RU2711626C1 - Fast lens - Google Patents
Fast lens Download PDFInfo
- Publication number
- RU2711626C1 RU2711626C1 RU2019109765A RU2019109765A RU2711626C1 RU 2711626 C1 RU2711626 C1 RU 2711626C1 RU 2019109765 A RU2019109765 A RU 2019109765A RU 2019109765 A RU2019109765 A RU 2019109765A RU 2711626 C1 RU2711626 C1 RU 2711626C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- component
- biconvex
- biconcave
- negative
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
-
- 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
Description
Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве объектива в цифровых прицельно-наблюдательных приборах с формированием изображения на мегапиксельных ПЗС или КМОП матрицах в дневных и ночных условиях эксплуатации.The present invention relates to the field of optoelectronic technology and can be used as a lens in digital sighting devices with image formation on megapixel CCD or CMOS sensors in day and night operating conditions.
Известен объектив для видимой и ближней ИК области спектра (патент RU 2421764 С1, опубл. 20.06.2011), содержащий установленные последовательно на оптической оси пять линз, сгруппированных в три компонента, первый из которых содержит три оптических элемента -положительную двояковыпуклую линзу, положительный мениск и отрицательную двояковогнутую линзу, второй компонент выполнен в виде несимметричной двояковыпуклой линзы, третий компонент выполнен в виде отрицательной плосковогнутой линзы. Апертурная диафрагма расположена на второй поверхности третьего элемента первого компонента, обеспечивается относительное отверстие 1:1,6 и угловое поле в пространстве предметов 13° при одновременном хорошем качестве изображения точки на оси и по полю в спектральном диапазоне орт 486 до 852 нм, коэффициент передачи модуляции на частотах до 100 штр/мм составляет не менее 10%.A known lens for the visible and near infrared spectral range (patent RU 2421764 C1, publ. 06/20/2011) containing five lenses mounted in series on the optical axis, grouped into three components, the first of which contains three optical elements - a positive biconvex lens, a positive meniscus and a negative biconcave lens, the second component is made in the form of an asymmetric biconvex lens, the third component is made in the form of a negative plane-concave lens. The aperture diaphragm is located on the second surface of the third element of the first component, a relative aperture of 1: 1.6 and an angular field in the space of objects of 13 ° are provided, while the image quality of a point on the axis and in the field in the spectral range of orth 486 to 852 nm is good, modulation transmission coefficient at frequencies up to 100 lines / mm is at least 10%.
Недостатком этого объектива для видимой и ближней ИК области спектра является невысокая светосила, равная 1:1,6, сравнительно узкий спектральный рабочий диапазон Δλ=(486÷852) нм, а также низкий коэффициент передачи модуляции, что не позволяет применять его для цифровых приборов на базе ПЗС или КМОП фотоприемников с размером пикселя менее 5 мкм.The disadvantage of this lens for the visible and near-IR spectral regions is the low aperture ratio of 1: 1.6, the relatively narrow spectral working range Δλ = (486 ÷ 852) nm, and the low modulation transmission coefficient, which does not allow it to be used for digital devices based on a CCD or CMOS photodetector with a pixel size of less than 5 microns.
Известен объектив для ИК области спектра (патент RU 2175774, опубл. 10.11.2001), содержащий пять линз, сгруппированных в два компонента, первый из которых состоит из положительной линзы и двухсклеенного мениска, состоящего из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а второй компонент содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, и положительную линзу. Первая линза в первом компоненте выполнена двояковыпуклой, а вторая линза во втором компоненте - положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету. В объективе обеспечивается относительное отверстие 1:1,8 и угловое поле в пространстве предметов 5° при хорошем качестве изображения в спектральном диапазоне от 0,66 до 0,92 мкм.A known lens for the infrared region of the spectrum (patent RU 2175774, publ. 10.11.2001), containing five lenses grouped into two components, the first of which consists of a positive lens and a double-glued meniscus, consisting of a biconvex and biconcave lenses, and the second component contains a negative a meniscus convex to the subject and a positive lens. The first lens in the first component is biconvex, and the second lens in the second component is a positive meniscus with a concavity towards the object. A relative aperture of 1: 1.8 and an angular field in the space of objects of 5 ° are provided in the lens with good image quality in the spectral range from 0.66 to 0.92 μm.
Недостатком этого объектива для ИК области спектра является невысокая светосила (равная 1:1,8) и сравнительно узкий спектральный рабочий диапазон Δλ=(0,66÷0,92) мкм, а также низкий коэффициент передачи модуляции, также не позволяющий применять его для цифровых приборов на базе ПЗС или КМОП фотоприемников с размером пикселя менее 5 мкм.The disadvantage of this lens for the IR region of the spectrum is its low aperture ratio (equal to 1: 1.8) and the relatively narrow spectral working range Δλ = (0.66 ÷ 0.92) μm, as well as the low modulation transmission coefficient, which also does not allow its use for digital devices based on CCD or CMOS photodetectors with a pixel size of less than 5 microns.
Наиболее близким по технической сущности является светосильный объектив (патент RU 2181208, опубл. 10.04.2002), содержащий пять линз, первая из которых - двояковыпуклая линза, вторая - отрицательная линза, выполненная в виде вогнутоплоской линзы, третья - двояковыпуклая линза, вторая поверхность которой асферическая, четвертая - двояковыпуклая линза, а пятая - двояковогнутая линза. Апертурная диафрагма расположена между второй и третьей линзами. В объективе обеспечивается относительное отверстие 1:1,6 и угловое поле в пространстве предметов 38° при хорошем качестве изображения в спектральном диапазоне от 0,6 до 1,0 мкм, коэффициент передачи модуляции на частотах до 100 штр/мм находится на уровне 10÷15%.The closest in technical essence is a fast lens (patent RU 2181208, publ. 04/10/2002) containing five lenses, the first of which is a biconvex lens, the second is a negative lens made in the form of a concave lens, the third is a biconvex lens, the second surface of which aspherical, the fourth is a biconvex lens, and the fifth is a biconcave lens. The aperture diaphragm is located between the second and third lenses. A relative aperture of 1: 1.6 and an angular field in the space of objects of 38 ° are provided in the lens with good image quality in the spectral range from 0.6 to 1.0 μm, the modulation transmission coefficient at frequencies up to 100 lines / mm is at the level of 10 ÷ fifteen%.
Недостатком этого светосильного объектива является невысокая светосила, равная 1:1,6, а также сравнительно низкий коэффициент передачи модуляции, на пространственной частоте более 100 штр/мм, что не позволяет применять его для цифровых приборов на базе мегапиксельных ПЗС или КМОП фотоприемников с размером пикселя менее 5 мкм.The disadvantage of this aperture lens is a low aperture ratio of 1: 1.6, as well as a relatively low modulation transmission coefficient, at a spatial frequency of more than 100 lines / mm, which does not allow it to be used for digital devices based on megapixel CCD or CMOS photodetectors with a pixel size less than 5 microns.
Задачей настоящего изобретения является увеличение светосилы объектива до значения 1:1 и обеспечение качества изображения на пространственных частотах до 130 штр/мм.The objective of the present invention is to increase the aperture ratio of the lens to a value of 1: 1 and to ensure image quality at spatial frequencies up to 130 lines / mm.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в светосильном объективе, содержащем апертурную диафрагму и пять линз, сгруппированных в два компонента, первый из которых содержит двояковыпуклую линзу и отрицательную линзу, второй - двояковыпуклую линзу, вторая поверхность которой асферическая, двояковыпуклую и двояковогнутую линзы, в отличие от известного, отрицательная линза первого компонента является выпукловогнутой, обращенной вогнутостью к предмету, двояковыпуклая и двояковогнутая линзы второго компонента являются склейкой, а апертурная диафрагма расположена на второй поверхности отрицательной линзы первого компонента, при этом выполняются следующие соотношения:The technical result due to the task is achieved by the fact that in a fast lens containing an aperture diaphragm and five lenses grouped into two components, the first of which contains a biconvex lens and a negative lens, the second contains a biconvex lens, the second surface of which is aspherical, biconvex and biconcave lenses, in contrast to the known, the negative lens of the first component is convex, facing concavity to the object, biconvex and biconcave lenses of the second component are gluing, and the aperture diaphragm is located on the second surface of the negative lens of the first component, while the following relationships are true:
1,5<|F2/FОБ|<2,5,1.5 <| F 2 / F ABOUT | <2.5,
1,2<|F3/FОБ|<1.9,1,2 <| F 3 / F ON | <1.9,
где FОБ - фокусное расстояние объектива;where F AB is the focal length of the lens;
F2 - фокусное расстояние второй линзы первого компонента;F 2 is the focal length of the second lens of the first component;
F3 - фокусное расстояние первой линзы второго компонента.F 3 is the focal length of the first lens of the second component.
Такой светосильный объектив обеспечивает повышение светосилы объектива до значения 1:1 и более высокое качество изображения на пространственных частотах до 130 штр/мм.Such a fast lens provides an increase in the lens aperture to a value of 1: 1 and higher image quality at spatial frequencies up to 130 lines / mm.
Оптической схема светосильного объектива показана на фигуре 1.The optical scheme of the fast lens is shown in figure 1.
Светосильный объектив содержит последовательно расположенные на оптической оси два компонента I и II. Первый компонент I содержит положительную двояковыпуклую линзу 1 и отрицательную линзу 2, апертурная диафрагма 3 расположена на второй поверхности линзы 2 компонента I, второй компонент II содержит положительную двояковыпуклую линзу 4, вторая поверхность которой асферическая, двояковыпуклую линзу 5 и двояковогнутую линзу 6, склеенные между собой, защитное стекло фотоприемника 7 и фотоприемник 8.The fast lens contains two components I and II sequentially located on the optical axis. The first component I contains a positive biconvex lens 1 and a
Конструктивные параметры варианта исполнения светосильного объектива приведены в таблице 1.The design parameters of the high-aperture lens embodiment are shown in table 1.
Параметры варианта исполнения светосильного объектива:Parameters of aperture lens design option:
Принцип действия светосильного объектива заключается в следующем.The principle of operation of a fast lens is as follows.
Первый компонент I, выполненный из положительной двояковыпуклой линзы 1 и выпукловогнутой линзы 2, обращенной вогнутостью к предмету, является силовым элементом, формирующим небольшую оптическую силу, и обеспечивает частичную коррекцию сферохроматической аберрации, комы и вторичного спектра. Второй компонент II, выполненный в виде положительной двояковыпуклой линзы 4, вторая поверхность которой асферическая, двояковыпуклой линзы 5 и двояковогнутой линзы 6, склеенных между собой, является силовым и коррекционным элементом, позволяющим исправить кривизну изображения, астигматизм и аберрации широких пучков. Расположение апертурной диафрагмы 3 на второй поверхности линзы 2 первого компонента I позволяет избежать виньетирования наклонных пучков. В светосильном объективе необходимо выполнить следующие соотношения:The first component I, made of a positive biconvex lens 1 and a convex
1,5<|F2/FОБ|<2,5,1.5 <| F 2 / F ABOUT | <2.5,
1,2<|F3/FОБ|<1,9,1.2 <| F 3 / F ABOUT | <1.9,
где FОБ - фокусное расстояние объектива;where F AB is the focal length of the lens;
F2 - фокусное расстояние второй линзы первого компонента;F 2 is the focal length of the second lens of the first component;
F3 - фокусное расстояние первой линзы второго компонента.F 3 is the focal length of the first lens of the second component.
Задаваясь критерием качества - величиной полихроматического коэффициента передачи контраста (КПК) и учитывая:Asked by the quality criterion - the value of the polychromatic contrast transfer coefficient (CPC) and given
- толщину защитного стекла 7 фотоприемника 8, равную 0,75 мм;- the thickness of the
- спектральную эффективность по длинам волн с учетом чувствительности фотоприемника 8 и светопропускания объектива - 1,0 на длине волны 0,5 мкм, 0,9 на длине волны 0,6 мкм, 0,6 на длине волны 0,7 мкм, 0,4 на длине волны 0,8 мкм и 0,2 на длине волны 0,9 мкм;- spectral efficiency at wavelengths, taking into account the sensitivity of the
- пространственную частоту ~130 лин/мм (частота Найквиста для фотоприемника 6 формата 1280×960 пикселей с размером пикселя, равным 3,75 мкм),- spatial frequency ~ 130 lin / mm (Nyquist frequency for a photodetector 6 format 1280 × 960 pixels with a pixel size equal to 3.75 μm),
получаем следующие расчетные значения качественных характеристик светосильного объектива:we obtain the following calculated values of the qualitative characteristics of the fast lens:
Расчеты показывают, что светосильный объектив обеспечивает хорошее качество изображения для оптико-электронных приборов, использующих телевизионную матрицу мегапиксельного формата спектрального диапазона (0,5÷0,9) мкм с размером пикселя 3,75 мкм. Высокое значение относительного отверстия - 1:1 в отличие от 1:1,6 у прототипа, и высокое качество изображения расширяет диапазон возможного применения светосильного объектива, в частности позволяет более эффективно использовать его для дневного и ночного видения с высоким разрешением в условиях низкой освещенности (в сумерки и в темное время суток).Calculations show that a fast lens provides good image quality for optoelectronic devices using a television matrix with a megapixel format in the spectral range (0.5 ÷ 0.9) μm with a pixel size of 3.75 μm. A high value of the relative aperture is 1: 1 in contrast to the prototype's 1: 1.6, and high image quality expands the range of possible applications of the fast lens, in particular, allows it to be used more efficiently for day and night vision with high resolution in low light conditions ( at twilight and in the dark).
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109765A RU2711626C1 (en) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Fast lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109765A RU2711626C1 (en) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Fast lens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2711626C1 true RU2711626C1 (en) | 2020-01-17 |
Family
ID=69171736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019109765A RU2711626C1 (en) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | Fast lens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2711626C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2424827A (en) * | 1945-06-18 | 1947-07-29 | Edward K Kaprelian | Extreme aperture objective |
US5657170A (en) * | 1995-04-05 | 1997-08-12 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Photographic lens apparatus |
RU2181208C1 (en) * | 2000-09-14 | 2002-04-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | High-speed lens |
RU2451312C1 (en) * | 2010-02-25 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Objective lens |
US20120321293A1 (en) * | 2011-06-16 | 2012-12-20 | Jos. Schneider Optische Werke Gmbh | Camera lens |
-
2019
- 2019-04-02 RU RU2019109765A patent/RU2711626C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2424827A (en) * | 1945-06-18 | 1947-07-29 | Edward K Kaprelian | Extreme aperture objective |
US5657170A (en) * | 1995-04-05 | 1997-08-12 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Photographic lens apparatus |
RU2181208C1 (en) * | 2000-09-14 | 2002-04-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | High-speed lens |
RU2451312C1 (en) * | 2010-02-25 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Objective lens |
US20120321293A1 (en) * | 2011-06-16 | 2012-12-20 | Jos. Schneider Optische Werke Gmbh | Camera lens |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8379329B2 (en) | Imaging optical system, camera and personal digital assistant | |
US8462439B2 (en) | Athermal apochromatic telecentric F-theta lens with low F-number | |
US9612421B2 (en) | Wide-angle lens | |
CN106461920B (en) | Strabismus objective lens optical system and the endoscope for having strabismus objective lens optical system | |
JP2004312239A (en) | Image pickup device | |
TWI499795B (en) | Wide-angle lens | |
TWI622792B (en) | Imaging lens | |
RU2411556C1 (en) | Large-aperture lens | |
RU2451312C1 (en) | Objective lens | |
RU2711626C1 (en) | Fast lens | |
RU2732342C1 (en) | High-output lens | |
US20160116719A1 (en) | Compact multispectral wide angle refractive optical system | |
RU2678957C1 (en) | Wide-angle high-power infrared lens | |
RU2645912C1 (en) | High-aperture lens | |
RU2711627C1 (en) | High-aperture lens for near ir spectral range | |
RU2674303C1 (en) | High-aperture lens | |
TWI755625B (en) | Optical image capturing system | |
RU2628372C1 (en) | Wide-angle lens | |
RU2547005C1 (en) | Apochromatic lens | |
RU2662022C1 (en) | High-aperture lens | |
RU2421764C1 (en) | Objective lens for visible and near infrared spectrum | |
TWI754166B (en) | Optical image capturing system | |
RU2577082C1 (en) | Apochromatic athermal lens (versions) | |
RU2690053C1 (en) | High-output lens | |
TWI777131B (en) | Optical image capturing system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210403 |