RU2746941C1 - Optical system - Google Patents
Optical system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746941C1 RU2746941C1 RU2020119641A RU2020119641A RU2746941C1 RU 2746941 C1 RU2746941 C1 RU 2746941C1 RU 2020119641 A RU2020119641 A RU 2020119641A RU 2020119641 A RU2020119641 A RU 2020119641A RU 2746941 C1 RU2746941 C1 RU 2746941C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concave
- convex
- lens
- lens group
- negative
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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 -
- G02B9/64—Optical 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при создании телевизионных и фотографических систем, а также в измерительных приборах с многоэлементными матричными приемниками излучения.The invention relates to optical instrumentation and can be used to create television and photographic systems, as well as in measuring instruments with multi-element matrix radiation detectors.
Известен объектив (см. патент на полезную модель RU 147364 U1, МПК7 G02B 9/12, 11/12, публ. 10.11.2014 г.) с фокусным расстоянием 50 мм, относительным отверстием 1:2,94 и угловым полем зрения 35°. Недостатками данного объектива являются наличие двух асферических поверхностей, повышающих затраты на изготовление, и большое значение дисторсии на краю поля зрения (-6%).Known lens (see patent for utility model RU 147364 U1, IPC 7 G02B 9/12, 11/12, publ. 10.11.2014) with a focal length of 50 mm, aperture ratio of 1: 2.94 and an angular field of view of 35 °. The disadvantages of this lens are the presence of two aspherical surfaces, which increase manufacturing costs, and the high distortion value at the edge of the field of view (-6%).
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе, принятой за прототип, является телецентрический объектив (см. патент RU 2278403 С1, МПК7 G02B 13/22, 9/64 публ. 20.06.2006 г.). В состав объектива входят две линзовые группы, содержащие соответственно четыре и семь линз. В первой группе первая линза выполнена отрицательной выпукло-вогнутой, вторая - двояковогнутой, третья - двояковыпуклой, четвертая -положительной вогнуто-выпуклой. Во второй группе первая линза выполнена отрицательной выпукло-вогнутой, вторая - двояковыпуклой, третья - отрицательной вогнуто-выпуклой, четвертая - отрицательной выпукло-вогнутой, пятая - двояковыпуклой, шестая - отрицательной выпукло-вогнутой, седьмая - положительной выпукло-вогнутой. В пространстве между группами расположена апертурная диафрагма. Объектив предназначен для работы в спектральном диапазоне спектра от 0,5 до 0,9 мкм, имеет фокусное расстояние f=40 мм, относительное отверстие 1:6, угловое поле зрения 54°. Длина от первой поверхности до плоскости чувствительных элементов матричного приемника излучения (МПИ) составляет L=201,7 мм.The closest in technical essence to the claimed system, adopted as a prototype, is a telecentric lens (see patent RU 2278403 C1, IPC 7 G02B 13/22, 9/64 publ. 20.06.2006). The lens consists of two lens groups containing four and seven lenses, respectively. In the first group, the first lens is made negative convex-concave, the second is biconcave, the third is biconvex, and the fourth is positive concave-convex. In the second group, the first lens is negative convex-concave, the second is biconvex, the third is negative concave-convex, the fourth is negative convex-concave, the fifth is biconvex, the sixth is negative convex-concave, the seventh is positive convex-concave. An aperture diaphragm is located in the space between the groups. The lens is designed to operate in the spectral range of the spectrum from 0.5 to 0.9 microns, has a focal length f = 40 mm, relative aperture 1: 6, angular field of view 54 °. The length from the first surface to the plane of the sensitive elements of the matrix radiation detector (MRR) is L = 201.7 mm.
К недостаткам указанного объектива можно отнести невысокое относительное отверстие, большую длину и большое количество линз. Кроме того, приведенные значения МПФ (модуляционной передаточной функции) свидетельствуют о невысоком качестве его изображения. Лучшие значения МПФ получены для спектрального диапазона 0,5-0,6 мкм и составляют для 70 лин/мм в центре поля зрения 0,67, в середине - 0,58 в меридиональном сечении (m) и 0,64 в сагиттальном сечении (s), на краю поля зрения - 0,43 (m) и 0,56 (s).The disadvantages of this lens include a low relative aperture, long length and a large number of lenses. In addition, the given values of the MTF (modulation transfer function) indicate a low quality of its image. The best MTF values are obtained for the spectral range of 0.5-0.6 μm and are 0.67 for 70 lines / mm in the center of the field of view, 0.58 in the meridional section (m) and 0.64 in the sagittal section ( s), at the edge of the field of view - 0.43 (m) and 0.56 (s).
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение относительного отверстия оптической системы при уменьшении ее длины, упрощении конструкции и высоком качестве изображения в пределах всего поля зрения.The problem to be solved by the invention is to increase the relative aperture of the optical system while reducing its length, simplifying the design and high image quality within the entire field of view.
Указанная цель достигается тем, что в оптической системе, состоящей из расположенных вдоль оптической оси первой линзовой группы, содержащей первую отрицательную выпукло-вогнутую, вторую и третью линзы, и второй линзовой группы, содержащей первую отрицательную выпукло-вогнутую, вторую двояковыпуклую, третью отрицательную вогнуто-выпуклую и четвертую отрицательную линзы, и приемника излучения, в первой группе вторая линза выполнена положительной выпукло-вогнутой, третья - отрицательной выпукло-вогнутой, а во второй группе четвертая линза выполнена вогнуто-выпуклой, при этом выполняются следующие соотношения:This goal is achieved by the fact that in the optical system, consisting of the first lens group located along the optical axis, containing the first negative convex-concave, second and third lenses, and the second lens group containing the first negative convex-concave, second biconvex, third negative concave - convex and fourth negative lenses, and a radiation receiver, in the first group the second lens is made positive convex-concave, the third one is negative convex-concave, and in the second group the fourth lens is made concave-convex, while the following relations are fulfilled:
-6,3≤f'1/f'≤-5,3;-6.3≤f ' 1 / f'≤ -5.3;
0,7≤f'II/f'≤1,3;0.7 f ' II / f'1.3;
1,2≤d1-2/f'≤1,8;1.2 d 1-2 / f '1.8;
0,4≤d6-7/f'≤0,6,0.4≤d 6-7 / f'≤0.6,
где f'1 - фокусное расстояние первой линзы первой линзовой группы; f'II - фокусное расстояние второй линзовой группы; d1-2 - расстояние между первой и второй линзами первой линзовой группы, d6-7 - расстояние между третьей и четвертой линзами второй линзовой группы; f' - фокусное расстояние системы.where f ' 1 is the focal length of the first lens of the first lens group; f ' II - focal length of the second lens group; d 1-2 is the distance between the first and second lenses of the first lens group, d 6-7 is the distance between the third and fourth lenses of the second lens group; f 'is the focal length of the system.
На фигуре 1 представлена схема оптической системы.Figure 1 shows a diagram of an optical system.
На фигуре 2а представлены графики МПФ системы, где максимальное значение пространственной частоты (117 лин/мм) определено для размера пикселя приемника излучения (4,25 мкм).Figure 2a presents plots of the MTF of the system, where the maximum value of the spatial frequency (117 lines / mm) is determined for the pixel size of the radiation receiver (4.25 μm).
На фигуре 26 представлен график дисторсии оптической системы.Figure 26 is a graph of the distortion of the optical system.
Оптическая система состоит из расположенных вдоль оптической оси первой линзовой группы I, содержащей первую отрицательную 1, вторую положительную 2 и третью отрицательную 3 выпукло-вогнутые линзы, и второй линзовой группы II, содержащей первую отрицательную выпукло-вогнутую 4, вторую двояковыпуклую 5, третью отрицательную вогнуто-выпуклую 6 и четвертую отрицательную вогнуто-выпуклую линзы 7, и приемника излучения 8. В системе выполняются следующие соотношения: -6,3≤f'1/f'≤-5,3; 0,7≤f'II/f'≤1,3; 1,2≤d1-2/f'≤1,8; 0,4≤d6-7/f'≤0,6, где f'1 - фокусное расстояние первой линзы 1 первой линзовой группы I; f'II -фокусное расстояние второй линзовой группы II; d1-2 - расстояние между первой 1 и второй 2 линзами первой линзовой группы I, d6-7 - расстояние между третьей 6 и четвертой 7 линзами второй линзовой группы II; f' - фокусное расстояние системы. Первая поверхность первой линзы 5 второй группы II является апертурной диафрагмой системы.The optical system consists of the first lens group I located along the optical axis, containing the first negative 1, the second positive 2 and the third negative 3 convex-concave lenses, and the second lens group II, containing the first negative convex-concave 4, the second biconvex 5, the third negative the concave-
В таблице 1 приведены конструктивные параметры примера исполнения оптической системы.Table 1 shows the design parameters of an example of the implementation of the optical system.
В таблице 2 приведены соотношения, выполняемые в заявляемой системе, где f'1 - фокусное расстояние первой линзы 1 первой линзовой группы I; f'II - фокусное расстояние второй линзовой группы II; d1-2 - расстояние между первой 1 и второй 2 линзами первой линзовой группы I, d6-7 - расстояние между третьей 6 и четвертой 7 линзами второй линзовой группы II; f' - фокусное расстояние системы.Table 2 shows the ratios performed in the claimed system, where f ' 1 is the focal length of the
В таблице 3 приведены технические характеристики оптической системы.Table 3 lists the technical characteristics of the optical system.
В таблице 4 приведены значения МПФ системы для 70 лин/мм во всем спектральном диапазоне для центра, середины и края поля зрения.Table 4 shows the MTF values of the system for 70 lines / mm in the entire spectral range for the center, middle and edge of the field of view.
Как следует из таблицы 3 относительное отверстие заявляемой системы увеличено в 1,5 раза по сравнению с прототипом, длина при этом уменьшилась в 1,9 раза. В отличие от прототипа заявляемая система содержит семь оптических элементов, причем в первой линзовой группе стало на одну линзу меньше, а во второй - на три.As follows from table 3, the relative aperture of the claimed system is increased by 1.5 times compared to the prototype, while the length has decreased by 1.9 times. In contrast to the prototype, the claimed system contains seven optical elements, and in the first lens group there was one less lens, and in the second - by three.
Повышение относительного отверстия, уменьшение длины и количества элементов при обеспечении высокого качества изображения достигается выбором фокусных расстояний линз и групп линз, их взаимным расположением при выполнении приведенных в таблице 2 соотношений и соответствующим выбором материалов.An increase in the relative aperture, a decrease in the length and number of elements while ensuring high image quality is achieved by choosing the focal lengths of the lenses and lens groups, their relative position when performing the ratios given in Table 2, and the appropriate choice of materials.
Из приведенных на фигуре 2(a) графиков МПФ следует, что оптическая система обладает высоким качеством изображения в широком спектральном диапазоне в пределах всего поля зрения. Как видно из таблицы 4 значения МПФ для 70 лин/мм в заявляемой системе существенно превышают аналогичные значения прототипа. Из приведенного на фигуре 2(б) графика следует, что система обладает хорошо исправленной дисторсией в пределах всего поля зрения, что позволяет использовать ее в измерительных приборах.From the MTF plots shown in figure 2 (a), it follows that the optical system has high image quality in a wide spectral range within the entire field of view. As can be seen from table 4, the values of the MPF for 70 lines / mm in the inventive system significantly exceed those of the prototype. From the graph shown in figure 2 (b), it follows that the system has a well-corrected distortion within the entire field of view, which makes it possible to use it in measuring instruments.
Оптическая система работает следующим образом: поток излучения проходит через линзы 1-7 системы, преломляясь на каждой поверхности в соответствии с радиусами кривизны и материалами линз и фокусируется в плоскости чувствительных элементов приемника излучения 8. Диаметр пучка излучения определяется диаметром апертурной диафрагмы совпадающей с первой поверхностью первой линзы 5 второй группы II.The optical system works as follows: the radiation flux passes through the lenses 1-7 of the system, is refracted on each surface in accordance with the radii of curvature and lens materials and is focused in the plane of the sensitive elements of the radiation receiver 8. The radiation beam diameter is determined by the diameter of the aperture diaphragm coinciding with the first surface of the first lenses 5 of the second group II.
Таким образом, выполнение оптической системы в соответствии с предлагаемым техническим решением обеспечивает повышение относительного отверстия при уменьшении длины, упрощении конструкции и высоком качестве изображения в пределах всего поля зрения.Thus, the implementation of the optical system in accordance with the proposed technical solution provides an increase in the relative aperture while reducing the length, simplifying the design and high image quality within the entire field of view.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119641A RU2746941C1 (en) | 2020-06-08 | 2020-06-08 | Optical system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119641A RU2746941C1 (en) | 2020-06-08 | 2020-06-08 | Optical system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2746941C1 true RU2746941C1 (en) | 2021-04-22 |
Family
ID=75584947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020119641A RU2746941C1 (en) | 2020-06-08 | 2020-06-08 | Optical system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2746941C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1775700A1 (en) * | 1991-02-20 | 1992-11-15 | Nauchnyj Tsg Opticheskij I Im | Photographic objective lens |
RU2278403C1 (en) * | 2004-12-24 | 2006-06-20 | Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" | Telocentric objective |
US20070223114A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Nikon Corporation | Retrofocus lens system and image-taking device |
RU2676554C1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-01-09 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | Wide angle lens |
-
2020
- 2020-06-08 RU RU2020119641A patent/RU2746941C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1775700A1 (en) * | 1991-02-20 | 1992-11-15 | Nauchnyj Tsg Opticheskij I Im | Photographic objective lens |
RU2278403C1 (en) * | 2004-12-24 | 2006-06-20 | Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" | Telocentric objective |
US20070223114A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Nikon Corporation | Retrofocus lens system and image-taking device |
RU2676554C1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-01-09 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | Wide angle lens |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20170018622A (en) | Imaging Lens System | |
KR20170018624A (en) | Imaging Lens System | |
KR20180040262A (en) | Optical Imaging System | |
CN113791489B (en) | Optical lens | |
JP2016009190A (en) | Micro wide-angle lens | |
KR20160049877A (en) | Photographic Lens Optical System | |
KR20220101057A (en) | Imaging Lens System | |
CN113985589A (en) | Zoom lens and optical system | |
CN112882201A (en) | Optical lens | |
RU2746941C1 (en) | Optical system | |
CN111812807A (en) | Unmanned aerial vehicle high definition camera lens of taking photo by plane | |
JP2018091956A (en) | Catadioptric optical system | |
RU200618U1 (en) | OPTICAL SYSTEM | |
JP7149550B1 (en) | Imaging optical system | |
CN114236781B (en) | Optical lens | |
TWI694267B (en) | Optical lens | |
CN212410949U (en) | Wide-angle lens and camera device comprising same | |
CN114002833A (en) | Zoom lens and imaging device | |
KR20220029614A (en) | Optical Imaging System | |
CN111856729A (en) | Wide-angle lens and camera device comprising same | |
CN112394486A (en) | Large-target-surface five-million-pixel optical lens and imaging method thereof | |
CN113219634A (en) | Image pickup lens assembly | |
RU182711U1 (en) | OPTICAL SYSTEM OF OPTICAL ELECTRONIC COORDINATOR | |
KR100662237B1 (en) | Small photographing optical system | |
CN216792576U (en) | Zoom lens and optical system |