Широкоугольный светосильный фотографический объектив Российский патент 2022 года по МПК G02B9/64 

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

Известен широкоугольный светосильный объектив по патенту ЕР 2993512, МПК G02B 27/00, 7/10, Европейский союз, опубл. 09.03.2016 г. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент включает первый одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, второй одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительный склеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Второй компонент включает положительный склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, положительный склеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, и положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения. Объектив рассчитан на работу с беззеркальной фотоаппаратурой, имеет высокое относительное отверстие 1/1.4, фокусное расстояние ƒ'=28 мм и линейное поле изображения 2у' - 43 мм. Но данный объектив имеет существенное падение освещенности по краю поля зрения, значение которой не превышает 20% для точки поля y'=19 мм и 10% для точки поля у'=21,5 мм, что ограничивает качество получаемого изображения вне зависимости от разрешающей способности объектива.

Известен широкоугольный светосильный объектив по патенту US 10254509 - вариант исполнения №2, МПК G02B 7/38, 27/00, 9/64, 13/02, США, опубл. 09.04.2019 г. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент включает два одиночных отрицательных мениска, обращенных выпуклостями к пространству объекта, положительный склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, одиночные двояковогнутую и двояковыпуклую линзы. Второй компонент включает отрицательный склеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, первый одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, одиночную двояковыпуклую линзу, второй одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, первый и второй одиночные отрицательные мениски, обращенные вогнутостями друг к другу, и третий одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта. Объектив рассчитан на работу с беззеркальной фотоаппаратурой, имеет высокое относительное отверстие 1/1.4, фокусное расстояние ƒ'=28,6 мм и линейное поле изображения 2у'=43 мм. Но у данного объектива невысокое качество изображения по краю поля зрения, а также низкая технологичность, обусловленная многоэлементностью схемы и наличием существенного числа линз с асферической формой поверхностей высшего порядка. Всего из четырнадцати линз, входящих в оптическую схему, асферической формой одной или обеих поверхностей обладают пять линз.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является широкоугольный светосильный объектив по патенту US 5589988 - вариант исполнения №4, МПК G02B 13/04, США, опубл. 31.12.1996. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент включает первый и второй одиночные отрицательные мениски, обращенные выпуклостями к пространству объекта, положительный склеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, положительный склеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент включает отрицательный склеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, первый одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения, вогнутая поверхность которого выполнена асферической, и второй одиночный положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения. Объектив имеет относительное отверстие 1/1.4, фокусное расстояние ƒ'=28,6 мм и линейное поле изображения 2у'=43 мм. Но у данного объектива низкая разрешающая способность, а, следовательно, неудовлетворительное качество изображения, по всему полю зрения.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является улучшение качества изображения по полю зрения.

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

Это достигается тем, что в широкоугольном светосильном фотографическом объективе, состоящем из установленных по ходу луча двух компонентов, первый из которых положительный и содержит одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, положительный склеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и положительный склеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент положительный, в отличие от известного, в первом компоненте второй по ходу луча мениск положительный и выполнен двухсклеенным, состоящим из отрицательного и положительного менисков, обращенных выпуклостями к пространству объекта, схема второго компонента содержит двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и двояковогнутую линзу с асферической поверхностью на вогнутой стороне, обращенной к пространству объекта.

Кроме того, широкоугольный светосильный фотографический объектив может удовлетворять следующим условиям:

1,64<n₁<1,65,

33<ν₁<34,

1,51<n₂<1,52,

64<ν₂<65,

1,75<n₃=n₁₀<1,76,

27<ν₃=ν₁₀<28,

1,57<n₄<1,58,

41<ν₄<42,

1,65<n₅=n₈=n₉<1,66,

51<ν₅=ν₈=ν₉<52,

1,48<n₆<1,49,

70<v₆<71,

1,68<n₇<1,69,

31<ν₇<32,

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

ν_i - величина дисперсии i-й линзы широкоугольного светосильного фотографического объектива.

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг. 1. Принципиальная оптическая схема широкоугольного светосильного фотографического объектива.

Фиг. 2. Полихроматическая частотно-контрастная характеристика широкоугольного светосильного фотографического объектива при относительном отверстии 1/1.4.

Для решения поставленной задачи предложен широкоугольный светосильный фотографический объектив (фиг. 1), состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых положительный и содержит отрицательный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта, положительный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из отрицательного и положительного менисков 2 и 3, соответственно, обращенных выпуклостью к пространству объекта, положительный двухсклеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз 4 и 5, соответственно, и положительный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз 6 и 7, соответственно, второй компонент положительный и содержит одиночную двояковыпуклую линзу 8, отрицательный мениск 9, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и двояковогнутую линзу 10 с асферической поверхностью на вогнутой стороне, обращенной к пространству объекта.

В качестве примера конкретного исполнения предлагается широкоугольный светосильный фотографический объектив, рассчитанный на работу с беззеркальной фотокамерой, с фокусным расстоянием ƒ'=28 мм, относительным отверстием 1/1.4 и линейным полем изображения 2у'=43 мм.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что улучшение качества изображения по полю зрения достигается за счет замены второго компонента, которая позволила более рационально распределить коррекционную нагрузку в части аберраций узких наклонных пучков лучей внутри объектива в целом. При этом сопутствующее изменение коррекционного баланса для широких пучков лучей потребовало не только расширить возможности исправления аберраций склейкой в последнем мениске первого компонента, подобрав материалы с существенно отличающимися коэффициентами преломления, но и заменить второй одиночный отрицательный мениск этого же компонента на двухсклеенный положительный мениск. Такое построение схемы объектива дало возможность улучшить контраст в изображении на пространственной частоте 30 мм^-1 для осевой точки поля в 1,8 раза и по полю зрения не менее чем в 3 раза.

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.

В таблице 1 представлены конструктивные параметры примера конкретного исполнения.

В таблице 2 представлены коэффициенты асферической поверхности, образованной вращением параболической кривой высшего порядка, с уравнением стрелки прогиба, имеющим вид

z=a₁(x²+у²)²+а₂(х²+у²)³+а₃(х²+у²)⁴,

где х, у, z - декартовы координаты.

Широкоугольный светосильный фотографический объектив при относительном отверстии 1/1.4 обеспечивает разрешение 30 мм^-1 для центра поля с контрастом более 67%, по полю от у'=0 мм до y'=19 мм с контрастом более 42%. Модуль дисторсии по всему полю изображения не превышает 1,6%.

Таким образом, в заявляемом широкоугольном светосильном фотографическом объективе достигнут представленный ранее технический результат - улучшено качество изображения по полю зрения при сохранении относительного отверстия и величины линейного поля изображения.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве фотографического объектива в беззеркальной фотоаппаратуре. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент положительный и содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, положительный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из отрицательного и положительного менисков, обращенных выпуклостью к пространству объекта, положительный двухсклеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и положительный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент положительный и содержит одиночную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и двояковогнутую линзу с асферической поверхностью на вогнутой стороне, обращенной к пространству объекта. Технический результат - улучшение качества изображения по полю зрения при сохранении относительного отверстия и величины линейного поля изображения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Широкоугольный светосильный фотографический объектив, состоящий из установленных по ходу луча двух компонентов, первый из которых положительный и содержит одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, положительный склеенный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и положительный склеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта и состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент положительный, отличающийся тем, что в первом компоненте второй по ходу луча мениск положительный и выполнен двухсклеенным, состоящим из отрицательного и положительного менисков, обращенных выпуклостями к пространству объекта, схема второго компонента содержит одиночную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и двояковогнутую линзу с асферической поверхностью на вогнутой стороне, обращенной к пространству объекта.

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

1,64<n₁<1,65,

33<ν₁<34,

1,51<n₂<1,52,

64<ν₂<65,

1,75<n₃=n₁₀<1,76,

27<ν₃=ν₁₀<28,

1,57<n₄<1,58,

41<ν₄<42,

1,65<n₅=n₈=n₉<1,66,

51<ν₅=ν₈=ν₉<52,

1,48<n₆<1,49,

70<ν₆<71,

1,68<n₇<1,69,

31<ν₇<32,

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

ν_i - величина дисперсии i-й линзы широкоугольного светосильного фотографического объектива.