RU2778445C1 - Lens for night vision devices - Google Patents

Lens for night vision devices Download PDF

Info

Publication number
RU2778445C1
RU2778445C1 RU2021125476A RU2021125476A RU2778445C1 RU 2778445 C1 RU2778445 C1 RU 2778445C1 RU 2021125476 A RU2021125476 A RU 2021125476A RU 2021125476 A RU2021125476 A RU 2021125476A RU 2778445 C1 RU2778445 C1 RU 2778445C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
plane
glued
complex
night vision
Prior art date
Application number
RU2021125476A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александра Владимировна Алещева
Галина Викторовна Батова
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" filed Critical Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Application granted granted Critical
Publication of RU2778445C1 publication Critical patent/RU2778445C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: optical technology.
SUBSTANCE: lens can be used in conjunction with electron-optical converters in night vision devices operating in low light conditions in active and passive modes. The lens consists of a biconvex lens, a complex lens, glued together from biconvex and biconcave lenses, a negative meniscus, facing the concave surface to the image plane, and a biconvex lens. A biconcave lens and a positive meniscus, facing the convex surface to the plane of the object are introduced, installed sequentially one after another between the complex glued lens and a negative meniscus. The aperture diaphragm is located between the complex glued lens and the biconcave lens. A plane-parallel plate is installed behind a biconvex lens in front of the image plane. The lenses are made of two brands of glass.
EFFECT: increase in the rapidity and focal length, an increase in image quality within the entire angular field of the lens, an increase in the rear vertex segment.
1 cl, 2 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам, используемым совместно с электронно-оптическими преобразователями в приборах ночного видения, работающих при пониженной освещенности как в активном, так и в пассивном режимах.The invention relates to the field of optical instrumentation, and in particular to lenses used in conjunction with image intensifier tubes in night vision devices operating in low light in both active and passive modes.

Известен линзовый объектив прибора ночного видения по патенту РФ №2218585, МПК G02B 9/60, 13/14, опубликованный в 2003 году. Он выполнен с фокусным расстоянием f'=80 мм, относительным отверстием 1:1,5, линейным полем в пространстве изображения 2у'=18 мм. Объектив содержит установленные по ходу луча силовой и коррекционный компоненты. Силовой компонент включает в себя положительные двухлинзовую склейку и одиночный мениск, а также отрицательную двухлинзовую склейку, установленную после одиночного мениска. Коррекционный компонент выполнен в виде двух менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, и плоскопараллельной пластинки. Однако, данный объектив имеет недостаточно большие относительное отверстие и фокусное расстояние, что приводит к увеличению ошибки прицеливания на местности, а также узкий спектральный интервал работы (0,68-0,88) нм и укороченный задний вершинный отрезок, не позволяющий разместить турель со сменными светофильтрами, предназначенными для работы в пассивном, активном и выверочном режимах при использовании электронно-оптического преобразователя с защитным стеклом толщиной 5,6 мм, что ухудшает выходные параметры приборов.A lens lens of a night vision device is known according to the patent of the Russian Federation No. 2218585, IPC G02B 9/60, 13/14, published in 2003. It is made with a focal length f'=80 mm, a relative aperture of 1:1.5, a linear field in the image space 2y'=18 mm. The lens contains power and correction components installed along the beam. The force component includes a positive two-lens splice and a single meniscus, as well as a negative two-lens splice installed after the single meniscus. The correction component is made in the form of two menisci, facing each other with bulges, and a plane-parallel plate. However, this lens has an insufficiently large relative aperture and focal length, which leads to an increase in the aiming error on the ground, as well as a narrow spectral interval (0.68-0.88) nm and a shortened rear vertex segment, which does not allow to place a turret with interchangeable light filters designed to operate in passive, active and alignment modes when using an image intensifier tube with a protective glass 5.6 mm thick, which worsens the output parameters of the devices.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является светосильный объектив, описанный в патенте на полезную модель RU №37844, опубликованном 10.05.2004 г., заявка №2003134804, МПК G02B 9/34, G02B 11/20. Объектив состоит из последовательно установленных по ходу луча положительной двояковыпуклой линзы, сложной линзы, склеенной из положительной двояковыпуклой линзы и отрицательной двояковогнутой линзы, склеенного положительного мениска, обращенного выпуклой стороной к плоскости предмета, отрицательного мениска, обращенного выпуклой стороной к плоскости предмета, и положительной двояковыпуклой линзы. Данный объектив предназначен для работы с электронно-оптическими преобразователями и имеет следующие характеристики: фокусное расстояние f'=50 мм, относительное отверстие 1:1, линейное поле в пространстве изображений равное 17 мм. Однако, этот объектив имеет малые величины диаметра входного зрачка и фокусного расстояния, приводящие к невозможности использования его на больших дальностях из-за ухудшения энергетических и точностных характеристик, а также небольшой размер заднего фокального отрезка, не позволяющий разместить сменные светофильтры при работе с современными электронно-оптическими преобразователями, имеющими защитное стекло толщиной 5,6 мм. Кроме того, объектив обладает невысоким качеством изображения в пределах указанного поля при введении в ход лучей сменных светофильтров и защитного стекла электронно-оптического преобразователя.The closest analogue of the proposed technical solution is a high-aperture lens described in the utility model patent RU No. 37844, published on May 10, 2004, application No. 2003134804, IPC G02B 9/34, G02B 11/20. The lens consists of a positive biconvex lens installed in series along the beam, a composite lens glued from a positive biconvex lens and a negative biconcave lens, a glued positive meniscus with its convex side facing the object plane, a negative meniscus with its convex side facing the object plane, and a positive biconvex lens . This lens is designed to work with image intensifier tubes and has the following characteristics: focal length f'=50 mm, aperture ratio 1:1, linear field in image space equal to 17 mm. However, this lens has a small entrance pupil diameter and focal length, which makes it impossible to use it at long ranges due to the deterioration of energy and accuracy characteristics, as well as a small back focal length, which does not allow placing replaceable filters when working with modern electronic cameras. optical converters with protective glass 5.6 mm thick. In addition, the lens has a low image quality within the specified field with the introduction of replaceable light filters and protective glass of the electron-optical converter into the path of the rays.

Задачей заявленного изобретения является создание объектива для приборов ночного видения с повышенными техническими и эксплуатационными характеристиками.The objective of the claimed invention is to create a lens for night vision devices with improved technical and operational characteristics.

Технический результат - создание объектива для приборов ночного видения с увеличенными светосилой и фокусным расстоянием, с повышенным качеством изображения в пределах всего углового поля объектива, с увеличенным задним вершинным отрезком, позволяющим размещение сменных светофильтров при работе с электронно-оптическими преобразователями, имеющими защитное стекло толщиной 5,6 мм.EFFECT: creation of a lens for night vision devices with increased luminosity and focal length, with improved image quality within the entire angular field of the lens, with an increased rear vertex segment, which allows the placement of replaceable light filters when working with image intensifier tubes having a protective glass with a thickness of 5 .6 mm.

Это достигается тем, что в объективе для приборов ночного видения, состоящем из последовательно расположенных по ходу луча положительной двояковыпуклой линзы, сложной линзы, склеенной из положительной двояковыпуклой линзы и отрицательной двояковогнутой линзы, отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, в отличие от известного, введены отрицательная двояковогнутая линза и положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к плоскости предмета, установленные последовательно друг за другом по ходу луча между сложной склеенной линзой и отрицательным мениском, при этом апертурная диафрагма расположена между сложной склеенной линзой и отрицательной двояковогнутой линзой, а плоскопараллельная пластина установлена по ходу луча за положительной двояковыпуклой линзой перед плоскостью изображения, причем линзы объектива выполнены из двух марок стекол.This is achieved by the fact that in the lens for night vision devices, consisting of a positive biconvex lens sequentially located along the beam, a complex lens glued from a positive biconvex lens and a negative biconcave lens, a negative meniscus, facing the concave surface to the image plane, and a positive biconvex lens , unlike the known one, a negative biconcave lens and a positive meniscus are introduced, facing the object plane with a convex surface, installed sequentially one after another along the beam between the complex glued lens and the negative meniscus, while the aperture diaphragm is located between the complex glued lens and the negative biconcave lens , and a plane-parallel plate is installed along the beam behind a positive biconvex lens in front of the image plane, and the objective lenses are made of two grades of glass.

На фиг. 1 представлена оптическая схема предлагаемого объектива для приборов ночного видения, на фиг. 2 отражены графики коэффициентов передачи модуляции объектива в меридиональном и сагиттальном сечениях, на фиг. 3, 4 представлены графики аберраций объектива для приборов ночного видения.In FIG. 1 shows an optical diagram of the proposed lens for night vision devices, Fig. 2 shows the graphs of the modulation transfer coefficients of the lens in the meridional and sagittal sections, in Fig. 3 and 4 are plots of lens aberrations for night vision devices.

Объектив для приборов ночного видения (фиг. 1) состоит по ходу лучей из положительной двояковыпуклой линзы 1, сложной линзы, склеенной из положительной двояковыпуклой линзы 2 и отрицательной двояковогнутой линзы 3, отрицательной двояковогнутой линзы 4, положительного мениска 5, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображения, отрицательного мениска 6, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображения, положительной двояковыпуклой линзы 7 и плоскопараллельной пластины 8. Плоскопараллельная пластина 8, установленная перед плоскостью изображения иммитирует суммарную толщину защитного стекла электронно-оптического преобразователя и сменного светофильтра, выделяющего определенную область спектра, соответствующую различным режимам работы прибора. Апертурная диафрагма с максимальным диаметром 49,3 мм расположена между отрицательной двояковогнутой линзой 3 и отрицательной двояковогнутой линзой 4 на расстоянии 5,5 мм от отрицательной двояковогнутой линзы 3. Диаметр апертурной диафрагмы может изменяться при необходимости уменьшения освещенности изображения предметов, наблюдаемых на местности.The lens for night vision devices (Fig. 1) consists along the rays of a positive biconvex lens 1, a complex lens glued from a positive biconvex lens 2 and a negative biconcave lens 3, a negative biconcave lens 4, a positive meniscus 5, facing the concave surface to the image plane , a negative meniscus 6, facing the concave surface to the image plane, a positive biconvex lens 7 and a plane-parallel plate 8. The plane-parallel plate 8, installed in front of the image plane, imitates the total thickness of the protective glass of the electron-optical converter and a replaceable light filter that highlights a certain region of the spectrum corresponding to different modes device operation. The aperture diaphragm with a maximum diameter of 49.3 mm is located between the negative biconcave lens 3 and the negative biconcave lens 4 at a distance of 5.5 mm from the negative biconcave lens 3. The diameter of the aperture diaphragm can be changed if it is necessary to reduce the illumination of the image of objects observed on the ground.

Объектив для приборов ночного видения работает следующим образом. Световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в бесконечности, проходит через объектив для приборов ночного видения в определенной последовательности. Сначала световой поток проходит через положительную двояковыпуклую линзу 1, положительную двояковыпуклую линзу 2, отрицательную двояковогнутую линзу 3, отрицательную двояковогнутую линзу 4, через положительный мениск 5, отрицательный мениск 6 и положительную двояковыпуклую линзу 7, затем световой поток проходит через оптические элементы, расположенные за линзой 7 объектива, формирующего в фокальной плоскости изображение предмета.The lens for night vision devices works as follows. The light flux emanating from the plane of objects, which is at infinity, passes through the lens for night vision devices in a certain sequence. First, the light flux passes through the positive biconvex lens 1, the positive biconvex lens 2, the negative biconcave lens 3, the negative biconcave lens 4, through the positive meniscus 5, the negative meniscus 6 and the positive biconvex lens 7, then the light flux passes through the optical elements located behind the lens 7 of a lens that forms an image of an object in the focal plane.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив для приборов ночного видения, работающий в спектральном диапазоне от 520 нм до 925 нм, рассчитанный с учетом плоскопараллельной пластины и с конструктивными данными, представленными в табл. 1.As a specific example of the implementation of the invention, a lens for night vision devices is designed, operating in the spectral range from 520 nm to 925 nm, calculated taking into account a plane-parallel plate and with the design data presented in table. one.

Figure 00000001
Figure 00000001

Рассчитанный объектив для приборов ночного видения имеет следующие характеристики:The calculated lens for night vision devices has the following characteristics:

Фокусное расстояние объектива f'Lens focal length f' 100,2 мм100.2 mm Относительное отверстиеRelative hole 1:1,251:1.25 Диаметр входного зрачкаEntrance pupil diameter 80 мм80 mm Угловое поле в пространстве предметовAngular field in object space 2β=8,5 град.2β=8.5 deg. Линейное поле в пространстве изображенийLinear field in image space 15 мм15 mm Задний фокальный отрезок S'F Posterior focal length S' F 22,8 мм22.8mm

Объектив для приборов ночного видения имеет высокие значения полихроматических коэффициентов передачи модуляции для пространственной частоты 15 лин/мм в пределах всего поля изображения с учетом спектрального распределения актиничных потоков ночного канала, работающего с электронно-оптическим преобразователем, имеющим перед катодом пластину суммарной толщиной 7,8 мм, учитывающей толщину 5,6 мм защитного стекла электронно-оптического преобразователя и светофильтра, в данном конкретном случае 2,2 мм. Значения коэффициентов передачи модуляции для интервала от 5 до 30 лин/мм приведены в таблице 2.The lens for night vision devices has high values of polychromatic modulation transfer coefficients for a spatial frequency of 15 lines/mm within the entire image field, taking into account the spectral distribution of night channel actinic fluxes operating with an image intensifier tube having a plate with a total thickness of 7.8 mm in front of the cathode , taking into account the thickness of 5.6 mm of the protective glass of the electron-optical converter and light filter, in this particular case 2.2 mm. The values of the modulation transfer coefficients for the interval from 5 to 30 lines/mm are given in Table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

В предлагаемом объективе для приборов ночного видения линзы выполнены из двух марок стекол, которые могут быть обычными или малотемнеющими под воздействием ионизирующего излучения. Кроме того, комбинация двояковыпуклой линзы 1, положительной двояковыпуклой линзы 2, отрицательной двояковогнутой линзы 3 и отрицательной двояковогнутой линзы 4 обеспечивает коррекцию сферической аберрации. Положительный мениск 5 и отрицательный мениск 6 обеспечивают устранение остаточной кривизны поля изображения, а двояковыпуклая линза 7 является силовым компонентом для обеспечения заданной величины фокусного расстояния.In the proposed lens for night vision devices, the lenses are made of two types of glass, which can be ordinary or low-darkening under the influence of ionizing radiation. In addition, the combination of the biconvex lens 1, the positive biconvex lens 2, the negative biconcave lens 3, and the negative biconcave lens 4 provides correction for spherical aberration. The positive meniscus 5 and the negative meniscus 6 ensure the elimination of the residual curvature of the image field, and the biconvex lens 7 is a power component to ensure a given focal length.

Таким образом, обеспечено получение технического результата: создан объектив для приборов ночного видения с увеличенными светосилой и фокусным расстоянием, с повышенным качеством изображения в пределах всего углового поля изображения объектива, и с возможностью размещения сменных светофильтров при работе с электронно-оптическими преобразователями, имеющими защитное стекло толщиной 5,6 мм.Thus, the technical result is obtained: a lens for night vision devices with increased aperture ratio and focal length, with improved image quality within the entire angular field of the lens image, and with the possibility of placing replaceable light filters when working with image intensifier tubes having a protective glass 5.6 mm thick.

Claims (1)

Объектив для приборов ночного видения, состоящий из последовательно расположенных по ходу луча положительной двояковыпуклой линзы, сложной линзы, склеенной из положительной двояковыпуклой линзы и отрицательной двояковогнутой линзы, отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, отличающийся тем, что введены отрицательная двояковогнутая линза и положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к плоскости предмета, установленные последовательно друг за другом по ходу луча между сложной склеенной линзой и отрицательным мениском, при этом апертурная диафрагма расположена между сложной склеенной линзой и отрицательной двояковогнутой линзой, а плоскопараллельная пластина установлена по ходу луча за положительной двояковыпуклой линзой перед плоскостью изображения, причем линзы объектива выполнены из двух марок стекол.Objective for night vision devices, consisting of a positive biconvex lens sequentially arranged along the beam, a composite lens glued from a positive biconvex lens and a negative biconcave lens, a negative meniscus with its concave surface facing the image plane, and a positive biconvex lens, characterized in that a negative biconcave lens and a positive meniscus facing the plane of the object with a convex surface, installed sequentially one after another along the beam between the complex glued lens and the negative meniscus, while the aperture diaphragm is located between the complex glued lens and the negative biconcave lens, and the plane-parallel plate is installed along the beam beam behind a positive biconvex lens in front of the image plane, and the objective lenses are made of two grades of glass.
RU2021125476A 2021-08-30 Lens for night vision devices RU2778445C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778445C1 true RU2778445C1 (en) 2022-08-18

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU37844U1 (en) * 2003-12-02 2004-05-10 ОАО "Ростовский оптико-механический завод" LIGHT LIGHT
RU2368923C2 (en) * 2005-04-22 2009-09-27 Сергей Максимович Козловский Lens for night viewers

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU37844U1 (en) * 2003-12-02 2004-05-10 ОАО "Ростовский оптико-механический завод" LIGHT LIGHT
RU2368923C2 (en) * 2005-04-22 2009-09-27 Сергей Максимович Козловский Lens for night viewers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2778445C1 (en) Lens for night vision devices
RU2723338C1 (en) Fast lens
RU2433433C1 (en) Projection lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU2676554C1 (en) Wide angle lens
RU2547005C1 (en) Apochromatic lens
RU2331909C1 (en) Objective lens for closer infrared spectrum
RU2726261C1 (en) High-output lens
RU2753179C1 (en) High-speed lens
RU2726280C1 (en) High-output lens
RU2762218C1 (en) Wide-angle retrofocus objective
RU215020U1 (en) FAST WIDE-ANGLE LENS
RU87809U1 (en) LIGHT LIGHT WITH EXTENDED PASSENGER
RU217209U1 (en) LENS FOR SHORTWAVE INFRARED SPECTRUM
RU146322U1 (en) EYEPIECE
RU2360269C1 (en) Objective for night vision device
RU2759050C1 (en) Doublet-objective lens
RU2648019C1 (en) High-aperture lens
RU2737029C1 (en) Large aperture lens
SU788065A1 (en) Camera objective
RU2726263C1 (en) High-output lens
RU127949U1 (en) MIRROR LENS VARIO LENS
RU2760643C1 (en) Photographic macrolens
RU2744091C1 (en) High-aperture lens
RU108649U1 (en) LIGHT LIGHT