RU2711627C1 - Светосильный объектив для ближней ИК области спектра - Google Patents
Светосильный объектив для ближней ИК области спектра Download PDFInfo
- Publication number
- RU2711627C1 RU2711627C1 RU2019109766A RU2019109766A RU2711627C1 RU 2711627 C1 RU2711627 C1 RU 2711627C1 RU 2019109766 A RU2019109766 A RU 2019109766A RU 2019109766 A RU2019109766 A RU 2019109766A RU 2711627 C1 RU2711627 C1 RU 2711627C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- component
- curvature
- radius
- components
- Prior art date
Links
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title abstract description 12
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 12
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 101000623895 Bos taurus Mucin-15 Proteins 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 1
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 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 -
- G02B9/04—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only
- G02B9/06—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only two + components
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Объектив может быть применен в цифровых прицельно-наблюдательных приборах с ПЗС или КМОП матрицами в дневных и ночных условиях. Объектив содержит апертурную диафрагму и два компонента, первый из которых склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, первая поверхность которого выполнена асферической. Апертурная диафрагма расположена на первой поверхности первого компонента. Выполняются соотношения: 0,8≤d/F≤1,2, 0,4≤r/r≤0,9, 1,65≤n≤1,75, где F- фокусное расстояние объектива; d- воздушный промежуток между первым и вторым компонентами; n- показатель преломления линзы второго компонента; r- радиус кривизны при вершине асферической поверхности линзы второго компонента; r- радиус кривизны второй поверхности линзы второго компонента. Технический результат - увеличение светосилы до значения 1:1,4 с расширением спектрального рабочего диапазона до Δλ=(0,6÷1,0) мкм, с сохранением качества изображения без виньетирования наклонных пучков. 1 ил., 1 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве объектива в цифровых прицельно-наблюдательных приборах с формированием изображения на ПЗС или КМОП матрицах в дневных и ночных условиях эксплуатации.
Известен светосильный объектив (патент RU 2183341 С1, опубл. 10.06.2002), содержащий два положительных компонента. Первый компонент состоит из двояковыпуклой и двояковогнутой отрицательной линз, а второй - из двух линз, первая из которых двояковыпуклая, а вторая линза выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету. Апертурная диафрагма расположена за второй линзой, в объективе обеспечивается относительное отверстие 1:1,6 и угловое поле в пространстве предметов 12° при одновременном хорошем качестве изображения точки на оси и по полю в спектральном диапазоне Δλ=(0,6÷0,9) мкм.
Недостатком этого светосильного объектива является невысокая светосила (равная 1:1,6), сравнительно узкий спектральный рабочий диапазон Δλ=(0,6÷0,9) мкм, а также наличие в нем четырех линз, что усложняет технологию его изготовления. Внутреннее расположение апертурной диафрагмы обуславливает виньетирование наклонных пучков, за счет чего достигнуто уменьшение поперечных аберраций наклонных пучков.
Наиболее близким по технической сущности является светосильный объектив для ближней ИК области спектра (патент RU 2104570 C1, опубл. 10.02.1998), содержащий два компонента, первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент представляет собой положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, первая поверхность которого выполнена асферической. Апертурная диафрагма расположена за второй линзой, в объективе обеспечивается относительное отверстие 1:1,6 и угловое поле в пространстве предметов 12° при одновременном хорошем качестве изображения точки на оси и по полю в спектральном диапазоне Δλ=(0,52÷0,9) мкм.
Недостатком этого светосильного объектива для ближней ИК области спектра является невысокая светосила, равная 1:1,6, и сравнительно узкий спектральный рабочий диапазон Δλ=(0,52÷0,9) мкм. Значительное виньетирование наклонных пучков, достигающее ~30% на краю поля зрения, обеспечивает уменьшение поперечных аберраций наклонных пучков, но при этом меняется светосила, снижаясь от центра к краю поля зрения пропорционально величине виньетирования.
Задачей настоящего изобретения является увеличение светосилы объектива до значения 1:1,4 с расширением спектрального рабочего диапазона до значений Δλ=(0,6÷1,0) мкм, с сохранение качества изображения без виньетирования наклонных пучков.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в светосильном объективе для ближней ИК области спектра, содержащем апертурную диафрагму и два компонента, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы, второй компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, первая поверхность которого выполнена асферической, в отличие от известного, линзы первого компонента являются склейкой, а апертурная диафрагма расположена на первой поверхности первого компонента, при этом выполняются следующие соотношения:
0,8≤d4/FОБ≤1,2,
0,4≤r5/r6≤0,9,
1,65≤n3≤1,75,
где FОБ - фокусное расстояние объектива;
d4 - воздушный промежуток между первым и вторым компонентами;
n3 - показатель преломления линзы второго компонента;
r5 - радиус кривизны при вершине асферической поверхности линзы второго компонента;
r6 - радиус кривизны второй поверхности линзы второго компонента.
Такой светосильный объектив для ближней ИК области спектра обеспечивает более высокую светосилу объектива до значения 1:1,4 и расширенный спектральный рабочий диапазон до значений Δλ=(0,6÷1,0) мкм с сохранением оптических характеристик без виньетирования наклонных пучков.
Оптической схема светосильного объектива для ближней ИК области спектра показана на фигуре 1.
Светосильный объектив для ближней ИК области спектра содержит последовательно расположенные на оптической оси два компонента I и II. Перед первым компонентом I расположена апертурная диафрагма 1, первый компонент I выполнен в виде склейки из положительной линзы 2 и отрицательной линзы 3, второй компонент II выполнен в виде одиночной положительной линзы 4, после которой расположены защитное стекло 5 фотоприемного устройства и плоскость чувствительных элементов 6 фотоприемного устройства.
Конструктивные параметры варианта исполнения светосильного объектива для ближней ИК области спектра приведены в таблице 1.
Примечание. * - асферическая поверхность, R0=9,12, коническая постоянная K=-0,233.
Параметры варианта исполнения светосильного объектива для ближней ИК области спектра:
- расчетная длина волны | 0,8 мкм; |
- рабочий спектральный диапазон | (0,6÷1,0) мкм; |
- фокусное расстояние | 24,0 мм; |
- линейное поле зрения | 4,5 мм; |
- угловое поле зрения | ~10,2°; |
- относительное отверстие | 1:1,4 |
Принцип действия светосильного объектива для ближней ИК области спектра заключается в следующем.
Первый компонент I, выполненный в виде склейки из положительной двояковыпуклой линзы 2 и отрицательной двояковогнутой линзы 3, является силовым элементом, формирующим оптическую силу, близкую к оптической силе объектива, при этом выполнение его в виде склейки обеспечивает коррекцию сферохроматической аберрации, комы и вторичного спектра. Второй компонент II, выполненный в виде одиночного положительного мениска 4 с первой асферической поверхностью, является коррекционным элементом, позволяющим исправить кривизну изображения, астигматизм и аберрации широких наклонных пучков. Расположение апертурной диафрагмы 1 на первой поверхности первого компонента позволяет устранить виньетирование наклонных пучков. В объективе необходимо выполнить следующие соотношения:
0,8≤d4/FОБ≤1,2,
0,4≤r5/r6≤0,9,
1,65≤n3≤1,75,
где FОБ - фокусное расстояние объектива;
d4 - воздушный промежуток между первым I и вторым II компонентами;
n3 - показатель преломления линзы 4 компонента II;
r5 - радиус кривизны при вершине асферической поверхности линзы 4 компонента II;
r6 - радиус кривизны второй поверхности линзы 4 компонента II.
Задаваясь критерием качества - величиной полихроматического коэффициента передачи контраста (КПК) и учитывая:
- толщину защитного стекла 5 фотоприемника 6, равную 1,0 мм;
- спектральную эффективность по длинам волн с учетом чувствительности фотоприемника 6 и светопропускания объектива - 0,8 на длине волны 0,6 мкм, 1,0 на длине волны 0,7 мкм, 1,0 на длине волны 0,8 мкм, 0,4 на длине волны 0,9 мкм и 0,2 на длине волны 1,0 мкм;
- пространственную частоту ~88 лин/мм (частота Найквиста для фотоприемника 6 с размером чувствительного элемента, равным 5,625 мкм), получаем следующие расчетные значения качественных характеристик светосильного объектива для ближней ИК области спектра:
Как видно из расчетов, светосильный объектив для ближней ИК области спектра обеспечивает хорошее качество изображения для оптико-электронных приборов, использующих телевизионную матрицу спектрального диапазона (0,6÷1,0) мкм с размером пикселя 5,625 мкм. Высокое значение относительного отверстия - 1:1,4 (у прототипа - 1:1,6) и отсутствие виньетирования наклонных пучков расширяет диапазон возможного применения объектива, в частности, позволяет более эффективно использовать его для ночного видения в условиях низкой освещенности (сумерки и темное время суток).
Claims (9)
- Светосильный объектив для ближней ИК области спектра, содержащий апертурную диафрагму и два компонента, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы, второй компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, первая поверхность которого выполнена асферической, отличающийся тем, что линзы первого компонента являются склейкой, а апертурная диафрагма расположена на первой поверхности первого компонента, при этом выполняются следующие соотношения:
- 0,8≤d4/FОБ≤1,2,
- 0,4≤r5/r6≤0,9,
- 1,65≤n3≤1,75,
- где FОБ - фокусное расстояние объектива;
- d4 - воздушный промежуток между первым и вторым компонентами;
- n3 - показатель преломления линзы второго компонента;
- r5 - радиус кривизны при вершине асферической поверхности линзы второго компонента;
- r6 - радиус кривизны второй поверхности линзы второго компонента.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109766A RU2711627C1 (ru) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Светосильный объектив для ближней ИК области спектра |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109766A RU2711627C1 (ru) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Светосильный объектив для ближней ИК области спектра |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2711627C1 true RU2711627C1 (ru) | 2020-01-17 |
Family
ID=69171745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019109766A RU2711627C1 (ru) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Светосильный объектив для ближней ИК области спектра |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2711627C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6191612A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-09 | Tokinaa Kogaku Kk | 光デイスク用対物レンズ |
RU2104570C1 (ru) * | 1996-11-29 | 1998-02-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им.С.А.Зверева" | Светосильный объектив для ближней ик области спектра |
US6879449B2 (en) * | 2001-08-30 | 2005-04-12 | Therma-Wave, Inc. | Broadband refractive objective for small spot optical metrology |
RU2282223C1 (ru) * | 2004-12-30 | 2006-08-20 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Оптический прицел с переменным увеличением |
RU2346312C1 (ru) * | 2007-09-27 | 2009-02-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Светосильный объектив |
-
2019
- 2019-04-02 RU RU2019109766A patent/RU2711627C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6191612A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-09 | Tokinaa Kogaku Kk | 光デイスク用対物レンズ |
RU2104570C1 (ru) * | 1996-11-29 | 1998-02-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им.С.А.Зверева" | Светосильный объектив для ближней ик области спектра |
US6879449B2 (en) * | 2001-08-30 | 2005-04-12 | Therma-Wave, Inc. | Broadband refractive objective for small spot optical metrology |
RU2282223C1 (ru) * | 2004-12-30 | 2006-08-20 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Оптический прицел с переменным увеличением |
RU2346312C1 (ru) * | 2007-09-27 | 2009-02-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Светосильный объектив |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8817392B2 (en) | Wide field athermalized orthoscopic lens system | |
US8867140B2 (en) | Low distortion athermalized imaging lens | |
US8462439B2 (en) | Athermal apochromatic telecentric F-theta lens with low F-number | |
US20100246031A1 (en) | Large aperture imaging optical systems | |
CN107430260A (zh) | 斜视物镜光学系统和具备该斜视物镜光学系统的斜视用内窥镜 | |
CN107589517B (zh) | 成像镜头 | |
RU2451312C1 (ru) | Объектив | |
RU192789U1 (ru) | Четырехлинзовый апохроматический объектив | |
RU2678957C1 (ru) | Широкоугольный светосильный инфракрасный объектив | |
RU2711627C1 (ru) | Светосильный объектив для ближней ИК области спектра | |
RU2732342C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2645912C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2577082C1 (ru) | Апохроматический атермальный объектив (варианты) | |
RU2674303C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2711626C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2547005C1 (ru) | Апохроматический объектив | |
RU2662022C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2578268C1 (ru) | Инфракрасный объектив с переменным фокусным расстоянием | |
JP7225047B2 (ja) | 撮像レンズおよび撮像装置 | |
RU2308063C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2690053C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2445659C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2635810C1 (ru) | Фотографический объектив | |
RU2421764C1 (ru) | Объектив для видимой и ближней ик-области спектра | |
RU2397517C1 (ru) | Короткофокусный объектив |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210403 |