Оптическая система высокоскоростной фотокамеры с оптико-механической коммутацией изображения Советский патент 1989 года по МПК G03B39/02 

3150

Изобретение относится к облсчсти высокоскоростной фотографии.

Целью изобретения является повышение качества изображения и упроще- ние конструкции.

На чертеже изображена принципиальная оптическая схема высокоскоростной фотокамеры. .

Оптическая система содержит четы- рехлинзовую склеенную афокальную кор- рекционную систему 1 (афокальный компенсатор) , установленную перед входным объективом 2, кадровую рамку 3, расположенную за входным объективом 2 и перед промежуточным объективом 4, апертурную диафрагму 5, зеркальную грань вращающегося зеркала 6, коммутирующий объектив 7 и цилиндрический фильмовый канал 8 с регистри- рующим материалом.

Афокальный компенсатор 1 склеен из двояковыпуклой 9, вогнуто-плоской 10, плосковьтуклой 11 и двояковогнутой 12 линз. Входной объектив 2 выполнен в виде блока, скленного из двояковыпуклой 13 и двояковогнутой 14 линз. Промежуточный объектив 4 выполнен из двух блоков, симметричных относительно апертурной диафрагмы 5. Первый блок содержит одиночную двояковыпуклую линзу 15 и двусклеенную линзу из отрицательного мениска 16 и двояковьтуклой линзы 17, второй блок содержит двусклеенную линзу из дЕояковьтуклой линзы 18 и отрицательного мениска 19, а также одиночную двояковьтуклую линзу 20. Коммутирующий объектив 7 содержит первый положительный компонент, склеенный из двояковогнутой 21 и двояковьтуклой 22 линз, и второй положительный компонент, склеенный из двояковьтуклой линзы 23 и отрицательного мениска 24.

Оптическая система работает еле- дующим образом.

Лучи света от регистрируемого объекта проходят афокальную коррекцион- ную систему 1 и попадает на входной объектив 2, которьй строит изображение объекта в плоскости кадровой рамки 3, где также может быть установле репер для количественной оценки размеров объекта. Далее полученное изоб ражение переносится промежуточным объективом 4 в плоскость, расположенную вблизи зеркальной грани вращающегося зеркала 6 и являющуюся пред5

0 5 0

5 0

5

метной плоскостью для двухкомпонент- ного коммутирующего объе ктива 7, строящего изображение объекта на фокальной поверхности камеры, где расположен регистрирующий материал. Изображение апертурной диафрагмы 5 строится второй половиной промежуточного объектива 4 вблизи коммутирующего объектива, с которым в данный момент зеркальная грань осуществляет оптико-механическую коммутацию. Первая половина промежуточного объектива 4 строит в обратном ходе лучей изображение апертурной диафрагмы вблизи входного объектива 2. Двухкомпонентный коммутирующий объектив 7 работает с параллельным ходом лучей между компонентами, что позволяет при юстировке оптической системы камеры обеспечить одинаковость масщтаба изображения для различных кадров о

Вьтолнение линзы 12 афокального компенсатора 1 двояковогнутой и одиночных линз 15 и 20 промежуточного объектива 4 двояковыпуклыми при соблюдении указанных ограничений на конструктивные параметры позволяет частично перераспределить функции промежуточного объектива по компенсации хроматических аберраций системы (хроматизма положения и вторичного спектра) на афокальный ко Аенса- тор 1. Это, в свою очередь, создает возможности для упрощения конструкции промежуточного объектива путем уменьщения числа его оптических поверхностей без ущерба для результирующего качества аберрационной коррекции системы в целом.

Кроме того, указанное выполнение линзы 12 афокального компенсатора 1 в сочетании с приведеннь1ми возможными интервалами и.зменекия конструктивных параметров позволяет не только существенно увеличить коррекционные возможности афокального компенсатора с точки зрения коррекции хроматических аберраций (хроматизма положения, вторичного спектра и сферохроматичес- кой аберрации) , но и обеспечить ему возможность компенсации сферической аберрации высших порядков системы в целом. В результате возможно не только исключить из системы кристалл йодистого калия, дисперсионные свой ства которого значительно превосхо5

дят все оптические стекла особенно с точки зрения коррекции вторичного спектра, но и повысить качество аберрационной коррекции в центре поля за счет дополнительной компенсации сферической аберрации высших порядков.

Отношение абсолютной величины оптической силы второй поверхности компенсатора 1 к оптической силе входного объектива 2 в интервале 0,03- 0,04 необходимо для компенсации сфе- рохроматической аберрации, вторичного спектра и сферической аберрации высших порядков последующей системы. При уменьшении этого отношения менее 0,03 возникает недокомпенсация указанных аберраций, а при увеличении его более 0,04 - перекомпенсация сфе- рохроматической аберрации.

Предлагаемое отношение абсолютной величины оптической силы последней поверхности компенсатора 1 к абсолютной величине оптической силы его четвертой поверхности необходимо для создания возможности удовлетворительной работы компенсатора по исправлению хроматических (вторичного спектра и сферохроматической аберрации) и высших порядков сферической аберрации при одновременной компенсации хроматизма положения в системе. Уменьшение этого отношения ниже 25 приводит к недокомпенсации хроматизма положения, а увеличение его более 26 - к перекомпенсации. На хроматизм положения в принципе можно влиять, другими поверхностями компенсатора, но это происходило бы в ущерб другим аберрациям и привело бы к ухудшению результирующего качества изображения системы.

Предлагаемое соотношение показателей преломления линз компенсатора 1 в сочетании с указанными ограничениями на оптические силы поверхностей компенсатора необходимо для внесения сферической аберрации высших порядков, частично компенсирующей соответ- ствукяцую аберрацию последующей системы. Если это отношение меньше указанного интервала, то возникает недокомпенсация высших порядков сферической аберрации, а если больше, то начинают сказываться другие аберрации системы, побочно вносимые компенсатором (кома, астигматизм высших порядков) .

064266

Предлагаемое соотношение коэффициентов дисперсии линз компенсатора 1 необходимо (в сочетании в описан- ными ограничениями на оптические силы и показатели преломления поверхностей и материалов компенсатора) для удовлетворительной коррекции сферохроматической аберрации. Умень- 10 шение его привело бы к недокомпенсации сферохроматической аберрации, а увеличение - либо к ее перекомпенсации, либо к недостаточной коррекции вторичного спектра.

15 Предлагаемое соотношение для поверхностей положительных линз 17 и 18 промежуточного объектива необходимо для минимизации высших порядков астигматизма и кривизны поля. При

20 Ц ,/4 меньшем 0,105 и большим 0,12, наблюдается рост этих высших порядков за счет склеенной поверхности и поверхностей одиночных линз 15 и 20 симметричного блока. При

25 меньшем 0,21, происходит рост высших порядков полевых аберраций за счет поверхностей симметричного блока, граничащих с воздухом, а при большем 0,32 - резкий рост этих высших поряд30 ков за счет склеенной поверхности.

Фокусное расстояние системы 203,84 мм, относительное отверстие в меридиональной плоскости 1:4,97, в сагиттальной 1:23, общее 1:9,4.

25 Разрешающая способность в центре поля зрения 70 , на краю 56 мм .

Формула изобретения

0 Оптическая система высокоскоростной фотокамеры с оптико-механической коммутацией изображения, содержащая афокальный компенсатор в виде четы- рехлинзового блока, склеенного из

g двояковьтуклой, вогнуто-плоской,

плосковыпуклой и отрицательной линз, входной объектив в виде двухлинзово- го блока, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, кадровую

Q рамку, промежуточный объектив из двух блоков, симметричных относительно расположенной между ними апертурной диафрагмы, каждьй из которых содержит одиночную положительную линзу

g и положительную двусклеенную линзу, из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, вращающееся зеркало, венец коммутирующих объективов, каждый из которых содержит первый поло 1506426

жительньц компонент, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и второй положительный компонент, склеенньв из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, цилиндрический фильмовый канал с регистрирующим фотоматериалом, отличающаяся тем, что, с целью повышения

8

и четвертой линз соотвественно выбраны из соотношений

DilSl , (9,2.9,3)24

,

,

j,-jz 4-,

1,8-1,9,

Изобретение относится к фотографической оптике и может быть использовано при разработке высокоскоростных фотокамер для регистрации быстропротекающих процессов. Цель изобретения - повышение качества изображения и упрощение конструкции. Входной объектив 2 строит изобретение объекта в плоскости кадровой рамки 3. С помощью промежуточного объектива 4 изобретение переносится в плоскость вблизи зеркальной грани вращающегося зеркала 6, осуществляющего оптико-механическую коммутацию. Коммутирующий объектив 7 строит изображение объекта на неподвижном фотоматериале. Апертурная диафрагма 5 изображается второй половиной промежуточного объектива на коммутирующем объективе 7, а первой половиной в обратном ходе лучей - на входном объективе 2. При фокусном расстоянии 203 мм и общем относительном отверстии 1:9,4 разрешающая способность системы в центре поля зрения составляет 70 мм^-1, на краю 56 мм^-1. 1 ил.

0,105-0,12,

0,21-0,32,

качества изображения и упрощения кон- Q оптические силы поверхностей дву- струкции, отрицательная линза афо- склеенных линз промежуточного объек- капьного компенсатора выполнена дво- тива выбраны из соотношений яковогнутой, одиночная положительная линза каждого из блоков промежуточного объектива выполнена двояковьтук- 15 лой, при этом в афокальном компенсаторе абсолютная величина оптической силы второй поверхности составляет 0,03-0,04 оптической силы входного объектива, абсолютная величина опти- 20 ческой силы последней поверхности составляет 25-26 абсолютной величины оптической силы его четвертой поверхности, показатели преломления п, п, Hj, п и коэффициенты дисперсии 9( 25 4 первой, второй, третьей

Q,

1

г -Гг

где ipj Чв оптические силы граничащей с воздухом поверхности двояковьшуклой линзы и склеенной поверхности соответственно , Cf - оптическая сила каждого из блоков промежуточного объектива.

0,105-0,12,

0,21-0,32,

птические силы по еенных линз проме а выбраны из соот

Q,

1

г -Гг

оптические силы поверхностей дву- склеенных линз промежуточного объек- тива выбраны из соотношений

где ipj Чв оптические силы граничащей с воздухом поверхности двояковьшуклой линзы и склеенной поверхности соответственно , Cf - оптическая сила каждого из блоков промежуточного объектива.