RU2732342C1 - Светосильный объектив - Google Patents
Светосильный объектив Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732342C1 RU2732342C1 RU2019127375A RU2019127375A RU2732342C1 RU 2732342 C1 RU2732342 C1 RU 2732342C1 RU 2019127375 A RU2019127375 A RU 2019127375A RU 2019127375 A RU2019127375 A RU 2019127375A RU 2732342 C1 RU2732342 C1 RU 2732342C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- component
- positive
- aperture
- convex
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/008—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras designed for infrared light
-
- 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 -
- G02B9/60—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве объектива в цифровых прицельно-наблюдательных приборах с формированием изображения на мегапиксельных ПЗС или КМОП матрицах в дневных и ночных условиях эксплуатации. Светосильный объектив содержит последовательно расположенные на оптической оси четыре компонента, первый компонент состоит из положительной плосковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз, второй компонент содержит положительную двояковыпуклую линзу, третий - положительную плосковыпуклую линзу, четвертый - склейку из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а апертурная диафрагма расположена на второй поверхности отрицательной линзы первого компонента. Изобретение обеспечивает высокую светосилу объектива, широкий спектральный диапазон и высокое качество изображения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 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 мегапиксельных ПЗС или КМОП матрицах в дневных и ночных условиях эксплуатации.
Известен светосильный объектив (патент RU 2411556 С1, опубл. 10.02.2011), содержащий установленные последовательно на оптической оси четыре компонента, первый из которых - одиночная плосковыпуклая линза, обращенная к пространству изображения плоской поверхностью, второй -склейка из двояковыпуклой линзы, обращенной к первому компоненту поверхностью с меньшим радиусом кривизны, и двояковогнутой линзы, обращенной поверхностью с меньшим радиусом кривизны к пространству изображения, третий - склейка из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, которая обращена к пространству изображения поверхностью с большим радиусом кривизны, четвертый - двояковогнутая линза, обращенная к пространству изображения поверхностью с большим радиусом кривизны. Апертурная диафрагма расположена на поверхности второго компонента, обращенной к пространству изображения, обеспечивается относительное отверстие 1:1 и угловое поле зрения в пространстве предметов 10° при хорошем качестве изображения точки на оси и по полю в спектральном диапазоне (486,1÷656,3) нм, коэффициент передачи модуляции на частоте ~ 100 штр/мм составляет ~ 10÷20%, что позволяет применять его с ПЗС фотоприемниками с размером пикселя ~ 10 мкм.
Недостатком этого светосильного объектива является сравнительно узкий спектральный рабочий диапазон Δλ=(486,1÷656,3) нм, малое угловое поле зрения (10°), а также низкий коэффициент передачи модуляции, что не позволяет применять его для цифровых приборов на базе ПЗС или КМОП фотоприемников с размером пикселя менее 5 мкм.
Наиболее близким по технической сущности является светосильный объектив (патент RU 2396581, опубл. 10.08.2010), содержащий четыре компонента, первый из которых выполнен из одиночных двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, второй - одиночная плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к предмету, третий - положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, четвертый компонент - мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Апертурная диафрагма расположена на первой поверхности первой линзы первого компонента, обеспечивается относительное отверстие 1:1,08 и угловое поле в пространстве предметов 8°40' при хорошем качестве изображения в спектральном диапазоне (650÷900) нм, коэффициент передачи модуляции на час тоте ~ 100 штр/мм находится на уровне ~ 10÷25%.
Недостатком этого светосильного объектива является относительно невысокая светосила (равная 1:1,08), малое угловое поле зрения (8°40'), узкий спектральный диапазон (650÷900) нм, а также сравнительно низкий коэффициент передачи модуляции на пространственной частоте более 100 штр/мм, что не позволяет применять его для цифровых приборов на базе мегапиксельных ПЗС или КМОП фотоприемников с размером пикселя менее 5 мкм.
Задачей настоящего изобретения является увеличение светосилы объектива до значения 1:1, расширение спектрального диапазона до (500÷900) нм, увеличение углового поля зрения до значения не менее 18° и обеспечение качества изображения на пространственных частотах до 130 штр/мм.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем из четырех компонентов, первый из которых содержит положительную линзу и отрицательную линзу, второй компонент - положительная линза, в отличие от известного, положительная линза первого компонента является плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, отрицательная линза первого компонента является двояковогнутой, второй компонент - положительная двояковыпуклая линза, третий компонент - положительная плосковыпуклая линза, обращенная выпуклостью к предмету, четвертый компонент - склейка из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз, а апертурная диафрагма расположена на второй поверхности отрицательной линзы первого компонента, при этом выполняется следующее соотношение:
0,1⋅FОБ≤d4≤0,5⋅FОБ,
где FОБ - фокусное расстояние объектива;
d4 -расстояние между первым и вторым компонентами.
Такой светосильный объектив обеспечивает более высокую светосилу объектива до значения 1:1, более широкий спектральный диапазон (500÷900) нм, более широкое угловое поле зрения 18,9° и более высокое качество изображения на пространственных частотах до 130 штр/мм.
Сущность изобретения по второму варианту заключается в том, что в светосильном объективе, состоящем из четырех компонентов, первый из которых содержит положительную линзу и отрицательную линзу, второй, компонент - положительная линза, в отличие от известного, положительная линза первого компонента является плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, третий компонент - положительная плосковыпуклая линза, обращенная выпуклостью к предмету, четвертый компонент - склейка из положительной двояковыпуклой и отрицательной вояковогнутой линз, причем положительные плосковыпуклые линзы первого, второго и третьего компонентов являются конструктивно, идентичными, а апертурная диафрагма расположена на первой поверхности второго компонента.
Оптическая схема светосильного объектива по варианту 1 показана на фигуре 1.
Светосильный объектив содержит последовательно расположенные на оптической оси четыре компонента I, II, III и IV. Первый компонент I содержит положительную плосковыпуклую линзу 1 и отрицательную двояковогнутую линзу 2, апертурная диафрагма 3 расположена на второй поверхности линзы 2 компонента I, компонент II содержит положительную двояковыпуклую линзу 4, компонент III содержит положительную плосковыпуклую линзу 5, компонент IV содержит склеенные между собой двояковыпуклую линзу 6 и двояковогнутую линзу 7, защитное стекло фотоприемника 8 и фотоприемник 9.
Конструктивные параметры варианта исполнения светосильного объектива приведены в таблице 1.
Параметры варианта исполнения светосильного объектива:
- расчетная длина волны 0,7 мкм;
- рабочий спектральный диапазон (500÷900) нм;
- фокусное расстояние 18,0 мм;
- линейное поле зрения 6,0 мм;
- угловое поле зрения ~ 18,9°;
- относительное отверстие 1:1;
- дисторсия 1,4%.
Схема объектива по варианту 2 показана на фигуре 2.
Объектив содержит последовательно расположенные на оптической оси четыре компонента I, II, III и IV. Первый компонент I состоит из положительной плосковыпуклой линзы 1 и отрицательной плосковогнутой линзы 2, апертурная диафрагма 3 расположена на первой поверхности компонента II, компонент II содержит положительную плосковыпуклую линзу 4, компонент III - положительную плосковыпуклую линзу 5, компонент IV - склеенные между собой двояковыпуклую линзу 6 и двояковогнутую линзу 7, защитное стекло фотоприемника 8 и фотоприемник 9.
Конструктивные параметры варианта исполнения светосильного объектива приведены в таблице 2.
Принцип действия светосильного объектива заключается в следующем.
Компонент I является коррекционным элементом, обеспечивающим частичную коррекцию сферохроматической аберрации, комы и вторичного спектра. Компонент II и компонент III, формируют оптическую силу, близкую к оптической силе всего объектива. Компонент IV является коррекционным элементом, позволяющим исправить кривизну изображения, астигматизм и аберрации широких пучков. Расположение апертурной диафрагмы 3 на второй поверхности линзы 2 компонента I в варианте 1 объектива или на первой поверхности компонента II в варианте 2 объектива позволяет избежать виньетирования наклонных пучков. В светосильном объективе необходимо выполнить следующее соотношение:
0,1⋅FОБ≤d4≤0,5⋅FОБ,
где FОБ - фокусное расстояние объектива;
d4 -расстояние между компонентами I и II.
Задаваясь критерием качества - величиной полихроматического коэффициента передачи контраста (КПК) и учитывая:
- толщину защитного стекла 8 фотоприемника 9, равную 0,75 мм;
- спектральную эффективность по длинам волн с учетом чувствительности фотоприемника 9 и светопропускания объектива - 1,0 на длине волны 500 нм, 0,9 на длине волны 600 нм, 0,6 на длине волны 700 нм, 0,4 на длине волны 800 нм и 0,2 на длине волны 900 нм;
- пространственную частоту ~ 130 лин/мм (частота Найквиста для фотоприемника 9 формата 1280×960 пикселей с размером пикселя, равным 3,75 мкм),
получаем следующие расчетные значения качественных характеристик варианта 1 светосильного объектива:
Как видно из расчетов, светосильный объектив по варианту 1 обеспечивает хорошее качество изображения для оптико-электронных приборов, использующих телевизионную матрицу мегапиксельного формата спектрального диапазона (500÷900) нм с размером пикселя 3,75 мкм.
Оптическая схема по варианту 2 позволяет уменьшить количество сферических поверхностей объектива относительно варианта 1 й сохранить светосилу и качество изображения в варианте реализации с тремя одинаковыми линзами из 6.
Объектив по варианту 2 имеет следующие расчетные значения качественных характеристик:
Как видно из расчетов, светосильный объектив по варианту 2 обеспечивает хорошее качество изображения для оптико-электронных приборов, использующих телевизионную матрицу мегапиксельного формата спектрального диапазона (550÷900) нм с размером пикселя 3,75 мкм.
Высокое значение относительного отверстия - 1:1 (у прототипа - 1:1,08), более широкое (более, чем в 2 раза) угловое поле зрения и более широкий спектральный диапазон расширяют диапазон возможного применения светосильного объектива, в частности позволяют более эффективно использовать его для дневного и ночного видения с высоким разрешением в условиях низкой освещенности (сумерки и темное время суток).
Claims (8)
1. Светосильный объектив, содержащий четыре компонента, первый из которых содержит положительную линзу и отрицательную линзу, второй компонент - положительную линзу, отличающийся тем, что положительная линза первого компонента является плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, отрицательная линза первого компонента является двояковогнутой, второй компонент - положительная двояковыпуклая линза, третий компонент - положительная плосковыпуклая линза, обращенная выпуклостью к предмету, четвертый компонент - склейка из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз, а апертурная диафрагма расположена на второй поверхности отрицательной линзы первого компонента, при этом выполняется следующее соотношение:
0,1⋅FОБ≤d4≤0,5⋅FОБ,
где FОБ - фокусное расстояние объектива;
d4 - расстояние между первым и вторым компонентами.
2. Светосильный объектив, содержащий четыре компонента, первый из которых содержит положительную линзу и отрицательную линзу, второй компонент - положительную линзу, отличающийся тем, что положительная линза первого компонента является плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, третий компонент - положительная плосковыпуклая линза, обращенная выпуклостью к предмету, четвертый компонент - склейка из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз, а апертурная диафрагма расположена на первой поверхности линзы второго компонента, при этом все плосковыпуклые линзы являются конструктивно идентичными и выполняется следующее соотношение:
0,1⋅FОБ≤d4≤0,5⋅FОБ,
где FОБ - фокусное расстояние объектива;
d4 - расстояние между первым и вторым компонентами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019127375A RU2732342C1 (ru) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | Светосильный объектив |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019127375A RU2732342C1 (ru) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | Светосильный объектив |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2732342C1 true RU2732342C1 (ru) | 2020-09-15 |
Family
ID=72516543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019127375A RU2732342C1 (ru) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | Светосильный объектив |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732342C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210405322A1 (en) * | 2019-02-26 | 2021-12-30 | Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. | Display device |
RU221663U1 (ru) * | 2023-09-01 | 2023-11-16 | Акционерное общество "ЛОМО" | Светосильный объектив |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5087989A (en) * | 1989-04-19 | 1992-02-11 | Olympus Optical Co., Ltd. | Objective optical system for endoscopes |
RU2308063C1 (ru) * | 2005-04-19 | 2007-10-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Светосильный объектив |
US8179615B1 (en) * | 2011-01-07 | 2012-05-15 | Largan Precision Co. | Image pickup optical lens assembly |
-
2019
- 2019-08-29 RU RU2019127375A patent/RU2732342C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5087989A (en) * | 1989-04-19 | 1992-02-11 | Olympus Optical Co., Ltd. | Objective optical system for endoscopes |
RU2308063C1 (ru) * | 2005-04-19 | 2007-10-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Светосильный объектив |
US8179615B1 (en) * | 2011-01-07 | 2012-05-15 | Largan Precision Co. | Image pickup optical lens assembly |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210405322A1 (en) * | 2019-02-26 | 2021-12-30 | Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. | Display device |
RU221663U1 (ru) * | 2023-09-01 | 2023-11-16 | Акционерное общество "ЛОМО" | Светосильный объектив |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8817392B2 (en) | Wide field athermalized orthoscopic lens system | |
US8867140B2 (en) | Low distortion athermalized imaging lens | |
JP6197147B1 (ja) | 対物光学系 | |
CN107430260B (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 | |
JP2004312239A (ja) | 撮像装置 | |
CN106461920A (zh) | 斜视物镜光学系统以及具备斜视物镜光学系统的斜视用内窥镜 | |
CN103562771A (zh) | 内窥镜物镜光学系统 | |
KR20170133795A (ko) | 렌즈 모듈 | |
RU2732342C1 (ru) | Светосильный объектив | |
JP2008275832A (ja) | 撮像レンズ | |
JP7148153B2 (ja) | 撮像用の光学系および撮像装置 | |
RU2451312C1 (ru) | Объектив | |
TW201534959A (zh) | 廣角鏡頭 | |
RU2411556C1 (ru) | Светосильный объектив | |
JP2008026594A (ja) | 近赤外用撮像レンズ | |
RU2645912C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2711626C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2674303C1 (ru) | Светосильный объектив | |
TWI755625B (zh) | 光學成像系統 | |
RU2662022C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2577082C1 (ru) | Апохроматический атермальный объектив (варианты) | |
RU2547005C1 (ru) | Апохроматический объектив | |
RU2711627C1 (ru) | Светосильный объектив для ближней ИК области спектра | |
RU2690053C1 (ru) | Светосильный объектив | |
RU2421764C1 (ru) | Объектив для видимой и ближней ик-области спектра |