Объектив обратной перспективы

 

Использование: в оптическом приборостроении, в частности в устройствах объективов обратной перспективы для фотографии, кино, телевидения. Сущность изобретения: объектив содержит три компонента, первый и третий из которых положительные, а второй положительный или отрицательный. При этом фокусное расстояние первого компонента больше фокусного расстояния второго компонента по абсолютной величине, а расстояния между компонентами удовлетворяют определенным соотношениям. 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при создании объективов для фотографии, кино, телевидения, художественной голографии, технической съемки.

Из теории оптических систем известно, что характер перспективы в изображении определяется положением предмета относительно входного зрачка [1] При его расположении между входным зрачком и оптической системой изображение строится в гиперцентрической (обратной) перспективе.

Известна оптическая система [2] состоящая из одной или нескольких линз, предназначенная для получения увеличенного изображения предмета, расположенного на конечном расстоянии от оптической системы. Такие оптические системы называются лупой. При этом, если предметы располагаются между входным зрачком и первым компонентом лупы, то изображение строится в обратной перспективе.

К главным недостаткам таких оптических систем следует отнести тот факт, что они дают мнимое изображение пространства предметов, а следовательно, не пригодны для получения изображения на светочувствительном слое.

На чертеже изображена эквивалентная оптическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит первый положительный компонент 1, второй положительный или отрицательный компонент 2 и положительный компонент 3, 0 и 0'-оптическая ось всей системы, y_б и y_д величина ближнего и дальнего предметов соответственно; S_i и S_i' передний и задний отрезки оптических систем; f_i и f_i' передние и задние фокусные расстояния; Δ _i оптический интервал; S'_p' положение выходного зрачка; y_б' и y_д' величина изображения ближнего и дальнего предметов; F_i и F_i' передняя и задняя фокальные точки; Р и Р' центры входного и выходного зрачков. Штриховыми и пунктирными линиями показан ход осевых и главных лучей, стрелками предметы и их изображения. Оптические системы, входящие в состав устройства, представлены совмещенными главными плоскостями.

Рассмотрим работу устройства на примере построения изображений двух одинаковых по размеру предметов, удаленных на разные расстояния от оптической системы. Произведем построение изображений графическим методом. Для построений используем два луча для каждого предмета осевой и главный.

Так как линейная величина предметов одинакова, осевой луч будет общим для обоих предметов. Входной зрачок всей системы совпадает с первым компонентом. Он строит перевернутые уменьшенные действительные (в общем случае изображения могут быть и мнимыми) изображения в пространстве между первым и вторым компонентами, причем y_1б' > y_1д'. Изображения y_1б' и y_1д' являются предметами для второго компонента, который располагается таким образом, чтобы его передняя фокальная плоскость находилась между задней фокальной плоскостью первого компонента и плоскостью изображения y_1д'. Следовательно, второй компонент построит увеличенные мнимые изображения предметов, причем y_2д' > y_2б', что обеспечивается выполнением соотношения f+ > d₁>f+f Эти изображения, в свою очередь, являются предметами для третьего компонента, который располагается таким образом, что строит действительные прямые уменьшенные изображения предметов y_3б' и y_3д', не нарушая сформированного вторым компонентом характера гиперцентрической перспективы, что обеспечивается выполнением соотношения d₂> f+ то есть y_3д' > y_3б'.

Таким образом два предмета, расположенные на конечном расстоянии от оптической системы, изображаются в плоскости регистрации с соотношением линейных размеров, характерным для обратной перспективы. Положение выходного зрачка устройства характерно для схемы устройств, изображающих предметы ближнего плана в обратной перспективе, однако второй зрачок совпадает, либо располагается вблизи первой поверхности оптической системы, а не на удалении, превышающем передний отрезок, как в прототипе, что позволяет меньшими средствами компенсировать аберрации системы, а также развивать относительное отверстие в сторону увеличения.

Рассчитан один из вариантов предложенного объектива.

Он предназначен для получения монохроматического (λ= 0,589 мкм) фотографического изображения на 35-миллиметровой пленке предметного пространства в области нескольких метров (до 5 м) от оптической системы в системе обратной перспективы.

Объектив содержит первый компонент f₁' 47754,4 мм; второй компонент f₂' 54,101 мм; третий компонент f₃'40,032 мм.

Качество формируемого изображения характеризуется кружком рассеяния в плоскости регистрации для осевого пучка Δy' ≅ 0,14 мм, для внеосевых пучков Δy' ≅ 0,88 мм. Линейное поле зрения в пространстве предметов 2 l 320 мм.

Использование предложенного устройства для получения оптического изображения значительно расширит арсенал творческих возможностей человека в его стремлении адекватного отображения трехмерного окружающего пространства на плоскости.

Формула изобретения

ОБЪЕКТИВ ОБРАТНОЙ ПЕРСПЕКТИВЫ, содержащий три компонента, третий из которых положительный, отличающийся тем, что первый и второй компоненты выполнены с положительной или отрицательной оптической силой, фокусное расстояние первого компонента по абсолютной величине больше фокусного расстояния второго компонента, а расстояния между компонентами удовлетворяют соотношениям где заднее фокусное расстояние первого третьего компонентов соответственно; d₁ и d₂ расстояния между первым и вторым и вторым и третьим компонентами; Sʹ величина заднего рабочего отрезка; β линейное увеличение объектива; D₁ оптический интервал между первым и вторым компонентами.

РИСУНКИ

Рисунок 1