DE2748864C2

DE2748864C2 - Weitwinkelobjektiv

Info

Publication number: DE2748864C2
Application number: DE2748864A
Authority: DE
Inventors: Ikuo Kawasaki Kanagawa Mori
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1976-11-02
Filing date: 1977-10-31
Publication date: 1982-09-23
Also published as: US4176915A; JPS5357028A; JPS5746765B2; DE2748864A1

Description

mat-Kameras nicht auftreten. Da die erfindungsgemäßen Objektive auch ein relativ großes Öffnungsverhältnis aufweisen, wird sichergestellt, daß die Scharfeinstellung bei solchen Großformat-Kameras leicht und genau durchgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektive weisen jeweils vier Linsenglieder auf, nämlich in der Reihenfolge von der Objektseite her ein erstes Linsenglied, das aus einer negativen Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Oberfläche besteht, ein zweites, positives Linsenglied, das aus drei miteinander verkitteten Linsen besteht, und zwar aus einer bikonvexen Linse, einer bikonkaven Linse sowie einer positiven Linse, ein drittes, positives Linsenglied, welches aus einer positiven Linse und einer damt verkitteten Meniskuslinse besteht, deren konvexe Oberfläche bildseitig angeordnet ist. und ein viertes, negatives Linsenglicd. welches aus einer negativen Miniskuslinse mit bildseitig konvexer Oberfläche besteht.

Der F.rfindungsgegenstnnd wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schnittbild des Aufbaus der erfind,ingsgemäßen Objektive und

K i g. 2 und 3 die Aberrationen des ersten und zweiten erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektivs.

Wie in F i g. 1 dargestellt ist, weisen die erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektive in der Rehenfolgc von der Objektseite her ein erstes Linscnglied L 1. das aus einer negativen Meniskuslinse besteht, dessen konvexe Oberfläche der Objektseite zugewandt ist. ein zweites, positives Linsenglied L 2. das aus drei miteinander verkitteten Linsen, nämlich einer bikonvexen Linse /. 2 4. einer bikonkaven Linse L 2B und einem positiven Linsenelement L2C. eine Blende 10, ein drittes, positives Linsenglied / 3. das aus zwei miteinander verkitteten Linsen besteht, nämlich einer positiven Linse L3A und einer Meniskuslinse L3B. deren konvexe Oberfläche der Bildseite zugewandt ist und ein viertes Linsengiied /_ 4 auf, das aus einer negativen Meniskuslinse besteht, deren konvexe Oberfläche der Bildseite zugewandt ist. die einzelnen Elemente dieses Weitwinkelobjektivs erfüllen die folgenden Bedingun-

d, < J:
d_s>d₂

Π2 > Πι

dabei bezeichnen d\. d? ^e die .Mittendicken bzw.die

Luftabstände der Linsen und n_h n_: ;;_: die Brechungs-

indizes.

Die Bedeutung dieser Bedingungen soli im folgender, beschrieben werden. Um den effektiven Durchmesser des vierten Linsengiiedes L4 zu verringern, muß zunächs; die Bedingung (1) erfüllt werden. Diese Bedingung zerstört die Symmetrie des Objektivs und ist unte dem reinen Gesichtspunkt der Leistung des Objektivs nicht zweckmäßig: außerdem verschlechtert sie die verschiedenen Aberrationen der außeraxialen Lichtstrahlen wesentlich. Jedoch sollte diese Bedingung erfüllt sein, damit bei Verwendung des Weitwinkelobjektivs bei einer großformatigen Kamera das Verschwenken des Objektivs nicht beeinträchtigt wird. Ist diese Bedingung (1) nicht erfüllt, so wären die Einsatzmöglichkeiten einer solchen Kamera unter Verwendung herkömmlicher Balgen zwangsläufig begrenzt, weil eine Vtgnettiening auftreten würde. Die Erfüllung der Bedingung (1) beeinflußt arn Stärksten den Astigmatismus, insbesondere wird die Abbildung in der meridionalen Ebene schlechter. Die Queraberration steht hiermit in enger Beziehung, so daß sie ohne gute Korrektur der meridionalen Bildfeldkrümmung nicht gut korrigiert werden kann. Die Bedingung (2) soll diese Korrekturen verbessern, die durch die Bedingung (I) erschwert werden. Dabei wird bei den drei Linsen, die das zweite Linsengiied bilden, die Mittendicke d} der objektseitigen, bikonvexen Linse LlA größer als der l.uftabstand di zwischen dem ersten Linsengiied L 1 und dem zweiten Linsenglied 1.2 gewählt, wodurch die Korrektur der meridionalen Bildfeldkrümmung möglich wird. Sollte diese Bedingung nicht erfüllt werden, so wird eine gute Korrektur der meridionalen Bildfeldkrümmung schwierig.

Um bei Erfüllung dieser Bedingungen die relative Öffnung zu vergrößern, hat das zweite Linsenglied L 2 den oben beschriebenen Aufbau und die beiden Linsen 1.2Λ und L2B müssen die Bedingung (3) erfüllen. Die Bedingung (3) betrifft den Brechungsindex und soll der gemeinsamen Kittfläche der Linsen L2A und L 25 eine positive Brechkraft geben, damit die sphärische Aberration gut korrigiert werden kann.

Wenn diese Bedingung nicht erfüllt iit. wird die sphärische Aberration größer und das Öffnungsverhältnis beträgt im besten Fall ungefähr 1 :8. Diese Bedingung trägt auch zur Korrektur der Verzeichnung bei. Um das Öffnungsverhältnis zu erhöhen, erfüllt der Krümmungsradius rt der büdseitigen Oberfläche der bikonvey.n Linse L2A des zweiten Linsengliedes L 2 die Bedingung \n\ < n, wobei r\ der Krümmungsradius der objektseitigen Oberfläche dieser Linse ist. Dadurch !aßt sich eine gute Korrektur der sphärischen Aberration und der Queraberration für schräge Strahlen leichter erreichen.

In bezug auf die axialen und außeraxialen chromatischen Aberrationen erfüllen die jeweiligen Linsen des zweiten Linsengliedes L 2 und des dritten Linsengliedes L 3 die Bedingungen vdi>vdi<v<U und vd$>vd>,. wodurch diese Aberrationen leicht zu korrigieren sind. Bei diesen Bedingungen stellt vc/,die Abbe'sche Zahl des Glases der /-ten Linse für die d-Linie dar.

Wird bei dem vierten Linsenglied diese Ungleichung berücksichtigt und sind die Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt, so ergibt sich ein kleines, kompaktes Weitwinkelobjektiv mit einfachem Aufbau und mit großem Öffnungsverhältnis, mit dem bei verschwenktem Objektiv innerhalb eines großen Bereiches fotografiert werden kann, wobei die verschiedenen Aberrationen gut korrigiert sind. Wird mit /"die Objektivbrennweite bezeichnet, so ergibt sich ein Weitwinkelobjektiv mit einem minimalen Filterdurchmesser von 0,9/" bis 1,1/; wobei der effektive Durchmesser der Linse, d^;- der Bildseite am nächsten liegt, in der Größenordnung von 0.55/liegt und das öffnungsverhältnis maximal 1 :4 ist.

Um die Korrektur der Aberrationen oder die Herstellung zu vereinfachen kann als Alternative hierzu das dritte Linsengiied L 3 aus drei miteinander verkitteten Linsen bestehen oder dieses Linsenglied wird in zwei einzelne Linsen aufgeteilt, wodurch sich ein Weitwinkelobjektiv ergibt das dem erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektiv ähnelt.

Im folgenden werden die Konstruktionsdaten für die drei erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektive angegeben. Die verschiedenen Aberrationen der erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektive 1 und 2 sind in den F i g. 2 und 3 dargestellt In den folgenden Tabellen bedeuten r\, Γ2..,ΰι die Krümrriurigsradien der Linsenflächen, d\, di..-, d\a die Mittendicken bzw. die Luftabstände nd_t.

7 8

nd> /ic/;, die Brechiingsindizes für die rf-Linie und vd\, Baulänge haben, ist auch der Abstand ^(/zwischen der

vdi vdj die Abbe'schen Zahlen der Linsen. Um zu vordersten Linsenfläche zu der hintersten Linsenfläche

zeigen, daß diese Weitwinkelobjektive eine geringe angegeben (d=d\ + c/2+ ··■ +c/10).

Ii c i s ρ i c I 1
ObjektivbriMinweite: /'■■-- KIO, Öllnungsvcrhiiltnis I : 4,5. bildseitige Schnittweite: / = 69,673

'Ί "	106.395	'/,	- 1.76	IuI₁ ~	1.57250	IV/, =	57.5
	26.461
		(Λ	- 17.86
/■·, -	35.943	(I:	- 27.23	ml·	1.80218	iv/, =	44.4
r,	31.610	lh	0.88	ihl.	1.67163	IV/, =	38.8
r\	45.204	(U	- 3.31	IUl_x -■	1.52000	iv/, -	70.1
/■„	2425.579
		</,,	- 3.64
/■-	- 254.686	(U	= 9.37	mU ■--	1.6071 7	VV/, =	40.2
	16.406	ds	-- 17.31	ml,, -	1.71736	V(If, =	29.5
/;, -■■	- 45.424
		ί/ι)	- 11.03
'hi "	- 25.391	'/„,	= 1.65	lid- =	1.73350	ivA =	51.0
'Ίι ~	- 44.543	V₁/	= 94.04

Beispiel 2

Objektivbrennweite:/= 100. ÖfTnungsverhältnis 1 : 4,5, bildscitige Schnitt weite λ' = 69,238

Vf/, = 57.5

V(I₂ = 44.4 vd, = 38.8 vd, = 70.1

VfZ₅ = 40.2 vd, = 29.5

Vd₁ = 51.0

Beispiel 3

Objektivbrennweite:/= 100, ÖfTnungsverhältnis 1 : 4,0, bildseitige Schnittweite: / = 70,197

vd, = 56.0

vd₂ = 44.4 vd, = 38.8 VfZ₄ = 70.1

vf/₅ = 42.8 vrf₆ = 30.0

r, =	108.684	'/,	= 1.97	H(I₁ =	1.57250
r·, ~	26.711
		'/:	= 17.50
r«	35.921	'/■	= 26.97	iid_: =	1.80218
''-I ="	- 32.868	d,	= 0.92	/if/, -	1.67163
/·; =	45.132	(U	= 3.42	IUh =	1.52000
*n. =*	1644.737
		d*	= 4.21
r- =	- 271.053	d-	= 9.21	iuU =	1.60717
's =	- 16.487	d»	= 17.37	'idf, =	1.71736
n> =	- 46.184
		rZ„	= 11.05
r_i(, -	- 25.645	du,	= 1.97	/IfZ^ =	1.73350
r,\| =	- 43.786	ViZ	= 94.57

/·, =	114.091	d\	= 2.42	/IfZ₁ =	1.56883
/-, =	28.333
		(Z₂	= 19.09
O =	37.348	d₃	= 28.03	*nd₂ =*	1.80218
Γ, =	- 35.515	di	= 1.06	nd, =	1.67163
*r._: =*	45.455	df	= 3.79	iidχ —	1.52000
r_b =	939.394
		(Z₆	= 4.70
r₇ =	- 351.515	d-	= 7.58	ndy ⁼	1.56732
/g -	- IS.i 2 ϊ	dg	= 18.33	/IfZ_n =	1.69895
Γα =	- 46.061

	9	"K) ~	27	48	864
		>// =
	- 25.348	10.53
'Ίο =	- 46.874	2.27	*ml·*	= 1.58267
/Ί ι =		97.8

Mit den erfindungsgemäßen Objektiven \ bis 3 sind dem Fachmann au^rh Objektive offenbart, die im wesentlichen denselben Linsenaufbau aufweisen wie diese Objektive und die etwa in derselben Art und Weise korrigiert sind, beispielsweise wenn für jeden Bildfehler dritter Ordnung folgende Bedingung erfüllt ^ist: /—=

V(S' -SY < 0.1

S Flächenteilkoeffizient nach Seidel des Objektivs gemäß dem betreffenden Ausführungsbeispiel

5'

l - = 46.5

Seidelkoeffizient an der entsprechenden Linsenfläche für das von Ausführungsbeispiel abweichende Objektiv

10 (Der Querstrich über einer Größe bedeutet Mittelwertbildung durch Summation der entsprechenden Werte für alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der Linsenflächen. Sund 5'sind für /"=1 und die jeweilige ι -, tatsächliche Blendenlage zu rechnen).

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Weitwinkelobjektiv mit einem ersten Linsenglied, das aus einer negativen Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Oberfläche besteht, einem zweiten, positiven Linsenglied, das aus drei miteinander verkitteten Linsen besteht, nämlich einer bikonvexen Linse, einer bikonkaven Linse und einer positiven Linse, mit einer Blende, einem dritten, positiven Linsenglied mit mindestens zwei Linsen und mit einem vierten, eine negative Meniskuslinse mit bildseitig konvexer Oberfläche aufweisenden Linsenglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv folgende Konstruktionsdaten aufweist,

Objektivbrennweite:/= 100, Öffnungsverhältnis 1 :4,5, bildseitige Schnittweite: s¹ = 69,673

//rf, = 1.57250 vrf, = 57.5

r, = 106.395

r, = 26.461

r, = 35.943

r₄ = - 31.610

r< = 45.204

/■„ = 2425.579

r₇ = - 254.686

/S = - 16.406

/■, = - 45.424

/-,„ = - 25.391

d,

d_s =

rf₇ =

rf, =

= 1.76

= 17.86 = 27.23 = 0.88 3.31

3.64

9.37

17.31

11.03 1.65

1.80218 Vd₂ = 44.4 1.67163 vrf₃ = 38.8 1.52000 vrf.! = 70.1 1.60717 vrf₅ = 40.2 1.71736 vA = 29.5

= 1.73350

-Jd₁ = 51.0

r_u = - 44.543 Vrf = 94.04

wobei η der Krümmungsradius der /-ten Linsenfläche und dj dii Mittendicke bzw. der Luftabstand, n, der Brechungsindex und vd,c"i Abbe'sche Zahl der /-ten Linse für die ti-Linie bedeuten.

2. Weitwinkelobjektiv mit eiern ersten Linsenglied, das aus einer negativen Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Oberfläche besteht, einem zweiten, positiven Linsenglied, das aus drei miteinander verkitteten Linsen besteht, nämlich einer bikonvexen Linse, einer bikonkaven Linse und einer positiven Linse, mit einer Blende, einem dritten positiven Linsenglied mit mindestens zwei Linsen und mit einem vierten, eine negative Meniskuslinse mit bildseitig konvexer Oberfläche aufweisenden Linsenglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv folgende Konstruktionsdaten aufweijt,

Objektivbrennweite:/= 100,Öffhungsverhältnis 1 : 4,5,bildseitige Schnittwiite j'·- 69.673

r\ =
T₁ =

108.684

26.711

35.921

32.868

45.132

1644.737

271.053
16.487
46.184

25.645
43.786

rf, -

dd*

rf, d_ln

1.97

17.50

26.97

0.92

3.42

4.21

9.21

17.37

Ii.05

1.97

94.57 Hd_x = 1.57250

lid\ lid,,

1.80218
1.67163
1.52000

1.60717
1.71736

//rf, = 1.73350

vrf, = 57.5

vrf, = 44.4
vrf, = 38.8
vrf, = 70.1

vrf₅ ■= 40.2
vrf,, = 29.5

vrf₇ = 51.0

wobei r, der Krümmungsradius der /'-ten Linsenflächc und di die Mittendicke bzw. der Luftabstand, n, der Brechungsindex und vd, die Abbe'sche Zahl der /-ten Linse für die J-Linic bedeuten.

3. Weitwinkelobjektiv mit einem ersten Linsenglied, das aus einer negativen Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Oberfläche besteht, einem /weiten, positiven Linsenglied, das aus drei miteinander verkitteten Linsen besteht, nämlich einer bikonvexen Linse, einer bikonkaven Linse und einer positiven Linse, mit einer Blende, einem dritten positiven Linsenglied mit mindestens zwei Linsen und mit einem vierten, eine negative Meniskuslinse mit bildseitig konvexer Oberfläche aufweisenden Linsenglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv folgende Konstruktionsdaten aufweist.

rennweiti s:/= 100, Öflhungsverh 2.42 iillnis 1 : 4,5, bilcjseiiige Schnittweite: V = 69,673 ViZ₁ = 56.0 114.091 it\ = «i/| = 1.56883 28.333 19.09 di = 28.03 IY/, = 44.4 37.348 d, = 1.06 nd_: = 1.80218 Vd₁ = 38.8 35.515 d, = 3.79 mh = 1.67163 IvZ₄ = 70.1 45.455 ds = nd₄ = 1.52000 939.394 4.70 d_b = 7.58 ViZ₅ = 42.8 351.515 «7 = 18.33 lid, = 1.56732 vdf, = 30.0 18.121 d» = nd_h = 1.69895 46.061 10.53 d<) = 2.27 Vd- = 46.5 25.348 d\u = 97.8 Hd₁ = 1.58267 46.874 Σ«/ =

'Il =

wobei r, der Krümmungsradius der /-ten Linsenfläche und ί/, die Mittendicke bzw. der Luftabstand, n, der Brechungsindex und vd, die Abbe'sche Zahl der /-ten Linse für die iZ-Linie bedeuten.

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelobjektiv mit einem ersten Linsenglied, das aus einer negativen Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Oberfläche besteht, einem zweiten, positiven Linsenglied, das aus drei miteinander verkitteten Linsen besteht, nämlich einer bikonvexen Linse, einer bikonkaven Linse und einer positiven Linse, mit einer Blende, einem dritten, positiven Linsenglied mit mindestens zwei Linsen und mit einem vierten, eine negative Meniskuslinse mit bildseiiig konvexer Oberfläche aufweisenden Linsenglied.

Ein symmetrisches, achtlinsiges, apochromatisches Objektiv ist in der DE-AS 12 80 570 dargestellt und beschrieben und besteht aus zwei spiegelbildlich einander gl.ichen aus je drei Linsen verkitteten Menisken, die die Blende einschließen, und zwei das Objektiv beiderseits nach außen abschließenden, einzelnen Meniskuslinsen. Die verkitteten Menisken bilden jeweils ein positives Linsenglied, welches aus einer bikonvexen, einer bikonkaven Linse und einer positiven Meniskuslinse besteht, wobei die Meniskuslinse jeweils der Blende zugewandt angeordnet ist. Die das Objektiv nach außen abschließenden, einzelnen Meniskuslinsen können eine positive oder negative Brechkraft aufweisen und sind so angeordnet, daß sie mit ihrer jeweils konvexen Linsenfläche der Blende zugewandt sind.

Dieses bekannte Objektiv weist ein Öffnungsverhältnis von 1 : 15 auf.

Um die Verzeichnung, Bildfeldkrümmung usw. über einen Bildwinkel von 100° oder mehr gut korrigieren zu können, muß üblicherweise eine Linsenanordnung verwandt werden, bei der die Linsenglieder symmetrisch angeordnet sind, wobei sich zwischen ihnen eine Blende befindet. Dabei tritt jedoch insofern eine Schwierigkeit auf, als die freistehenden, äußeren Linsenglieder im allgemeinen groß dimensioniert werden müssen, um die verschiedenen Aberrationen gut korrigieren zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Weitwinkelobjektiv anzugeben, welches ein größeres Öffnungsverhältnis als das bekannte aufweist und dessen bildseitiges Linsenglied eine relativ kleine Baugröße aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch dit Weitwinkelobjektive gelöst, deren Korstruktionsdaten in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis S angegeben sind.

Die erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektive weisen jeweils ein öffnungsverhältnis von mindestens 1 :4,5 auf. Ferner beträgt ihr Bildwinkel mehr als 100°. In vorteilhafter Weise können die bildseitig der Blende liegenden Linsenglieder kleiner als die objektseitig der Blende vorhandenen Linsenglieder ausgebildet werden.

Die erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektive weisen gegenüber dem aus der DE-AS 12 80 570 bekannten Objektiv einen einfacheren Aufbau auf, da sie statt acht Lin-sn wie bei diesem bekannten Objektiv nur sieben Linsen aufweisen.

j3 Die erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektive eignen sich besonders gut für Großformat-Kameras, bei denen die Bildgröße beispielsweise 10 cm χ Ί 2,5 cm beträgt. Bei solchen Kameras ist zwischen dem Aufnahmeobjektiv und einem Gehäuse zur Aufnahme eines Filmes ein

Vi Balgen vorgesehen, der es ermöglicht, Aufnahmen unter solchen Bedingungen durchzuführen, bei denen die Filmebene und eine senkrecht zur optischen Achse des Aufnahmeobjek'ivs verlaufende und durch das Aufnahmeobjektiv hindurchgehende Ebene nicht parallel

)-) zueinander verlaufe.i, sondern sich schneiden. Wenn nun die bildseitigen Linsenglieder des Aufnahmeobjektivs einen großen Durchmesser aufweisen, so kann es geschehen, daß der rückwärtige Bereich des Aufnahmeobjektivs den Balgen innen berührt; ist dies nicht der

ei Fall, so werden die Randstrahlen sehr stark abgeschnitten oder es trit. eine Vignettierung auf, so daß Aufnahmen schlecht durchgeführt werden können, bei denen die optische Achse des Aufnahmeobjektivs nicht senkrecht zur Filmebene verläuft. Bei den .irfindungsge-

d'i mäßen Weitwinkelobjektiven ist der Durchmesser des bildseitigen Linsenglicdes relativ klein, so daß die geschilderten Schwierigkeiten bei der Verwendung der erfindungsgcmäßen Weitwinkelobjektive bei Großfor-