Фотографический объектив для большой спектральной зоны
ОП ИСАНИЕ
ИЗОВРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено16. 01. 78 (21) 7770073/18-10 (23) Приоритет (32) 27. 01. 77 (31} NPG028/197105 . (831 ГЛР
Сеюэ Севетскин
Сецналмс тически н
Рвслублик (»917157 (89) 129698 ГДР (51) М, Кл.
G 02 В 9/62
3Ьеударотинай комнтвт
СССР но долам нзоорвтеннй н отнрытнй. Опубликовано 30. 03. 82.Бюллетень № 12 (53) УДК 771. 351. (088.8) Дата опубликования описания 30.03.82 (54) ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ ДЛЯ БОЛЬИОЙ
СПЕКТРАЛЬНОЙ ЗОНЫ
Изобретение касается расширенного спаренного фотографического объектива Гаусса с большой разрешающей способностью, рассчитанного на большую спектральную зону, имеющего при относительном отверстии =1:4 ортоскопическое поле 2 Ъ» 40, и используемого преимущественно для аэрофотосъемки, в особенности для мультиспектральной фотографии.
Известны фотографические объективы с указанными данными относительного отверстия и угла поля изображения.
Однако они не достигают теорети" ческого значения разрешающей силы, 15 или же достигают его только для малых полей изображения и узких спектральных зон.
Известны объективы с апохроматйческой коррекцией, рассчитанные также на 20 большие спектральные зоны.
Однако добиться у них необходимого хорошего устранения аберраций удается только для точки, лежащей на главной оптической оси, а не для боль И шого поля изображения, из-за чего не достигается высокая разрешающая сила. Кроме того, эти объективы с увеличением угла поля изображения создают виньетирование и имеют в коробке диафрагмы спаренного объектива ,Гаусса комбинированное звено, состоящее из столь большого количества отдельных линз, что не остается места для встройки затвора с диафрагмой.
Цель изобретения - создание светосильного объектива, пригодного для высококачественной фотосъемки с большой высоты и полностью использующего самые мелкозернистые фотопленочные материалы, В основе изобретения лежит задача создать объектив, который позволил бы обойти вышеназванные недостатки и который при фокусном расстоянии порядка величины =125 мм и относительном отверстии 1:4 обеспечивал бы ор- 1 о тоскопическое изображение поля 26>40 с высокой разрешающей силой, причем спектральная зона должна простирать57
3 9171 ся от 480 до 850 нм. При этом под высокой разрешающей силой подразумевается разрешающая сила, обусловленная дифракцией и практически не зависящая от аберрации. 5
Высокая разрешающая сила в поле изображения требует одновременно, чтобы объектив был свободен от виньетирования и обеспечивал бы светораспределение, соответствующее по мень- 1в шей мере закону cos 1.
Для достижения равномерного про пускания через оольшую спектральную зону в качестве оптических сред следует использовать по возможности небольшое число специальных стекол и тяжелых флинтов с показателями преломления более 1,68. Кроме того, такой объектив в результате изменения одного лишь воздушного промежутка должен обеспечивать без нарушения другой коррекции изменение фокусного расстояния порядка 1Ж. Осуществление этого требования важно для компенсации связанных с производством допус- у5 .ков фокусного расстояния в том случае, если в различных спектральных зонах одновременно применяется несколько объективов и необходимо достичь точного равенства величин отдельных изображений для последующей их оценки. В целях повышения точности плоскости положения пленки или копирования меток в некоторых случаях на плоскость пленки приходится накладывать прижимную пластинку.
Поставленная цель достигается тем, что спаренный о6.ьектив Гаусса, у которого два мениска своей полостью закрывают коробку диафрагмы и оба сов- в местно имеют как со стороны объекта съемки, так и со стороны изображения по одной собирательной линзе, дополняется таким образом, что для уменьшения вторичного спектра в коробке диафрагмы в направлении света позади диафрагмы вводится комбинированное звено, состоящее из трех частей, у которого двояковогнутая линза из флин» та с коротким интервалом выработки с сильно сокращенной в коротковолновом диапазоне дисперсией частиц заключена между двумя собирательными линзами, причем для улучшения выравнивания изображения и косой сферической абер55 рации непосредственно перед поверхностью изображения расположен рассеивающий мениск, повернутый своей выпуклой стороной к изображению, каждый из менисков спаренного объектива Гаусса, окружающих диафрагму, имеет при этом для ахроматизации по одной поверхности склейки, а при изображении до бесконечности из обеих собира. тельных линз, линза, расположенная со стороны объекта съемки, выполнена в виде мениска, а линза со стороны изображения - в виде двояковогнутой линзы.
При предлагаемой конструкции объектива ахроматическая коррекция с, большой разрешающей способностью для большого. поля достигается благодаря применению только флинта с экстремаль но коротким интервалом выработки, а иначе при применении нормальных стекол. Среднее арифметическое из всех показателей преломления остается меньше, чем 1,6. Это является важным, необходимое равномерное пропускание через большой спектральный диапазон лучше всего достигается при применении стекол с низкими показателями пре. ломления, в то время, как стекла с высокими показателями преломления, прежде всего тяжелые флинты, более сильно поглощают свет в коротковолновом диапазоне.
Поскольку флинты с экстремально коротким интервалом выработки в общем подвергнуты влиянию атмосферных условий, то необходимо, чтобы изготовляемые из них линзы имели соответствующую защиту. Наиболее просто это достигается расположением позади ди- афрагмы комбинированного звена, состоящего из.трех частей.
Во избежание влияния чувствительности центрировки сильно изогнутых поверхностей склейки, имеющихся в этом комбинированном звене, скачки преломления на данных поверхностях склейки не должны быть слишком большими и превышать 0,03. Точно также скачки 7 на этих поверхностях склейки не должны превышать 13, чтобы избежать цветоискажений, получающихся из-за расцентровки.
Вогнутая по направлению к диафрагме поверхность склейки т 8, состоящая из трех частей комбинированного звена оказывает с увеличением прогиба растущее астигматические. влияние, которое тем сильнее хроматического астигматизма, чем больше скачок Vg на этой поверхности. Чтобы астигматическая хроматическая аберрация в поле
5 917 изображения оставалась минимальной, скачок Vq на этой поверхности не должен быть слишком большим, или ра° диус У< поверхности склейки, обращенной своей вогнутостью к диафрагме, в 5 расчете на фокусное расстояние- f всей системы, не должен быть слишком малым.
Мешающий цветовой астигматизм . предотвращается, если соблюдается ус-10 ловие V8 0,04 f " (И с), причем представляет собой разницу коэффициентов дисперсии стекол с обеих сторон упомянутой поверхности склейки з.
Хроматический астигматизм дополнительно подавляется в том случае, если поверхность склейки в мениске, расположенном в направлении светавого пучка позади, состоящего из трех частей комбинированного звена, вогну to та по направлению к диафрагме.
Чтобы ограничить до минимума чувствительность центрировки всего комбинированного звена, состоящего из трех частей, фокусное расстояние его т5 должно, быть положительным, а по сравнению с фокусным расстоянием всей системы — большим по меньшей мере вдвое, чем f. Положительное фокусное расстояние этого звена, меньшее, чем З0
6f, выгодно из-за того, что оно оказывает положительное влияние на суммарную оптическую силу объектива и позволяет уменьшать отдельные преломляющие силы, всех других линз содей"
1 . .35 ствуя тем самым уменьшению аберраций
Это приводит к тому, что влияние первоначально рассеивающего мениска, расположенного в направлении светового пучка позади комбинированного зве-.
З на (в классическом спаренном объекти" ве Гаусса), ослабляется и становится почти афокальным, причем фокусное расстояние его остается. отрицатель" ным или положительным в сумме больЭ 45 шим, чем 5f.
Чтобы объективы предлагаемой конструкции могли выдерживать влияние
1 больших колебаний температуры следуЭ ет обращать внимание на то, чтобы в.
50 состоящем из трех частей комбиниро" ванном звене с сильно изогнутыми комбинированными поверхностями совпадали коэффициенты линейного расширения применяемых стекол, Поскольку флинты с экстремально
55 коротким интервалом выработки имеют сравнительно низкие коэффициенты теплового расширения, то для комбиниро157 6 ванного звена практически может быть использовано лишь небольшое число комбинаций стекол, например, комбинации стекол фирмы Шот KZFS2 с SKU u
Ba L F4, а также KZFSlc SSR2, $К9 или
SK6..Непосредственно перед пЛоскостью изображения расположенный рассеивающий мениск влияет на выравнивание изображения и уменьшает влияние рассеивающих менисков объектива Гаусса, окружающих диафрагму, так, что одновременно уменьшается косая сферичес" кая аберрация, Однако такая линза вызывает смещение также передней главной точки объектива, что, в свою очередь, влияет на вторичный поперечный спектр. Чтобы удержать в необходимых пределах возникающий вторичный поперечный спектр, влияние непосредственно перед плоскостью изображения расположенного рассеивающего мениска не должно быть слишком сильным, а его фокусное расстояние должно быть значительно больше, чем Х. Изменение фокусного расстояния готовой оптической системы осуществляется путем изменения находящегося перед этим мениском воздушного промежутка, причем состояние коррекции не нарушается, если мениск изогнут таким образом, что своей выпуклой поверхностью он обращен в сторону изображения.
Для обеспечения плоского положения пленки или для копирования меток при съемке в плоскости изображения может быть расположена плоскопараллельная пластина, астигматическое влияние которой необходимо учитывать при коррекции.
На чертеже изображен предлагаемый объектив, разрез.
В табл. 1-4 представлены пределы, в которых могут быть сконструированы соответствующие изобретению оптические системы.
В воздушном промежутке L находится диафрагма. Оптическое звено, условно обозначенное как d« - плоскопарал" лельная пластина, используемая в качестве прижимной пластины и для ко" пирования меток. Звенья, условно обозначенные как d,, d>, д,, и, йз и Й1, соответствуют классическому спаренному объективу Гаусса. Вслед ствие соответствующего изсбретению расширения этого объектива, элемент склейки, расположенный со стороны изображения и условно обозначенный как Йт-Й8; приобретает почти афокаль"
7 917157 8 нуе форму, причем возможно осущест- у которых этот элемент действует совление объективов (например, табл. 4), бирательно.
Таблица 1
Относительное отверстие 1:4
Угол поля изображения 26 = 41
Показатель пре- Коэффициент ломления, п дисперсии, Ч ..
Толщина и воздушный промежуток
Радиус
I 1, 51678
d = 0,0640
54,40 е, = о,0080
60,48
1,56606
1,53187
= 0,0910
51,54 1 0е0320
= 0,1780
60,48
d = 0,0720 г = +1,9199
d = 0,0240
53,67
53,60
r = -0,1922
d = 0,0642
= 0,0698 г = +0,3049
r = -24,0242.1.,67764
1,62554
32, 01
d = 0,0440
Х =. 0,1077 г, = -0,3543
57,87
= -3,9120
О, 0898:
1,59424
57,97
63,87
1,51859
1,54983
53,33
Ц
18
r = +0,5618 г = +1,2451 г = +0,3873
r 113,2801 г, = +0,2590 г, = -0,2965
r > = +1,5288
r, -1,0407 гц = -0,5618 гь -5,6313
d = 0,1080
= о,4791
d„= 0,о48о
= 0,0391
d„= 0,0640
1,56606
1,56028
1,58213
- 917157
Табли ца 2
f = 1 Относительное отверстие l 4
Угол поля изображения 2 Б 41
Радиус
Толщина и воздушный промежуток
Показатель преломления, й<
Коэффициент дисперсии, V г
d, = 0,0624
51,54
1,53187
0,0096 и = 0,0889
1,59424
57,97
= +4,0873
51, 54
0,0298
1,53187
= 0,1820
rs = +0,2594
60,48
0,,0720
d = 0,0240
53,67
1,56606
d = 0,0626
= 0,0640
33,15
0,0400
0,1040
«1в
57,97
= 0,0960
r -0,4172
57,97
1,59424 г, = +l,6014
ds = 0,1120
r -О,"8313
= 0,4871
63,87
d« = 0,0464
1,51859
= 0,0320
1,51859
d11 - =0 0800
63,87
rv = О
Таблица 3.
= 1 Относительное отверстие 1:4
Угол гюля изображения 2 6 = 41
Толщина и воздушный промежуток
Коэффициент дисперсии, V
Радиус
51,54
153187 г, = +0,5771 г = +1,1395
= +0,3863
r = +1,8215
1; = -0,1794 гв +О 3579 г = -38,0006
r = -0,3524
| гц = -5,2876 гб = -0,5332
r„ = -5,7546
r = +05553 г = +1,2827
d1 = 0,0720
4. -= 0,0096
1,56606 l,56028
1,65968
1,59424
Продолжение табл. 3
917157 гз = 0,3951 г = +2,0119
r„ = +0,2572
0,0882
1 59424
1,53187
57,97
51,54
1 = +2,4195
52,84
43,78
1,62508.
1,61637 г, = -0,1898
r = +0,4003 г„ = +36,2323 г, = -0,3539
r, = -1,7639
r = -0,4231 г = +1,7610
r = -0,8211
r < = -0,5616
r = -4,4928.
1 :. 62508
52,84
0,0560
0,0400
36,70
1,6185
1 59424
d = o,1o4o
57, 97.
0,0842
0,1120
1,59424
57,97
= 0,4858
d„0 0464
1,51859
63,87
= Ф,0320
Д л = 0,0720
1,51859
63,87 г = О а
Таблица 4
Х = 1 Относительное отверстие 1:4.
Угол поля изображения 26 = 41
Показате ломления
Радиус
48,62 а, = o,0640 е, = 0,0080
dg = 0,0845
1,53430
1,59524
1,53187
57>97
51,54
d = 0,0320
Е = 0,1920
dg, = 0 0720
1,61636
56,03
r = +0,5467
= +1,3161
r +0,3852 г = +5,5860 гб = +0,2455
r = +4,1004 й, = o,o298
= o,186o
d 0,0720
d = 0,0240
= o,0626
Толщины и воздушные промежутки
917157
14
Продолжение табл. 4
43 78
-0,2042
dg = 0,0200
d = 0,0584
E = 0,0696 и = 0,0520
Йз = 0,0920 4 Оу 1000
dв = 0,1080
= 0,4543
1; 61637
1,62508
7 г = +0,4122 52,84 .
-0,3732
1,60813
l,59424
-37,89 гю г„= -2,2112 г, = -0,4107
57,97
1,59424
+1,5906 г, 57 97 г = -0,8462 г(= -0,5685 сад = 0,0480
1, 51859
63,87
-6,3761
= 0,0640
d = 0,064o (6
1,51859
63,87 г,8
Формула изобретения Зв одной собирательной линзе, причем собирательная линза, расположенная
1. Фото1рафический объектив для со стороны объекта, представляет собольшой спектральной зоны, у которого бой выпуклый относительно объекта медва мениска, каждый из которых имеет ниск, а собирательная линза, располо" одну поверхйость склейки и своей по- женная со стороны изображения, являлостью закрывает коробку диафрагмы, . ется двояковыпуклой: линзой, о тимеют как со стороны объектива съем- л и ч а ю шийся следующими раски, так и со стороны изображения по четными данными:
f = 1 Относительное отверстие 1:4 е
Угол поля изображения 24 = 41
Толщина и воздуш промежуток
Радиус атель пре- Коэффициент ния пе ДиспеРсииу V г(= +0,5771 а(= о,о64о
54, 40
1,51678
= о,oo80
d = 0,0910
d = 0,0320 га = Н 1395 г = +0,3863
1,56606
1,53187
60,48
= +4,0873
r = +0,2594 г = +1,8215 .r = -0,1794
51, 54
e, = o,1780
60,48
1,56606 1,56028
d„ = o,0720
53,67
d -.= 00240
16
Продолжение таблицы
917157 .
= +0,3579
53,60
0,0642
0,0698
t, 58213 г, = -38,0006 г о -0,3624
0,0440
1,67764
32,01
57,87
r« = -5,2876
t г, = -0,4! 72 п,1077
0,0898
1,62554 г, = +1,6014
r, = -0,8313
0,1080
1, 59424
57,97 г1 = -0,5332 д,о
1,51859
63,87
=-5746
И.
1,54983
53,.33
2.Объектив по п. 1,о т л и ч а ю щ и й-: с я следующими расчетными данными:
Г = 1 Относительное отверстие 1:4
О
Угол поля изображения 26 = 41
Толщина и в промеж
Радиус ент ив Че
1,53187
51,54
57,97.1, 59424
1,53187
51,54
r = +0,2594
r . = +1,8215
В, = 0,1820
d = 0,0720
60,48 г = -0,1794 гв +0 3579
d, = 0,0240
d = 0,0626
53,67
60,48 г„ = -38,0006
r)0 0 3624
= 0,0640
d = 0,0400
1,65968
1,59424
33,15
57,97
d = 0,1040 (= 0,0960 г» = -5 2876 г, = -0,4172 г, = +0,5771
= +1,1395
r = +0,3863
/ г„ = +4,0873
0,4791
0,0480
0,0391
0,0640
d, = 0,0624
0,0096 а, = 0 0889
dç = 0,0298
1,56606
1,56028
1,56606
917157
Продолжение таблицы
4, = 0,»20
= +1,6014
1,59424
57,96
= -0,8313
= -0,5332
= 0,4871 а, = 0,0064
63,87
1,51859 г, = -5,7546
63,87
t7
1,51&59
«» «»«
3.Объектив по п. l,о т л и ч аю щ и и - с я следующими расчетными данными:
Относительное .отверстие 1:4
О Угол поля иэображения 2б = 41
Толщина про
Радиус
1 53187
= 0 0720
51,54
= 0,0096 г = +0,3951
57,97
d = 0,0882
r +2,0119
1> = 0,.0298
51,54
= 0,1860 а„ = 0,0720
1,62508
Й = О,б240
r = -0 1 898
1,61637 @ +Оэ4003
1,62508
d6 = 0,0626
= 0,0560
d = 0,0400
36,70
97,97 а = 0,1040 г„ = -1,7639
= 0,0842 12 -0,4231
57,97
1,59424 г, = +1,7610
d = 0,1120
Е = .0,4858
r = -0,82»
1Я
63,87
1,51859
d„= О 0464
= 0 0320
dä = 0,0720
63,87. 1,51859
««««й «»»
« ««««««««
« г, = +0,5553 г = +1,2827 г = +0,2572 гв = +2,4195
r +36,2323 г10 0 3539 г15 - О, 5616
r, = -4,4928
r® = о0
= 0,0320 й11 =. 0.0800
1,59424
l,53187
1,61685
159424
52,84
43,78
52,84
19
917157
4.Объектив по п.1, о т л и ч à eщ и Й- с я следующими расчетными данными:
f = 1 Относительное удлинение 1:4
Угол поля изображения 2 6 . = 41
Показатель пре- Коэффициент ломления, и дисперсии, Че
Толщина и воздушный промежуток
Радиус
1,52430.Г, = +0,65467
d, = 0 0640
48,62
+1,31б!
+0,3852
= 0,0080
d = 0,0845
57>97 сиз 0,0320 ги +5,5860
51 94
= а, j920
+0,2455
56,03
d> = o à720
+4, 1004
d — = 0,0200
1,62508 с1 = 0,0584
r в
= o,0696
d = 0,0520
1,60813
37,89
-0,3732
57,97
Й = 0,0920
1,59424
r = -2,2112
1(г4 = 50,1000
-0,4107
1,59424
d = 0,1o8o
r = +1,5906
97, 17
Ь; =04543
rl = -0,8462
1,51859
63,58
-o,5685
-6,3761
1 51859
63,67
r17
-0,2042
+0,4122
d, = 0,048o
= 0,0640
d 0,0640
1,59424
1,53187
1,61636
1,61637
43,78
52,84
917157 ф ю °
Тираж 516 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 Заказ 1884/67 филиал IlflA "Патент", r Ужгород, ул. Проектная. 4
Составитель Ходяков
Редактор Н. Ковалева Техред g, Тепер Корректор О. Билак
