Объектив Советский патент 1983 года по МПК G02B11/26 G02B5/28 

Изобретение относится к сштическому приборостроению и может быть использовано в кинофотоаппаратуре, в спектрапьHbts приборах-, камерах цветного телевидения и т. д. В оптическом приборостроении- часто Возникает задача создания сравнительно простых объективов, свободньпс от хрома тических аберраций. Известны конструкгога объективов, содержащие лицзовые компоненты и-фильтр пространстветшх частот, представпякший собой пластину с чередующимися проэрачн яыми и непрозрачными зонами 11 . Недостаток такях систем заключается в значительной потере светосилы при сраз нительно небольшом выигрьше в разрешающей способности (выигрыш в рйэре шении не превышает величины 25%). Известен также объектив, содержащий два линзовых компонента и диафрагму, например Телиос- 79. Диафрагма вьшолнена в виде .непрозрачного кольца перемен ного внутреннего диаметра и расположена между линзовыми компонентами Г 2. Недостаток таких объективов заключается в том, что повьпиени© разрешаюгцей способности неизбежно сопряжено с реэ-, КИМ снижением свегопроиускания. При этом илеет место квадратическая зависи мость между диаметром кружка рассеяния и сввтопропусканием объектива (при умемь i шении диаметра кружка рассеяния вдвое светопропускание уменьшается-примерно в четыре раза). Это объясняется тем, чт повышение разрешающей способности достигается путем уменьшения внутреннего диаметра диафрагмы. Целью изобретения является повышение качества изофажения объектива. Указанная цель достигается тек, что вьшолнена В виде многослойного интерференционного фильтра, gacположенного на первой поверхности второго Ъанзового компонента, причём отношение фокусных расстояний первого и второго линзовых компонентов составляет 1,8й,2, а расстояние менсду ними составляет (0,15-О,22) , где f. - фокусное расстояние объектива, при этом внутре НИИ диаметр фильтра определяется из соои ношения ,д где С - хроматический параметр: объектн.- ва . , (tti - диаметр кружр рассеяниядля t Ti jtA-j спектрального диапазона соответственно коротковолновая и длинноволновая границы рабочей области.Интерференционный фильтр выполнен вз двух равнотолщинных интерференционных систем с Чередующимися слоями с болышйи и меньшим показателями преломления и из Tpeix груап согласующих лоев, первая из которых расположена между ni Bepx-i , ностью объектива и интерференционной системой, вторая - между двумя шгтерферен ционными системами, третья - между интерференционной системой и воздухом, причем оптические толщины слоев первой и второй 11нтерференционных систем равны соответственно (l,O-i,3)f-} и (0,8-1,0) Д2 При этом оптические толщины- слоев интерференционных систем вьшолнены изменяющимися в радиальнБм нотравпении, причем оптические толщины слоев первой интерференционной системы вьшолнены убываюшими по мере удаления от центра, а оптические толщины второй ш терфере1пшрнной системы - во астаю- i щими по мере удаления от центра отнсюительный перепад оптических толщин слоев обеих интерференционньк систем на краях не превышает 1,О-1,3. На фиг. 1 изображен предлагаемый объектив; на (. 2 - конструкция noKf рытия; на фиг. 3 - спектральная аависимосгъ коэффициента пропускания покрытия, Объектив состоит из двух линзовых йомпонентов 1 и 2 и диафрагмь 3, вы- : цолненной в виде покрытия, расположе Нного на нар5жной поверхности второго линзового компонента. На линзе 4 расположены две интерференционные системы 5 и 6, состоящие , из чередующихся слоев с большнм и мёкшгам показателями преломления, ц группа corn сукших слоев/ 9. . Кривой 10 соответствует конструкция, -параметры которой представлены в таблице столбцы 2 я 3, кривой 11- столбцы 4 и 5. Нумерация слоев производится от подложки, показагеяь преломления которой равен l,52i Поваз тели преломления вещес первой ко стрзкции выбраны 2,0-1,45, что соответс№ует тугоплавким окислам циркония, гафния, тантала и т, п. и двуокиси крем:НИя};второй конструюшн - 2,в-1-,38, что соответствует сернистому цинку и фторисспбоЬтому магнию. Оптические толщины 1 пшвецены в единицах в тчби. Л 2. Согласующие слои, отмечен вые вТабпице авеадочкой, введены для увеличения коэффициента пропускания покрытия в центральной части спектрального рабочего интервала. Лри изменении показателей переломления слоев покрытия эна« ия оптических трлишн согласующих слое могут У чняться, например, методом градиентного спуска. Принцип действия диафрагмы, вьшолнвяной в виде кольцевого покрытия, заключается в следующем. Интерференционное покрытие, нанесен . вое на линзовый компонент имеег полосовзпюсгпектраяьную характеристику. Оно прш|(скаетизлуч9ние центральной части . рабочего диапазона прибора и отражает изйучение прилегвювших к нетлу с коротко волновой и длинноволновой стороны спект ральных интервалов. Поэтому эффект Чййфрагмиррваниявпреалагаемом объекгиie i9MeeT месТо лишь дл излучения, относяпсегося Yit&A спектральным интервалам, в которых инт врфбрениионное покрытие отражает. Объектив юстируется таким о эазом, что излучение от объекта, относашееся к центральной масти рабочего Аиапсюона прибора, фокусируется на рабочей поверхности при лника (например, фотопленке), а излучение от объектива, относящееся к другим спектральнъ1м частям рабочего диапазона прибора, фокусируется в тругвх. плоскостях и дает в . плоскости болзьшие 1фужки рассеяния иэ-за наличия в объективе хро: матических абе1фаций. Введение описанной даафрагмы приводит к уменьшению этих кружков рассеято до требуемой . При этом ко9|Ц)ициент пропускания всего о ектива; уменьшается небначнтельво, поскольку, излучение, относящееся к середине спектралЕьвой рабочей обяас1«, в которой првемш1К« как правило, имеет максимальную чувствительность, но диафрагмируется. В качес1ве римера шшюстрирукшего. процессЛ. выбора конструкции объектива в его аффективное ль, п)риведен случай. Когда в объективе Телиос-79 необсоди.мо обеспечить щ)эжок рассеяния , i 4 0,02 мм в а1ектрШ1ьвоминтервале %| « 0,4861 мкм и 2 0,6563 мкм. Kpyiжок рассеяния для указанного объективу вэ превышает О,О2 мм для длин волн / -О,5467 мкм и 6328 мкк 1О5 1 таким образом коррекция хроматической аббе| а11ии должна осуществляться в спектральных интервалах о,4861 и 0,5467 мкм } и СО,6328 и О,6563 мкМ на основании чего опредетшются оптические толщины слоев двух интерференционных сие тем. Каждая из интерференционных сиотем должна обеспечивать высокий коэффициент отражения в одном из указанных, интервалов и одновременно обладать высоким коэффициентом пропускания в и тервале длин волн Al, BnytpeibНИИ диаметр кольца интерференциоИного покролтия можно приближенно опреде-i лять по формуле dfaic f сй. i. i-f. i где 1 - номер среды объектива; oi - угол первого параксиального луча в среде с номером i; . п - показатели преломления J-и среды; () дисперсия показателей Лреломления;. д - требуемый диаметр кружка. 21 рассеяиия: - фокусиое расстояние объектива. В случае, когда d , вычисленное по формуле, оказывается болыпе светового диаметра объектива, необкодимость в интерференционном покрытии отпадает. Значение d можно также определять, исходя из Того,- ЧТО&1 диафрагмирование бьгло достаточным для обеспечения при длинах волн излучения Л -( и кружка рассеяния, не превышакяцего требуемый. При применении предлагаемого объектива достигается выигргло в светоапускании в .1,5 раза по сравнению с известными конструкциями... рыбор расстояния между компонентами, равного (0,15-0,22 )f обусловлен обеспечение размещения диафрагмы в виде интерференционного Яощялпш в зрачке объектива. Отношение фокусныэс расстояний ко «яонентов 1,8-2,2 требуется для обеспечешш минимальных углов падения ва интерференционное цо1фытяе при мишмалыюй |фивизнеуизображения . . Эффект повышевия1 светопропус1шёШ объектива при фиксированной заданной ра решакшей способности мсжет быть

jcwieH путем выполнения оптических топщин слоев интерференционных систем изменяющимися в радиальном направлении, а именно оштичесюсс толщин первой интерференционной системы убывающими 5 до мере удаления от центра и оптических толщин слоев второй системы возрастакН , .

Применение предлагаемой оптической диафрагмы позволит повысить качество 10 кинофотоаппаратуры, специальных оптических приборов и т. п. Для многих задач могут быть использованы более просизю объективы свободные от хроматических абе1фа №гй 1и имеющие необходимое качес-г- is во изображения в широком спектральном диапазоне. Экономический эффект от ьнейрения- предлагаемого объектива в .

производство обусловлен тем, что требуемые оптические параметры обеспечиваются за счет использования более простого и дещевого объектива. Для обеспечения кружка расстояния 0,02 мм в интервале длин волн Д 0,4861 мкм

jH 0,6553

мкм и светопропускания такого же, как у обьектива.Гелиос-ТЭ (относительнее от верстие 1:2, стоимость 55 руб) с предла гаемой интерференционной Диафрагмой неоходимо использовать объектив Волна С обычной ирисовой диафрагмой и относитель4 «ым отверсгием 2:1,5 стоимостью 11О pyfi. к

Таким образом, экономический эффект от испотшзования предлагаемого изобрете.; ния по сравнению с известным составляет 55 руб, на единицу продукции.

1. ОБЪЕКТИВ, содержапдай два линзовых компонента и диафрагму, отлйча. юшийся тем, что, с целью повышения качества изображения, диафрагма выполнена в виде многослойного интерференционного фильтра, разме шеннтГО на первой поверхности второго линзового компонента, причем огношение фокусных расстояний первого и второго линзовых компонентов составляет 1,82,2, а рассгояние между ними (О,15О,22) f где f -фокусное расстояние объектива,при этом внутренний диаметр фильтра шределяется из соотношения оГ У c2f2c ti, Дг-я, где С - хроматический параметр объектива; - диаметр кружка рассеяния для V 1 спектрального диапазона Д иЛ - соответственно коротковолновая и длинноволновая границы рабочей области. 2.Объектив по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем что интерференцио1ШЪ1й фильтр выполнен из двух равнотолшиншлх интерференционных систем с чередующимися слоями с большим и меньшим показателями переломления и из трех групп согласукяцих слоев, пе{фая из которых расположена между поверхностью объектива и интерференционной системой, вторая между двумя интерф енционными системами, третья - меакду интерференционной системой и воздухом, причем оптические толщины слоев первой и второй интерфере1здионных систем равны соответственна (Л (1,,3) Л-, и

О,765

1,45

1,512.

2,0

1, ,45

4

2,р

1,18О

1,45

1,1 ВО

6

1Д8О

2,0

1,45

1,180

2,0

8

1,180

1,45.

1Д8О

9

10

2,0

1Д80

0,7 50J

1,35 1,500

2,3 1,35

1,35

2,3 1,200 1,35 1,2ОО 1,20О

2,3

1,35

,20О

2,3 1,200

1,3-5 1,200

2,3 1,20О

1,45

1,18О 2,0 1,180 1,45 1,180 2,О 1.180

1,18О1,45

1Д802,0

O,,45 0,,О

.1,45О,800

О,32О

0,82О

2,0

0,820

1,45

О,820

2,0

О,820

1,450,8ОО

0,82О

2,0

250,820

1,450,,35

Прополжени табпнцы

1,35

1,20О

2,3s

1,2ОО

1,200, 1.35

2,3

1,2ОО 0,625

1,35 0,375

2,3

1,35

О,8ОО 0,800 2,3

0,8ОО

О,8ОО

1,35

О,8ОО

2,3

1,35

О,8ОО

20О,82О

270,82О

28О,82О

29О,82О

ЗОО,820

31О,82О

320,410

Проаолжение таблицы

О,8ОО

1,35

1,450,8ОО

О,375

2,3

1,45

1,45

Фи&1