Компактный объектив перископического типа на основе клиновидных призм с поверхностями свободной формы

Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Казин С.В., Левин И.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Левин И.А., Казин С.В. Компактный объектив перископического типа на основе клиновидных призм с поверхностями свободной формы // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 10. С. 3–10. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-10-03-10

G. I. Greisukh, E. G. Ezhov, I. A. Levin, and S. V. Kazin Compact periscope-type objective based on wedge-shaped prisms with free-form surfaces [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 10. P. 3–10. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-10-03-10

Ссылка на англоязычную версию:

G. I. Greisukh, E. G. Ezhov, I. A. Levin, and S. V. Kazin, "Compact periscope-type objective based on wedge-shaped prisms with free-form surfaces," Journal of Optical Technology. 88(10), 553-557 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000553

Аннотация:

Рассмотрены особенности компоновки оптической схемы объектива перископического типа на основе клиновидных призм с поверхностями свободной формы. Даны рекомендации по коррекции аберраций исходной оптической системы и контролю углов падения лучей на поверхности призм там, где зоны отражения и преломления лучей перекрываются. Эффективность данных рекомендаций продемонстрирована результатами расчёта компактного объектива перископического типа, предназначенного для работы в спектральном интервале, охватывающем видимый и ближний инфракрасный диапазоны. Элементы оптической схемы объектива выполнены из технологичных и коммерчески доступных марок пластмасс.

Ключевые слова:

объектив перископического типа, клиновидная призма, поверхность свободной формы, коррекция аберраций

Благодарность:

Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда (проект № 20-19-00081).

Коды OCIS: 110.0110, 220.0220

Список источников:

1. Bareau J., Clark P.P. The optics of miniature digital camera modules // Proceedings of SPIE. 2006. V. 6342. P. 63421F-1 – 63421F-11.
2. Бронштейн И.Г., Зверев В.А., Лившиц И.Л., Kim Young-Gi, Kim Tae-Young, Jung Phil-Ho. Выбор оптической схемы и расчет малогабаритных объективов для мобильных телефонов // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 5. С. 25–31.
3. Steinich T., Blahnik V. Optical design of camera optics for mobile phones // Advanced Optical Technologies. 2012. V. 1. № 1–2. P. 51–58.
4. Greisukh G.I., Ezhov E.G., Levin I.A., Stepanov S.A. Design of achromatic and apochromatic plastic microobjectives // Applied Optics. 2010. V. 49. № 23. P. 4379–4384.
5. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Левин И.А., Степанов С.А. Расчет пластмассово-линзовых микрообъективов суперахроматов // Компьютерная оптика. 2011. Т. 35. № 4. С. 473–479.
6. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Казин С.В., Степанов С.А. Однослойные киноформные элементы для фото- и видеокамер мобильных устройств // Компьютерная оптика. 2017. Т. 41. № 2. С. 218–226.
7. Wen-Shing Sun, Chuen-Lin Tien, Jui-Wen Pan, Yu-Hao Chao, Pu-Yi Chu. Optimization design of periscope type 3X zoom lens design for a five megapixel cellphone camera // Proceedings of SPIE. 2016. V. 10150. P. 1015005-1 – 1015005-6.
8. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Казин С.В., Степанов С.А. Компоновка и расчёт рефракционно-дифракционного объектива перископического типа для мобильного устройства связи // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 11. С. 51–57.
9. Hiroaki Hoshi, Naosato Taniguchi, Hideki Morishima, Takeshi Akiyama, Shouichi Yamazaki, Atsushi Okuyama. Off-axial HMD optical system consisting of aspherical surfaces without rotational symmetry // Proceedings of SPIE. 1996. V. 2653. P. 234–242.
10. Zhenfeng Zhuang, Qijia Cheng, Phil Surman, Yuanjin Zheng, Xiao Wei Sun. A compact and lightweight offaxis lightguide prism in near to eye display // Optics Communications. 2017. V. 393. P. 143–151.
11. Dewen Cheng, Yongtian Wang, Hong Hua, Jose Sasian. Design of a wide-angle, lightweight head-mounted display using free-form optics tiling // Optics Letters. 2011. V. 36. № 11. P. 2098–2100.
12. Dewen Cheng, Yongtian Wang, Hong Hua, Talha M.M. Design of an optical see-through head-mounted display with a low f-number and large field of view using a freeform prism // Applied Optics. 2009. V. 48. № 14. P. 2655–2668.
13. Fang F.Z., Zhang X.D., Weckenmann A., Zhang G.X., Evans C. Manufacturing and measurement of freeform optics // CIRP Annals – Manufacturing Technology. 2013. V. 62. № 2. P. 823–846.
14. Dick L., Risse S., Tünnermann A. Injection molded high precision freeform optics for high volume applications // Advanced Optical Technologies. 2012. V. 1. № 1–2. P. 39–50.
15. Hiroshi Owari, Shinsuke Kawai, Yukihiro Mukai, Shigekazu Terada, Takeshi Matsuo, Masafumi Seigo, Akihiro Yano, Tadaomi Imura, Daisuke Emi, Seiichiro Kitagawa. Technology development of mold fabrication for free-form surface, DOE and microlens // Proceedings of SPIE. 2006. V. 6110. P. 61100T-1 – 61100T-10.
16. Blalock T., Medicus K., DeGroote J. Nelson fabrication of freeform optics // Proceedings of SPIE. 2015. V. 9575. P. 95750H-1 – 95750H-10.
17. MITSUBISHI GAS CHEMICAL [Электронный ресурс]. URL: http://www.mgc.co.jp/eng/products/kc/iupizeta_ep.html.
18. Aoki N., Togino T., Tamagawa A. Image-forming optical system and apparatus using the same // Patent U.S. 6,084,715 G02B 27/10, G02B 27/14 359/627. 2000.
19. Yi Zhong, Herbert Gross. Initial system design method for nonrotationally symmetric systems based on Gaussian brackets and Nodal aberration theory // Optics Express. 2017. V. 25. № 9. P. 10016–10030.
20. Keisuke Araki. Paraxial analysis of off-axial optical systems // Japanese Journal of Optics (Kogaku). 2000. V. 29. № 3. P. 156–163 (in Japanese).

21. Keisuke Araki. Paraxial and aberration analysis of off-axial optical systems // Optical Review. 2005. V. 12. № 3. P. 219–222.
22. Akiyama Takeshi, Araki Keisuke. Optical system // Patent E.P. 0 977 067 A2 G02B 13/00. 2000.
23. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 720 с. (M. Born Principles of Optics, 4th ed. Pergamon Press. N.Y., 1968).
24. ZEMAX: Optical, illumination, and laser system design software. [Электронный ресурс]. URL: http://www.zemax.com/products/opticstudio.
25. Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Казин С.В., Левин И.А., Степанов С.А. Дифракционные элементы в оптических системах: успехи, проблемы и пути их решения // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2014. Т. 57. № 8–9. С. 683–692.