ЧЕТЫРЕХЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2015 года по МПК G02B9/12 G02B11/06 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве фотографического объектива.

Известен четырехлинзовый фотографический портретный объектив Петцваля, описанный в публикации М. Берека «Основы практической оптики», перевод с немецкого под ред. акад. С.И. Вавилова, государственное технико-теоретическое издательство, Москва, Ленинград, 1933 г., рис.31, 38, стр.35, 36, 59, 60, 61, табл.1, состоящий из двух компонентов, разделенных воздушным промежутком, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - состоящий по ходу лучей из одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению и одиночной двояковыпуклой линзы, причем имеют место соотношения:

n₁=n₄=1,517;

n₂=1,575;

где n₁, n₂, n₄ - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй и четвертой линз.

Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:3,4; недостаточное угловое поле в пространстве предметов с прохождением главного луча 2W=24 град. и недостаточную технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей данного объектива разные и отсутствуют плоские оптические поверхности. Кроме того, для данного объектива входной зрачок - апертурная диафрагма вынесен на расстояние L=0,102f, где f - величина фокусного расстояния, перед первой оптической поверхностью для исправления второй суммы Зейделя, что увеличивает продольные габариты всего объектива.

Известен четырехлинзовый фотографический портретный объектив Петцваля, описанный в справочнике «Вычислительная оптика» под общей ред. М.М. Русинова, Ленинград, «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1984 г., рис.34.1, табл.34.1, стр.355, 356, состоящий из двух компонентов, разделенных воздушным промежутком, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй - состоящий по ходу лучей из одиночных отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы, причем имеют место соотношения:

n₁=n₄=1,5181;

n₂=1,5783,

где n₁, n₂, n₄ - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй и четвертой линз для линии спектра D.

Входной зрачок - апертурная диафрагма в приведенном объективе совпадает с первой поверхностью объектива. Однако данный объектив имеет недостаточное относительное отверстие 1:3, недостаточное угловое поле в пространстве предметов 2W=30 град. и недостаточную технологичность, так как все радиусы оптических поверхностей данного объектива разные и отсутствуют плоские оптические поверхности.

Задачей изобретения является создание объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - повышение относительного отверстия, увеличение углового поля в пространстве предметов и повышение технологичности.

Это достигается тем, что в четырехлинзовом объективе, состоящем по ходу лучей из двух компонентов, разделенных воздушным промежутком, первый из которых - склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй - состоящий из одиночной отрицательной линзы и одиночной двояковыпуклой линзы, в отличие от известного отрицательная линза в первом компоненте выполнена вогнутоплоской, отрицательная линза во втором компоненте выполнена двояковогнутой, радиусы оптических поверхностей двояковыпуклой линзы второго компонента равны по модулю и имеют место соотношения:

1,63<n₁=n₄<1,7;

1,7<n₂<1,9,

где n₁, n₂, n₄ - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй и четвертой линз для линии спектра D.

На чертеже изображена оптическая схема четырехлинзового объектива.

Четырехлинзовый объектив состоит по ходу лучей из двух компонентов, первый из которых - склеенный из двояковыпуклой линзы 1 и вогнутоплоской линзы 2; второй - состоящий из одиночной двояковогнутой линзы 3 и одиночной двояковыпуклой линзы 4. Апертурная диафрагма расположена на расстоянии 3 мм перед линзой 3.

Четырехлинзовый объектив работает следующим образом.

Световой поток, исходящий из плоскости предметов, находящейся в бесконечности, проходит через четырехлинзовый объектив и изображается в плоскости наилучшей установки, в которой находится фотоприемное устройство (не показано).

В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан четырехлинзовый объектив, исправленный в спектральном диапазоне от 435 нм до 656 нм с конструктивными данными, представленными в табл.1.

Рассчитанный четырехлинзовый объектив имеет следующие характеристики:

Фокусное расстояние объектива f' 84,01 мм Относительное отверстие 1:2,2 Угловое поле в пространстве предметов 32 град. Линейное поле в пространстве изображений 2У'=43,26 мм Задний фокальный отрезок 43,22 мм

Для данного объектива имеют место соотношения:

1,63<(n₁=n₄=1,6568)<1,7;

1,7<(n₂=1,755)<1,9.

Таблица 1 Радиусы, мм Толщины, мм Марка стекла Показатель преломления, n_D Коэфф. дисперсии, ν_D Световой диаметр, мм R₁=43,05         37,5   d₁=13 TK21 1,6568 51,11   R₂=-66,53         35,2   d₂=4 ТФ5 1,755 27,52   R₃=∞         33,2   d₃=21   1     R₄=-45,29         23,1   d₄=8 ЛФ5 1,5749 41,3   R₅=26,3         21,5   d₅=3,4   1     R₆=42,17         22,4   d₆=8.8 TK21 1,6568 51,11   R₇=-42,17         22,4       1    

Таблица 2 Вид аберрации Предложенный четырехлинзовый объектив (не более) Поперечная сферическая аберрация для точки на оси при относительном отверстии 1:2,2 0,03 мм Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для углового поля 2W=32 град. -01479 мм Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в сагиттальном сечении для углового поля 2W=32 град. 0,0244 мм Меридиональный астигматический отрезок Х_м для углового поля 2W=32 град. -2,364 мм Сагиттальный астигматический отрезок X_s для углового поля 2W=32 град. -0,2449 мм Дисторсия для углового поля 2W=32 град. 2,34%

В табл.2 приведены аберрации для λ=0,54607 мкм для предлагаемого четырехлинзового объектива по варианту конкретного исполнения.

Предлагаемый объектив имеет одну плоскую оптическую поверхность в первом компоненте и одинаковые по модулю радиусы сферических оптических поверхностей двояковыпуклой линзы второго компонента, что характеризует его повышенную технологичность. Таким образом, обеспечено получение технического результата: создан четырехлинзовый объектив с повышенным относительным отверстием, угловым полем в пространстве предметов при повышенной технологичности.

Изобретение может быть использовано в качестве фотографического объектива. Объектив состоит из двух компонентов, разделенных воздушным промежутком. Первый по ходу лучей компонент - склеенный из двояковыпуклой и вогнутоплоской линз, второй компонент состоит по ходу лучей из одиночной двояковогнутой и одиночной двояковыпуклой линз. Радиусы оптических поверхностей двояковыпуклой линзы второго компонента равны по модулю и имеют место соотношения: 1,63<n₁=n₄<1,7; 1,7<n₂<1,9; где n₁, n₂, n₄ - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй и четвертой линз для линии спектра D. Технический результат - повышение относительного отверстия, увеличение углового поля в пространстве предметов и повышение технологичности. 1 ил., 2 табл.

Четырехлинзовый объектив, состоящий из двух компонентов, разделенных воздушным промежутком, первый из которых по ходу лучей - склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй - состоящий по ходу лучей из одиночной отрицательной линзы и одиночной двояковыпуклой линзы, отличающийся тем, что отрицательная линза в первом компоненте выполнена вогнутоплоской, отрицательная линза во втором компоненте выполнена двояковогнутой, радиусы оптических поверхностей двояковыпуклой линзы второго компонента равны по модулю и имеют место соотношения:
1,63<n₁=n₄<1,7;
1,7<n₂<1,9,
где n₁, n₂, n₄ - показатели преломления материала по ходу лучей первой, второй и четвертой линз для линии спектра D.