Оптическая система высокоскоростной фотокамеры с оптико- механической коммутацией изображения

 

Изобретение относится к фотографической оптике и может быть использовано при разработке высокоскоростных фотокамер для регистрации быстропротекающих процессов. Цель изобретения - повышение качества изображения и упрощение конструкции. Входной объектив 2 строит изобретение объекта в плоскости кадровой рамки 3. С помощью промежуточного объектива 4 изобретение переносится в плоскость вблизи зеркальной грани вращающегося зеркала 6, осуществляющего оптико-механическую коммутацию. Коммутирующий объектив 7 строит изображение объекта на неподвижном фотоматериале. Апертурная диафрагма 5 изображается второй половиной промежуточного объектива на коммутирующем объективе 7, а первой половиной в обратном ходе лучей - на входном объективе 2. При фокусном расстоянии 203 мм и общем относительном отверстии 1:9,4 разрешающая способность системы в центре поля зрения составляет 70 мм<SP POS="POST">-1</SP>, на краю 56 мм<SP POS="POST">-1</SP>. 1 ил.

СО(ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (111 (д1> 4 С 03 В 39/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АSTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У 1П1111 1(Ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ Й ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4353097/31-10 (22) 30.12.87 (46) 07.09.89. Бюл. h 33 (71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) А.В.Белинский и А.В.Плохов (53) 778.37 (088.8) (56) Дубовик А.С. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов. — M.: Наука, 1984, с ° 139.

Авторское свидетельство СССР

У 980050, кл. G 02 В 39/02, 1981 ° (54) ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ФОТОКАМЕРЫ С ОПТИКО-МЕХАННЧЕСКОЙ КОММУТАЦИЕЙ ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к фотографической оптике и м.б. использовано при разработке высокоскоростных фотокамер для регистрации быстропроте2 . кающих процессов. Цель изобретения повышение качества изображения и упрощение конструкции. Входной объек-. тив 2 строит изображение объекта в плоскости кадровой рамки 3. С помощью промежуточного объектива 4 изображение переносится в плоскость вблизи зеркальной грани вращающегося зеркала 6, осуществляющего оптико-механическую коммутацию. Коммутирующий объектив 7 строит изображение объекта на неподвижном фотоматериале. Апертурная диафрагма 5 изображается второй половиной промежуточного объектива на коммутирующем объективе 7, а первой половиной в обратном ходе лучей — на входном объективе 2. При фокусном расстоянии 203 мм и общем относительном отверстии 1:9,4 разрешающая способность системы в центре поля зрения составляет 70 мм, на краю 56 мм . 1 ил.

3 1506

Изобретение относится к области высокоскоростной фотографии.

Целью изобретения является повышение качества изображения и упрощение конструкции.

На чертеже изображена принципиальная оптическая схема высокоскоростной фотокамеры.

Оптическая система содержит четырехлинэовую склеенную афокальную коррекционную систему 1 (афокальный компенсатор), установленную перед входным объективом 2, кадровую рамку 3, расположенную эа входным объективом

2 и перед промежуточным объективом

4, апертурную диафрагму 5, зеркальную грань вращающегося зеркала 6, коммутирующий объектив 7 и цилиндрический фильмовый канал 8 с регистрирующим материалом.

Афокальный компенсатор 1 склеен из двояковыпуклой 9, вогнуто-плоской

10, плосковыпуклой 11 и двояковогнутой 12 линз. Входной объектив 2 выполнен в виде блока, скленного из двояковыпуклой 13 и двояковогнутой

14 линз. Промежуточный объектив 4 выполнен иэ двух блоков, симметричных относительно апертурной диафрагмы 5 °

Первый блок содержит одиночную двояковыпуклую линзу 15 и двусклеенную линзу иэ отрицательного мениска 16 и двояковыпуклой линзы 17, второй блок содержит двусклеенную линзу из двояковыпуклой линзы 18 и отрицательного мениска 19, а также одиночную двояковыпуклую линзу 20. Коммутирующий объектив 7 содержит первый положительный компонент, склеенный иэ двояковогнутой 21 и двояковыпуклой

22 линз, и второй положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы 23 и отрицательного мениска 24.

Оптическая система работает следующим образом.

Лучи света от регистрируемого объекта проходят афокальную коррекционную систему 1 и попадает на входной объектив 2, который строит иэображение объекта в плоскости кадровой рамки 3, где также может быть установлен репер для количественной оценки размеров объекта. Далее полученное изображение переносится промежуточным объективом 4 в плоскость, расположенную вблизи зеркальной грани вращающегося зеркала 6 и являющуюся пред426 метной плоскостью для двухкомпонентного коммутирующего объектива 7, строящего иэображение объекта на фокальной поверхности камеры, где расположен регистрирующий материал.

Иэображение апертурной диафрагмы 5 строится второй половиной промежуточного объектива 4 вблизи коммутирующего объектива, с которым в данный момент зеркальная грань осуществляет оптико-механическун коммутацию. Первая половина промежуточного объектива 4 строит в обратном ходе лучей иэображение апертурной диаф5

15 рагмы вблизи входного объектива 2.

Двухкомпонентный коммутирующий объКроме того, указанное выполнение линзы 12 афокального компенсатора 1 в сочетании с приведенными возможными интервалами изменения конструктивных параметров позволяет не только существенно увеличить коррекционные возможности афокального компенсатора с точки зрения коррекции хроматических аберраций (хроматизма положения, вторичного спектра и сферохроматической аберрации), но и обеспечить еиу возможность компенсации сферической аберрации высших порядков системы в, целом. В результате возможно не только исключить из системы кристалл иодистого калия, дисперсионные свой. ства которого значительно превосхо45 ектив 7 работает с параллельным ходом лучей иежду компонентами, что позволяет при юстировке оптической системы камеры обеспечить одинаковость масштаба изображения для различных кадров.

Выполнение линзы 12 афокального

25 компенсатора 1 двояковогнутой и одиночных линз 15 и 20 промежуточного объектива 4 двояковыпуклыми при соблюдении указанных ограничений на конструктивные параметры позволяет частично перераспределить функции промежуточного объектива по компенсации хроматических аберраций системы (хроматизма положения и вторичного спектра) на афокальный компенса35 тор 1. Это, в свою очередь, создает воэможности для упрощения конструкции промежуточного объектива путем уменьшения числа его оптических поверхностей беэ ущерба для реэультиру40 ющего качества аберрационной коррекции системы в целом.

5 1506 пят все оптические стекла особенно с точки зрения коррекции вторичного спектра, но и повысить качество аберрационной rñoððåêöèè в центре поля

5 эа счет дополнительной компенсации сферической аберрации высших порядков.

Отношение абсолютной величины оптической силы второй поверхности ком- !р пенсатора 1 к оптической силе входного объектива 2 в интервале 0,030,04 необходимо для компенсации сферохроматической аберрации, вторичного спектра и сферической аберрации высших порядков последующей системы.

При уменьшении этого отношения менее

0,03 возникает недокомпенсация укаэанных аберраций, а при увеличении его более 0,04 — перекомпенсация сфе- 2р рохроматической аберрации.

Предлагаемое отношение абсолютной величины оптической силы последней поверхности компенсатора 1 к абсолютной величине оптической силы его чет- 25 вертой поверхности необходимо для создания возможности удовлетворительной работы компенсатора по исправлению хроматических (вторичного спектра и сферохроматической аберрации) щ и высших порядков сферической аберрации при одновременной компенсации хроматизма положения в системе. Уменьшение этого отношения ниже 25 приводит к недокомпенсации хроматизма по35 ложения, а увеличение его более 26— к перекомпенсации. На хроматизм положения в принципе можно влиять другими поверхностями компенсатора, но это происходило бы в ущерб другим 40 аберрациям и привело бы к ухудшению результирующего качества изображения системы.

Предлагаемое соотношение показателей преломления линз компенсатора

1 в сочетании с указанными ограничениями на оптические силы поверхностей компенсатора необходимо для внесения сферической аберрации высших порядков, частично компенсирующей соответ- 5п ствующую аберрацию последующей системы. Если это отношение меньше указанного интервала, то возникает недокомпенсация высших порядков сферической аберрации, а если больше, то начинают сказываться другие аберрации системы, побочно вносимые компенсатором (кома, астигматизм высших порядков).

426 6

Предлагаемое соотношение коэффициентов дисперсии линз компенсатора

1 необходимо (в сочетании в описанными ограничениями на оптические силы и показатели преломпения поверхностей и материалов компенсатора) для удовлетворительной коррекции сферохроматической аберрации. Уменьшение его привело бы к недокомпенсации сферохроматической аберрации, а увеличение — либо к ее перекомпенсации, либо к недостаточной коррекции вторичного спектра.

Предлагаемое соотношение для поверхностей положительных линз 17 и

18 промежуточного объектива необходимо для минимизации высших порядков астигматиэма и кривизны поля. При

q,/(g меньшем 0,105 и большим 0,12, наблюдается рост этих высших порядков за счет склеенной поверхности и поверхностей одиночных линз 15 и 20 симметричного блока, При /(g /(p (, меньшем 0,21, происходит рост высших порядков полевых аберраций за счет поверхностей симметричного блока, граничащих с воздухом, а при большем

0,32 — резкий рост этих высших порядков эа счет склеенной поверхности.

Фокусное расстояние системы

203,84 мм, относительное отверстие в меридиональной плоскости 1:4,97, в сагиттальной 1:23, общее 1:9,4.

Разрешающая способность в центре поля зрения 70 мм, на краю 56 мм

Формула изобретения

Оптическая система высокоскоростной фотокамеры с оптико-механической коммутацией изображения, содержащая афокальный компенсатор в виде четырехлинзового блока, склеенного иэ двояковыпуклой, вогнуто-плоской, плосковыпуклой и отрицательной линз, входной объектив в виде двухлинэового блока, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, кадровую рамку, промежуточный объектив из двух блоков, симметричных относительно расположенной между ними апертурной диафрагмы, каждый иэ которых содержит одиночную положитЕльную линзу и положительную двусклеенную линзу, из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, вращающееся зеркало, венец коммутирующих объективов, каждый иэ которых содержит первый поло1506426 жительный компонент, склеенный иэ двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и второй положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой линзы и

5 отрицательного мениска, цилиндрический фильмовый канал с регистрирующим фотоматериалом, о т л и ч а ю щ а— я с я тем, что, с целью повышения качества изображения и упрощения кон- 10 струкции, отрицательная линза афокального компенсатора выполнена двояковогнутой, одиночная положительная линза каждого из блоков промежуточного объектива выполнена двояковыпуклой, при этом в афокальном компенсаторе абсолютная величина оптической силы второй поверхности составляет

0,03-0,04 оптической силы входного объектива, абсолютная величина оптической силы последней поверхности составляет 25-26 абсолютной величины оптической силы его четвертой поверхности, показатели преломления и,, и„ и, и+ и коэффициенты дисперсии,, 25 первой, второй, третьей и четвертой линз соотвественно выбраны иэ соотношений (9,2-.9,3)-— п -п nà-па и +и, п +и >

,-1

1,8-1,9, 1а-1 а оптические силы поверхностей двусклеенных линз промежуточного объектива выбраны из соотношений — 0 105-0 12 ч!

Ч

K! 4 —,= 0 21-0 32

<р 1 ° в ю где 1,,(†. оптические силы граничащей с воздухом поверхности двояковыпуклой линзы и склеенной поверхности соответственно, Ч вЂ” оптическая сила каждого из блоков промежуточного объектива.

Составитель В.Архипов

Техред А.Кравчук Корректор М.Самборская м

Редактор Q.Юрковецкая

Заказ 5435/49 Тираж 411 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101