RU2586273C1 - High-aperture lens - Google Patents

High-aperture lens Download PDF

Info

Publication number
RU2586273C1
RU2586273C1 RU2015101583/28A RU2015101583A RU2586273C1 RU 2586273 C1 RU2586273 C1 RU 2586273C1 RU 2015101583/28 A RU2015101583/28 A RU 2015101583/28A RU 2015101583 A RU2015101583 A RU 2015101583A RU 2586273 C1 RU2586273 C1 RU 2586273C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
image
optical surface
radius
rays
Prior art date
Application number
RU2015101583/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Щеглов
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 RU2015101583/28A priority Critical patent/RU2586273C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2586273C1 publication Critical patent/RU2586273C1/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: optics.
SUBSTANCE: invention can be used in imaging devices. Lens is composed of four single meniscus facing concave to the image. First meniscus - a positive, second and third - negative, the fourth - a positive. First, second and fourth meniscus formed of germanium, the third - zinc selenide. Radius of the second optical surface along the beam modulo can be equal to the radius of the sixth optical surface. Radius of the third optical surface along the ray path in modulus can be equal to the radius of the fifth optical surface.
EFFECT: image enhancement and downsizing.
3 cl, 1 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к специальным объективам, работающим в дальнем ИК-диапазоне длин волн, и может быть использовано в тепловизионных приборах.The invention relates to optical instrumentation, in particular to special lenses operating in the far infrared wavelength range, and can be used in thermal imaging devices.

Известен светосильный объектив, описанный в патенте RU, №2386155; МПК G02B 9/34, 13/14, опубликованном в 2010 г., состоящий из четырех одиночных линз по ходу лучей: первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третья - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению и четвертая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, при этом радиус кривизны первой оптической поверхности четвертой линзы по модулю меньше радиуса кривизны второй оптической поверхности четвертой линзы, кроме того, первая и четвертая линзы выполнены из германия, а вторая и третья линзы выполнены из оптического бескислородного инфракрасного стекла с показателем преломления для длины волны 10 мкм более 2,5 и менее 3,1 и имеют место условия:Known fast lens described in patent RU, No. 2386155; IPC G02B 9/34, 13/14, published in 2010, consisting of four single lenses along the rays: the first of which is the positive meniscus facing the concavity to the image, the second is the negative meniscus facing the concavity to the image, the third is negative the meniscus, convex to the image and the fourth, the positive meniscus, convex to the object, while the radius of curvature of the first optical surface of the fourth lens is less than the radius of curvature of the second optical surface of the fourth lens, in addition, Vai and fourth lenses made of germanium, and the second and third lenses are made of oxygen-free infrared optical glass with a refractive index for a wavelength of 10 microns greater than 2.5 and less than 3.1 and that the conditions:

|R5|=|R7|,| R 5 | = | R 7 |,

|R3|>|R6|,| R 3 |> | R 6 |,

0,8<R5/R6<0,97,0.8 <R 5 / R 6 <0.97,

где R3, R5, R6, R7 - радиусы кривизны третьей, пятой, шестой и седьмой оптических поверхностей по ходу лучей. Кроме того, в данном объективе отношение величины первого воздушного промежутка к фокусному расстоянию всего объектива равно 0,108. Данный объектив работает в диапазоне длин волн от 8 до 12,5 мкм.where R 3 , R 5 , R 6 , R 7 are the radii of curvature of the third, fifth, sixth and seventh optical surfaces along the rays. In addition, in this lens, the ratio of the magnitude of the first air gap to the focal length of the entire lens is 0.108. This lens works in the wavelength range from 8 to 12.5 microns.

Характеристики объектива: фокусное расстояниеLens Specifications: Focal Length 130 мм130 mm относительное отверстиеrelative hole 1:1,41: 1.4 угол поля зренияfield of view angle 9 град9 deg задний фокальный отрезокback focal length 9,45 мм9.45 mm задний фокальный отрезок без учета защитного стеклаback focal length excluding protective glass 18,7 мм18.7 mm

Этот объектив близок по конструкции к заявляемому, однако имеет малое относительное отверстие 1:1,4.This lens is close in design to the claimed, but has a small relative aperture of 1: 1.4.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является светосильный объектив ИК-области спектра, описанный в патенте RU, №2506616; МПК G02B 9/34, 11/22, 13/14, опубликованном в 2014 г., состоящий из четырех компонентов по ходу лучей: первого компонента - одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, второго компонента - одиночного положительного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, третьего компонента - одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и четвертого компонента - одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, кроме того, первый и четвертый компоненты выполнены из германия, второй и третий компоненты - из селенида цинка, при этом фокусные расстояния компонентов удовлетворяют необходимым условиям, заявленным в патенте, и, кроме того, имеют место следующие условияThe closest analogue to the claimed technical solution is a fast aperture lens of the infrared region of the spectrum, described in patent RU, No. 2506616; IPC G02B 9/34, 11/22, 13/14, published in 2014, consisting of four components along the rays: the first component is a single positive meniscus facing concavity to the image, the second component is a single positive meniscus facing convex to image, the third component is a single negative meniscus facing concavity to the image, and the fourth component is a single positive meniscus facing concavity to the image, in addition, the first and fourth components are made of germanium, the second and third components are from zinc selenide, while the focal lengths of the components satisfy the necessary conditions stated in the patent, and, in addition, the following conditions

|R3|=|R8|| R 3 | = | R 8 |

|R4|=|R5|| R 4 | = | R 5 |

где R3, R4, R5, R8 - радиусы третьей, четвертой, пятой и восьмой оптических поверхностей соответственно.where R 3 , R 4 , R 5 , R 8 are the radii of the third, fourth, fifth and eighth optical surfaces, respectively.

Данный объектив может работать в диапазоне длин волн от 8 до 12,5 мкм.This lens can operate in the wavelength range from 8 to 12.5 microns.

Характеристики объектива:Lens Specifications:

фокусное расстояниеfocal length 40 мм40 mm относительное отверстиеrelative hole 1:0,841: 0.84 угол поля зренияfield of view angle 12 град.12 deg. задний фокальный отрезокback focal length 6,7 мм6.7 mm

Этот объектив близок по конструкции к заявляемому, однако, пересчитанный на фокусное расстояние 130 мм при относительном отверстии 1:1,08 и при угловом поле зрения 2w=6 град имеет недостаточное качество изображения и большие габариты (так, например, продольные аберрации для точки на оси равны - 0,17 мм в плоскости Гаусса и - 0,072 мм в плоскости наилучшей установки, а расстояние от первой оптической поверхности до плоскости изображения составляет 223,58 мм).This lens is close in design to the claimed one, however, calculated at a focal length of 130 mm with a relative aperture of 1: 1.08 and with an angular field of view of 2w = 6 degrees, it has insufficient image quality and large dimensions (for example, longitudinal aberrations for a point on the axes are - 0.17 mm in the Gauss plane and - 0.072 mm in the plane of the best installation, and the distance from the first optical surface to the image plane is 223.58 mm).

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с улучшенными оптическими и техническими характеристиками.The task of the invention is the creation of a fast lens with improved optical and technical characteristics.

Технический результат - повышение качества изображения и уменьшение габаритов.The technical result is an increase in image quality and a reduction in size.

Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем из четырех, расположенных по ходу лучей, одиночных линз: первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - мениск, третья - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, и четвертая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, при этом первая и четвертая линзы выполнены из германия, а третья линза - из селенида цинка, в отличие от известного, вторая линза представлена в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, выполненного из германия.This is achieved by the fact that in a fast lens consisting of four single lenses located along the rays: the first is the positive meniscus facing the concavity to the image, the second is the meniscus, the third is the negative meniscus facing the concavity to the image, and the fourth a positive meniscus facing concavity to the image, with the first and fourth lenses made of germanium, and the third lens made of zinc selenide, in contrast to the known one, the second lens is presented as a negative meniscus facing nutostyu to an image made of germanium.

Кроме того, могут быть выполнены следующие условия:In addition, the following conditions may be met:

|R2|=|R6|.| R 2 | = | R 6 |.

|R3|=|R5|.| R 3 | = | R 5 |.

где R2, R3, R5, R6 - радиусы кривизны второй, третьей, пятой и шестой оптических поверхностей по ходу лучей.where R 2 , R 3 , R 5 , R 6 are the radii of curvature of the second, third, fifth and sixth optical surfaces along the rays.

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

Светосильный объектив состоит по ходу лучей из четырех одиночных линз: первой линзы - положительного мениска 1, обращенного вогнутостью к изображению, второй линзы - отрицательного мениска 2, обращенного вогнутостью к изображению, третьей линзы - отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к изображению и четвертой линзы - положительного мениска 4, обращенного вогнутостью к изображению. Линзы 1, 2 и 4 выполнены из германия, линза 3 - из селенида цинка. Радиус второй оптической поверхности по ходу лучей может быть равен по модулю радиусу шестой оптической поверхности по ходу лучей, а радиус третьей по ходу лучей оптической поверхности может быть равен радиусу пятой оптической поверхности по ходу лучей. За мениском 4 расположена плоскопараллельная пластина 5, которая может быть выполнена в виде защитного стекла перед приемником оптического излучения (не показан).A fast lens consists of four single lenses along the rays: the first lens is a positive meniscus 1, facing concavity to the image, the second lens is a negative meniscus 2, facing concavity to the image, the third lens is a negative meniscus 3, facing concavity to the image, and the fourth lens is positive meniscus 4, facing concavity to the image. Lenses 1, 2 and 4 are made of Germany, lens 3 - of zinc selenide. The radius of the second optical surface along the rays can be equal in absolute value to the radius of the sixth optical surface along the rays, and the radius of the third along the rays of the optical surface can be equal to the radius of the fifth optical surface along the rays. Behind the meniscus 4 is a plane-parallel plate 5, which can be made in the form of a protective glass in front of the optical radiation receiver (not shown).

Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив.The proposed optical system works like a lens collecting from infinity.

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

В соответствии с предложенным решением рассчитаны два варианта конкретного исполнения светосильного объектива, исправленные в спектральном диапазоне от 8 до 12,5 мкм.In accordance with the proposed solution, two variants of a specific design of the fast lens were calculated, corrected in the spectral range from 8 to 12.5 μm.

Конструктивные параметры объектива по первому варианту исполнения приведены в таблице 1.The design parameters of the lens according to the first embodiment are shown in table 1.

Характеристики рассчитанного объектива по первому варианту:The characteristics of the calculated lens in the first embodiment:

фокусное расстояниеfocal length 130 мм130 mm относительное отверстиеrelative hole 1:1,081: 1,08 угол поля зренияfield of view angle 6 град6 deg задний фокальный отрезокback focal length 0,93 мм0.93 mm задний фокальный отрезок без учета защитного стеклаback focal length excluding protective glass 27,58 мм27.58 mm

Входной зрачок расположен на первой оптической поверхности.The entrance pupil is located on the first optical surface.

Figure 00000001
Figure 00000001

Конструктивные параметры объектива по второму варианту исполнения приведены в таблице 2.The design parameters of the lens according to the second embodiment are shown in table 2.

Характеристики рассчитанного объектива по второму варианту исполнения:The characteristics of the calculated lens in the second embodiment:

фокусное расстояниеfocal length 130,03 мм130.03 mm относительное отверстиеrelative hole 1:1,081: 1,08 угол поля зренияfield of view angle 6 град6 deg задний фокальный отрезокback focal length 0,844 мм0.844 mm задний фокальный отрезок без учета защитного стеклаback focal length excluding protective glass 27,5 мм27.5 mm

Входной зрачок расположен на первой оптической поверхности.The entrance pupil is located on the first optical surface.

В предлагаемом варианте изобретения имеют место равенства:In the proposed embodiment of the invention, there are equalities:

|R2|=|R6|=274,2;| R 2 | = | R 6 | = 274.2;

|R3|=|R5|=381,9| R 3 | = | R 5 | = 381.9

Figure 00000002
Figure 00000002

В табл. 3 приведены аберрации в плоскости Гаусса для длины волны 10 мкм ближайшего аналога, пересчитанного на фокусное расстояние 130 мм и предложенного светосильного объектива по первому и второму вариантам исполнения.In the table. 3 shows aberrations in the Gaussian plane for a wavelength of 10 μm of the closest analogue, calculated at a focal length of 130 mm and the proposed fast lens according to the first and second versions.

Предложенный объектив по первому и второму вариантам исполнения имеет более высокое качество изображения, что следует из табл. 3, и уменьшенные габариты, т.к. у него расстояние от первой оптической поверхности до плоскости изображения для первого варианта исполнения равно 173,44 мм, а для второго варианта исполнения равно 173,53 мм.The proposed lens according to the first and second versions has a higher image quality, which follows from the table. 3, and reduced dimensions, as it has a distance from the first optical surface to the image plane for the first embodiment is 173.44 mm, and for the second embodiment is 173.53 mm.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив для спектрального диапазона от 8 до 12, 5 мкм с повышенным качеством изображения и уменьшенными габаритами.Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained: a high-aperture lens is created for the spectral range from 8 to 12, 5 microns with improved image quality and reduced dimensions.

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (3)

1. Светосильный объектив, состоящий из четырех, расположенных по ходу лучей, одиночных линз: первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - мениск, третья - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, и четвертая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, при этом первая и четвертая линзы выполнены из германия, а третья - из селенида цинка, отличающийся тем, что вторая линза представлена в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, выполненного из германия.1. A fast lens consisting of four single lenses located along the rays: the first one is the positive meniscus facing the concavity to the image, the second is the meniscus, the third is the negative meniscus facing the concavity to the image, and the fourth is the positive meniscus facing concavity to the image, while the first and fourth lenses are made of germanium, and the third is made of zinc selenide, characterized in that the second lens is presented in the form of a negative meniscus facing the concavity to the image, made wow from Germany. 2. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что радиус второй оптической поверхности по ходу лучей по модулю равен радиусу шестой оптической поверхности, расположенной по ходу лучей.2. A fast lens according to claim 1, characterized in that the radius of the second optical surface along the rays of the modulus is equal to the radius of the sixth optical surface located along the rays. 3. Светосильный объектив по п. 2, отличающийся тем, что радиус третьей оптической поверхности по ходу лучей по модулю равен радиусу пятой оптической поверхности, расположенной по ходу лучей. 3. A fast lens according to claim 2, characterized in that the radius of the third optical surface along the rays of the modulus is equal to the radius of the fifth optical surface located along the rays.
RU2015101583/28A 2015-01-21 2015-01-21 High-aperture lens RU2586273C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015101583/28A RU2586273C1 (en) 2015-01-21 2015-01-21 High-aperture lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015101583/28A RU2586273C1 (en) 2015-01-21 2015-01-21 High-aperture lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2586273C1 true RU2586273C1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015101583/28A RU2586273C1 (en) 2015-01-21 2015-01-21 High-aperture lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2586273C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184257U1 (en) * 2018-07-18 2018-10-19 Акционерное общество "ЛОМО" LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU193226U1 (en) * 2019-07-29 2019-10-17 Акционерное общество "ЛОМО" ATHERMALIZED LENS FOR THE INFRARED SPECTRUM

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005062559A (en) * 2003-08-15 2005-03-10 Fujinon Corp Lens for infrared camera
RU2386155C1 (en) * 2008-11-28 2010-04-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large-aperture lens
RU134671U1 (en) * 2013-08-06 2013-11-20 Татьяна Николаевна Хацевич LIGHT LIGHT FOR IR IR SPECTRUM
RU2506616C1 (en) * 2012-07-17 2014-02-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" High-speed infrared lens
RU2538423C1 (en) * 2013-10-08 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Швабе-Приборы" Athermalised lens for infrared spectral region

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005062559A (en) * 2003-08-15 2005-03-10 Fujinon Corp Lens for infrared camera
RU2386155C1 (en) * 2008-11-28 2010-04-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large-aperture lens
RU2506616C1 (en) * 2012-07-17 2014-02-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" High-speed infrared lens
RU134671U1 (en) * 2013-08-06 2013-11-20 Татьяна Николаевна Хацевич LIGHT LIGHT FOR IR IR SPECTRUM
RU2538423C1 (en) * 2013-10-08 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Швабе-Приборы" Athermalised lens for infrared spectral region

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184257U1 (en) * 2018-07-18 2018-10-19 Акционерное общество "ЛОМО" LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU193226U1 (en) * 2019-07-29 2019-10-17 Акционерное общество "ЛОМО" ATHERMALIZED LENS FOR THE INFRARED SPECTRUM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2611100C1 (en) High-aperture lens
KR20170016714A (en) Image pickup lens
RU2506616C1 (en) High-speed infrared lens
RU2386155C1 (en) Large-aperture lens
RU2630194C1 (en) Large-aperture lens
RU2586273C1 (en) High-aperture lens
RU2411555C1 (en) Large-aperture lens
RU2663313C1 (en) Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area
RU2723338C1 (en) Fast lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU2384869C1 (en) Large-aperture lens
RU2676554C1 (en) Wide angle lens
RU2348059C1 (en) Large-aperture lens
RU162347U1 (en) LIGHT ACHROMATIC LENS LENS OF INFRARED RANGE
RU163268U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162318U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162339U1 (en) TWO-LENS LENS
RU2577082C1 (en) Apochromatic athermal lens (versions)
RU2726261C1 (en) High-output lens
RU2560748C1 (en) Large aperture optical system
RU2726280C1 (en) High-output lens
RU2737029C1 (en) Large aperture lens
RU2478996C1 (en) Three-element lens
RU2753179C1 (en) High-speed lens
RU2726263C1 (en) High-output lens

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20201130