[go: up one dir, main page]

RU2753179C1 - High-speed lens - Google Patents

High-speed lens Download PDF

Info

Publication number
RU2753179C1
RU2753179C1 RU2020129846A RU2020129846A RU2753179C1 RU 2753179 C1 RU2753179 C1 RU 2753179C1 RU 2020129846 A RU2020129846 A RU 2020129846A RU 2020129846 A RU2020129846 A RU 2020129846A RU 2753179 C1 RU2753179 C1 RU 2753179C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
component
space
facing
objects
Prior art date
Application number
RU2020129846A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Щеглов
Светлана Николаевна Зубок
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ
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 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ filed Critical Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ
Priority to RU2020129846A priority Critical patent/RU2753179C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2753179C1 publication Critical patent/RU2753179C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: optical systems.
SUBSTANCE: lens can be used in various optical systems, in particular working with a television charged-coupled device (CCD) matrix. A high-speed lens contains four components. The first component is a single biconvex lens. The second component is a single positive meniscus, facing the convexity to the object. The third component is a single flat-curved lens. The fourth component is a glued positive lens, consisting in the course of the rays of a biconvex lens and a negative meniscus, facing concavity to the object. The refractive indices and dispersion coefficients of the lens materials are related by the ratios given in the claim.
EFFECT: increased angular field in the space of objects with high image quality.
1 cl, 1 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, в частности, работающих с телевизионной ПЗС-матрицей.The invention relates to optical instrumentation and can be used in various optical systems, in particular, operating with a television CCD matrix.

Известен светосильный объектив для ближней ИК-области спектра, описанный в свидетельстве на полезную модель RU №18202, МПК G02B 13/14; 9/34; 9/52 опубл. 27.05.2001 г., состоящий по ходу лучей из четырех компонентов. Первый компонент - положительная линза. Второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету. Третий - отрицательная линза. Четвертый - двусклеенный, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету. За четвертым компонентом расположен светофильтр, выполненный в виде плоскопараллельной пластины. Однако данный объектив имеет недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W = 8 град. 40 мин. и недостаточно широкий рабочий диапазон длин волн (630-900) нм.Known high-aperture lens for the near infrared region of the spectrum, described in the certificate for useful model RU No. 18202, IPC G02B 13/14; 9/34; 9/52 publ. May 27, 2001, consisting of four components along the rays. The first component is a positive lens. The second is a positive meniscus, convex facing the object. The third is a negative lens. The fourth is a double-glued one, consisting of a biconvex lens and a negative meniscus facing the object with its concavity. Behind the fourth component is a light filter made in the form of a plane-parallel plate. However, this lens has an insufficient angular field in the space of objects 2W = 8 deg. 40 minutes and insufficiently wide operating wavelength range (630-900) nm.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является светосильный объектив для ближней ИК-области спектра, описанный в патенте RU №2052840, МПК G02B 13/14; 9/34 опубл. 20.01.1996 г., состоящий из четырех компонентов: первого - выпуклоплоской линзы, второго - положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, третьего - плосковогнутой линзы и четвертого - склеенной положительной линзы, состоящей из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету. Причем, для достижения высокого качества изображения необходимо соблюдение следующих условиий:The closest analogue to the claimed technical solution is a fast lens for the near infrared region of the spectrum, described in patent RU No. 2052840, IPC G02B 13/14; 9/34 publ. 01/20/1996, consisting of four components: the first is a convex-flat lens, the second is a positive meniscus facing the object with a convexity, the third is a flat-concave lens, and the fourth is a glued positive lens, consisting of a biconvex lens and a negative meniscus facing the object concavity. Moreover, in order to achieve high image quality, the following conditions must be met:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где: n1, n2, n3, n4, n5 - показатели преломления материала первой, второй, третьей, четвертой и пятой линзы для линии е;where: n 1 , n 2 , n 3 , n 4 , n 5 are the refractive indices of the material of the first, second, third, fourth and fifth lenses for line e;

Figure 00000003
- коэффициенты дисперсии для линии е материала первой, второй, третьей, четвертой и пятой линзы;
Figure 00000003
- dispersion coefficients for the line e of the material of the first, second, third, fourth and fifth lenses;

d5 - толщина третьего компонента;d 5 - thickness of the third component;

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

Поэтому, исходя из ГОСТ 13659-78 для линии е:Therefore, based on GOST 13659-78 for line e:

первая и вторая линзы выполнены из оптического стекла ТК14 и приthe first and second lenses are made of optical glass TK14 and when

Figure 00000004
Figure 00000004

третья линза выполнены из оптического стекла ТФ10 и приthe third lens is made of TF10 optical glass and at

Figure 00000005
Figure 00000005

четвертая линза выполнены из оптического стекла ТК21 и приthe fourth lens is made of optical glass TK21 and at

Figure 00000006
Figure 00000006

пятая линза выполнены из оптического стекла ЛФ5 и приthe fifth lens is made of LF5 optical glass and at

Figure 00000007
Figure 00000007

Кроме того:

Figure 00000008
Besides:
Figure 00000008

Однако данный объектив имеет недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W = 16 град.However, this lens has an insufficient angular field in the space of objects 2W = 16 deg.

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками при высоком качестве изображения.The objective of the claimed invention is to create a high-aperture lens with improved performance and high image quality.

Технический результат - увеличение углового поля в пространстве предметов при высоком качестве изображения.The technical result is an increase in the angular field in the space of objects with high image quality.

Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем из четырех компонентов, из которых первый со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной положительной линзы, второй компонент выполнен в виде одиночного положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, третий компонент выполнен в виде одиночной плосковогнутой линзы со второй оптической поверхностью, обращенной вогнутостью к изображению, а четвертый компонент - в виде склеенной положительной линзы, состоящей по ходу лучей из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, кроме того, имеют место условия:This is achieved by the fact that in a high-aperture lens, consisting of four components, of which the first one from the side of the space of objects is made in the form of a single positive lens, the second component is made in the form of a single positive meniscus, convexly facing the space of objects, the third component is made in the form of a single plano-concave lenses with a second optical surface facing concavity to the image, and the fourth component is in the form of a glued positive lens, consisting of a biconvex lens and a negative meniscus facing the object concavity along the rays, in addition, the following conditions hold:

Figure 00000009
Figure 00000009

в отличие от известного, первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы.Unlike the known one, the first component is made in the form of a biconvex lens.

На фиг. представлена оптическая схема светосильного объектива.FIG. the optical scheme of the high-aperture objective is presented.

Светосильный объектив (фиг.) состоит из пяти линз в четырех компонентах. Первый компонент по ходу лучей выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы 1. Второй компонент выполнен в виде одиночного положительного мениска 2, обращенного выпуклостью к предмету. Третий компонент выполнен в виде одиночной плосковогнутой линзы 3. Четвертый компонент выполнен в виде склеенной положительной линзы, состоящей по ходу лучей из двояковыпуклой линзы 4 и отрицательного мениска 5, обращенного вогнутостью к предмету. За мениском 5 расположен светофильтр 6, за ним защитное стекло 7, за которым расположен приемник оптического излучения, например, телевизионная ПЗС-матрица (не показан). Причем, показатель преломления оптического материала двояковыпуклой линзы 4 склеенного компонента больше показателя преломления материала отрицательного мениска 5 этого компонента. Кроме того, имеют место условия:The high-aperture lens (Fig.) Consists of five lenses in four components. The first component along the path of the rays is made in the form of a single biconvex lens 1. The second component is made in the form of a single positive meniscus 2, convex facing the object. The third component is made in the form of a single plano-concave lens 3. The fourth component is made in the form of a glued positive lens, consisting along the rays of a biconvex lens 4 and a negative meniscus 5 concavely facing the object. A light filter 6 is located behind the meniscus 5, behind it is a protective glass 7, behind which is an optical radiation receiver, for example, a television CCD matrix (not shown). Moreover, the refractive index of the optical material of the biconvex lens 4 of the glued component is greater than the refractive index of the material of the negative meniscus 5 of this component. In addition, the following conditions take place:

Figure 00000010
Figure 00000010

Предложенная оптическая система (фиг.) работает как собирающий из бесконечности объектив. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5, светофильтр 6, защитное стекло 7 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения, например, телевизионная матрица (не показан).The proposed optical system (Fig.) Works as a lens collecting from infinity. The luminous flux from an object located at infinity enters the lens, where it passes through lenses 1, 2, 3, 4, 5, filter 6, protective glass 7 and forms an image of the object in the plane of the best installation in which the optical radiation receiver is installed, for example , a television matrix (not shown).

В соответствие с предложенным решением рассчитаны три варианта конкретного исполнения предлагаемого светосильного объектива, исправленные в спектральном диапазоне от 630 нм до 1150 нм, для основной длины волны 800 нм.In accordance with the proposed solution, three variants of a specific performance of the proposed high-aperture objective are calculated, corrected in the spectral range from 630 nm to 1150 nm, for the fundamental wavelength of 800 nm.

В табл. 1 приведены аберрации для длины волны 800 нм всех трех вариантов исполнения светосильного объектива.Table 1 shows the aberrations for a wavelength of 800 nm for all three variants of the high-aperture objective.

Конструктивные параметры светосильного объектива по первому варианту исполнения приведены в таблице 2.The design parameters of the high-aperture lens for the first embodiment are shown in Table 2.

Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояниеfocal length 99,71 мм99.71 mm задний фокальный отрезокposterior focal segment 0 мм0 mm задний фокальный отрезок без учетаposterior focal length excluding светофильтраlight filter 36,56 мм36.56 mm относительное отверстиеrelative aperture 1:1,4971: 1.497 угловое поле в пространстве предметовangular field in object space 18 град.18 deg.

Апертурная диафрагма находится на расстоянии 6,4 мм перед четвертым компонентом, но может находиться и в другом месте.The aperture diaphragm is 6.4 mm in front of the fourth component, but may be located elsewhere.

Для первого варианта исполнения имеет место условие:For the first version of the execution, the following condition takes place:

d5/f' = 0,1504.d 5 / f '= 0.1504.

Конструктивные параметры светосильного объектива по второму варианту исполнения приведены в таблице 3.The design parameters of the fast lens for the second embodiment are shown in Table 3.

Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояниеfocal length 100,07 мм100.07 mm задний фокальный отрезокposterior focal segment 0 мм0 mm задний фокальный отрезок без учетаposterior focal length excluding светофильтраlight filter 36,57 мм36.57 mm относительное отверстиеrelative aperture 1:1,51: 1.5 угловое поле в пространстве предметовangular field in object space 18 град.18 deg.

Апертурная диафрагма находится на расстоянии 6,4 мм перед четвертым компонентом, но может находиться и в другом месте.The aperture diaphragm is 6.4 mm in front of the fourth component, but may be located elsewhere.

Для второго варианта исполнения имеет место условие:For the second version, the following condition takes place:

d5/f' = 0,1499.d 5 / f '= 0.1499.

Конструктивные параметры светосильного объектива по третьему варианту исполнения приведены в таблице 4.The design parameters of the high-aperture lens for the third embodiment are shown in Table 4.

Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояниеfocal length 99,99 мм99.99 mm задний фокальный отрезокposterior focal segment 0 мм0 mm задний фокальный отрезок без учетаposterior focal length excluding светофильтраlight filter 36,24 мм36.24 mm относительное отверстиеrelative aperture 1:1,51: 1.5 угловое поле в пространстве предметовangular field in object space 18 град.18 deg.

Апертурная диафрагма находится на расстоянии 6,4 мм перед четвертым компонентом, но может находиться и в другом месте.The aperture diaphragm is 6.4 mm in front of the fourth component, but may be located elsewhere.

Для третьего варианта исполнения имеет место условие:For the third version, the condition is:

d5/f'=0,15.d 5 / f '= 0.15.

Таким образом, обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив с увеличенным угловым полем в пространстве предметов при высоком качестве изображения.Thus, the technical result is obtained: a high-aperture lens with an increased angular field in the space of objects with high image quality has been created.

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Claims (7)

Светосильный объектив, состоящий из четырех компонентов, из которых первый со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной положительной линзы, второй компонент выполнен в виде одиночного положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, третий компонент выполнен в виде одиночной плосковогнутой линзы со второй оптической поверхностью, обращенной вогнутостью к изображению, а четвертый компонент - в виде склеенной положительной линзы, состоящей по ходу лучей из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, кроме того, имеют место условия:A high-aperture lens consisting of four components, of which the first one from the side of the space of objects is made in the form of a single positive lens, the second component is made in the form of a single positive meniscus facing the convexity of the space of objects, the third component is made in the form of a single plano-concave lens with a second optical surface, concavity to the image, and the fourth component is in the form of a glued positive lens, consisting of a biconvex lens and a negative meniscus in the direction of the rays, concave to the object, in addition, the following conditions hold:
Figure 00000015
Figure 00000015
 отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы,characterized in that the first component is made in the form of a biconvex lens, где: n1, n2, n3, n4, n5 - показатели преломления материала первой, второй, третьей, четвертой и пятой линз для линии е;where: n 1 , n 2 , n 3 , n 4 , n 5 are the refractive indices of the material of the first, second, third, fourth and fifth lenses for line e;
Figure 00000016
- коэффициенты дисперсии для линии е материала первой, второй, третьей, четвертой и пятой линз;
Figure 00000016
- dispersion coefficients for the line e of the material of the first, second, third, fourth and fifth lenses; d5 - толщина третьего компонента;d 5 - thickness of the third component; f' - фокусное расстояние объектива.f 'is the focal length of the lens.
RU2020129846A 2020-09-10 2020-09-10 High-speed lens RU2753179C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129846A RU2753179C1 (en) 2020-09-10 2020-09-10 High-speed lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129846A RU2753179C1 (en) 2020-09-10 2020-09-10 High-speed lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2753179C1 true RU2753179C1 (en) 2021-08-12

Family

ID=77349113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020129846A RU2753179C1 (en) 2020-09-10 2020-09-10 High-speed lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2753179C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4232945A (en) * 1977-08-11 1980-11-11 Olympus Optical Co., Ltd. Photographic camera lens system having a short total length
RU2052840C1 (en) * 1993-05-18 1996-01-20 Акционерное общество открытого типа "Красногорский завод" Fast lens for near ir spectral range
RU18202U1 (en) * 2000-12-26 2001-05-27 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" LIGHT LIGHT FOR THE NEAR IR SPECTRUM AREA
RU2723338C1 (en) * 2019-08-06 2020-06-09 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ Fast lens

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4232945A (en) * 1977-08-11 1980-11-11 Olympus Optical Co., Ltd. Photographic camera lens system having a short total length
RU2052840C1 (en) * 1993-05-18 1996-01-20 Акционерное общество открытого типа "Красногорский завод" Fast lens for near ir spectral range
RU18202U1 (en) * 2000-12-26 2001-05-27 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" LIGHT LIGHT FOR THE NEAR IR SPECTRUM AREA
RU2723338C1 (en) * 2019-08-06 2020-06-09 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ Fast lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2611100C1 (en) High-aperture lens
RU2506616C1 (en) High-speed infrared lens
RU2386155C1 (en) Large-aperture lens
RU2723338C1 (en) Fast lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU2411555C1 (en) Large-aperture lens
RU2451312C1 (en) Objective lens
RU2630194C1 (en) Large-aperture lens
RU2753179C1 (en) High-speed lens
RU2396581C1 (en) Large-aperture lens
RU2676554C1 (en) Wide angle lens
RU2726263C1 (en) High-output lens
RU2737029C1 (en) Large aperture lens
RU2744091C1 (en) High-aperture lens
RU2726261C1 (en) High-output lens
RU2726280C1 (en) High-output lens
RU2547005C1 (en) Apochromatic lens
RU2759050C1 (en) Doublet-objective lens
RU2421764C1 (en) Objective lens for visible and near infrared spectrum
RU2445659C1 (en) Large-aperture lens
RU192277U1 (en) TWO-LENS LENS
RU126479U1 (en) LIGHT LIGHT
RU2746594C1 (en) Double lens
RU2630467C1 (en) Telephoto lens
RU2754719C1 (en) High-power wide-angle lens