Объектив типа рыбий глаз
FISH EYE LENS TYPE

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве фотографического объектива.
Известен объектив типа рыбий глаз, описанный в патенте US №3850509, МПК G02B 9/64, опубликованном 26.11.1974 г. Фотографический объектив типа рыбий глаз состоит по ходу лучей из отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предметов, положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предметов, отрицательной линзы, обращенной вогнутой поверхностью к плоскости изображения, склеенного положительного мениска, обращенного выпуклой стороной к плоскости предметов, состоящего по ходу луча из отрицательного и положительного менисков, обращенных выпуклыми сторонами к плоскости предметов, плоскопараллельной пластинки, выполняющей роль светофильтра, положительного склеенного мениска, состоящего по ходу луча из отрицательной линзы, обращенной вогнутой поверхностью к плоскости изображения, и положительной линзы, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов, положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости изображения, и двояковыпуклой склеенной положительной линзы, состоящей по ходу луча из отрицательного мениска, обращенного выпуклой стороной к плоскости предметов, и двояковыпуклой положительной линзы, причем имеют место следующие соотношения:
123
2
8
4
5
9
13
где ƒ - фокусное расстояние объектива, ƒ - фокусное расстояние первой, второй и третьей линз, ƒ - фокусное расстояние второй линзы, r - радиус кривизны склеенной поверхности четвертой линзы, ν и ν - число аббе линз, входящих в склеенную линзу четыре, r - радиус кривизны линзы четыре со стороны плоскости изображения, r - радиус кривизны склеенной поверхности пятой линзы.
Однако данный объектив обладает недостаточно большим отношением заднего фокального отрезка к фокусному расстоянию и недостаточной технологичностью, так как отсутствуют радиусы, равные бесконечности.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является объектив типа рыбий глаз, описанный в патенте US №3734600, МПК G02B 9/60, опубликованном 22.05.1973 г. Объектив типа рыбий глаз состоит по ходу лучей из двух оптических компонентов, разделенных воздушным промежутком, первый из которых по ходу лучей выполнен из первого и второго одиночных отрицательных менисков, обращенных вогнутыми поверхностями к плоскости изображения, и склеенной линзы, расположенной за вторым одиночным отрицательным мениском, второй оптический компонент выполнен по ходу лучей из первой положительной склеенной линзы и второй положительной линзы. Склеенная линза первого оптического компонента выполнена из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости изображения. Первая склеенная линза второго оптического компонента склеена из отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предмета, и двояковыпуклой линзы, вторая положительная линза второго оптического компонента выполнена склеенной из плоско-выпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости изображения. Кроме того, имеют место следующие соотношения:
7
R<0,
1
2
3
4
7
где ƒ - фокусное расстояние всего объектива; R - радиус кривизны первой по ходу луча поверхности первой линзы; R - радиус кривизны второй по ходу луча поверхности первой линзы; R - радиус кривизны первой по ходу луча поверхности второй линзы; R - радиус кривизны второй по ходу луча поверхности второй линзы; R - радиус кривизны второй по ходу луча поверхности четвертой линзы.
Однако данный объектив обладает недостаточно большим отношением заднего фокального отрезка к фокусному расстоянию (2,4608), что при масштабировании объектива до фокусного расстояния в 8,5 мм соответствует фокальному отрезку значительно меньше 38 мм, что, в свою очередь, не позволит использовать объектив в зеркальных фотоаппаратах, а также недостаточной технологичностью, так как отсутствуют радиусы, равные бесконечности.
Задачей изобретения является создание объектива типа рыбий глаз с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - увеличение отношения заднего отрезка к фокусному расстоянию более 4,5 крат, что позволит использовать объектив с зеркальными фотоаппаратами, и повышение технологичности.
Это достигается тем, что в объективе типа рыбий глаз, состоящем по ходу лучей из двух оптических компонентов, разделенных воздушным промежутком, первый из которых по ходу лучей выполнен из одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости изображения, одиночной отрицательной линзы, обращенной вогнутой поверхностью к плоскости изображения, и склеенной линзы, состоящей по ходу лучей из положительной и отрицательной линз, второй оптический компонент выполнен по ходу лучей из первой положительной склеенной линзы, состоящей из отрицательной и двояковыпуклой линз, и второй положительной линзы, в отличие от известного, вторая одиночная отрицательная линза первого оптического компонента выполнена в виде плоско-вогнутой линзы, склеенная линза первого оптического компонента выполнена склеенной из плоско-выпуклой линзы и двояковогнутой линзы, в первый оптический компонент введена одиночная двояковыпуклая линза, установленная по ходу лучей за склеенной линзой, первая положительная склеенная линза второго оптического компонента выполнена из двояковогнутой и двояковыпуклой линз и обращена выпуклой поверхностью к плоскости изображения, вторая положительная линза второго оптического компонента выполнена одиночной двояковыпуклой, причем имеют место соотношения
2
7
8
1.45<n=n=n<1.5
2
7
8
65<ν=ν=ν<75
3
5
1.6<n=n<1.65
6
1.7<n<1.8,
2
3
5
6
7
8
где n, n, n, n, n и n - показатели преломления материала второй, третьей, пятой, шестой, седьмой и восьмой по ходу лучей линз соответственно для линии спектра D,
2
7
8
ν, ν и ν - коэффициенты дисперсии второй, седьмой и восьмой по ходу лучей линз соответственно для линии спектра D.
На фиг. 1 изображена оптическая схема объектива, на фиг. 2 - частотно-контрастная характеристика предлагаемого объектива для 10 л/мм и 30 л/мм, длины волн.
Объектив типа рыбий глаз (фиг. 1) состоит из двух оптических компонентов, первый из которых выполнен по ходу лучей из отрицательного мениска 1, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предмета, отрицательной плоско-вогнутой линзы 2, обращенной вогнутой поверхностью к плоскости изображения, склеенной линзы, состоящей по ходу лучей из положительной плоско-выпуклой линзы 3 и двояковогнутой линзы 4, обращенной вогнутой поверхностью к плоскости изображения, и одиночной двояковыпуклой линзы 5. Второй оптический компонент состоит по ходу лучей из склеенной линзы, выполненной из двояковогнутой линзы 6 и двояковыпуклой линзы 7, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости изображения, и одиночной двояковыпуклой линзы 8. Апертурная диафрагма расположена между одиночной двояковыпуклой линзой 5 первого оптического компонента и двояковогнутой линзой 6, склеенной с двояковыпуклой линзой 7 второго оптического компонента на расстоянии 6,6 мм от двояковогнутой линзы 6, склеенной с двояковыпуклой линзой 7.
Объектив типа рыбий глаз работает следующим образом.
Световой поток, исходящий из плоскости предмета, находящейся в бесконечности, проходит через отрицательный мениск 1, плоско-вогнутую линзу 2, плоско-выпуклую линзу 3, склеенную с двояковогнутой линзой 4, через двояковыпуклую линзу 5, двояковогнутую линзу 6, склеенную с двояковыпуклой линзой 7, и через двояковыпуклую линзу 8. Далее световой поток, пройдя через все оптические элементы объектива типа рыбий глаз, строит изображение в плоскости наилучшей установки, в которой находится фотоприемное устройство (на фиг. не указано). Фокусировка объектива на конечное расстояние осуществляется перемещением всей оптической схемы.
В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив типа рыбий глаз, исправленный в спектральном диапазоне от 435 нм до 656 нм с конструктивными данными, представленными в табл. 1.
Рассчитанный объектив типа рыбий глаз имеет следующие характеристики:
Фокусное расстояние объектива
8,42 мм
Относительное отверстие
1:3.5
Угловое поле в пространстве предметов
180 град.
Линейное поле в пространстве изображений
2Y'=22,54 мм
Задний фокальный отрезок
39,44 мм
Для данного объектива имеют место соотношения
2
7
8
1.45<n=n=n=1,48746<1.5
2
7
8
65<ν=ν=ν=70,084<75
3
5
1.6<n=n=1,624351<1.65
6
1.7<n=l,755234<1.8
В таблице 2 приведены длины волн и весовые коэффициенты предлагаемого светосильного объектива для 10 л/мм и 30 л/мм по варианту конкретного исполнения.
Объектив типа рыбий глаз имеет две плоские оптические поверхности: первая - у отрицательной плоско-вогнутой линзы 2 первого оптического компонента, вторая - у положительной плоско-выпуклой линзы 3, склеенной с двояковогнутой линзой 4. Кроме того, вторая, шестая и седьмая линзы объектива сделаны из одинакового материала, что характеризует его повышенную технологичность. Таким образом, обеспечено получение технического результата: создан объектив типа рыбий глаз с увеличенным отношением заднего отрезка к фокусному расстоянию более 4,5 крат, что позволит использовать объектив с зеркальными фотоаппаратами и с повышенной технологичностью.