СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2021 года по МПК G02B9/64 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве фотографического объектива в киносъемочной и фотоаппаратуре.

Известен светосильный объектив по патенту RU №2431165, МПК G02B 9/64, 11/34, опубл. 10.10.2011, состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент содержит три мениска, обращенных выпуклостями к пространству объекта: положительный мениск, склеенный мениск, содержащий положительный и отрицательный мениски, и отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент состоит из склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, двояковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта. Объектив имеет высокое относительное отверстие 1/1.2, фокусное расстояние мм и ,линейное поле изображения 25,5×18,6 мм, задний отрезок от последней поверхности объектива до плоскости пленки S'≥32 мм, что позволяет использовать объектив, как в цифровых киносъемочных камерах, так и в камерах, работающих на кинопленку, в которых из-за наличия оптического обтюратора требуется обеспечить большой задний отрезок. Но у данного объектива небольшое угловое поле зрения, низкое качество изображения в краевых зонах кадра и недостаточный задний отрезок, не позволяющий сопрягать данный объектив с зеркальными фотокамерами.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является светосильный объектив по патенту RU №2455667 МПК G02B 9/62, опубл. 10.07.2012. Объектив содержит два компонента, последовательно расположенных вдоль оптической оси, и разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, положительную двояковыпуклую линзу и отрицательную склеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент состоит из склеенного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта и состоящего из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и одиночных первой и второй двояковыпуклых линз. Поверхности первой и второй положительных линз второго компонента, обращенные друг к другу, выполнены асферическими. Объектив имеет высокое относительное отверстие 1/1.2, фокусное расстояние мм и линейное поле изображения 24,5×18,6 мм, задний отрезок от последней поверхности объектива до плоскости пленки S'≥32 мм, что позволяет использовать объектив, как в цифровых киносъемочных камерах, так и в камерах, работающих на кинопленку, в которых из-за наличия оптического обтюратора требуется обеспечить большой задний отрезок. Но невысокое качество изображения в краевых зонах кадра, недостаточный задний отрезок, не позволяют сопрягать данный объектив с зеркальными фотокамерами, а также низкая технологичность, обусловленная асферизацией двух поверхностей линз и применением пяти различных марок оптического стекла.

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

Технический результат - улучшение качества изображения по полю зрения, увеличение заднего отрезка и повышение технологичности путем отказа от линз с асферической формой поверхностей и сокращения количества используемых марок оптического стекла при сохранении высокого относительного отверстия и линейного поля изображения.

Это достигается тем, что, в светосильном объективе, состоящем из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых выполнен по ходу луча из одиночной отрицательной линзы, обращенной вогнутостью к пространству изображений, одиночной двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта, и склеенного из положительной и отрицательной линз, второй компонент выполнен по ходу луча из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта и склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклых линз и одиночных двояковыпуклой и положительной линз, в отличие от известного, в первом компоненте перед одиночной отрицательной линзой, обращенной вогнутостью к пространству изображений установлена по ходу луча одиночная двояковыпуклая линза, а за одиночной отрицательной линзой, обращенной вогнутостью к пространству изображений установлен одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объектов, положительная и отрицательная линзы в склеенном отрицательном мениске выполнены в виде менисков, обращенных выпуклостью к пространству объекта, во втором компоненте одиночная положительная линза выполнена выпукло-плоской и обращена выпуклостью к пространству объекта.

Кроме того, в светосильном объективе в первом компоненте одиночная отрицательная линза, обращенная вогнутостью к пространству изображений может быть выполнена в виде мениска или плосковогнутой линзы, форма поверхностей всех линз, входящих в светосильный объектив, сферическая и объектив удовлетворяет следующим условиям:

1,65<n₁=n₅=n₈=n₉=n₁₀<1,66,

57<v₁=v₅=v₈=v₉=v₁₀<58,

1,57<n₂=n₁₁=n₃<1,58,

41<v₂=v₁₁=v₃<42,

1,75<n₄=n₆=n₇<1,76,

27<v₄=v₆=v₇<28,

где: n _i - показатель преломления i-ой линзы светосильного объектива,

v_i - величина дисперсии i-ой линзы светосильного объектива.

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг. 1. Принципиальная оптическая схема светосильного объектива, где одиночная отрицательная линза, обращенная вогнутостью к пространству изображений, выполнена в виде мениска.

Фиг. 2. Принципиальная оптическая схема светосильного объектива, где одиночная отрицательная линза, обращенная вогнутостью к пространству изображений, выполнена в виде плосковогнутой линзы.

Фиг. 3. График распределения контраста в изображении на пространственной частоте 30 мм^-1 при относительных отверстиях 1/1.2 и 1/2.8 для светосильного объектива, где одиночная отрицательная линза, обращенная вогнутостью к пространству изображений, выполнена в виде мениска.

Фиг. 4. График распределения контраста в изображении на пространственной частоте 30 мм^-1 при относительных отверстиях 1/1.2 и 1/2.8 для светосильного объектива, где одиночная отрицательная линза, обращенная вогнутостью к пространству изображений, выполнена в виде плосковогнутой линзы.

Для решения поставленной задачи предложены два варианта выполнения светосильного объектива. Объектив по первому варианту, (фиг. 1) состоит из двух компонентов, первый из которых содержит по ходу луча двояковыпуклую линзу 1, отрицательный мениск 2, обращенный выпуклостью к пространству объекта, отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к пространству объекта, двояковыпуклую линзу 4 и отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и включающий положительный мениск 5 и отрицательный мениск 6, обращенные выпуклыми поверхностями к пространству объекта, второй компонент положительный и содержит отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящей из двояковогнутой линзы 7 и двояковыпуклой линзы 8, и двух одиночных линз двояковыпуклую линзу 9 и выпукло-плоскую линзу 10. Все линзы выполнены сферическими и удовлетворяют следующим условиям:

1,65<n₁=n₅=n₈=n₉=n₁₀=1,6595<1,66,

57<v_1,=v₅=v₈=v₉=v₁₀=57,38<38,

1,57<n₂=n₃=1,5750<1,58,

41<v₂=v₃=41,30<42,

1,75<n₄=n₆=n₇=1,6595<1,76,

27<v₄=v₆=v₇=27,52<28.

Объектив по второму варианту выполнения (фиг. 2), состоит из двух компонентов, первый из которых содержит по ходу луча двояковыпуклую линзу 1, плосковогнутую линзу 11, отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к пространству объекта, двояковыпуклую линзу 4 и отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и включающий положительный мениск 5 и отрицательный мениск 6, обращенные выпуклыми поверхностями к пространству объекта, второй компонент положительный и содержит отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящей из двояковогнутой линзы 7 и двояковыпуклой линзы 8, и двух одиночных линз двояковыпуклую линзу 9 и выпукло-плоскую линзу 10. Все линзы выполнены сферическими и удовлетворяют следующим условиям:

1,65<n₁=n₅=n₈=n₉=n₁₀=1,6595<1,66,

57<v_1,=v₅=v₈=v₉=v₁₀=57,38<38,

1,57<n₁₁=n₃=1,5750<1,58,

41<v₁₁=v₃=41,30<42,

1,75<n₄=n₆=n₇=1,6595<1,76,

27<v₄=v₆=v₇=27,52<28.

В качестве примеров конкретного исполнения предлагается два варианта светосильного фотографического объектива с фокусным расстоянием мм, относительным отверстием 1/1.2 и задним отрезком не менее S'≥38 мм, рассчитанных на работу с зеркальной фотокамерой с форматом кадра APS-C.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что улучшение качества изображения по полю зрения при одновременном увеличении заднего отрезка, достигается за счет изменения схемы первого компонента, что позволяет перераспределить коррекционную нагрузку в части аберраций широких пучков и исключить из схемы асферизацию поверхностей, при этом уменьшение количества используемых марок оптического стекла с пяти до трех потребовало смену ориентировки склейки первого компонента с обратной на прямую.

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

В таблице 1 представлены конструктивные параметры по первому варианту выполнения.

Светосильные фотографические объективы по обоим вариантам выполнения обеспечивают по всему полю зрения разрешение 30 мм^-1 при относительном отверстии 1/1.2 с контрастом более 35%, что 1,4 раза выше, чем у объектива по патенту RU №2455667 при относительном отверстии 1/2.8 с контрастом более 45% как и у объектива по патенту RU №2455667. Величина заднего отрезка объективов S'≥38,1 мм, а у объектива по патенту RU №2455667 S'≥33,4 мм.

В таблице 2 представлены конструктивные параметры по второму варианту выполнения.

Таким образом, в заявляемом светосильном объективе по первому или второму вариантам выполнения достигнут представленный ранее технический результат - улучшение качества изображения по полю зрения, увеличение заднего отрезка и повышение технологичности путем отказа от линз с асферической формой поверхностей и сокращения количества используемых марок оптического стекла при сохранении высокого относительного отверстия и линейного поля изображения.

Объектив может быть использован в качестве фотографического объектива в киносъемочной и фотоаппаратуре. Светосильный объектив состоит из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент выполнен из одиночной двояковыпуклой линзы, одиночного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, одиночной отрицательной линзы, обращенной вогнутостью к пространству изображений, одиночной двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта и склеенного из положительного и отрицательного менисков. Второй компонент выполнен из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта и склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и одиночных двояковыпуклой и выпукло-плоской, обращенной выпуклостью к пространству объекта, линз. Технический результат - улучшение качества изображения по полю зрения, увеличение заднего отрезка и повышение технологичности, а также сокращение количества используемых марок оптического стекла при сохранении высокого относительного отверстия и линейного поля изображения. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.

1. Светосильный объектив, состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых выполнен по ходу луча из одиночной отрицательной линзы, обращенной вогнутостью к пространству изображений, одиночной двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта и склеенного из положительной и отрицательной линз, второй компонент выполнен по ходу луча из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта и склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклых линз и одиночных двояковыпуклой и положительной линз, отличающийся тем, что в первом компоненте перед одиночной отрицательной линзой, обращенной вогнутостью к пространству изображений, установлена по ходу луча одиночная двояковыпуклая линза, а за одиночной отрицательной линзой, обращенной вогнутостью к пространству изображений, установлен одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, положительная и отрицательная линзы в склеенном отрицательном мениске выполнены в виде менисков, обращенных выпуклостью к пространству объекта, во втором компоненте одиночная положительная линза выполнена выпукло-плоской и обращена выпуклостью к пространству объекта.

2. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что форма поверхностей всех линз, входящих в светосильный объектив, сферическая.

3. Светосильный объектив по п. 2, отличающийся тем, что в первом компоненте одиночная отрицательная линза, обращенная вогнутостью к пространству изображений, выполнена в виде мениска.

4. Светосильный объектив по п. 2 отличающийся тем, что в первом компоненте одиночная отрицательная линза, обращенная вогнутостью к пространству изображений, выполнена в виде плосковогнутой линзы

5. Светосильный объектив по п. 3 или 4, отличающийся тем, что выполняются следующие соотношения:

1,65<n₁=n₅=n₈=n₉=n₁₀<1,66,

57<v₁=v₅=v₈=v₉=v₁₀<58,

1,57<n₂=n₃=n₁₁<1,58,

41<v₂=v₁₁=v₃<42,

1,75<n₄=n₆=n₇<1,76,

27<v₄=v₆=v₇<28,

где n _i - показатель преломления i-й линзы светосильного объектива,

v _i - величина дисперсии i-ой линзы светосильного объектива.