DE1472243A1 - Sphaerisch,chromatisch und astigmatisch teil-korrigiertes Doublet - Google Patents
Sphaerisch,chromatisch und astigmatisch teil-korrigiertes DoubletInfo
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Description
Sphärisch, chromatisch und astigmatisch
teil-korrigiertes Doublet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein zweilinsiges Objektiv
(Doublet) für photographische Zwecke, welches sowohl für den m
zentralen Bildteil einerseits als auch für dao außeraxiale Gesichtsfeld andererseits mit einer Teil-Korrektion der
sphärischen und chromatischen Abweichung einerseits sowie mit einer Verminderung der Krümmungen der astigmatischen Bildschalen andererseits ausgestattet ist.
Die Doublets nach Art der Fernrohr-Objektive, bei denen die beiden Einzellinsen entgegengesetzten Stärkevorzeichens ein
atark-zerstreuendes Nachbarflächenpaar einschließen, besitzen nur eine im wesentlichen sphäro-chromatische Korrektion und
damit ein nur kleines nutzbares Gesichtsfeld, so daß also praktisch lediglich ein kleiner zentraler Bildteil eine scharfe
Abbildung liefert, jenseits dessen die Bildschärfe sehr schnell ä
bis sur praktischen Unbrauchbarkeit absinkt» Dieses Absinken der Bildschürfe im außer-axialen Gesichtsfeld ist umso stärker
ausgeprägt, je höher die Güte der Bildvereinigung im zentralen Biläteil relativ zur Größe der seitlichen Bildfehler — wie
Bildkrümmung und Astigmatismus — für die stärker geneigten Strahlenbündel als Folge des optischen Aufbaue ist.
Ss sind andererseits auch Doublets vorgeschlagen worden, bei denen im Inneren ein sammelndes Nachbarflächenpaar angeordnet
ist — wie etwa bei den Hälften der vier-linsigen Doppelanastigmate
bzw. den Hälften der einfachen unverkitteten GAUSS-Objektive — , und die infolgedessen über eine verhältnismäßig
gute Streckung der astigmatischen Bildschalen im seitlichen Gesichtsfeld verfügen, bei denen aber extrem große
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sphärische Aberrationsbeträge im zentralen Bildteil vorliegen, welche vorwiegend verbunden sind mit noch größeren Abweichungen
von der Erfüllung der Sinus-Bedingung, so daß diese Art zweilinsiger Objektive ein entgegengesetztes Abbildungsverhalten
zeigt wie die Fernrohrobjektive, nämlich bei einer immerhin brauchbaren Randbildgüte eine sehr schlechte Abbildungsleistung
im zentralen Bildfeld zu liefern. Diese letztgenannten Doublets sind deshalb ebenso ungeeignet für die vorgesehenen Abbildungszwecke wie die erstgenannten" Zweilinoer nach Art der Fernrohr-Objektive.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, sowohl für das
P inner-axiale als auch für das außer-axiale Bildfeld eine zwar
mit Restfehlern behaftete, aber immerhin bei mäßig hohen Lichtstärken derartige Abbildung zu vermitteln, daß bei relativen
öffnungen zwischen etwa f : 6.3 bis f : 9 für ein Bildfeld mit einer angularen Ausdehnung bis zu 45° und
darüber ein befriedigendes Bild für normale Amateurzwecke erreicht wird. Hierfür wiräWch der Erfindung ein neuartiger
Kompromiß geschlossen, der gleichzeitig sowohl eine sphärische als auch chromatische Teil-Korrektion und damit die angestrebte
Abbildung im zentralen Bildteil vermittelt, u&ä bei dem gleichzeitig
noch eine gehörige Teil-Korrektion der astigmatischen Bildschalenabweichungen erreicht wird, wodurch also zugleich
k auch in den außer-aicialen Bildteilen des Aufnahmeformates die Basis zur Realisierung der erstrebten Bildwiedergabe erschlossen
wird. Im Gegensatz zu älteren Kompromißlösungen in dieser
Richtung, welche im endlich-ausgedehnten Gesichtsfeld mit außerordentlich großen Komafehlern behaftet waren, wird nach
der Erfindung dadurch eine wesentliche Bereicherung des Fortschrittes
in der Ahbildungsleistung solcher einfachen Systeme herbeigeführt, daß nun außerdem auch noch die Komabüschel
endlicher öffnung nicht nur mit einer einschlägigen Reduzierung ihrer Aberrationen per se versehen sind, sondern daß
gleichzeitig auch der zur Bildverschlechterung so wesentlich beitragende Asymmetriefehler-Anteil dieser Komafehler ganz
einschlägig vermindert wurde, während bei den älteren Ko»proaißlÖBungen
wegen dieses großen Asymmetriefehler-Anteiles die
seitlichen Bildpunkte au sehr intensiven einseitigen Koma-
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schwänzen entarteten, die bisher entweder als Innen-Koma oder
Außen-Koma im Meridianschnitt die Bildbrauchbarkelt so außerordentlich
stark herabsetzten. Dieser schwerwiegende Bildfehler ist bei der Erfindung in ganz überraschender Weise weitestgehend
vermindert worden und konnte dabei erstmalig so weit korrigiert werden, daß im Verlauf der Komakurve die Restaberrationen
für die oberen Komastrahlen (oberer Koma-Ast) jenen der korrespondierenden unteren Komastrahlen (unterer Koma-Ast)
praktisch gleich sind mit dem Ergebnis, daß die seitlichen Zerstreuungsflecken zu ihrem eigenen Zentrum weitgehend symmetrisch
sind und daher die Bildung der Komaschwänze vermieden ist. Durch diese bedeutsame Reduzierung des Asymaetriefehler-Anteiles
der Koma wirkt erstmalig nun auch die sphärische Teilkorrektion des neuen Objektivs in den seitlichen Büscheln
endlicher öffnung in vollem Maße korrigierend auf jenen Koma-Pehleranteil,
der auf der Wirkung der sphärischen Aberration in solchen endlichen geöffneten seitlichen Büscheln beruht.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist bei diesem Doublet unter Abkehr von jener Konstruktionsnorm, die bei Pornrohrobjektiven
erfüllt wird, die Glasfolge nicht mehr als Repräsentant des sogenannten "Alt-Achromaten" mit einer großen
Brechzahlendifferenz zwischen einem niedrig-brechenden Glas für die Sammellinse und einem hoch-brechenden Glas für die
Zerstreuungslinse erstellt, sondern vielmehr au3 zwei Glas- I
arten mittlerer Brechzahlenlage, deren Brechzahlendifferenz für die gelbe d-Linie des Heliumspektrums nicht größer ist als
0.05 · Außerdem lot die für die Herbeiführung der angestrebten
Teil-Korrektion so überaus wichtige und auf der Seite der kürzeren Konjugierten stehende Zerstreuungslinse als Bikonkav-Linse
ausgebildet, deren beide Krümmungsradien also ein entgegengesetztes
Richtung3vorzeichen besitzen, und bei denen die
dem Bild zugekehrte Hohlfläche derart kleiner ausgebildet ist
als ihre andere dem Objektiv sugekehrte Hohlfläche, daß dieses
Hadionverhältnis zwischen der unteren Lagengrenze von
1 : 0,475 und oinsr oberen Lagensrense von 1 :.0.725. ließt,
ist 2\ach der Erfindung dieser, so .geformJt$$\ bikpniraysri
eine bikonvexe Sammellinse derartig.auf der
809902/049 0
Objektseite vorgeschaltet, daß das Doublet einen Geeaat-Menlskus bildet, dessen GAEDHERsohe Durohblegungszahl
1* größer ist als 4.50 , ohne jedooh einen oberen
Durch diese letztgenannte Maßnahme vrird sichergestellt, daß einerseits die der Aufgabenstellung verbundene Streckung der
astigmatiachen Bildsohalen im seitlichen Gesichtsfeld und damit
die angeetrebte seitliche Teil-Korrektion erzielt wird, ohne daß diese Verbesserung der Abbildung in den seitlichen Gesichtsfeldteilen sich zu stark der Idealen .anastigaatisehen Blldfeldebnung annähert, weil dann der Unterschied In der Abbildungs-»
leistung zwischen dem Inner-axialen und dem äußer-axialen
"Bildfeld wieder eine unerwünschte Größe aTHiehweii könnte. Zur
Verhinderung dieser letztgenannten Möglichkeit let des* obere
Grenzwert der GARDBBRsohen Durohblegungszahl gegeben, duroh
welchen die Gestaltung des Gesamt-Doublete als ein anaetigmatisoher Meniskus mit Sicherheit vermieden wird, bei welch*
letzterem bekanntlich die öARDHERache Durchbiegungezahl O
den Wert Unendlich annimmt· Die vorgenannten Bemessungeregeln
ergeben darüber hinaus die so überaus fortschrittliche Reduzierung der Asymmetriefehler-Anteile im seitlichen Komaverlauf.
Für eine besonders günstige Reduzierung der sphärischen Fehleraateile im seitlichen Strahlenverlauf dient noch eine zusätzliche erfinderische Maßnahme. Hierzu wird in Obereinstimmung
mit dem weiteren anspruohsgemößen Kennzeichnungsmerkmal das
innere HaohbarflUohenpaar ( Rj und R2 .) derart bemessen,
daß die Radien-Summe ( RJ + R2 ) ihrem absoluten Werte nach
größer ist als das 1.65-fache der Radiensumme ( H1 + R£ )
der beiden gegen die kürzere Konjugierte hohlen Außenradien ( R1 und R£ ) des meniskenförmigen Gesamt-Doublets, ohne
daß jedoch dieser erstgenannte Wert das 3»30-fache der letztgenannten Radiensumme überschreitet.
Diese letztgenannte Maßnahme gestattet dabei eine weitere technische Vereinfachung, nämlich die Realisierung der Möglich-,
keit, diese einfach-gebaute Linsenanlage zu einem einheitliehen Bauelement dadurch zu vereinigen, daß die beiden Linsen
In an sich bekannter Weise durch Verkittung miteinander ver-
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bunden werden. Im allgemeinen geht eine solche bauliche Vereinfachung mit einer Beeinträchtigung der Bildleistung einher,
da durch die Einführung einer solchen Verkittung auf zwei einsetzbare Konstruktionselemente versichtet wird« Nach den Untersuchungen zur vorliegenden Erfindung hat es sich jedoch gezeigt, daß insbesondere nach Einführung des letztgenannten
von dieser Vereinfachung durchaus
Gebrauch gemacht werden kann, ohne daß eine einschlägige Hinderung der erstrebten Bildgüte in Kauf genommen werden müßte.
Zur Herbeiführung einer ausreichenden chromatischen Teil-Korrektion ist ea bei den vorliegenden Objektiven nach der a
Erfindung im allgemeinen ausreichend, der aus einem Flintglas bestehenden bikonkaven Zerstreuungslinse eine bikonvexe
Sammellinse vor zuschal ten, die aus einem der handelsüblichen mittelschweren Krongläser besteht. Damit steht dem optischen
Konstrukteur ein Unterschiedsbereich der v -Werte zur Verfügung, der etwa zwischen H und 28 liegt und daher in an
sich bekannter Weise für die Herbeiführung einer ausreichenden chromatischen feil-Korrekt lon genügt·
Xn den beistehenden Abbildungen zeigt Fig. 1 das neue Objektiv
zusammen Bit einer in Richtung zur kürzeren Konjugierten hin angeordneten Blende (B), wobei in Fig. 1 die Bezeichnungen
mit jenen der nachfolgenden Zahlentafeln übereinstimmen. Es λ
bedeuten darin R die Krümmungsradien und d die längs der optischen Achse gemessenen Idnsendicken und η die Brechzahlen der Gläser der Linsen, welche* von de.r Seite der längeren
konjugierten zur Seite der kürzeren Konjugierten hin durchnumeriert tfind. Der Abstand zwischen dem inneren Hachbarfläohenpaar ist mit a "bezeichnet, und die GABDHERsche Durchbiegungszahl C) ist der Zeichnung echtmatisoh beigeschrieben. In den Zahlentafeln sind die verwendeten Gläser duroh die
Brechzahlen η und durch die ABBBeohe Sohl V hinsichtlich
ihrer Farbenzerstreuung charakterisiert, wobei gleichzeitig als Brechzahl η die Gtlasbreohzahl für die gelbe d-ljLnie
des Helium-Spektrums gegeben ist.
-6-
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In den Zahlentafeln ist weiterhin die Xquivalentbrennnreite f
eorrle die bildseitige Schnittwaite s1 für das ferne Objekt
sowie der Abstand b dea axialen Pußpunktes &er Blende von
dem ihm benaohbarten lotsten Jläoheneoheitel ebenso angegeben
vio die relative öffnung dee Objektive. Sie Flüahenbreohkrüfte
Spder eineeinen Hnsenf lachen sind in den Zahlentafeln ebenfalls eingetragen.
In gjg. 2 1st eine Aueführungsfora des neuen Objektive fttr eine
Brennweite von f - 200 mm in natürlicher Größe wiedergegeben, bei welcher das innere Haohbarflüchenpa&r durch Verkittung
so. eines Xittfläohenpaar vereinigt ist.
Pig. 3 und gjg» 4 lassen den Korrektionszustand für die beiden
Ausftthrungsbeispiele 1 und 2 erkennen·
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U72243
- 7 -
- 7 -
f - 100,0 β1 « 82,389 1 : 8.8 Bildwinkel 46°
R1 - +.23.746 <ß» ♦ 2.480965
1 d1 « 9.500 H1 « 1.58913 ^1 · 61.24 Ί
R» * - 56.182 9\m + 1.048610
a » 0.120
Rj, m i 52.593
<&» - 1.073204
2 d2 « 1.500 n2 m 1.56443 ^ « 43.75 TZ
* + 31.764 . ^»-1.776949
Ed ist demnach hierbei:
1I1 - U2 « 0.02470 , also kleiner als 0.050 .
]a2 ϊ R»|- 52.593 ι 31.764 « 1 0.6039 ,
liegt also zwischen den Grenzwerten
1 : 0.475 und 1 : 0.725 » absolut gerechnet.
, EA + R1
t%> -a% m a 6.9232 , liegt also zwischen den Grena-
1^ d λ
werten 4.50 und 7.50 .
R1 + RJ m 55.510 sowie
55.510
und ist damit größer als das 1.65-faohe, jedoch kleiner als
das 3.30-fache von 55.510 .
809 90 2/0 490
- 8 -Zahlenbeispiel
Z
f « 1Ü0.0 β« - 83.71 1 « 7.7 Bildwinkel 42°
R1 » + 23.92330 <Ä. + 2.53886
1 d1 m 8.01152 B1 ·.- 1.60738 vt-56.66 n
RJ * - 56.94858 ' 9J» + 1.06654
a * 0 verkittet
« -. 56.94858 · <&» - 1.08877
^ d2.» 2.33669 n2«.1.62004 r2«36.34 ^
R| « + 34.16025 ,··..·■· " %~ - 1.81509
filendenabstand b'■ 12.24 hinter
Sa iat demnach hierbei;
Ji2-Ii1 « 0.01266 , also kleiner als 0.050
|R2 : R£| m 56.94858 ι 34.16025 * 1 s 0.59984 ,
liegt also zwischen den Grenzwerten
1 : 0.475 und 1 : 0.725 » absolut gerechnet.
^R-I #R| " 5*6739 » liegt also zwischen den Grenzwerten
. 4.50 und 7.50 .
Weiterhin ist die Radiensumme
R1 + R| - 58.08355 sowie
(Rj + R2I «113.89716 , und letzteres ist das 1.9609-fache von
58.08355
und ist damit größer als das 1.65-fache, jedoch kleiner als
das 3.30-fache von 58,08355 .
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Claims (3)
1) Sphärisch, chromatisch und in bezug auf die astigmatisehen
Bildschalen-Abweiohungen teil-korrigiertes Doublet aus einer
bikonvexen Sammellinse und einer ihr zur kürzeren Konjugierten hin nachfolgenden bikonkaven Zerstreuungslinse»
gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Einzelmerkmale, wobei
a) der bildseitige Hohlradius ( R£ ) dieser Zerstreuungslinse
( L2 ) in der Weise stärker gekrümmt ist als ihr
objektseitiger Vorderradius ( R2 ) , daß dieses Radienverhältnis
( R2 : R2 ) zwischen den Grenzwerten
1 j 0.475 und 1 : 0,725 , absolut gerechnet, liegt,
b) der Unterschied der Brechzahl ( ng ) für die d-Linie
des Helium-Spektrums dieser Zerstreuungslinse (.^)
zu der entsprechenden Brechzahl { n^ ) der ihr voraufgehenden
Sammellinse ( L1 ) nicht größer iet als 0.05,
c) die'beiden Außenflächen ( R1 und R2 ) dieser beiden
Teillinsen ( L1 und Lg ) einen gegen die kürzere Konjugierte
hohlen Gesamt-Meniskus bilden, dessen GARDNERsche
Durchbiegungszahl <o größer ist ala 4.50 , ohne jedoch
den Wert von 7.50 zu überschreiten,
d) die Summe ( Ri + R2 ) der beiden innenstehenden Kachbarflachen ( Ki und R2 ) ihrem absoluten Werte nach
größer ist alo das 1.65*-faehe, jedoch kleiner bleibt als
das 3.30-facho der Radiensumme ( R1 + RA. ) der beiden
gegen die kürzere Konjugierte hohlen Außenradien < R1 und RA ) des Gesamtdoublets, bei welchem diese
beiden innenstehenden Nachbarfläohen ( R] und R2 ) in
an sich bekannter Weise zu einem Kittflächenpaar vereinigt sein können.
2) Doublet nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten, wobei Abweichungen bis zu etwa ± 20 # der Länge der
Krümmungsradien ( R ) , ± 30 i> der Größe der Linsendicken ( d ) und des Luftabstandes ( a ) , ±0.05 Einheiten
der Brechzahlen ( η ) und £ 5 Einheiten der ABBEschen
Zahlen (^) der nachstehenden Daten mit eingeschlossen
slnäl ' . 10 -
809902/0490
- ίο -
R1 « + 0.24 f
1 ^1 * 0.095 £ Zi1* 1.589 ^1 « 61.2
BJ * - 0.56 f
a » 0.0012 £
- 0.53 £
d2 * 0.015 £ n2« 1.564 >-2 - 43.8
+ 0.32 f
3) Doublet nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten, wobei Abweichungen bie zu etwa ί 20 jß der iänge der
Krümmungsradien (H) , t 30 ?S der Gröi3e der Idnsendicken
( d ) , ±0.05 Einheiten der Brechzahlen ( η ) und ± 5 Einheiten der ABBEschen Zahlen ( V ) der nachstehenden
Daten mit eingeschlossen sind:
R1 «+ 0.24 £
1 U1 - 0.08 f n^ 1.607 V^
Rj « - 0.57 f
a μ
R9 » - 0.57 f
* d2 * 0.023 f n2» 1.620 ?2-
R| * + 0.34 f
809902/OA90
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