ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ ОРТОСКОПИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2020 года по МПК G02B9/58 G02B11/26 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве фотографического объектива в беззеркальных фотокамерах.

Известен широкоугольный фотообъектив по патенту US №5805359 - вариант исполнения №7, США, опубл. 08.09.1998 г. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент включает отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и положительный склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта. Второй компонент включает положительный склеенный дублет, состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта. Объектив рассчитан на работу с беззеркальными фотокамерами, имеет относительное отверстие 1/2.85, фокусное расстояние ƒ' = 21,15 мм и угловое поле зрения 2ω=91,6°. Но в данном объективе происходит существенное падение разрешающей способности по полю - практически в 4 раза при остаточном контрасте равном 20%. Также фотообъектив обладает невысокой технологичностью, обусловленной наличием линз с асферической формой поверхностей высшего порядка.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является широкоугольный ортоскопический фотообъектив МР-2 типа Руссар, описанный в книге Д.С. Волосова, Фотографическая оптика, 2-е изд., Москва, Искусство, 1978 г., табл. V,5; рис. V,10a; стр. 371-372. Объектив содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент включает отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и положительный склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент включает положительный склеенный дублет, состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта. Объектив рассчитан на работу с беззеркальными фотокамерами, имеет относительное отверстие 1/5.6, фокусное расстояние ƒ' = 19 мм и угловое поле зрения 2ω=95°. Но у данного объектива невысокое качество изображения по полю и низкая технологичность, обусловленная наличием двух линз, форма поверхностей которых образует полусферы, при этом отношение диаметра к центральной толщине для одной из них более 20.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является улучшение качества изображения по полю зрения и повышение технологичности при сохранении величины относительного отверстия и линейного поля изображения.

Технический результат - улучшение качества изображения по полю зрения и повышение технологичности при сохранении величины относительного отверстия и линейного поля изображения.

Это достигается тем, что, в широкоугольном ортоскопическом объективе, состоящем из установленных по ходу луча двух компонентов, первый из которых положительный и содержит расположенные последовательно одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и положительный дублет, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент положительный и содержит положительный дублет, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, в отличие от известного, соотношение диаметра к центральной толщине отрицательного мениска в первом компоненте не превышает 10, а соотношение диаметра к модулю радиуса кривизны выпуклой поверхности отрицательного мениска во втором компоненте не превышает 1,2.

Кроме того, широкоугольный ортоскопический объектив может удовлетворять следующим условиям:

1,65 < n₁ = n₂ < 1,66,

57 < ν₁ = ν₂ < 58,

1,57 < n₃ < 1,58,

41 < ν₃ < 42,

1,65 < n₄ < 1,66,

51 < ν₄ <52,

1,69 < n₅ < 1,70,

54,5 < ν₅ < 55,5,

1,61 < n₆ < 1,62,

36,5 < ν₆ < 37,5,

где: n_i - показатель преломления i-ой линзы широкоугольного ортоскопического объектива,

ν_i - величина дисперсии i-ой линзы широкоугольного ортоскопического объектива.

Изобретение поясняется чертежами:

- Фиг. 1. Принципиальная оптическая схема широкоугольного ортоскопического объектива

- Фиг. 2. Полихроматическая частотно-контрастная характеристика широкоугольного ортоскопического объектива при относительном отверстии 1/5.6

Для решения поставленной задачи предложен широкоугольный ортоскопических объектив (фиг. 1), состоящий из двух компонентов, первый из которых содержит по ходу луча одиночный отрицательный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта и положительный дублет склеенный, из двояковыпуклой линзы 2 и двояковогнутой линзы 3, второй компонент положительный и содержит положительный дублет, склеенный из двояковогнутой линзы 4 и двояковыпуклой линзы 5, и одиночный отрицательный мениск 6, обращенный вогнутостью к пространству объекта.

В качестве примера конкретного исполнения предлагается широкоугольный ортоскопический объектив, рассчитанный на работу с беззеркальными фотокамерами, с фокусным расстоянием ƒ' = 19,8 мм, относительным отверстием 1/5.6 и угловым полем зрения 2ω=95°.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что улучшение качества изображения по полю зрения достигается преимущественно за счет перераспределения коррекционной нагрузки во втором компоненте как между склеенным дублетом и мениском, так и внутри склеенного дублета, при этом подбор соответствующих марок стекол в склейке позволяет существенно снизить влияние комы на качество получаемого изображения. Такое построение схемы объектива дало возможность не только сохранить ортоскопичность, но и уйти от полусферической формы поверхностей мениска во втором компоненте, а в первом соотношение диаметра к центральной толщине линзы с полусферической формой поверхностей уменьшить с 20 до 7.

В таблице 1 представлены конструктивные параметры примера конкретного исполнения.

При этом объектив удовлетворяет следующим условиям:

D₁/d₁ = 19,4/2,9 < 10

D₁₁/|R₁₀| = 16,0/|-14,421| < 1,2

1,65 <n₁ = n₂ = 1,6595 < 1,66,

57 < ν₁ = ν₂ = 57,35 < 58,

1,57 < n₃ = 1,5750 < 1,58,

41 < ν₃ = 41,30 < 42,

1,65 < n₄ = 1,6569 < 1,66,

51 < ν₄ = 51,15 < 52,

1,69 < n₅ = 1,6920 < 1,70,

54,5 < ν₅ = 55,05 < 55,5,

1,61 < ₆ = 1,6129 < 1,62,

36,5 < ν₆ = 36,94 < 37,5,

где: D₁ - диаметр отрицательного мениска в первом компоненте,

d₁ - центральная толщина отрицательного мениска в первом компоненте,

D₁₁ - диаметр отрицательного мениска во втором компоненте,

R₁₀ - радиус кривизны выпуклой поверхности отрицательного мениска во втором компоненте.

Работает объектив следующим образом: световые пучки, исходящие от предмета, расположенного на бесконечности, последовательно проходят компоненты I-II оптической системы и формируют изображение в плоскости наилучшей установки.

Широкоугольный ортоскопический объектив при относительном отверстии 1/5.6 и остаточном контрасте в изображении равном 20% обеспечивает разрешение 65 мм^-1 для центра поля, что в 1,6 раза выше, чем у объектива Руссар, 64 мм^-1 для точки поля, у' = 10 мм, что в 1,8 раза выше, чем у объектива Руссар и 52 мм^-1 для точки поля у' = 20 мм, что в 2,9 раза выше, чем у объектива Руссар. Падение разрешающей способности по полю от у' = 0 мм до у' = 20 мм не превышает 20%. Модуль дисторсии по всему полю изображения не более 0,2% как и у объектива Руссар.

Таким образом, в заявляемом широкоугольном ортоскопическом объективе достигнут технический результат - улучшено качество изображения по полю зрения и повышена технологичность при сохранении величины относительного отверстия и линейного поля изображения.

Объектив предназначен для использования в качестве фотографического объектива в беззеркальных фотокамерах. Широкоугольный ортоскопический объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент положительный и содержит расположенные последовательно одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительный дублет, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент положительный и содержит положительный дублет, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта. Технический результат - улучшение качества изображения по полю зрения и повышение технологичности при сохранении величины относительного отверстия и линейного поля изображения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Широкоугольный ортоскопический объектив, состоящий из установленных по ходу луча двух компонентов, первый из которых положительный и содержит расположенные последовательно одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительный дублет, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент положительный и содержит положительный дублет, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, отличающийся тем, что соотношение диаметра к центральной толщине отрицательного мениска в первом компоненте не превышает 10, а соотношение диаметра к модулю радиуса кривизны выпуклой поверхности отрицательного мениска во втором компоненте не превышает 1,2.

2. Широкоугольный ортоскопический объектив по п. 1, отличающийся тем, что объектив удовлетворяет следующим условиям:

1,65 < n₁ = n₂ < 1,66,

57 < ν₁ = ν₂ < 58,

1,57 < n₃ < 1,58,

41 < ν₃ < 42,

1,65 < n₄ < 1,66,

51 < ν₄ <52,

1,69 < n₅ < 1,70,

54,5 < ν₅ < 55,5,

1,61 < n₆ < 1,62,

36,5 < ν₆ < 37,5,

где: n_i - показатель преломления i-ой линзы широкоугольного ортоскопического объектива,

ν_i - величина дисперсии i-ой линзы широкоугольного ортоскопического объектива.