Светосильный объектив
HIGH-APERTURE LENS

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве фотографического объектива.
Известен фотографический объектив, описанный в патенте US №3043193, МПК G02B 13/00, опубликованном 10.07.1962 г. Фотографический объектив, состоящий из двух оптических компонентов, разделенных воздушным промежутком, первый из которых по ходу лучей состоит из положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предметов, и склеенного мениска, состоящего по ходу лучей из положительной линзы, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов, и отрицательной линзы, обращенной вогнутой поверхностью к плоскости изображения, второй оптический компонент состоит из склеенного мениска, обращенного выпуклой стороной к плоскости изображения, состоящего по ходу лучей из отрицательной линзы, обращенной вогнутой поверхностью к плоскости предметов, и положительной линзы, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости изображения, и двояковыпуклой линзы.
Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие D:f`=1:2.0, а также недостаточную технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей данного объектива разные.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является фотографический объектив, описанный в патенте US №3997248, МПК G02B 13/02, G02B 9/62, опубликованном 14.12.1976 г. Объектив состоит из двух оптических компонентов, разделенных воздушным промежутком, первый из которых по ходу лучей выполнен из трех одиночных положительных и одиночного отрицательного менисков, обращенных выпуклыми поверхностями к плоскости предметов, второй оптический компонент выполнен по ходу лучей из одиночного отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости изображения и одиночной положительной плоско-выпуклой линзы, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов, причем имеют место соотношения:
F
0.9<f/f<1.4
1
2
3
n, n, n>1,61
6
7
0.3/f<1/r-1/r<0.7/f
4
6
n, n>1.7,
4
6
ν, ν<30
5
6
7
0.1f<d+d+d<0.12f
Fb
F
0.55<f/f<0.7,
F
b
Fb
1
2
3
4
6
4
6
6
7
где: f - фокусное расстояние всей системы линз, f - фокусное расстояние первого оптического компонента; f - фокусное расстояние второго оптического компонента; f - задний фокальный отрезок первого оптического компонента; n, n, n, n и n - показатели преломления первой, второй, третьей, четвертой и шестой линз соответственно; ν и ν - число Аббе для четвертой и шестой линз соответственно; r и r - радиусы кривизны первой и второй поверхностей четвертой линзы.
Однако данный объектив обладает недостаточным относительным отверстием D:f`=1:2.0, недостаточным угловым полем 2w=24 град, в пространстве предметов и недостаточной технологичностью, так как все радиусы оптических поверхностей данного объектива разные.
Задачей изобретения является создание светосильного объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - повышение относительного отверстия, увеличение углового поля в пространстве предметов и повышение технологичности.
Это достигается тем, что в светосильном объективе, состоящем из двух оптических компонентов, разделенных воздушным промежутком, первый из которых по ходу лучей выполнен из трех положительных менисков, два из которых одиночные, и одного отрицательного мениска, обращенных выпуклыми поверхностями к плоскости предметов, второй оптический компонент выполнен из отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости изображения, и одиночной положительной плоско-выпуклой линзы, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов, в отличие от известного, в первом оптическом компоненте третий по ходу лучей положительный мениск выполнен склеенным с четвертым по ходу лучей отрицательным мениском, во втором оптическом компоненте первый по ходу лучей отрицательный мениск выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз с одинаковыми по модулю радиусами, причем имеют место соотношения:
1
2
1.59<n=n<1.64,
4
7
1.72<n=n<1.77,
5
1.5<n<1.6,
1
2
4
5
7
где n, n, n, n и n - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй, четвертой, пятой и седьмой линз соответственно для линии спектра D.
На фиг. 1 изображена оптическая схема светосильного объектива, на фиг. 2 - частотно-контрастная характеристика светосильного объектива для показателей 10 л/мм и 30 л/мм.
Светосильный объектив (фиг. 1) состоит по ходу лучей из двух оптических компонентов, первый из которых состоит из одиночного положительного мениска 1, одиночного положительного мениска 2, обращенного выпуклыми поверхностями к плоскости предметов, положительного мениска 3, склеенного с отрицательным мениском 4, обращенного выпуклой стороной к плоскости предметов. Второй оптический компонент светосильного объектива состоит из двояковогнутой линзы 5, склеенной с двояковыпуклой линзой 6, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости изображения, а также одиночной плоско-выпуклой положительной линзы 7, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов. Апертурная диафрагма расположена между отрицательным мениском 4, склеенным с положительным мениском 3 первого оптического компонента и двояковогнутой линзой 5, склеенной с двояковыпуклой линзой 6 второго оптического компонента на расстоянии 5,5 мм от двояковогнутой линзы 5.
Светосильный объектив работает следующим образом.
Световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в бесконечности, проходит через положительный мениск 1, положительный мениск 2, положительный мениск 3, склеенный с отрицательным мениском 4, через двояковогнутую линзу 5, склеенную с двояковыпуклой линзой 6, и через одиночную плоско-выпуклую положительную линзу 7. Далее световой поток, пройдя через все оптические элементы светосильного объектива, 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 светосильный объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 435 нм до 656 нм с конструктивными данными, представленными в табл. 1.
Рассчитанный светосильный объектив имеет следующие характеристики:
Фокусное расстояние объектива f`
84,23 мм
Относительное отверстие
1:1,4
Угловое поле в пространстве предметов
28,5 град.
Линейное поле в пространстве изображений
2Y`=43,26 мм
Задний фокальный отрезок
38,2 мм
Для данного объектива имеют место соотношения:
1
2
1.59<(n=n=1,613094)<1.64,
4
7
1.72<(n=n=1,755234)<1.77,
5
1.5<(n=1,575020)<1.6.
В таблице 2 приведены длины волн и весовые коэффициенты предлагаемого светосильного объектива для 10 л/мм и 30 л/мм по варианту конкретного исполнения.
Светосильный объектив имеет одну плоскую оптическую поверхность - в одиночной положительной линзе второго компонента, и одинаковые по модулю радиусы сферических оптических поверхностей двояковыпуклой линзы, входящей в склеенный мениск второго компонента, что характеризует его повышенную технологичность. Таким образом, обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив с повышенным относительным отверстием, угловым полем в пространстве предметов при повышенной технологичности.