DE1042264B - Lichtstarkes Weitwinkel-Objektiv - Google Patents

Description

den Objektivglieder (mit Bezug auf die Zeichnung [Fig. 1] : I, II bzw. Ill, IV) derart ausgebildet sind, daß eben von dieser innenstehenden Blende (B) aus fortschreitend eine Zerstreuungslinse (L₃ bzw. L₄) un-1 : 6,8 beträgt bei einer nutzbaren Ausdehnung des 20 gleichschenkliger Form mit einer ebenfalls ungleichanastigmatisch geebneten Bildfeldes von etwa 65°. schenkligen Sammellinse (L₂ bzw. L₅) durch eine sam-

Es ist auch ein lichtstärkeres Objektiv dieser Art melnde Kittfläche (R₁, R_t' bzw. R₇, R₁') zu einem bekanntgeworden (deutsches Patent 322 506), welches sammelnden, meniskenförmigen Kittglied (II bzw. III) als symmetrischer Doppelanastigmat für eine relative vereinigt ist, welches von der zerstreuend wirkenden. Öffnung von etwa 1:5,6 sphärisch korrigiert ist. Es 25 meniskenförmigen und gegen die Blende hohlen Außenweist bei dieser gesteigerten relativen Öffnung aber linse (I bzw. IV) durch einen Luftabstand (a_x bzw. a₃) nur ein Gesichtsfeld von etwa 60° auf, innerhalb getrennt ist, der die Form einer ebenfalls gegen die dessen die größte Durchkrümmung der tangentialen Blende hohlen, meniskenförmigen Sammellinse besitzt Bildschale größer ist als 1,6% der Äquivalentbrenn- und derart durchgebogen ist, daß die Radiendifferenz weite bei einer gleichzeitigen astigmatischen Einstell- 30 ((R₃-R₂) bzw. (R₈-R₉)) der beiden diesen Luftdifferenz zwischen sagittalem und meridionalem Bild- abstand begrenzenden Krümmungsradien (R₂, R₃ bzw. punkt, die auf über 1,25 % der Brennweite ansteigt. R₈, R₉) größer ist als 15% der Radienlänge der der Dieses vorbekannte Objektiv bestätigt somit seiner- Blende zugekehrten Zerstreuungsfläche (R₂ bzw. R₉) seits die durch den Stand der Technik auch sonst ver- der meniskenförmigen Außenlinse (L₁ bzw. L₆), wobei mittelte Erfahrung, daß für diese Objektivbauform 35 diese genannte Radiendifferenz den Wert von 85% bisheriger Art entweder einerseits eine Lichtstärken- der Radienlänge der vorgenannten negativen Hohl

fläche der meniskenförmigen Außenlinse nicht übersteigen soll. Es ist also formelmäßig nach der Erfindung:

> 0,150 sowie

> 0,150,

wobei diese Werte die nachgenannten Grenzen

-< 0,850 und

-< 0,850

steigerung nur auf Kosten des Gesichtsfeldes möglich war oder andererseits ein verbessertes ausgedehntes Gesichtsfeld nur auf Kosten der Lichtstärke erreicht werden konnte. 40

Hier setzt nun die Erfindung ein, durch die eine
gleichzeitige Steigerung von Lichtstärke und Gesichtsfeldausdehnung sowie außerdem eine erhebliche Verbesserung der seitlichen Abbildungsleistung erschlossen
wird. Die astigmatische Einstelldifferenz bleibt dabei 45
über einen Bildwinkelbereioh von über 70° hinweg
erheblich unter dem Wert von 1 % der Brennweite. nicht überschreiten.

Das neue Objektiv nach vorliegender Erfindung ge- Dieses Konstruktionsprinzip ist also auf jede der

stattet eine Ausdehnung des nutzbaren Bildfeldes auf beiden die Blende einschließenden Objektivhälften mehr als 75° und zugleich eine Vergrößerung der rela- 50 (I, II und III, IV) anzuwenden, die unter Abkehr von tiven Öffnung auf über 1: 5. einem streng symmetrischen Aufbau zu Doppel-

Das Konstruktionsprinzip besteht darin, daß bei anastigmatkonstruktionen führen, deren Lichtstärke einem sechslinsigen Doppelanastigmat der eingangs gegenüber dem bisherigen Stand der Technik wesentumschriebenen Art beide der die Blende einschließen- lieh gesteigert ist.

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In der optischen Technik ist es üblich, die Glaslinsen mit verschieden abgestuften Durchbiegungen zu versehen, um die eine oder die andere Korrektionswirkung herbeizuführen. Wenn gemäß der Erfindung zur Lösung der hier vorliegenden Aufgabenstellung die beiden Luftlinsen zwischen den Gliedern I und II des Vordergliedes sowie zwischen den Gliedern III und IV des Hintergliedes mit der im vorstehenden zahlenmäßig umrissenen Durchbiegung ausgestattet werden, so ergibt sich überraschenderweise die Möglichkeit, die vorliegende, an sich bekannte Objektivbauform dem genannten technischen Fortschritt zu erschließen. Die optische Bedeutung dessen zeigt sich in folgendem: Wenn die genannte untere numerische Grenzbemessung unterschritten wird, dann werden die die Luftlinsen begrenzenden Nachbarfiächen R₂ bzw. R₃ sowie R₈ bzw. R₀ einander so weit genähert, daß diese Luftlinsen in ihrer Formgestaltung sich weitgehend einer Null-Linse nähern und damit ihren spezifischen Einfluß auf die Verminderung der seitlichen Bildfehler für Bündelquerschnitte mit größerer Öffnung verlieren. Es würde also entweder eine Herabsetzung der nutzbaren relativen Öffnung oder aber ein Anstieg der sphärischen und komatischen Aberration bewirkt. Andererseits würde eine Überschreitung des angegebenen oberen Grenzwertes eine zu große Radiendift'erenz an diesen beiden Nachbarflächenpaaren und damit eine zu starke sphärische und astigmatische Überkorrektion erbringen, die schon der Aufgabenstellung widerspricht.

Die Ausgestaltung dieser Objektivbauform erzielt im definierten Rahmen dieses Merkmals den beschriebenen technischen Fortschritt.

Sofern bei der Entwicklung solcher Objektive nach vorliegender Erfindung auch bei höheren Lichtstärken eine besonders gute Erfüllung der Sinuskoinzidenzbedingung angestrebt wird, läßt sich diese Korrektionsmöglichkeit besonders einfach dadurch erschließen, ■daß die das Gesamtobjektiv auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite begrenzende meniskenförmige zerstreuende Außenlinse (L₆) derart durchgebogen ist, daß ihre Krümmungsradien (R₉ bzw. R₁₀) kürzer und damit kleiner sind als die korrespondierenden Radien (R₂ bzw. R₁) der das Gesamtobjektiv auf der Seite der längeren Strahlungsweite begrenzenden meniskenförmigen zerstreuenden Außenlinse (L₁).

Die Krümmungsradien (R₉, R₁₀) der bildseitigen Außenlinse (L₆) können aber auch so bemessen sein, •daß eine Durchbiegung dieser auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite stehenden Einzellinse (L₆) erzielt wird, bei der ihre größte Radienlänge (-R₁₀) kleiner ist als der stärkstgekrümmte Radius (R₂) der ■objektseitigen Außenlinse (L₁), die das Gesamtobjektiv im vorliegenden Sinne einer photographischen Aufnahme auf der Seite der längeren Strahlungsweite begrenzt. Durch diese Maßnahme kann eine weitere verfeinerte Korrektur des neuen Objektivs erzielt werden.

Das nutzbare Bildfeld dieser lichtstarken Doppelanastigmate nach vorliegender Erfindung läßt sich darüber hinaus unter Erhaltung der großen relativen Öffnungen auf über 80° steigern. Hierzu werden die beiden den meniskenförmigen Außenlinsen in Richtung auf die innenstehende Blende folgenden und eben gegen diese Blende hohlen meniskenförmigen Luftlinsen derart gegeneinander durchgebogen, daß die charakteristische Radiendifferenz ihrer Begrenzungs-

flächen, bezogen auf die Zerstreuungsfläche der negativen Außenlinse, auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite groß er ist als 140% des korrespondierenden Wertes für die Luftlinsendurchbiegung in dem der Seite der längeren Strahlungsweite zugekehrten ob-

jektseitigen Vorderglied des Gesamtobjektivs.

In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand durch Linsenachsenschnitte dargestellt. In der Fig. 1 ist zugleich das Bezeichnungsschema eingetragen. Die zu beiden Seiten der mit B bezeichneten Blende ange-

ordneten Linsengruppen I, II und III, IV sind ebenso wie die Radien R, Dicken d und Luftabstände α der Reihe nach von der Seite der längeren Strahlungsweite nach der Seite der kürzeren Strahlungsweite hin durchnumeriert. Die verwendeten Gläser sind in gleicher Reihenfolge durch ihre mittleren, auf die gelbe Spektrallmie des Heliumlichtes bezogenen Brechzahlen n_d und in bezug auf ihre Farbenzerstreuung durch ihren jeweils zugeordneten numerischen Wert der Abbeschen Zahl ν (Nu) charakterisiert.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung für eine Äquivalentbrennweite von f= 150 mm in natürlicher Größe gegeben, dessen Aufbau dem nachfolgenden Zahlenbeispiel entspricht. Die Daten dieser Ausführungsform beziehen sich auf die Brennweite 1. Dementsprechend sind auch die Radien der Linsen sowie die längs der optischen Achse gemessenen Linsendicken und Luftabstände in eben dieser gleichen Einheit angegeben. Die Bezeichnungen der Zahlentafel stimmen mit dem in der Fig. 1 wiedergegebenen Bezeichnungsschema überein.

Dem Ausübungsbeispiel zur vorliegenden Erfindung wurde ein teilsymmetrischer Aufbau sowie eine verschiedene Glasfolge für die meniskenförmigen Außenlinsen zugrunde gelegt, um darauf hinzudeuten, daß dieses der Erfindung zugrunde liegende neue Konstruktionsprinzip weiten Variationsmögliohkeiten erschließbar ist. Auch die spezielle Radiengestaltung kann im Rahmen der Erfindung durchaus verschieden sein, insbesondere unter Abkehr von einem streng symmetrischen Aufbau. Doch zeigt das Beispiel zugleich auch die Möglichkeiten auf, mehrere krümmungsgleiche Flächen und formgleiche Linsen mit Erfolg in diesem neuen Objektiv zu realisieren, dessen Bildfeld mit diesen Fertigungsvereinfachungen eine nutzbare Ausdehnung von 85° besitzt bei einer für Weitwinkel-Doppelanastigmate außergewöhnlich hochgetriebenen relativen öffnung von 1 :4,7.

/ = 1,000
R₁ = +0,22544

R₂ = +0,19230
R_s = +0,24219
j?₄' = -1,57425
R₅ = +0,28821

Zahlenbeispiel

Offcungsverhaltnis
1:4,7

Ct₁ = 0,02180 U₁ = 1,69842 V₁ = 30,1

Ci₁ = 0,01574 Luft

d₂ = 0,04238 n₂ = 1,62094 v₂ = 60,2

d_z = 0,01274 M₃ = 1,52584 v₃ = 51,3

Ci₂ = 0,12957 Luft, Blendenraum

/= 1,000

JS₆ = -0,28821 R₁' = +1,57425 R₈ = -0,24219 R₉ = -0,16106 JS₁₀= -0,18237

1 U4Z 204

Zahlenbeispiel

d_i = 0,01274 f

d₅ = 0,04238 t

a_s = 0,02422 J₆ = 0,02180 n_t = 1,52584

n_& = 1,62094

Luft

M₆ = 1,53250

Öffnungsverhältnis
1:4,7

V₄, = 51,3
v₅ = 60,2

va = 46,2

Es ist also:

und R

0,24219-0,19230 ÖI923Ö

JS₈-JS₉ _ 0,24219 — 0,16106 R₉ "~ 0,16106

= 0,50373,

stärker durchgebogen als die dem Abstand a_i entsprechende Luftlinse mit

τ> τ>

= 0,25944,

*₃

JS₄ = JS₄' und JS₇ = JS₇'

JS, und R_R

sowie

d.h. 25,944% von JS₂ und damit größer als 15% von JS₂ und kleiner als 85% von JS₂.

d₂

und auch

und

d. h. 50,373% von JS₉ und damit größer als 15% von i?₉ und kleiner als 85% von JS₉.

Weiter ergibt sich aus dem vorstehenden Zahlenbeispiel, daß die durch die Luftabstände Ci₁ und a₃ gekennzeichneten Luftlinsen mit (a₃ = 0,02422) > (a_x = 0,01574) eine unterschiedliche Größe aufweisen, daß also der der Erfindung entsprechende Doppelanastigmat unter iVbkehr von strenger Symmetrie aufgebaut ist. Dabei ist die bildseitige Außenlinse L₆ stärker nach der Blende zu durchgebogen als die objektseitige Außenlinse L₁, denn ihre Krümmungsradien

JS₉ = 0,16106 "j _sm(i kürzer als die ί -^i = 0,22544 und \ korrespondierenden { und

JS₁₀ = 0,1823 J Krümmungsradien [ _R^ _{= 0},19230;

und es ist sogar die größte Radienlänge der Linse L₆ mit JS₁₀ = 0,1823 kleiner, d. h. kürzer als die kleinste Radienlänge JS₂ = 0,1930 der Linse L₁.

Die dem Abstand a₃ entsprechende Luftlinse des lichtstarken Weitwinkel-Objektivs nach der Erfindung ist überdies im Falle des vorstehenden Zahlenbeispiels mit

= 0,50373

und d₃
und J₄
und n₅
und W₄
und j/₅
und»-.

Ro

und zwar ist der erstgenannte Wert von 0,50373 um

0,50373
0,25944

= 1,9416,

d. h. um 194,16% größer als der letztgenannte Wert von 0,25944; dieser Durchbiegungswert der auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite stehenden Luftlinse ist somit um mehr als 140% größer als der korrespondierende Wert der auf der Seite der längeren Strahlungsweite stehenden Luftlinse.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel zeigt an Hand der in der Tabelle angegebenen numerischen Werte außerdem auch auf, daß die den Gliedern II und III entsprechenden Werte, also jeweils gleich groß gewählt sind, so daß also diese gegen die Blende hohlen, meniskenförmigen, sammelnd wirkenden Kittglieder II und III den symmetrischen Bestandteil des Gesamtobjektivs ausmachen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Lichtstarkes Weitwinkel-Objektiv aus sechs Linsen, die zu beiden Seiten der innenstehenden Blende derart angeordnet sind, daß eben diese Blende von zwei sammelnd wirkenden. Kittgliedern eingeschlossen ist, denen sowohl auf der Objektais auch auf der Bildseite je eine zerstreuend wirkende Außenlinse zugeschaltet ist, wobei auf jeder Blendenseite das dieser Blende benachbarte Kittglied und die ihr abgekehrte Außenlinse meniskenf örmig gestaltet sind und ihre Glas-Luft-Flächen gegen die eingeschlossene Blende hohl sind, so daß sämtliche an Luft grenzenden Außenflächen der Linsen des Gesamtobjektivs gegen den in dem zwischen Vorder- und Hinterglied liegenden großen Luftabstand angeordneten Blendenort konkav gekrümmt und die beiden die Blende einschließenden Objektivhälften als Doppelanastigmat, jedoch unter Abkehr von strenger Symmetrie aufgebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Vorder- als auch im Hinterglied von eben dieser Blende (B) aus fortschreitend eine ungleichschenklige Zerstreuungslinse (L₃ bzw. L₄) mit einer ebenfalls ungleichschenkligen Sammellinse (L₂ bzw. L₃) durch eine sammelnde Kittfläche (R_p JS₄' bzw. JS₇, R₇') zu einem sammelnden, gegen die Blende (J?) hohlen meniskenförmigen Kittglied (II bzw. III) vereinigt ist, welches von der zerstreuend wirkenden, der Blende (J?) abgekehrten meniskenförmigen und gegen eben diese Blende hohlen Außenlinse (I bzw. IV) durch einen Luftabstand ((Z₁ bzw. C₃) getrennt ist, der die Form einer ebenfalls gegen die Blende (J?) hohlen meniskenförmigen Sammellinse besitzt und derart durchgebogen ist, daß die Differenz der Radienlängen ((JS₃-JS₂) bzw. (JS₈-JS₉)) der beiden eben diesen Luftabstand (a_x bzw. a₃) begrenzenden Krümmungsradien (JS₂, JS₃ bzw. R₈, JS₉) größer ist als 15% der Länge des Krümmungsradius (R₂ bzw. Rg) der der Blende (J?) zugekehrten und gegen dieselbe hohlen Zerstreuungsfläche der

meniskenförmigen Außenlinse (L₁ bzw. L₆), wobei diese genannte Radiendifferenz den Wert von 85°/o der Radienlänge (R₂ bzw. R₉) der vorgenannten negativen Hohlfläche der meniskenförmigen Außenlinse (L₁ bzw. L₆) nicht übersteigen soll.

2. Weitwinkel-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gesamtobjektiv auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite begrenzende meniskenförmige zerstreuende Außenlinse (L₈) derart durchgebogen ist, daß ihre Krümmungsradien (R₉ bzw. R₁₀) kürzer sind als die korrespondierenden Radien (R₂ bzw. R₁) der das Gesamtobjektiv auf der Seite der längeren Strahlungsweite begrenzenden meniskenförmigen zerstreuenden Außenlinse (L₁).

3. Weitwinkel-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien (R_g, R₁₀) der auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite stehenden Außenlinse (L₆) derart be-· messen sind, daß eine Durchbiegung dieser Linse (L₆) erzielt ist, bei der ihre größte Radienlänge (R₁₀) kleiner ist als der kürzere Radius (R₂) der

R₁ = +0,22544 R₂ = +0,19230 R₃ = +0,24219

Ri = R/ = -1,57425 R₅ = +0,28821 R₆ = -0,28821

R₇ = R₇' = +1,57425 R₈ = -0,24219 R_g = -0,16106 R₁₀= -0,18237

CL₁ = 0,02180 W₁ = 0,01574 d₂ = 0,04238 d₃ = 0,01274 a₂ = 0,12957 d_t = 0,01274 d₅ = 0,04238 a₃ = 0,02422 d₆ = 0,02180 auf der Seite der längeren Strahlungsweite stehenden Außenlinse (L₁).

4. Weitwinkel-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den meniskenförmigen Außenlinsen (L₁ bzw. L₆) in Richtung auf die innenstehende Blende (B) folgenden und gegen diese Blende (B) hohlen meniskenförmigen Luftlinsen derart gegeneinander durchgebogen sind, daß die Radiendifferenz (R₈-Rq) der Begrenzungsflächen der auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite stehenden Luftlinse, bezogen auf die Zerstreuungsfläche (R₉) der zugehörigen negativen Außenlinse (L₆), größer ist als 140% des korrespondierenden Wertes für die die Luftlinsendurchbiegung in dem der Seite der längeren Strahlungsweite zugekehrten objektseitigen Vorderglied (I) des Gesamtobjektivs kennzeichnenden Radiendifferenz (R₃ —R₂), bezogen auf die Zerstreuungsfläche (R₂) der zugehörigen negativen Außenlinse (L₁).

5. Weitwinkel-Objektiv mit folgenden auf die Brennweite f = 1,000 bezogenen Werten für eine relative Öffnung von 1: 4,7:

n_t = 1,69842

Luft n₂ = 1,62094

n₃ = 1,52584

Luft, Blendenraum

W₄ = 1,52584

n₅ = 1,62094

Luft n_e = 1,53250

V₁ = 30,1

v₂ = 60,2
v₃ — 51,3

v_i = 51₃3
v₅ = 60,2

^₆ = 46,2

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 322 506; USA.-Patentschrift Nr. 2 503 789.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 661/123 10.58