RU2643707C1 - Infrared three-lens objective - Google Patents
Infrared three-lens objective Download PDFInfo
- Publication number
- RU2643707C1 RU2643707C1 RU2017113643A RU2017113643A RU2643707C1 RU 2643707 C1 RU2643707 C1 RU 2643707C1 RU 2017113643 A RU2017113643 A RU 2017113643A RU 2017113643 A RU2017113643 A RU 2017113643A RU 2643707 C1 RU2643707 C1 RU 2643707C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- menisci
- meniscus
- irg
- objective
- Prior art date
Links
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000005387 chalcogenide glass Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 6
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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 -
- G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
- G02B9/14—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - +
- G02B9/16—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - + all the components being simple
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именнок объективам для инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в тепловизорах, построенных на основе матричных фотоприемников, чувствительных в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм.The invention relates to the field of optical instrumentation, and the name is given to lenses for the infrared (IR) region of the spectrum, and can be used in thermal imagers built on the basis of matrix photodetectors sensitive in the spectral range from 8 to 12 microns.
Современные микроболометрические матрицы формата 640×480 с размером пикселя 17×17 мкм имеют габариты 10,88×8,16 мм и диагональ 13,6 мм. Объектив должен обеспечивать высокую концентрацию энергии в пятне, размер которого соответствует размеру пикселя.Modern microbolometric matrices of 640 × 480 format with a pixel size of 17 × 17 μm have dimensions of 10.88 × 8.16 mm and a diagonal of 13.6 mm. The lens should provide a high concentration of energy in the spot, the size of which corresponds to the size of the pixel.
Так как размер пикселя матрицы сравним с рабочей длиной волны, для оценки качества изображения объектива необходимо учитывать волновые свойства света, то есть дифракцию на входном зрачке. Это достигается расчетом функции концентрации энергии и контраста изображения объектива.Since the pixel size of the matrix is comparable to the working wavelength, to evaluate the image quality of the lens, it is necessary to take into account the wave properties of light, that is, diffraction by the entrance pupil. This is achieved by calculating the function of energy concentration and the contrast of the image of the lens.
Известен светосильный трехлинзовый объектив для ИК-области спектра по патенту US №3363962, содержащий три мениска, из которых первый и третий мениски - положительные, обращенные вогнутыми поверхностями к плоскости изображений, а второй - слабо положительный, обращен вогнутой поверхностью к пространству предметов. Первый и третий мениски выполнены из германия, а второй - из сульфида цинка. Все поверхности менисков имеют сферический профиль. Второй и третий мениски имеют значительную толщину по оси, поскольку она позволяет лучшим образом скорректировать геометрические аберрации. Относительная длина объектива - 1,75; фокусное расстояние - 100 мм; высокое относительное отверстие – 1:0,75.Known fast three-lens lens for the infrared region of the spectrum according to US patent No. 3363962, containing three menisci, of which the first and third menisci are positive, facing concave surfaces to the image plane, and the second is weakly positive, facing a concave surface to the space of objects. The first and third menisci are made of germanium, and the second of zinc sulfide. All meniscus surfaces have a spherical profile. The second and third menisci have a significant thickness along the axis, since it allows you to better correct geometric aberrations. The relative length of the lens is 1.75; focal length - 100 mm; high relative aperture - 1: 0.75.
Для сравнения этого объектива с заявляемым объективом проведено его масштабирование на фокусное расстояние 50 мм. Контраст изображения для точки на оси составляет не более 0,6 при пространственной частоте 20 мм-1, а на краях поля зрения - 0,25. При этом 80% энергии сосредоточено в кружках соответственно 28 мкм на оси и 70 мкм на краях поля зрения.To compare this lens with the inventive lens, it was scaled to a focal length of 50 mm. The image contrast for a point on the axis is not more than 0.6 at a spatial frequency of 20 mm -1 , and 0.25 at the edges of the field of view. At the same time, 80% of the energy is concentrated in circles of 28 μm, respectively, on the axis and 70 μm on the edges of the field of view.
Проведенный расчет выявил следующие недостатки объектива: низкое качество изображения по краю поля зрения с диагональю изображения 13,6 мм, большая длина объектива при фокусном расстоянии 50 мм - 87,7 мм, большая масса объектива - 300 г.The calculation revealed the following disadvantages of the lens: low image quality along the edge of the field of view with an image diagonal of 13.6 mm, a large lens length at a focal length of 50 mm — 87.7 mm, and a large lens mass — 300 g.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению - прототипом - является инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив по патенту РФ №2348953, G02B 13/14. Объектив содержит последовательно расположенные по ходу лучей первый положительный мениск, второй отрицательный мениск и третий положительный мениск. Первый и третий мениски обращены вогнутостью к плоскости изображений, второй - к пространству предметов. Все преломляющие поверхности выполнены сферическими. Длина по оптической оси от первой преломляющей поверхности до плоскости изображений не превышает 1,8 фокусного расстояния объектива. Показатель преломления материала первого и третьего положительных менисков для основной длины волны рабочего спектрального диапазона не менее 4,0, а второго мениска - не более 2,5. Выполняются следующие соотношения: ϕ1=(0,6÷0,7)ϕ, ϕ2=-(0,15÷0,5)ϕ, ϕ3=(1,3÷2)ϕ, где ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ - оптические силы первого, второго, третьего менисков и объектива в целом; D2 = (0,5÷1)f', где: D2 - расстояние вдоль оптической оси между первым и вторым менисками; f' - фокусное расстояние объектива.Closest to the claimed technical solution - the prototype - is an infrared fast three-lens lens according to the patent of the Russian Federation No. 2348953, G02B 13/14. The lens contains sequentially located along the rays of the first positive meniscus, the second negative meniscus and the third positive meniscus. The first and third menisci are turned concave to the plane of the images, the second to the space of objects. All refracting surfaces are made spherical. The length along the optical axis from the first refracting surface to the image plane does not exceed 1.8 of the focal length of the lens. The refractive index of the material of the first and third positive menisci for the main wavelength of the working spectral range is not less than 4.0, and the second meniscus is not more than 2.5. The following relations hold: ϕ 1 = (0.6 ÷ 0.7) ϕ, ϕ 2 = - (0.15 ÷ 0.5) ϕ, ϕ 3 = (1.3 ÷ 2) ϕ, where ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 , ϕ - the optical power of the first, second, third menisci and the lens as a whole; D2 = (0.5 ÷ 1) f ', where: D2 is the distance along the optical axis between the first and second menisci; f 'is the focal length of the lens.
Объектив имеет следующие недостатки.The lens has the following disadvantages.
1. Объектив недостаточно технологичен. Вторая линза расположена посередине объектива, что приводит к ужесточению допусков на ее установку в корпусе объектива и усложняет процесс сборки и юстировки объектива.1. The lens is not technologically advanced. The second lens is located in the middle of the lens, which leads to tightening tolerances for its installation in the lens housing and complicates the process of assembly and alignment of the lens.
2. Объектив имеет низкое качество изображения. Анализ функции концентрации энергии по конструктивным элементам объектива, приведенным в изобретении и масштабированным на фокусное расстояние 50 мм, показал, что 80% энергии сосредоточено в кружке диаметром 40 мкм для осевой точки предмета и в кружке диаметром 84 мкм для края поля зрения. Это происходит из-за наличия в объективе аберраций высших порядков, обусловленных большим углом падения лучей к нормали первой поверхности второго мениска. Анализ астигматизма показал наличие большой кривизны поверхности изображения по краю поля зрения. В результате контраст изображения для пространственной частоты 20-1 мм для точки на оси составляет 0,42, а на краю диагонали матрицы - 0,05.2. The lens has poor image quality. The analysis of the energy concentration function by the structural elements of the lens shown in the invention and scaled to a focal length of 50 mm showed that 80% of the energy is concentrated in a circle with a diameter of 40 μm for the axial point of the object and in a circle with a diameter of 84 μm for the edge of the field of view. This is due to the presence of higher order aberrations in the lens due to the large angle of incidence of the rays to the normal to the first surface of the second meniscus. Analysis of astigmatism showed the presence of a large curvature of the image surface along the edge of the field of view. As a result, the image contrast for the spatial frequency of 20 -1 mm for the point on the axis is 0.42, and at the edge of the diagonal of the matrix - 0.05.
3. Объектив в пересчете на фокусное расстояние 50 мм имеет большую массу (250 грамм) и большую длину - 87 мм. В подавляющем большинстве трехлинзовых инфракрасных объективов для спектрального диапазона 8-12 мкм используются материалы германий (Ge), селенид цинка (ZnSe) и сульфид цинка (ZnS) и их следующая комбинация: Ge-ZnSe-Ge или Ge-ZnS-Ge. В прототипе используется комбинация материалов менисков Ge-ZnSe-Ge. Такой выбор материалов при оптимизации приводит к расположению второго мениска в середине объектива, что в свою очередь приводит к увеличению его габаритов, массы и ухудшению качества изображения на краях поля зрения.3. The lens in terms of a focal length of 50 mm has a large mass (250 grams) and a long length of 87 mm. The vast majority of three-lens infrared lenses for the spectral range of 8-12 microns use materials of germanium (Ge), zinc selenide (ZnSe) and zinc sulfide (ZnS) and their following combination: Ge-ZnSe-Ge or Ge-ZnS-Ge. The prototype uses a combination of Ge-ZnSe-Ge meniscus materials. Such a selection of materials during optimization leads to the location of the second meniscus in the middle of the lens, which in turn leads to an increase in its size, mass and image quality at the edges of the field of view.
Техническая проблема заключается в достижении следующих технических результатов: повышение технологичности объектива, улучшение качества изображения по всему полю зрения, снижение габаритов и массы объектива.The technical problem is to achieve the following technical results: improving the manufacturability of the lens, improving image quality throughout the field of view, reducing the size and weight of the lens.
Указанные технические результаты достигаются следующим образом.The specified technical results are achieved as follows.
Инфракрасный трехлинзовый объектив, как и прототип, содержит последовательно расположенные по ходу лучей три мениска, первый и третий из которых - положительные, обращенные вогнутыми поверхностями к плоскости изображений, а второй - отрицательный, причем первый мениск выполнен из германия. В отличие от прототипа в объективе выполнено следующее. Второй мениск обращен вогнутой поверхностью к плоскости изображений и выполнен из халькогенидного стекла IRG-22 или IRG-25, третий мениск выполнен из халькогенидного стекла IRG-26 или из бескислородного стекла ИКС-25, вогнутая поверхность первого мениска выполнена асферической с конической постоянной в пределах от 0,28 до 0,52, при этом выполняются следующие соотношения:The infrared three-lens lens, like the prototype, contains three meniscuses successively located along the rays, the first and third of which are positive, with their concave surfaces facing the image plane, and the second is negative, the first meniscus made of germanium. In contrast to the prototype, the following is performed in the lens. The second meniscus faces the concave surface to the image plane and is made of chalcogenide glass IRG-22 or IRG-25, the third meniscus is made of chalcogenide glass IRG-26 or oxygen-free glass IKS-25, the concave surface of the first meniscus is aspherical with a conical constant ranging from 0.28 to 0.52, while the following relationships are true:
ϕ1 = (0,77÷1,00)ϕ,ϕ 1 = (0.77 ÷ 1.00) ϕ,
ϕ2 = -(2,00÷2,45)ϕ,ϕ 2 = - (2.00 ÷ 2.45) ϕ,
ϕ3 = (2,80÷3,20)ϕ,ϕ 3 = (2.80 ÷ 3.20) ϕ,
где: ϕ1, ϕ2, ϕ3 - относительные оптические силы соответственно первого, второго и третьего менисков;where: ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 are the relative optical forces of the first, second and third menisci, respectively;
ϕ - оптическая сила объектива.ϕ is the optical power of the lens.
D2 = (0,58÷0,86)f', где: D2 - воздушный промежуток между первым и вторым менисками;D2 = (0.58 ÷ 0.86) f ', where: D2 is the air gap between the first and second menisci;
f' - фокусное расстояние объектива.f 'is the focal length of the lens.
Пример конкретной реализации объектива показан на чертежах.An example of a specific implementation of the lens is shown in the drawings.
На фиг. 1 приведена оптическая схема объектива с реальным ходом лучей для осевой и диагональной точек поля зрения.In FIG. 1 shows the optical scheme of the lens with the actual path of the rays for the axial and diagonal points of the field of view.
На фиг. 2 приведен контраст изображения (ЧКХ) объектива при воздействии допусков, рассчитанный по методу Монте-Карло.In FIG. Figure 2 shows the contrast of the image (frequency response) of the lens under the influence of tolerances, calculated by the Monte Carlo method.
На фиг. 3 приведен контраст изображения (ЧКХ) номинального объектива по всему полю зрения.In FIG. Figure 3 shows the image contrast (TSC) of the nominal lens over the entire field of view.
На фиг. 4 приведена функция концентрации энергии (ФКЭ).In FIG. 4 shows the function of energy concentration (FFE).
На фиг. 5 приведена функция рассеяния точки (ФРТ).In FIG. Figure 5 shows the point spread function (PSF).
На фиг. 6 приведены графики астигматизма и дисторсии.In FIG. 6 shows graphs of astigmatism and distortion.
Инфракрасный трехлинзовый объектив (фиг. 1) содержит три установленных по ходу лучей мениска 1, 2, 3. Плоскопараллельная пластина 4 выполнена из кремния и служит защитным стеклом микроболометической матрицы 5, установленной в плоскости изображений объектива. Мениск 1 - положительный, выполнен из германия, его вторая (вогнутая) по ходу лучей поверхность - асферическая. Мениск 2 - отрицательный, выполнен из халькогенидного стекла IRG-22 фирмы SCHOTT. Мениск 3 - положительный, выполненный из халькогенидного стекла IRG-26 фирмы SCHOTT. Все мениски обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображений.The infrared three-lens lens (Fig. 1) contains three
* - асферизованная поверхность.* - aspheric surface.
Оптические характеристики объектива:Optical characteristics of the lens:
Фокусное расстояние 50 ммFocal Length 50mm
Относительное отверстие 1:1,05Relative aperture 1: 1.05
Поле зрения 12,4°×9,3°Field of View 12.4 ° × 9.3 °
Спектральный диапазон 8-12 мкм;The spectral range is 8-12 microns;
Длина объектива 64,5 ммLens Length 64.5 mm
Конструктивные элементы объектива, указанные в таблице 1, обеспечивают следующие значения относительных оптических сил и конической постоянной К: ϕ1 = 0,838ϕ, ϕ2 = -2,30ϕ, ϕ3 = 2,9ϕ, К=0,325. Воздушный промежуток между менисками 1 и 2: D2=0,732 f'.The lens structural elements shown in table 1 provide the following values of relative optical forces and conical constant K: ϕ 1 = 0.838ϕ, ϕ 2 = -2.30ϕ, ϕ 3 = 2.9ϕ, K = 0.325. The air gap between
Длина объектива составляет 64,5 мм, в 1,35 раза меньше, чем у прототипа (87 мм), масса - 63 грамма, в 4 раза меньше, чем у прототипа (250 грамм).The lens length is 64.5 mm, 1.35 times less than that of the prototype (87 mm), weight - 63 grams, 4 times less than that of the prototype (250 grams).
Объектив работает следующим образом. Пучки лучей от предмета последовательно проходят через мениски 1, 2, 3 и защитное стекло 4 и сходятся в плоскости изображений - на матрице 5. Главный луч наклонного пучка лучей ВС идет параллельно оптической оси в плоскости изображений, что способствует исправлению таких аберраций, как кома, дисторсия и астигматизм. Расчет аберраций производился для косых пучков лучей (точки С, D), а ход лучей на фиг. 1 показан для удобства в меридиональной плоскости. Точке D соответствует угол поля зрения 7,75°, а точке С - угол поля зрения 5,36°.The lens works as follows. Beams of rays from an object sequentially pass through
В предлагаемом объективе мениск 2 выполнен из материала IRG-22 с показателем преломления 2,4976 для длины волны 10 мкм, а мениск 3 - из материала IRG-26 с показателем преломления 2,7782 для длины волны 10 мкм. Это, с одной стороны, способствует устранению сферохроматической аберрации, а с другой стороны, асферизация второй поверхности мениска 1 привела к тому, что мениски 2 и 3 при оптимизации расположились на значительном расстоянии от мениска 1 вблизи плоскости изображений. В связи с этим, несмотря на то, что мениски 2 и 3 обладают большими оптическими силами, их децентрировка и точность установки по оптической оси мало влияют на качество изображения. В настоящее время достигнутая точность асферизации составляет порядка 0,3÷0,5 мкм, что достаточно для предлагаемого объектива.In the proposed lens,
В таблице 2 даны допуски, позволяющие производить сборку объектива «насыпным» методом без специальной центрировки менисков 1, 2, 3 в оправах.Table 2 gives the tolerances that allow the lens to be assembled using the bulk method without special centering of
Стабильность качества изображения объектива при наличии указанных допусков подтверждена анализом по методу Монте-Карло, моделирующим эффект одновременного воздействия допусков на всю систему. Для каждого Монте-Карло-цикла все параметры, для которых установлены допуски, изменяются случайным образом в соответствии с законом нормального распределения с полной шириной, равной четырем стандартным отклонениям.The stability of the image quality of the lens in the presence of these tolerances is confirmed by analysis by the Monte Carlo method, simulating the effect of the simultaneous impact of tolerances on the entire system. For each Monte Carlo cycle, all parameters for which tolerances are set vary randomly in accordance with the law of normal distribution with a full width equal to four standard deviations.
График ЧКХ изображения при введении допусков по таблице 2 для осевой точки предмета приведен на фиг. 2. Как видно из фиг. 2, падение ЧКХ для двадцати циклов Монте-Карло незначительно и лежит в среднем на уровне 0,65, что свидетельствует о стабильности качества изображения при сборке объектива «насыпным» методом.The graph of the frequency response of the image when introducing the tolerances according to table 2 for the axial point of the object is shown in FIG. 2. As can be seen from FIG. 2, the drop in frequency response for twenty Monte Carlo cycles is insignificant and lies on average at the level of 0.65, which indicates the stability of image quality when assembling the lens by the "bulk" method.
Рассмотрим номинальные характеристики качества изображения объектива: ЧКХ, ФКЭ, ФРТ, астигматизм и дисторсию. В примере выполнения объектива радиусы поверхностей оптических деталей подогнаны под первый класс в соответствии с ГОСТ 1807-75, что снизило качество изображения примерно на 7÷10%.Consider the nominal characteristics of the image quality of the lens: FMC, FKE, PSF, astigmatism and distortion. In the example of the lens, the radii of the surfaces of the optical parts are adjusted to the first class in accordance with GOST 1807-75, which reduced the image quality by about 7 ÷ 10%.
На фиг. 3 представлена ЧКХ объектива на пространственной частоте 20-1 мм. Верхняя прямая соответствует дифракционно ограниченному объективу. По оси ординат отложен модуль передаточной функции. ЧКХ реального объектива с широкими допусками на изготовление и сборку объектива (фиг. 2) и номинального объектива (фиг. 3) отличаются друг от друга незначительно.In FIG. 3 shows the frequency response of the lens at a spatial frequency of 20 -1 mm. The upper line corresponds to a diffraction limited lens. The ordinate module represents the transfer function module. The frequency response of a real lens with wide tolerances for the manufacture and assembly of the lens (Fig. 2) and the nominal lens (Fig. 3) differ slightly from each other.
Функция концентрации энергии в пятне рассеяния позволяет вычислить диаметр пятна рассеяния, в котором сосредоточено 80% энергии, или решить обратную задачу: определить, какой процент энергии попадает на пиксель заданного размера. На фиг. 4 по оси ординат отложен процент концентрации энергии в относительных единицах, а по оси абсцисс - радиус дифракционного пятна рассеяния с учетом геометрических аберраций. Поскольку объективы обладают осевой симметрией, на графиках фиг. 4 и фиг. 5 даны половинные углы поля зрения.The energy concentration function in the scattering spot allows you to calculate the diameter of the scattering spot, in which 80% of the energy is concentrated, or to solve the inverse problem: determine what percentage of energy falls on a pixel of a given size. In FIG. 4, the ordinate shows the percentage of energy concentration in relative units, and the abscissa shows the radius of the scattering diffraction spot, taking into account geometric aberrations. Since lenses have axial symmetry, in the graphs of FIG. 4 and FIG. 5 shows the half angles of the field of view.
Функция рассеяния точки (фиг. 5) наглядно демонстрирует топологию пятен рассеяния в геометрическом приближении. Размер квадратов составляет 0,1×0,1 мм. ФРТ представлена для осевой точки поля зрения (0°) и для диагональных (косых лучей) полей 5,36° и 7,75°. В поле каждого квадрата впечатан диаметр кружка рассеяния, в котором сосредоточено 80% энергии: 0,024 мм, 0,028 мм, 0,032 мм. Эти результаты получены из графиков ФКЭ. Кроме того, на каждое пятно впечатан дифракционный диск Эри диаметром 0,032 мм. Из фиг. 5 видно, что все пятна рассеяния вписываются в диск Эри, что подтверждает высокое качество изображения объектива.The point scattering function (Fig. 5) clearly demonstrates the topology of scattering spots in the geometric approximation. The size of the squares is 0.1 × 0.1 mm. PSF is presented for the axial point of the field of view (0 °) and for diagonal (oblique rays) fields of 5.36 ° and 7.75 °. In the field of each square, the diameter of the scattering circle is imprinted, in which 80% of the energy is concentrated: 0.024 mm, 0.028 mm, 0.032 mm. These results are obtained from the FCE graphs. In addition, an Erie diffraction disk of 0.032 mm diameter is imprinted on each spot. From FIG. Figure 5 shows that all the scattering spots fit into the Erie disk, which confirms the high image quality of the lens.
На фиг. 6 представлены астигматизм и дисторсия объектива по всему диагональному полю зрения 7,75°. Благодаря телецентрическому ходу главного луча в пространстве изображений в объективе исправлены астигматизм и дисторсия.In FIG. Figure 6 shows the astigmatism and distortion of the lens over the entire diagonal field of view of 7.75 °. Thanks to the telecentric course of the main beam in the space of images in the lens, astigmatism and distortion are fixed.
Объектив способен работать в температурном диапазоне ±50°С путем его незначительного перемещения вдоль оптической оси без ухудшения качества изображения.The lens is capable of operating in the temperature range of ± 50 ° C by moving it slightly along the optical axis without compromising image quality.
Указанные технические результаты достигаются также при выполнении мениска 2 из халькогенидного стекла IRG-25 фирмы SCHOTT, мениска 3 - из отечественного бескислородного стекла ИКС-25, при конической постоянной К в пределах от 0,28 до 0,52 и при всех заявленных соотношениях: ϕ1 = (0,77÷1,00)ϕ, ϕ2 = -(2,00÷2,45)ϕ, ϕ3 = (2,80÷3,20)ϕ, D2=(0,58÷0,86)f'.The indicated technical results are also achieved when
Таким образом, предложенный объектив прост в изготовлении менисков и сборке всего объектива, обладает качеством изображения, близким к дифракционному в широком поле зрения 12,4°×9,3° и при высоком относительным отверстии 1:1,05, имеет небольшие габариты и массу.Thus, the proposed lens is simple in manufacturing menisci and assembling the entire lens, has an image quality close to diffraction in a wide field of view of 12.4 ° × 9.3 ° and with a high relative aperture of 1: 1.05, has small dimensions and weight .
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113643A RU2643707C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Infrared three-lens objective |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113643A RU2643707C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Infrared three-lens objective |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2643707C1 true RU2643707C1 (en) | 2018-02-05 |
Family
ID=61173712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113643A RU2643707C1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Infrared three-lens objective |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2643707C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709050C1 (en) * | 2019-04-22 | 2019-12-13 | Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" | Telephoto lens for spectrum ir |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2348953C1 (en) * | 2007-10-15 | 2009-03-10 | Институт физики полупроводников СО РАН | Infrared rapid three-lens objective |
| RU2411555C1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-02-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени С.А. Зверева" | Large-aperture lens |
| US20120212807A1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-23 | Tamron Co., Ltd. | Infrared Lens |
| RU156006U1 (en) * | 2015-04-23 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" | ATHERMALIZED LENS FOR IR SPECTRUM |
| RU162347U1 (en) * | 2015-07-28 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "ЦИКЛОН" | LIGHT ACHROMATIC LENS LENS OF INFRARED RANGE |
-
2017
- 2017-04-19 RU RU2017113643A patent/RU2643707C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2348953C1 (en) * | 2007-10-15 | 2009-03-10 | Институт физики полупроводников СО РАН | Infrared rapid three-lens objective |
| RU2411555C1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-02-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени С.А. Зверева" | Large-aperture lens |
| US20120212807A1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-23 | Tamron Co., Ltd. | Infrared Lens |
| RU156006U1 (en) * | 2015-04-23 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Авиационная и Морская Электроника" | ATHERMALIZED LENS FOR IR SPECTRUM |
| RU162347U1 (en) * | 2015-07-28 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "ЦИКЛОН" | LIGHT ACHROMATIC LENS LENS OF INFRARED RANGE |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709050C1 (en) * | 2019-04-22 | 2019-12-13 | Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" | Telephoto lens for spectrum ir |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110488394B (en) | Long-wave infrared composite optical system | |
| CN202305975U (en) | Long wave optical thermal difference eliminating lens | |
| CN104035188A (en) | Low-cost refracting-reflecting athermalizing medium wave infrared lens | |
| CN103837963B (en) | Novel long-wave infrared athermalization camera lens with high light flux | |
| CN209297022U (en) | A kind of big visual field object lens of large relative aperture LONG WAVE INFRARED optical system | |
| CN105824103B (en) | A kind of non-brake method optics is without thermalization camera lens | |
| CN112180572B (en) | Refrigeration type medium wave infrared athermal optical lens | |
| CN102033316B (en) | Long-wave long-focus uncooled thermalization-free infrared optical system | |
| CN114217413A (en) | Super wide angle broadband polarization imaging system and detection equipment based on super structure surface | |
| RU2604112C2 (en) | Objective lens for infrared spectrum | |
| CN109239897A (en) | A kind of off-axis three anti-non-focus optical system | |
| RU2643707C1 (en) | Infrared three-lens objective | |
| RU2365952C1 (en) | Infrared objective | |
| RU2629890C1 (en) | Infrared lens with passive thermalization | |
| RU2613483C1 (en) | Athermalised lens for infrared spectrum | |
| RU2348953C1 (en) | Infrared rapid three-lens objective | |
| RU2678957C1 (en) | Wide-angle high-power infrared lens | |
| CN113820763B (en) | Micro-lens based on high-refractive-index medium substrate | |
| RU2629887C1 (en) | High-speed three-lens objective for ir spectrum | |
| CN106405800A (en) | Long wave infrared 5mm optical passive heat dissipation lens | |
| RU2348059C1 (en) | Large-aperture lens | |
| CN106019534A (en) | 1.3-5um broadband infrared imaging lens | |
| RU2650743C1 (en) | Wide-angle infrared lens | |
| CN205720847U (en) | A kind of 1.3～5um broadband infrared imaging camera lenses | |
| RU2620202C1 (en) | Lens for infrared spectral area |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190420 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200909 |