СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к киносъемочной и фотоаппаратуре.
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 положительного мениска, обращенного выпуклостью в пространство объекта, склеенной линзы из двух менисков, обращенных выпуклостью в пространство объекта, и одиночного мениска, обращенного выпуклостью в пространство объекта.
Второй компонент состоит из склеенной линзы, включающей в себя отрицательную двояковогнутую и положительную линзы, положительную двояковыпуклую линзу и склеенную линзу из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью в пространство объекта, и положительной линзы.
Объектив имеет относительное отверстие 1:0,95, удовлетворительное качество изображения, но его линейное поле изображения составляет 12,3×7,5 мм (пленка формата S16).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является светосильный киносъемочный объектив [2] для формата пленки S35 (22,5×18,6 мм).
Светосильный объектив содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых содержит положительный мениск, склеенный мениск, состоящий из положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостями к пространству объекта, отрицательный склеенный мениск, содержащий двояковыпуклую положительную и двояковогнутую отрицательную линзы, и второй компонент II, состоящий из склеенного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, состоящего из отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой линз, положительной двояковыпуклой линзы и одиночную линзу, выполненную в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта.
Светосильный объектив, принятый за прототип, имеет высокое относительное отверстие 1:1.2, удовлетворительное качество изображения, но недостаточное линейное поле зрения 22,5×18,6 мм (диаметр 30.8 мм).
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение линейного поля зрения до 36×24 мм (диаметр 43.27 мм) при сохранении высокого относительного отверстия 1:1,6 и высокого качества изображения.
Для решения поставленной задачи предлагается светосильный объектив, который, как и прототип, содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой, первый I из которых содержит положительный мениск, склеенный мениск, содержащий положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостями к пространству объекта, и второй компонент II, состоящий из склеенного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, содержащего отрицательную двояковогнутую и положительную двояковыпуклую линзы, положительной двояковыпуклой линзы и одиночной линзы.
В отличие от прототипа в первом I компоненте между положительным мениском и склеенным мениском, обращенными выпуклостями в пространство объекта, помещен дополнительно положительный мениск, обращенный выпуклостью в пространство объекта.
Кроме того, одиночная линза второго компонента выполнена положительной плосковыпуклой, обращенной выпуклостью в пространство объекта.
При этом в первом компоненте I показатели преломления положительного мениска, обращенного выпуклостью в пространство объекта, и положительного мениска в склеенном мениске имеют значения 1.59≤n≤1.63, а коэффициент дисперсии 60≤ν≤64, во втором II компоненте показатели преломления отрицательной двояковогнутой линзы в склеенном мениске и одиночной линзы имеют значения 1.64≤n≤1.69, а коэффициент дисперсии 31≤ν≤33, показатели преломления двояковыпуклой линзы в склеенном мениске и одиночной двояковыпуклой линзы имеют значения 1.65≤n≤1.7, а коэффициент дисперсии 55≤ν≤56.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что такое выполнение конфигураций оптических элементов предлагаемого светосильного объектива позволило увеличить линейное поле зрения более чем в 1,4 раза (с 30.8 мм до 43.27 мм), а выполнение марок стекол с указанными показателями и коэффициентами дисперсий позволило сохранить высокое относительное отверстие 1:1,6 и обеспечить высокое качество изображения: визуальная разрешающая способность по всему полю достигает более 100 л/мм, а на частоте 50 л/мм - Частотно-Контрастная Характеристика более 40% для центра и более 20% по всему полю, при этом количество линз на одну меньше (8 линз).
Таким образом, достигнут технический результат, заключающийся в увеличении линейного поля зрения и обеспечении высокого качества изображения при высоком относительном отверстии.
Предлагаемый светосильный объектив иллюстрируется чертежом
на фиг. 1 представлена оптическая схема светосильного объектива, а также Приложением, в котором приведены конструктивные параметры;
на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 представлены графики Частотно-Контрастной Характеристики.
Светосильный объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой AD.
Первый компонент I содержит положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта, склеенный мениск, содержащий положительный 2 и отрицательный мениски 3, обращенные выпуклостями к пространству объекта,
Второй компонент II содержит отрицательный склеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, состоящий из отрицательной двояковогнутой линзы 4 и положительной двояковыпуклой линзы 5, положительной двояковыпуклой линзы 6 и положительной одиночной плосковыпуклой линзы 7.
Между положительным мениском 1 и склеенным мениском 2 и 3 в первом компоненте I, обращенными выпуклостями в пространство объекта, дополнительно помещен положительный мениск 8, обращенный выпуклостью в пространство объекта.
Кроме того, показатели преломления положительного мениска, обращенного выпуклостью в пространство объекта, положительного мениска в склеенном мениске I-го компонента 1.59≤n≤1.63, а коэффициент дисперсии 60≤ν≤64, во втором II компоненте показатели преломления отрицательной двояковогнутой линзы в склеенном мениске и одиночной линзы 1.64≤n1.69, а коэффициент дисперсии 31≤ν≤33, показатели преломления двояковыпуклой линзы в склеенном мениске и одиночной двояковыпуклой линзы 1.65≤n≤1.7, а коэффициент дисперсии 55≤ν≤56.
Работа светосильного объектива осуществляется следующим образом.
Лучи от объекта съемки проходят через первый компонент I, линзы 1, 2, 3 и 8, ограничиваясь апертурной диафрагмой AD, внося небольшие положительную сферическую аберрацию, отрицательную кому, положительный астигматизм и отрицательную кривизну, и второй компонент II объектива линзы 4, 5, 6 и 7 компенсируют эти аберрации, образуя контрастное изображение объекта в плоскости, совмещенной с приемником.
Выбор конфигурации одиночных и склеенных линз позволил увеличить линейное поле изображения в 1.4 раза, а марок стекол с вышеприведенными показателями преломления и дисперсиями обеспечить коррекцию аберраций объектива при сохранении высокого относительного отверстия.
Благодаря использованию предлагаемого технического решения был разработаны и рассчитаны светосильные объективы с фокусным расстоянием f'=85 мм и f'=75 мм, относительным отверстием 1:1,6 и линейным полем изображения 36×24 мм. Конструктивные параметры и результаты расчета объектива f'=85 приведены в Приложении.
Результаты расчета приведены в Приложении.
Приложение
Фокусное расстояние, мм
84.67
Диафрагменное число F/D
1.57
Диаметр входного зрачка, мм
54.08
Положение входного зрачка, мм
77.58
Диаметр выходного зрачка, мм
71.21
Положение выходного зрачка, мм
113.24
Параксиальная высота изображения, мм
21.65
Длина системы, мм
119.19
Спектральный диапазон, мкм
0.434 - 0.656
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. DD, патент №269693, МГЖ: G02В 9/62, G02В 11/34, опубл. 05.07.1989 г.
2. Российская Федерация, патент на полезную модель №107375, МПК: G02В 9/00, опубл. 10.08.2011 г. - прототип.