[go: up one dir, main page]

RU2411555C1 - Large-aperture lens - Google Patents

Large-aperture lens Download PDF

Info

Publication number
RU2411555C1
RU2411555C1 RU2009148153/28A RU2009148153A RU2411555C1 RU 2411555 C1 RU2411555 C1 RU 2411555C1 RU 2009148153/28 A RU2009148153/28 A RU 2009148153/28A RU 2009148153 A RU2009148153 A RU 2009148153A RU 2411555 C1 RU2411555 C1 RU 2411555C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
component
positive meniscus
image
zinc selenide
Prior art date
Application number
RU2009148153/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Щеглов (RU)
Сергей Иванович Щеглов
Светлана Николаевна Зубок (RU)
Светлана Николаевна Зубок
Евгений Владимирович Егоров (RU)
Евгений Владимирович Егоров
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени С.А. Зверева"
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 Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени С.А. Зверева" filed Critical Открытое акционерное общество "Красногорский завод имени С.А. Зверева"
Priority to RU2009148153/28A priority Critical patent/RU2411555C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2411555C1 publication Critical patent/RU2411555C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: lens consists of three components lying on the beam path. The first component is a positive meniscus made from germanium and the second is a negative meniscus made from zinc selenide, whose concave surface faces the image. The third component is a positive meniscus whose convex surface faces the object. The concave surface of the first component is aspherical. The third component is made from zinc selenide and has refraction index greater than 2.3 and less than 4.1 for wavelength of 10 mcm. Radii of the curvature of the first, third, fourth, fifth and sixth surfaces and the focal distance of the lens are linked by expressions given in the claim.
EFFECT: higher aperture ratio with high image quality.
3 cl, 2 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам, работающим в дальнем ИК-диапазоне длин волн, и может быть использовано в тепловизионных приборах.The invention relates to optical instrumentation, namely to special lenses operating in the far infrared wavelength range, and can be used in thermal imaging devices.

Известен светосильный объектив по патенту США №4537464; НКИ 350/1.4; публ. 1985 г., который содержит три компонента по ходу лучей, первый из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третий - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету. Объектив имеет малое поле зрения 2W=1,6°, все компоненты выполнены из кремния и работает в спектральном диапазоне от 3,5 до 8 мкм. Поскольку все линзы выполнены из кремния, то объектив не может работать в дальнем ИК-диапазоне длин волн от 8 до 12,5 мкм.Known fast lens according to US patent No. 4537464; NKI 350 / 1.4; publ. 1985, which contains three components along the rays, the first of which is the positive meniscus facing the concavity to the image, the second is the negative meniscus facing the concavity to the image, the third is the positive meniscus facing the convex to the object. The lens has a small field of view 2W = 1.6 °, all components are made of silicon and operate in the spectral range from 3.5 to 8 microns. Since all the lenses are made of silicon, the lens cannot work in the far infrared wavelength range from 8 to 12.5 microns.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является светосильный объектив (Россия, патент №2187135; G02B 13/14, 9/14, публ. 2002 г.), содержащий три компонента, первый из которых (по ходу лучей) - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и третий - одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету. Все поверхности в объективе сферические. В объективе имеют место соотношения:The closest analogue to the claimed technical solution is a fast lens (Russia Patent No. 2187135; G02B 13/14, 9/14, publ. 2002) containing three components, the first of which (along the rays) is a single positive meniscus, turned concavity to the image, the second is a single negative meniscus, turned concavity to the image and the third is a single positive meniscus, convex to the object. All surfaces in the lens are spherical. In the lens there are relations:

R6>R1;R 6 > R 1 ;

R3>R1;R 3 > R 1 ;

R3>R6;R 3 > R 6 ;

R1/f'=1,037-1,061;R 1 / f '= 1.037-1.061;

R3/f'=17,58-17,62;R 3 / f '= 17.58-17.62;

R4/f'=1,68-1,74;R 4 / f '= 1.68-1.74;

R5/f'=0,81-0,84;R 5 / f '= 0.81-0.84;

R6/f'=1,691-1,74;R 6 / f '= 1.691-1.74;

где R1, R3, - R6 - радиусы кривизны первой, третьей, четвертой, пятой и шестой оптических поверхностей;where R 1 , R 3 , - R 6 are the radii of curvature of the first, third, fourth, fifth and sixth optical surfaces;

f' - фокусное расстояние всего объектива.f 'is the focal length of the entire lens.

Объектив работает в диапазоне длин волн от 8 до 12,5 мкм, все линзы выполнены из германия с показателем преломления более 4, и рассчитан для фокусного расстояния объектива - 148 мм и 148,39 мм, относительного отверстия - 1:1,65, угла поля зрения - 6 град., заднего фокального отрезка - 44,06 мм.The lens operates in the wavelength range from 8 to 12.5 μm, all lenses are made of germanium with a refractive index of more than 4, and is designed for the focal length of the lens - 148 mm and 148.39 mm, relative aperture - 1: 1.65, angle field of view - 6 deg., posterior focal segment - 44.06 mm.

По конструкции объектив близок к заявляемым, однако имеет малое относительное отверстие.By design, the lens is close to the claimed, but has a small relative aperture.

Задачей изобретения является создание светосильного объектива с улучшенными эксплуатационными качествами.The objective of the invention is the creation of a fast lens with improved performance.

Технический результат - повышение относительного отверстия при высоком качестве изображения.The technical result is an increase in the relative aperture with high image quality.

Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем из последовательно расположенных по ходу лучей одиночных линз, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, при этом первая линза выполнена из германия, при этом показатель преломления материала третьей линзы более 2,3 и менее 4,1 для длины волны 10 мкм, в отличие от известного, вторая линза выполнена из селенида цинка, вторая, вогнутая поверхность первой линзы выполнена асферической, кроме того, имеют место условия:This is achieved by the fact that in a fast lens consisting of single lenses sequentially located along the rays, the first one is the positive meniscus facing the concavity to the image, the second is the negative meniscus facing the concavity to the image, and the third is the positive meniscus facing the convex to the object wherein the first lens is made of germanium, while the refractive index of the material of the third lens is more than 2.3 and less than 4.1 for a wavelength of 10 μm, in contrast to the known lens, the second lens is made of zinc selenide ka, the second, concave surface of the first lens is aspherical, in addition, the conditions are:

R3<R1;R 3 <R 1 ;

R3<R6;R 3 <R 6 ;

0,25<R3/f'<0,5;0.25 <R 3 / f '<0.5;

0,15<R4/f'<0,45;0.15 <R 4 / f '<0.45;

0,3<R5/f'<0,7;0.3 <R 5 / f '<0.7;

0,4<R6/f'<1,3;0.4 <R 6 / f '<1.3;

где: R1, R3-R6 - радиусы кривизны первой, третьей, четвертой, пятой и шестой оптических поверхностей;where: R 1 , R 3 -R 6 are the radii of curvature of the first, third, fourth, fifth and sixth optical surfaces;

f' - фокусное расстояние всего объектива;f 'is the focal length of the entire lens;

кроме того, могут быть выполнены соотношения:in addition, the following relations can be fulfilled:

R6<R1,R 6 <R 1 ,

0,5<R1/f'<1,0.5 <R 1 / f '<1,

а третья линза может быть выполнена из селенида цинка.and the third lens may be made of zinc selenide.

На фигуре представлена оптическая схема предложенного объектива.The figure shows the optical scheme of the proposed lens.

Светосильный объектив (см. фиг.2) состоит из трех расположенных по ходу лучей компонентов, первый из которых - положительный мениск 1, обращенный вогнутостью к изображению, второй - отрицательный мениск 2, обращенный вогнутостью к изображению и третий - положительный мениск 3, обращенный выпуклостью к предмету.The fast lens (see Fig. 2) consists of three components located along the rays of the components, the first of which is the positive meniscus 1 facing the concavity to the image, the second is the negative meniscus 2 facing the concavity to the image and the third is the positive meniscus 3 facing the convex to the subject.

Входной зрачок совпадает с первой поверхностью. За мениском 3 находится плоскопараллельная пластина 4.The entrance pupil coincides with the first surface. Behind the meniscus 3 is a plane-parallel plate 4.

Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив, т.е. световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, плоскопараллельную пластину 4 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).The proposed optical system works as a lens collecting from infinity, i.e. the luminous flux from an object located at infinity enters the lens, where it passes through the lenses 1, 2, 3, plane-parallel plate 4 and forms an image of the object in the plane of the best installation in which the optical radiation receiver (not shown) is installed.

В соответствии с предложенным решением рассчитаны два варианта возможного исполнения объектива, исправленные в спектральном диапазоне от 8 до 12,5 мкм.In accordance with the proposed solution, two variants of the possible lens design were calculated, corrected in the spectral range from 8 to 12.5 μm.

Конструктивные параметры объектива по первому варианту исполнения приведены в таблице 1.The design parameters of the lens according to the first embodiment are shown in table 1.

Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояние f'focal length f ' 130,22 мм130.22 mm относительное отверстиеrelative hole 1:1,081: 1,08 угол поля зренияfield of view angle 5 град 20 мин5 deg 20 min задний фокальный отрезокback focal length 3,55 мм3,55 mm

Выполнены соотношения:The relations are satisfied:

R3/f'=0,319;R 3 / f '= 0.319;

R4/f'=0,258;R 4 / f '= 0.258;

R5/f'=0,429;R 5 / f '= 0.429;

R6/f'=0,517.R 6 / f '= 0.517.

Таблица 1Table 1 Радиусы, ммRadii, mm Толщины, ммThickness mm МатериалMaterial Показатель преломления для λ=10 мкмRefractive index for λ = 10 μm Световой диаметр, ммLight diameter mm R1=144,54R 1 = 144.54 120120 d1=10d 1 = 10 GeGe 4,00244,0024 R2=200*) R 2 = 200 *) 116,4116.4 d2=100,2d 2 = 100.2 1one R3=41,5R 3 = 41.5 43,643.6 d3=4.2d 3 = 4.2 ZnSeZnse 2,40672,4067 R4=33,65R 4 = 33.65 39,239.2 d4=17,07d 4 = 17.07 1one R5=55,85R 5 = 55.85 32,432,4 d5=4,2d 5 = 4.2 GeGe 4,00244,0024 R6=67,3R 6 = 67.3 30,330.3 d6=16,53d 6 = 16.53 1one R7=∞R 7 = ∞ 1616 d7=1d 7 = 1 GeGe 4,00244,0024 R8=∞R 8 = ∞ 1616 *) - уравнение асферической поверхности: *) - the equation of the aspherical surface: y2+z2-400х+1,355х2-0,00114х3=0y 2 + z 2 -400x + 1.355x 2 -0.00114x 3 = 0

Конструктивные параметры объектива по второму варианту исполнения приведены в таблице 2.The design parameters of the lens according to the second embodiment are shown in table 2.

Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояние f'focal length f ' 130,07 мм130.07 mm относительное отверстиеrelative hole 1:1,41: 1.4 угол поля зренияfield of view angle 8 град 45 мин8 deg 45 min задний фокальный отрезокback focal length 3,52 мм3.52 mm

Таблица 2table 2 Радиусы, ммRadii, mm Толщины, ммThickness mm МатериалMaterial Показатель преломления для λ=10 мкмRefractive index for λ = 10 μm Световой диаметр, ммLight diameter mm R1=114,02R 1 = 114.02 9090 d1=7,5d 1 = 7.5 GeGe 4,00244,0024 R2=160,553*) R 2 = 160.553 *) 87,587.5 d2=63,67d 2 = 63.67 1one R3=34,04R 3 = 34.04 43,943.9 d3=3,9d 3 = 3.9 ZnSeZnse 2,40672,4067 R4=27,1R 4 = 27.1 38,938.9 d4=29,25d 4 = 29.25 1one R5=82,6R 5 = 82.6 3232 d5=3,9d 5 = 3.9 ZnSeZnse 2,40672,4067 R6=132,13R 6 = 132.13 30,930.9 d6=17,4d 6 = 17.4 1one R7=∞R 7 = ∞ 2323 d7=1d 7 = 1 GeGe 4,00244,0024 R8=∞R 8 = ∞ 2323 *) - уравнение асферической поверхности: *) - the equation of the aspherical surface: y2+z2-321,106х+1,358х2-0,002х3=0y 2 + z 2 -321.106x + 1.358x 2 -0.002x 3 = 0

Выполнены соотношения:The relations are satisfied:

R3/f'=0,262;R 3 / f '= 0.262;

R4/f'=0,208;R 4 / f '= 0.208;

R5/f'=0,635;R 5 / f '= 0.635;

R6/f'=1,016;R 6 / f '= 1.016;

R1/f'=0,877.R 1 / f '= 0.877.

В табл.3 приведены аберрации для длины волны 10 мкм предложенного светосильного объектива по первому и второму вариантам. Аберрации по первому варианту исполнения приведены для относительного отверстия 1:1,08 и поля зрения 2W=5 град 20 мин; а по второму варианту исполнения - для относительного отверстия 1:1,4 и поля зрения 2W=8 град 45 мин.Table 3 shows the aberrations for a wavelength of 10 μm of the proposed aperture lens according to the first and second options. Aberrations according to the first embodiment are given for a relative aperture 1: 1.08 and a field of view 2W = 5 deg 20 min; and in the second embodiment, for a relative aperture of 1: 1.4 and a field of view of 2W = 8 degrees 45 minutes.

Таблица 3Table 3 Вид аберрацииType of aberration Значение аберраций объективовThe value of lens aberrations по первому варианту, не болееaccording to the first option, no more по второму варианту, не болееaccording to the second option, no more Поперечная сферическая аберрация для точки на осиTransverse spherical aberration for a point on the axis 0,0036 мм0.0036 mm 0,014 мм0.014 mm Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сеченииTransverse aberration of a wide inclined beam in the meridional section 0,011 мм0.011 mm 0,024 мм0.024 mm Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сеченииTransverse aberration of a wide inclined beam in a sagittal section 0,0093 мм0.0093 mm 0,0023 мм0.0023 mm Меридиональный астигматический отрезок Х'м Meridional astigmatic segment X ' m -0,0067 мм-0.0067 mm -0,0289 мм-0.0289 mm Сагиттальный астигматический отрезок X's Sagittal astigmatic segment X ' s -0,0066 мм-0.0066 mm -0,0161 мм-0.0161 mm ДисторсияDistortion 0,33%0.33% 1,1%1.1%

Предложенный объектив имеет более высокое относительное отверстие (не менее 1:1,4).The proposed lens has a higher relative aperture (at least 1: 1.4).

Предложенные объективы имеют также высокое качество изображения, что следует из табл.3.The proposed lenses also have high image quality, which follows from table.3.

Таким образом, в результате предложенных решений обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив для спектрального диапазона от 8 до 12,5 мкм с повышенным относительным отверстием при высоком качестве изображения.Thus, as a result of the proposed solutions, a technical result is obtained: a fast lens is created for the spectral range from 8 to 12.5 μm with an increased relative aperture with high image quality.

Claims (3)

1. Светосильный объектив, состоящий из последовательно расположенных по ходу лучей одиночных линз, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, первая выполнена из германия, при этом показатель преломления материала третьей линзы более 2,3 и менее 4,1 для длины волны 10 мкм, отличающийся тем, что вторая линза выполнена из селенида цинка, вторая вогнутая поверхность первой линзы выполнена асферической, выполняются условия:
R3<R1;
R3<R6;
0,2<R3/f′<0,5;
0,15<R4/f′<0,45;
0,3<R5/f′<0,7;
0,4<R6/f′<1,3,
где R1, R3-R6 - радиусы кривизны первой, третьей, четвертой, пятой и шестой оптических поверхностей;
f′ - фокусное расстояние всего объектива.
1. Aperture lens, consisting of single lenses sequentially located along the rays, the first of which is the positive meniscus facing the concavity to the image, the second is the negative meniscus facing the concavity to the image, the third is the positive meniscus facing the convex to the object, the first is made of Germany, while the refractive index of the material of the third lens is more than 2.3 and less than 4.1 for a wavelength of 10 μm, characterized in that the second lens is made of zinc selenide, the second concave surface of the first lens s is formed aspherical, the following conditions:
R 3 <R 1 ;
R 3 <R 6 ;
0.2 <R 3 / f ′ <0.5;
0.15 <R 4 / f ′ <0.45;
0.3 <R 5 / f ′ <0.7;
0.4 <R 6 / f ′ <1.3,
where R 1 , R 3 -R 6 are the radii of curvature of the first, third, fourth, fifth and sixth optical surfaces;
f ′ is the focal length of the entire lens.
2. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что выполняется условие:
R6<R1.
2. A fast lens according to claim 1, characterized in that the condition:
R 6 <R 1 .
3. Светосильный объектив по п.1, отличающийся тем, что третья линза выполнена из селенида цинка, при этом
0,5<R1/f′<1.
3. A fast lens according to claim 1, characterized in that the third lens is made of zinc selenide, while
0.5 <R 1 / f ′ <1.
RU2009148153/28A 2009-12-25 2009-12-25 Large-aperture lens RU2411555C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148153/28A RU2411555C1 (en) 2009-12-25 2009-12-25 Large-aperture lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009148153/28A RU2411555C1 (en) 2009-12-25 2009-12-25 Large-aperture lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2411555C1 true RU2411555C1 (en) 2011-02-10

Family

ID=46309375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009148153/28A RU2411555C1 (en) 2009-12-25 2009-12-25 Large-aperture lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2411555C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2593413C2 (en) * 2014-08-22 2016-08-10 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" High-aperture lens
RU2620202C1 (en) * 2016-03-10 2017-05-23 Акционерное общество "Швабе - Приборы" Lens for infrared spectral area
RU2629887C1 (en) * 2016-08-30 2017-09-04 Акционерное общество "Швабе - Оборона и Защита" High-speed three-lens objective for ir spectrum
RU2643707C1 (en) * 2017-04-19 2018-02-05 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" Infrared three-lens objective
RU2645446C1 (en) * 2016-11-02 2018-02-21 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" (АО "НПЗ") Three-linear americanized camera lens for the ir-region of the spectrum

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3363962A (en) * 1964-05-11 1968-01-16 Westinghouse Electric Corp Infrared optical system comprising three lens elements
DE2544148A1 (en) * 1974-10-02 1976-04-15 Rank Organisation Ltd LENS
US4537464A (en) * 1982-06-25 1985-08-27 Kern & Co. Ltd. Infrared objective system lens
RU2187135C2 (en) * 2000-10-18 2002-08-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3363962A (en) * 1964-05-11 1968-01-16 Westinghouse Electric Corp Infrared optical system comprising three lens elements
DE2544148A1 (en) * 1974-10-02 1976-04-15 Rank Organisation Ltd LENS
US4537464A (en) * 1982-06-25 1985-08-27 Kern & Co. Ltd. Infrared objective system lens
RU2187135C2 (en) * 2000-10-18 2002-08-10 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-speed lens

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2593413C2 (en) * 2014-08-22 2016-08-10 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" High-aperture lens
RU2620202C1 (en) * 2016-03-10 2017-05-23 Акционерное общество "Швабе - Приборы" Lens for infrared spectral area
RU2629887C1 (en) * 2016-08-30 2017-09-04 Акционерное общество "Швабе - Оборона и Защита" High-speed three-lens objective for ir spectrum
RU2645446C1 (en) * 2016-11-02 2018-02-21 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" (АО "НПЗ") Three-linear americanized camera lens for the ir-region of the spectrum
RU2643707C1 (en) * 2017-04-19 2018-02-05 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" Infrared three-lens objective

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10663702B2 (en) Zoom lens system and imaging apparatus
CN110208923B (en) Imaging system and optical lens with same
RU2411555C1 (en) Large-aperture lens
RU2611100C1 (en) High-aperture lens
RU2386155C1 (en) Large-aperture lens
RU2506616C1 (en) High-speed infrared lens
RU2451312C1 (en) Objective lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU2348059C1 (en) Large-aperture lens
RU2630194C1 (en) Large-aperture lens
RU2396581C1 (en) Large-aperture lens
RU2723338C1 (en) Fast lens
RU2586273C1 (en) High-aperture lens
RU162318U1 (en) TWO-LENS LENS
RU2445659C1 (en) Large-aperture lens
RU2358300C1 (en) High-speed lens
RU2478996C1 (en) Three-element lens
RU2359293C1 (en) Large aperture lens system
RU2726280C1 (en) High-output lens
RU2412455C1 (en) Four-element lens
RU2288493C1 (en) Ir mirror-lens objective
RU2726261C1 (en) High-output lens
RU2737029C1 (en) Large aperture lens
RU2753179C1 (en) High-speed lens
RU126479U1 (en) LIGHT LIGHT

Legal Events

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

Effective date: 20141226