Светосильный объектив

Использование: в кинотехнике, а именно в киносъемочной фото и цифровой аппаратуре. Задача: обеспечение высокого качества изображения киносъемочных объектов при относительном отверстии 1:1,7 и фокусных расстояниях не менее 135 мм. Сущность: в светосильном объективе, содержащем два компонента, разделенных апертурной диафрагмой, первый I из которых содержит три мениска, обращенных выпуклостью к пространству объекта, из которых первый и второй мениски с положительными оптическими силами, третий мениск с отрицательной оптической силой _II,3, второй компонент, состоящий из первого склеенного мениска с оптической силой _II,1, обращенного вогнутостями к пространству объекта, состоящего из двояковогнутой линзы с оптической силой _II,1,1, и двояковыпуклой линзы с оптической силой _II,1,2, второго положительного мениска с оптической силой _II,2, и третьей линзы с оптической силой _II,3, первый склеенный мениск второго компонента II, с оптической силой _II,1, обращенный вогнутостями к пространству объекта, выполнен положительным, второй положительный мениск с оптической силой _II,2 обращен выпуклостью к пространству объекта, а третья линза с оптической силой _II,3, выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта, при этом оптические силы линз имеют значения: 0,4<|_I,3/_o|<0,6; 1,75<_II,1/o<1,95; 0,9<|_II,1,1/_о|<1,1; 0,6<_II,1,2/_о<0,8; 1,4<_II,2/_о<1,6; 18<_II,3/_о<20 где _о - оптическая сила всего объектива. 1 н.п. ф-лы, 1 илл.

Предлагаемая полезная модель относится к кинотехнике, а именно к киносъемочной фото и цифровой аппаратуре.

Известен светосильный объектив с большим относительным отверстием [1].

Объектив состоит из двух компонентов, последовательно расположенных вдоль оптической оси, разделенных апертурной диафрагмой.

Первый компонент состоит из трех менисков, обращенных выпуклостями к пространству объекта, из которых положительные, третий - отрицательный.

Второй компонент состоит из склеенного мениска, обращенного вогнутостями к пространству объекта, и содержит отрицательный и положительный мениска, каждый из которых обращен вогнутостями к пространству предмета, положительного мениска и двояковыпуклой линзы. Объектив имеет относительное отверстие 1:1,4, угловое поле 46°, обеспечивающее киносъемку на формат кадра S35 (22,5×18,6 мм), но качество изображения по полю низкое.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является светосильный объектив [2] для формата пленки S35.

Светосильный объектив, содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых содержит три мениска, обращенных выпуклостями к пространству объекта, из которых первый и второй мениски с положительными оптическими силами, третий с отрицательной оптической силой _I,3 и второй компонент, состоящий из первого склеенного мениска с оптической силой _II,1 обращенных вогнутостями к пространству объекта, состоящего из двояковогнутой линзы с оптической силой _II,1,1 и двояковыпуклой линзы с оптической силой _II,1,2 второго положительного мениска с оптической силой _II,2 и третьей линзы с оптической силой _II,3.

Оптические силы имеют значения, равные:

где ₀ - оптическая сила всего объектива.

При относительном отверстии 1:1,7, фокусном расстоянии 135 мм объектив имеет низкий контраст изображения (значение ЧКХ): 25 л/мм в центре поля 0,16, на краю поля 0,13; на частоте 50 л/мм в центре поля - 0.15, а на краю поля 0,03; на 100 л/мм контраст по полю, близкий к нулю.

При киносъемке пониженный контраст приводит к нерезкому изображению и соответственно к снижению качества фильмов.

Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение высокого качества изображения киносъемочных объектов при относительном отверстии 1:1,7 и фокусных расстояниях не менее 135 мм.

Для решения поставленной задачи предлагается светосильный объектив, который, как и прототип, содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой, первый I из которых содержит три мениска, обращенных выпуклостью к пространству объекта, из которых первый и второй мениски с положительными оптическими силами, третий мениск с отрицательной оптической силой _I,3 второй компонент, состоящий из первого склеенного мениска с оптической силой _II,1 обращенного вогнутостями к пространству объекта, состоящего из двояковогнутой линзы с оптической силой _II,1,1 и двояковыпуклой линзы с оптической силой _II,1,2 второго положительного мениска с оптической силой _II,2 и третьей линзы с оптической силой _II,3.

В отличие от прототипа первый склеенный мениск второго компонента II, с оптической силой _II,1, обращенный вогнутостями к пространству объекта, выполнен положительным, второй положительный мениск с оптической силой _II,2 обращен выпуклостью к пространству объекта, а третья линза с оптической силой _II,2, выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта, при этом оптические силы линз имеют значения:

0,4<|_I,3/_o|<0,6;

1,75<_II,1/o<1,95; 0,9<|_II,1,1/_о|<1,1; 0,6<_II,1,2/_о<0,8; 1,4<_II,2/_о<1,6; 18<_II,3/_о<20,

где _о - оптическая сила всего объектива.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что такое выполнение предлагаемого светосильного длиннофокусного объектива f'=135 мм позволило при относительном отверстии 1:1,7 улучшить качество изображения по всему полю и повысить контраст изображения: на частоте 25 л/мм более чем в 3 раза по всему полю; на частоте 50 л/мм - в центре поля в 2,5 раза; а на краю поля - в 8 раз; на 100 л/мм довести контраст по полю до 0,15-0,2.

Таким образом, достигнут технический результат, заключающийся в достижении высокого качества изображения по всему полю изображения.

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена оптическая схема светосильного объектива, а также Приложением, в котором приведены конструктивные параметры и графики частотно-контрастной характеристики (ЧКХ).

Светосильный объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой AD.

Первый компонент I содержит положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта, положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и отрицательный мениск 3, обращенный выпуклостью к пространству объекта с оптической силой _I,3.

Второй компонент II содержит первый отрицательный склеенный мениск с оптической силой _II,1, состоящий двояковогнутой линзы 4 с оптической силой _II,1,1 и двояковыпуклой линзы 5 с оптической силой _II,1,2, второй положительный мениск 6 с оптической силой _II,2, и третьей линзы 7 с оптической силой _II,3.

Первый I и второй II компоненты разделены апертурной диафрагмой AD.

Кроме того, во II-м компоненте первый склеенный мениск 4, 5 выполнен положительным, второй мениск 6 обращен выпуклостью к пространству объекта, а третья линза 7 выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта. При этом оптические силы имеют значения:

0,4<|_I,3/_o|<0,6;

1,75<_II,1/o<1,95;

0,9<|_II,1,1/_о|<1,1;

0,6<_II,1,2/_о<0,8;

1,4<_II,2/_о<1,6;

18<_II,3/_о<20

где _I,3 - оптическая сила отрицательного мениска;

_II,1 - оптическая сила склеенного мениска;

_II,1,1 - оптическая сила двояковогнутой линзы;

_II,1,2 - оптическая сила двояковыпуклой линзы;

_II,2 - оптическая сила положительного мениска;

_II,3 - оптическая сила положительного мениска;

_о - эквивалентная оптическая сила объектива в целом.

Работа светосильного объектива осуществляется следующим образом.

Лучи от объекта съемки проходят через первый компонент I, ограничиваясь апертурной диафрагмой AD, и второй компонент II объектива формирует изображение в плоскости, совмещенной приемником.

Выполнение первой и второй линз в виде положительных менисков, обращенными выпуклостями к пространству объекта вносят значительные по величине положительные сферическую аберрацию, астигматизм, кривизну изображения и отрицательные значения комы и дисторсии.

Выполнение третьей линзы в виде отрицательного мениска с оптической силой _I,3 позволили внести соответственно аберрации обратного знака: отрицательную сферическую аберрацию, астигматизм и кривизну изображения и положительные значения комы и дисторсии. Остаточные аберрации I-го компонента компенсируются выбором линз II-го компонента.

Склеенный положительный мениск II-го компонента с оптической силой _II,1, состоящий из двояковогнутой линзы с оптической силой _II,1,1 и двояковыпуклой линзы с оптической силой _II,1,2 совместно со вторым мениском, обращенным выпуклостью к пространству объекта с положительной оптической силой _II,2 вносит незначительную отрицательную кому и положительные сферическую аберрацию, кривизну изображения и дисторсию и компенсирует основные остаточные аберрации I-го компонента.

Выполнение третьей линзы II-го компонента в виде отрицательного мениска с оптической силой _II,3 и обращенной выпуклостью к пространству объекта не вносит сферическую аберрацию и дисторсию, а вносит незначительные отрицательные кому и кривизну изображения и положительный астигматизм, окончательно компенсируя аберрации объектива в целом.

Выбор оптических сил третьей линзы 3 I-го компонента с отрицательной оптической силой _II,3 склеенного мениска с положительной оптической силой _I,3 содержащего двояковогнутую линзу 4 с оптической силой _II,1,1 и двояковыпуклую линзу 5 с оптической силой _II,1,2, a также второго положительного мениска 6 с оптической силой _II,2 и третьего положительного мениска 7 с положительной оптической силой _II,3, удовлетворяющих условию:

0,4<|_I,3/_o|<0,6;

1,75<_II,1/o<1,95;

0,9<|_II,1,1/_о|<1,1;

0,6<_II,1,2/_о<0,8;

1,4<_II,2/_о<1,6;

18<_II,3/_о<20

позволило исправить хроматизм положения.

Благодаря использованию предлагаемого технического решения был разработан и рассчитан светосильный объектив с фокусным расстоянием f'=135 мм, относительным отверстием 1:1,7 и линейным полем 2у'=33,4 мм.

Основные характеристики светосильного объектива:

Оптические силы:

Полихроматический контраст изображения на частотах 25 л/мм

Таким образом, предлагаемый светосильный объектив позволил получить высокое качество изображения по сравнению с прототипом при относительном отверстии 1:1,7 и фокусном расстоянии 135 мм по всему полю в диаметре 2у'=33,4 мм.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. США, патент 3851953, МПК: G02В 9/62, опубл. 03.12.1974 г.

2. США, патент 4443070, МПК: G02В 9/62, опубл. 17.04.1984 г. прототип.

Светосильный объектив, содержащий два компонента, разделенных апертурной диафрагмой, первый I из которых содержит три мениска, обращенных выпуклостью к пространству объекта, из которых первый и второй мениски с положительными оптическими силами, третий мениск с отрицательной оптической силой _I,3, второй компонент, состоящий из первого склеенного мениска с оптической силой _II,1, обращенного вогнутостями к пространству объекта, состоящего из двояковогнутой линзы с оптической силой _II,1,1 и двояковыпуклой линзы с оптической силой _II,1,2, второго положительного мениска с оптической силой _II,2 и третьей линзы с оптической силой _II,3, отличающийся тем, что первый склеенный мениск второго компонента II, с оптической силой _II,1, обращенный вогнутостями к пространству объекта, выполнен положительным, второй положительный мениск с оптической силой _II,2 обращен выпуклостью к пространству объекта, а третья линза с оптической силой _II,3, выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта, при этом оптические силы линз имеют значения:

0,4<|_I,3/_o|<0,6;

1,75<_II,1/_o<1,95; 0,9<|_II,1,1/_о|<1,1;

0,6<_II,1,2/_о<0,8; 1,4<_II,2/_о<1,6; 18<_II,3/_о<20,

где _о - оптическая сила всего объектива.