[go: up one dir, main page]

RU2313812C2 - Wide-angle objective with extended entrance pupil - Google Patents

Wide-angle objective with extended entrance pupil Download PDF

Info

Publication number
RU2313812C2
RU2313812C2 RU2006106346/28A RU2006106346A RU2313812C2 RU 2313812 C2 RU2313812 C2 RU 2313812C2 RU 2006106346/28 A RU2006106346/28 A RU 2006106346/28A RU 2006106346 A RU2006106346 A RU 2006106346A RU 2313812 C2 RU2313812 C2 RU 2313812C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
component
lens
entrance pupil
components
positive
Prior art date
Application number
RU2006106346/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006106346A (en
Inventor
Андрей Владимирович Баландин (RU)
Андрей Владимирович Баландин
Владимир Николаевич Васильев (RU)
Владимир Николаевич Васильев
Игорь Григорьевич Бронштейн (RU)
Игорь Григорьевич Бронштейн
Ирина Леонидовна Лившиц (RU)
Ирина Леонидовна Лившиц
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики
Закрытое Акционерное Общество "Кб Юпитер"
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 Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Закрытое Акционерное Общество "Кб Юпитер" filed Critical Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики
Priority to RU2006106346/28A priority Critical patent/RU2313812C2/en
Publication of RU2006106346A publication Critical patent/RU2006106346A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2313812C2 publication Critical patent/RU2313812C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: electro-optics.
SUBSTANCE: objective can be used for operation with CCD receivers. Objective with extended entrance pupil has four components. First component is negative menisci turned with its concavity to area of objects; second and third components are positive menisci and the fourth component is biconcave lens. Second component is glued of positive and negative menisci, which menisci are turned with their concavities to area of objects. Thickness of first component relates to light diameter as 0,2 and shorter. There is flat-parallel plate between third and fourth components. Quality of images is close to diffraction limit of resolution.
EFFECT: wider linear field in area of images; higher quality of images.
2 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к объективам, работающим с ПЗС-приемниками, и может быть использовано для получения информации от внешних объектов.The invention relates to optical instrumentation, and more specifically to lenses that work with CCD receivers, and can be used to obtain information from external objects.

Известен светосильный объектив с вынесенным входным зрачком по патенту России N 2024038, МПК G02B 9/12, Б.И.П.М. N22, 1994, который содержит три компонента, первый из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету и склеенный из отрицательного и положительного менисков, второй компонент - положительный, склеенный из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а третий - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.Known fast lens with a remote entrance pupil according to the patent of Russia N 2024038, IPC G02B 9/12, B.I.P.M. N22, 1994, which contains three components, the first of which is a negative meniscus facing concavity to the object and glued from the negative and positive menisci, the second component is positive glued from a biconvex lens and the negative meniscus facing concavity to the object, and the third is positive meniscus facing concavity to the image.

Недостаток известного объектива - малый вынос входного зрачка и неудовлетворительное качество изображения.A disadvantage of the known lens is a small projection of the entrance pupil and poor image quality.

Наиболее близким по техническому решению является широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком по патенту России N 2133488, МПК G02B 9/12, Б.И.П.М. №20, 1999, который выбран авторами за прототип.The closest in technical solution is a wide-angle lens with a remote entrance pupil according to the patent of Russia N 2133488, IPC G02B 9/12, B.I.P.M. No. 20, 1999, which is selected by the authors for the prototype.

Объектив-прототип содержит четыре компонента: первый компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй компонент - положительный, третий компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, причем второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, а между вторым и третьим компонентами установлен положительный склеенный компонент, который может быть склеенным из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы либо склеенным из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска.The prototype lens contains four components: the first component is the negative meniscus facing concavity to the space of objects, the second component is positive, the third component is the positive meniscus facing concavity to the image space, and the second component is made in the form of a meniscus facing concavity to the space of objects, and between the second and third components a positive glued component is installed, which can be glued from a negative meniscus and a biconvex lens or glued from a biconvex lens and a negative meniscus.

К недостаткам прототипа относятся малый вынос входного зрачка, малое линейное поле в пространстве изображений и неудовлетворительное качество изображения.The disadvantages of the prototype include a small projection of the entrance pupil, a small linear field in the space of images, and poor image quality.

Задачей изобретения является создание объектива с повышенной информативностью за счет увеличения выноса входного зрачка и линейного поля в пространстве изображений с одновременным улучшением качества изображения за счет конструктивного выполнения его оптической схемы.The objective of the invention is to create a lens with increased information content by increasing the extension of the entrance pupil and the linear field in the image space while improving image quality due to the constructive implementation of its optical design.

Решение указанной задачи достигается тем, что в широкоугольным объективе с вынесенным входным зрачком, содержащем четыре компонента, первый из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй и третий - положительные, третий компонент склеен из двух линз, а четвертый - одиночная линза, при этом первый компонент выполнен с отношением его толщины к световому диаметру, не превышающим 0,2, второй компонент выполнен склеенным из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к пространству предметов, а четвертый компонент - двояковогнутая линза, причем между третьим и четвертым компонентами установлена плоскопараллельная пластинка.The solution to this problem is achieved by the fact that in a wide-angle lens with a remote entrance pupil containing four components, the first of which is the negative meniscus facing the concavity of the space of objects, the second and third are positive, the third component is glued from two lenses, and the fourth is a single lens while the first component is made with the ratio of its thickness to the light diameter not exceeding 0.2, the second component is made of glued from the positive and negative menisci facing concavity to the space count objects, and a fourth component - a biconcave lens, and between the third and fourth components mounted plane-parallel plate.

Выполнение первого компонента - отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к объекту, с отношением его толщины к световому диаметру, не превышающим 0,2, позволяет обеспечить увеличение выноса входного зрачка объектива, а также увеличить линейное поле изображения и минимизировать влияние аберраций высшего порядка, возникающих при увеличении поля изображения. Отношение толщины первого компонента к его световому диаметру получено расчетным путем и является оптимальным для решения задачи изобретения, при большем значении не выполняются конструктивные требования к объективу и не достигается необходимое качество изображения.The implementation of the first component - the negative meniscus, facing concavity to the object, with a ratio of its thickness to the light diameter not exceeding 0.2, allows to increase the extension of the entrance pupil of the lens, as well as to increase the linear field of the image and minimize the effect of higher-order aberrations that occur when increasing image fields. The ratio of the thickness of the first component to its light diameter was obtained by calculation and is optimal for solving the problem of the invention, with a larger value, the design requirements for the lens are not met and the required image quality is not achieved.

Выполнение второго компонента (в совокупности с ранее указанным признаком), склеенным из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к пространству предметов, также ведет к увеличению выноса входного зрачка объектива, линейного поля изображения и минимизации аберраций высшего порядка, возникающих при увеличении поля изображения, в данном случае минимизируются астигмохроматические аберрации и кома высшего порядка в широком наклонном пучке.The implementation of the second component (in conjunction with the previously mentioned feature) glued from the positive and negative menisci facing concavity to the space of objects also leads to an increase in the removal of the entrance pupil of the lens, the linear field of the image and the minimization of higher order aberrations that occur when the image field increases, in In this case, astigmochromatic aberrations and coma of a higher order in a wide inclined beam are minimized.

Форма выполнения четвертого компонента в виде двояковогнутой линзы является в данном изобретении оптимальной для коррекции аберраций высшего порядка, возникающих при одновременном увеличении выноса входного зрачка и линейного поля в пространстве изображений.The embodiment of the fourth component in the form of a biconcave lens is in this invention optimal for the correction of higher order aberrations that occur while increasing the extension of the entrance pupil and the linear field in the image space.

Установка между третьим и четвертым компонентами плоскопараллельной пластинки выполнена для того, чтобы обеспечить функционирование объектива по настоящему изобретению в составе ПЗС-камеры. Пластинка в этом случае выполняет роль фильтра, ее толщина обычно составляет 0,1 от ее диаметра. В известных объективах фильтр располагается в фокальной плоскости и в любом случае должен быть учтен при расчете качества изображения системы в целом. Расположение плоскопараллельной пластинки непосредственно между компонентами объектива способствует коррекции аберраций, в частности астигматизма и комы, возникающих при увеличении выноса входного зрачка объектива с одновременным увеличением его поля зрения в пространстве изображений.The installation between the third and fourth components of the plane-parallel plate is made in order to ensure the functioning of the lens of the present invention as part of a CCD camera. The plate in this case plays the role of a filter, its thickness is usually 0.1 of its diameter. In known lenses, the filter is located in the focal plane and in any case should be taken into account when calculating the image quality of the system as a whole. The location of the plane-parallel plate directly between the components of the lens contributes to the correction of aberrations, in particular astigmatism and coma, arising from an increase in the extension of the entrance pupil of the lens with a simultaneous increase in its field of view in the image space.

Указанная совокупность позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы, позволяющих создать объектив с повышенной информативностью за счет увеличения выноса входного зрачка и линейного поля в пространстве изображений с одновременным улучшением качества изображения за счет конструктивного выполнения его оптической схемы.The specified combination allows you to get the necessary and sufficient number of parameters of the optical system, allowing you to create a lens with high information content by increasing the extension of the entrance pupil and the linear field in the image space while improving image quality due to the constructive implementation of its optical design.

Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком, большим линейным полем в пространстве изображений, одновременно обладающим улучшенным качеством изображения.The combination of all the features allows us to solve the problem, the exclusion of any of them leads to the inability to implement a wide-angle lens with a remote entrance pupil, a large linear field in the image space, while also having improved image quality.

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

- на фиг.1 представлена оптическая схема широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком;- figure 1 presents the optical scheme of a wide-angle lens with a remote entrance pupil;

- на фиг.2 представлены графики частотно-контрастных характеристик объектива по предлагаемому изобретению.- figure 2 presents graphs of the frequency-contrast characteristics of the lens according to the invention.

Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, совмещенный с апертурной диафрагмой 1, содержит последовательно расположенные по ходу луча четыре компонента, первый из которых - отрицательный мениск 2, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй 3 и третий 4 - положительные, причем третий компонент склеен из двух линз 5 и 6, а четвертый - одиночная линза 8, отличающийся тем, что первый компонент 2 выполнен с отношением его толщины к световому диаметру, не превышающим 0.2, второй компонент выполнен склеенным из положительного 3 и отрицательного 4 менисков, обращенных вогнутостью к пространству предметов, а четвертый компонент 8 - двояковогнутая линза, причем между третьим (линзы 5, 6) и четвертым 8 компонентами установлена плоскопараллельная пластинка 7.A wide-angle lens with a remote entrance pupil, combined with aperture diaphragm 1, contains four components sequentially located along the beam, the first of which is the negative meniscus 2, facing the concavity to the space of objects, the second 3 and third 4 are positive, and the third component is glued from two lenses 5 and 6, and the fourth is a single lens 8, characterized in that the first component 2 is made with a ratio of its thickness to the light diameter not exceeding 0.2, the second component is glued from a positive 3 and negative 4 menisci facing concavity to the space of objects, and the fourth component 8 is a biconcave lens, and between the third (lenses 5, 6) and the fourth 8 components there is a plane-parallel plate 7.

Объектив работает следующим образом. Световой поток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через все элементы объектива 1-8, после которых образуется изображение в фокальной плоскости объектива. Изображение затем совмещается со светочувствительным слоем ПЗС-матрицы (не показана).The lens works as follows. The luminous flux from an infinitely distant object sequentially passes through all the elements of the lens 1-8, after which an image is formed in the focal plane of the lens. The image is then aligned with the photosensitive layer of the CCD (not shown).

Примером конкретной реализации предлагаемого изобретения является широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, имеющий фокусное расстояние 6 мм, относительное отверстие 1:5,9 и угловое поле 2w=90 угловых градусов, толщина пластинки, выполненной из стекла БК4, составляет 1 мм.An example of a specific implementation of the invention is a wide-angle lens with a remote entrance pupil having a focal length of 6 mm, a relative aperture of 1: 5.9 and an angular field of 2w = 90 angular degrees, the thickness of the plate made of BK4 glass is 1 mm.

Конструктивные параметры объектива представлены в таблице 1, а его характеристики - в таблице 2.The design parameters of the lens are presented in table 1, and its characteristics are shown in table 2.

Таблица 1Table 1 Конструктивные параметры объективаLens design N поверхностиN surface Радиусы, ммRadii, mm Толщины, ммThickness mm Марки стеколGlass brands Световые диаметры, ммLight diameters, mm ОбъектAn object бесконечностьinfinity ВоздухAir 1 - диафрагма1 - aperture плоскостьplane 1.81.8 ВоздухAir 1.01.0 22 -6.223-6.223 0.70.7 ТФ10TF10 3.93.9 33 -38.28-38.28 0.10.1 ВоздухAir 5.05.0 4four -37.95-37.95 1.551.55 ТФ10TF10 5.25.2 55 -3.32-3.32 0.70.7 СТК19STK19 5.55.5 66 -4.365-4.365 00 ВоздухAir 6.466.46 77 7.387.38 3.23.2 СТК19STK19 9.09.0 88 -7.38-7.38 0.60.6 ТФ2TF2 9.09.0 99 -55.85-55.85 0.210.21 воздухair 8.428.42 1010 ПлоскостьPlane 1.01.0 БК4BK4 8.028.02 11eleven ПлоскостьPlane 1.01.0 воздухair 7.77.7 1212 -8.75-8.75 0.750.75 ТФ10TF10 7.57.5 1313 22.8422.84 воздухair 7.67.6 ИзображениеPicture ПлоскостьPlane воздухair 8.58.5 Таблица 2table 2 Технические характеристики объектива.Lens specifications. NN Название характеристикиFeature Name ЗначениеValue 1one Фокусное расстояние, ммFocal length mm 6,06.0 22 Угловое поле, угл. градCorner field hail 9090 33 Относительное отверстиеRelative hole 1:5,91: 5.9 4four Задний фокальный отрезок, ммRear focal length, mm 1,871.87 55 Общая длина, ммTotal length mm 11,3311.33 66 Линейное поле, ммLinear field mm 8,58.5

Техническими преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются:The technical advantages of the invention in comparison with the prototype are:

- увеличение относительной величины выноса входного зрачка в 2 раза,- an increase in the relative magnitude of the removal of the entrance pupil by 2 times,

- увеличение линейного поля в пространстве изображений в 1,4 раза,- an increase in the linear field in the space of images by 1.4 times,

- улучшение качества изображения по критерию ЧКХ при частоте 50 лин/мм в 2 раза, что практически соответствует значению дифракционного предела для объектива с указанными характеристиками.- improvement of image quality according to the frequency response criterion at a frequency of 50 lines / mm by 2 times, which practically corresponds to the value of the diffraction limit for a lens with the specified characteristics.

Реализация технических преимуществ объектива по предлагаемому изобретению повышает его информативность, что позволяет использовать его как широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком и с большим линейным полем в пространстве изображений, обладающий качеством изображения, близким к дифракционному пределу разрешения.The implementation of the technical advantages of the lens according to the invention improves its information content, which allows it to be used as a wide-angle lens with a remote entrance pupil and with a large linear field in the image space, having an image quality close to the diffraction limit of resolution.

Claims (1)

Широкоугольный объектив с вынесенным входным зрачком, содержащий четыре компонента, первый из которых - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй и третий - положительные, причем третий компонент склеен из двух линз, а четвертый - одиночная линза, отличающийся тем, что первый компонент выполнен с отношением его толщины к световому диаметру, не превышающим 0,2, второй компонент выполнен склеенным из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к пространству предметов, а четвертый компонент - двояковогнутая линза, причем между третьим и четвертым компонентами установлена плоскопараллельная пластинка.A wide-angle lens with a remote entrance pupil containing four components, the first of which is the negative meniscus facing the concavity of the space of objects, the second and third are positive, the third component is glued from two lenses, and the fourth is a single lens, characterized in that the first component made with the ratio of its thickness to the light diameter not exceeding 0.2, the second component is made of glued from the positive and negative menisci facing concavity to the space of objects, and the fourth to exponentials - biconcave lens, and between the third and fourth components mounted plane-parallel plate.
RU2006106346/28A 2006-02-28 2006-02-28 Wide-angle objective with extended entrance pupil RU2313812C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006106346/28A RU2313812C2 (en) 2006-02-28 2006-02-28 Wide-angle objective with extended entrance pupil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006106346/28A RU2313812C2 (en) 2006-02-28 2006-02-28 Wide-angle objective with extended entrance pupil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006106346A RU2006106346A (en) 2007-09-20
RU2313812C2 true RU2313812C2 (en) 2007-12-27

Family

ID=39019131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006106346/28A RU2313812C2 (en) 2006-02-28 2006-02-28 Wide-angle objective with extended entrance pupil

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2313812C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2359293C1 (en) * 2008-01-23 2009-06-20 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large aperture lens system
RU2399072C2 (en) * 2008-06-16 2010-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ и ОПТИКИ" (ГОУВП "СПбГУИТМО) Wide-angle lens with objective lens with remote entrance pupil

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2133488C1 (en) * 1997-08-19 1999-07-20 Анитропова-Лившиц Ирина Леонидовна Wide-angle lens with remote entrance pupil
RU2213988C2 (en) * 2001-04-27 2003-10-10 Открытое Акционерное Общество "Пеленг" Lens with taken-out entrance pupil
RU2225628C2 (en) * 2001-10-08 2004-03-10 Бронштейн Игорь Григорьевич Lens with removed entrance pupil ( variants )

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2133488C1 (en) * 1997-08-19 1999-07-20 Анитропова-Лившиц Ирина Леонидовна Wide-angle lens with remote entrance pupil
RU2213988C2 (en) * 2001-04-27 2003-10-10 Открытое Акционерное Общество "Пеленг" Lens with taken-out entrance pupil
RU2225628C2 (en) * 2001-10-08 2004-03-10 Бронштейн Игорь Григорьевич Lens with removed entrance pupil ( variants )

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2359293C1 (en) * 2008-01-23 2009-06-20 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" Large aperture lens system
RU2399072C2 (en) * 2008-06-16 2010-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ и ОПТИКИ" (ГОУВП "СПбГУИТМО) Wide-angle lens with objective lens with remote entrance pupil

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006106346A (en) 2007-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8031411B2 (en) Telephoto zoom lens
CN105445907B (en) imaging optical system
US10429623B2 (en) Optical image capturing system
US20180074291A1 (en) Optical Image Capturing System
US10203485B2 (en) Optical image capturing system
JP2024524206A (en) Compact folding telecamera
TW202111379A (en) Projection lens and projector
US11237309B2 (en) Lens
CN103235399B (en) High-pixel macro-focusing high-magnification zooming optical system
JP2014115496A (en) Coaxial illumination variable power optical device and manufacturing device employing the same, or inspection device employing the same, and coaxial illumination variable power optical device telecentricity correction method
CN216351480U (en) Double-telecentric industrial lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
CN215219411U (en) Ultraviolet broad spectrum photoetching lens and photoetching machine with same
RU2313812C2 (en) Wide-angle objective with extended entrance pupil
CN110426824B (en) Face recognition optical lens
CN113640972B (en) A miniaturized high-resolution fixed-focus optical system and image pickup device
RU2379721C1 (en) Projection high-aperture lens
US9594233B2 (en) Zoom lens
RU2771147C1 (en) Wide-angle fast objective
RU2333518C2 (en) Catadioptric lens
CN116027528B (en) Coaxial telecentric optical imaging system, illumination system and imaging device
RU2379722C1 (en) Wide-angled lens of fish eye type
RU2745899C1 (en) Wide-angle high-power object lens
RU2741473C1 (en) High-aperture lens
RU2762218C1 (en) Wide-angle retrofocus objective

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170301