DE1472243A1 - Sphaerisch,chromatisch und astigmatisch teil-korrigiertes Doublet - Google Patents

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 .geform^Jt$$\ bikpniraysri eine bikonvexe Sammellinse derartig.auf der

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Objektseite vorgeschaltet, daß das Doublet einen Geeaat-Menlskus bildet, dessen GAEDHERsohe Durohblegungszahl

1* größer ist als 4.50 , ohne jedooh einen oberen

Grenzwert von 7*50 eu überschreiten.

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.

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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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Zahlenbeispiel 1

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

Blendenabstand b » 11.0 mm hinter

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 .

Weiterhin iot die Radiensumme

R₁ + RJ m 55.510 sowie

Jr^ + R₂I «108.775, und letzteres ist das 1.9596-fache von

55.510

und ist damit größer als das 1.65-faohe, jedoch kleiner als das 3.30-fache von 55.510 .

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- 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 v_t-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)

Patentansprüche

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 ( n_g ) 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 L_g ) 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 -

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- 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

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