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 положительного мениска, положительной склеенной линзы и отрицательного мениска.
Второй компонент состоит из отрицательного склеенного мениска, положительной двояковыпуклой линзы и положительного мениска.
Объектив имеет относительное отверстие 1:0,95, удовлетворительное качество изображения, но его линейное поле изображения составляет 12,3×7,5 мм (пленка формата S16), задний отрезок от последней поверхности объектива до плоскости пленки слишком мал, что не позволяет его использовать при съемке профессиональной киносъемочной аппаратурой, содержащей зеркальный обтюратор, с помощью которого оператор имеет возможность одновременно наблюдать за композицией кадра и резкостью снимаемого объекта.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является светосильный киносъемочный объектив [2] для формата пленки S35 (22,5×18,6 мм) с увеличенным задним отрезком для возможности работы зеркального обтюратора и высоким качеством изображения.
I,1
I,2
I,2,1
I,2,2
II,2
II,3
Светосильный объектив, содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых содержит линзу с положительной оптической силой φ, склеенный мениск с оптической силой (φ, содержащий положительный мениск с оптической силой φ и отрицательный мениск с оптической силой φ; обращенные выпуклостями к пространству объекта, отрицательный склеенный мениск, содержащий двояковыпуклую положительную и двояковогнутую отрицательную линзы, и второй компонент, состоящий из склеенного отрицательного мениска, обращенного вогнутостями к пространству объекта, состоящего из отрицательной двояковогнутой линзы и положительной двояковыпуклой линзы, положительной двояковыпуклой линзы с оптической силой φ и положительного мениска с оптической силой φ, обращенного выпуклостями к пространству объекта.
Светосильный объектив, принятый за прототип, имеет высокое качество изображения только при фокусном расстоянии f'≤50 мм, а с увеличением фокусного расстояния f' качество изображения существенно падает.
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение фокусного расстояния при сохранении высокого относительного отверстия 1:1,2, заднего отрезка и высокого качества изображения.
I,1
I,2
I,2,1
I,2,2
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 положительную линзу с положительной оптической силой φ, склеенный мениск с оптической силой φ; содержащий положительный мениск с оптической силой φ и отрицательный мениск с оптической силой φ; обращенные выпуклостями к пространству объекта, отрицательный склеенный мениск, содержащий двояковыпуклую положительную и двояковогнутую отрицательную линзы, и второй компонент II, состоящий из склеенного отрицательного мениска, обращенного вогнутостями к пространству объекта, состоящего из отрицательной двояковогнутой линзы и положительной двояковыпуклой линзы, положительной двояковыпуклой линзы с оптической силой φ и положительного мениска с оптической силой φ, обращенного выпуклостями к пространству объекта.
I,1
I,2
I,2,1
I,2,2
II,2
II,3
В отличие от прототипа, положительная линза первого компонента с положительной оптической силой φ выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостями к пространству объекта, а относительные оптические силы склеенного мениска с оптической силой φ первого компонента I, содержащего положительный мениск с оптической силой φ и отрицательный мениск с оптической силой φ, также положительной двояковыпуклой линзы с оптической силой φ и положительного мениска с оптической силой φ второго компонента II имеют значения:
I,1
ЭКВ
I,2
ЭКВ
0,5<φ/φ=|φ/φ|<0,8;
I,2,1
ЭКВ
I,2,2
ЭКВ
0,25<φ/φ<0,35; 0,9<|φ/φ|<1,1;
II,2
ЭКВ
II,3
ЭКВ
1,3<φ/φ<1,5; 0,7<φ/φ<0,9.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что такое выполнение предлагаемого светосильного объектива позволило увеличить фокусное расстояние более чем в 1,7 раза при сохранении относительного отверстия 1:1,2 и обеспечении высокого качества изображения: визуальная разрешающая способность по всему полю достигает более 100 л/мм.
I,1
I,1
Кроме того, в светосильном объективе обеспечивается большой задний отрезок, световой диаметр положительной линзы первого компонента с положительной оптической силой φ, выполненной в виде мениска, обращенного выпуклостями к пространству объекта, соизмерим с диаметрами положительных линз первого компонента с положительной оптической силой φ ряда объективов с меньшими значениями фокусных расстояний, что позволяет применять унифицированную бленду и фильтры.
Таким образом, достигнут технический результат, заключающийся в увеличении фокусного расстояния и высокого качества 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.
Светосильный объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой AD.
Первый компонент I содержит положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта, отрицательный склеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, содержащий положительный мениск 2 и отрицательный мениск 3, обращенные выпуклостями к пространству объекта, а также отрицательный склеенный мениск, содержащий двояковыпуклую положительную линзу 4 и двояковогнутую отрицательную линзу 5.
Второй компонент II содержит отрицательный склеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, состоящий из отрицательной двояковогнутой линзы 6 и положительной двояковыпуклой линзы 7, положительной двояковыпуклой линзы 8 и положительного мениска 9, обращенного выпуклостью к пространству объекта.
Первый I и второй II компоненты разделены апертурной диафрагмой AD.
I,1
I,2,1
I,2,2
II
2
II
3
Кроме того, положительный мениск 1 первого компонента I с положительной оптической силой φ, отрицательный мениск первого компонента I, содержащий положительный мениск 2 с оптической силой φ и отрицательный мениск 3 с оптической силой φ, а также положительная двояковыпуклая линза 8 с оптической силой φ, и положительный мениск 9 с оптической силой φ, второго компонента II имеют значения:
I,1
ЭКВ
I,2
ЭКВ
0,5<φ/φ=|φ/φ|<0,8;
I,2,1
ЭКВ
I,2,2
ЭКВ
0,25<φ/φ<0,35; 0,9<|φ/φ|<1,1;
II,2
ЭКВ
1,3<φ/φ<1,5;
II,3
ЭКВ
0,7<φ/φ<0,9,
I,1
где φ - оптическая сила положительной двояковыпуклой линзы;
I,2
φ - оптическая сила отрицательного склеенного мениска;
I,2,1
φ - оптическая сила положительного мениска склеенного мениска;
I,2,2
φ - оптическая сила отрицательного мениска склеенного мениска;
II,2,
φ - оптическая сила двояковыпуклой линзы;
II,3
φ - оптическая сила положительного мениска;
ЭКВ
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 в плоскости, совмещенной приемником.
Выбор конфигурации первой линзы 1, оптических сил одиночных и склеенных линз позволил обеспечить коррекцию аберраций объектива при увеличении фокусного расстояния, которые пропорциональны его значению.
Выбор первой линзы двояковыпуклой позволил внести значительные положительные сферическую аберрацию, кому, астигматизм и дисторсию, которые по своим значениям более, чем в 10 раз превышают значения аберраций менисковой первой линзы прототипа.
I,2,1
I,2,2
Отрицательный склеенный мениск, содержащий положительный мениск 2 с оптической силой φ и отрицательный мениск 3 с оптической силой φ вносят отрицательные аберрацию и кому и положительные астигматизм и дисторсию.
II,3
Одиночная положительная двояковыпуклая линза 8 с отрицательной силой φ, вносит положительные сферическую аберрацию, кому и астигматизм, и значительную отрицательную дисторсию.
II,3
Положительный мениск 9 с оптической силой φ, обращенный выпуклостью к пространству объекта, вносит большой отрицательный астигматизм.
Окончательно отрицательная сферическая аберрация первого компонента I компенсируется положительной сферической аберрацией второго компонента II. Кома каждого из компонентов незначительна, практически скорректирована.
Астигматизм положительный первого компонента I компенсирован отрицательным астигматизмом второго компонента II.
Положительная дисторсия первого компонента I скомпенсирована отрицательной дисторсией второго компонента II.
I,1
I,2,1
I,2,2
II,2
II,3
Выбор оптических сил первой линзы 1 с положительной оптической силой φ, склеенного мениска, содержащего положительный мениск 2 с оптической силой φ и отрицательный мениск с оптической силой φ, а также двояковыпуклой линзы 8 с оптической силой φ и положительного мениска 9 с оптической силой φ, удовлетворяющих условию:
I,1
ЭКВ
I,2
ЭКВ
0,5<φ/φ=|φ/φ|<0,8;
I,2,1
ЭКВ
I,2,2
ЭКВ
0,25<φ/φ<0,35; 0,9<|φ/φ|<1,1;
II,2
ЭКВ
1,3<φ/φ<1,5;
II,3
ЭКВ
0,7<φ/φ<0,9,
позволило исправить хроматизм положения, который с увеличением фокусного расстояния пропорционально увеличивается, и кривизну изображения.
Благодаря использованию предлагаемого технического решения был разработан и рассчитан светосильный объектив с фокусным расстоянием f'=85 мм, относительным отверстием 1:1,2 и линейным полем изображения 25,5×18,6 мм. Конструктивные параметры и результаты расчета приведены в Приложении.
Основные характеристики светосильного объектива:
Диаметр световой первой линзы, мм
73
Задний отрезок, мм
37,9
Диаметр световой последней линзы, мм
38
Качество изображения:
I,1
ЭКВ
I,2
ЭКВ
Оптические силы линз составляют: φ/φ=0,70|φ/φ|=0,59;
I,2,1
ЭКВ
I,2,2
ЭКВ
φ/φ=0,3; |φ/φ|=1;
II,2
ЭКВ
II,3
ЭКВ
φ/φ=1,424; 0,7<φ/φ<0,82.
Контраст изображения линзы с частотой 30 л/мм при относительном отверстии 1:1,2 по всему полю не зачетном расстоянии от объектива, равном 4200 мм более 0,3.
Таким образом, предлагаемый светосильный объектив позволил увеличить фокусное расстояние в 1,7 раза по сравнению с прототипом, а при относительном отверстии 1:1,2 получить высокое качество изображения по всему полю формата кадра S35 (25,5×18,6 мм).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Германия, патент №269693, МПК: G02В 9/62, G02В 11/34, опубл. 05.07.1989 г.
2. Российская Федерация, патент на полезную модель №98258, МПК: G02В 9/00, опубл. 10.10.2010 г. - прототип.