ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2021 года по МПК G02B9/60 

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

Известен широкоугольный светосильный объектив, рассчитанный на работу с полнокадровыми зеркальными фотокамерами, по патенту Японии JP5959999 - вариант исполнения №1, МПК G02B 9/60, опубл. 01.07.2016. Объектив имеет относительное отверстие 1/1.45, фокусное расстояние ƒ'=32,2 мм и линейное поле изображения 2у'=43 мм. Обладает сложной оптической схемой, включающей тринадцать линз из девяти различных оптических материалов. При этом содержит две асферические поверхности высшего порядка. Все вышеуказанное не только негативно сказывается на технологичности, но и отрицательно отражается на массогабаритных характеристиках данного объектива.

Известен широкоугольный фотографический объектив, рассчитанный на работу с полнокадровыми зеркальными фотокамерами, по патенту США US3731989 - вариант исполнения №1, МПК G02B 9/60, опубл. 08.05.1973. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент включает отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу. Второй компонент включает двояковогнутую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу. Объектив имеет относительное отверстие 1/2.8, фокусное расстояние ƒ'=36 мм (в пересчете на работу с полнокадровой зеркальной фотокамерой) и угловое поле зрения 2ω=62°. Отличает данный объектив компактность и технологичность конструкции, однако он имеет невысокое качество изображения по краю поля зрения, а также низкую светосилу.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является широкоугольный фотографический объектив, рассчитанный на работу с полнокадровыми зеркальными фотокамерами, по патенту США US4257678 - вариант исполнения №1, МПК G02B 9/60, опубл. 24.03.1981. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент положительный и включает отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и содержащий двояковыпуклую и двояковогнутую линзы. Второй компонент положительный и включает двояковогнутую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу. Объектив имеет относительное отверстие 1/2.8, фокусное расстояние ƒ'=34,6 мм (в пересчете на работу с полнокадровой зеркальной фотокамерой) и угловое поле зрения 2ω=64°. Отличает данный объектив компактность и технологичность конструкции, однако он имеет низкую светосилу.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение относительного отверстия при сохранении высокого качества изображения и величины углового поля зрения.

Технический результат - увеличение относительного отверстия при сохранении высокого качества изображения и величины углового поля зрения.

Это достигается тем, что в широкоугольном светосильном объективе, состоящем из установленных по ходу луча двух компонентов, первый из которых положительный и содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительную двухсклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент положительный и содержит двояковогнутую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу, в отличие от известного, в положительной двухсклеенной линзе первого компонента отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта.

Кроме того, широкоугольный светосильный объектив может удовлетворять следующим условиям:

1,67<n₂<1,68,

47<v₂<48,

1,62<n₃<1,63,

35<v₃<36,

1,75<n₄<1,76,

27<v₄<28,

1,74<n₅=n₆<1,75,

49<v₅=v₆<51,

где:

n_i - показатель преломления i-ой линзы широкоугольного светосильного объектива,

v_i - величина дисперсии i-ой линзы широкоугольного светосильного объектива.

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг. 1. Принципиальная оптическая схема широкоугольного светосильного объектива

Фиг. 2. Полихроматическая частотно-контрастная характеристика широкоугольного светосильного объектива при относительном отверстии 1/2.0

Для решения поставленной задачи предложен широкоугольный светосильный объектив (фиг. 1), состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых положительный и содержит расположенные последовательно отрицательный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительный склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к пространству объекта, второй компонент положительный и содержит двояковогнутую линзу 4, положительный мениск 5, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу 6.

В качестве примера конкретного исполнения предлагается широкоугольный светосильный объектив, рассчитанный на работу с зеркальной фотокамерой, с фокусным расстоянием ƒ'=35 мм, относительным отверстием 1/2.0 и угловым полем зрения 2ω=62°.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что увеличение относительного отверстия объектива достигается при перераспределении возможностей коррекции аберраций широких пучков, за счет смены знака оптической силы одной из внешних поверхностей склейки в первом компоненте с соответствующим подбором оптических материалов в склейке, который в свою очередь позволил уменьшить вклад склеиваемой поверхности во все монохроматические аберраций, что скомпенсировало рост аберраций узких наклонных пучков. Такое построение схемы объектива дало возможность при равных фокусных расстояниях увеличить площадь входного зрачка в два раза, что пропорционально увеличило светосилу.

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 светосильный объектив при относительном отверстии 1/2.0 обеспечивает разрешение 30 мм^-1 для центра поля с контрастом более 60%, по полю от у'=0 мм до y'=19 мм с контрастом более 30%. Модуль дисторсии по всему полю изображения не превышает 2,1%.

В таблице 1 представлены конструктивные параметры примера конкретного исполнения.

Таким образом, в заявляемом широкоугольном светосильном объективе достигнут представленный ранее технический результат - увеличено относительное отверстие при сохранении высокого качества изображения и величины углового поля зрения.

Изобретение может быть использовано в качестве фотографического объектива в зеркальных фотокамерах. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент положительный и 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 положительный и включает двояковогнутую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу. Технический результат - увеличение относительного отверстия при сохранении высокого качества изображения и величины углового поля зрения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Широкоугольный светосильный объектив, состоящий из установленных по ходу двух компонентов, первый из которых положительный и содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительную двухсклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент положительный и содержит двояковогнутую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу, отличающийся тем, что в положительной двухсклеенной линзе первого компонента отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта.

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

1,67<n₂<1,68,

47<v₂<48,

1,62<n₃<1,63,

35<v₃<36,

1,75<n₄<1,76,

27<v₄<28,

1,74<n₅=n₆<1,75,

49<v₅=v₆<51,

где: n_i - показатель преломления i-й линзы широкоугольного светосильного объектива,

v_i - величина дисперсии i-й линзы широкоугольного светосильного объектива.