[go: up one dir, main page]

RU2031421C1 - Objective for ir region of spectrum - Google Patents

Objective for ir region of spectrum Download PDF

Info

Publication number
RU2031421C1
RU2031421C1 SU5029842A RU2031421C1 RU 2031421 C1 RU2031421 C1 RU 2031421C1 SU 5029842 A SU5029842 A SU 5029842A RU 2031421 C1 RU2031421 C1 RU 2031421C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
convex
lenses
aspherical
concave
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Г. Кукс
А.Г. Лесникова
С.А. Стрежнев
Original Assignee
Кукс Владимир Герасимович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кукс Владимир Герасимович filed Critical Кукс Владимир Герасимович
Priority to SU5029842 priority Critical patent/RU2031421C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2031421C1 publication Critical patent/RU2031421C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: optics. SUBSTANCE: objective has two positive germanium lenses mounted for movement along optical axis. First one is convex-concave having first spherical and second aspherical surfaces, second one is convex-flat or convex-concave having first aspherical and second flat or spherical surfaces. Lenses are mounted for simultaneous or successive movement till interlens distance and rear focal section are set in agreement with expansions given in description of invention. Aspherical surfaces are defined by proper equations. EFFECT: improved optical characteristics of objective. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к линзовым объективам для ИК-области спектра, и может быть использовано в наблюдательных и опознавательных приборах, регистрирующих ИК-излучение в области прозрачности германия, из которого выполнен объектив. The invention relates to optical instrumentation, namely to lens lenses for the infrared region of the spectrum, and can be used in observation and identification devices that record infrared radiation in the field of transparency of germanium, from which the lens is made.

Известен объектив [1], предназначенный для использования в инфракрасной области спектра. Объектив состоит из двух линз в форме менисков, причем за второй линзой установлена параллельная пластина. Known lens [1], intended for use in the infrared region of the spectrum. The lens consists of two meniscus-shaped lenses, with a parallel plate mounted behind the second lens.

К недостаткам объектива следует отнести то, что он состоит из трех оптических компонентов, что усложняет конструкцию, уменьшает пропускаемость, увеличивает габаритные и весовые характеристики объектива. The disadvantages of the lens include the fact that it consists of three optical components, which complicates the design, reduces transmittance, increases the overall and weight characteristics of the lens.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является объектив для ИК-спектра спектра [2], содержащий две установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси германиевые линзы, первая из которых является выпукло-вогнутой, имеющей первую сферическую и вторую асферическую поверхность, а вторая - выпукло-плоской или выпукло-вогнутой, имеющей первую асферическую и вторую плоскую или сферическую поверхности. Однако качество изображения, даваемого объективом, не отвечает требованиям современного ИК-приборостроения, что наиболее существенно проявляется при фокусировке объектива при различных расстояниях до изображаемого предмета. Фокусировка объектива "Irtal-4" выполняется одновременным и одинаковым перемещением обеих линз вдоль оптической оси при неизменном расстоянии между линзами, вследствие чего величина поперечных аберраций, определяющих ширину функции рассеяния, у объектива "Irtal-4" в точке на оси составляет 0,1 мм, а на краю поля зрения достигает 0,2 мм. The closest in technical essence to this invention is a lens for the infrared spectrum [2], containing two mounted with the possibility of movement along the optical axis of the germanium lenses, the first of which is convex-concave, having a first spherical and second aspherical surface, and the second convex-flat or convex-concave, having a first aspherical and a second flat or spherical surface. However, the quality of the image provided by the lens does not meet the requirements of modern infrared instrument making, which is most significantly manifested when the lens is focused at different distances to the imaged object. The focus of the Irtal-4 lens is performed by simultaneously and equally moving both lenses along the optical axis at a constant distance between the lenses, as a result of which the transverse aberrations determining the width of the scattering function of the Irtal-4 lens at a point on the axis are 0.1 mm , and at the edge of the field of view reaches 0.2 mm.

Целью изобретения является снижение аберраций в неподвижной плоскости изображения в процессе фокусировки объектива при различных расстояниях до изображаемого предмета по всему полю зрения. The aim of the invention is to reduce aberrations in a fixed plane of the image in the process of focusing the lens at various distances to the imaged object throughout the field of view.

Цель достигается тем, что в известной конструкции объектива для ИК-области спектра, содержащего две установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси германиевые линзы, первая из которых является выпукло-вогнутым мениском, имеющим первую сферическую и вторую асферическую поверхность, а вторая - выпукло-плоской или выпукло-вогнутой линзой, имеющей первую асферическую и вторую плоскую или сферическую поверхности, линзы установлены с возможностью одновременного или последовательного перемещения до установки межлинзового расстояния d и заднего фокального отрезка S' в соответствии с выражениями, приведенными ниже. The goal is achieved by the fact that in the known lens design for the infrared region of the spectrum, containing two mounted with the possibility of moving along the optical axis germanium lenses, the first of which is a convex-concave meniscus having a first spherical and second aspherical surface, and the second is convex-flat or a convex-concave lens having a first aspherical and a second flat or spherical surface, the lenses are mounted with the possibility of simultaneous or sequential movement before installing the lens states d and the posterior focal length S 'in accordance with the expressions below.

На чертеже показана конструкция объектива для ИК-области спектра. The drawing shows the design of the lens for the infrared region of the spectrum.

Объектив содержит первую выпукло-вогнутую линзу 1 из германия, имеющую первую 1' выпуклую сферическую и вторую 1" вогнутую асферическую поверхности, вторую выпукло-плоскую или выпукло-вогнутую линзу 2 из германия, имеющую первую 2' выпуклую асферическую поверхность и вторую 2" плоскую или сферическую поверхности. Линзы 1 и 2 установлены с возможностью одновременного или последовательного перемещения (указано стрелками над линзами 1 и 2) вдоль оптической оси 3 до установки межлинзового расстояния 4 (d) и заднего фокального отрезка 5 (S') в соответствии с выражениями d = 0,98f' + 7100 S-1,15
S' = 0,3537 + 1600 S-0,96, где f' - фокусное расстояние объектива (на чертеже не показано), равное 49-51 мм; S - расстояние 6 от предмета 7 до первой 1' сферической поверхности первой выпукло-вогнутой линзы 1, 8 - неподвижная плоскость изображения, вторая вогнутая асферическая поверхность 1" первой линзы 1 выполнена согласно уравнению
z2 + y2 = a1x + a2x2 + a3x3 + ... + anxn, где x, y, z - координаты (на чертеже не показаны) вогнутой асферической поверхности 1"; х - осевая координата, совпадающая с оптической осью 3 объектива; а1, а2, а3 ... аn - постоянные коэффициенты, определяющие форму второй вогнутой асферической поверхности 1", причем n > 2, и коэффициент а2 имеет величину а2 < -1, что характеризует выполнение вогнутой асферической поверхности 1" линзы 1 в виде деформированного эллипсоида вращения, первая выпуклая асферическая поверхность 2' второй линзы 2 из германия выполнена согласно уравнению
z2 + y2 = b1x + b2X2 + b3x3 + ... + bnxn, где x, y, z - координаты (на чертеже не показаны) выпуклой асферической поверхности 2'; х - осевая координата, совпадающая с оптической осью 3 объектива; b1, b2, b3, ..., bn - постоянная коэффициенты, определяющие форму вогнутой асферической поверхности 2', причем n > 2, и коэффициент b2 имеет величину b2 > 1, что характеризует выполнение выпуклой асферической поверхности 2' линзы 2 в форме деформированного гиперболоида вращения.
The lens comprises a first convex-concave lens 1 from Germany having a first 1 'convex spherical and a second 1 "concave aspherical surface, a second convex-flat or convex-concave lens 2 from Germany, having a first 2' convex aspherical surface and a second 2" flat or spherical surface. Lenses 1 and 2 are installed with the possibility of simultaneous or sequential movement (indicated by arrows above lenses 1 and 2) along the optical axis 3 until the lens distance 4 (d) and the rear focal length 5 (S ') are set in accordance with the expressions d = 0.98f ' + 7100 S -1.15
S '= 0.3537 + 1600 S -0.96 , where f' is the focal length of the lens (not shown in the drawing), equal to 49-51 mm; S is the distance 6 from the subject 7 to the first 1 'spherical surface of the first convex-concave lens 1, 8 is the fixed image plane, the second concave aspherical surface 1 "of the first lens 1 is made according to the equation
z 2 + y 2 = a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3 + ... + a n x n , where x, y, z are the coordinates (not shown) of the concave aspherical surface 1 "; x is the axial coordinate that coincides with the optical axis 3 of the lens; a 1 , a 2 , a 3 ... a n are constant coefficients that determine the shape of the second concave aspherical surface 1 ", and n> 2, and the coefficient a 2 has the value a 2 <-1, which characterizes the execution of a concave aspherical surface 1 "of the lens 1 in the form of a deformed ellipsoid of revolution, the first convex aspherical surface 2 'of the second lens 2 from Germany is made according to ur vneny
z 2 + y 2 = b 1 x + b 2 X 2 + b 3 x 3 + ... + b n x n , where x, y, z are the coordinates (not shown) of the convex aspherical surface 2 '; x is the axial coordinate coinciding with the optical axis 3 of the lens; b 1 , b 2 , b 3 , ..., b n are constant coefficients that determine the shape of the concave aspherical surface 2 ', and n> 2, and the coefficient b 2 has the value b 2 > 1, which characterizes the implementation of the convex aspherical surface 2 'lens 2 in the form of a deformed hyperboloid of revolution.

П р и м е р 1. Объектив состоит из линз 1 и 2 из германия. Первая 1' поверхность линзы 1 выполнена выпуклой сферической с радиусом кривизны 135, 83 мм. Вторая 1" поверхность линзы 1 выполнена вогнутой асферической, представляющей деформированный эллипсоид вращения
z2 + y2 = 416,8x - 13,842x2 - 0,2448x3 -
- 0,0185x4 - 0,000843x5,
a2 = -13,842 < - 1.
PRI me R 1. The lens consists of lenses 1 and 2 of Germany. The first 1 'surface of the lens 1 is made convex spherical with a radius of curvature of 135, 83 mm. The second 1 "surface of the lens 1 is concave aspherical, representing a deformed ellipsoid of revolution
z 2 + y 2 = 416.8x - 13.842x 2 - 0.2448x 3 -
- 0.0185x 4 - 0.000843x 5 ,
a 2 = -13.842 <- 1.

Первая поверхность 2' линзы 2 выполнена выпуклой асферической, представляющей деформированный гиперболоид вращения:
z2 + y2 = 287,58x + 4,0886x2 - 1,68287x3 +
+ 0,2215x4 - 0,000787x5,
b2 = 4,0886 > 1
Вторая поверхность 2" линзы 2 выполнена плоской. Объектив имеет следующие характеристики: относительное отверстие 1:0,7, угловое поле зрения 18о, фокусное расстояние f' = 49,95 мм. При фокусировке объектива на различные расстояния от предмета 7 до первой сферической поверхности 1' первой выпукло-вогнутой линзы 1, изменяющиеся от 1 до бесконечности, величина межлинзового расстояния d и заднего фокального отрезка S' изменяется соответственно от 51,50 до 49,00 мм и от 29,00 до 26,83 мм.
The first surface 2 'of lens 2 is made convex aspherical, representing a deformed rotation hyperboloid:
z 2 + y 2 = 287.58x + 4.0886x 2 - 1.68287x 3 +
+ 0.2215x 4 - 0.000787x 5 ,
b 2 = 4.0886> 1
The second surface 2 "of lens 2 is made flat. The lens has the following characteristics: relative aperture 1: 0.7, angular field of view 18 °, focal length f '= 49.95 mm. When focusing the lens at various distances from subject 7 to the first spherical surface 1 'of the first convex-concave lens 1, varying from 1 to infinity, the magnitude of the inter-lens distance d and the rear focal segment S' varies from 51.50 to 49.00 mm and from 29.00 to 26.83 mm, respectively.

Перемещение линз возможно как одновременное, так и последовательное. Величина измеренных поперечных аберраций, определяющих ширину функции расстояния для изготовленного объектива указанной конструкции в точке на оси, составила 0,03 мм и на краю поля изображения - 0,07 мм, что в два с лишним раза меньше по сравнению с аберрациями объектива по прототипу. Moving lenses is possible both simultaneous and sequential. The magnitude of the measured transverse aberrations, which determine the width of the distance function for the manufactured lens of the indicated design at a point on the axis, was 0.03 mm and 0.07 mm at the edge of the image field, which was more than two times less than the lens aberrations of the prototype.

Таким образом, данная конструкция объектива для ИК-области спектра позволяет уменьшить аберрации в неподвижной плоскости изображения как в точке на оси, так и на краю поля изображения, в процессе фокусировки объектива при различных расстояниях до изображаемого предмета. Thus, this design of the lens for the infrared region of the spectrum allows one to reduce aberrations in the fixed plane of the image both at a point on the axis and at the edge of the image field, in the process of focusing the lens at various distances to the imaged object.

Claims (2)

1. ОБЪЕКТИВ ДЛЯ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА, содержащий две установленные с возможностью перемещения положительные германиевые линзы, первая из которых - мениск, обращенный вогнутостью к изображению, а вторая - выпуклоплоская или выпукловогнутая линза, при этом обращенные друг к другу поверхности линз выполнены асферическими, отличающийся тем, что вогнутая асферическая поверхность первой линзы выполнена согласно уравнению
z2 + y2 = a1x + a2x2 + a3x3 + ... + an · xn,
а первая выпуклая асферическая поверхность второй линзы - согласно уравнению
z2 + y2 = b1x + b2x2 + b3x3 + bgxn,
где x, y, z - координаты асферических поверхностей;
x - осевая координата;
a1, a2, a3, an, b1, b2, b3 ... bn - постоянные коэффициенты, причем a2 < - 1 и b2 > 1.
1. LENS FOR IR-AREA OF THE SPECTRUM, containing two positively mounted germanium lenses that can be moved, the first of which is the meniscus facing concavity to the image, and the second is a convex flat or convex lens, the lens surfaces facing each other are aspherical, characterized the fact that the concave aspherical surface of the first lens is made according to the equation
z 2 + y 2 = a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3 + ... + a n · x n ,
and the first convex aspherical surface of the second lens according to the equation
z 2 + y 2 = b 1 x + b 2 x 2 + b 3 x 3 + b g x n ,
where x, y, z are the coordinates of aspherical surfaces;
x is the axial coordinate;
a 1 , a 2 , a 3 , a n , b 1 , b 2 , b 3 ... b n are constant coefficients, and a 2 <- 1 and b 2 > 1.
2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что линзы установлены с возможностью одновременного или последовательного перемещения, а расстояние между линзами d и величина заднего фокального отрезка S1 определяются из соотношений
d = 0,98f1 + 7100S- 1 , 1 5;
S1 = 0,53f1 + 1600S- 0 , 9 6,
где f1 - фокусное расстояние объектива, равное 49 - 51 мм;
S - расстояние от предметной плоскости до первой поверхности первой линзы.
2. The lens according to claim 1, characterized in that the lenses are mounted with the possibility of simultaneous or sequential movement, and the distance between the lenses d and the magnitude of the rear focal segment S 1 are determined from the relations
d = 0.98f 1 + 7100S - 1 , 1 5 ;
S 1 = 0.53f 1 + 1600S - 0 , 9 6 ,
where f 1 is the focal length of the lens, equal to 49 - 51 mm;
S is the distance from the subject plane to the first surface of the first lens.
SU5029842 1992-02-27 1992-02-27 Objective for ir region of spectrum RU2031421C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5029842 RU2031421C1 (en) 1992-02-27 1992-02-27 Objective for ir region of spectrum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5029842 RU2031421C1 (en) 1992-02-27 1992-02-27 Objective for ir region of spectrum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2031421C1 true RU2031421C1 (en) 1995-03-20

Family

ID=21598129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5029842 RU2031421C1 (en) 1992-02-27 1992-02-27 Objective for ir region of spectrum

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2031421C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181209C2 (en) * 2000-06-19 2002-04-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Lens with focal distance changed discretely
RU2181206C2 (en) * 2000-06-19 2002-04-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 247788, кл. G 02B 13/00, 1987. *
2. Каталог фирмы Rank Optics, England, 1980, с.12-15. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181209C2 (en) * 2000-06-19 2002-04-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Lens with focal distance changed discretely
RU2181206C2 (en) * 2000-06-19 2002-04-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4992819A (en) Focus detecting device having a plurality of detecting areas and camera provided with the same
US4318585A (en) Optical system with an afocal focusing group
TW200634365A (en) Image pickup lens and image pickup device
KR100252639B1 (en) Finder optical system
US5731914A (en) Zoom lens
US4348090A (en) Inverted Galilean finder
EP0515644A1 (en) Real image viewfinder
RU2031421C1 (en) Objective for ir region of spectrum
Smith et al. Determination of the radius of curvature of the anterior lens surface from the Purkinje images
US5734511A (en) Wide angle objective system
US5245469A (en) Real image type finder optical system
US4492440A (en) Finder optical system
JP2634584B2 (en) Folder optical system for single-lens reflex camera
JPH02120712A (en) focus detection device
JPH1172312A5 (en)
US5270758A (en) Waist level finder optical system
RU2154292C2 (en) Fast lens
US4939357A (en) Optical system for a focal point detecting device
RU2092880C1 (en) Ocular
RU2040024C1 (en) Fast lens
CN221595395U (en) Imaging lens, acquisition module and depth camera
SU781732A1 (en) High-power objective lens with increased rear focal length
SU573790A1 (en) Telecentric objective
RU2079153C1 (en) Lens objective of 1x magnification
SU1674042A1 (en) Wide-aperture projecting lens