СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ

Предлагаемая полезная модель относится к кинотехнике, а именно к киносъемочной фото и цифровой аппаратуре.
Известен светосильный объектив с большим относительным отверстием [1].
Объектив состоит из двух компонентов, последовательно расположенных вдоль оптической оси, разделенных апертурной диафрагмой.
Первый компонент состоит из трех менисков, обращенных выпуклостями к пространству объекта, из которых положительные, третий - отрицательный.
Второй компонент состоит из склеенного мениска, обращенного вогнутостями к пространству объекта, и содержит отрицательный и положительный мениска, каждый из которых обращен вогнутостями к пространству предмета, положительного мениска и двояковыпуклой линзы. Объектив имеет относительное отверстие 1:1,4, угловое поле 46°, обеспечивающее киносъемку на формат кадра S35 (22,5×18,6 мм), но качество изображения по полю низкое.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является светосильный объектив [2] для формата пленки S35.
I,3
II,1
II,1,1
II,1,2
II,2
II,3
Светосильный объектив, содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых содержит три мениска, обращенных выпуклостями к пространству объекта, из которых первый и второй мениски с положительными оптическими силами, третий с отрицательной оптической силой φ и второй компонент, состоящий из первого склеенного мениска с оптической силой φ обращенных вогнутостями к пространству объекта, состоящего из двояковогнутой линзы с оптической силой φ и двояковыпуклой линзы с оптической силой φ второго положительного мениска с оптической силой φ и третьей линзы с оптической силой φ.
Оптические силы имеют значения, равные:
0
где φ - оптическая сила всего объектива.
При относительном отверстии 1:1,7, фокусном расстоянии 135 мм объектив имеет низкий контраст изображения (значение ЧКХ): 25 л/мм в центре поля 0,16, на краю поля 0,13; на частоте 50 л/мм в центре поля - 0.15, а на краю поля 0,03; на 100 л/мм контраст по полю, близкий к нулю.
При киносъемке пониженный контраст приводит к нерезкому изображению и соответственно к снижению качества фильмов.
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение высокого качества изображения киносъемочных объектов при относительном отверстии 1:1,7 и фокусных расстояниях не менее 135 мм.
I,3
II,1
II,1,1
II,1,2
II,2
II,3
Для решения поставленной задачи предлагается светосильный объектив, который, как и прототип, содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой, первый I из которых содержит три мениска, обращенных выпуклостью к пространству объекта, из которых первый и второй мениски с положительными оптическими силами, третий мениск с отрицательной оптической силой φ второй компонент, состоящий из первого склеенного мениска с оптической силой φ обращенного вогнутостями к пространству объекта, состоящего из двояковогнутой линзы с оптической силой φ и двояковыпуклой линзы с оптической силой φ второго положительного мениска с оптической силой φ и третьей линзы с оптической силой φ.
II,1
II,2
II,2
В отличие от прототипа первый склеенный мениск второго компонента II, с оптической силой φ, обращенный вогнутостями к пространству объекта, выполнен положительным, второй положительный мениск с оптической силой φ обращен выпуклостью к пространству объекта, а третья линза с оптической силой φ, выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта, при этом оптические силы линз имеют значения:
I,3
o
0,4<|φ/φ|<0,6;
II,1
II,1,1
о
II,1,2
о
II,2
о
II,3
о
1,75<φ/φo<1,95; 0,9<|φ/φ|<1,1; 0,6<φ/φ<0,8; 1,4<φ/φ<1,6; 18<φ/φ<20,
о
где φ - оптическая сила всего объектива.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что такое выполнение предлагаемого светосильного длиннофокусного объектива f'=135 мм позволило при относительном отверстии 1:1,7 улучшить качество изображения по всему полю и повысить контраст изображения: на частоте 25 л/мм более чем в 3 раза по всему полю; на частоте 50 л/мм - в центре поля в 2,5 раза; а на краю поля - в 8 раз; на 100 л/мм довести контраст по полю до 0,15-0,2.
Таким образом, достигнут технический результат, заключающийся в достижении высокого качества изображения по всему полю изображения.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена оптическая схема светосильного объектива, а также Приложением, в котором приведены конструктивные параметры и графики частотно-контрастной характеристики (ЧКХ).
Светосильный объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой AD.
I,3
Первый компонент I содержит положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта, положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и отрицательный мениск 3, обращенный выпуклостью к пространству объекта с оптической силой φ.
II,1
II,1,1
II,1,2
II,2
II,3
Второй компонент II содержит первый отрицательный склеенный мениск с оптической силой φ, состоящий двояковогнутой линзы 4 с оптической силой φ и двояковыпуклой линзы 5 с оптической силой φ, второй положительный мениск 6 с оптической силой φ, и третьей линзы 7 с оптической силой φ.
Первый I и второй II компоненты разделены апертурной диафрагмой AD.
Кроме того, во II-м компоненте первый склеенный мениск 4, 5 выполнен положительным, второй мениск 6 обращен выпуклостью к пространству объекта, а третья линза 7 выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта. При этом оптические силы имеют значения:
I,3
o
0,4<|φ/φ|<0,6;
II,1
1,75<φ/φo<1,95;
II,1,1
о
0,9<|φ/φ|<1,1;
II,1,2
о
0,6<φ/φ<0,8;
II,2
о
1,4<φ/φ<1,6;
II,3
о
18<φ/φ<20
I,3
где φ - оптическая сила отрицательного мениска;
II,1
φ - оптическая сила склеенного мениска;
II,1,1
φ - оптическая сила двояковогнутой линзы;
II,1,2
φ - оптическая сила двояковыпуклой линзы;
II,2
φ - оптическая сила положительного мениска;
II,3
φ - оптическая сила положительного мениска;
о
φ - эквивалентная оптическая сила объектива в целом.
Работа светосильного объектива осуществляется следующим образом.
Лучи от объекта съемки проходят через первый компонент I, ограничиваясь апертурной диафрагмой AD, и второй компонент II объектива формирует изображение в плоскости, совмещенной приемником.
Выполнение первой и второй линз в виде положительных менисков, обращенными выпуклостями к пространству объекта вносят значительные по величине положительные сферическую аберрацию, астигматизм, кривизну изображения и отрицательные значения комы и дисторсии.
I,3
Выполнение третьей линзы в виде отрицательного мениска с оптической силой φ позволили внести соответственно аберрации обратного знака: отрицательную сферическую аберрацию, астигматизм и кривизну изображения и положительные значения комы и дисторсии. Остаточные аберрации I-го компонента компенсируются выбором линз II-го компонента.
II,1
II,1,1
II,1,2
II,2
Склеенный положительный мениск II-го компонента с оптической силой φ, состоящий из двояковогнутой линзы с оптической силой φ и двояковыпуклой линзы с оптической силой φ совместно со вторым мениском, обращенным выпуклостью к пространству объекта с положительной оптической силой φ вносит незначительную отрицательную кому и положительные сферическую аберрацию, кривизну изображения и дисторсию и компенсирует основные остаточные аберрации I-го компонента.
II,3
Выполнение третьей линзы II-го компонента в виде отрицательного мениска с оптической силой φ и обращенной выпуклостью к пространству объекта не вносит сферическую аберрацию и дисторсию, а вносит незначительные отрицательные кому и кривизну изображения и положительный астигматизм, окончательно компенсируя аберрации объектива в целом.
II,3
I,3
II,1,1
II,1,2
II,2
II,3
Выбор оптических сил третьей линзы 3 I-го компонента с отрицательной оптической силой φ склеенного мениска с положительной оптической силой φ содержащего двояковогнутую линзу 4 с оптической силой φ и двояковыпуклую линзу 5 с оптической силой φ, a также второго положительного мениска 6 с оптической силой φ и третьего положительного мениска 7 с положительной оптической силой φ, удовлетворяющих условию:
I,3
o
0,4<|φ/φ|<0,6;
II,1
1,75<φ/φo<1,95;
II,1,1
о
0,9<|φ/φ|<1,1;
II,1,2
о
0,6<φ/φ<0,8;
II,2
о
1,4<φ/φ<1,6;
II,3
о
18<φ/φ<20
позволило исправить хроматизм положения.
Благодаря использованию предлагаемого технического решения был разработан и рассчитан светосильный объектив с фокусным расстоянием f'=135 мм, относительным отверстием 1:1,7 и линейным полем 2у'=33,4 мм.
Основные характеристики светосильного объектива:
Оптические силы:
Полихроматический контраст изображения на частотах 25 л/мм
Частота
Центр поля
Край поля
25
0,4
0,43/0,37
50
0,4
0,38/0,25
100
0,11
0,03/0,06
Таким образом, предлагаемый светосильный объектив позволил получить высокое качество изображения по сравнению с прототипом при относительном отверстии 1:1,7 и фокусном расстоянии 135 мм по всему полю в диаметре 2у'=33,4 мм.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. США, патент №3851953, МПК: G02В 9/62, опубл. 03.12.1974 г.
2. США, патент №4443070, МПК: G02В 9/62, опубл. 17.04.1984 г. прототип.