RU2745899C1

RU2745899C1 - Wide-angle high-power object lens

Info

Publication number: RU2745899C1
Application number: RU2020125262A
Authority: RU
Inventors: Илья Анатольевич Левин
Original assignee: Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2021-04-02

Abstract

FIELD: photographic equipment.

SUBSTANCE: invention can be used as a photographic lens in SLR cameras. The lens contains two components, separated by an aperture diaphragm. The first component is positive and includes a negative meniscus facing the object space with the convexity, and a positive glued doublet consisting of a biconvex lens and a negative meniscus facing the object space by the concavity, the second component is positive and includes a biconcave lens, a positive meniscus facing the object space by the concavity, and a biconvex lens.

EFFECT: increase in relative aperture while maintaining high image quality and the scope of the angular field of view.

2 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве фотографического объектива в зеркальных фотокамерах.The invention relates to optical instrumentation and can be used as a photographic lens in SLR cameras.

Известен широкоугольный светосильный объектив, рассчитанный на работу с полнокадровыми зеркальными фотокамерами, по патенту Японии JP5959999 - вариант исполнения №1, МПК G02B 9/60, опубл. 01.07.2016. Объектив имеет относительное отверстие 1/1.45, фокусное расстояние ƒ'=32,2 мм и линейное поле изображения 2у'=43 мм. Обладает сложной оптической схемой, включающей тринадцать линз из девяти различных оптических материалов. При этом содержит две асферические поверхности высшего порядка. Все вышеуказанное не только негативно сказывается на технологичности, но и отрицательно отражается на массогабаритных характеристиках данного объектива.Known wide-angle high-aperture lens, designed to work with full-frame SLR cameras, according to the Japanese patent JP5959999 - version number 1, IPC G02B 9/60, publ. 01.07.2016. The lens has a relative aperture of 1 / 1.45, a focal length ƒ '= 32.2 mm, and a linear image field 2y' = 43 mm. It has a sophisticated optical design that includes thirteen lenses from nine different optical materials. It also contains two higher-order aspherical surfaces. All of the above not only negatively affects manufacturability, but also negatively affects the weight and size characteristics of this lens.

Известен широкоугольный фотографический объектив, рассчитанный на работу с полнокадровыми зеркальными фотокамерами, по патенту США US3731989 - вариант исполнения №1, МПК G02B 9/60, опубл. 08.05.1973. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент включает отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу. Второй компонент включает двояковогнутую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу. Объектив имеет относительное отверстие 1/2.8, фокусное расстояние ƒ'=36 мм (в пересчете на работу с полнокадровой зеркальной фотокамерой) и угловое поле зрения 2ω=62°. Отличает данный объектив компактность и технологичность конструкции, однако он имеет невысокое качество изображения по краю поля зрения, а также низкую светосилу.Known wide-angle photographic lens, designed to work with full-frame SLR cameras, according to US patent US3731989 - version number 1, IPC G02B 9/60, publ. 05/08/1973. The lens contains two components, separated by an aperture diaphragm. The first component includes a negative meniscus, convex facing the object space, and a biconvex lens. The second component includes a biconcave lens, a positive meniscus concave toward the object space, and a biconvex lens. The lens has an aperture ratio of 1 / 2.8, a focal length ƒ '= 36 mm (in terms of working with a full-frame SLR camera) and an angular field of view of 2ω = 62 °. This lens is distinguished by its compactness and manufacturability of design, but it has a low image quality at the edge of the field of view, as well as a low aperture ratio.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является широкоугольный фотографический объектив, рассчитанный на работу с полнокадровыми зеркальными фотокамерами, по патенту США US4257678 - вариант исполнения №1, МПК G02B 9/60, опубл. 24.03.1981. Объектив содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой. Первый компонент положительный и включает отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительный двухсклеенный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и содержащий двояковыпуклую и двояковогнутую линзы. Второй компонент положительный и включает двояковогнутую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу. Объектив имеет относительное отверстие 1/2.8, фокусное расстояние ƒ'=34,6 мм (в пересчете на работу с полнокадровой зеркальной фотокамерой) и угловое поле зрения 2ω=64°. Отличает данный объектив компактность и технологичность конструкции, однако он имеет низкую светосилу.The closest technical solution to the proposed invention is a wide-angle photographic lens designed to work with full-frame SLR cameras, according to US patent US4257678 - version number 1, IPC G02B 9/60, publ. 03.24.1981. The lens contains two components, separated by an aperture diaphragm. The first component is positive and includes a negative meniscus, convex facing the object space, and a positive double-glued meniscus, convex facing the object space, and containing a biconvex and biconcave lenses. The second component is positive and includes a biconcave lens, a positive meniscus concave toward the object space, and a biconvex lens. The lens has a 1 / 2.8 aperture, focal length ƒ '= 34.6 mm (in terms of working with a full-frame SLR camera) and an angular field of view 2ω = 64 °. This lens is distinguished by its compactness and manufacturability of design, but it has a low aperture ratio.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение относительного отверстия при сохранении высокого качества изображения и величины углового поля зрения.The problem to be solved by the present invention is to increase the relative aperture while maintaining high image quality and the magnitude of the angular field of view.

Технический результат - увеличение относительного отверстия при сохранении высокого качества изображения и величины углового поля зрения.The technical result is an increase in the relative aperture while maintaining high image quality and the magnitude of the angular field of view.

Это достигается тем, что в широкоугольном светосильном объективе, состоящем из установленных по ходу луча двух компонентов, первый из которых положительный и содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительную двухсклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент положительный и содержит двояковогнутую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу, в отличие от известного, в положительной двухсклеенной линзе первого компонента отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта.This is achieved by the fact that in a wide-angle high-aperture lens, consisting of two components installed along the beam path, the first of which is positive and contains a negative meniscus facing the object space, and a positive double-glued lens, consisting of a biconvex and a negative lens, the second component is positive and contains a biconcave lens, a positive meniscus facing the object space with a concavity, and a biconvex lens, in contrast to the known one, in a positive double-glued lens of the first component, a negative lens is made in the form of a meniscus facing the object space with a concavity.

Кроме того, широкоугольный светосильный объектив может удовлетворять следующим условиям:In addition, a wide-angle fast lens can meet the following conditions:

1,67<n₂<1,68,1.67 <n ₂ <1.68,

47<v₂<48,47 <v ₂ <48,

1,62<n₃<1,63,1.62 <n ₃ <1.63,

35<v₃<36,35 <v ₃ <36,

1,75<n₄<1,76,1.75 <n ₄ <1.76,

27<v₄<28,27 <v ₄ <28,

1,74<n₅=n₆<1,75,1.74 <n ₅ = n ₆ <1.75,

49<v₅=v₆<51,49 <v ₅ = v ₆ <51,

где:Where:

n_i - показатель преломления i-ой линзы широкоугольного светосильного объектива,n _i is the refractive index of the i-th lens of a wide-angle fast lens,

v_i - величина дисперсии i-ой линзы широкоугольного светосильного объектива.v _i - the value of the dispersion of the i-th lens of a wide-angle fast lens.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

Фиг. 1. Принципиальная оптическая схема широкоугольного светосильного объективаFIG. 1. Schematic optical diagram of a wide-angle high-aperture lens

Фиг. 2. Полихроматическая частотно-контрастная характеристика широкоугольного светосильного объектива при относительном отверстии 1/2.0FIG. 2. Polychromatic frequency-contrast characteristic of a wide-angle high-aperture lens at a relative aperture of 1 / 2.0

Для решения поставленной задачи предложен широкоугольный светосильный объектив (фиг. 1), состоящий из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых положительный и содержит расположенные последовательно отрицательный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительный склеенный дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к пространству объекта, второй компонент положительный и содержит двояковогнутую линзу 4, положительный мениск 5, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу 6.To solve the problem, a wide-angle high-aperture lens (Fig. 1) is proposed, consisting of two components, separated by an aperture diaphragm, the first of which is positive and contains a negative meniscus 1 located in series, facing the convexity of the object, and a positive glued doublet, consisting of a biconvex lens 2 and a negative meniscus 3, concavity facing the object space, the second component is positive and contains a biconcave lens 4, a positive meniscus 5 concavity facing the object space, and a biconvex lens 6.

В качестве примера конкретного исполнения предлагается широкоугольный светосильный объектив, рассчитанный на работу с зеркальной фотокамерой, с фокусным расстоянием ƒ'=35 мм, относительным отверстием 1/2.0 и угловым полем зрения 2ω=62°.As an example of a specific implementation, a wide-angle high-aperture lens is proposed, designed to work with a reflex camera, with a focal length ƒ '= 35 mm, a relative aperture of 1 / 2.0 and an angular field of view 2ω = 62 °.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что увеличение относительного отверстия объектива достигается при перераспределении возможностей коррекции аберраций широких пучков, за счет смены знака оптической силы одной из внешних поверхностей склейки в первом компоненте с соответствующим подбором оптических материалов в склейке, который в свою очередь позволил уменьшить вклад склеиваемой поверхности во все монохроматические аберраций, что скомпенсировало рост аберраций узких наклонных пучков. Такое построение схемы объектива дало возможность при равных фокусных расстояниях увеличить площадь входного зрачка в два раза, что пропорционально увеличило светосилу.The essence of the invention lies in the fact that an increase in the relative aperture of the objective is achieved by redistributing the possibilities of correcting aberrations of wide beams by changing the sign of the optical power of one of the outer surfaces of the bonding in the first component with the appropriate selection of optical materials in the bonding, which in turn made it possible to reduce the contribution glued surface in all monochromatic aberrations, which compensated for the growth of aberrations of narrow oblique beams. Such a design of the lens circuit made it possible, at equal focal lengths, to double the entrance pupil area, which proportionally increased the aperture ratio.

Работает объектив следующим образом: световые пучки, исходящие от предмета, расположенного на бесконечности, последовательно проходят компоненты I-II оптической системы и формируют изображение в плоскости наилучшей установки.The lens works as follows: light beams emanating from an object located at infinity, successively pass through the components I-II of the optical system and form an image in the plane of the best installation.

Широкоугольный светосильный объектив при относительном отверстии 1/2.0 обеспечивает разрешение 30 мм^-1 для центра поля с контрастом более 60%, по полю от у'=0 мм до y'=19 мм с контрастом более 30%. Модуль дисторсии по всему полю изображения не превышает 2,1%.A wide-angle high-aperture lens with a relative aperture of 1 / 2.0 provides a resolution of 30 mm ^-1 for the center of the field with a contrast of more than 60%, in the field from y '= 0 mm to y' = 19 mm with a contrast of more than 30%. The distortion module over the entire image field does not exceed 2.1%.

В таблице 1 представлены конструктивные параметры примера конкретного исполнения.Table 1 shows the design parameters of an example of a specific design.

Таким образом, в заявляемом широкоугольном светосильном объективе достигнут представленный ранее технический результат - увеличено относительное отверстие при сохранении высокого качества изображения и величины углового поля зрения.Thus, in the claimed wide-angle high-aperture lens, the previously presented technical result has been achieved - the relative aperture is increased while maintaining high image quality and the magnitude of the angular field of view.

Claims

1. Широкоугольный светосильный объектив, состоящий из установленных по ходу двух компонентов, первый из которых положительный и содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству объекта, и положительную двухсклеенную линзу, состоящую из двояковыпуклой и отрицательной линз, второй компонент положительный и содержит двояковогнутую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклую линзу, отличающийся тем, что в положительной двухсклеенной линзе первого компонента отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта.1. A wide-angle high-aperture lens, consisting of two components installed along the course, the first of which is positive and contains a negative meniscus facing the convexity of the object space, and a positive double-glued lens consisting of a biconvex and a negative lens, the second component is positive and contains a biconcave lens, positive a meniscus, concavely facing the object space, and a biconvex lens, characterized in that in the positive double-glued lens of the first component, the negative lens is made in the form of a meniscus concavely facing the object space.

2. Широкоугольный светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что объектив удовлетворяет следующим условиям:2. Wide-angle high-aperture lens according to claim 1, characterized in that the lens meets the following conditions: