RU2635830C1 - Photographic telephoto lens - Google Patents

Photographic telephoto lens Download PDF

Info

Publication number
RU2635830C1
RU2635830C1 RU2016115103A RU2016115103A RU2635830C1 RU 2635830 C1 RU2635830 C1 RU 2635830C1 RU 2016115103 A RU2016115103 A RU 2016115103A RU 2016115103 A RU2016115103 A RU 2016115103A RU 2635830 C1 RU2635830 C1 RU 2635830C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
lenses
group
convex
negative
Prior art date
Application number
RU2016115103A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Медведев
Александр Васильевич Гринкевич
Светлана Николаевна Князева
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ")
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 "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ") filed Critical Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ")
Priority to RU2016115103A priority Critical patent/RU2635830C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2635830C1 publication Critical patent/RU2635830C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/02Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/64Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having more than six components

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: lens contains two lens groups. The first group consists of a positive meniscus with convexity toward the object, a negative meniscus with convexity to the object, a biconvex lens, a negative meniscus with convexity to the image, a negative meniscus with convexity to the object and having the ability to move along the optical axis. There is an aperture diaphragm between the first and the second lenses of the first group. The second group consists of a positive and a negative menisci with convexity to the object. In the first group, the fifth lens can move along the optical axis.
EFFECT: increasing the aperture while maintaining acceptable image quality in the visible and near IR ranges in the extended temperature range.
1 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве приемного объектива в оптико-электронных приборах, формирующих изображения объектов земной поверхности через реальную атмосферу и работающих с фотоприемными устройствами видимого и ближнего ИК диапазонов в аппаратуре различного назначения, например в аппаратуре аэрофотосъемки или в космической аппаратуре.The present invention relates to the field of optoelectronic technology and can be used as a receiving lens in optoelectronic devices that form images of earth's objects through the real atmosphere and work with photodetectors of visible and near-IR ranges in various equipment, for example, in aerial photography equipment or in space equipment.

Известен объектив апохромат для наблюдения и фотографирования, состоящий из шести линз (С.А. Веселков, Е.Г. Лапухин. Новые светосильные объективы-апохроматы для астрономических исследований. Вестник СибГАУ. №3(49), 2013 г., с. 17-21, рис. 1) с фокусным расстоянием f'=615 мм, относительным отверстием 1:3, линейным полем зрения 52 мм, с хорошим исправлением всех аберраций. Объектив состоит из 6 линз, скомпонованных в два компонента - трехлинзовый объектив и трехлинзовый корректор поля, которые содержат линзы 1 и 4 -двояковыпуклые, линзы 2 и 6 - двояковогнутые, линзу 3 - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, линзу 5 - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению.A well-known apochromat lens for observation and photographing, consisting of six lenses (S. A. Veselkov, E. G. Lapukhin. New fast apochromatic lenses for astronomical research. Vestnik SibGAU. No 3 (49), 2013, p. 17 -21, Fig. 1) with a focal length f '= 615 mm, a relative aperture of 1: 3, a linear field of view of 52 mm, with a good correction of all aberrations. The lens consists of 6 lenses arranged in two components — a three-lens lens and a three-lens field corrector, which contain lenses 1 and 4 — biconvex, lenses 2 and 6 — biconcave, lens 3 — positive meniscus facing concavity to the image, lens 5 — negative meniscus convex to the image.

Недостатком этого объектива является недостаточное линейное поле зрения (52 мм) и обеспечение коррекции только в видимом диапазоне длин волн (0,486-0,656 мкм).The disadvantage of this lens is an insufficient linear field of view (52 mm) and the provision of correction only in the visible wavelength range (0.486-0.656 μm).

Наиболее близким по технической сущности является объектив (патент RU 2079863 С1, опубл. 20.05.1997) с фокусным расстоянием f'=2700 мм, относительным отверстием 1:6, линейным полем зрения 230 мм (с угловым полем зрения 4°50'), с хорошим исправлением всех аберраций, состоящий из двух групп линз, первая из которых содержит пять последовательно расположенных по ходу луча линз, первая из которых двояковыпуклая, вторая - двояковогнутая, третья - двояковыпуклая, четвертая - двояковогнутая, пятая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, а вторая группа линз состоит из одиночных двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Апертурная диафрагма расположена между компонентами. При масштабировании фокусного расстояния этого объектива до величин ~ 440 мм обеспечивается достаточно большое поле зрения с хорошим исправлением всех аберраций.The closest in technical essence is the lens (patent RU 2079863 C1, publ. 05.20.1997) with a focal length f '= 2700 mm, a relative aperture of 1: 6, a linear field of view of 230 mm (with an angular field of view of 4 ° 50'), with a good correction of all aberrations, consisting of two groups of lenses, the first of which contains five consecutive lenses, the first of which is biconvex, the second is biconcave, the third is biconvex, the fourth is biconcave, and the fifth is a positive meniscus with a concavity towards the image and the second r The lens group consists of single biconvex and biconcave lenses. The aperture diaphragm is located between the components. When scaling the focal length of this lens to ~ 440 mm, a sufficiently large field of view is provided with good correction of all aberrations.

Недостатком этого объектива является малая величина относительного отверстия (светосила 1:6), а также небольшая величина рабочего температурного диапазона, что снижает устойчивость к воздействию внешних температур.The disadvantage of this lens is the small value of the relative aperture (aperture ratio 1: 6), as well as the small size of the operating temperature range, which reduces resistance to external temperatures.

Задачей настоящего изобретения является повышение светосилы с сохранением приемлемого качества изображения в видимом и ближнем ИК диапазонах в расширенном температурном интервале.The objective of the present invention is to increase the luminosity while maintaining acceptable image quality in the visible and near infrared ranges in an extended temperature range.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в объективе, содержащем две группы линз, разделенные воздушным промежутком, первая из которых содержит положительную линзу, отрицательную линзу, двояковыпуклую положительную линзу, отрицательную линзу, вторая группа линз содержит положительную и отрицательную линзы, отличающийся тем, что в первой группе линз между первой и второй линзами расположена апертурная диафрагма, первая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, вторая - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, четвертая - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, пятая - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, во второй группе линз первая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, вторая - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, а в первой группе линз пятая линза имеет возможность перемещения вдоль оптической оси, а в объективе имеет место соотношение:The technical result due to the task is achieved by the fact that in a lens containing two groups of lenses separated by an air gap, the first of which contains a positive lens, a negative lens, a biconvex positive lens, a negative lens, the second group of lenses contains a positive and negative lens, characterized the fact that in the first group of lenses between the first and second lenses there is an aperture diaphragm, the first lens is made in the form of a positive meniscus, convex to the etu, the second in the form of a negative meniscus convex to the object, the fourth in the form of a negative meniscus convex to the image, the fifth in the form of a negative meniscus convex to the object, in the second group of lenses the first lens is made in the form of a positive meniscus, convex to the object, the second in the form of a negative meniscus, convex to the object, and in the first group of lenses the fifth lens has the ability to move along the optical axis, and in the lens there is a corresponding shenie:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Δl1г5л _ величина перемещения по оптической оси пятой линзы в первой группе линз;where Δl 1g5l _ the amount of movement along the optical axis of the fifth lens in the first group of lenses;

ƒ' об - фокусное расстояние объектива.ƒ 'r - the focal length of the lens.

Схема объектива показана на чертеже.A diagram of the lens is shown in the drawing.

Объектив состоит по ходу лучей из I и II групп линз, I-я группа линз состоит из выпукловогнутой линзы 1, обращенной выпуклостью к предмету, выпукловогнутой линзы 2, обращенной выпуклостью к предмету, двояковыпуклой линзы 3, выпукловогнутой линзы 4, обращенной выпуклостью к изображению, выпукловогнутой линзы 5, обращенной выпуклостью к предмету, II-я группа линз состоит из выпукловогнутой линзы 6, обращенной выпуклостью к предмету, выпукловогнутой линзы 7, обращенной выпуклостью к предмету и плоскопараллельной пластины 8. При этом линза 5 имеет возможность перемещения вдоль оптической оси.The lens consists of rays from the I and II groups of lenses, the I-th group of lenses consists of a convex concave lens 1, convex to the object, convex lens 2, convex to the object, biconvex lens 3, convex lens 4, convex to the image, convex concave lens 5, convex to the object, the 2nd group of lenses consists of a convex concave lens 6, convex to the subject, convex lens 7, convex to the subject and plane parallel plate 8. In this case, the lens 5 has the ability to move along the optical axis.

Апертурная диафрагма расположена в 1-й группе линз между первой 1 и второй 2 линзами.The aperture diaphragm is located in the 1st group of lenses between the first 1 and second 2 lenses.

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

Figure 00000002
Figure 00000002

При перемещении линзы 5 вдоль оптической оси на величину±0.9 мм осуществляется термокомпенсация положения плоскости наилучшей установки в диапазоне температур от +5 до +35°С.When the lens 5 is moved along the optical axis by a value of ± 0.9 mm, the position of the plane of the best installation is thermally compensated in the temperature range from +5 to + 35 ° С.

Таким образом, параметры вариантов исполнения объектива:Thus, the parameters of the lens options:

расчетная длина волныestimated wavelength 0,6 мкм0.6 μm рабочий спектральный диапазонworking spectral range 0,4…0,9 мкм0.4 ... 0.9 μm фокусное расстояниеfocal length 440,2 мм440.2 mm линейное поле зренияlinear field of view 64,0 мм64.0 mm относительное отверстиеrelative hole 1:3,31: 3.3 дисторсияdistortion 0,23%0.23% задний фокальный отрезокback focal length 46,44 мм46.44 mm длина по оптической осиoptical axis length 491,3 мм491.3 mm масса оптических деталейmass of optical parts 2,98 кг2.98 kg

Принцип действия объектива заключается в следующем.The principle of the lens is as follows.

Объектив работает следующим образом.The lens works as follows.

Световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в бесконечности, проходит через фотографический телеобъектив и изображается в плоскости наилучшей установки, в которой находится фотоприемное устройство (не показано), цифровой сигнал с которого формирует изображение.The luminous flux emanating from the plane of objects at infinity passes through a photographic telephoto lens and is displayed in the plane of the best setting, in which there is a photodetector (not shown), the digital signal from which forms the image.

Пятая линза 5 в первой группе линз I установлена с возможностью перемещения вдоль оптической оси, которое позволяет компенсировать температурный увод плоскости наилучшей установки.The fifth lens 5 in the first group of lenses I is mounted with the possibility of movement along the optical axis, which allows you to compensate for the temperature shift of the plane of the best installation.

Величина перемещения пятой линзы 5 в первой группе линз I, достаточная для термокомпенсации смещения ПНУ в диапазоне температур от +5 до +35°С равна ±0,9 мм, что не превышает величину:The amount of displacement of the fifth lens 5 in the first group of lenses I, sufficient to thermally compensate for the PND displacement in the temperature range from +5 to + 35 ° С, is ± 0.9 mm, which does not exceed the value:

Figure 00000003
Figure 00000003

В оптическом расчете учтена толщина защитного стекла 8 фотоприемника.In the optical calculation, the thickness of the protective glass 8 of the photodetector is taken into account.

Задаваясь критерием качества - величиной полихроматического коэффициента передачи контраста (КПК) и учитывая:Asked by the quality criterion - the value of the polychromatic contrast transfer coefficient (CPC) and given

- толщину защитного стекла фотоприемника, равную 2,0 мм;- thickness of the protective glass of the photodetector, equal to 2.0 mm;

- спектральную эффективность по длинам волн с учетом чувствительности фотоприемника и светопропускания объектива, равную;- spectral efficiency at wavelengths, taking into account the sensitivity of the photodetector and the light transmission of the lens, equal;

0,4 мкм - 0,4;0.4 microns - 0.4;

0,5 мкм - 0,6;0.5 microns - 0.6;

0,6 мкм - 1,0;0.6 microns - 1.0;

0.7 мкм - 1,0;0.7 microns - 1.0;

0,8 мкм - 0,6;0.8 microns - 0.6;

0,9 мкм - 0,3;0.9 microns - 0.3;

- пространственную частоту 100 лин/мм (частота Найквиста для фотоприемника с размером чувствительного элемента, равным 5 мкм), получаем следующие расчетные значения качественных характеристик объектива:- spatial frequency of 100 lines / mm (Nyquist frequency for a photodetector with a sensor element size equal to 5 μm), we obtain the following calculated values of the qualitative characteristics of the lens:

для точки на оси (дифракционное качество)for a point on the axis (diffraction quality) КПК=72,8%PDA = 72.8% для точки на оси (аберрационное качество)for a point on the axis (aberration quality) КПК=48,4%PDA = 48.4% для точки поля 24 ммfor field point 24 mm КПКм=51,6%CPC m = 51.6% КПКс=40,5%CPCs = 40.5% для точки поля 32 ммfor field point 32 mm КПКм=49,2%CPC m = 49.2% КПКс=56,1%CPCs = 56.1%

Как видно из расчетов, объектив, при простоте его конструкции, обеспечивает высокую светосилу (1:3,3) и приемлемое качество изображения для оптико-электронных приборов, использующих в качестве фотоприемников линейки или матрицы с размером пикселя до 5 мкм.As can be seen from the calculations, the lens, with its simplicity of design, provides high aperture ratio (1: 3,3) and acceptable image quality for optoelectronic devices using arrays or arrays with pixel sizes up to 5 microns as photodetectors.

Claims (4)

Фотографический телеобъектив, содержащий две группы линз, разделенные воздушным промежутком, первая из которых содержит положительную линзу, отрицательную линзу, двояковыпуклую положительную линзу, отрицательную линзу, вторая группа линз содержит положительную и отрицательную линзы, отличающийся тем, что в первой группе линз между первой и второй линзами расположена апертурная диафрагма, первая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, вторая - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, четвертая - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, пятая - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, во второй группе линз первая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, вторая - в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, а в первой группе линз пятая линза имеет возможность перемещения вдоль оптической оси, а в объективе имеет место соотношение:A photographic telephoto lens containing two lens groups separated by an air gap, the first of which contains a positive lens, a negative lens, a biconvex positive lens, a negative lens, the second group of lenses contains a positive and negative lens, characterized in that in the first group of lenses between the first and second the aperture diaphragm is located with the lenses, the first lens is made in the form of a positive meniscus convex to the object, the second - in the form of a negative meniscus inverted bone to the object, the fourth in the form of a negative meniscus convex to the image, the fifth in the form of a negative meniscus convex to the object, in the second group of lenses the first lens is made in the form of a positive meniscus, convex to the object, the second in the form of negative the meniscus, convex to the object, and in the first group of lenses the fifth lens has the ability to move along the optical axis, and in the lens there is a ratio:
Figure 00000004
,
Figure 00000004
,
где Δl1г5л - величина перемещения по оптической оси пятой линзы в первой группе линз;where Δl 1g5l - the amount of movement along the optical axis of the fifth lens in the first group of lenses;
Figure 00000005
- фокусное расстояние объектива.
Figure 00000005
- the focal length of the lens.
RU2016115103A 2016-04-19 2016-04-19 Photographic telephoto lens RU2635830C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115103A RU2635830C1 (en) 2016-04-19 2016-04-19 Photographic telephoto lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016115103A RU2635830C1 (en) 2016-04-19 2016-04-19 Photographic telephoto lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2635830C1 true RU2635830C1 (en) 2017-11-20

Family

ID=60328581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016115103A RU2635830C1 (en) 2016-04-19 2016-04-19 Photographic telephoto lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2635830C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212467U1 (en) * 2021-05-17 2022-07-22 Открытое Акционерное Общество "Пеленг" Lens

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU672595A1 (en) * 1977-12-28 1979-07-05 Предприятие П/Я Р-6681 Teleobjective
US4483597A (en) * 1981-08-14 1984-11-20 Olympus Optical Co., Ltd. Large aperture ratio telephoto lens system
US5627686A (en) * 1994-08-05 1997-05-06 Nikon Corporation Large-aperture medium-range telephoto lens system
RU2079863C1 (en) * 1994-09-29 1997-05-20 Акционерное общество открытого типа "Красногорский завод" Telephoto lens
RU2183339C1 (en) * 2000-12-06 2002-06-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Photographic objective

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU672595A1 (en) * 1977-12-28 1979-07-05 Предприятие П/Я Р-6681 Teleobjective
US4483597A (en) * 1981-08-14 1984-11-20 Olympus Optical Co., Ltd. Large aperture ratio telephoto lens system
US5627686A (en) * 1994-08-05 1997-05-06 Nikon Corporation Large-aperture medium-range telephoto lens system
RU2079863C1 (en) * 1994-09-29 1997-05-20 Акционерное общество открытого типа "Красногорский завод" Telephoto lens
RU2183339C1 (en) * 2000-12-06 2002-06-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Photographic objective

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212467U1 (en) * 2021-05-17 2022-07-22 Открытое Акционерное Общество "Пеленг" Lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8867140B2 (en) Low distortion athermalized imaging lens
RU156006U1 (en) ATHERMALIZED LENS FOR IR SPECTRUM
RU2628372C1 (en) Wide-angle lens
RU2662032C1 (en) Photographic telephoto lens
ES2262863T3 (en) METHOD OF FORMATION OF OPTICAL IMAGES.
RU2678957C1 (en) Wide-angle high-power infrared lens
RU2635810C1 (en) Photographic lens
RU2635830C1 (en) Photographic telephoto lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU170736U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU2639242C2 (en) Lens
KR101127907B1 (en) An asymmetric wide angle infrared optical system in which anamorphic lenses are applied and a thermal observation device having the optical system
RU2578268C1 (en) Infrared lens with variable focal distance
RU2413261C1 (en) Large-aperture lens
RU2403598C1 (en) Large aperture lens for thermal imaging device
RU2621366C1 (en) Compact lens of mid-infrared range
RU162347U1 (en) LIGHT ACHROMATIC LENS LENS OF INFRARED RANGE
RU2732342C1 (en) High-output lens
RU2577082C1 (en) Apochromatic athermal lens (versions)
RU2655622C1 (en) Lens
RU2547005C1 (en) Apochromatic lens
RU2445659C1 (en) Large-aperture lens
RU2711627C1 (en) High-aperture lens for near ir spectral range
RU2421764C1 (en) Objective lens for visible and near infrared spectrum
RU2711626C1 (en) Fast lens

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180420

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20200429