СВЕТОСИЛЬНЫЙ ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ
HIGH-APERTURE WIDE-ANGLE LENS

Предлагаемое изобретение относится к кинотехнике, а именно к киносъемочной и фото аппаратуре.
Известен светосильный объектив [1], состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых выполнен из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, положительной двояковыпуклой линзы, одного положительного и двух отрицательных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен из положительной двояковыпуклой линзы, двояковогнутой линзы, двусклеенного положительного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, и двух двояковыпуклых линз.
Объектив имеет следующие характеристики: относительное отверстие 1:1,2, угловое поле зрения 75°30', удовлетворительное качество изображения, но его линейное поле изображения составляет 12,3×7,5 мм (пленка формата S16).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, является светосильный широкоугольный объектив [2], состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых включает в себя установленные последовательно отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, положительную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, двояковыпуклую положительную линзу, и группу линз, включающую положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения и два отрицательных мениска, обращенных вогнутостью к пространству изображения и двояковыпуклую линзу.
Второй компонент II выполнен из положительной двояковыпуклой линзы, двояковогнутой линзы, двусклеенного положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, и двух двояковыпуклых линз.
Объектив имеет следующие характеристики: относительное отверстие 1:1,2, угловое поле зрения 84°, удовлетворительное качество изображения.
К недостаткам следует отнести небольшое линейное поле изображения 12,3×7,5 мм (пленка формата S16).
Основной задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является увеличение линейного поля изображения до формата пленки S35 (25,5×18,6 мм) без ухудшения качества изображения при одновременном увеличении заднего отрезка до величины, достаточной для использования объектива в современных киносъемочных аппаратах с зеркальным обтюратором.
Для решения поставленной задачи предложен светосильный широкоугольный объектив, который, как и прототип, содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой, первый из которых содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, положительную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, и группу линз, состоящую из положительной линзы и двух отрицательных менисков, и второй компонент, состоящий из положительной двояковыпуклой линзы, отрицательной линзы, склеенной линзы и двух положительных двояковыпуклых линз.
4
6
5
8
13
14
В отличие от прототипа группа линз первого компонента, состоящая из трех линз, выполнена с оптической силой φ,,, первая из которых - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения, вторая - двояковыпуклая, и третья - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, а во втором компоненте отрицательная линза выполнена склеенной, состоящей из двояковогнутой отрицательной линзы с оптической силой φ и двояковыпуклой положительной линзы с оптической силой φ, третья линза выполнена трехсклеенной, дополненной положительным мениском с оптической силой φ, при этом оптические силы удовлетворяют условию:
;
;
;
;
4,6,5
где φ - оптическая сила группы линз первого компонента;
8
φ - оптическая сила двояковогнутой отрицательной линзы второго компонента;
13
φ - оптическая сила двояковыпуклой положительной линзы второго компонента;
14
φ - оптическая сила дополненного положительного мениска второго компонента;
0
φ - оптическая сила объектива в целом.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что, такое выполнение предлагаемого светосильного широкоугольного объектива позволило увеличить линейное поле зрения изображения до формата пленки S35 (25,5×18,6 мм) - т.е. приблизительно в два раза, при этом сохранено высокое относительное отверстие 1:1.7 при угловом поле зрения по диагонали 2W=102,6°), полученный задний отрезок до поверхности пленки позволяет использовать этот объектив не только в фотокамерах, но и в профессиональной киносъемочной аппаратуре. При этом изображение контрастно по всему полю.
Таким образом, достигнут технический результат, заключающийся в увеличении линейного поля изображения и заднего отрезка, а также контрастности изображения по всему полю зрения.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена оптическая схема светосильного широкоугольного объектива, а также приложением, в котором даны конструктивные параметры и графики частотно-контрастной характеристики.
Светосильный широкоугольный объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой AD.
Первый компонент содержит отрицательный мениск 1, обращенный вогнутостью к пространству изображения, положительную двояковыпуклую линзу 2, отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к пространству изображения, и группу линз, состоящую их двух отрицательных менисков 4 и 5, второй из которых 5 обращен вогнутостью к пространству изображения, и положительной двояковыпуклой линзы 6.
Второй компонент состоит из положительной двояковыпуклой линзы 7, отрицательной двояковогнутой линзы 8, склеенного мениска 9 и 10 и двух положительных двояковыпуклых линз 11 и 12.
В первом компоненте отрицательный мениск 4 обращен вогнутостью к пространству объекта, между ним и отрицательным мениском 5 помещена положительная двояковыпуклая линза 6.
Во втором компоненте отрицательная линза выполнена в виде двусклеенного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта и состоящего из отрицательной двояковогнутой линзы 8 и положительной двояковыпуклой линзы 13.
Склеенный мениск обращен вогнутостью к пространству изображения и состоит из трех линз: двух отрицательных менисков 9 и 10 и одного положительного 14. Оптическая сила склеенного мениска второго компонента выполнена отрицательной.
Предлагаемый светосильный объектив работает следующим образом.
Лучи от объекта съемки проходят через первый компонент, ограничиваясь апертурной диафрагмой AD.
Положительная двояковыпуклая линза 6 в первом компоненте частично компенсирует сферическую аберрацию, кому, астигматизм, дисторсию и хроматизм.
Во втором компоненте двусклеенный мениск 8, 13 и трехсклееный мениск 9, 10 и 14 компенсируют остаточные сферическую аберрацию, кому, астигматизм, кривизну и хроматизм, создавая контрастное изображение по всему полю зрения на пленке формата S35, при этом задний отрезок достаточно велик, что позволяет использовать объектив не только в фотокамерах, телевизионных камерах, но и в профессиональной киносъемочной аппаратуре.
Положительная двояковыпуклая линза 6 в первом компоненте и выполнение отрицательной линзы двусклеенной в виде менисков 8 и 13 и трехсклеенной линзы, состоящей из менисков 9, 10 и 14, во втором компоненте, а также выбор конфигурации линз, их оптических сил и материалов, позволили обеспечить коррекцию аберраций объектива.
Благодаря использованию предлагаемого технического решения был рассчитан светосильный широкоугольный объектив с фокусным расстоянием f'=14,43 мм, относительным отверстием 1:1,7, угловым полем зрения по горизонтали 2W=86°, по вертикали 2W=69°, по диагонали 2W=106,6°.
Линейное поле изображения составляет 24,5×18,6 мм (пленка S35).
Результаты расчета и конструктивные параметры приведены в Приложении.
Телевизионная дисторсия y'=12,25 мм составляет 2,9%.
Оптические силы линз составляют:
4,6,5
0
8
0
13
0
14
0
φ/φ=-0,014; φ/φ=-0,6; φ/φ=-0,3; φ/φ=-0,24.
Объектив обладает высоким качеством изображения, что подтверждается графиками частотно-контрастной характеристики для дистанции - бесконечность и 700 мм.
Контраст изображения на частоте 30 лин/мм при относительном отверстии 1:1.7≥30% по всему полю изображения для дистанции «бесконечность» и ≥50% для дистанции 700 мм.
Таким образом, предлагаемый светосильный широкоугольный объектив позволил увеличить линейное поле изображения до формата пленки S35 (25,5×18,6 мм) без ухудшения качества изображения при одновременном увеличении заднего отрезка до величины, достаточной для использования объектива в современных киносъемочных аппаратах с зеркальным обтюратором.
Источники информации
1. Российская Федерация, патент №2123714, МПК: G02B 9/62, G02B 11/34, опубл. 20.12.1998 г.
2. Российская Федерация, патент №2123713, МПК: G02B 9/62, G02B 11/34, опубл. 20.12.1998 г. - прототип.