Широкоугольный фотообъектив

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Широкоугольный фотообъектив, содержащий отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, силовой компонент, выполненный из двух частей, разделенных апертурной диафрагмой, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, отличающийся тем, что передняя часть силового компонента содержит положительные двухлинзовый и трехлинзовый склеенные блоки, задняя часть - два положительных двухлинзовых склеенных блока, при этом первый и последний воздушные промежутки равны 0,24 и 0,29 фокусного расстояния всего объектива, а отношение оптических сил передней и задней частей силового компонента равно 0,45. 4252 1 Изобретение относится к фотографической технике, а именно к фотографическим объективам, и может быть использовано для аэро- и космической фотосъемки. В настоящее время известны два объектива, практически обеспечивающие космическое фотографирование для крупномасштабного картографирования, - -30 1-3 и Ортогон-19 4. В объективе -30 использована усложненная двойная гауссова схема с применением двухлинзового склеенного блока с асферической поверхностью и трехлинзового склеенного блока. Объектив имеет фокусное расстояние 305 мм, угловое поле зрения 80, относительное отверстие 16. Обладая высокой коррекцией как монохроматических, так и хроматических аберраций, объектив имеет невысокую светосилу (эффективное относительное отверстие равно 113,3) и недостаточно хорошо исправленную дисторсию, что приводит к снижению точности определения координат объекта на местности. Существует широкоугольный фотографический объектив 4, предназначенный для крупномасштабного картографирования. Объектив содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, силовой компонент и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к объекту. Силовой компонент выполнен из двух частей, разделенных апертурной диафрагмой. Передняя часть силового компонента содержит склеенный четырехлинзовый блок и установленный перед ним одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к апертурной диафрагме. Задняя часть силового компонента выполнена из склеенного трехлинзового блока и одиночной положительной линзы. Объектив имеет фокусное расстояние 350 мм, угловое поле зрения 75. Разрешающая способность на пленке тип 27 за светофильтром ОС 14 составляет по всему полю не менее 40 мм-1. У объектива невысокая разрешающая способность и узкий спектральный диапазон, что также снижает точность определения координат объекта на местности. Задачей изобретения является создание широкоугольного объектива с углом поля зрения 81, работающего за светофильтром ОС 11 с улучшенным светораспределением и повышенным качеством изображения по всему полю, за счет коррекции аберраций широких наклонных пучков и уменьшения дисторсии, что позволит идентифицировать малые объекты на местности, повысить точность определения координат. Это существенно расширяет возможности в области картографии, исследования природных ресурсов, контроля за состоянием окружающей среды. Предлагаемый широкоугольный объектив с фокусным расстоянием 300 мм, относительным отверстием 15,6, угловым полем зрения 81 имеет на фотопленке Изопанхром тип 48 за светофильтром ОС 11 средневзвешенную по всему полю кадра разрешающую способность 124 мм-1. Широкоугольный объектив содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,силовой компонент и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к объекту. Силовой компонент выполнен из двух частей, разделенных апертурной диафрагмой. Передняя часть силового компонента содержит положительные двухлинзовый и трехлинзовый склеенные блоки, задняя часть - два положительных двухлинзовых склеенных блока. Для обеспечения высокой разрешающей способности за счет коррекции аберраций широких наклонных пучков и уменьшения хроматических аберраций в предлагаемый объектив введены двухлинзовый и трехлинзовый склеенные блоки в передней части силового компонента вместо положительного мениска и четырехлинзового склеенного блока и два двухлинзовых склеенных блока в задней части силового компонента вместо трехлинзового склеенного блока и одиночной положительной линзы, как у прототипа, причем оптические силы передней и задней частей силового компонента составляют 0,76 и 1,68 от оптической силы всего объектива вместо 0,47 и 7,4, как у прототипа. Для получения высокой коррекции дисторсии существенно изменены первый и последний воздушные промежутки, которые равны 0,24 и 0,29 от фокусного расстояния всего объектива. Воздушныйпромежуток в пространстве апертурной диафрагмы, равный 0,1 фокусного расстояния всего объектива, позволяет разместить здесь затвор, ирисовую диафрагму для изменения относительного отверстия объектива при различных освещенностях объекта фотографирования и светофильтр из стекла ОС 11,обеспечивающий заданную ширину спектрального интервала. На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива. На фиг. 2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики использованных марок стекол. На фиг. 3 представлен график продольной сферической аберрации объектива. На фиг. 4 приведен график расчетного значения фотограмметрической и дифференциальной хроматической дисторсии в рабочем спектральном диапазоне в пределах всего поля. На фиг. 5 приведены графики аберраций широких наклонных пучков в меридиональном сечении для углов поля зрения 22 и 39 в плоскости наилучшей установки, отстоящей от плоскости Гаусса на 0,2 мм. 4252 1 На фиг. 6 представлен график полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси. На фиг. 7 приведен график полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) объектива для угла поля зрения 39. На фиг. 8 приведен график полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) объектива для угла поля зрения 22. На фиг. 9 приведен график полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) объектива для угла поля зрения 14. Широкоугольный фотообъектив (фиг. 1) содержит по направлению хода луча отрицательный мениск 1,обращенный вогнутостью к изображению, силовой компонент 2 и отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к пространству предметов. Силовой компонент 2 выполнен из двух частей 4, 5, разделенных апертурной диафрагмой 6. Передняя часть 4 силового компонента содержит положительный мениск 7, склеенный из положительного мениска 12,обращенного вогнутостью к изображению, и положительного мениска 13, и трехлинзовый склеенный блок 8,состоящий из двояковыпуклой линзы 14, двояковогнутой 15 и положительного мениска 16. Задняя часть 5 силового компонента содержит светофильтр 9, положительный мениск 10, склеенный из положительного мениска 17, обращенного вогнутостью к объекту, и отрицательного мениска 18, и положительный склеенный блок 11, состоящий из положительного мениска 19, обращенного вогнутостью к объекту, и отрицательного мениска 20. Оптическая сила передней части силового компонента равна 0,76, задней части - 1,68. Первый и последний воздушные промежутки равны 0,24 и 0,29 фокусного расстояния всего объектива, а отношение оптических сил передней и задней частей силового блока равно 0,45. Для фотографических широкоугольных объективов параметрами, характеризующими качество изображения, являются область спектра, относительное отверстие, разрешающая способность , радиальная и хроматическая дисторсии. К достоинствам схемы следует отнести возможность высокой степени коррекции дисторсии, несмотря на несимметричную конструкцию объектива. Одновременно улучшено качество изображения за счет уменьшения остаточных аберраций широких наклонных пучков. Объектив не содержит асферические поверхности, в нем использованы обычные марки стекол без особого хода частных дисперсий. Графики аберраций объектива (3, 4, 5) и графики частотно-контрастных характеристик (6, 7, 8, 9) подтверждают, что средневзвешенная по всему полю кадра разрешающая способность при фотографировании меры контраста 11000 на фотопленке Изопанхром тип 48 при полностью раскрытой диафрагме за светофильтром ОС 11 равна 124 мм-1. Минимальная разрешающая способность на краю кадра -77 мм-1. В предлагаемом объективе замена одиночных положительных линз на склеенные двухлинзовые блоки 7,11, трехлинзового склеенного блока на двухлинзовый 10, уменьшение воздушных промежутков позволили,при увеличении спектрального интервала, в пределах угла поля зрения 281 увеличить разрешающую способностьдо 124 мм-1, увеличить эффективное относительное отверстие до 111, существенно сократить вес оптических компонентов. К достоинствам оптической схемы фотообъектива следует отнести возможность высокой степени коррекции дисторсии, несмотря на несимметричную конструкцию объектива. Одновременно улучшено качество изображения за счет уменьшения остаточных аберраций широких наклонных пучков. Фотограмметрическая дисторсия (фиг. 4) объектива в пределах всего поля зрения не превышает 0,009 мм, а в средней зоне - 0,005 мм. Дифференциальная хроматическая дисторсия (фиг. 4) в области 530-750 нм в пределах всего поля зрения не превышает 0,006 мм, а в средней зоне - 0,004 мм. Выбор конструкции объектива позволил улучшить функцию светораспределения при углах поля зрения 39 освещенность на краю составляет 0,42 от освещенности в центре поля зрения. Виньетирование световых пучков на краю поля зрения составляет всего 11,7 . АО Пеленг изготовил опытные образцы, в которых в полном объеме реализованы расчетные характеристики объектива. Таким образом, предложенный объектив позволяет получить более высокую разрешающую способность,улучшить светораспределение, уменьшить дисторсию, что особенно важно для объективов, используемых в аэро- и космической фотосъемке. Источники информации 1. Дойл Ф. Дж. Широкоформатные камеры для космического корабля Шаттл //. - 1979. - Т. ,1. - С. 73-78. 2. Моллберг Б.Х. Функциональные характеристики широкоформатной камеры в системе полезного груза орбитальной станции Орбитер // -. -. . - 1981. Т. 278. - С. 66-72. 3. Ондрейка . и Вуд Т. Съемка вселенной из окна //. - 1980. -12. - С. 53-54. 4. А.с.697947, 1979, МКИ 02 9/64. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 6