fifth component is a biconvex lens 6, glued with a concave lens 7, facing the image plane, and the sixth component is a single plane-concave lens 8, facing the subject plane.

Светосильный объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).A fast lens works as follows: the light flux from an object located at infinity enters the lens, where it passes through lenses 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and forms an image of the object in the plane of the best installation in which it is installed optical radiation receiver (not shown).

В соответствии с предложенным решением рассчитан восьмилинзовый светосильный объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 800 нм до 900 нм. Основная длина волны - 850 нм. Входной зрачок расположен на расстоянии 0,6 мм перед первой оптической поверхностью. Характеристики рассчитанного светосильного объектива:In accordance with the proposed solution, an eight-lens fast lens was calculated, corrected in the spectral range from 800 nm to 900 nm. The main wavelength is 850 nm. The entrance pupil is located at a distance of 0.6 mm in front of the first optical surface. Characteristics of the calculated fast lens:

фокусное расстояниеfocal length 11,26 мм11.26 mm относительное отверстиеrelative hole 1:2,091: 2.09 угловое поле в пространстве предметовangular field in the space of objects 41 град. задний41 degrees rear фокальный отрезокfocal length 5,65 мм5.65 mm

Конструктивные параметры светосильного объектива приведены в табл. 1.The design parameters of the fast lens are given in table. one.

Рассчитанный светосильный объектив с вынесенным входным зрачком имеет аберрации для λ=850 нм, приведенные в табл. 2.The calculated fast lens with a remote entrance pupil has aberrations for λ = 850 nm, are given in table. 2.

Предлагаемый светосильный объектив по сравнению с ближайшим аналогом имеет повышенное относительное отверстие 1:2,09 и увеличенное поле в пространстве предметов 2W=41 град.The proposed fast lens compared to the closest analogue has an increased relative aperture of 1: 2.09 and an enlarged field in the space of objects 2W = 41 degrees.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив с повышенным относительным отверстием и увеличенным угловым полем в пространстве предметов при высоком качестве изображения.Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained: a fast lens with an increased relative aperture and an increased angular field in the space of objects with a high image quality is created.

Claims

A fast lens consisting of six components along the rays, the first is a single negative lens, the second is the meniscus facing concavity to the subject, the third and fourth are single positive lenses, the fifth is glued from two lenses with different optical powers, and the sixth is negative characterized in that the first component is made in the form of a concave lens facing the image, the second component is negative and glued from biconcave and biconvex lenses, the third and fourth components The entrances are biconvex with equal design parameters, and the optical surfaces, the radii of curvature of which are smaller in modulus, are facing each other, the fifth component is positive and glued along the rays from the biconvex lens and the concave lens facing the image to the plane, and the sixth component is made in in the form of a single plane-concave lens, the plane facing the subject.