RU2663313C1 - Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area - Google Patents
Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663313C1 RU2663313C1 RU2017127099A RU2017127099A RU2663313C1 RU 2663313 C1 RU2663313 C1 RU 2663313C1 RU 2017127099 A RU2017127099 A RU 2017127099A RU 2017127099 A RU2017127099 A RU 2017127099A RU 2663313 C1 RU2663313 C1 RU 2663313C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- component
- meniscus
- positive
- facing
- Prior art date
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims description 3
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000004476 mid-IR spectroscopy Methods 0.000 claims description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 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
- G02B13/02—Telephoto 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
-
- 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
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/02—Optical objectives with means for varying the magnification by changing, adding, or subtracting a part of the objective, e.g. convertible objective
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно, к объективам для инфракрасной ИК области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, построенных на основе охлаждаемых матричных приемников теплового излучения.The invention relates to the field of optical instrumentation, namely, to lenses for the infrared infrared region of the spectrum, and can be used in optical systems of thermal imagers built on the basis of cooled matrix receivers of thermal radiation.
Известна ИК система с дискретно изменяемым фокусным расстоянием, описанная в патенте RU №2481602, МПК G02B 13/14, опубл. 10.05.2013 г., в которой изменение поля зрения - фокусного расстояния осуществляется введением в оптический тракт и выведением из него подвижного компонента, при этом максимальное значение фокусного расстояния f'max=200 мм, минимальное f'min=70 мм, длина системы L=215 мм, кратность изменения фокусного расстояния М=2,86x, коэффициент телеукорочения TL=1,075. Указанная система имеет малую кратность изменения поля зрения - фокусного расстояния и большое значение коэффициента телеукорочения, а также содержит технологически сложные асферические и бинарные поверхности.Known infrared system with a discretely variable focal length, described in patent RU No. 2481602, IPC G02B 13/14, publ. 05/10/2013, in which the change in the field of view - the focal length is carried out by introducing into the optical path and removing the moving component from it, with the maximum value of the focal length f ' max = 200 mm, the minimum f' min = 70 mm, the system length L = 215 mm, the magnification of the change in focal length M = 2.86 x , tele-shortening coefficient T L = 1,075. The specified system has a small rate of change in the field of view - the focal length and a large value of the telecircuit ratio, and also contains technologically complex aspherical and binary surfaces.
Также известна оптическая система с двумя полями зрения, описанная в патенте RU №2570062, МПК G02B 13/14, опубл. 10.12.2015 г., в которой второй подвижный компонент установлен с возможностью ввода-вывода в оптический тракт, а неподвижный третий компонент состоит из четырех линз, максимальное значение фокусного расстояния f'max=230 мм, минимальное f'min=34 мм, М=6,76x, TL=0,7. Но у данной системы большое количество линз, наличие технологически сложных асферических поверхностей и небольшие значения фокусных расстояний.Also known is an optical system with two fields of view, described in patent RU No. 2570062, IPC G02B 13/14, publ. 12/10/2015, in which the second movable component is installed with the possibility of input-output into the optical path, and the stationary third component consists of four lenses, the maximum value of the focal length f ' max = 230 mm, the minimum f' min = 34 mm, M = 6.76 x , T L = 0.7. But this system has a large number of lenses, the presence of technologically complex aspherical surfaces and small focal lengths.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемой оптической системе является оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения, описанная в патенте RU №2608395 МПК G02B 13/14, опубл. 18.01.2017 г., состоящая из расположенных вдоль оптической оси первого компонента, содержащего первую положительную, вторую отрицательную и третью положительную выпукло-вогнутые линзы, второго компонента, содержащего первую отрицательную вогнуто-выпуклую, вторую положительную двояковыпуклую и третью отрицательную вогнуто-выпуклую линзы, третьего компонента, содержащего первую положительную двояковыпуклую, вторую отрицательную вогнуто-выпуклую и третью положительную выпукло-вогнутую линзы. Изменение поля зрения осуществляется вводом-выводом второго компонента в оптический тракт. Вторая и третья линзы первого компонента установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Оптическая система работает с относительным отверстием 1:4, в узком поле зрения f'max=230 мм, в широком поле зрения f'min=33,5 мм, кратность изменения фокусного расстояния М=f'max / f'min =6,87x, длина системы L=161 мм. Но у данной системы небольшие значения фокусных расстояний и наличие технологически сложной асферической поверхности.The closest analogue in technical essence to the claimed optical system is an optical system of a thermal imaging device with two fields of view, described in patent RU No. 26088395 IPC G02B 13/14, publ. 01/18/2017, consisting of the first component located along the optical axis containing the first positive, second negative and third positive convex-concave lenses, the second component containing the first negative concave-convex, second positive biconvex and the third negative concave-convex lens, the third component containing the first positive biconvex, the second negative concave-convex and the third positive convex-concave lens. The change in the field of view is carried out by the input-output of the second component into the optical path. The second and third lenses of the first component are mounted to move along the optical axis. The optical system operates with a relative aperture of 1: 4, in a narrow field of view f ' max = 230 mm, in a wide field of view f' min = 33.5 mm, the multiplicity of the change in focal length M = f ' max / f' min = 6, 87 x , system length L = 161 mm. But this system has small focal lengths and the presence of a technologically complex aspherical surface.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение кратности изменения фокусного расстояния при сохранении высокого качества изображения.The problem to which the invention is directed, is to increase the ratio of the focal length while maintaining high image quality.
Технический результат - создание телеобъектива с большим значением фокусного расстояния, большой кратностью изменения фокусного расстояния, с повышенной технологичностью при высоком качестве изображения.The technical result is the creation of a telephoto lens with a large value of the focal length, a large magnification of the change in focal length, with high adaptability with high image quality.
Это достигается тем, что в телеобъективе с двумя полями зрения для среднего ИК диапазона, состоящем из трех компонентов, причем первая линза первого компонента выполнена в виде положительного мениска, вторая - отрицательный мениск, обращенные вогнутостью к пространству изображений, за которым расположен второй компонент, установленный с возможностью ввода - вывода из оптического тракта, причем первая линза второго компонента выполнена в виде отрицательной линзы, а вторая в виде положительной линзы, кроме того в первом компоненте за вторым компонентом расположена положительная линза, в третьем компоненте расположены двояковыпуклая линза, отрицательный мениск и положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, в отличие от известного, за второй линзой первого компонента добавлена третья линза, выполненная в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображений и расположенного перед положительной линзой первого компонента, которая выполнена в виде мениска обращенного вогнутостью к пространству предметов и установлена с возможностью перемещения вдоль оптической оси, во втором компоненте отрицательная линза выполнена в виде двояковогнутой линзы, а положительная линза выполнена двояковыпуклой, в третьем компоненте первой по ходу луча расположен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, а второй расположена двояковыпуклая линза, при этом второй компонент во время ввода в оптический тракт расположен между второй и третьей линзами первого компонента и все линзы - сферические.This is achieved by the fact that in a telephoto lens with two fields of view for the mid-IR range, consisting of three components, the first lens of the first component is made in the form of a positive meniscus, the second is a negative meniscus, facing concavity to the image space, behind which there is a second component, installed with the possibility of input - output from the optical path, and the first lens of the second component is made in the form of a negative lens, and the second in the form of a positive lens, in addition, in the first component for the second the component is a positive lens, in the third component there is a biconvex lens, a negative meniscus and a positive meniscus facing concavity to the image space, in contrast to the known one, a third lens is added behind the second lens of the first component, made in the form of a negative meniscus convex to the image space and located in front of the positive lens of the first component, which is made in the form of a meniscus facing concavity to the space of objects and set on with the possibility of moving along the optical axis, in the second component the negative lens is made in the form of a biconcave lens, and the positive lens is biconvex, in the third component of the first in the direction of the beam there is a negative meniscus facing concavity to the image space, and the second is a biconvex lens, the second component during insertion into the optical path is located between the second and third lenses of the first component and all lenses are spherical.
Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:The proposed invention is illustrated by the following graphic materials:
фиг. 1 - оптическая схема телеобъектива с двумя полями зрения для среднего ИК диапазона;FIG. 1 is an optical diagram of a telephoto lens with two fields of view for the mid-IR range;
фиг. 2 - частотно-контрастная характеристика телеобъектива в узком поле зрения;FIG. 2 - frequency-contrast characteristic of a telephoto lens in a narrow field of view;
фиг. 3 - частотно-контрастная характеристика телеобъектива в широком поле зрения;FIG. 3 - frequency-contrast characteristic of a telephoto lens in a wide field of view;
фиг. 4 - функция концентрации энергии телеобъектива в узком поле зрения;FIG. 4 - function of the concentration of energy of a telephoto lens in a narrow field of view;
фиг. 5 - функция концентрации энергии телеобъектива в широком поле зрения;FIG. 5 - function of the concentration of energy of a telephoto lens in a wide field of view;
фиг. 6 - астигматизм и дисторсия телеобъектива в узком поле зрения;FIG. 6 - astigmatism and distortion of the telephoto lens in a narrow field of view;
фиг. 7 - астигматизм и дисторсия телеобъектива в широком поле зрения.FIG. 7 - astigmatism and distortion of the telephoto lens in a wide field of view.
Телеобъектив с двумя полями зрения для среднего ИК диапазона состоит из первого компонента, содержащего первый положительный мениск 1, обращенный вогнутостью к пространству изображений, вторая линза первого компонента отрицательная и выполнена в виде мениска 2, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Далее по ходу луча может быть расположен второй компонент, установленный с возможностью ввода - вывода из оптического тракта. Во втором компоненте, первой расположена двояковогнутая линза 3, а второй - двояковыпуклая линза 4. Третья линза первого компонента, при введенном втором компоненте расположена за ним и выполнена в виде отрицательного мениска 5, обращенного выпуклостью к пространству изображений, а четвертая - линза, выполнена в виде положительного мениска 6, обращенного вогнутостью к пространству предметов. В третьем компоненте, первой расположен отрицательный мениск 7, обращенный вогнутостью к пространству изображений, второй - двояковыпуклая линза 8 и третьей - положительный мениск 9, обращенный вогнутостью к пространству изображений. Линза 6 имеет возможность перемещения вдоль оптической оси для компенсации терморасстраиваемости системы, а второй компонент установлен с возможностью ввода-вывода в оптический тракт. Далее по ходу луча расположено входное окно 10, фильтр 11 фотоприемного устройства.A telephoto lens with two fields of view for the mid-IR range consists of a first component containing the first
Телеобъектив с двумя полями зрения для среднего ИК диапазона в узком поле, соответствующем максимальному значению f', работает следующим образом: световой поток, исходящий из бесконечно удаленной точки предмета, проходит через линзы 1, 2, 5, 6 первого компонента и формирует промежуточное изображение, далее световой поток проходит через линзы 7, 8, 9 третьего компонента, входное окно 10, фильтр 11 фотоприемного устройства и формирует изображение на матрице чувствительных элементов фотоприемного устройства. В широком поле, соответствующем минимальному значению f', световой поток проходит через линзы 1, 2 первого компонента, линзы 3, 4 второго компонента и линзы 5, 6 первого компонента, формирует промежуточное изображение в той же плоскости, далее световой поток проходит через линзы 7, 8, 9 третьего компонента, входное окно 10, фильтр 11 фотоприемного устройства и формирует изображение на матрице чувствительных элементов фотоприемного устройства. Термооптические аберрации в телеобъективе в пределах температур от -55°С до 55°С компенсируются путем перемещения линзы 6 вдоль оптической оси.A telephoto lens with two fields of view for the mid-IR range in a narrow field corresponding to the maximum value of f 'works as follows: the light flux coming from an infinitely distant point of the subject passes through the
В соответствии с предложенным решением рассчитана оптическая система, конструктивные параметры которой приведены в таблице 1.In accordance with the proposed solution, an optical system was calculated, the design parameters of which are given in table 1.
Характеристики телеобъективаTelephoto Specifications
Через «/» указаны значения, соответственно, для узкого и широкого полей зрения.Through "/" the values are indicated, respectively, for a narrow and a wide field of view.
Таким образом, создан телеобъектив с двумя полями зрения для среднего ИК диапазона, обеспечивающий получение технического результата, а именно, максимальное фокусное расстояние которого равно f'max =550 мм, коэффициент телеукорочения равен 0,86, кратность изменения фокусного расстояния f'max / f'min =7,0, и, кроме того, имеющий высокое качество изображения и повышенную технологичность, так как содержит только сферические поверхности.Thus, we created a telephoto lens with two fields of view for the mid-IR range, which provides a technical result, namely, the maximum focal length of which is f ' max = 550 mm, the tele-shortening factor is 0.86, and the focal length change ratio is f' max / f ' min = 7.0, and, in addition, having a high image quality and improved manufacturability, since it contains only spherical surfaces.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127099A RU2663313C1 (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127099A RU2663313C1 (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2663313C1 true RU2663313C1 (en) | 2018-08-03 |
Family
ID=63142663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017127099A RU2663313C1 (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2663313C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722623C1 (en) * | 2019-10-23 | 2020-06-02 | Акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод" | Optical system of a thermal imager with two fields of vision |
RU200847U1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-11-13 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Mid-IR projection lens |
RU201916U1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-01-21 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | INFRARED SYSTEM WITH THREE FIELDS OF VIEW |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6246516B1 (en) * | 1996-11-15 | 2001-06-12 | Carl-Zeiss-Stiftung | Modular infrared kepler telescope |
RU2481602C1 (en) * | 2011-09-21 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Dual-spectrum lens with discretely variable focal distance |
CN103149667A (en) * | 2013-01-31 | 2013-06-12 | 浙江大立科技股份有限公司 | Compact type medium wave infrared dual-viewing-field optical system |
RU2570062C1 (en) * | 2014-09-23 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Optical system for thermal imaging device having two viewing fields |
RU2608395C1 (en) * | 2015-12-08 | 2017-01-18 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Optical system of thermal imaging device with two fields of view |
-
2017
- 2017-07-28 RU RU2017127099A patent/RU2663313C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6246516B1 (en) * | 1996-11-15 | 2001-06-12 | Carl-Zeiss-Stiftung | Modular infrared kepler telescope |
RU2481602C1 (en) * | 2011-09-21 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Dual-spectrum lens with discretely variable focal distance |
CN103149667A (en) * | 2013-01-31 | 2013-06-12 | 浙江大立科技股份有限公司 | Compact type medium wave infrared dual-viewing-field optical system |
RU2570062C1 (en) * | 2014-09-23 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Optical system for thermal imaging device having two viewing fields |
RU2608395C1 (en) * | 2015-12-08 | 2017-01-18 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Optical system of thermal imaging device with two fields of view |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722623C1 (en) * | 2019-10-23 | 2020-06-02 | Акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод" | Optical system of a thermal imager with two fields of vision |
RU200847U1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-11-13 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Mid-IR projection lens |
RU201916U1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-01-21 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | INFRARED SYSTEM WITH THREE FIELDS OF VIEW |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2630195C1 (en) | Infrared telephoto lens with two vision fields | |
CN107608053B (en) | Lens system, image shooting device and equipment | |
KR20170016714A (en) | Image pickup lens | |
RU2663313C1 (en) | Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area | |
RU2611100C1 (en) | High-aperture lens | |
Teubner et al. | Optical Imaging and Photography: Introduction to Science and Technology of Optics, Sensors and Systems | |
CN101980067A (en) | Infrared optical system using two optical wedges for focusing | |
RU2543693C1 (en) | Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region | |
CN104317040A (en) | Uncooled high-zoom-ratio continuous-zooming optical system | |
RU2578661C1 (en) | Infrared lens with smoothly varying focal distance | |
RU2570062C1 (en) | Optical system for thermal imaging device having two viewing fields | |
RU2630194C1 (en) | Large-aperture lens | |
RU2621366C1 (en) | Compact lens of mid-infrared range | |
RU2694557C1 (en) | Infrared system with two fields of view | |
RU149238U1 (en) | OPTICAL SYSTEM OF THE THERMAL VISION DEVICE WITH TWO FIELDS OF VISION | |
RU134671U1 (en) | LIGHT LIGHT FOR IR IR SPECTRUM | |
RU2722623C1 (en) | Optical system of a thermal imager with two fields of vision | |
KR101235579B1 (en) | Infrared microscope lens module | |
RU170736U1 (en) | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM | |
RU2586273C1 (en) | High-aperture lens | |
CN201876608U (en) | Infrared optical system adopting double optical wedges for focusing | |
KR101554130B1 (en) | Long wavelength infrared optical system with wide field of view | |
RU2403598C1 (en) | Large aperture lens for thermal imaging device | |
RU2608395C1 (en) | Optical system of thermal imaging device with two fields of view | |
RU2816830C1 (en) | Infrared telephoto lens with two fields of view |