RU2485561C2 - High-aperture wide-angle lens - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: lens has two components separated by an aperture diaphragm. The first component comprises a diverging meniscus whose concave surface faces the image space, a biconvex lens, a diverging meniscus whose concave surface faces the image space and a group of lenses. The second component consists of a converging biconvex lens, a diverging lens, a glued lens and two converging biconvex lenses. The group of lenses of the first component consists of three lenses: the first - a diverging meniscus whose convex surface faces the image space, the second - a biconvex lens and the third - a diverging meniscus whose concave surface faces the image space. In the second component, the diverging lens is glued and consists of a biconcave lens and a biconvex lens; the third lens consists of three glued components, the third additional component being a converging meniscus. Optical power values satisfy conditions given in the claim.

EFFECT: larger linear field of the image without deterioration in image quality, with simultaneous enlargement of the back section to a value sufficient for using the lens in modern movie cameras with a mirror-reflex shutter.

1 dwg, 1 app

Description

Предлагаемое изобретение относится к кинотехнике, а именно к киносъемочной и фото аппаратуре.The present invention relates to film technology, namely, filming and photo equipment.

Известен светосильный объектив [1], состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых выполнен из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, положительной двояковыпуклой линзы, одного положительного и двух отрицательных менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен из положительной двояковыпуклой линзы, двояковогнутой линзы, двусклеенного положительного мениска, обращенного выпуклостью к изображению, и двух двояковыпуклых линз.Known fast lens [1], consisting of two components separated by an aperture diaphragm, the first of which is made of a negative meniscus facing concavity to the image, a positive biconvex lens, one positive and two negative menisci facing concavity to the image space, and a biconvex lens, the second component is made of a positive biconvex lens, a biconcave lens, a double-glued positive meniscus convex to the image, and two biconcave ypuklyh lenses.

Объектив имеет следующие характеристики: относительное отверстие 1:1,2, угловое поле зрения 75°30', удовлетворительное качество изображения, но его линейное поле изображения составляет 12,3×7,5 мм (пленка формата S16).The lens has the following characteristics: relative aperture 1: 1.2, angular field of view 75 ° 30 ', satisfactory image quality, but its linear image field is 12.3 × 7.5 mm (film format S16).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, является светосильный широкоугольный объектив [2], состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых включает в себя установленные последовательно отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, положительную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, двояковыпуклую положительную линзу, и группу линз, включающую положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения и два отрицательных мениска, обращенных вогнутостью к пространству изображения и двояковыпуклую линзу.The closest technical solution to the proposed invention is a fast wide-angle lens [2], consisting of two components separated by an aperture diaphragm, the first of which includes a negative meniscus installed in series, facing concavity to the image space, a positive biconvex lens, a negative meniscus facing concavity to the image space, a biconvex positive lens, and a group of lenses including a positive meniscus, facing concavity th image of the space and two negative meniscus concavity facing the space image and a lenticular lens.

Второй компонент II выполнен из положительной двояковыпуклой линзы, двояковогнутой линзы, двусклеенного положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, и двух двояковыпуклых линз.The second component II is made of a positive biconvex lens, a biconcave lens, a double-glued positive meniscus convex to the image space, and two biconvex lenses.

Объектив имеет следующие характеристики: относительное отверстие 1:1,2, угловое поле зрения 84°, удовлетворительное качество изображения.The lens has the following characteristics: relative aperture 1: 1.2, angular field of view 84 °, satisfactory image quality.

К недостаткам следует отнести небольшое линейное поле изображения 12,3×7,5 мм (пленка формата S16).The disadvantages include a small linear field of the image 12.3 × 7.5 mm (film format S16).

Основной задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является увеличение линейного поля изображения до формата пленки S35 (25,5×18,6 мм) без ухудшения качества изображения при одновременном увеличении заднего отрезка до величины, достаточной для использования объектива в современных киносъемочных аппаратах с зеркальным обтюратором.The main task to be solved by the proposed invention is to increase the linear image field to the S35 film format (25.5 × 18.6 mm) without degrading the image quality while increasing the back section to a value sufficient for using the lens in modern filming machines with mirror shutter.

Для решения поставленной задачи предложен светосильный широкоугольный объектив, который, как и прототип, содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой, первый из которых содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, положительную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, и группу линз, состоящую из положительной линзы и двух отрицательных менисков, и второй компонент, состоящий из положительной двояковыпуклой линзы, отрицательной линзы, склеенной линзы и двух положительных двояковыпуклых линз.To solve this problem, a fast wide-angle lens is proposed, which, like the prototype, contains two components separated by an aperture diaphragm, the first of which contains a negative meniscus facing concavity to the image space, a positive biconvex lens, a negative meniscus facing concavity to the image space, and a group of lenses consisting of a positive lens and two negative menisci, and a second component consisting of a positive biconvex lens, negative Inza glued lens and two positive lenticular lenses.

В отличие от прототипа группа линз первого компонента, состоящая из трех линз, выполнена с оптической силой φ₄,₆,₅, первая из которых - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения, вторая - двояковыпуклая, и третья - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, а во втором компоненте отрицательная линза выполнена склеенной, состоящей из двояковогнутой отрицательной линзы с оптической силой φ₈ и двояковыпуклой положительной линзы с оптической силой φ₁₃, третья линза выполнена трехсклеенной, дополненной положительным мениском с оптической силой φ₁₄, при этом оптические силы удовлетворяют условию:Unlike the prototype, the group of lenses of the first component, consisting of three lenses, is made with optical power φ ₄ , ₆ , ₅ , the first of which is the negative meniscus convex to the image space, the second is biconvex, and the third is the negative meniscus reversed by concavity to the space of the image, and the second negative lens component made of a glued consisting of a biconcave negative lens having an optical power φ ₈ and a biconvex positive lens having an optical power of φ _13, the third lens is formed of three glued supplemented with positive meniscus optical power φ _14, and the optical powers satisfy the condition:

;

;

;

;

;

;

;

;

где φ_4,6,5 - оптическая сила группы линз первого компонента;where φ _4,6,5 - the optical power of the lens group of the first component;

φ₈ - оптическая сила двояковогнутой отрицательной линзы второго компонента;φ ₈ is the optical power of the biconcave negative lens of the second component;

φ₁₃ - оптическая сила двояковыпуклой положительной линзы второго компонента;φ ₁₃ - the optical power of a biconvex positive lens of the second component;

φ₁₄ - оптическая сила дополненного положительного мениска второго компонента;φ ₁₄ - the optical power of the augmented positive meniscus of the second component;

φ₀ - оптическая сила объектива в целом.φ ₀ - the optical power of the lens as a whole.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что, такое выполнение предлагаемого светосильного широкоугольного объектива позволило увеличить линейное поле зрения изображения до формата пленки S35 (25,5×18,6 мм) - т.е. приблизительно в два раза, при этом сохранено высокое относительное отверстие 1:1.7 при угловом поле зрения по диагонали 2W=102,6°), полученный задний отрезок до поверхности пленки позволяет использовать этот объектив не только в фотокамерах, но и в профессиональной киносъемочной аппаратуре. При этом изображение контрастно по всему полю.The essence of the invention lies in the fact that this embodiment of the proposed fast wide-angle lens allowed to increase the linear field of view of the image to the film format S35 (25.5 × 18.6 mm) - i.e. approximately two times, while maintaining a high relative aperture of 1: 1.7 with an angular field of view diagonally 2W = 102.6 °), the resulting back segment to the film surface allows this lens to be used not only in cameras, but also in professional filming equipment. In this case, the image is contrasted throughout the field.

Таким образом, достигнут технический результат, заключающийся в увеличении линейного поля изображения и заднего отрезка, а также контрастности изображения по всему полю зрения.Thus, a technical result has been achieved, consisting in increasing the linear field of the image and the posterior segment, as well as the contrast of the image over the entire field of view.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена оптическая схема светосильного широкоугольного объектива, а также приложением, в котором даны конструктивные параметры и графики частотно-контрастной характеристики.The present invention is illustrated in the drawing, which shows the optical scheme of a fast wide-angle lens, as well as an application in which design parameters and graphs of the frequency-contrast characteristics are given.

Светосильный широкоугольный объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой AD.The fast wide-angle lens contains two components separated by an aperture diaphragm AD.

Первый компонент содержит отрицательный мениск 1, обращенный вогнутостью к пространству изображения, положительную двояковыпуклую линзу 2, отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к пространству изображения, и группу линз, состоящую их двух отрицательных менисков 4 и 5, второй из которых 5 обращен вогнутостью к пространству изображения, и положительной двояковыпуклой линзы 6.The first component contains a negative meniscus 1, facing concavity to the image space, a positive biconvex lens 2, a negative meniscus 3, facing concavity to the image space, and a group of lenses consisting of two negative menisci 4 and 5, the second of which 5 is facing concavity to the image space , and positive biconvex lens 6.

Второй компонент состоит из положительной двояковыпуклой линзы 7, отрицательной двояковогнутой линзы 8, склеенного мениска 9 и 10 и двух положительных двояковыпуклых линз 11 и 12.The second component consists of a positive biconvex lens 7, a negative biconcave lens 8, a glued meniscus 9 and 10, and two positive biconvex lenses 11 and 12.

В первом компоненте отрицательный мениск 4 обращен вогнутостью к пространству объекта, между ним и отрицательным мениском 5 помещена положительная двояковыпуклая линза 6.In the first component, the negative meniscus 4 is turned concavity to the space of the object, between it and the negative meniscus 5 is placed a positive biconvex lens 6.

Во втором компоненте отрицательная линза выполнена в виде двусклеенного мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта и состоящего из отрицательной двояковогнутой линзы 8 и положительной двояковыпуклой линзы 13.In the second component, the negative lens is made in the form of a double-glued meniscus facing concavity to the space of the object and consisting of a negative biconcave lens 8 and a positive biconvex lens 13.

Склеенный мениск обращен вогнутостью к пространству изображения и состоит из трех линз: двух отрицательных менисков 9 и 10 и одного положительного 14. Оптическая сила склеенного мениска второго компонента выполнена отрицательной.The glued meniscus faces concavity to the image space and consists of three lenses: two negative menisci 9 and 10 and one positive 14. The optical power of the glued meniscus of the second component is negative.

Предлагаемый светосильный объектив работает следующим образом.The proposed fast lens works as follows.

Лучи от объекта съемки проходят через первый компонент, ограничиваясь апертурной диафрагмой AD.Rays from the subject pass through the first component, limited to the aperture diaphragm AD.

Положительная двояковыпуклая линза 6 в первом компоненте частично компенсирует сферическую аберрацию, кому, астигматизм, дисторсию и хроматизм.The positive biconvex lens 6 in the first component partially compensates for spherical aberration, coma, astigmatism, distortion and chromatism.

Во втором компоненте двусклеенный мениск 8, 13 и трехсклееный мениск 9, 10 и 14 компенсируют остаточные сферическую аберрацию, кому, астигматизм, кривизну и хроматизм, создавая контрастное изображение по всему полю зрения на пленке формата S35, при этом задний отрезок достаточно велик, что позволяет использовать объектив не только в фотокамерах, телевизионных камерах, но и в профессиональной киносъемочной аппаратуре.In the second component, a double-glued meniscus 8, 13 and a three-glued meniscus 9, 10 and 14 compensate for the residual spherical aberration, coma, astigmatism, curvature and chromatism, creating a contrast image across the entire field of view on the S35 format film, while the back segment is large enough, which allows use the lens not only in cameras, television cameras, but also in professional filming equipment.

Положительная двояковыпуклая линза 6 в первом компоненте и выполнение отрицательной линзы двусклеенной в виде менисков 8 и 13 и трехсклеенной линзы, состоящей из менисков 9, 10 и 14, во втором компоненте, а также выбор конфигурации линз, их оптических сил и материалов, позволили обеспечить коррекцию аберраций объектива.The positive biconvex lens 6 in the first component and the implementation of the negative lens double-glued in the form of menisci 8 and 13 and a triple-glued lens consisting of menisci 9, 10 and 14 in the second component, as well as the choice of lens configuration, their optical forces and materials, made it possible to correct aberration of the lens.

Благодаря использованию предлагаемого технического решения был рассчитан светосильный широкоугольный объектив с фокусным расстоянием f'=14,43 мм, относительным отверстием 1:1,7, угловым полем зрения по горизонтали 2W=86°, по вертикали 2W=69°, по диагонали 2W=106,6°.Using the proposed technical solution, a fast wide-angle lens with a focal length f '= 14.43 mm, a relative aperture of 1: 1.7, an angular field of view horizontally 2W = 86 °, vertical 2W = 69 °, diagonal 2W = was calculated 106.6 °.

Линейное поле изображения составляет 24,5×18,6 мм (пленка S35).The linear field of the image is 24.5 × 18.6 mm (S35 film).

Результаты расчета и конструктивные параметры приведены в Приложении.The calculation results and design parameters are given in the Appendix.

Телевизионная дисторсия y'=12,25 мм составляет 2,9%.The television distortion y '= 12.25 mm is 2.9%.

Оптические силы линз составляют:The optical power of the lenses is:

φ_4,6,5/φ₀=-0,014; φ₈/φ₀=-0,6; φ₁₃/φ₀=-0,3; φ₁₄/φ₀=-0,24.φ _4.6.5 / φ ₀ = -0.014; φ ₈ / φ ₀ = -0.6; φ ₁₃ / φ ₀ = -0.3; φ ₁₄ / φ ₀ = -0.24.

Объектив обладает высоким качеством изображения, что подтверждается графиками частотно-контрастной характеристики для дистанции - бесконечность и 700 мм.The lens has high image quality, which is confirmed by the graphs of the frequency-contrast characteristics for the distance - infinity and 700 mm.

Контраст изображения на частоте 30 лин/мм при относительном отверстии 1:1.7≥30% по всему полю изображения для дистанции «бесконечность» и ≥50% для дистанции 700 мм.Image contrast at a frequency of 30 lines / mm with a relative aperture of 1: 1.7≥30% over the entire image field for the “infinity” distance and ≥50% for the distance of 700 mm.

Таким образом, предлагаемый светосильный широкоугольный объектив позволил увеличить линейное поле изображения до формата пленки S35 (25,5×18,6 мм) без ухудшения качества изображения при одновременном увеличении заднего отрезка до величины, достаточной для использования объектива в современных киносъемочных аппаратах с зеркальным обтюратором.Thus, the proposed fast wide-angle lens made it possible to increase the linear field of the image to the S35 film format (25.5 × 18.6 mm) without degrading the image quality while increasing the back section to a value sufficient for using the lens in modern film cameras with a mirror shutter.

Источники информацииInformation sources

1. Российская Федерация, патент №2123714, МПК: G02B 9/62, G02B 11/34, опубл. 20.12.1998 г.1. Russian Federation patent No. 2137714, IPC: G02B 9/62, G02B 11/34, publ. 12/20/1998

2. Российская Федерация, патент №2123713, МПК: G02B 9/62, G02B 11/34, опубл. 20.12.1998 г. - прототип.2. Russian Federation, patent No. 2133713, IPC: G02B 9/62, G02B 11/34, publ. December 20, 1998 - a prototype.

Claims (1)

Светосильный широкоугольный объектив, содержащий два компонента, разделенные апертурной диафрагмой, первый из которых содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, положительную двояковыпуклую линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, и группу линз, состоящую из положительной линзы и двух отрицательных менисков, и второй компонент, состоящий из положительной двояковыпуклой линзы, отрицательной линзы, склеенной линзы и двух положительных двояковыпуклых линз, отличающийся тем, что группа линз первого компонента, состоящая из трех линз, выполнена с оптической силой φ_4,6,5 первая из которых - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения, вторая двояковыпуклая, и третья - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, а во втором компоненте отрицательная линза выполнена склеенной, состоящей из двояковогнутой отрицательной линзы с оптической силой φ₈ и двояковыпуклой положительной линзы с оптической силой φ₁₃, третья линза выполнена трехсклеенной, дополненной положительным мениском с оптической силой φ₁₄, при этом оптические силы удовлетворяют условию:

;

;

;

;
где φ_4,6,5 - оптическая сила группы линз первого компонента;
φ₈ - оптическая сила двояковогнутой отрицательной линзы второго компонента;
φ₁₃ - оптическая сила двояковыпуклой положительной линзы второго компонента;
φ₁₄ - оптическая сила дополненного отрицательного мениска второго компонента;
φ₀ - оптическая сила объектива в целом. A fast wide-angle lens containing two components separated by an aperture diaphragm, the first of which contains a negative meniscus facing concavity to the image space, a positive biconvex lens, a negative meniscus facing concavity to the image space, and a group of lenses consisting of a positive lens and two negative menisci and a second component consisting of a positive biconvex lens, a negative lens, an adhered lens, and two positive biconvex lenses, characterized in that the group of lenses of the first component, consisting of three lenses, is made with optical power φ _{4,6,5, the} first of which is a negative meniscus convex to the image space, the second is biconvex, and the third is a negative meniscus facing concavity to the space image, and the second negative lens component made of a glued consisting of a biconcave negative lens having an optical power φ ₈ and a biconvex positive lens having an optical power of φ _13, the third lens is formed trehsklee hydrochloric supplemented positive meniscus optical power φ _14, wherein the optical powers satisfy the condition:

;

;

;

;
where φ _4,6,5 - the optical power of the lens group of the first component;
φ ₈ is the optical power of the biconcave negative lens of the second component;
φ ₁₃ - the optical power of a biconvex positive lens of the second component;
φ ₁₄ - the optical power of the augmented negative meniscus of the second component;
φ ₀ - the optical power of the lens as a whole.

Images