RU2112255C1

RU2112255C1 - Objective lens

Info

Publication number: RU2112255C1
Application number: RU97105277/28A
Authority: RU
Inventors: С.Н. Бездидько; А.И. Гоев; Л.И. Гришина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Красногорский завод им.С.А.Зверева"
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-05-27

Abstract

FIELD: telescope systems, such as night-vision telescopes. SUBSTANCE: objective lens has two components; first one has convex-convex lens and negative meniscus lens both glued together; second component has negative meniscus facing pattern with its concave side. The following relationships are satisfied here:

, where

is focal length of first component;

is focal length of second lens of first component; f′ is focal length of objective lens; d₃ is air gap between first and second components; r₄, r₅ are curvature radii of second component spherical surfaces; n₃ is refractive index of second-component lens. The latter may be made of polymeric material. EFFECT: improved design. 2 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам телескопических систем наблюдательных оптических приборов для инфракрасных лучей, и может быть использовано в ночных зрительных трубках. The present invention relates to optical instrumentation, and in particular to special lenses of telescopic systems for observing optical devices for infrared rays, and can be used in night vision tubes.

Известны трехлинзовые объективы, описанные, например, в акц. заявке Японии N 49-532 (B2), кл. G 02 B 11/08, опубл. 8.01.74 г., выложенной заявке Японии N 62-14613(A), кл. G 02 B 13/02, опубл. 23.01.87 г. Known three-lenses, described, for example, in acc. Japanese application N 49-532 (B2), cl. G 02 B 11/08, publ. 8.01.74, Japanese Patent Laid-Open No. 62-14613 (A), CL G 02 B 13/02, publ. 01/23/87

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является объектив, описанный в акц. заявке Японии N 61-61650 (B2), кл. G 02 B 9/12, опубл. 26.12.86 г. Он содержит следующие последовательно расположенные компоненты:
первый компонент, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету,
второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.The closest analogue to the claimed technical solution is the lens described in acs. Japanese application N 61-61650 (B2), cl. G 02 B 9/12, publ. 12/26/86, it contains the following sequentially located components:
the first component, consisting of a biconvex lens and a negative meniscus facing concavity to the subject,
the second component is the negative meniscus, facing concavity to the image.

При этом имеют место следующие соотношения:

0,01 < d₄/f < 0,1
0,1f < r₆/(n₃-1) < 0,3f

,
где f₁₂ - фокусное расстояние первого компонента,
f₃ - фокусное расстояние второго компонента,
d₄ - воздушный промежуток между первым и вторым компонентами,
f - фокусное расстояние объектива,
r₆ - радиус кривизны сферической поверхности второго компонента,
n₃ - показатель преломления второго компонента,
r₄ - радиус кривизны сферической поверхности второй линзы первого компонента.In this case, the following relations hold:

0.01 <d ₄ / f <0.1
0.1f <r ₆ / (n ₃ -1) <0.3f

,
where f ₁₂ is the focal length of the first component,
f ₃ is the focal length of the second component,
d ₄ - air gap between the first and second components,
f is the focal length of the lens,
r ₆ is the radius of curvature of the spherical surface of the second component,
n ₃ is the refractive index of the second component,
r ₄ is the radius of curvature of the spherical surface of the second lens of the first component.

Данный объектив имеет угловое поле в пространстве предметов 8,4 угл. градуса и малое относительное отверстие 1:32. This lens has an angular field in the space of objects of 8.4 angles. degrees and a small relative aperture of 1:32.

Задачей изобретения является создание объектива с относительным отверстием не менее 1:2,8 при одновременном хорошем качестве изображения по полю. The objective of the invention is to create a lens with a relative aperture of at least 1: 2,8 with simultaneous good image quality in the field.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается тем, что в объективе, содержащем два компонента, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, в отличие от известного, первый компонент выполнен склеенным, при этом имеют место следующие соотношения:

0,3 < d₃/f' < 0,5
0,1 < r₄/f' < 0,2
1,1 < r₄/r₅ < 1,35
1,45 < n₃ < 1,53,
где

- фокусное расстояние первого компонента,
f' - фокусное расстояние объектива,

- фокусное расстояние второй линзы первого компонента,
d₃ - воздушный промежуток между первым и вторым компонентами,
r₄, r₅ - радиусы кривизны сферических поверхностей второго компонента,
n₃ - показатель преломления линзы второго компонента. Линза второго компонента может быть выполнена из полимерного материала.The technical result due to this task is achieved by the fact that in a lens containing two components, the first of which consists of a biconvex lens and a negative meniscus facing concavity to the subject, the second component is a negative meniscus facing concavity to the image, in contrast to the known the first component is glued, with the following relationships:

0.3 <d ₃ / f '<0.5
0.1 <r ₄ / f '<0.2
1.1 <r ₄ / r ₅ <1.35
1.45 <n ₃ <1.53,
Where

is the focal length of the first component,
f 'is the focal length of the lens,

- the focal length of the second lens of the first component,
d ₃ - air gap between the first and second components,
r ₄ , r ₅ are the radii of curvature of the spherical surfaces of the second component,
n ₃ is the refractive index of the lens of the second component. The lens of the second component may be made of a polymeric material.

На фиг. 1 изображена оптическая схема объектива, на фиг. 2 и 3 - графики аберраций объектива. In FIG. 1 is an optical diagram of a lens; FIG. 2 and 3 are graphs of lens aberrations.

Объектив (фиг. 1) содержит последовательно расположенные по ходу луча два компонента, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы 1, склеенной с отрицательным мениском 2, обращенным вогнутостью к предмету, второй компонент - отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к изображению. Апертурная диафрагма расположена за первым компонентом. The lens (Fig. 1) contains two components sequentially located along the beam, the first of which consists of a biconvex lens 1, glued with a negative meniscus 2, facing concavity to the object, the second component is a negative meniscus 3, facing concavity to the image. The aperture diaphragm is located behind the first component.

Объектив работает следующим образом. Параллельный световой поток от объекта, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит последовательно через линзы 1, 2 и 3 и образует изображение объекта в плоскости наилучшей установки объектива, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан). The lens works as follows. A parallel light flux from an object located at infinity enters the lens, where it passes sequentially through lenses 1, 2 and 3 and forms an image of the object in the plane of the best lens mount in which the optical image receiver (not shown) is installed.

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив с конструктивными данными (см. таблицу). As a specific example of implementation of the invention, a lens with structural data is calculated (see table).

Фокусное расстояние объектива f' = 134,68 мм
Фокусное расстояние первого компонента

= 122,24 мм
Фокусное расстояние первой линзы

= 57,63 мм
Фокусное расстояние второй линзы

= -102,38 мм
Фокусное расстояние третьей линзы

= -302,70 мм
Задний фокальный отрезок

= 54,69 мм
В объективе соблюдены следующие соотношения:

0,3 < d₃/f' = 54/134,68 = 0,4 < 0,5
0,1 < r₄/f' = 20,7/134,68 = 0,1537 < 0,2
1,1 < r₄/r₅ = 20,7/16,711 = 1,239 < 1,35
1,45 < n₃ = 1,485083 < 1,53
Линза 3 может быть выполнена из полимерного материала, например из полиметилметакрилата ТУ 6-02-112-90.The focal length of the lens f '= 134.68 mm
Focal length of the first component

= 122.24 mm
Focal length of the first lens

= 57.63 mm
The focal length of the second lens

= -102.38 mm
The focal length of the third lens

= -302.70 mm
Back focal length

= 54.69 mm
The following ratios are observed in the lens:

0.3 <d ₃ / f '= 54 / 134.68 = 0.4 <0.5
0.1 <r ₄ / f '= 20.7 / 134.68 = 0.1537 <0.2
1.1 <r ₄ / r ₅ = 20.7 / 16.711 = 1.239 <1.35
1.45 <n ₃ = 1.485083 <1.53
Lens 3 can be made of a polymeric material, for example, polymethylmethacrylate TU 6-02-112-90.

Рассчитанный объектив имеет следующие характеристики:
относительное отверстие 1:2,8
угловое поле в пространстве предметов 2 σ = 7^o41'
спектральный диапазон (0,68...0,78...0,9)мкм
длина оптической системы L
L = ∑ d+S′ = 76+54,61 = 130,61 = 0,97 f′, ,
где ∑ d - сумма толщин и воздушных промежутков в объективе,
S' - задний отрезок
продольная сферическая аберрация (-0,038) мм
меридиональная кривизна изображения 0,286 мм
сагиттальная кривизна изображения (-0,097) мм
апертурная диафрагма расположена на расстоянии 18 мм от второй линзы, диаметр апертурной диафрагмы равен 38 мм.The calculated lens has the following characteristics:
relative aperture 1: 2,8
angular field in the space of objects 2 σ = 7 ^o 41 '
spectral range (0.68 ... 0.78 ... 0.9) μm
optical system length L
L = ∑ d + S ′ = 76 + 54.61 = 130.61 = 0.97 f ′,,
where ∑ d is the sum of the thicknesses and air gaps in the lens,
S '- back segment
longitudinal spherical aberration (-0.038) mm
image meridional curvature 0.286 mm
sagittal image curvature (-0.097) mm
the aperture diaphragm is located at a distance of 18 mm from the second lens; the diameter of the aperture diaphragm is 38 mm.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: увеличено относительное отверстие объектива до 1: 2,8 при хорошем качестве изображения по полю:
продольная сферическая аберрация (-0,038) мм,
меридиональная кривизна изображения 0,286 мм
сагиттальная кривизна изображения (-0,097) мм.Thus, as a result of the proposed solution, the technical result is obtained: the relative aperture of the lens is increased to 1: 2.8 with good image quality in the field:
longitudinal spherical aberration (-0.038) mm,
image meridional curvature 0.286 mm
sagittal image curvature (-0.097) mm.

Claims

1. A lens containing two components, the first of which is a biconvex lens and a negative meniscus facing concavity to the object, the second component is a negative meniscus facing concavity to the image, characterized in that in the first component the biconvex lens is glued with a negative meniscus, the following relations hold for this:

0.3 <d ₃ / f '<0.5;
0.1 <r ₄ / f '<0.2;
1.1 <r ₄ / r ₅ <1.35;
1.45 <n ₃ <1.53,
Where

focal length of the first component;

the focal length of the second lens of the first component;
f 'is the focal length of the lens;
d ₃ - air gap between the first and second components;
r ₄ , r ₅ are the radii of curvature of the spherical surfaces of the second component;
n ₃ is the refractive index of the lens of the second component.

2. The lens according to claim 1, characterized in that the lens of the second component is made of a polymeric material.