DE1251971B

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Publication number: DE1251971B
Application number: DENDAT1251971D
Authority: DE
Publication date: 1967-10-12

Description

DEUTSCHES #Λ PATENTAMTGERMAN # Λ PATENT OFFICE

DeutscheKl.: 42 h-4/10 German class: 42 h -4/10

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Nummer: 1 251 971Number: 1 251 971

Aktenzeichen: V 21132IX a/42hFile number: V 21132IX a / 42h

1251 9 T 1 Anmeldetag: 7. August 1961_; 1251 9 T 1 filing date: August 7, 1961 _;

Auslegetag: 12. Oktober 1967Open date: October 12, 1967

Die Erfindung erstreckt sich auf ein 51insiges, 4gliedriges Tele-Objektiv mit einem Öffnungsverhältnis von mindestens 1: 4 und einer Brennweite, deren Wert mindestens das 4fache der auszuzeichnenden Formatdiagonale beträgt. Das Objektiv setzt sich aus einem auf Seite der längeren Strahlungsweite stehenden positiven und einem auf Seite der kürzeren Strahlungsweite stehenden negativen Systemhauptteil zusammen und besitzt eine Endschnittweite, die kleiner ist als 27% der Gesamtbrennweite, wobei die beiden Systemhauptteile durch einen großen Luftabstand voneinander getrennt sind. Der positive Systemhauptteil besteht aus zwei positiven Menisken, die beide ihre Wölbung dem Objekt zukehren, wobei der als Frontlinse stehende Meniskus eine Einzellinse darstellt, während der zweite als Kittglied ausgebildete Meniskus sich aus einer bikonvexen Sammellinse und einer bikonkaven Zerstreuungslinse zusammensetzt. Der nach großem Luftabstand folgende negative Systemhauptteil besteht aus zwei Einzellinsen und ist so aufgebaut, daß ein negativer Meniskus seine Wölbung einer bikonvexen Sammellinse zuwendet, die als letztes Glied das System auf Seite der kürzeren Strahlungsweite abschließt.The invention extends to a 51-inch, 4-element telephoto lens with an aperture ratio of at least 1: 4 and a focal length, the value of which is at least 4 times that to be marked Format diagonal is. The lens is made up of one on the side of the longer radiation range positive and a negative system main part on the side of the shorter radiation distance together and has a final focal length that is less than 27% of the total focal length, where the two main system parts are separated from each other by a large air gap. The positive one The main part of the system consists of two positive menisci, both of which are curved towards the object the meniscus standing as a front lens represents a single lens, while the second is designed as a cemented element Meniscus consists of a biconvex converging lens and a biconcave diverging lens composed. The negative main part of the system after a large air gap consists of two Individual lenses and is constructed in such a way that a negative meniscus has the curvature of a biconvex converging lens which, as the last link, closes the system on the side of the shorter radiation range.

Langbrennweitige Tele-Objektive, bei denen sich wie üblich die Aperturblende zwischen den beiden Systemhauptteilen befindet, sind hinsichtlich der Anpassung an die Kamera der Kleinbildphotographie in ihren baulichen Ausmaßen besonders stark eingeengt. So müssen z. B. Tele-Objektive, deren Brennweite das 4fache der Formatdiagonale übertrifft, im Verhältnis zu ihrer Brennweite eine besonders kurze Schnittweite aufweisen, um störende Vignettierungen an der Kamera zu vermeiden.Long focal length telephoto lenses in which, as usual, the aperture diaphragm is between the two Main system parts are located in terms of adaptation to the camera of 35mm photography their structural dimensions are particularly narrow. So z. B. Telephoto lenses, their focal length exceeds 4 times the format diagonal and is particularly short in relation to its focal length Have a focal length to avoid annoying vignetting on the camera.

Man fordert allgemein gerade von langbrennweitigen Tele-Objektiven, daß sie aus wirtschaftlichen Gründen und der Handlichkeit wegen einen möglichst einfachen Aufbau besitzen. Bekannte 41insige Tele-Objektive mit der erwähnten langen Brennweite bestehen meist aus einem zweiünsigen positiven Vorderglied und einem zweilinsigen negativen Hinterglied, die durch einen großen Luftabstand voneinander getrennt sind, wobei jedes Glied eine Sammellinse und eine Zerstreuungslinse enthält. Derartigen Systemen müssen aber bei einem Öffnungsverhältnis 1: 4 irgendwelche Zugeständnisse hinsichtlich ihrer Leistung zugebilligt werden, so daß vor allem die sphärische Aberration und die Koma nicht befriedigende Restfehler aufweisen. Wie die Bildfehleranalysen nach Seidel ergeben, liegt der Grund für die ungenügende Korrektur der besagten Abbildungsfehler hauptsächlich an den einzelnen Krümmungs- Photographisches Tele-Objektiv
Anmelder:In general, long-focal telephoto lenses in particular are required to be as simple as possible for economic reasons and for ease of use. Known 41-inch telephoto lenses with the long focal length mentioned usually consist of a two-nosed positive front element and a double-nosed negative rear element, which are separated from one another by a large air gap, each element containing a converging lens and a diverging lens. Such systems, however, have to be granted some concessions with regard to their performance with an aperture ratio of 1: 4, so that above all the spherical aberration and the coma have unsatisfactory residual errors. As the image error analyzes according to Seidel show, the reason for the inadequate correction of said image errors is mainly due to the individual curvature photographic telephoto lens
Applicant:

VEB Feinoptisches Werk Görlitz,
Görlitz, Fichtestr. 2VEB Feinoptisches Werk Görlitz,
Görlitz, Fichtestr. 2

Als Erfinder benannt:
Hubert Ulbrich, GörlitzNamed as inventor:
Hubert Ulbrich, Görlitz

flächen des Vordergliedes. Durch Aufspalten und Brechkraftverteilung der Sammellinse des positiven Vordergliedes lassen sich die sphärischen und komatischen Abbildungsfehler erheblich verbessern, wobei die Aufteilung sinnvoll so erfolgt, daß ein als Frontlinse stehender positiver Meniskus seine Hohlseite der Wölbung eines zweiten Meniskus zukehrt, der sich aus einer bikonvexen Sammellinse und einer bikonkaven Zerstreuungslinse zusammensetzt. Der astigmatischen Korrektur wegen besteht das negative Hinterglied zweckmäßig aus zwei Einzellinsen, und zwar aus einem negativen Meniskus, der seine Hohlseite der Blende zuwendet, und aus einer bikonvexen Sammellinse, die das System auf Seite der kürzeren Strahlungsweite abschließt.surfaces of the foreleg. By splitting and distributing the refractive power of the positive lens The spherical and comatic aberrations can be improved considerably in the front part, whereby the division is sensible in such a way that a positive meniscus standing as a front lens has its hollow side facing the curvature of a second meniscus, which consists of a biconvex converging lens and a composed biconcave diverging lens. Because of the astigmatic correction, there is the negative The rear limb is expediently made up of two individual lenses, namely a negative meniscus that forms its hollow side facing the diaphragm, and from a biconvex converging lens, which the system on the shorter side Radiation distance closes.

Tele-Objektive, die diesen Slinsigen Aufbau aufweisen, sind mit einer Brennweite bekannt, die ungefähr das 2- bis Sfache der Formatdiagonale beträgt, wobei die Schnittweite allgemein größer ist als 30% der Objektivbrennweite. Es sind auch Tele-Objektive bekannt, die neben der kurzen Schnittweite eine äußerst kleine Austrittspupille aufweisen müssen, um an Kleinbildkameras mit Hinterlinsenzentralver-Schluß verwendet werden zu können. Einige dieser Tele-Objektive besitzen Brennweiten, deren Wert das 4fache der Formatdiagonale erreicht oder übertrifft, aber das Öffnungsverhältnis kann nicht über 1:4,5 gesteigert werden.Telephoto lenses that have this Slinsigen construction are known with a focal length that is approximately 2 to 5 times the format diagonal, whereby the back focal length is generally greater than 30% the lens focal length. Telephoto lenses are also known which, in addition to the short focal length, have a must have extremely small exit pupils in order to be able to use small-format cameras with a rear lens central closure to be used. Some of these telephoto lenses have focal lengths that are worth that Reaches or exceeds 4 times the format diagonal, but the aperture ratio cannot exceed 1: 4.5 can be increased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Kleinbildkameras ein Tele-Objektiv mit einem Öffnungsverhältnis von wenigstens 1: 4 und einer Brennweite j, die mindestens das 4fache der Formatdiagonale beträgt, zu schaffen. Hierbei wird für das System eine Schnittweite s' gefordert, die zwischen 24 und 27% der Brennweite liegt, um auch bei näheren Entfernungseinstellungen keine störenden Vignettierungen durch die Kamera auftreten zu lassen.The invention is based on the object of creating a telephoto lens for 35mm cameras with an aperture ratio of at least 1: 4 and a focal length j which is at least 4 times the format diagonal. A focal length s' is required for the system, which is between 24 and 27% of the focal length, so that no disruptive vignetting from the camera can occur even with closer distance settings.

Diese in der Aufgabenstellung enthaltenen Forderungen werden durch das gemäß der Erfindung aufgebaute System erfüllt.These requirements contained in the task are met by the according to the invention established system fulfilled.

709 677/169709 677/169

3 43 4

F i g. 1 und die Quotentabelle charakterisieren das gemessenen Luftabstände zwischen den Linsen,F i g. 1 and the quota table characterize the measured air gap between the lenses,

erfindungsgemäße Objektiv für eine Brennweite von η die auf die rf-Linie des Heliumspektrums (λ = Objective according to the invention for a focal length of η which is based on the rf line of the helium spectrum (λ =

100 mm. Hierbei bedeutet L die Glaslinsen, r die 587,6 nm) bezogenen Brechzahlen der Glasarten100 mm. L means the glass lenses, r the 587.6 nm) related refractive indices of the types of glass

Radien der Linsenkrümmungsflächen, d die Mitten- und ν die für die Farbzerstreuung maßgebendenRadii of curvature of lens surfaces, d the center and ν the relevant for the chromatic dispersion

dicken der Glaslinsen, / die auf der optischen Achse 5 Abbeschen Zahlen:thickness of the glass lenses / the numbers on the optical axis are 5 Abbe's:

Öffnungsverhältnis 1:4 / = 100 s' = 25,28Focal ratio 1: 4 / = 100 s' = 25.28

d_t = 2,48 η = 1,61484 ν = 51,1
Z₁ = 0,25 d _t = 2.48 η = 1.61484 ν = 51.1
Z ₁ = 0.25

d₂ = 5,47 η = 1,61375 ν = 56,3 d ₂ = 5.47 η = 1.61375 ν = 56.3

d_s = 1,99 η = 1,71736 ν = 29,5
= 42,50 d _s = 1.99 η = 1.71736 ν = 29.5
= 42.50

d_i = 1,59 η = 1,63854 ν = 55,5
I_a= 0,55 d _i = 1.59 η = 1.63854 ν = 55.5
I _a = 0.55

d₅ = 1,83 η = 1,69895 ν = 30,1
d =56,66 d ₅ = 1.83 η = 1.69895 ν = 30.1
d = 56.66

^rI = ^r I = + 62,25+ 62.25 ΙΌ_ =ΙΌ_ = + 152,25+ 152.25 ^r* = ^r * = + 28,82+ 28.82 ^Γ4 = ^Γ 4 = -167,35-167.35 h =h = + 50,14+ 50.14 ^rH = ^r H = -16,67-16.67 ^rI = ^r I = -81,91-81.91 'β ='β = + 60,55+ 60.55 ^r9 = ^r 9 = -141,60-141.60

Um einerseits die optische Baulänge klein zu halten, andererseits um aus Korrekturgründen die Brechkräfte der beiden Systemhauptteile nicht allzusehr anzuspannen, sind diese Brechkräfte der beiden Systemhauptteile in ihren absoluten Werten einander angepaßt, wobei keiner dieser Werte sich über das Doppelte der Gesamtsystembrechkraft erhebt.In order to keep the overall optical length small on the one hand, and to reduce the The refractive powers of the two main parts of the system are not to be overly tense, these are the refractive powers of the two The main parts of the system are matched to one another in their absolute values, whereby none of these values differ from the Double the total power of the system.

Unter Berücksichtigung der geforderten Schnittweite resultiert hieraus ein axialer Luftabstand I₂ zwischen den beiden Systemhauptteilen, der zwischen einem Drittel und der Hälfte der Objektivbrennweite/ liegt. Zur besseren Korrektur der Bildfeldwölbung und des Astigmatismus ist die auf Seite der kürzeren Strahlungsweite an letzter Stelle stehende bikonvexe Sammellinse so ausgebildet, daß der Radius r₉ der der Bildebene zugekehrten Krümmungsfläche mindestens doppelt so groß ist wie der Radius r₈ der dem Systeminneren zugewandten Krümmungsfläche, der wiederum zwei Drittel der Objektivbrennweite nicht überschreitet.Taking into account the required focal length, this results in an axial air distance I ₂ between the two main system parts that is between a third and half of the focal length of the lens. For better correction of the curvature of the image field and the astigmatism, the biconvex converging lens on the side of the shorter radiation distance is designed in such a way that the radius r ₉ of the curved surface facing the image plane is at least twice as large as the radius r ₈ of the curved surface facing the interior of the system, which in turn does not exceed two thirds of the focal length of the lens.

Untersuchungen haben gezeigt, daß es bei diesem Optikaufbau zweckmäßig ist, nur Glasarten zu verwenden, deren Brechzahlen jeweils größer sind als 1,6. Die Restfehler der sphärischen Abberation und der Koma können vor allem dann in engen Grenzen gehalten werden, wenn im vorderen Systemhauptteil der Radius T₁ der dem Objekt zugewölbten Krümmungsfläche des als Frontlinse stehenden ersten Meniskus größer ist als 0,6 / und mindestens doppelt so groß wie der Radius r₃ der dem Objekt zugewölbten Krümmungsfläche des als Kittglied ausgebildeten zweiten Meniskus, während der Radius r₅ der dem Blendenraum mit seiner Hohlseite zugekehrten Krümmungsfläche eben dieses als Kittglied ausgebildeten Meniskus einen Wert zwischen 0,45 / und 0,55 / aufweist.Investigations have shown that with this optical structure it is advisable to use only types of glass whose refractive indices are greater than 1.6. The residual errors of spherical aberration and coma can be kept within narrow limits, above all, if in the front main part of the system the radius T ₁ of the curved surface of the first meniscus, which acts as a front lens, is greater than 0.6 and at least twice as large the radius r ₃ of the curved surface of the second meniscus, which is curved towards the object, is formed as a cemented member, while the radius r ₅ of the curved surface facing the diaphragm space with its hollow side, precisely this meniscus, formed as a cemented member, has a value between 0.45 / and 0.55 /.

Das entsprechend der Erfindung aufgebaute Objektiv mit einer Brennweite von 100 mm und einem Bildwinkel von 12° weist bei der trigonometrischen Durchrechnung nur noch Abbildungsfehler in folgenden Größen auf: Die Restfehler der Bildfeldwölbung und des Astigmatismus sind kleiner als 0,05, der Farbquerfehler ist geringer als 0,01, und die Verzeichnung liegt unter 1 % 0. F i g. 2 zeigt die sphärische Abberation für die J-Linie des Heliumspektrums bei einer Öffnung 1: 4, und F i g. 3 sowie 4 veranschaulichen die in der Bildebene ermittelten Restfehler der Querkoma.The lens constructed according to the invention with a focal length of 100 mm and a In the trigonometric calculation, an image angle of 12 ° only shows imaging errors in the following Sizes up: The residual errors of the field curvature and astigmatism are smaller than 0.05, the lateral chromatic aberration is less than 0.01, and the distortion is less than 1% 0. F i g. 2 shows the spherical aberration for the J-line of the helium spectrum at an aperture of 1: 4, and F i g. 3 and FIG. 4 illustrate the residual errors of the transverse coma determined in the image plane.

In der nachstehenden Tabelle sind die einzelnen Flächenteilkoeffizienten sowie ihre Summe nach den Seideischen Bildfehleranalysen angegeben, und zwar betreffen die Zahlen in der Spalte H den Öffnungsfehler, in der Spalte C die Koma, in der Spalte A den Astigmatismus, in der Spalte P die Petzval-Wölbung, in der Spalte S die sagittale Bildfeldwölbung, in der Spalte M die meridionale Bildfeldwölbung, in der Spalte W die mittlere Bildfeldwölbung und in der Spalte D die Verzeichnung.The table below shows the individual area coefficients as well as their sum according to the Silkische image defect analyzes, namely the numbers in column H refer to the aperture defect, in column C the coma, in column A the astigmatism, in column P the Petzval Curvature, in column S the sagittal image field curvature, in column M the meridional image field curvature, in column W the mean image field curvature and in column D the distortion.

Flächearea HH CC. AA. PP. SS. MM. WW. DD. 11 + 0,977+ 0.977 + 0,237+ 0.237 + 0,058+ 0.058 + 0,612+ 0.612 + 0,669+ 0.669 + 0,784+ 0.784 +0,727+0.727 + 0,162+ 0.162 22 + 0,001+ 0.001 + 0,012+ 0.012 + 0,206+ 0.206 -0,250-0.250 -0,044-0.044 + 0,367+ 0.367 + 0,162+ 0.162 -0,775-0.775 33 + 3,450+ 3.450 -0,004-0.004 + 0,000+ 0.000 + 1,320+ 1.320 + 1,320+ 1.320 + 1,320+ 1.320 + 1,320+ 1.320 -0,002-0.002 44th -1,562-1,562 + 0,999+ 0.999 -0,638-0.638 -0,022-0.022 -0,661-0.661 -1,937-1.937 -1,299-1.299 + 0,422+ 0.422 55 + 0,045+ 0.045 + 0,149+ 0.149 + 0,489 '+ 0.489 ' -0,833-0.833 -0,344-0.344 + 0,634+ 0.634 + 0,145+ 0.145 -1,128-1.128 66th -3,063-3,063 -0,887-0.887 -0,257-0.257 -2,338-2,338 -2,595-2,595 -3,109-3.109 -2,852-2,852 -0,752-0.752 77th + 0,093+ 0.093 -0,237-0.237 + 0,601+ 0.601 + 0,476+ 0.476 + 1,077+ 1.077 + 2,280+ 2.280 + 1,679+ 1.679 -2,738-2.738 88th -0,001-0.001 + 0,035+ 0.035 -0,901-0.901 + 0,679+ 0.679 -0,222-0.222 -2,024-2.024 -1,123-1.123 + 5,660+ 5.660 99 + 0,245+ 0.245 -0,356-0.356 + 0,517+ 0.517 +0,291 ,+0.291, + 0,808+ 0.808 + 1,842+ 1.842 + 1,325+ 1.325 -1,174-1.174 ΣΣ + 0,185+ 0.185 -0,052-0.052 + 0,075+ 0.075 -0,065-0.065 + 0,008+ 0.008 + 0,157+ 0.157 + 0,084+ 0.084 -0,325-0.325

Claims

Claim:

51insiges, 4-element telephoto lens with a relative aperture of at least 1: 4, with a Focal length, the value of which is more than 4 times the image format diagonal to be displayed, and with a lens focal length that is less than 27% of the system focal length, only types of glass with respective refractive indices greater than 1.6 and that consists of one on the side of the longer radiation distance positive and one following after a large air gap, on the side of the shorter radiation distance is composed of the negative main part of the system, of which the main positive system part is formed from two positive menisci, which form their bulge turn towards the object, with the front

15 lens standing meniscus consists of a single lens and the second meniscus is a cemented member of a biconvex converging lens and a biconcave diverging lens, while the negative system main part is composed of two individual lenses, with a negative meniscus its curvature facing a biconvex convergent lens, which is the last member System closes on the side of the shorter radiation distance, characterized by the following design features related to a focal length of 100 mm, whereby the individual surface powers (Δ n / r) by an amount of up to + 0.3 // and the center thicknesses (d) of the lenses as well as the air gaps (Z) of the lens vertices by an amount of up to + 0.03 ■ / can deviate from the specified figures:

Focal ratio 1: 4 / = 100 s' = 25.28

T ₁ = +62.25 r ₂ = +152.25 r _t - +28.82 r ₄ - -167.35 r _s = +50.14 r ₆ = -16.67 r ₇ = -81.91 r ₈ = +60.55 r ₉ = -141.60

h =h =

2.48 0.25 5.47 1.99 42.50 1.59 0.55 1.83

η ^: η ^:

1.61484 ν = 51.1

1.61375
1.71736

1.63854

1.69895

ν = 56.3
ν = 29.5

ν = 55.5

ν = 30.1

2 d = 56.66

Considered publications:

British Patent No. 697,366;

French Patent Nos. 1180 843, 1162 811, 1268 507 (Fig. 3);

Michel, The Scientific and Applied Photography, Vol. 1, 1955; Flügge, the photographic Lens, pp. 187 to 190.

1 sheet of drawings