СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ
HIGH-APERTURE LENS

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве фотографического и киносъемочного объектива.
I,3
II,1
II,1,1
II,1,2
II,2
II,3
II,1
II,2
II,3
Известен светосильный объектив, который описан в патенте на полезную модель RU 109575, МПК G02B 9/00, опубл. 20.10.2012. В светосильном объективе, содержащем 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 II, 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, 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.
Однако данный объектив имеет недостаточную светосилу и малое угловое поле.
I
I,1
I,2
п
Наиболее близким аналогом является светосильный объектив, описанный в патенте на изобретение RU 2431165, МПК G02B 9/62, опубл. 10.10.2011. Объектив содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент содержит три мениска, обращенных выпуклостями к пространству объекта: положительный мениск, склеенный мениск, содержащий положительный и отрицательный мениски, и отрицательный мениск с оптической силой φ, склеенный из двояковыпуклой с оптической силой φ и двояковогнутой с оптической силой φ линз. Второй компонент состоит из склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, двояковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта. Отрицательный мениск первого компонента и положительный мениск с оптической силой φ второго компонента выполнены в виде одиночных линз.
Однако объектив при фокусном расстоянии 50 мм и относительном отверстии 1:1,2 имеет недостаточно большой задний отрезок 33,32 мм.
Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с повышенными оптическими и технологическими характеристиками и задним отрезком не менее 39 мм.
Технический результат - увеличение заднего отрезка для использования объектива с зеркальными фотоаппаратами формата APS-C (25,5×18,6 мм), увеличение разрешающей способности объектива, при сохранении фокусного расстояния, углового поля и относительного отверстия 1:1,2.
Для решения поставленной задачи предложен светосильный объектив, состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый компонент выполнен из трех линз, первая из которых - одиночная положительная линза, обращенная выпуклостью к пространству предметов, вторая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и третья линза по ходу лучей - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, второй компонент представлен в виде склеенного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов, состоящего из отрицательной и положительной линз, положительной линзы и последней по ходу лучей линзы, представленной положительной линзой, обращенной выпуклостью к плоскости предметов, в отличие от известного в первом компоненте первая линза выпукло-плоская линза и все линзы первого компонента одиночные, а во втором компоненте в первом мениске отрицательная и положительная линзы выполнены в виде менисков, вторая линза по ходу лучей представлена мениском, обращенным вогнутостью к плоскости предметов, после второй линзы по ходу лучей добавлена плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к плоскости изображений, а последняя линза по ходу лучей в объективе выпукло-плоская.
На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенного светосильного объектива. На фиг. 2 представлен график зависимости модуляционной передаточной функции от поля изображения при относительном отверстии 1:1,2. На фиг. 3 представлен график зависимости модуляционной передаточной функции от поля изображения при относительном отверстии 1:2,8. На фиг. 4 представлен график зависимости модуляционной передаточной функции от пространственной частоты при относительном отверстии 1:1,2. На фиг. 5 представлен график зависимости модуляционной передаточной функции от пространственной частоты при относительном отверстии 1:2,8.
Светосильный объектив (фиг. 1) состоит из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент I состоит из одиночной плосковыпуклой линзы 1, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов, одиночного положительного мениска 2, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предмета, и отрицательного мениска 3, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предмета. Второй компонент II состоит из отрицательного склеенного мениска, обращенного вогнутой поверхность к плоскости предметов, состоящего из отрицательного мениска 4 и положительного мениска 5; положительного мениска 6, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов; плосковыпуклой линзы 7, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости изображения, и плосковыпуклой линзы 8, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов.
Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки.
В соответствии с предложенным решением был рассчитан светосильный объектив с фокусным расстоянием f`=50 мм, относительным отверстием 1:1,2 и линейным полем изображения 25,5×18,6 мм. Результаты расчета представлены графиками на фиг. 2, 3, 4, 5.
Спектральные характеристики представлены в таблице 1.
Конструктивные параметры предлагаемого объектива приведены в таблице 2.
Характеристики рассчитанного светосильного объектива:
Фокусное расстояние
51.478 мм
Диафрагменное число D/F:
1:1.2
Диаметр входного зрачка
41.05 мм
Положение входного зрачка
57.23 мм
Диаметр выходного зрачка
144.9 мм
Положение выходного зрачка
- 181.73 мм
Длина системы
119.577 мм
Отрицательная сферическая аберрация первого компонента I компенсируется положительной сферической аберрацией второго компонента II. Кома первого и второго компонентов скоррегированы. Положительный астигматизм первого компонента I скомпенсирован отрицательным астигматизмом второго компонента II. Дисторсия первого компонента I, положительная по величине, минимизирована отрицательной дисторсией второго компонента II. Хроматические аберрации положения и увеличения скоррегированы в первом I и во втором компонентах самостоятельно.
Контраст изображения до y`=10 мм на частоте 30 л/мм при относительном отверстии 1:1,2>38%, в то время как у прототипа ≈33%. Задний отрезок составляет S`=39,777, а световой диаметр последней линзы не превышает 36,1 мм, что позволяет устанавливать объектив на зеркальные фотоаппараты, в том числе и с байонетом Nikon F.
Таким образом, предлагаемый светосильный объектив позволил при сохранении линейного поля улучшить качество изображения и увеличить задний отрезок, улучшить технологичность, увеличить разрешающую способность, что позволяет его использовать вместе с зеркальными фотоаппаратами формата APS-C (25,5×18,6 мм и менее)