Светосильный объектив

Авторы патента:

Богданков Владимир Александрович (RU)

G02B9/64 - с семью и более линзами

Владельцы патента RU 2592746:

Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" (RU)

Объектив состоит из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент состоит из одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов, одиночного положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предмета, и отрицательного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предмета. Второй компонент состоит из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхность к плоскости предметов и склеенного из отрицательного и положительного менисков; положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов; плоско-выпуклой линзы, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости изображения, и плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов. Технический результат - увеличение заднего отрезка для использования объектива с зеркальными фотоаппаратами формата APS-C (25,5×18,6 мм), увеличение разрешающей способности объектива, при сохранении фокусного расстояния, углового поля и относительного отверстия 1:1,2 при сохранении высокого качества изображения и повышение технологичности. 5 ил., 2 табл.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве фотографического и киносъемочного объектива.

Известен светосильный объектив, который описан в патенте на полезную модель RU 109575, МПК G02B 9/00, опубл. 20.10.2012. 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 φ_I,3, второй компонент II, состоящий из первого склеенного мениска с оптической силой φ_II,1, обращенного вогнутостями к пространству объекта, состоящего из двояковогнутой линзы с оптической силой φ_II,1,1, и двояковыпуклой линзы с оптической силой φ_II,1,2, второго положительного мениска с оптической силой φ_II,2 и третьей линзы с оптической силой φ_II,3, первый склеенный мениск второго компонента II с оптической силой φ_II,1, обращенный вогнутостями к пространству объекта, выполнен положительным, второй положительный мениск с оптической силой φ_II,2 обращен выпуклостью к пространству объекта, а третья линза с оптической силой φ_II,3 выполнена в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта.

Однако данный объектив имеет недостаточную светосилу и малое угловое поле.

Наиболее близким аналогом является светосильный объектив, описанный в патенте на изобретение RU 2431165, МПК G02B 9/62, опубл. 10.10.2011. Объектив содержит два компонента, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент содержит три мениска, обращенных выпуклостями к пространству объекта: положительный мениск, склеенный мениск, содержащий положительный и отрицательный мениски, и отрицательный мениск с оптической силой φ_I, склеенный из двояковыпуклой с оптической силой φ_I,1 и двояковогнутой с оптической силой φ_I,2 линз. Второй компонент состоит из склеенного из двояковогнутой и двояковыпуклой линз отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, двояковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству объекта. Отрицательный мениск первого компонента и положительный мениск с оптической силой φ_п второго компонента выполнены в виде одиночных линз.

Однако объектив при фокусном расстоянии 50 мм и относительном отверстии 1:1,2 имеет недостаточно большой задний отрезок 33,32 мм.

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с повышенными оптическими и технологическими характеристиками и задним отрезком не менее 39 мм.

Технический результат - увеличение заднего отрезка для использования объектива с зеркальными фотоаппаратами формата APS-C (25,5×18,6 мм), увеличение разрешающей способности объектива, при сохранении фокусного расстояния, углового поля и относительного отверстия 1:1,2.

Для решения поставленной задачи предложен светосильный объектив, состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый компонент выполнен из трех линз, первая из которых - одиночная положительная линза, обращенная выпуклостью к пространству предметов, вторая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и третья линза по ходу лучей - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, второй компонент представлен в виде склеенного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов, состоящего из отрицательной и положительной линз, положительной линзы и последней по ходу лучей линзы, представленной положительной линзой, обращенной выпуклостью к плоскости предметов, в отличие от известного в первом компоненте первая линза выпукло-плоская линза и все линзы первого компонента одиночные, а во втором компоненте в первом мениске отрицательная и положительная линзы выполнены в виде менисков, вторая линза по ходу лучей представлена мениском, обращенным вогнутостью к плоскости предметов, после второй линзы по ходу лучей добавлена плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к плоскости изображений, а последняя линза по ходу лучей в объективе выпукло-плоская.

На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенного светосильного объектива. На фиг. 2 представлен график зависимости модуляционной передаточной функции от поля изображения при относительном отверстии 1:1,2. На фиг. 3 представлен график зависимости модуляционной передаточной функции от поля изображения при относительном отверстии 1:2,8. На фиг. 4 представлен график зависимости модуляционной передаточной функции от пространственной частоты при относительном отверстии 1:1,2. На фиг. 5 представлен график зависимости модуляционной передаточной функции от пространственной частоты при относительном отверстии 1:2,8.

Светосильный объектив (фиг. 1) состоит из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент I состоит из одиночной плосковыпуклой линзы 1, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов, одиночного положительного мениска 2, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предмета, и отрицательного мениска 3, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости предмета. Второй компонент II состоит из отрицательного склеенного мениска, обращенного вогнутой поверхность к плоскости предметов, состоящего из отрицательного мениска 4 и положительного мениска 5; положительного мениска 6, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов; плосковыпуклой линзы 7, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости изображения, и плосковыпуклой линзы 8, обращенной выпуклой поверхностью к плоскости предметов.

Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки.

В соответствии с предложенным решением был рассчитан светосильный объектив с фокусным расстоянием f`=50 мм, относительным отверстием 1:1,2 и линейным полем изображения 25,5×18,6 мм. Результаты расчета представлены графиками на фиг. 2, 3, 4, 5.

Спектральные характеристики представлены в таблице 1.

Конструктивные параметры предлагаемого объектива приведены в таблице 2.

Характеристики рассчитанного светосильного объектива:

Фокусное расстояние	51.478 мм
Диафрагменное число D/F:	1:1.2
Диаметр входного зрачка	41.05 мм
Положение входного зрачка	57.23 мм
Диаметр выходного зрачка	144.9 мм
Положение выходного зрачка	- 181.73 мм
Длина системы	119.577 мм

Отрицательная сферическая аберрация первого компонента I компенсируется положительной сферической аберрацией второго компонента II. Кома первого и второго компонентов скоррегированы. Положительный астигматизм первого компонента I скомпенсирован отрицательным астигматизмом второго компонента II. Дисторсия первого компонента I, положительная по величине, минимизирована отрицательной дисторсией второго компонента II. Хроматические аберрации положения и увеличения скоррегированы в первом I и во втором компонентах самостоятельно.

Контраст изображения до y`=10 мм на частоте 30 л/мм при относительном отверстии 1:1,2>38%, в то время как у прототипа ≈33%. Задний отрезок составляет S`=39,777, а световой диаметр последней линзы не превышает 36,1 мм, что позволяет устанавливать объектив на зеркальные фотоаппараты, в том числе и с байонетом Nikon F.

Таким образом, предлагаемый светосильный объектив позволил при сохранении линейного поля улучшить качество изображения и увеличить задний отрезок, улучшить технологичность, увеличить разрешающую способность, что позволяет его использовать вместе с зеркальными фотоаппаратами формата APS-C (25,5×18,6 мм и менее)

Светосильный объектив, состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый компонент выполнен из трех линз, первая из которых - одиночная положительная линза, обращенная выпуклостью к пространству предметов, вторая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и третья линза по ходу лучей - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, а второй компонент представлен в виде склеенного отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости предметов, состоящего из отрицательной и положительной линз, положительной линзы и последней по ходу лучей линзы, представленной положительной линзой, обращенной выпуклостью к плоскости предметов, отличающийся тем, что в первом компоненте первая линза выпукло-плоская линза и все линзы первого компонента одиночные, а во втором компоненте в первом мениске отрицательная и положительная линзы выполнены в виде менисков, вторая линза по ходу лучей представлена мениском, обращенным вогнутостью к плоскости предметов, после второй линзы по ходу лучей добавлена плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к плоскости изображений, а последняя линза по ходу лучей в объективе выпукло-плоская.

Изобретение может быть использовано в устройствах измерения геометрических параметров и контроля качества поверхности отверстий и других внутренних поверхностей.

Инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием // 2578661

Объектив содержит пять компонентов. Первый компонент содержит выпукло-вогнутый мениск из кремния и двояковогнутую линзу из флюорита.

Апохроматический атермальный объектив (варианты) // 2577082

Изобретение может быть использовано в оптико-электронных приборах, работающих в спектральном диапазоне излучения 0,4-1 мкм и в широком диапазоне температур, например, в аэрофотоаппаратах с матричными приемниками излучения.

Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения // 2570062

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами. Оптическая система состоит из расположенных вдоль оптической оси трех компонентов.

Инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием // 2569429

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах с плавным изменением угловых размеров наблюдаемого пространства. Объектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси неподвижный первый компонент, состоящий из положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижные второй компонент, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой и второй двояковогнутой линз, и третий компонент, содержащий двояковыпуклую линзу, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, неподвижные четвертый компонент, содержащий отрицательную вогнуто-выпуклую линзу и дополнительно введенную положительную выпукло-вогнутую линзу, и пятый компонент, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой и второй двояковыпуклой линз.

Устройство для формирования инфракрасного изображения // 2569424

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах с плавным изменением угловых размеров наблюдаемого пространства. Устройство состоит из последовательно расположенных неподвижного первого компонента, подвижных второго и третьего компонентов, установленных с возможностью перемещения вдоль оптической оси, неподвижных четвертого и пятого компонентов, между которыми формируется промежуточное изображение, и приемника излучения с охлаждаемой диафрагмой.

Устройство для формирования инфракрасного изображения // 2567126

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах с охлаждаемыми матричными приемниками излучения. Устройство состоит из объектива, матричного приемника излучения с охлаждаемой диафрагмой, блока обработки информации, блока позиционирования, блока стабилизации и блока калибровки.

Планапохроматический микрообъектив большого увеличения с увеличенным рабочим расстоянием // 2554274

Микрообъектив может быть использован в микроскопах для визуального наблюдения, вывода на TV-камеру и фотографирования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов.

Планапохроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив большого увеличения // 2551989

Изобретение может быть использовано в микроскопах, а также для визуального наблюдения и фотографирования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов.

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив масляной иммерсии большого увеличения // 2549347

Изобретение может быть использовано в микроскопах, а также для визуального наблюдения и вывода на TV-камеру малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов.

Объектив // 2597659

Объектив предназначен для использования в различных оптических системах, в частности в телевизионных и фотосистемах с многоэлементными приемниками излучения. Объектив содержит две группы линз - из четырех и семи линз. Первая линза по ходу луча - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, вторая линза - двояковыпуклая, третья и четвертая - отрицательные мениски, обращенные выпуклостью к предмету, пятая и седьмая - двояковыпуклые, шестая и восьмая - двояковогнутые, девятая - двояковыпуклая, десятая - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и одиннадцатая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению. Между седьмой и восьмой линзами расположена апертурная диафрагма. По меньшей мере, для двух отрицательных менисков из первой группы линз и, по меньшей мере, для одной положительной линзы из второй группы выполняется соотношение: βМ=βЛ<-75·10-7 1/K, где βМ и βЛ - температурные коэффициенты показателя преломления материала, соответственно, менисков из первой группы и положительной линзы из второй группы, K - Кельвин. Технический результат - увеличение поля зрения, повышение относительного отверстия и обеспечение термонерасстраиваемости при сохранении качества изображения. 2 ил., 2 табл.

Объектив-апохромат // 2611335

Объектив состоит из десяти одиночных линз, из которых первая и последняя - отрицательные мениски, обращенные выпуклостью к предмету, вторая линза - двояковыпуклая, третья, шестая и восьмая - отрицательные с первой вогнутой поверхностью, четвертая, пятая, седьмая и девятая - положительные с первой выпуклой поверхностью. Для четвертой положительной и последней отрицательной линз выполняется соотношение: β4=β10<75⋅10-7 1/К, а для остальных линз объектива выполняется соотношение: |β|<35⋅10-7 1/К, где β4, β10, β - температурные коэффициенты показателя преломления материала четвертой, последней и остальных линз объектива соответственно, К - кельвин. Технический результат - обеспечение термонерасстраиваемости объектива, увеличение спектрального диапазона работы, поля зрения и фокусного расстояния при сохранении качества изображения. 2 ил., 1 табл.

Широкоугольный объектив // 2628372

Объектив может быть применен в оптико-электронных приборах, работающих с фотоприемными устройствами типа ПЗС или КМОП матриц. Объектив содержит четыре компонента. Первый компонент состоит из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковогнутой линзы. Второй - одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к предмету и имеющий возможность перемещения вдоль оптической оси. Третий - двояковыпуклая линза. Четвертый - содержит два положительных мениска, обращенных выпуклостью к предмету, между которыми расположен одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Между третьим и четвертым компонентами находится плоскопараллельная пластина или светофильтр. Выполняется соотношение: , где - величина перемещения второго компонента по оптической оси; ƒ'об - фокусное расстояние объектива. Технический результат - увеличение относительного отверстия и поля зрения с сохранением качества изображения в узком спектральном диапазоне и в расширенном температурном интервале. 1 ил., 1 табл.

Фотографический объектив // 2635810

Объектив может быть применен в оптико-электронных приборах, работающих в видимом, ближнем и коротковолновом ИК диапазонах. Объектив содержит два компонента, между которыми расположена апертурная диафрагма. Первый компонент содержит двояковыпуклую и двояковогнутую линзы. Второй компонент содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, две двояковыпуклые линзы и три отрицательных мениска, обращенных выпуклостью к изображению. Группа из трех первых линз второго компонента может перемещаться вдоль оптической оси. Технический результат - увеличение линейного поля зрения и расширение спектрального диапазона с сохранением качества изображения в видимом, ближнем и коротковолновом ИК диапазонах в расширенном температурном интервале. 1 ил., 1 табл.

Фотографический телеобъектив // 2635830

Объектив может быть применен в оптико-электронных приборах, работающих в видимом и ближнем ИК диапазонах. Объектив содержит две группы линз. Первая группа состоит из положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, двояковыпуклой линзы, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету и имеющего возможность перемещения вдоль оптической оси. Между первой и второй линзами первой группы расположена апертурная диафрагма. Вторая группа состоит из положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостью к предмету. В первой группе пятая линза может перемещаться вдоль оптической оси. Технический результат - повышение светосилы с сохранением приемлемого качества изображения в видимом и ближнем ИК диапазонах в расширенном температурном интервале. 1 ил., 1 табл.