Lichtstarkes photographisches Objektiv Es sind lichtstarke photographische Aufnahme- oder Projektionsobjektive bekannt, die aus drei in Luft stehenden Gliedern bestehen, von denen, bezo gen auf den Strahlengang, das erste und dritte Glied sammelnde, das mittlere Glied zerstreuende Wirkung haben. Solche Objektive finden wegen ihres guten Korrektionszustandes und ihrer einfachen Herstellung vielfach Verwendung. Sie besitzen jedoch selten eine über dem Öffnungsverhältnis 1 : 2,5 liegende Licht stärke. Einer weiteren Steigerung der Lichtstärke stand bisher das mit dem Öffnungsverhältnis -schnelle Anwachsen der Abbildungsfehler und des störenden Helligkeitsabfalls in den Bildecken entgegen.
Insbesondere für kurzbrennweitige Schmalfilm- Aufnahme- und Projektionsobjektive werden jedoch sehr lichtstarke Objektive mit ausreichender Rand helligkeit benötigt, die einen ausgezeichneten Korrek- tionszustand aufweisen und ausserdem einfach und billig in der Herstellung sein müssen. Bei diesen Objektiven sehr kurzer Brennweite sind die Material kosten gegenüber den Bearbeitungskosten zu vernach lässigen, so dass die Forderung nach einfacher und billiger Fertigung die Verwendung einer möglichst kleinen Anzahl von Linsen bedingt, wobei auf die Dicke dieser Linsen keine Rücksicht genommen zu werden braucht.
Es wurde nunmehr gefunden, dass sich die gute Korrektion des erwähnten Objektivtyps auch für Objektive, bei denen das Öffnungsverhältnis 1 : 2 und höher ist, erzielen lässt, wenn gemäss der vorliegenden Erfindung das Verhältnis der Summe der Linsen dicken zu der Summe der Luftabstände zwischen 2,5 und 8 liegt und die stärker gekrümmte Aussenfläche des dritten Gliedes dem zerstreuenden Mittelglied zu gewandt ist.
Eine verhältnismässig hohe Randhelligkeit eines solchen Objektivs lässt sich z. B. dann erzielen, wenn zugleich die optisch wirksame Baulänge das 0,6fache der Objektivbrennweite nicht übersteigt.
Formelmässig lautet diese Bedingung:
EMI0001.0015
Hierin und für alles Nachfolgende bezeichnen: nj, <I>n</I> 2, h3: den auf die Wellenlänge 587,6 mcc bezogenen Brechungsindex der Linsen in der durch den Strahlengang gegebenen Reihenfolge, f: die Objektivbrennweite, r1 <I>. . .</I> r7: den Krümmungsradius, der quer zur optischen Achse stehenden Begrenzungsflächen der Linsen in der durch den Strahlengang gegebenen Reihenfolge, il' 12:
den Luftabstand der einander zugekehrten Begrenzungsflächen benachbarter Glieder in der optischen Achse gemessen, bezogen auf die durch den Strahlengang gegebenen Reihenfolge, dl, d2, d3, <I>d4:</I> die Einzeldicke der Linsen in der optischen Achse gemessen, bezogen auf die durch den Strahlengang gegebenen Reihenfolge, v1, <B>721</B> v3, v4: die Abbeschen Zahlen für die ver wendeten Linsen in der durch den Strahlengang gege benen Reihenfolge.
Bei Objektiven der erfindungsgemässen Art lässt sich die sphärische Aberration so weit verringern, dass, wenn bei einer Einfallshöhe, die dem öffnungs- verhältnis 1:2,0 entspricht, die Schnittweitendiffe- renz verschwindet, die maximale Schnittweitendiffe- renz in der Zone kleiner als 5 1/e der Objektivbrenn- weite ist.
Dabei können gleichzeitig die übrigen Bildfehler: Koma, Astigmatismus, Verzeichnung und chromatische Aberration so gut korrigiert werden, dass bis zu einem Bildwinkel von 25-30 die ausser axialen Zerstreuungsfiguren kaum grösser sind als der Zerstreuungskreis in der Bildmitte. Farbfehler und Astigmatismus können unter Ein haltung aller angegebenen Bedingungen noch wesent lich verringert werden, wenn das erste oder das dritte Glied aus zwei miteinander verkitteten Linsen bestehen.
Die Zeichnung zeigt zusammen mit den in der nachstehenden Zahlentafel angeführten konstruktiven Zahlenwerten Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes für eine Brennweite f = 100 mm, ein Öffnungsverhältnis von 1 : 2 und ein Bildfeld von 25 bis 30 .
Die Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung zeigen im axialen Längsschnitt mit von links nach rechts ver laufendem Strahlengang je eine Ausführungsform.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 besteht das Objektiv aus drei einzelnen, unverkitteten Linsen, von denen die erste und die dritte Linse sammelnde, die mittlere Linse dagegen streuende Wirkung haben. Die Linsen sind derart gestaltet und angeordnet, dass das Verhältnis der Summe der Linsendicken di+d2+d3 zu der Summe der Luftabstände 1i <I>+</I> 12 zwischen 2,5 und 8 liegt.
Ferner ist der Krümmungsradius r. der dritten Linse kleiner als deren anderer Krümmungs- radius r., so dass also die stärker gekrümmte Aussen fläche dieser Linse dem Mittelglied zugewandt ist. Die Ausführungsform gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von der vorstehend erläuterten dadurch, dass das erste, wieder sammelnde Wirkung aufweisende Glied aus zwei miteinander verkitteten Einzellinsen besteht.
Gestaltung und Anordnung der Linsen sind wieder derart vorgesehen, dass das Verhältnis der Summe der Linsendicken dl <I>+</I> d2 <I>+</I> d3 <I>+</I> d4 zu der Summe der Luftabstände<I>h +</I> 1z zwischen 2,5 und 8 liegt und die stärker gekrümmte Aussenfläche des dritten Gliedes dem zerstreuenden Mittelglied zugekehrt ist, indem der Krümmungsradius r6 kleiner ist als der Krümmungsradius r7.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 2 grundsätzlich da durch, dass nicht das erste, sondern das dritte Glied, welches ebenfalls wieder sammelnde Wirkung hat, aus zwei miteinander verkitteten Einzellinsen besteht.
Die stärker gekrümmte Aussenfläche des dritten Gliedes ist wieder dem zerstreuenden Mittelglied zu gewandt, indem der Krümmungsradius r5 kleiner ist als der Krümmungsradius r7. Im übrigen gilt wieder die Bedingung:
EMI0002.0038
EMI0002.0039
<I>Zahlentafel <SEP> 1 <SEP> für <SEP> Objektive <SEP> gemäss <SEP> Fig. <SEP> 1</I>
<tb> <I>Beispiel <SEP> 1</I>
<tb> Krümmungsradien <SEP> Linsendicken <SEP> und <SEP> Brechungsindizes <SEP> Abbesche <SEP> Zahlen
<tb> Luftabstände
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 54,2
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 17,1 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1,7<B>1</B>30 <SEP> 111 <SEP> = <SEP> 53,9
<tb> -1570
<tb> 11 <SEP> = <SEP> 3,0
<tb> <I>r3</I> <SEP> = <SEP> - <SEP> 137,4
<tb> <I>d2</I> <SEP> = <SEP> 28,5 <SEP> <I>n2 <SEP> =</I> <SEP> 1,6727 <SEP> <B>j.\</B> <SEP> = <SEP> 32,2
<tb> r4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 40,3
<tb> <I>l2 <SEP> = <SEP> 7,3</I>
<tb> r% <SEP> = <SEP> + <SEP> 66,3
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 8,8 <SEP> n3 <SEP> = <SEP> 1,7130 <SEP> 13 <SEP> = <SEP> 53,9
<tb> r6 <SEP> = <SEP> - <SEP> 107,
0
<tb> <I>Beispiel <SEP> 2</I>
<tb> Krümmungsradien <SEP> Linsendicken <SEP> und <SEP> Brechungsindizes <SEP> Abbesche <SEP> Zahlen
<tb> Luftabstände
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 57,6
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 13,7 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1,7200 <SEP> r1 <SEP> = <SEP> 50,3
<tb> r2 <SEP> = <SEP> - <SEP> 603,0
<tb> <B>11</B> <SEP> <I>= <SEP> 2,4</I>
<tb> r3 <SEP> = <SEP> - <SEP> 149,0
<tb> <I>d2</I> <SEP> = <SEP> 36,1 <SEP> <I>n2 <SEP> =</I> <SEP> 1,6889 <SEP> i2 <SEP> = <SEP> 31,1
<tb> r4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 40,3
<tb> 12 <SEP> = <SEP> 8,5
<tb> r5 <SEP> = <SEP> + <SEP> 63,6
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 8,7 <SEP> n3 <SEP> = <SEP> 1,7130 <SEP> v3 <SEP> = <SEP> 53,9
<tb> r6 <SEP> = <SEP> - <SEP> 111,
0
EMI0003.0001
<I>Zahlentafel <SEP> 11 <SEP> für <SEP> ein <SEP> Objektiv <SEP> gemäss <SEP> Fig.2</I>
<tb> Krümmungsradien <SEP> Linsendicken <SEP> und <SEP> Brechungsindizes <SEP> Abbesche <SEP> Zahlen
<tb> Luftabstände
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 56,2
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 19,1 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1,7440 <SEP> <B>7,1</B> <SEP> = <SEP> 44,9
<tb> <I>r2</I> <SEP> = <SEP> - <SEP> 201
<tb> d2 <SEP> = <SEP> 3,0 <SEP> n2 <SEP> = <SEP> 1,6398 <SEP> v2 <SEP> = <SEP> 34,6
<tb> r3 <SEP> = <SEP> + <SEP> 509
<tb> <I>1l <SEP> = <SEP> 5,8</I>
<tb> r4 <SEP> = <SEP> - <SEP> 116
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 21,6 <SEP> n3 <SEP> = <SEP> 1,6990 <SEP> v3 <SEP> = <SEP> 30,<B>1</B>
<tb> r@ <SEP> = <SEP> + <SEP> 37,7
<tb> 12 <SEP> = <SEP> 10,4
<tb> r.
<SEP> = <SEP> + <SEP> 66,3
<tb> d4 <SEP> = <SEP> 9,0 <SEP> n4 <SEP> = <SEP> 1,7130 <SEP> v4 <SEP> = <SEP> 53,9
<tb> r7 <SEP> = <SEP> - <SEP> 73,4
EMI0003.0002
<I>Zahlentafel <SEP> 11l <SEP> für <SEP> ein <SEP> Objektiv <SEP> gemäss <SEP> Fig.3</I>
<tb> Krümmungsradien <SEP> Linsendicken <SEP> und <SEP> Brechungsindizes <SEP> Abbesche <SEP> Zahlen
<tb> Luftabstände
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 54,6
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 18,0 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1,7440 <SEP> v1 <SEP> = <SEP> 44,9
<tb> <B>r2</B> <SEP> = <SEP> 00
<tb> 1i <SEP> = <SEP> 1,4
<tb> <B>r3</B> <SEP> = <SEP> -- <SEP> <B>180,0</B>
<tb> d2 <SEP> = <SEP> 28,4 <SEP> n. <SEP> = <SEP> 1,6889 <SEP> v2 <SEP> = <SEP> 31,1
<tb> r4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 36,4
<tb> 12 <SEP> = <SEP> 10,0
<tb> r.
<SEP> = <SEP> + <SEP> 75,1
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 3,0 <SEP> n2 <SEP> = <SEP> 1,5750 <SEP> v3 <SEP> = <SEP> 41,3
<tb> r. <SEP> = <SEP> + <SEP> 37,0
<tb> d4 <SEP> = <SEP> 12,0 <SEP> n4 <SEP> = <SEP> 1,7130 <SEP> v4 <SEP> = <SEP> 53,9
<tb> r7 <SEP> = <SEP> - <SEP> 103,7
High-intensity photographic lens There are high-intensity photographic recording or projection lenses known which consist of three limbs standing in the air, of which, based on the beam path, the first and third limb collecting, the middle limb have dispersing effect. Such lenses are widely used because of their good state of correction and their ease of manufacture. However, they rarely have a light intensity above the focal ratio of 1: 2.5. A further increase in light intensity has hitherto stood in the way of the rapid increase in the aberrations and the annoying decrease in brightness in the image corners with the focal ratio.
In particular for short focal length narrow film recording and projection lenses, however, very bright lenses with sufficient edge brightness are required, which have an excellent state of correction and must also be simple and cheap to manufacture. With these very short focal length lenses, the material costs are negligible compared to the processing costs, so that the demand for simple and inexpensive manufacture requires the use of the smallest possible number of lenses, the thickness of these lenses not needing to be taken into account.
It has now been found that the good correction of the lens type mentioned can also be achieved for lenses in which the aperture ratio is 1: 2 and higher if, according to the present invention, the ratio of the sum of the lenses thick to the sum of the air gaps between 2 , 5 and 8 and the more strongly curved outer surface of the third member faces the dispersing middle member.
A relatively high edge brightness of such a lens can be z. B. then achieve when the optically effective length does not exceed 0.6 times the lens focal length.
In terms of formula, this condition is:
EMI0001.0015
Herein and for all of the following denote: nj, <I> n </I> 2, h3: the refractive index of the lenses related to the wavelength 587.6 mcc in the order given by the beam path, f: the objective focal length, r1 <I> . . . </I> r7: the radius of curvature of the boundary surfaces of the lenses that are perpendicular to the optical axis in the order given by the beam path, il '12:
the air distance of the facing boundary surfaces of adjacent members measured in the optical axis, based on the sequence given by the beam path, dl, d2, d3, <I> d4: </I> the individual thickness of the lenses measured in the optical axis, based on the sequence given by the beam path, v1, <B> 721 </B> v3, v4: the Abbe numbers for the lenses used in the sequence given by the beam path.
In the case of objectives of the type according to the invention, the spherical aberration can be reduced to such an extent that, if at a height of incidence corresponding to the aperture ratio of 1: 2.0, the back focus difference disappears, the maximum back focus difference in the zone is less than 5 1 / e is the focal length of the lens.
At the same time, the other image errors: coma, astigmatism, distortion and chromatic aberration can be corrected so well that up to an image angle of 25-30 the non-axial dispersion figures are hardly larger than the circle of confusion in the center of the image. Chromatic aberrations and astigmatism can be significantly reduced if the first or third link consist of two lenses cemented to one another, provided that all specified conditions are met.
The drawing shows together with the structural numerical values listed in the table of numbers below, exemplary embodiments of the subject of the invention for a focal length f = 100 mm, an aperture ratio of 1: 2 and an image field of 25 to 30.
1, 2 and 3 of the drawing show in axial longitudinal section with ver running beam path from left to right, one embodiment.
In the embodiment according to FIG. 1, the objective consists of three individual, non-cemented lenses, of which the first and third lenses have a collecting effect, while the middle lens has a scattering effect. The lenses are designed and arranged in such a way that the ratio of the sum of the lens thicknesses di + d2 + d3 to the sum of the air gaps 1i + 12 is between 2.5 and 8.
Furthermore, the radius of curvature is r. of the third lens is smaller than its other radius of curvature r., so that the more strongly curved outer surface of this lens faces the middle member. The embodiment according to FIG. 2 differs from the one explained above in that the first member, which again has a collecting effect, consists of two individual lenses cemented to one another.
The design and arrangement of the lenses are again provided such that the ratio of the sum of the lens thicknesses dl <I> + </I> d2 <I> + </I> d3 <I> + </I> d4 to the sum of the air gaps <I> h + </I> 1z lies between 2.5 and 8 and the more strongly curved outer surface of the third link faces the dispersing middle link in that the radius of curvature r6 is smaller than the radius of curvature r7.
The embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 in that it is not the first, but the third element, which also has a collecting effect, made up of two individual lenses cemented together.
The more strongly curved outer surface of the third link again faces the dispersing middle link in that the radius of curvature r5 is smaller than the radius of curvature r7. Otherwise the condition applies again:
EMI0002.0038
EMI0002.0039
<I> Number table <SEP> 1 <SEP> for <SEP> lenses <SEP> according to <SEP> Fig. <SEP> 1 </I>
<tb> <I> Example <SEP> 1 </I>
<tb> Radii of curvature <SEP> lens thickness <SEP> and <SEP> refractive indices <SEP> Abbe's <SEP> numbers
<tb> Air clearances
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 54.2
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 17.1 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1.7 <B> 1 </B> 30 <SEP> 111 <SEP> = <SEP> 53, 9
<tb> -1570
<tb> 11 <SEP> = <SEP> 3.0
<tb> <I> r3 </I> <SEP> = <SEP> - <SEP> 137.4
<tb> <I> d2 </I> <SEP> = <SEP> 28.5 <SEP> <I> n2 <SEP> = </I> <SEP> 1.6727 <SEP> <B> j. \ </B> <SEP> = <SEP> 32.2
<tb> r4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 40.3
<tb> <I> l2 <SEP> = <SEP> 7.3 </I>
<tb> r% <SEP> = <SEP> + <SEP> 66.3
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 8.8 <SEP> n3 <SEP> = <SEP> 1.7130 <SEP> 13 <SEP> = <SEP> 53.9
<tb> r6 <SEP> = <SEP> - <SEP> 107,
0
<tb> <I> Example <SEP> 2 </I>
<tb> Radii of curvature <SEP> lens thickness <SEP> and <SEP> refractive indices <SEP> Abbe's <SEP> numbers
<tb> Air clearances
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 57.6
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 13.7 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1.7200 <SEP> r1 <SEP> = <SEP> 50.3
<tb> r2 <SEP> = <SEP> - <SEP> 603.0
<tb> <B> 11 </B> <SEP> <I> = <SEP> 2,4 </I>
<tb> r3 <SEP> = <SEP> - <SEP> 149.0
<tb> <I> d2 </I> <SEP> = <SEP> 36.1 <SEP> <I> n2 <SEP> = </I> <SEP> 1.6889 <SEP> i2 <SEP> = <SEP> 31.1
<tb> r4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 40.3
<tb> 12 <SEP> = <SEP> 8.5
<tb> r5 <SEP> = <SEP> + <SEP> 63.6
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 8.7 <SEP> n3 <SEP> = <SEP> 1.7130 <SEP> v3 <SEP> = <SEP> 53.9
<tb> r6 <SEP> = <SEP> - <SEP> 111,
0
EMI0003.0001
<I> Number table <SEP> 11 <SEP> for <SEP> a <SEP> lens <SEP> according to <SEP> Fig. 2 </I>
<tb> Radii of curvature <SEP> lens thickness <SEP> and <SEP> refractive indices <SEP> Abbe's <SEP> numbers
<tb> Air clearances
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 56.2
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 19.1 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1.7440 <SEP> <B> 7.1 </B> <SEP> = <SEP> 44, 9
<tb> <I> r2 </I> <SEP> = <SEP> - <SEP> 201
<tb> d2 <SEP> = <SEP> 3.0 <SEP> n2 <SEP> = <SEP> 1.6398 <SEP> v2 <SEP> = <SEP> 34.6
<tb> r3 <SEP> = <SEP> + <SEP> 509
<tb> <I> 1l <SEP> = <SEP> 5.8 </I>
<tb> r4 <SEP> = <SEP> - <SEP> 116
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 21.6 <SEP> n3 <SEP> = <SEP> 1.6990 <SEP> v3 <SEP> = <SEP> 30, <B> 1 </B>
<tb> r @ <SEP> = <SEP> + <SEP> 37.7
<tb> 12 <SEP> = <SEP> 10.4
<tb> r.
<SEP> = <SEP> + <SEP> 66.3
<tb> d4 <SEP> = <SEP> 9.0 <SEP> n4 <SEP> = <SEP> 1.7130 <SEP> v4 <SEP> = <SEP> 53.9
<tb> r7 <SEP> = <SEP> - <SEP> 73.4
EMI0003.0002
<I> Number table <SEP> 11l <SEP> for <SEP> a <SEP> lens <SEP> according to <SEP> Fig. 3 </I>
<tb> Radii of curvature <SEP> lens thickness <SEP> and <SEP> refractive indices <SEP> Abbe's <SEP> numbers
<tb> Air clearances
<tb> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 54.6
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 18.0 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1.7440 <SEP> v1 <SEP> = <SEP> 44.9
<tb> <B> r2 </B> <SEP> = <SEP> 00
<tb> 1i <SEP> = <SEP> 1.4
<tb> <B> r3 </B> <SEP> = <SEP> - <SEP> <B> 180.0 </B>
<tb> d2 <SEP> = <SEP> 28.4 <SEP> n. <SEP> = <SEP> 1.6889 <SEP> v2 <SEP> = <SEP> 31.1
<tb> r4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 36.4
<tb> 12 <SEP> = <SEP> 10.0
<tb> r.
<SEP> = <SEP> + <SEP> 75.1
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 3.0 <SEP> n2 <SEP> = <SEP> 1.5750 <SEP> v3 <SEP> = <SEP> 41.3
<tb> r. <SEP> = <SEP> + <SEP> 37.0
<tb> d4 <SEP> = <SEP> 12.0 <SEP> n4 <SEP> = <SEP> 1.7130 <SEP> v4 <SEP> = <SEP> 53.9
<tb> r7 <SEP> = <SEP> - <SEP> 103.7