RU2412455C1 - Four-element lens - Google Patents
Four-element lens Download PDFInfo
- Publication number
- RU2412455C1 RU2412455C1 RU2009148995/28A RU2009148995A RU2412455C1 RU 2412455 C1 RU2412455 C1 RU 2412455C1 RU 2009148995/28 A RU2009148995/28 A RU 2009148995/28A RU 2009148995 A RU2009148995 A RU 2009148995A RU 2412455 C1 RU2412455 C1 RU 2412455C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- component
- rays
- radius
- along
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например в визуальных и в ИК-системах.The invention relates to optical instrumentation and can be used in various optical systems, for example, in visual and infrared systems.
Известен четырехлинзовый фотографический телеобъектив (патент Швейцарии №339753, НКИ 42 Н, 4/10, публ. 1959 г., фиг.5), содержащий два компонента, первый из которых (по ходу лучей) - положительный, состоящий из двух склеенных линз - двояковыпуклой и двояковогнутой, и положительного одиночного мениска, обращенного выпуклостью к предмету; а второй компонент - одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету. Данный объектив имеет фокусное расстояние 135 мм и относительное отверстие 1:4.Known four-lens photographic telephoto lens (Swiss patent No. 339753, NKI 42 N, 4/10, publ. 1959, figure 5), containing two components, the first of which (along the rays) is positive, consisting of two bonded lenses - biconvex and biconcave, and a positive single meniscus, convex to the subject; and the second component is a single negative meniscus facing concavity to the subject. This lens has a focal length of 135 mm and a relative aperture of 1: 4.
Однако этот телеобъектив, пересчитанный на фокусное расстояние 220 мм при относительном отверстии 1:5,5 и угловом поле в пространстве предметов 2W=2,6 град., имеет недостаточное качество изображения (так, например, для длины волны 546 нм поперечная аберрация для точки на оси составляет 0,0122 мм, а для края углового поля поперечная аберрация в меридиональном сечении составляет 0,0236 мм, а в сагиттальном сечении 0,0122 мм, меридиональный астигматический отрезок составляет 0,178 мм, а сагиттальный астигматический отрезок составляет 0,053 мм).However, this telephoto lens, recalculated to a focal length of 220 mm with a relative aperture of 1: 5.5 and an angular field in the space of objects 2W = 2.6 degrees, has insufficient image quality (for example, for a wavelength of 546 nm, transverse aberration for a point on the axis, it is 0.0122 mm, and for the edge of the angular field, the transverse aberration in the meridional section is 0.0236 mm and in the sagittal section 0.0122 mm, the meridional astigmatic segment is 0.178 mm, and the sagittal astigmatic segment is 0.053 mm).
Наиболее близким аналогом к заявляемым техническим решениям является объектив (патент РФ №2239212, G02B 9/12, публ. 2004 г.), содержащий три компонента, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый, склеенный из двояковыпуклой и плосковогнутой линз, причем плоскость обращена к изображению, второй и третий компоненты - положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью к предмету и имеют место соотношения:The closest analogue to the claimed technical solutions is the lens (RF patent No. 2239212, G02B 9/12, publ. 2004), containing three components, the first of which is two-lens, glued from a biconvex and plano-concave lenses, the plane facing to the image, the second and third components are the positive and negative menisci, convex to the subject, and there are relations:
; ;
; ;
0,45<R4/R5<0,6;0.45 <R 4 / R 5 <0.6;
n1=1,615506;n 1 = 1.615506;
n2=1,723166;n 2 = 1.723166;
n3=1,615506;n 3 = 1.615506;
n4=1,518294;n 4 = 1.518294;
νi=60,34;ν i = 60.34;
ν2=29,29;ν 2 = 29.29;
ν3=60,34;ν 3 = 60.34;
ν4=63,83;ν 4 = 63.83;
, ,
где: R1, R2, R4, R5 - радиусы первой, второй, четвертой и пятой оптических поверхностей по ходу лучей;where: R 1 , R 2 , R 4 , R 5 are the radii of the first, second, fourth and fifth optical surfaces along the rays;
n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материала для линии е первой, второй, третьей и четвертой линз по ходу лучей;n 1 , n 2 , n 3 , n 4 - the refractive indices of the material for the line e of the first, second, third and fourth lenses along the rays;
ν1, ν2, ν3, ν4 - коэффициенты дисперсии материала для линии е первой, второй, третьей и четвертой линз по ходу лучей;ν 1 , ν 2 , ν 3 , ν 4 - the dispersion coefficients of the material for the line e of the first, second, third and fourth lenses along the rays;
d - толщина отрицательного мениска;d is the thickness of the negative meniscus;
f' - фокусное расстояние всего объектива для линии е.f ' is the focal length of the entire lens for line e.
Однако этот объектив, пересчитанный на фокусное расстояние 220 мм при относительном отверстии 1:5,5 и угловом поле в пространстве предметов 2W=2,6 град., имеет недостаточное качество изображения (так, например, для длины волны 546 нм поперечная аберрация для точки на оси составляет 0,0006 мм, а для края углового поля поперечная аберрация в меридиональном сечении составляет 0,0165 мм, а в сагиттальном сечении 0,00164 мм, меридиональный астигматический отрезок составляет 0,065 мм, а сагиттальный астигматический отрезок составляет 0,015 мм). Коэффициенты передачи модуляции для данного объектива для приведенных выше фокусного расстояния, относительного отверстия и углового поля также недостаточны, что свидетельствует и о соответствующем недостаточном качестве изображения (так, например, полихроматический коэффициент передачи модуляции для пространственной частоты 120 мм-1 в спектральном диапазоне от 435 нм до 656 нм при весовых коэффициентах по длинам волн, равных единице, составляет для точки на оси 0,231; а для углового поля W=1,3 град. в худшем сечении составляет 0,103.However, this lens, recalculated to a focal length of 220 mm with a relative aperture of 1: 5.5 and an angular field in the space of objects 2W = 2.6 deg., Has insufficient image quality (for example, for a wavelength of 546 nm, transverse aberration for a point on the axis is 0.0006 mm, and for the edge of the angular field, the transverse aberration in the meridional section is 0.0165 mm, and in the sagittal section 0.00164 mm, the meridional astigmatic segment is 0.065 mm, and the sagittal astigmatic segment is 0.015 mm). The modulation transmission coefficients for this lens for the above focal length, relative aperture, and angular field are also insufficient, which indicates a corresponding insufficient image quality (for example, the polychromatic modulation transmission coefficient for a spatial frequency of 120 mm -1 in the spectral range from 435 nm up to 656 nm with weight coefficients for wavelengths equal to one, for a point on the axis 0.231; and for an angular field W = 1.3 degrees in the worst section, it is 0.103.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик объектива.The objective of the invention is to increase the operational characteristics of the lens.
Технический результат - повышение качества изображения.The technical result is an increase in image quality.
Это достигается тем, что в четырехлинзовом объективе, содержащем три компонента, первый из которых по ходу лучей - двухлинзовый, состоящий из двояковыпуклой и плосковогнутой линз, причем плоскость обращена к изображению, второй компонент - одиночная положительная линза с одной выпуклой поверхностью, обращенной к предмету, третий компонент - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, и отношение радиуса первой оптической поверхности по ходу лучей двояковыпуклой линзы из первого компонента к радиусу ее второй поверхности по модулю более 0,9 и менее 1,8; в отличие от известного, в первом компоненте обе линзы одиночные, а радиус второй оптической поверхности по ходу лучей двояковыпуклой линзы из первого компонента по модулю больше радиуса первой оптической поверхности плосковогнутой линзы, радиус первой оптической поверхности по ходу лучей плосковогнутой линзы из первого компонента по модулю больше радиуса первой оптической поверхности второго компонента, кроме того,This is achieved by the fact that in a four-lens lens containing three components, the first of which along the rays is a two-lens one, consisting of a biconvex and plano-concave lenses, the plane facing the image, the second component being a single positive lens with one convex surface facing the subject, the third component is a single negative meniscus convex to the object, and the ratio of the radius of the first optical surface along the rays of the biconvex lens from the first component to the radius of its second ited modulus greater than 0.9 and less than 1.8; in contrast to the known component, both lenses are single in the first component, and the radius of the second optical surface along the rays of the biconvex lens from the first component is larger in absolute value than the radius of the first optical surface of the flat-concave lens, the radius of the first optical surface along the rays of the flat-concave lens from the first component is larger in absolute value the radius of the first optical surface of the second component, in addition,
1,4<n1<1,6;1.4 <n 1 <1.6;
1,47<n2<1,6;1.47 <n 2 <1.6;
1,4<n3<1,6;1.4 <n 3 <1.6;
63<ν1<95;63 <ν 1 <95;
60<ν2<71;60 <ν 2 <71;
63<ν3<95;63 <ν 3 <95;
, ,
где: n1, n2, n3, - показатели преломления материала для линии е первой, второй и третьей линз по ходу лучей;where: n 1 , n 2 , n 3 , are the refractive indices of the material for line e of the first, second, and third lenses along the rays;
ν1, ν2, ν3, - коэффициенты дисперсии материала для линии е первой, второй и третьей линз по ходу лучей;ν 1 , ν 2 , ν 3 , are the dispersion coefficients of the material for line e of the first, second, and third lenses along the rays;
d - толщина отрицательного мениска;d is the thickness of the negative meniscus;
- фокусное расстояние всего объектива для линии е. is the focal length of the entire lens for line e.
При этом второй компонент может быть выполнен в виде выпукло-плоской линзы и выполнены соотношения;In this case, the second component can be made in the form of a convex-flat lens, and the relations
1,63<n4<1,68;1.63 <n 4 <1.68;
46<ν4<58,46 <ν 4 <58,
где n4, ν4 - показатель преломления и коэффициент дисперсии материала для линии е четвертой линзы по ходу лучей;where n 4 , ν 4 is the refractive index and the dispersion coefficient of the material for line e of the fourth lens along the rays;
Кроме того, второй компонент может быть выполнен в виде положительного мениска, у которого отношение радиуса первой оптической поверхности по ходу лучей к радиусу его второй оптической поверхности более 0,2 и менее 0,45.In addition, the second component can be made in the form of a positive meniscus, in which the ratio of the radius of the first optical surface along the rays to the radius of its second optical surface is more than 0.2 and less than 0.45.
На фиг.1 представлена оптическая схема предложенного объектива с выпукло-плоской линзой во втором компоненте, на фиг.2 - с мениском.Figure 1 presents the optical diagram of the proposed lens with a convex-flat lens in the second component, figure 2 - with a meniscus.
Четырехлинзовый объектив (фиг.1) состоит из четырех последовательно расположенных по ходу лучей от предмета одиночных линз, первая из которых - двояковыпуклая линза 1, вторая - плосковогнутая, обращенная плоскостью к изображению линза 2, третья - выпукло-плоская линза 3, обращенная плоскостью к изображению, во втором варианте исполнения (фиг.2) - положительный мениск 5, обращенный выпуклостью к предмету; четвертая - отрицательный мениск 4, обращенный выпуклостью к предмету. За отрицательным мениском 4 могут находиться одна или несколько призм и (или) плоскопараллельных пластин. При этом апертурная диафрагма расположена на расстоянии 0,1 мм за линзой 3, но может находиться и в другом месте.The four-lens lens (Fig. 1) consists of four single lenses sequentially located along the rays from the subject, the first of which is a
Во втором варианте исполнения на фиг.2 третья линза выполнена в виде положительного мениска 5, обращенного выпуклостью к предмету. При этом апертурная диафрагма расположена на расстоянии 0,1 мм за линзой 5, но может находиться и в другом месте.In the second embodiment of FIG. 2, the third lens is made in the form of a
Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив, то есть световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4 (во втором случае 1, 2, 5, 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, that is, the light flux from an object located at infinity enters the lens, where it passes through
В соответствии с предложенным решением рассчитаны объективы по обоим вариантам исполнения, исправленные в спектральном диапазоне от 435 нм до 656 нм. Основная расчетная длина волны 546 нм (линия е).In accordance with the proposed solution, lenses were calculated for both versions corrected in the spectral range from 435 nm to 656 nm. The main calculated wavelength is 546 nm (line e).
Конструктивные параметры объектива по первому варианту исполнения приведены в табл.1.The design parameters of the lens according to the first embodiment are given in table 1.
Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:
Для данного объектива отношение радиуса первой оптической поверхности по ходу лучей двояковыпуклой линзы из первого компонента к радиусу ее второй поверхности по модулю равно 1,4456.For this lens, the ratio of the radius of the first optical surface along the rays of the biconvex lens from the first component to the radius of its second surface is equal to 1.4456 in absolute value.
Выполнены соотношения:The relations are satisfied:
n1=1,4485;n 1 = 1.4485;
n2=1,518294;n 2 = 1.518294;
n3=1,4485;n 3 = 1.4485;
n4=1,659961;n 4 = 1.659961;
ν1=91,53;ν 1 = 91.53;
ν2=63,83;ν 2 = 63.83;
ν3=91,53;ν 3 = 91.53;
ν4=50,81;ν 4 = 50.81;
. .
Конструктивные параметры объектива по второму варианту исполнения приведены в табл.2.The design parameters of the lens according to the second embodiment are given in table 2.
Характеристики рассчитанного объектива:Characteristics of the calculated lens:
Для данного объектива отношение радиуса первой оптической поверхности по ходу лучей двояковыпуклой линзы из первого компонента к радиусу ее второй поверхности по модулю равно 1. Отношение радиуса первой оптической поверхности по ходу лучей второго компонента к радиусу его второй оптической поверхности равно 0,3542. Выполнены соотношения:For this lens, the ratio of the radius of the first optical surface along the rays of the biconvex lens from the first component to the radius of its second surface is modulo 1. The ratio of the radius of the first optical surface along the rays of the second component to the radius of its second optical surface is 0.3542. The relations are satisfied:
n1=1,4485;n 1 = 1.4485;
n2=1,518294;n 2 = 1.518294;
n3=1,4485;n 3 = 1.4485;
ν1=91,53;ν 1 = 91.53;
ν2=63,83;ν 2 = 63.83;
ν3=91,53;ν 3 = 91.53;
. .
стеклаMark
glass
преломления ne Indicator
refraction n e
дисперсии νe Coeff.
variances ν e
В табл.3 приведены аберрации для длины волны 546 нм рассчитанных вариантов объективов в сравнении с ближайшим аналогом.Table 3 shows the aberrations for the wavelength of 546 nm of the calculated lens options in comparison with the closest analogue.
В табл.4 приведены полихроматические коэффициенты передачи модуляции для пространственной частоты 120 мм-1 для спектрального диапазона от 435 нм до 656 нм, рассчитанные при весовых коэффициентах по длинам волн, равным единице рассчитанных вариантов объективов в сравнении с ближайшим аналогом. Объектив - ближайший аналог пересчитан на фокусное расстояние 220 мм при относительном отверстии 1:5,5.Table 4 shows the polychromatic modulation transmission coefficients for a spatial frequency of 120 mm -1 for the spectral range from 435 nm to 656 nm, calculated at weighting coefficients at wavelengths equal to unity of the calculated lens options in comparison with the closest analogue. Lens - the closest analogue is counted at a focal length of 220 mm with a relative aperture of 1: 5.5.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан четырехлинзовый объектив с повышенным качеством изображения.Thus, as a result of the proposed solution, a technical result is obtained: a four-lens lens with improved image quality is created.
Claims (3)
1,4<n1<1,6,
1,47<n2<1,6,
1,4<n3<1,6,
63<ν1<95,
60<ν2<71,
63<ν3<95,
0,005<d/f'<0,1,
где n1, n2, n3, - показатели преломления материала для линии е первой, второй и третьей линз по ходу лучей;
ν1, ν2, ν3, - коэффициенты дисперсии материала для линии е первой, второй и третьей линз по ходу лучей;
d - толщина отрицательного мениска;
f' - фокусное расстояние всего объектива для линии е.1. A four-lens lens containing three components, the first of which is a two-lens lens along the rays, consisting of a biconvex and plano-concave lenses, the plane facing the image, the second component being a single positive lens with one convex surface facing the subject, and the third component being a single the negative meniscus convex to the object and the ratio of the radius of the first optical surface along the rays of the biconvex lens from the first component to the radius of its second surface modulo more than 0.9 and less than 1.8, characterized in that in the first component both lenses are single, and the radius of the second optical surface along the rays of the biconvex lens from the first component is modulo larger than the radius of the first optical surface of the plano-concave lens, the radius of the first optical surface along the rays of the plano-concave lens the modulus of the first component is greater than the radius of the first optical surface of the second component, in addition,
1.4 <n 1 <1.6,
1.47 <n 2 <1.6,
1.4 <n 3 <1.6,
63 <ν 1 <95,
60 <ν 2 <71,
63 <ν 3 <95,
0.005 <d / f '<0.1,
where n 1 , n 2 , n 3 , are the refractive indices of the material for line e of the first, second, and third lenses along the rays;
ν 1 , ν 2 , ν 3 , are the dispersion coefficients of the material for line e of the first, second, and third lenses along the rays;
d is the thickness of the negative meniscus;
f 'is the focal length of the entire lens for line e.
1,63<n4<1,68,
46<ν4<58,
где n4, ν4 - показатель преломления и коэффициент дисперсий материала для линии е четвертой линзы по ходу лучей.2. The four-lens lens according to claim 1, characterized in that the second component is made in the form of a convex-flat lens and there are relations:
1.63 <n 4 <1.68,
46 <ν 4 <58,
where n 4 , ν 4 is the refractive index and the dispersion coefficient of the material for the line e of the fourth lens along the rays.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009148995/28A RU2412455C1 (en) | 2009-12-30 | 2009-12-30 | Four-element lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009148995/28A RU2412455C1 (en) | 2009-12-30 | 2009-12-30 | Four-element lens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2412455C1 true RU2412455C1 (en) | 2011-02-20 |
Family
ID=46310170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009148995/28A RU2412455C1 (en) | 2009-12-30 | 2009-12-30 | Four-element lens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2412455C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451312C1 (en) * | 2010-02-25 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Objective lens |
RU2784320C1 (en) * | 2022-02-22 | 2022-11-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Apochromat lens |
-
2009
- 2009-12-30 RU RU2009148995/28A patent/RU2412455C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451312C1 (en) * | 2010-02-25 | 2012-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Objective lens |
RU2784320C1 (en) * | 2022-02-22 | 2022-11-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Apochromat lens |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8254040B2 (en) | Super-wide-angle lens system and imaging module having same | |
JP4293291B2 (en) | Imaging lens, imaging device, and portable terminal | |
US9690080B2 (en) | Wide angle lens | |
JP5252842B2 (en) | Imaging lens | |
TW201307885A (en) | Optical lens assembly for image taking | |
KR102004800B1 (en) | Lens module | |
JP6569079B2 (en) | Wide-angle lens system and imaging device | |
KR20140024647A (en) | Reflective type telephoto lens and photographing apparatus | |
CN113640945B (en) | Image pickup lens | |
JP2021026063A (en) | Image capturing lens | |
JP2013114262A (en) | Zoom lens system | |
RU2451312C1 (en) | Objective lens | |
JP2012141572A (en) | Optical lens module for bar code reading device | |
RU2396581C1 (en) | Large-aperture lens | |
JP2008026594A (en) | Near infrared imaging lens | |
RU2412455C1 (en) | Four-element lens | |
KR20130056698A (en) | Image lense unit | |
RU2308063C1 (en) | Fast high-speed lens | |
KR101823177B1 (en) | Image Lense Unit | |
KR101404199B1 (en) | Image Lense Unit | |
RU2445659C1 (en) | Large-aperture lens | |
RU2351967C1 (en) | Fast lens | |
JP7553093B2 (en) | Imaging optical system and imaging device | |
KR101404200B1 (en) | Image Lense Unit | |
JP2012088708A (en) | Wide-angle relay lens and optical system using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20191217 |