ДЛИННОФОКУСНЫЙ ТЕЛЕОБЪЕКТИВ Советский патент 1994 года по МПК G02B13/02 G02B9/60 

Изобретение предназначено для использования в составе спектрозональной аэрофотокамеры, содержащей четыре оптических канала, каждый из которых работает в достаточно узкой зоне спектра: синей ( λ = 400-500 нм), зеленой ( λ = 480-600 нм), красной ( λ= 580-700 нм), ближней инфракрасной ( λ= 700-860 нм). Объектив исправлен в отношении всех аберраций, включая дисторсию, и позволяет получать в каждом из четырех каналов высококачественное строго идентичное между собой изображение.

Известен аэрофотосъемочный объектив, имеющий невысокое качество изображения: 40 мм^-1 в центре поля изображения, 28 мм^-1 на краю поля изображения при небольшом фокусном расстоянии f' = 140 мм и относительном отверстии 1: n = 1: 2,8. Такой объектив создает равномасштабное изображение в трех спектральных каналах из четырех, а для использования его в четвертом спектральном канале необходимо изменение всех его конструктивных параметров.

Наиболее близким к изобретению является фотографический объектив, состоящий из четырех последовательно размещенных компонентов, первый из которых - положительная линза, поверхность которой с меньшим радиусом кривизны обращена к объекту, второй компонент имеет форму положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к изображению, и состоит из двух склеенных отрицательного и положительного менисков, третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, четвертый положительный компонент состоит из склеенных положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету.

По своему строению и габаритным характеристикам эта оптическая схема приближается к телеобъективам, одним из недостатков которых является несимметричность относительно апертурной диафрагмы, что не позволяет получить качественную коррекцию таких аберраций, как кома, астигматизм, дисторсия.

Расчет приведенных в описании вариантов объектива показывает, что в схеме эти аберрации остаются значительными: x'_m - x'_s ≈3 мм, Δу'_гл = 0,8 мм (или 0,4% для у = 50 мм).

Кроме того, коррекция кривизны поля изображения осуществляется путем введения в склейках аномальных комбинаций стекол: во второй и четвертом склеенных компонентах положительные линзы выполнены из тяжелых кронов, отрицательные - из легких и баритовых флинтов, так что n₂ > n₃, n₅ > n₆.

Это условие позволяет устранить кривизну Петцваля, но является существенным недостатком при проведении хроматической коррекции, значительно ограничивая возможности оптической схемы по ахроматизации в различных зонах спектра без существенного изменения конструктивных материалов объектива.

Целью изобретения является создание длиннофокусного телеобъектива с ортоскопической коррекцией дисторсии, высоким качеством изображения и простой конструкцией, позволяющей осуществлять переход от ахроматизации в одной зоне спектра к ахроматизации в другой зоне спектра путем изменения небольшого числа конструктивных параметров схемы, тем самым обеспечивающей максимальное заимствование оптических деталей, что соответственно снижает себестоимость и повышает технологичность аэрофотоаппарата.

Цель достигается тем, что в объективе первый компонент выполнен в виде выпукло-плоской линзы, второй, имеющий форму мениска, состоит из первого положительного и второго отрицательного менисков, причем, с целью обеспечения возможности работы во всех четырех зонах спектра, он может быть выполнен в виде склеенных двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент - плосковогнутая линза, четвертый - одиночная толстая положительная линза, а перед четвертым компонентом дополнительно размещен тонкий слабый отрицательный мениск, обращенный своей вогнутой стороной к предмету.

Перечисленные отличительные признаки предлагаемой конструкции объектива обеспечивают получение новой совокупности его свойств, а именно:
Фокусное расстояние f' = 300 мм
Относительное отверстие 1: n = 1: 3,5
Угловое поле 2 ω = 18^о Значение дисторсии Δ у'_гл = 0,03% (для у '= 50 мм).

Разрешающая способность в каждом из четырех оптических каналов не менее
60 мм^-1 в центре поля,
40 мм^-1 на края поля изображения, причем при переходе из одного рабочего спектрального диапазона в другой в схеме изменяются конструктивные параметры только трех первых линз объектива.

На фиг. 1 представлена принципиальная оптическая схема объектива; на фиг. 2 - графики аберраций для зеленой зоны спектра (графики аберраций для трех других зон спектра не приводятся вследствие их идентичности).

Объектив содержит шесть линз и состоит из четырех компонентов. Первый компонент - выпукло-плоская положительная линза 1, вторая имеет форму мениска, обращенного вогнутой стороной к изображению, и состоит из двух склеенных первой положительной линзы 2 и второй отрицательной линзы 3, причем форма этих линз изменяется в зависимости от рабочего спектрального диапазона: в синей области спектра - это мениски, обращенные вогнутостью к изображению, в зеленой - выпукло-плоская и плосковогнутая линзы, в красной и инфракрасной областях двояковыпуклая и двояковогнутая линзы. Третий компонент - отрицательная плосковогнутая линза 4.

Четвертый компонент, перед которым размещен слабый отрицательный мениск 5, повернутый вогнутостью к плоскости предметов, представляет собой толстую положительную выпукло-плоскую линзу 6. Апертурная диафрагма 7 расположена за третьим компонентом.

Объектив работает следующим образом.

Световой поток, направленный во входной зрачок, проходит последовательно через линзы 1-6 и строит изображение в плоскости изображения объектива.

Предлагаемая конструкция по сравнению с прототипом значительно улучшает коррекционные возможности схемы при исправлении полевых аберраций (комы, астигматизма, кривизны поля, дисторсии), а также позволяет осуществлять ахроматизацию в каждом из четырех спектральных диапазонов путем изменения конструктивных параметров только трех первых линз (на фиг. 1 заштрихованы). В результате общее число оригинальных оптических деталей для всех четырех каналов камеры сокращается с 24 до 15 единиц, что существенно повышает технологичность конструкции спектрозональной камеры и снижает ее себестоимость. При этом разрешающая способность в каждом из каналов достигает значений не менее 60 мм^-1 в центре поля, 50 мм^-1 на краю поля изображения на фотоматериале невысокого разрешения (130-150 мм^-1) и превышает разрешающую способность объектива-прототипа в среднем на 30% . Кроме того, полученная схема ортоскопична, величина дисторсии в ней не превышает 0,01-0,015 мм (не более 0,03% для у' = = 50 мм), что приблизительно в 10 раз меньше, чем у прототипа. (56) Объектив "Уран-37 /БЛ. 3.873.472ЛЗ/.

Заявка ФРГ N 2318543, кл. G 02 B 13/02, опубл. 1976.

Использование: для работы в составе спектрозональной камеры. Сущность изобретения: объектив содержит шесть линз и состоит из четырех компонентов. Первый компонент - выпукло-плоская положительная линза, второй имеет форму мениска, обращенного вогнутой стороной к изображению, и состоит из двух склеенных первой положительной и второй отрицательной линз, причем форма этих линз изменяется в зависимости от рабочего спектрального диапазона: в синей области спектра - это мениски, обращенные вогнутостью к изображению, в трех других областях - двояковыпуклая и двояковогнутая линзы или выпукло-плоская и плосковогнутая. Третий компонент - отрицательная плосковогнутая линза, четвертый - положительная толстая выпукло-плоская линза, перед которой размещен тонкий слабый отрицательный мениск, повернутый выпуклостью к изображению. Апертурная диафрагма расположена за третьим компонентом. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ДЛИННОФОКУСНЫЙ ТЕЛЕОБЪЕКТИВ, содержащий четыре компонента, первый, второй и четвертый из которых - положительные, а третий - отрицательный, причем второй компонент выполнен в виде двухсклеенного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения и упрощения конструкции при работе в разных спектральных диапазонах, первый компонент выполнен в виде выпукло-плоской линзы, второй состоит из первой положительной и второй отрицательной линз, третий - в виде плосковогнутой линзы, а четвертый - в виде выпукло-плоской линзы, перед которой введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету. 2. Телеобъектив по п. 1, отличающийся тем, что линзы второго компонента выполнены в виде менисков. 3. Телеобъектив по п. 1, отличающийся тем, что линзы второго компонента выполнены выпукло-плоской и плосковогнутой. 4. Телеобъектив по п. 1, отличающийся тем, что линзы второго компонента выполнены двояковыпуклой и двояковогнутой.