КОМПАКТНЫЙ ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 1995 года по МПК G02B9/34 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к фотографическим объективам, и может использоваться в малогабаритных фотокамерах.

Известно большое число оптических схем объективов, предназначенных для компактных фотокамер. Известные объективы (патент США N 4542961 НКИ 350-475, 1985; патент США N 4836665, НКИ 350-476, 1989), имеют уменьшенную линзовую часть (длину ≈ 0,27f' 0,4f') и состоят из трех-четырех линз, не обеспечивая высокого качества изображения, а залинзовое расположение апертурной диафрагмы обычно приводит к сильному виньетированию пучков лучей для крайних полевых углов, что дает резкое падение освещенности на краю кадра (более 80%).

Наиболее близким к предлагаемому является фотографический объектив (заявка Японии N 63-63881, кл. G 02 B 9/34, 1988), представляющий собой четырехкомпонентную, четырехлинзовую систему. Первый компонент положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов, второй двояковогнутая отрицательная линза, третий положительная линза, четвертый положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов.

Для угловых полей, не превышающих 2 ω- 40^о 45^о, объектив хорошо исправлен в отношении всех полевых аберраций, однако форма этой коррекции такова, что даже при незначительном увеличении полевых углов астигматизм, кривизна изображения и кома быстро возрастают. Для 2 ω 67^о эти аберрации имеют недопустимо большие значения (астигматизм ≈12 мм, меридиональная кривизна x_m' ≈8 мм), при которых разрешающая способность на краю кадра не может превышать 5-10 лин/м, а величина дисторсии достигает ≈7%
Кроме того, габаритные соотношения объектива (общая длина d_Σ≈ (1,25-1,3)f'), длина линзовой части d_линз ≈0,6f' не обеспечивают компактность конструкции и не позволяют использовать схему в малогабаритных фотокамерах.

Цель изобретения улучшение качества изображения и обеспечение высокой разрешающей способности по всему кадру при увеличении углового поля зрения до 2 ω= 67^о (в 1,4 раза), а также уменьшение габаритов системы (общей длины до 1,1f', линзовой части до 0,4f') для получения компактного фотографического объектива.

Для этого в компактном фотографическом объективе, состоящем из четырех компонентов, причем первый компонент положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов, второй двояковогнутая линза, третий положительная линза, четвертый мениск, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов; третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, четвертый компонент отрицательный, причем в объективе выполняются следующие соотношения:
0,6f' <f₁' < 0,8f'
0,7f' < r₇ < 1,5f'
0,5 < < 0,8, где f' фокусное расстояние объектива;
f'₁ фокусное расстояние первого компонента;
r_i радиус кривизны i-ой поверхности.

Примером объектива является объектив, обладающий следующими характеристиками:
Фокусное расстояние f' 33 мм
Относительное отверстие I:K 1:3,5
Угловое поле в пространстве предметов 2 ω= 64^о
Габариты системы d_Σ= 36,9 мм
d_линз 13,6 мм
Разрешающая способность
не менее 70 мм^-1 в центре кадра
не менее 30 мм^-1 на краю кадра
Дисторсия для угла поля зрения
2 ω= 30^о (y' 19 мм) Δ y_гл' 0,3%
Определенность на краю кадра 30%
На фиг.1 представлена принципиальная оптическая схема объектива; на фиг. 2 и 3 графики аббераций широких пучков лучей; на фиг.4 графики аберраций главных лучей объектива; на фиг.5 графики функции передачи модуляции (ФПМ) для различных точек поля изображения.

Объектив (см. фиг.1) содержит четыре компонента: положительный мениск 1, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов, двояковогнутую отрицательную линзу 2, двояковыпуклую положительную линзу 3 и отрицательный мениск 4, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов. Апертурная диафрагма расположена между вторым и третьим компонентами.

В таблице приведены конструктивные параметры схемы.

Предлагаемая конструкция позволяет получить высококачественное изображение для углового поля зрения 2 ω= 67^о, имеет достаточно равномерную освещенность изображения по всему кадру, а также обладает компактными габаритами, так что объектив может быть использован в малогабаритных фотокамерах.

Использование: в малогабаритных фотокамерах. Сущность изобретения: компактный фотографический объектив представляет собой четырехкомпонентную систему, первый компонент - положительный мениск 1, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов, второй - двояковогнутая линза 2, третий - двояковыпуклая линза 3, четвертый компонент - отрицательный мениск 4, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов. Фокусное расстояние объектива f′ , фокусное расстояние первого компонента и радиусы i-ой поверхности удовлетворяют условиям (1)-(3): 0,7f′<r₇<1,5f′ (2), . Выполнение третьего компонента в виде двояковыпуклой линзы 3, а четвертого - в виде отрицательного мениска 4, при соблюдении соотношений (1) - (3) обеспечивает высокое качество изображения по всему кадру при увеличении углового поля зрения объектива 2ω=67^° и позволяет уменьшить габариты системы (общей длины до 1,1 f′, линзовой части до 0,4f′ ) для получения компактного фотографического объектива. 5 ил.

КОМПАКТНЫЙ ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ, состоящий из четырех компонентов, причем первый компонент положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов, второй двояковогнутая линза, третий - положительная линза, четвертый мениск, обращенный выпуклой поверхностью в сторону поля предметов, отличающийся тем, что третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, четвертый компонент отрицательный, причем в объективе выполняются следующие соотношения:

0,7 f^' < r₇ < 1,5 f';
0,5 < r₈/r₇ < 0,8,
где f' фокусное расстояние объектива;
фокусное расстояние первого компонента;
r_i радиус кривизны i-й поверхности.