Объектив

Объектив

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ОБЪЕКТИВ, содержапдай два линзовых компонента и диафрагму, отлйча. юшийся тем, что, с целью повышения качества изображения, диафрагма выполнена в виде многослойного интерференционного фильтра, разме шеннтГО на первой поверхности второго линзового компонента, причем огношение фокусных расстояний первого и второго линзовых компонентов составляет 1,82 ,2, а рассгояние между ними (О,15О ,22) f где f -фокусное расстояние объектива,при этом внутренний диаметр фильтра шределяется из соотношения оГ У c2f2c ti, Дг-я, где С - хроматический параметр объектива; - диаметр кружка рассеяния для V 1 спектрального диапазона Д иЛ - соответственно коротковолновая и длинноволновая границы рабочей области. 2.Объектив по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем что интерференцио1ШЪ1й фильтр выполнен из двух равнотолшиншлх интерференционных систем с чередующимися слоями с большим и меньшим показателями переломления и из трех групп согласукяцих слоев, пе{фая из которых расположена между поверхностью объектива и интерференционной системой, вторая между двумя интерф енционными системами , третья - меакду интерференционной системой и воздухом, причем оптические толщины слоев первой и второй интерфере1здионных систем равны соответственна (Л ( 1,,3) Л-, и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

,тГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) .3475819/18-10 (22) 26.07.83 (46) 23.11.83. Бюл. N 43 (72) В. Й. Введенский, М. Q. Левина, Г. А. Кириллов, Е. Г. Столов и Л. И. Свкин

)(53) 535.813.1(088.8) (56) 1. Волосов Д. В. Фотографическая оптика М., Искусство", 1971, с. 322.

2. Каталог Объективы, ОНТИ. ГОИ, 197.0, ч. 1, с. 28-30 (црототип). (54) (57) 1. ОБЬЕКТИВ, содержвшнй двв линзовых компонентв и диафрагму, о т л и ч в. ю шийся тем, что, с целью цовышения квчествв изобрвжения, дивфрвсгмв выполнена в виде многослойного интерференционного фильтра, рвзмешенного ив первой поверхности второго е линзового компонента, причем отношение фокусных рвсстояний первого и второгоasHaoBhlx компонентов составляет 1,82,2, в pscctoawe между ними (0,150,22) Ф где Е -фокусное расстояние объектива,при этом внутренний диаметр фильтра . определяется из соотношения Ч (1

2 .1 где С - хромвтический пврвмегр объективе д - диаметр ат)тииа рассеииии дии -я

Ъ 1 спектрального дивпвзонв 4g- Л„

ÄÄSUÄÄ 1056121 А

3(50 G, C2 В 11/263 G, 02 B У2-8.»

Л и Л вЂ” с ответственно коротковолйоввя

1 2 и длинноволноввя границы рвбочей области.

2. Объектив по п. 1, о т л и ч в юш н и с я темр что интерференционный фильтр выполнен из двух рввнотолшинных интерференционных систем с чередующими- . ся слоями с большим н меныпим цоквзвтелями переломления и из трех групп согласующих слоев, первая из которых расположена между поверхностью объектива и интерференционной системой, вторая— между двумя интерференционными системами, .третья - между интерференционной системой и воздухом, причем оптические толщины слоев первой и второй иитерфе- сЩ ренционных систем равны соотвегственнэ (1,О.1,3) Л., и (0,8-1,0) Л1 . (/)

3. Объекгивпоп. 2, о тли чаюю m и и с я тем, что. оптические тол- . щины слоев ингерференционных систем иы« полнены изменяющимися в радиальном направлении, причем оптические толщины. слоев первой интерференционной системы выполнены убыввк)шими по мере удаления (", ) от центра, в оптические толщины втооой (;Д интерференционной системы - возрастают- {" ф ми по мере удвления от центрв и относи- ))а тельный перепад оптических голшин слоев обеих интерференционных систем нв краях не превышает 1,0-1,3.

105М21 г

° Изобретение относится к оптическому: приборостроению и может быть использовано в винофотоаппарвтуре, в спектрапь-- ных приборах, камерах цветного телевидения и т. д. 5

В оптическом приборостроении- часто ! возникает задача создания сравнительно простых объективов, свободных от хроматических аберраций.

Известны конструкции объективов, содержащие линзовые компоненты и.фильтр пространственных частот, представляющий,- собой пластину с чередующимися прозрач-. ными и непрозрачными зонами 3 1 )..

Недостаток таких систем заю1ючается в значительной потере светосилы при сравнительно небольшом выигрыше в разрешающей способности (выигрыш в разрешении не превышает величины 25%).

Известен также объектив, содержащий два .лийзовых компонента и диафрагму, например "Гелиос 79 . Диафрагма выполнена в виде, непрозрачного кольца перемен.. . ного внутреннего диаметра и расположена между линзовыми компонентами (2 .

Недостаток таких обьективов заключается в том, что повышение разрешающей способности неизбежно сопряжено с рез-, ким снижением светопропускания. При этом им ет место ювдратическая зависим .30 мость между диаметром кружка рассеяния. и светопропусканием объектива (прй умень, шении диаметра кружка рассеяния вдвое светопропускание уменьшается- примерно

s четыре раза). Это обьясняегся тем, что 35 повышение разрешающей способности достигается путем уменьшения внутреннего диаметра диафрагмы.

Целью изобретения является повышение качества изображения объектива. 40

Указанная пель достигается теМ, что диафрагма выполнена в виде многослойного интерференционного фильтра, Расположенного на первой поверхности.втоРого линзового компонента, причем отно- 45 шение фокусных расстояний первого и второго линзовых компонентов составляет 1,82,2, а расстояние между ними составляет (0,15-0,22) Е, где Ю. - фокусное рассгояние объектива, при этом внутрен- 50 ний диаметр фильгра определяется из соотг ношения 0 с2К2d,„

il -л 55 где С - хроматический параметр. объектива;

- диаметр кружка рассеяния для 3;Л„ спектрального диапазона, Ъ„Л - соответственно коротковолновая и длинноволновая границы рабочей области.

Интерференционный фильтр выполнен из двух равнотолщинных интерференционных систем с чередующимися слоями с большИм и меньшим показателями преломления и из трех групп согласующихсслоев, первая из которых расположена между поверх .. ностью объектива и интерференционной сис темой, вторая - между двумя интерферен+ ционными системами, третья — между интерференционной системой и воздухом, причем оптические толщины слоев первой и второй интерференционных систем равны соответственно (1,0-1,3)4.т и (0,8-1,0) AZ .

При этом оптические толщины- слоеВ интерференционных систем выполнены изменяющимися в радиальном нвправлении, причем оптические толщины слоев первой интерференпйонной системы выполнены убываюшнми по мере удаления от центра, а оптические толщины в горой интерференционной системы возрасгаю-, щими по мере удаления от центра и от носительный перепад оптических толшин слоев обеих интерференционных систем на краях не превънлает 1,0-1,3.

На фиг. 1 изображен предлагаемый обьектив; на фиг. 2 —. конструкция покф рытия; на фиг. Э вЂ”. спектральная зависимость коэффициента пропускаиия покрытия.

Объектив состоит из двух линэовьас компонентов 1 и 2 и диафрагмы 3, выполненной в виде покрытия, расположенно-го на наружной поверхности второго линзового компонента, На линзе 4 расположены две интерференционные системы 5 и 6, состоящие иэ чередующихся слоев с большим и меньшим показателями преломления,, и группа согле. сующих слоев 7-9.

Кривой 10 соответстВует конструк1 ция,, параметры которой представлены в таблице столбцы 2 и 3, кривой 11столбцы 4 и 5. Нумерация caoes производится от подложки. показатель преломления которой равен 1,52. Показа тели преломления веществ первой конструкцйи выбраны 2,0-1,45, что coom ветствуэт тугоплавним окислам циркония, гафния, тантала и т. и. и двуокиси кремния второй конструкции - 2,8-1,38, что соответствует сернистому цинку и фторис3 1056 тому магнию. Оптические толщины слоев в твбп. 3, привецены в единицах

Л1+ Я2

2 Согллс»лелле слои, отмечел« в

5 ные в таблице звездочкой, введены дла увеличения коэффициента пропускания пок- рытия в центральной части спектрального рабочего интервала..При изменении nozaзателей переломления слоев покрытия эна- О чения оптических толщин согласующих

caoes могут, Уточняться, например, методом градиентного спуска. . ° . Принцип действия диафрагмы, выполиэяной В Виде кольцеВого покрытия» за к» лючаетса в следукщем.

Интерференционное покрытие, нанесен-. . ное нв линзовый коытонент,имеет полосо- вую сцектражнио хврактерйс тику. Оно прсвускает: излучение центральной части . рабочего диапазойа прибора и отражает изйучэние прилегвквпих к нему с коротко р волновой и длинноволновой стороны спекз ральиых интервалов. Ноэтому эффект

Чивфрвгмироввния в прецлвгвемом объективе имеет места лишь дла излучения, относя«щегося к тем спектральным интервалам, в которых интерференционное покрытие отражает. Обьнктив юстируэтся таким образом, что излучение от обьекта, относящееся к центральной части рабочего диапазона прибора, фокусируется на рабочей поверхности приемника (например, фотопленке), в излучение от объектива, относящееся к другим спектральным частям рабочего диапазона прибора, фон сируется В других плоскостях и дает . В . плоскости приемника болыиие кружки pacceNsw из-эв наличия в объективе хро-: матических аберраций» Введение описанной диафрагмы приводит к уменьшению этих 4О

> кружков рассеяния до требуемой величи ны. При этом коэффициент пропусканиа всегo обьектива: уменыкается неэначитепь но, поскольку. излучение, относящееся к середине спектральной рабочей области, в 45 которой приемник, как правило, имеет . максимальную чувствительность, но, ддафрвгмируется е

В качестве примера, иллюстрирующего. процессi «, выбора конструиппи объектива и -50 его эффективность, приведен случай, когда в объективе Телиос-79" неойсоди.мо обеспечить кружок рассеяния д",,ъ 0,02 мм в спектральном интервале В, 0,4861 мкм и Л2 0,6563 мкм. Кру-55 жок рассеяния дпа указанного обьективд нэ превьппает 0,02 мм для длин волн, ., 0,5467 мкм и . R *. 0,6328 мЫ

121 таким образом коррекция хроматической вбберюеи должна осушествлятъся в спектральных интервалах (0,4861 и

О,S467 мкм 1 и (0,6328 и 0,6563 мкй) нв основании чего определяются опти .вские толщины canoes двух интерференциониых систем. Каждая из интерференционных систем должна обеспечивать высокий коэф-фициент отражения в одном из указанных. интервалов и одновременно обладать Высоким коэффициентом пропускания в ин- тервале длин волн Л,, Л2 .. Внутренний диаметр кольца интерференциониого покрытия можно приближенно опреде- » пать по формуле a7&c2 Г дс ...в

2 1

d. — d. Фл. Фп

i+a l 1+1 1

С= g I

i =1 — — —. 1ф1 ч

1 1 п,. и р. и где i - номер среды объектиВа;

at — угол первого парвксивльного луча s среде с номером п - показатели преломления i -й среды; сл (о -о )- ллслероля лолвве»елв» рр»1 ломпения;

dc - требуемый диаметр кружка

2 1 рассеяния:

% - фокусное расстояние обьектива.

В случае, когда oi, вычисленное по формуле, оказывается больше cseIового диаметра объектива, необходимость в интерференционном покрытии опадает.

Значение d можно также определять, исходя из того, чтобы диафрвгмироваиие ло доостаточным для обеспечения при длинах волн излучения Л 1 и Л2 кружка рассеяния, ке превьивающего требуе- мый.

При применении предлвгаемо о объектива достигается выигрьвп в светоопускании в 1,5 раза по сравнению с извес ными конструкциями. рыбор расстояния мекду компонентами, равного (0,1 S-О,22) f обусловлен обеспечением размацения диафрагмы в виде интерфереиционного йокрытия в зрачке обьектива.

Отношение фокусных расстояний компонентов 1,8«2,2 требуется для обеспе-. чениа минимальных углов падения на интерференционное покрытие при минимальной кривизне изображения ..

Эффект повышения! светопрсп скйй я оеьективв при фиксированной заданной раэрешакиией способносж может быть

10561

0,765

0,750

1,35

1,500+

2,3

2,0

1, 345+ 1,45

1 35

1,35

2,3

1,200

2,0

i, 180

1,200

1,180

1,35

1,45

2,0

1,200

2,3

1,180

1,180

1,35

1,200

145

2,3

1,200

2,0

1,1 80

1,180

1,35

1,200

1,200

2,3

2,0

1,180 силен путем выполнения оптических толшин слоев интерференционных систем изменякзцимнся в радиальном направлении, а именно отптических толшин первой интерференционной системы убываюшими пь мере удаления от центра и оптических. ,толшин слоев второй системы возрастаю- шими.

П рименение предлагаемой оптической диафрагмы позволит повысить качество 10 кинофотоаппаратуры, специальных оптических приборов и т. и. Для многих задач могут быть использованы более простые объективы свободные от хроматических аберрашй и имеюшие неойсодимое качеств 15 во изображения в широком спектральном диапазоне..Экономический эффект от внеу(рения ..: предлагаемого объектива в

21

6 производство обусловлен тем, что требуемые оптические параметры обеспечиваются за счет использования более простого и дешевого объектива. Для обеспечения кружка расстояния 0,02 мм в интер.вале длин волн 3 „= 0,4861 мкм

1и = 0,6553 мкм и светойропускания такого же, как у объектива„Гелиос-79 (относительнд е отверстие 1:2, стоимость 55 руб) с предла» гаемой интерференционной диафрагмой неоходимо использовать объектив "Волна с обычной ирисовой диафрагмой и ьтноситель4 .ным отверстием 2: 1,5 стоимостью 1 10 руб. >.

Таким образом, экономический эффект от использования предлагаемого изобрете.--, ния по сравнению с известным составляет

55 руб, на единицу продукции.

105612 1 Прыолжениа та6пицы

1,45

1,45

1,45

2,0

0,556 1,45. 1,45

0,800 .

2,0

1,45

2,0

1,45

2,0

1,45

13

14, 18

24

1,180

1,180

1,1 80

1,180

1,1 80

1,1 80

0,410+

0,320

0,820

0,820

0,820

0,820

0,820

0,820

2,0

2,0

2,0

1,200

1,200

1,200

1,200

0,625

0,375

0,800

0,800

0,800

0,800

0,800

0,800

0 800

0,800

1,35

1,35

2,3

1,35

2,3

l,35

2,3

1,35

2,3

1,35

2,3

l,35 1,35

Пропопжение таблицы

30

32

0,820

0 920

0,820

0;820

0,820

0,820

0,4104

1056121

2,0

2,0 1,48

2,0

0,800

0 800

0,375

2,8

1,38

2,3

1056121.

08

ФиаЮ

ВНИИПИ Заказ 9300/39 Тираж 511 Полянское

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4