Фотографический объектив для большой спектральной зоны Советский патент 1982 года по МПК G02B9/62 

Изобретение касается расширенного спаренного фотографического объектива Гаусса с большой разрешающей способностью, рассчитанного на большую спектральную зону, имеющего при от- 6 носительном отверстии «1: ортоскопическое поле , и ИспользуеМрго преимущественно для аэрофотосъемки, в особенности для мультиспектральной фотографии.. 10

Известны фотографические объективы с указанными данными относительного отверстия и угла поля изображения.

Однако они не достигают теоретического значения разрешающей силы, 16 или же достигают его только для малых полей изображения и узких спектральных зон.

Известны объективы с апохроматйческой коррекцией, рассчитанные также нам большие спектральные зоны.

Однако добиться у них необходимого хорошего устранения аберраций удается только для точки, лежащей на главной оптической оси, а не для боль 2S

шого поля изображения, из-за чего не достигается высокая разрешающая сила. Кроме того, эти объективы с увеличением угла Поля изображения . создают виньетирование и имеют в коробке диафрагмы спаренного объектива Гаусса комбинированное звено, состоящее из столь большого количества отдельных линз, что не остается места для встройки затвора с диафрагмой.

Цель изобретения - создание светосильного объектива, пригодного для высококачественной фотосъемки с большой высоты и полностью использующего самые мелкозернистые фотопленомные материалы.

В основе изобретения лежит задача создать объектив, который позволил бы обойти вышеназванные недостатки и который при фокусном расстоянии порядка величины 125 мм и относительном отверстии I: обеспечивал бы ор- тоскопическое изображение поля с высокой разрешающей силой, причем спектральная зона должна простираться от А/480 до 850 нм. При этом под высокой разрешающей силой подразумевается разрешаюигая сила, обусловленная дифракцией и практически не зависящая от аберрации.

Высокая разрешающая сила в поле изображения требует одновременно, чтобы об-ьектив был свободен от виньетирования и обеспечивал бы светораспределение, соответствующее по меньшей мере закону cos.

Для достижения равномерного пропускания через ьольшую спектральную зону в качестве оптических сред следует использовать по возможности небольшое число специальных стекол и тяжелых флинтов с показателями преломления более 1,68. Кроме того, такой объектив в результате изменения одного лишь воздушного промежутка должен обеспечивать без нарушения другой коррекции изменение фокусного расстояния порядка 1. Осуществление этого требования важно для компенсации связанных с производством допусков фокусного расстояния в том случае, если в различных спектральных зонах одновременно применяется несколько объективов и необходимо достичь точного равенства величин отдельных изображений для после чующей их оценки. 8 целях повышения точности плоскости положения пленки или копирования меток в некоторых случаях на плоскость пленки приходится накладывать прижимную пластинку.

Поставленная цель достигается тем что спаренный объектив Гаусса, у которого два мениска своей полостью закрывают коробку диафрагмы и оба соместно имеют как со стороны объекта съемки, так и со стороны изображения по одной собирательной линзе, дополняется таким образом, что для уменьшения вторичного спектра в коробке диафрагмы в направлении света позади диафрагмы вводится комбинированное звено, состоящее из трех частей, у которого двояковогнутая линза из флита с коротким интервалом выработки с сильно сокращенной в коротковолновом диапазоне дисперсией частиц заключен между двумя собирательными линзами, причем для улучшения выравнивания изображения и косой сферической аберрации непосредственно перед поверхностью изображения расположен рассеивающий мениск, повернутый своей выпуклой стороной к изображению, каждый

ИЗ менисков спаренного объектива Гаусса, окружающих диафрагму, имеет при этом для ахроматизации по одной поверхности склейки, а при изображении до бесконечности из обеих собирательных линз, линза, расположенная со стороны объекта съемки, выполнена в виде мениска, а линза со стороны изображения - в виде двояковогнутой линзы.

При предлагаемой конструкции объектива ахроматическая коррекция с, большой разрешающей способностью для большого поля достигается благодаря применению только Флинта с экстремально коротким интервалом выработки, а иначе при применении нормальных стекол. Среднее арифметическое из всех показателей преломления остается менше, чем 1,6. Это является важным, необходимое равномерное пропускание через большой спектральный диапазон лучше всего достигается при применении стекол с низкими показателями преломления, в то время, как стекла с высокими показателями преломления, прежде всего тяжелые флинты, более сильно поглощают свет в коротковолновом диапазоне.

Поскольку флинты с экстремально коротким интервалом выработки в общем подвергнуты влиянию атмосферных условий, то необходимо, чтобы изготовляемые из них линзы имели соответствующую защиту. Наиболее просто это достигается расположением позади диафрагмы комбинированного звена, состоящего из трех частей.

Во избежание влияния чувствительности центрировки сильно изогнутых поверхностей склейки, имеющихся в этом комбинированном звене, скачки преломления на данных повё|эхностях склейки не должны быть слишком большими и превышать 0,03. Точно также .скачки Ve на этих поверхностях склейки не должны превышать 13, чтобы избежать цветоискажений, получающихся из-за расЦентровки.

Вогнутая по направлению к диафрагме поверхность склейки Y 8, состояща из трех частей комбинированного звена оказывает с увеличением прогиба растущее .астигматические; влияние, которое тем сильнее хроматического астигматизма, чем больше скачок Ve на этой поверхности. Чтобы астигматическая хроматическая аберрация в пол .59 изоБражения оставалась минимальной, скачок Vc на этой поверхности не должен быть слишком большим, или раДиус V поверхности склейки, обращенной своей вогнутостью к диафрагме, в расчете на фокусное расстояние всей системы, не должен быть слишком малым. Мешающий цветовой астигматизм предотвращается, если соблюдается условие V 0,0 f (AVc ), причем представляет собой разницу коэффициентов дисперсии стекол с обеих сторон упомянутой поверхности склейки v Хроматический астигматизм дополнительно подавляется в том случае, если поверхность склейки в мениске: расположенном в направлении светового пучка позади, состоящего из трёх частей комбинированного звена, вогйу та по направлению к диафрагме. Чтобы ограничить до минимума чувствительность центрировки всего комбинированного звена. Состоящего из трех частей, фокусное расстояние его .должно быть положительным, а по урав нению с фокусным расстоянием всей системы - большим по меньшей мере вдвоеi чем . Положительное фокусное расстояние этого звена, меньшее, чём 6f, выгодно того, что оно оказывает положительное влияние на сум марную оптическую силу объектива и позволяет уменьшать отдельные прелом ляющие силы,всех других линз, содействуя тем самым уменьшению аберраций Это приводит к тому, что влияние первоначально рассеивающего мениска, расположенного в направлении светово го пучка позади комбинированного зве на (в классическом спаренном объекти ве Гаусса), ослабляется и становится почти афокальным, причем фокусное расстояние его остается отрицатель ным или положительным, в сумме боль шим, чем 5f. Чтобы объективы предлагаемой конструкции могли выдерживать влияние больших колебаний температуры, следу ет обращать внимание на то, чтоб« в состоящем из трех частей комбинированном звене с сильно изогнутыми ком бинированными поверхностями совпс1дал коэффициента линейного расширения применяемых стекол. Поскольку флинты с экстремально коротким интервалом выработки имеют сравнительно низкие коэффициенты теп лового расширения, то для комбиниро576ванного звена практически может быть использовано лишь небольшое число комбинаций стекол, например, комбинации стекол фирмы Шот KZFS2 с SKU и BaLF, а также KZFSIc SSR2, SK9 или SK6. .Непосредственно перед пЛоскостью изображения расположенный рассеивающий мениск влияет на вь|равнивание изображения и уменьшает влияние рассеивающих менисков объектива Гаусса, окружающих диафрагму, так, что одновременно уменьшается косая сферическая аберрация. Однако такая линза вызывает смещение также передней главной точки объектива, что, в свою очередь, влияет на вторичный поперечный спектр. Чтобы удержать в необходимых пределах возникающий вторичный поперечный спектр, влияние непосредственно перед плоскостью изображения рас-положенного рассеивающего мениска не должно быть слишком сильным, а его фокусное расстояние должно быть значительно больше, чем f. Изменение фокусного расстояния готовой оптической системы осуществляется путем изменения находящегося перед этим мениском воздушного промежутка, причём состояние коррекции не нарушается, если мениск изогнут таким образом, что своей выпуклой поверхностью он обращен в сторону изображения. Для обеспечения плоского положения пленки или для копирования меток при съемке в плоскости изображения может быть расположена плоскопараллельная пластина, астигматическое влияние которой необходимо учитывать при коррекции. На чертеже изображен предлагаемый объектив, разрез. В табл. I- представлены пределы, в которых могут бь1ть сконструированы соответствующие изобретению оптические системы. В воздушном промежутке Lj находится диафрагма. Оптическое звено, условно обозначенное как d,, - плоскопараллельная пластина, используемая в качестве прижимной пластины и для копирования меток. Звенья, условно обозначенные как d,, dj, dj, d, dg и dg, соответствуют классическому спаренному объективу Гаусса. Вслед ствие соответствующего изобретению расширения этого объектива, элемент склейки, расположенный со стороны изображения и условно обозначенный как dy-dgi приобретает почти афокальмую форму, причем еление объективов 7 9171578 возможно осущест- У которых этот элемент действует со(например, табл. Ц, бираУельно,

t . Относительное отверстие 1:

Угол поля изображения 2 и М

Таблица 1

1

Относительное отверстие i :k Угол поля изображения 26 ttf 1 Относительное отверстие I: Угол поля изображения 2 6 k

di 0,0720

+05553 jj, - 0,0096

Tj +1,2827

10

917157 Таблица

Таблица 3

51,5

1,53187

13

Формула изобретениязо одчой собирательной линзе, причем

1 Относительное отверсГтие }Л

Угол поля изображения 2 k

d,,

+0,5771

f,,0080

-1,1395

+0,3863

,0910

+1,0873

,0320

,1780

+0,239+

+1,8213

,0720

dg.0,

- -0,179

917157

) Продолжение табл. «

-собирательная линза, расп5)ложенная

5t,iO

1,51678

17

tj 0,

-0,8211 d,o. 0,

-0,5616 е 0,0320 .

-/t,it928 dfl 0,0720

18

18

917157 Продолжение таблицы

63,87

1,51859

63,87 1,51859

1991715720

I.Объектив по п. 1, о т л и ч а ющ и й- с я следующими расчетными данными:

f 1 Относительное удлинение 1:4

Угол поля изображения 2(з kt