Широкоугольный сверхсветосильный объектив Российский патент 2022 года по МПК G02B9/64 G02B9/12 

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

Известен сверхсветосильный объектив по патенту CN 107272156, Китай, опубл. 09.07.2019. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент включает двояковыпуклую линзу, а также положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостями к пространству объекта. Второй компонент содержит положительный двухсклеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и включающий вогнуто-плоскую и плоско-выпуклую линзы, первую одиночную выпукло-плоскую линзу, отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и включающий выпукло-плоскую и плоско-вогнутую линзы, вторую одиночную выпукло-плоскую линзу и положительный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и включающий двояковыпуклую и двояковогнутую линзы. Объектив обладает 11-линзовой конструкцией и рассчитан на работу с беззеркальной фотоаппаратурой, имеет сверхвысокое относительное отверстие 1/0.95, фокусное расстояние f' = 35 мм и угловое поле зрения 2ω = 44°. Но данный объектив имеет малое линейное поле изображения, которое ограничивает функциональные возможности его применения фотокамерами с форматом кадра APS-C.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является широкоугольный светосильный объектив по патенту JP 5959999 - вариант исполнения №5, Япония, опубл. 2.08.2016. Объектив содержит три компонента, второй и третий из которых разделены апертурной диафрагмой. Первый компонент включает отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к объекту, и двояковогнутую линзу. Второй компонент включает первую одиночную двояковыпуклую линзу, отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, вторую одиночную двояковыпуклую линзу и отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Третий компонент включает отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, первую одиночную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, вторую одиночную двояковыпуклую линзу. Объектив обладает 13-ти линзовой конструкцией и рассчитан на работу с зеркальной фотоаппаратурой, имеет относительное отверстие 1/1.45, фокусное расстояние f' = 34,88 мм и линейное поле изображения 2у'=43 мм. Но данный объектив имеет невысокое значение светосилы и низкую технологичность, обусловленную наличием линз с асферическими поверхностями высшего порядка.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение светосилы объектива и повышение технологичности при сохранении высокого качества изображения и величины линейного поля изображения.

Технический результат - увеличение светосилы объектива и повышение технологичности за счет сокращения числа линз и отказа от линз с асферической формой поверхностей при сохранении высокого качества изображения и величины линейного поля изображения.

Это достигается тем, что в широкоугольном сверхсветосильном объективе, состоящем из установленных по ходу луча трех компонентов, первый из которых отрицательный, второй компонент положительный и содержит первую одиночную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, вторую одиночную двояковыпуклую линзу и отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент положительный, в отличие от известного, первый компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта, во втором компоненте отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, выполнен одиночным, а третий компонент выполнен трехлинзовым и включает первую и вторую одиночные двояковыпуклые линзы и отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта.

Кроме того, форма поверхностей всех линз, входящих в объектив, сферическая и объектив удовлетворяет следующим условиям:

Изобретение поясняется чертежами:

- Фиг. 1. Принципиальная оптическая схема широкоугольного сверхсветосильного объектива

- Фиг. 2. Полихроматическая частотно-контрастная характеристика широкоугольного сверхсветосильного объектива при относительном отверстии 1/1.0

Для решения поставленной задачи предложен широкоугольный сверхсветосильный объектив (фиг. 1), состоящий из трех компонентов, первый из которых отрицательный и содержит отрицательный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта, второй положительный и содержит первую одиночную двояковыпуклую линзу 2, отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к пространству объекта, вторую одиночную двояковыпуклую линзу 4 и двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз 5 и 6, соответственно, третий положительный и содержит первую и вторую одиночные двояковыпуклые линзы 7 и 8, соответственно, и отрицательный мениск 9, обращенный выпуклостью к пространству объекта. При этом второй и третий компоненты разделены апертурной диафрагмой.

В качестве примера конкретного исполнения предлагается широкоугольный сверхсветосильный объектив, рассчитанный на работу с беззеркальной фотокамерой, с фокусным расстоянием а' = 36 мм, относительным отверстием 1/1.0 и линейным полем изображения 2у' = 43 мм.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что увеличение значения относительного отверстия при одновременном сокращении числа линз достигается преимущественно за счет замены третьего пятилинзового компонента на трехлинзовый, что позволило перераспределить коррекционную нагрузку в части аберраций широких пучков и исключить из схемы асферизацию поверхностей. Такое построение схемы объектива дало возможность увеличить относительное отверстие с 1/1.45 до 1/1.0, что нарастило световой поток от объекта более чем в 2 раза.

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

В таблице 1 представлены конструктивные параметры примера конкретного исполнения.

Широкоугольный сверхсветосильный объектив при относительном отверстии 1/1.0 обеспечивает разрешение 30 мм^-1 для центра поля с контрастом более 50%, по полю от у' = 0 мм до у' = 17 мм с контрастом более 20%. Модуль дисторсии по всему полю изображения не превышает 1,5%.

Таким образом, в заявляемом широкоугольном сверхсветосильном объективе достигнут представленный ранее технический результат - увеличение светосилы объектива и повышение технологичности за счет сокращения числа линз и отказа от линз с асферической формой поверхностей при сохранении высокого качества изображения и величины линейного поля изображения.

Объектив может быть использован в качестве фотографического объектива в беззеркальной фотоаппаратуре. Объектив содержит три компонента, второй и третий из которых разделены апертурной диафрагмой. Первый компонент отрицательный и содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта. Второй компонент положительный и содержит первую одиночную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, вторую одиночную двояковыпуклую линзу и двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Третий компонент положительный и содержит первую и вторую одиночные двояковыпуклые линзы и отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта. Технический результат - увеличение светосилы объектива и повышение технологичности за счет сокращения числа линз и отказа от асферической формы поверхностей при сохранении высокого качества изображения и величины линейного поля изображения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Широкоугольный сверхсветосильный объектив, состоящий из установленных по ходу луча трех компонентов, первый из которых отрицательный, второй компонент положительный и содержит первую одиночную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, вторую одиночную двояковыпуклую линзу и отрицательный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент положительный, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта, во втором компоненте отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, выполнен одиночным, а третий компонент выполнен трехлинзовым и включает первую и вторую одиночные двояковыпуклые линзы и отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта.

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

3. Широкоугольный сверхсветосильный объектив по п. 2, отличающийся тем, что объектив удовлетворяет следующим условиям:

1,57<n₁<1,58,

41<ν₁<42,

1,75<n₂=n₆=n₉<1,76,

27<ν₂=ν₆=ν₉<28,

1,69<n₃=n₄=n₇=n₈<1,70,

54,5<ν₃=ν₄=ν₇=ν₈<55,5,

1,65<n₅<1,66,

57<ν₅<58,

где n_i - показатель преломления i-й линзы широкоугольного сверхсветосильного объектива,

ν_i - величина дисперсии i-й линзы широкоугольного сверхсветосильного объектива.