DE1094012B

DE1094012B - Weitwinkel-Objektiv

Info

Publication number: DE1094012B
Application number: DEO6335A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Pennig
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1958-08-30
Filing date: 1958-08-30
Publication date: 1960-12-01

Description

Weitwinkel-Objektiv Die Erfindung bezieht sich auf Weitwinkelobjektive, bei denen die Blende von zwei mehrlinsigen Sammelsystemen umgeben ist, denen auf der Seite der kurzen Schnittweite ein streuender Meniskus folgt, während auf der Seite der langen Schnittweite zwei streuende Menisken vorgesetzt sind. Das Objektiv gemäß der Erfindung weist einen erheblich höheren Bildwinkel auf als die bekannten dieser Bauart, er beträgt mindestens 90°, im allgemeinen aber 100 bis 105°. Es zeichnet sich vor allem aberdurch eine verhältnismäßig kurze Baulänge aus, die höchstens das 1,3fache der Brennweite beträgt, aber auch nur das 1,05- bis 1,1fache der Brennweite ausmachen kann. Diese kurze Baulänge wirkt sich dadurch günstig aus, daß die von der Blende weit entfernten Linsen keine allzu großen Durchmesser haben müssen und daß die Vignettierung der Strahlen größter Neigung gegen die optische Achse, die die Ecken des Bildfeldes ausleuchten, trotzdem sehr gering gehalten werden kann.
Weiter zeichnet sich das Objektiv gemäß der Erfindung gegenüber den vorbekannten dadurch aus, daß die Zone der sphärischen Aberration wesentlich geringer ist. Dadurch wurde eine etwa mögliche Blendendifferenz vollends unterbunden. Auch ist es möglich gewesen, die Bildfeldebnung für das sagittale Bündel ebenso wie für das tangentiale wesentlich zu bessern, so daß beide Bildschalen sich mehrfach schneiden und gegebenenfalls auch die theoretische Bildebene mehrfach durchstoßen.
Die Verzeichnung bewegt sich bei allen in Rede stehenden Systemen in gleich engen Grenzen. Diese Verbesserung der Korrektion wurde im wesentlichen dadurch erreicht, daß die beiden der langen Schnittseite zugekehrten Streulinsen einen wesentlich größeren Abstand voneinander als bei den bisher bekannten Systemen aufweisen, bei denen dieser Luftraum kleiner als der Abstand des inneren Meniskus von dem ihm benachbarten Sammelsystem ist. Bei dem Objektiv gemäß der Erfindung dagegen ist der Luftraum zwischen beiden Menisken größer, er beträgt mindestens das 2fache, bevorzugt das 3fache bis 4fache, des Abstandes zwischen dem inneren Meniskus und dem ihm folgenden Sammelglied. Dementsprechend sind auch die Brechkraftverteilung und die Durchbiegung dieser Menisken in dem Objektiv gemäß der Erfindung wesentlich geändert; das Verhältnis der konvexen, der langen Schnittweite zugewandten Radien isst nicht etwa 1, sondern größer als 1,5, bevorzugt 2,5 bis 3,5. Dadurch ist es möglich gewesen, die Petzvalsumme auf durchweg günstige Werte trotz der kurzen Baulänge einzustellen. Sie weist bei dem Objektiv gemäß der Erfindung je nach der Ausführungsform Beträge um -r0,01 bis -r0,05 auf. Dementsprechend wurde es möglich, die Ebnung des Bildfeldes wesentlich besser herbeizuführen, vor allem mindestens einem der Radialschnitte der Bildfeldschalen einen Wendepunkt in dem Sinne zu erteilen, daß zwei Schnitte beider Bildschalen miteinander und gegebenenfalls auch zwei Schnitte wenigstens einer Bildschale mit der Bildebene möglich wurden.
Wegen der chromatischen und sphärischen Korrektion weist das der langen Schnittweite zugekehrte Sammelsystem zwei Kittflächen auf, während das der kurzen Schnittweite zugekehrte eine Kittfläche besitzt, deren Radius größer als 400/, der Brennweite ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, eine dieser Kittflächen, bevorzugt in dem der langen Schnittweite zugekehrten Sammelsystem, durch einen kurzen Luftraum zu ersetzen.
Es sind bereits Objektive bekanntgeworden, die zu beiden Seiten der sammelnden, der Blende benachbarten Glieder Streulinsen aufweisen, und zwar gelegentlich auch deren mehrere von sehr geringer Dicke, aber sehr großem Durchmesser. Die Herstellung derartiger großer und dünner Linsen ist aber außerordentlich kostspielig; es ist deshalb ein Vorteil des Weitwinkelobjektivs gemäß der vorliegenden Erfindung, daß die Dicke der Menisken, insbesondere derjenigen auf der Seite der langen Schnittweite, durchweg größer als 5 °/o der Brennweite, bevorzugt 6 bis 8 °/o der Brennweite ist.
In den Fig. 1 und 2 sind die Beispiele I und V von Objektiven gemäß der Erfindung wiedergegeben, wobei in Fig.2 eine der Kittflächen durch einen Luftraum ersetzt wird. Fig. 1 a und 2 a zeigen die Kurven der sphärischen Aberration für diese beiden Beispiele, Fig. 1 b und 2b den Astigmatismus und Fig. 1 c und 2c die Verzeichnung.

Die optischen Daten für diese Systeme und einige weitere Beispiele gemäß der Erfindung sind für f - 1 folgende

Beispiel

I (Fig. 1) I II l III IV J V (Fig. 2)

Bildwinkel 105° 1051 95° 96° 100°

Öffnungs-

verhältnis 1 : 5,5 1:5,6 1 : 4,5 1 : 5,6 1 :5,6

r1 = + 1,1951 + 1,2338 + 1,3853 + 1,2677 + 1,0962

dl = 0,0645 0,0630 0,0609 0,0593 0,0779

nl/vl = 1,487/70,0 1,487/70,0 1,487/70,0 1,487/70,0 1,487/70;0

r2 = +0,4324 +0,4335 +0,4432 +0,4195 +0,4745

11 = 0,2223 0,2161 0,2226 0,2110 0,2092

r3 = +0,3868 +0,3906 +0,3944 +0,3664 +0,4551

d2 = 0,0636 0,0638 0,0646 0,0613 0,0847

n2/v2 = 1,465/65,8 1,465/65,8 1,465/65,8 1,465/65,8 1,465/65,8

r4 = +0,2252 +0,2268 +0,2293 +0,2190 +0,2297

12 = 0,0543 0,0544 0,0534 0,0488 0,0549

r6 = +0,3043 +0,3051 +0,3108 +0,2939 +0,3062

d3 = 0,0518 0,0519 0,0551 0,0435 0,0568

n$/v8 = 1,713/53,9 1,713/53,9 1,713/53,9 1,720/50,3 1,717/47,9

r, = +0,4324 +0,4492 +0,4432 +0,4030 +0,3937

l = - - - - 0,0010

r' = -- - - - + 0,3858

d4 = 0,1239 0,1234 0,1426 0,1396 0,1093

n4/v4 = 1,569/63,1 1,569/63,1 1,569/63,1 1,569/63,1 1,569/63,1

r7 _ -0,2525 -0,2637 -0,2548 -0,2387 -0,2711

d, = 0,0670 0,0599 0,1037 0,1026 0,0618

ns/vb = 1,548/42,1 1,548/42,4 1,548/42,4 1,548/42,4 1,548/42,4

r8 = -60,98 -61,14 -66,87 +4,467 - 10,82

bi = 0,0169 0,0169 0,0167 0,0162 0,0169

13+b2= 0,0094 0,0095 0,0140 0,0278 0,0102

r9 = - 1,5522 - 1,5561 - 1,6082 - 1,6234 - 1,9565

d 6 = 0,1460 0,1650 0;0726 0,0900 0,1347

ne/v. = 1,569/63,1 1,569/63,1 1,569/63,1 1,569/63,1 1,569/63,1

rlo = -0,4664 -0,4675 -0,4754 -0,4604 -0,6630

d7 = 0,0823 0,0732 0,1085 0,0383 0,1389

n7/v7 = 1,717/47,9 1,717/47,9 1,717/47,9 1,713/53,9 1,713/53,9

r11 = -0,3495 -0,3503 -0,3512 -0,3310 -0,3702

14 = 0,1103 0,1106 0,1120 0,1070 0,1093

r12 = -0,2301 -0,2307 -0,2314 -0,2184 -0,2452

d8 = 0,0815 0,0672 0,0484 0,1030 0,1262

n8/v8 = 1,593/35,8 1,593/35,8 1,593/35,8 1,593/35,8 1,593/35,8

r1$ _ -0,6264 -0,6246 -0,6073 -0,5590 -0,7231

Petzvalsumme +0,029 +0,015 +0,024 +0,013 +0,084

Scheiteldicke 1,094 1,075 1,075 1,048 1,192

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Weitwinkelobjektiv, das wenigstens 90° Bildwinkel umfaßt, dessen Blende von Sammelgliedern eingeschlossen ist, die beide aus mehreren Linsen bestehen, im allgemeinen verkittet sind und denen auf der Seite der kurzen Schnittweite ein streuender Meniskus folgt, während auf der Seite der langen Schnittweite zwei streuende Menisken vorgesehen sind, wobei der Innenradius des äußeren Meniskus länger als der äußere Radius des inneren Meniskus ist (r2 größer als r,) und alle Menisken ihre hohle Seite der Blende zukehren, dadurch gekennzeichnet, daß die Baulänge des gesamten Systems das 1,3fache der Brennweite nicht überschreitet und daß der Luftraum zwischen den beiden Menisken auf der Seite der langen Schnittweite größer ist als der darauffolgende Luftraum zwischen dem inneren Meniskus und dem gegenstandseitigen Sammelglied.
2. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Radienverhältnis der Konvexfläche beider benachbarten streuenden Menisken (r,: r3) größer als 1,5, bevorzugt 2,5 bis 3,5 ist, daß das Verhältnis der Lufträume zwischen den beiden benachbarten streuenden Menisken einerseits und dem inneren dieser Menisken und dem folgenden Sammelglied andererseits größer als 2, bevorzugt 3 bis 4 ist und daß die Petzvalsumme positiv und höchstens 0,1 ist.
3. Weitwinkelobjektiv nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der längeren Schnittweite zugekehrte sammelnde Glied zwei Kittflächen aufweist, die ihre hohlen Seiten einander zukehren, und daß das der kurzen Schnittweite zugekehrte Sammelsystem nur eine zur Blende hohle Kittfläche hat, deren Krümmungsradius größer als 400/, der Brennweite ist.
4. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kittflächen des Sammelgliedes auf der Seite der langen Brennweite durch einen kurzen Luftraum ersetzt ist.
5. Weitwinkelobjektiv nach den Ansprüchen 1, 2 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittendicke von jedem streuenden Einzelmeniskus größer als 5 % der Brennweite ist. 6. Weitwinkelobjektiv nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, gekennzeichnet durch folgende Daten in beliebigen Längeneinheiten, wobei einzelne Brechkräfte der Flächen um ± 30/0 der Gesamtbrechkraft des Objektivs, Dicken und Abstände um ± 5% der Gesamtlänge, Brechzahlen um ± 0,03 und Ny-Werte um ± 5 abweichen dürfen Bildwinkel 105° Öffnungsverhältnis 1 :5,5 r1 = + 1,1951 d1 = 0,0645 n,/v, = 1,487/70,0 r2 = +0,4324 1i = 0,2223 r3 = +0,3868 da = 0,0636 n2/v2 = 1,465/65,8 r4 = +0,2252 1Z = 0,0543 r5 = +0,3043 d3 = 0,0518 n3/v3 = 1,713/53,9 r6 = +0,4324 d4 = 0,1239 n4/v4 = 1,569/63,1 r7 = -0,2525 d5 = 0,0670 n,/v, = 1,548/42,1 r8 = - 60,98 bi = 0,0169 13{+b2 = 0,0094 r9 = -1,5522 dB = 0,1460 ne/v6 = 1,569/63,1 ), 10 = -04664 d7 = 0,0823 n7/v7 = 1,717/47,9 rn = -0)3495 14 = 0,1103 r12 = -0,2301 d f = 0,0815 n$/va = 1,593/35,8 r13 = -0,6264 Petzvalsumme = -f- 0,029 Scheiteldicke = 1,094

7. Weitwinkelobjektiv nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, gekennzeichnet durch folgende Daten in beliebigen Längeneinheiten, wobei einzelne Brechkräfte der Flächen um ± 30/, der Gesamtbrechkraft des Objektivs, Dicken und Abstände um ± 5 % der Gesamtlänge, Brechzahlen um 0,03 und Ny-Werte um ± 5 abweichen dürfen Bildwinkel 105° Öffnungsverhältnis 1 :5,6 r1 = + 1,2338 = 0,0630 ni/vi = 1,487/70,0 r2 = +0,4335 1i = 0,2161 r$ _ +0,3906 d2 = 0,0638 n,/v, = 1,465/65,8 r4 = +0,2268 1Z = 0,0544 r5 = +0,3051 d3 - 0,0519 n3/v3 = 1,713/53,9 r, = +0,4492 d4 = 0,1234 n4/v4 = 1,569/63,1 77 = -0,2637 d5 = 0,0599 n5/v, = 1,548/42,4 rg = - 61,14 Jbi = 0,0169 13 +b2 = 0,0095 r9 = - 1,5561 d, = 0,1650 n6/vo = 1,569/63,1 rio = -0,4675 d7 = 0,0732 n7/v7 = 1,717/47,9 rii = -0,3503 14 = 0,1106 r12 = -0,2307 d8 = 0,0672 n$/v$ = 1,593/35,8 ria _ -0,6246 Petzvalsumme = -f- 0,015 Scheiteldicke = 1,075

B. Weitwinkelobjektiv nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, gekennzeichnet durch folgende Daten in beliebigen Längeneinheiten, wobei einzelne Brech- kräfte der Flächen um ± 3 % der Gesamtbrechkraft des Objektivs, Dicken und Abstände um ± 5 % der Gesamtlänge, Brechzahlen um j- 0,03 und Ny-Werte um ± 5 abweichen dürfen Bildwinkel 95° Öffnungsverhältnis 1 :4,5 r1 = + 1,3853 d1 = 0,0609 n,/v, = 1,487/70,0 r2 = +0,4432 1i = 0,2226 r3 = +0,3944 d2 = 0,0646 n2/v2 = 1,465/65,8 r4 = +0,2293 1Z = 0,0534 r5 = +0,3108 d3 = 0,0551 n3/v3 = 1,713/53,9 r, = +0,4432 d4 = 0,1426 n4/v4 = 1,569/63,1 r7 = -0,2548 d5 = 0,1037 n5/v5 = 1,548/42,4 r8 = - 66,87 bi = 0,0167 13{-+-b2 = 0,0140 r9 = -1,6082 dB = 0,0726 no/v 6 = 1,569/63,1 rio = -0,4754 d7 = 0,1085 n,/v, = 1,717/47,9 rii = -0,3512 14 = 0,1120 r12 = -0,2314 d$ = 0,0484 n,/v, = 1,593/35,8 r13 = -0,6073 Petzvalsumme = -r-0,024 Scheiteldicke = 1,075

9. Weitwinkelobjektiv nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, gekennzeichnet durch folgende Daten in beliebigen Längeneinheiten, wobei einzelne Brechkräfte der Flächen um IL 30/, der Gesamtbrechkraft des Objektivs, Dicken und Abstände um ± 5% der Gesamtlänge, Brechzahlen um ± 0,03 und Ny-Werte um @ 5 abweichen dürfen Bildwinkel 96° Öffnungsverhältnis 1:5,6 r1 = +1,2677 dl = 0,0593 nl/vl = 1,487/70,0 r2 = +0,4195 h = 0,2110 r3 - +0,3664 d2 = 0,0613 n2Jv2 = 1,465/65,8 r4 = +0,2190 12 = 0,0488 r5 = +0,2939 d3 = 0,0435 n3/v3 = 1,720/50,3 r8 - +0,4030 d4 = 0,1396 n4/v4 = 1,569/63,1 r7 = -0,2387 d, = 0,1026 n5/4vb = 1,548/42,4 r$ = +4,467 - 0,0162 14b2 = 0,0278 r9 = -1,6234 de = 0,0900 ne/v, = 1,569/63,1 rlo = -0,4604 d7 = 0,0383 n7/v7 = 1,713/53,9 rll = -0,3310 14 = 0,1070 r12 = -0,2184 d8 = 0,1030 n8/v8 = 1,593/35,8 r13 = -0,5590 Petzvalsumme = -j- 0,013 Scheiteldicke = 1,048

10. Weitwinkelobjektiv nach den Ansprüchen 1, 2, 4 und 5, gekennzeichnet durch folgende Daten in beliebigen Längeneinheiten, wobei einzelne Brech- kräfte der Flächen um ± 3% der Gesamtbrechkraft des Objektivs, Dicken und Abstände um ± 50% der Gesamtlänge, Brechzahlen um 0,03 und Ny-Werte um ± 5 abweichen dürfen Bildwinkel 100° Öffnungsverhältnis 1 : 5,6 r1 = +1,0962 dl = 0,0779 n,/v, = 1,487/70,0 r2 = +0,4745 h = 0,2092 r3 = +0,4551 da = 0,0847 n2/v2 = 1,465/65,8 r4 = -j-0,2297 12 = 0,0549 rb = +0,3062 d3 = 0,0568 n,/v3 = 1,717/47,9 r, = +0,3937 l = 0,0010 r' = +0,3858 d4 = 0,1093 n4/v4 = 1,569/63,1 r7 = - 0,2711 d6 = 0,0618 nb/v5 = 1,548/42,4 r8 = - 10,82 @bl = 0,0169 14b2 = 0,0102 r, = - 1,9565 de = 0,1347 ne/v6 = 1,569/63,1 rlo = -0,6630 d7 = 0,1389 "7/v7 = 1,713/53,9 r11 = -0,3702 14 = 0,1093 r12 = -0,2452 d8 = 0,1262 n8/v8 = 1,593/35,8 r13 = -0,7231 Petzvalsumme = + 0,084 Scheiteldicke = 1,192

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 944 400.