Светосильный фотографический объектив Советский патент 1993 года по МПК G02B9/62 G02B13/02 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в аппаратуре для фото- и телесъемки.

Цель изобретения - увеличение углового поля в .пространстве предметов при отсутствии виньетирования, обеспечение одинаковой светосилы в пределах всего линейного поля в пространстве изображений при одновременном повышении качества изображения.

На фиг. 1 представлена принципиальная оптическая схема светосильного фотографического объектива; на фиг. 2 - графики

остаточных аберраций и кривая функции распределения освещенности по линейному полю в пространстве изображений (F -1,0).

Оптическая схема предлагаемого объектива содержит последовательно располо- : женные по ходу луча двояковогнутую линзу 1, первый компонент, выполненный в виде двояковыпуклой линзы 2, апертурную диафрагму 3, второй компонент, выполненный в виде положительного мениска 4, обращенного вогнутостью к пространству изображе- ний.третий компонент, выполненный в виде одиночной двояковогнутой линзы 5, четвер00

о о

N О

о

тый компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы 6 и отрицательного мениска 7, обращенного вогнутостью к пространству предметов, и пятый компонент, выполненный склеенным из двояковыпуклой 8 и дво- яковогнутой 9 линз.

Развитию углового поля в светосильных линзовых объективах препятствуют, как известно, возможность физического пропускания через оптические поверхности в пределах их допустимых световых диаметров широких наклонных пучков, а также их аберрации, в том числе и хроматические аберрации этих пучков. Как правило, и то,и другое избежать не удается. Поэтому согла- шаются или прибегают к так называемому подрезанию, наклонных пучков или, что тоже самое, к их виньетированню. А так как почти во всех оптических схемах объективов и без виньетирования происходит для ши- роких пучков уменьшение относительного отверстия по мере возрастания их угла на- клона, то с введением виньетирования этот процесс убыстряется со всеми вытекающими отсюда последствиями.

С целью устранения указанных причин первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 2 и перед ним на расстоянии 0,40-0,45 фокусного расстояния объектива установлена одиночная двояко- вогнутая линза. 1. Оптическая сила системы (линзы 1 и 2) , а ее угловое увеличение йК 1,0. Такая конструкция позволяет уменьшить полевой угол в пространстве, где расположена материальная диафрагма, и обеспечивает возможность активно «лиять как на аберрации широких наклонных пучков при прохождении их на входе системы без виньетирования, так и на полевые аберрации, а следовательно, способствует раз- витию углового поля в пространстве предметов.

, Второй компонент выполнен в виде по- . ложительного мениска 4, обращенного вогнутостью к пространству изображений, а третий - з виде одиночной двояковогнутой линзы 5, отстоящей от второго компонента на расстоянии 0,30-0,35 фокусного расстояния объектива. Оптическая сила системы (линзы 4 и 5) Ф 0, а ее угловое увеличение о 1,0. Такая конструкция способствует развитию углового поля, т.е. позволяет активно влиять на полевые аберрации, а также на аберрации широких наклонных пучков при прохождении их в средней части систе- мы без виньешрования.

Часть системы (линзы 1,2,4 м 5) имеет оптическую силу Ф 0 и угловое увеличение а) 1,0, что позволяет получить площадь

входного зрачка объектива для широких наклонных пучков в пределах углового поля, большую или равную площади входного зрачка доя осевого пучка. Это позволяет получить одинаковое относительное отверстие для всех широких пучков, а следовательно, м одинаковую светосилу в пределах линейного поля а пространстве изображения объектива. При этом конструкция позволяет развить угловое поле, увеличить задний фокальный отрезок и активно влиять на все аберрации, в том числе и на хроматические аберрации широких наклонных пучков без их виньётирования.

Четвертый компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой линзы 6 и отрица- тельного мениска 7, обращенного вогнутостью к пространству предметов. При этом показатель преломления материала мениска превышает таковой двояковыпуклой линзы не менее, чем на 0,18 при. разности коэффициентов дисперсий их материалов не менее чем 35Д Такая конструкция компонента определяет оптическую силу объектива, способствует развитию уг- ловосо поля, относительного отверстия для широких наклонных пучков и коррекции полевых аберраций, в том числе и их цветных аналогов. . .

Пятый компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой 8 и двояковогнутой 9 линз, причем показатель преломления материала двояковыпуклой линзы превышает показатель преломления двояковогнутой линзы не менее чем на 0,18 при разности коэффициентов дисперсий материалов двояковыпуклой и двояковогнутой линз не менее чем 35,0. Такая конструкция компонента обеспечивает оптическую силу объектива, позволяет пропустить широкие наклонные пучки без их виньетирования, развить угловое поле в пространстве предметов и активно влиять на цветные аберрации всей системы.

Задача развития углового поля, получения одинаковой светосилы в пределах линейного поля в пространстве изображений при одновременном повышении качества изображения является одной из самых сложных задач вычислительной оптики. Поэтому ее решение возможно только при учете всех свойств элементов оптической схемы, а также их взаимодействия. Исключение из тако го взаимодействия хотя бы одного свойства из элементов делает невозможным решение данной задачи. Следовательно, только совокупность всех элементов схемы позволяет реализовать заданную цель, т.е. получить положительное решение.

40,0

1/1,47

0.6907Р

0,5893

0,48613-0,65628

Светосильный фотографический объектив обладает следующими основными оптическими характеристиками:

угловое поле в

пространстве

предметов, град

относительное

отверстие

задний фокальный

отрезок, мм

основная длина

волны, мкм

область ахроматизации, мкм

Предложенная конструкция светосильного фотографического объектива в отличие от прототипа позволяет увеличить угловое поле в пространстве предметов на 11,5 (у прототипа 2 о 28,5) при отсутствии винь- етирования (у прототипа виньетирование на краю поля составляет и верхнее, и нижнее 50%), получить одинаковую светосилу в пределах всего линейного поля в пространстве изображений (см. график с вето- распределения фиг.2) и повысить качество изображения в пределах всего увеличенного углового поля (см. графики аберраций, фиг,2).

Дополнительным техническим преиму- ществом является то, что увеличен задний фокальный отрезок на 0.19F (у прототипа S 0.5015F .

Польза народному хозяйству от предлагаемого изобретения может заключаться в том, что появляется возможность создания конкурентоспособного на мировом рынке 6бъектйва7 использование которого возможно в различных областях науки и техники.

/ г s .

Формула изобретения

Светосильный фотографический объектив, содержащий апертурную диафрагму и пять компонентов, первый из которых - 5 одиночная положительная линза, второй - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, третий - отрицательная линза, содержащая двояковогнутую линзу, четвер0 тый - положительная двусклеенная линза, из которых одна -двояковыпуклая, другая - отрицательная, а пятый - положительная линза, от ли ч а ющийся тем, что, с целью увеличения углового поля в пространстве

5 предметов при отсутствии виньетирования, обеспечения одинаковой светосилы в пределах всего линейного поля в пространстве изображений при одновременном повышении качества изображения, в объектив вве0 дена одиночная двояковогнутая линза, установленная на расстоянии 0,40-0,45 фокусного расстояния объектива от первого компонента, выполненного в виде двояковыпуклой линзы, причем третий компонент

5 выполнен в виде одиночной линзы, установленной на расстоянии 0,30-0,35 фокусного расстояния объектива от второго компонента, в четвертом компоненте отрицательная линза выполнена в виде мениска, установ0 ленного за двояковыпуклой линзой, пятый компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, в четвертом и пятом компонентах показатель преломления материала отрицательных

5 линз превышает показатель преломления материала положительных линз не менее чем на 0,18 при разности коэффициентов дисперсий не менее чем на 35, а апертур- ная диафрагма размещена между первым и

0. вторым компонентами.

56 } 8 9

.

o

-0.6

..--- Л/

-г- &&

./| уН ,чи ° 5 ч

Лу.

..--- Л/

-г- &&

Использование: в области оптического приборостроения, относится к классу объективов и может быть использовано в аппаратуре для кино-, фото- и телесъемке. Сущность изобретения заключается в том, что в объективе первый компонент выполнен в виде.двояковыпуклой линзы, перед которой на расстоянии 0,40-0,45 фокусного расстояния объектива установлена одиночная двояковогнутая линза, при этом третий компонент, выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, отстоящей от второго компонента на расстоянии 0,30-0,35 фокусного расстояния объектива. В четвертом компоненте отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, и расположена за двояковыпуклой, пятый компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, причем в четвертом и пятом компонентах показатель преломления материала отрицательных линз превышает таковой двояковыпуклых не менее чем на 0,18 при разности коэффициентов дисперсий не менее чем 35,0, -а апертурная диафрагма расположена между первым и вторым компонентами. 2 ил. (Л

-«.jfo.a /ax о

Фиг,2