Светосильный объектив

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(57) Светосильный объектив для широкой области спектра, содержащий семь компонентов, первый из которых - одиночный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, второй - одиночная положительная двояковыпуклая линза, третий - одиночная двояковогнутая отрицательная линза, четвртый - трхлинзовый склеенный компонент, пятый - двухлинзовый склеенный компонент, шестой - одиночная двояковыпуклая линза, седьмой - одиночная плосковогнутая линза, отличающийся тем, что воздушный промежуток между первым и вторым компонентами составляет 0,099 фокусного расстояния объектива, второй и третий компоненты разделены воздушным промежутком, равным 0,007 фокусного расстояния объектива, третий компонент выполнен из бесцветного оптического стекла марки ОФ с особым ходом дисперсии в коротковолновой области спектра, а в плоскости изображения размещена отрицательная плосковогнутая линза, причм е плоская поверхность совмещена с плоскостью изображения.(56) 1. А.с. СССР 16665332, МПК 02 9/64. 2.4206972, МПК 02 11/34, 1980 (прототип). 3. Каталог Бесцветное оптическое стекло СССР.-М. Дом оптики, 1990.-С. 5. 4. Вычислительная оптика Справочник, под общей ред. М.М.Русинова - Л. Машиностроение, 1984.-С. 14. Фиг. 1 Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к фотографическим объективам типа Планар и может быть использовано в различных фотографических устройствах, обладающих высокой разрешающей способностью, большим относительным отверстием и работающих в широкой области спектра. Известен фотографический объектив 1, содержащий шесть компонентов и апертурную диафрагму между вторым и третьим компонентами, причем первый компонент положительный, второй - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и склеенный из положительной и отрицательной линз, третий - плоскопараллельный блок, склеенный из трех линз, четвертый - отрицательный и выполнен из двух линз, пятый - двояковыпуклая линза,шестой - отрицательная линза, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения в широком спектральном диапазоне и увеличения относительного отверстия первый компонент выполнен из одиночных выпуклоплоской и плосковогнутой линз, третий из двух плосковогнутых линз и расположенной между ними двояковыпуклой линзы, четвертый компонент - из одиночных вогнутоплоской и плосковыпуклой линз, а расстояние между пятым и шестым компонентами не более 0.29 фокусного расстояния объектива. Объектив имеет относительное отверстие 13, фокусное расстояние 300 мм и высокое качество коррекции, обеспечивающее разрешение объектива не менее 150 мм-1 на фотопленке Изопанхром тип 48 за различными цветными фильтрами в пределах поля зрения 20. Недостатком объектива является сравнительно небольшое относительное отверстие. 2494 1 Из известных объективов, работающих в широкой области спектра, наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническому решению является объектив 2, основанный на двойном гауссовом типе,предназначенный, в основном, для получения аэрофотографий, включающий в себя в направлении распространения света собирающую менисковую линзу с вогнутой поверхностью, обращенной в сторону изображения первую склеенную линзу типа мениска с вогнутой поверхностью, обращенной в сторону изображения апертурную диафрагму склеенную тройную собирающую линзу, состоящую из первой собирающей линзы, двояковогнутой линзы из курцфлинта с несколько уменьшенной частной дисперсией в коротковолновой области спектра и второй собирающей линзы вторую склеенную линзу типа мениска с выпуклой поверхностью, обращенной в сторону изображения двояковыпуклую линзу рассеивающую менисковую линзу с выпуклой поверхностью, обращенной в сторону изображения. Известный объектив обладает угловым полем зрения 241, имеет высокое разрешение по всему полю изображения при относительном отверстии 14 в широкой спектральной области от 480 до 850 нм. Недостатками прототипа являются невозможность увеличения относительного отверстия и существенного улучшения качества изображения по всему полю в широкой области спектра, что не позволяет производить фотографирование слабоосвещенных объектов. Задачей предлагаемого технического решения является создание светосильного объектива с относительным отверстием не менее 12, работающего в широком спектральном диапазоне 400700 нм с разрешающей способностью не менее 150 мм-1 на пленке Изопанхром тип 48, дисторсия по всему полю изображения не должна превышать 5 мкм. Поставленная задача решается таким образом, что в светосильном объективе для широкой области спектра,содержащем семь компонентов, первый из которых - одиночный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, второй - одиночная положительная двояковыпуклая линза, третий-одиночная двояковогнутая отрицательная линза, четвертый - трехлинзовый склеенный компонент, пятый - двухлинзовый склеенный компонент, шестой одиночная двояковыпуклая линза, седьмой - одиночная плосковогнутая линза, использован воздушный промежуток между первым и вторым компонентами равный 0.099 фокусного расстояния объектива, второй и третий компоненты разделены воздушным промежутком, равным 0.007 фокусного расстояния объектива, в третьем компоненте использован особый флинт с особым ходом дисперсии в коротковолновой области спектра(3, 4), а в плоскости изображения размещена отрицательная плосковогнутая линза, причем плоская поверхность ее совмещена с плоскостью изображения. Предлагаемый светосильный объектив работает в широком спектральном диапазоне 400700 нм с разрешающей способностью не менее 150 мм-1, дисторсия по всему полю изображения не превышает 5 мкм,относительное отверстие не менее 12. Для обеспечения высокой разрешающей способности и относительного отверстия 12 применены вместо двухлинзового склеенного компонента два однолинзовых компонента, разделенных воздушным промежутком,равным 0.007 фокусного расстояния объектива, в одном из которых для уменьшения вторичного спектра использован особый флинт с особым ходом дисперсии в коротковолновой области спектра, воздушный промежуток между первым и вторым компонентами составляет 0,099 фокусного расстояния объектива вместо 0,0096 фокусного расстояния объектива у прототипа и в плоскости изображения размещена отрицательная плосковогнутая линза, которая позволяет улучшить коррекцию кривизны изображения и повысить разрешающую способность по полю зрения, причем плоская поверхность совмещена с плоскостью изображения и предназначена для выравнивания пленки в момент экспозиции и для нанесения сетки крестов, необходимых для измерения дисторсии изготовленного объектива и усадки фотоматериала. Воздушный промежуток в пространстве апертурной диафрагмы, равный 0.148 фокусного расстояния объектива,позволяет разместить здесь затвор и ирисовую диафрагму, необходимые для изменения относительного отверстия объектива при различных освещенностях объекта фотографирования. В предлагаемом объективе уменьшена номенклатура марок стекол (5 вместо 610 у объективов прототипа). На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива. На фиг.2 представлены конструктивные параметры линз объектива с фокусным расстоянием, приведенным к 1, относительным отверстием 12 и угловым полем зрения в пространстве предметов 230 и характеристики использованных марок стекол. На фиг.3 приведены графики расчетных полихроматических частотно-контрастных характеристик (ЧКХ) объектива для меридионального (М) и сагиттальногосечений в плоскости наилучшей установки, отстоящей от плоскости Гаусса на 0.01 мм. ЧКХ объектива рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности,приведенной ниже., нм с 0.543 1.0 0.086 0.559 0.625 0.993 0.494 На фиг. 4, 5 изображены графики аберраций объектива для линий спектра , е,в плоскости наилучшей установки, отстоящей от плоскости Гаусса на 0.01 мм. Для фотографических объективов параметрами, характеризующими оптическое качество изображения,являются область спектра, относительное отверстие, разрешающая способность, радиальная и дифференциальная хроматическая дисторсия. Объектив (фиг.1) содержит по направлению хода луча одиночный положительный мениск, одиночную положительную двояковыпуклую линзу, одиночную двояковогнутую линзу, трехлинзовый склеенный компонент, двухлинзовый склеенный компонент, одиночную двояковыпуклую линзу и одиночную плосковогнутую линзу. В предлагаемой конструкции объектива замена скленного компонента прототипа двумя отдельными компонентами, увеличение воздушного промежутка между первым и вторым компонентами, введение стекла с особым ходом дисперсии в коротковолновой области спектра позволили увеличить относительное отверстие объектива до 12 при обеспечении разрешающей способности не менее 150 мм-1 на пленке Изопанхром тип 48 в области спектра 400700 нм. Выбор формы и положения последнего компонента обеспечили исправление в объективе астигматизма и кривизны поля, что позволило улучшить качество изображения объектива по всему полю. Графики аберраций объектива (фиг. 4,5) подтверждают, что разрешающая способность объектива на фотопленке Изопанхром тип 48 при полностью открытой диафрагме в области спектра 400700 нм составляет в центре поля зрения (0) не менее 180 мм-1 на краю поля зрения (36 мм) не менее 80 мм-1. Таким образом, предложенный объектив позволяет увеличить относительное отверстие в 2 раза по сравнению с прототипом и в 1,5 раза по сравнению с аналогом при сохранении высокого качества изображения. марка стекла ТК 16 Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4