[go: up one dir, main page]

RU2723338C1 - Fast lens - Google Patents

Fast lens Download PDF

Info

Publication number
RU2723338C1
RU2723338C1 RU2019124833A RU2019124833A RU2723338C1 RU 2723338 C1 RU2723338 C1 RU 2723338C1 RU 2019124833 A RU2019124833 A RU 2019124833A RU 2019124833 A RU2019124833 A RU 2019124833A RU 2723338 C1 RU2723338 C1 RU 2723338C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
component
radius
optical surface
optical
Prior art date
Application number
RU2019124833A
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 RU2019124833A priority Critical patent/RU2723338C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723338C1 publication Critical patent/RU2723338C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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)
  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: optical systems.SUBSTANCE: invention can be used in optical systems, in particular, operating with a television CCD matrix. High-aperture lens consists of four components, of which the first is a single biconvex lens with a first optical surface whose convex surface faces the object space, and the radius of the first optical surface, which is less than the radius of the second optical surface, the second component is a single positive meniscus whose convex surface faces the object space, the third component is a single biconcave lens with a radius of the first optical surface larger in magnitude than the radius of the second optical surface, and the fourth component is in form of a glued positive lens consisting of a path of biconvex lens and a negative meniscus whose concave side faces the object. Refractive index of the optical material of the biconvex lens of the glued component is less than the refraction index of the material of the negative meniscus of that component.EFFECT: high aperture ratio at high image quality.6 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, working with a television CCD.

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 относительное отверстие 1:1,5.Known fast lens for the near infrared region of the spectrum described in the certificate for utility model RU No. 18202, IPC G02B 13/14; 9/34; 9/52 publ. 05/27/2001, consisting of four components along the rays. The first component is a positive lens. The second is a positive meniscus convex to the subject. The third is a negative lens. The fourth is double-glued, consisting of a biconvex lens and a negative meniscus, facing concavity to the subject. Behind the fourth component there is a light filter made in the form of a plane-parallel plate. However, this lens has an insufficient relative aperture of 1: 1.5.

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, показатель преломления оптического материала двояковыпуклой линзы склеенного компонента больше показателя преломления материала отрицательного мениска этого компонента. Кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности четвертого компонента по модулю меньше радиуса последней оптической поверхности четвертого компонента. Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:1,5.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 convex to the object, the third is a flat-concave lens and the fourth is a glued positive lens consisting of a biconvex lens and a negative meniscus turned concavity to the object. Moreover, the refractive index of the optical material of the biconvex lens of the glued component is greater than the refractive index of the negative meniscus material of this component. In addition, the radius of the first along the rays of the optical surface of the fourth component is modulo smaller than the radius of the last optical surface of the fourth component. However, this lens has an insufficient relative aperture of 1: 1.5.

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

Технический результат - повышение относительного отверстия при высоком качестве изображения.EFFECT: increased relative aperture 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 с первой оптической поверхностью, обращенной выпуклостью к пространству предметов и радиусом первой оптической поверхности по модулю меньшим радиуса второй оптической поверхности, второй компонент выполнен в виде одиночного положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, третий компонент выполнен в виде одиночной отрицательной линзы со второй оптической поверхностью, обращенной к изображению и радиусом первой оптической поверхности по модулю большим радиуса второй оптической поверхности, а четвертый компонент - в виде склеенной положительной линзы, состоящей по ходу лучей из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, в отличие от известного, первый компонент выполнен двояковыпуклым, третий компонент выполнен двояковогнутым, причем, показатель преломления оптического материала двояковыпуклой линзы склеенного компонента меньше показателя преломления материала отрицательного мениска этого компонента.This is achieved by the fact that in a fast lens consisting of four components, of which the first from the side of the space of objects is made in the form of a single positive lens with a first optical surface, convex to the space of objects and a radius of the first optical surface modulo smaller than the radius of the second optical surface, the second component is made in the form of a single positive meniscus, convex to the space of objects, the third component is made in the form of a single negative lens with a second optical surface facing the image and the radius of the first optical surface modulo large radius of the second optical surface, and the fourth component in the form glued a positive lens, consisting along the rays of a biconvex lens and a negative meniscus facing concavity to the object, in contrast to the known, the first component is biconvex, the third component is biconcave, moreover, l the refraction of the optical material of the biconvex lens of the glued component is less than the refractive index of the negative meniscus material of this component.

Кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности четвертого компонента по модулю может быть больше радиуса последней оптической поверхности четвертого компонента, и могут иметь место условия:In addition, the radius of the first along the rays of the optical surface of the fourth component modulo may be greater than the radius of the last optical surface of the fourth component, and conditions may exist:

1,63 < n1 <1,9;1.63 <n 1 <1.9;

1,63 < n2 < 1,9;1.63 <n 2 <1.9;

n1 = n2 = n4;n 1 = n 2 = n 4 ;

1,66 < n5 < 2,1,1.66 <n 5 <2.1,

где n1, n2, n4, n5 - показатели преломления материалов первой, второй, четвертой и пятой линз по ходу лучей для линии спектра е.where n 1 , n 2 , n 4 , n 5 are the refractive indices of the materials of the first, second, fourth and fifth lenses along the rays for the spectrum line e.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного светосильного объектива.The drawing shows an optical diagram of the proposed aperture lens.

Светосильный объектив (см. чертеж) состоит из пяти линз в четырех компонентах. Первый компонент по ходу лучей выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы 1 с радиусом первой поверхности по модулю меньшим радиуса второй поверхности. Второй компонент выполнен в виде одиночного положительного мениска 2, обращенного выпуклостью к предмету. Третий компонент выполнен в виде одиночной двояковогнутой линзы 3, причем радиус первой поверхности линзы 3 по модулю больше радиуса ее второй поверхности. Четвертый компонент выполнен в виде положительной линзы, склеенной по ходу лучей из двояковыпуклой линзы 4 и отрицательного мениска 5, обращенного вогнутостью к предмету. За мениском 5 расположен светофильтр 6, за которым расположена плоскопараллельная пластина 7, которая может быть выполнена в виде защитного стекла приемника оптического излучения, например, телевизионной ПЗС-матрицы (не показан). Причем, показатель преломления оптического материала двояковыпуклой линзы 4 склеенного компонента меньше показателя преломления материала отрицательного мениска 5 этого компонента. Кроме того, радиус первой по ходу лучей оптической поверхности линзы 4 по модулю может быть больше радиуса последней оптической поверхности линзы 5. Имеют место условия: 1,63 < n1 < 1,9; 1,63 < n2 < 1,9; n1 = n2 = n4; 1,66 < n5 <2,1, где: n1, n2, n4, n5 - показатели преломления материалов первой, второй, четвертой и пятой линз по ходу лучей для линии спектра е.A fast lens (see drawing) consists of five lenses in four components. The first component along the rays is made in the form of a single biconvex lens 1 with a radius of the first surface modulo smaller than the radius of the second surface. The second component is made in the form of a single positive meniscus 2, convex to the subject. The third component is made in the form of a single biconcave lens 3, the radius of the first surface of the lens 3 modulo more than the radius of its second surface. The fourth component is made in the form of a positive lens glued along the rays from a biconvex lens 4 and a negative meniscus 5, facing a concavity to the object. Behind the meniscus 5 there is a light filter 6, behind which there is a plane-parallel plate 7, which can be made in the form of a protective glass of 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 less than the refractive index of the negative meniscus material 5 of this component. In addition, the radius of the first along the rays of the optical surface of the lens 4 modulo may be greater than the radius of the last optical surface of the lens 5. There are conditions: 1.63 <n 1 <1.9; 1.63 <n 2 <1.9; n 1 = n 2 = n 4 ; 1.66 <n 5 <2.1, where: n 1 , n 2 , n 4 , n 5 are the refractive indices of the materials of the first, second, fourth and fifth lenses along the rays for the spectrum line e.

Предложенная оптическая система (см. чертеж) 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, плоскопараллельную пластину 7 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения, например, телевизионная матрица (не показан).The proposed optical system (see drawing) works as a lens collecting from infinity. The luminous flux from an object located at infinity enters the lens, where it passes through the lenses 1, 2, 3, 4, 5, a filter 6, a plane-parallel plate 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 , television matrix (not shown).

В соответствие с предложенным решением рассчитаны три варианта конкретного исполнения предлагаемого светосильного объектива, исправленные в спектральном диапазоне от 628 нм до 900 нм, для основной длины волны 766,49 нм.In accordance with the proposed solution, three variants of the specific design of the proposed fast lens are calculated, corrected in the spectral range from 628 nm to 900 nm, for the main wavelength of 766.49 nm.

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

Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояниеfocal length 100,21 мм100.21 mm задний фокальный отрезокback focal length 21,2 мм21.2 mm задний фокальный отрезок без учетаback focal length excluding светофильтра и плоскопараллельной пластиныlight filter and plane parallel plate 51,65 мм51.65 mm относительное отверстиеrelative hole 1: 1,431: 1.43 угловое поле в пространстве предметовangular field in the space of objects 5 град. 42 мин5 deg. 42 min

Апертурная диафрагма находится на расстоянии 5,4 мм перед четвертым компонентом, но может находиться и в другом месте.The aperture diaphragm is located at a distance of 5.4 mm in front of the fourth component, but can be located elsewhere.

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

Характеристики рассчитанного объектива: Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояниеfocal length 100,24 мм100.24 mm задний фокальный отрезокback focal length 29,03 мм29.03 mm задний фокальный отрезок без учетаback focal length excluding светофильтра и плоскопараллельной пластиныlight filter and plane parallel plate 51,64 мм51.64 mm относительное отверстиеrelative hole 1: 1,431: 1.43 угловое поле в пространстве предметовangular field in the space of objects 5 град. 42 мин5 deg. 42 min

Апертурная диафрагма находится на расстоянии 5,4 мм перед четвертым компонентом, но может находиться и в другом месте.The aperture diaphragm is located at a distance of 5.4 mm in front of the fourth component, but can be located elsewhere.

Конструктивные параметры предложенного объектива по третьему варианту исполнения приведены в таблице 3.The design parameters of the proposed lens according to the third embodiment are shown in table 3.

Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:

фокусное расстояниеfocal length 99,8 мм99.8 mm задний фокальный отрезокback focal length 20,5 мм20.5 mm задний фокальный отрезок без учетаback focal length excluding светофильтра и плоскопараллельной пластиныlight filter and plane parallel plate 50,95 мм50.95 mm относительное отверстиеrelative hole 1:1,431: 1.43 угловое поле в пространстве предметовangular field in the space of objects 5 град. 42 мин5 deg. 42 min

Апертурная диафрагма находится на расстоянии 5,4 мм перед четвертым компонентом, но может находиться и в другом месте.The aperture diaphragm is located at a distance of 5.4 mm in front of the fourth component, but can be located elsewhere.

В табл. 4 приведены аберрации для длины волны 766,49 нм всех трех вариантов предложенного светосильного объектива.In the table. 4 shows aberrations for a wavelength of 766.49 nm of all three variants of the proposed fast lens.

Таким образом, обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив с повышенным относительным отверстием при высоком качестве изображения.Thus, a technical result is obtained: a high-aperture lens with an increased relative aperture is created with high image quality.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Claims (11)

1. Светосильный объектив, состоящий из четырех компонентов, из которых первый со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной положительной линзы с первой оптической поверхностью, обращенной выпуклостью к пространству предметов, и радиусом первой оптической поверхности, по модулю меньшим радиуса второй оптической поверхности, второй компонент выполнен в виде одиночного положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, третий компонент выполнен в виде одиночной отрицательной линзы со второй оптической поверхностью этой линзы, обращенной к изображению, и радиусом первой оптической поверхности этой линзы, по модулю большим радиуса второй оптической поверхности этой линзы, а четвертый компонент - в виде склеенной положительной линзы, состоящей по ходу лучей из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, отличающийся тем, что первый компонент выполнен двояковыпуклым, третий компонент выполнен двояковогнутым, причем, показатель преломления оптического материала двояковыпуклой линзы склеенного компонента меньше показателя преломления материала отрицательного мениска этого компонента.1. A fast lens consisting of four components, of which the first from the side of the space of objects is made in the form of a single positive lens with a first optical surface convex to the space of objects and a radius of the first optical surface, modulo smaller than the radius of the second optical surface, the second component made in the form of a single positive meniscus, convex to the space of objects, the third component is made in the form of a single negative lens with a second optical surface of this lens facing the image, and a radius of the first optical surface of this lens, modulo large radius of the second optical surface of this lens, and the fourth component is in the form of a glued positive lens, consisting along the rays of a biconvex lens and a negative meniscus facing concavity to the object, characterized in that the first component is biconvex, the third component is biconcave, and, the refractive index of the optical material of the biconvex lens of the glued component is less than the refractive index of the negative meniscus material of this component. 2. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что радиус первой по ходу лучей оптической поверхности четвертого компонента по модулю больше радиуса последней оптической поверхности четвертого компонента.2. A fast lens according to claim 1, characterized in that the radius of the first along the rays of the optical surface of the fourth component is greater than the radius of the last optical surface of the fourth component. 3. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что имеет место условие:3. A fast lens according to claim 1, characterized in that the condition is: 1,63 < n1 < 1,9.1.63 <n 1 <1.9. 4. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что имеет место условие:4. A fast lens according to claim 1, characterized in that the condition is: 1,63 < n2 < 1,9.1.63 <n 2 <1.9. 5. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что имеет место условие:5. A fast lens according to claim 1, characterized in that the condition is: n1=n2=n4.n 1 = n 2 = n 4 . 6. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что имеет место условие:6. A fast lens according to claim 1, characterized in that the condition is: 1,66 < n5 < 2,1,1.66 <n 5 <2.1, где n1, n2, n4, n5 - показатели преломления материалов первой, второй, четвертой и пятой линз по ходу лучей для линии спектра е.where n 1 , n 2 , n 4 , n 5 are the refractive indices of the materials of the first, second, fourth and fifth lenses along the rays for the spectrum line e.
RU2019124833A 2019-08-06 2019-08-06 Fast lens RU2723338C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124833A RU2723338C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Fast lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124833A RU2723338C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Fast lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723338C1 true RU2723338C1 (en) 2020-06-09

Family

ID=71067911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019124833A RU2723338C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Fast lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723338C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744091C1 (en) * 2020-06-19 2021-03-02 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ High-aperture lens
RU2753179C1 (en) * 2020-09-10 2021-08-12 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ High-speed lens

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US20120321293A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Jos. Schneider Optische Werke Gmbh Camera lens
RU2645912C1 (en) * 2017-05-30 2018-02-28 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-aperture lens

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US20120321293A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Jos. Schneider Optische Werke Gmbh Camera lens
RU2645912C1 (en) * 2017-05-30 2018-02-28 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" High-aperture lens

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744091C1 (en) * 2020-06-19 2021-03-02 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ High-aperture lens
RU2753179C1 (en) * 2020-09-10 2021-08-12 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ High-speed lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2611100C1 (en) High-aperture lens
RU2723338C1 (en) Fast lens
RU2645912C1 (en) High-aperture lens
RU2386155C1 (en) Large-aperture lens
RU2451312C1 (en) Objective lens
RU2411555C1 (en) Large-aperture lens
RU2396581C1 (en) Large-aperture lens
RU2630194C1 (en) Large-aperture lens
RU2384869C1 (en) Large-aperture lens
RU2753179C1 (en) High-speed lens
RU2676554C1 (en) Wide angle lens
RU2726263C1 (en) High-output lens
RU2586273C1 (en) High-aperture lens
RU2726261C1 (en) High-output lens
RU2737029C1 (en) Large aperture lens
RU2726280C1 (en) High-output lens
RU2547005C1 (en) Apochromatic lens
RU163268U1 (en) TWO-LENS LENS
RU2744091C1 (en) High-aperture lens
RU162347U1 (en) LIGHT ACHROMATIC LENS LENS OF INFRARED RANGE
RU155281U1 (en) LIGHT WIDTH WIDE ANGLE LENS
RU2545465C1 (en) Large-aperture lens
RU2445658C1 (en) Wide-angle lens
RU2421764C1 (en) Objective lens for visible and near infrared spectrum
RU2445659C1 (en) Large-aperture lens