RU2611100C1 - High-aperture lens - Google Patents

High-aperture lens Download PDF

Info

Publication number
RU2611100C1
RU2611100C1 RU2015145530A RU2015145530A RU2611100C1 RU 2611100 C1 RU2611100 C1 RU 2611100C1 RU 2015145530 A RU2015145530 A RU 2015145530A RU 2015145530 A RU2015145530 A RU 2015145530A RU 2611100 C1 RU2611100 C1 RU 2611100C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
image
lenses
positive meniscus
concavity
Prior art date
Application number
RU2015145530A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Щеглов
Original Assignee
Публичное 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 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" filed Critical Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority to RU2015145530A priority Critical patent/RU2611100C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2611100C1 publication Critical patent/RU2611100C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: optics.
SUBSTANCE: invention can be used in imaging devices. High-aperture objective consists of four lenses lying on beam path: first and second lenses are single positive meniscus, concave sides of which face image. Third lens is single negative meniscus, concave side of which faces image. Fourth lens is single positive meniscus, concave side of which faces image. First and fourth lenses are made of germanium, and second and third ones are made of zinc selenide. Radius of second optical surface on beam path in magnitude is equal to radius of sixth optical surface on beam path.
EFFECT: technical result is high image quality at reduced dimensions.
1 cl, 1 dwg, 2 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 a positive meniscus facing the concavity to the image, the second the negative meniscus facing the concavity to the image, the third is the negative meniscus convex to the image and the fourth is 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 in of the optical surface of the fourth lens, in addition, the first and fourth lenses are made of germanium, and the second and third lenses are made of optical oxygen-free infrared glass with a refractive index for a wavelength of 10 μm greater than 2.5 and less than 3.1 and the following conditions apply:

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

|R3|=|R6|,| R 3 | = | R 6 |,

Figure 00000001
Figure 00000001

где R3, R5, R6, R7 - радиусы кривизны третьей, пятой, шестой и седьмой оптических поверхностей по ходу лучей, а 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, and 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:Lens Specifications:

фокусное расстояниеfocal 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, равное 1:1,4.This lens is close in design to the claimed, but has a small relative aperture equal to 1: 1.4.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является светосильный объектив для 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 lens for 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 turned concave to the image, the second component is a single positive meniscus convex to the image, the third component is a single negative meniscus turned concavity to the image, and the fourth component ententa - 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 made of zinc selenide, while the focal lengths of the components satisfy the necessary conditions stated in the patent and, in addition, 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 зрения field of view angle 12 град12 degrees задний фокальный отрезокback focal length 6,7 мм6.7 mm

Светосильный объектив близок по конструкции к заявляемому, однако, пересчитанный на фокусное расстояние 89,81 мм при относительном отверстии 1:0,998 и при угловом поле зрения 2w=8 град 43 мин имеет недостаточное качество изображения и большие габариты. Так, например поперечные аберрации для точки на оси равны 0,145 мм в плоскости Гаусса и в плоскости наилучшей установки 0,047 мм, а расстояние от первой оптической поверхности до плоскости изображения составляет 154,46 мм.A fast lens is close in design to the claimed one, however, recalculated to a focal length of 89.81 mm with a relative aperture of 1: 0.998 and with an angular field of view of 2w = 8 degrees 43 min, it has insufficient image quality and large dimensions. So, for example, the transverse aberrations for a point on the axis are 0.145 mm in the Gaussian plane and in the best setting plane of 0.047 mm, and the distance from the first optical surface to the image plane is 154.46 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 при уменьшении габаритов.The technical result is an increase in image quality with a decrease 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 - положительный 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 вторая и третья линзы - из селенида цинка, в отличие от известного вторая линза обращена вогнутостью к изображению, кроме того, выполнено следующее условие: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 positive meniscus, the third is the negative meniscus facing the concavity to the image, and the fourth is positive the meniscus facing the concavity to the image, while the first and fourth lenses are made of germanium, and the second and third lenses are made of zinc selenide, in contrast to the known second lens is turned concavity to the image, ohm, the following condition:

|R2|=|R6|,| R 2 | = | R 6 |,

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

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

Светосильный объектив состоит по ходу лучей из четырех одиночных линз: первой линзы - положительного мениска 1, обращенного вогнутостью к изображению, второй линзы - положительного 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 и 4 выполнены из германия, линзы 2 и 3 - из селенида цинка. Модули радиусов второй и шестой оптических поверхностей по ходу лучей равны. За мениском 4 расположена плоскопараллельная пластина 5, которая может быть выполнена в виде защитного стекла перед приемником оптического излучения (не показан).The fast lens consists of four single lenses along the rays: the first lens is the positive meniscus 1, facing concavity to the image, the second lens is the positive meniscus 2, facing concavity to the image, the third lens is the negative meniscus 3, facing concavity to the image, and the fourth lens - positive meniscus 4, facing concavity to the image. Lenses 1 and 4 are made of germanium, lenses 2 and 3 are made of zinc selenide. The radius modules of the second and sixth optical surfaces are equal 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.

Светосильный 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).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 and a 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 рассчитан светосильный объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 8 до 13 мкм.In accordance with the proposed solution, an aperture lens is calculated, corrected in the spectral range from 8 to 13 microns.

Конструктивные параметры объектива приведены в таблице 1.The design parameters of the lens are shown in table 1.

Характеристики светосильного объективаAperture Lens Specifications

фокусное расстояниеfocal length 89,81 мм89.81 mm относительное отверстиеrelative hole 1:0,9981: 0.998 угол поля зренияfield of view angle 8 град 43 мин8 deg 43 min задний фокальный отрезокback focal length 0,766 мм0.766 mm задний фокальный отрезок без учета защитного стеклаback focal length excluding protective glass 19,02 мм19.02 mm

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

В предлагаемом светосильном объективе имеет место равенство:In the proposed fast lens there is equality:

|R2|=|R6|=128,53.| R 2 | = | R 6 | = 128.53.

Figure 00000002
Figure 00000002

В табл. 2 приведены аберрации в плоскости Гаусса для длины волны 10 мкм ближайшего аналога, пересчитанного на фокусное расстояние 89,81 мм и предложенного светосильного объектива. Предложенный светосильный объектив имеет более высокое качество изображения, что следует из табл. 2, и уменьшенные габариты, т.к. у него расстояние от первой оптической поверхности до плоскости изображения равно 122,17 мм.In the table. 2 shows aberrations in the Gaussian plane for a wavelength of 10 μm of the closest analogue, calculated at a focal length of 89.81 mm and the proposed fast lens. The proposed fast lens has a higher image quality, which follows from the table. 2, and reduced dimensions, as he has a distance from the first optical surface to the image plane is 122.17 mm.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив для спектрального диапазона от 8 до 13 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 13 microns with improved image quality and reduced dimensions.

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (1)

Светосильный объектив, состоящий из четырех расположенных по ходу лучей одиночных линз: первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - положительный 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 вторая и третья линзы - из селенида цинка, отличающийся тем, что вторая линза обращена вогнутостью к изображению и, кроме того, радиус второй оптической поверхности по ходу лучей по модулю равен радиусу шестой оптической поверхности, расположенной по ходу лучей.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 positive meniscus facing the concavity to the image, and the fourth is the positive meniscus facing the concavity to the image wherein the first and fourth lenses are made of germanium, and the second and third lenses are made of zinc selenide, characterized in that the second lens is turned concavity to the image and, in addition, the radius of the second opt cal surface of the go modulo rays equals the radius of the sixth optical surface located along the beam.
RU2015145530A 2015-10-23 2015-10-23 High-aperture lens RU2611100C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145530A RU2611100C1 (en) 2015-10-23 2015-10-23 High-aperture lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145530A RU2611100C1 (en) 2015-10-23 2015-10-23 High-aperture lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2611100C1 true RU2611100C1 (en) 2017-02-21

Family

ID=58458855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015145530A RU2611100C1 (en) 2015-10-23 2015-10-23 High-aperture lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2611100C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106547076A (en) * 2017-01-17 2017-03-29 长春理工大学光电信息学院 One kind is infrared to take the photograph remote optical system
RU2650743C1 (en) * 2017-03-22 2018-04-17 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" Wide-angle infrared lens
RU2678957C1 (en) * 2018-04-17 2019-02-04 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" Wide-angle high-power infrared lens
RU190245U1 (en) * 2019-04-15 2019-06-25 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") LIGHTFUL INFRARED SYSTEM
RU2714592C1 (en) * 2019-04-15 2020-02-18 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") High-power infrared system
CN114488508A (en) * 2021-12-29 2022-05-13 中国人民解放军63921部队 Long-focus large-caliber compact space telescopic imaging system and imaging device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4030805A (en) * 1974-02-15 1977-06-21 Pilkington P-E Limited Infra-red lenses
SU1352434A1 (en) * 1986-03-06 1987-11-15 Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР Projection lens
RU2348059C1 (en) * 2007-10-17 2009-02-27 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
RU2586394C1 (en) * 2015-05-07 2016-06-10 Акционерное общество "Швабе - Приборы" Objective lens for infrared spectrum

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4030805A (en) * 1974-02-15 1977-06-21 Pilkington P-E Limited Infra-red lenses
SU1352434A1 (en) * 1986-03-06 1987-11-15 Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР Projection lens
RU2348059C1 (en) * 2007-10-17 2009-02-27 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
RU2586394C1 (en) * 2015-05-07 2016-06-10 Акционерное общество "Швабе - Приборы" Objective lens for infrared spectrum

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106547076A (en) * 2017-01-17 2017-03-29 长春理工大学光电信息学院 One kind is infrared to take the photograph remote optical system
CN106547076B (en) * 2017-01-17 2022-11-11 吉林师范大学 Infrared telephoto optical system
RU2650743C1 (en) * 2017-03-22 2018-04-17 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" Wide-angle infrared lens
RU2678957C1 (en) * 2018-04-17 2019-02-04 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" Wide-angle high-power infrared lens
RU190245U1 (en) * 2019-04-15 2019-06-25 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") LIGHTFUL INFRARED SYSTEM
RU2714592C1 (en) * 2019-04-15 2020-02-18 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") High-power infrared system
CN114488508A (en) * 2021-12-29 2022-05-13 中国人民解放军63921部队 Long-focus large-caliber compact space telescopic imaging system and imaging device
CN114488508B (en) * 2021-12-29 2023-08-15 中国人民解放军63921部队 Long-focal-length large-caliber compact space telescopic imaging system and imaging device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2611100C1 (en) High-aperture lens
KR20170016714A (en) Image pickup lens
RU2506616C1 (en) High-speed infrared lens
RU140705U1 (en) LENS FOR IR SPECTRUM
RU2386155C1 (en) Large-aperture lens
RU2630194C1 (en) Large-aperture lens
RU2411555C1 (en) Large-aperture lens
RU2723338C1 (en) Fast lens
RU2663313C1 (en) Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area
RU2586273C1 (en) High-aperture lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU2543693C1 (en) Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region
RU2348059C1 (en) Large-aperture lens
RU162347U1 (en) LIGHT ACHROMATIC LENS LENS OF INFRARED RANGE
RU2678957C1 (en) Wide-angle high-power infrared lens
RU163268U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162318U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162339U1 (en) TWO-LENS LENS
RU2726261C1 (en) High-output lens
RU2577082C1 (en) Apochromatic athermal lens (versions)
RU2672703C1 (en) Two-channel mirror-lens system
RU2586394C1 (en) Objective lens for infrared spectrum
RU2726280C1 (en) High-output lens
RU162346U1 (en) LIGHT ACHROMATIC LENS LENS OF INFRARED RANGE
RU2726263C1 (en) High-output lens

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20200910