Retrofokue-Weitwixikelobjektiv für Kamerazwecke
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Die Ylr- . --w1I11---w@-1@rtA-1111TK-
Erfindung bezieht sich auf ein R.etrofokus--Weitwinkelobjektiv
für Kamerazwecke,.
Bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera darf die Schnittweite
des Objektivs wegen des für den Klappspiegel erforderlichen-
Schwenkraums einen bestimmten Minimalwert nicht unterschreiten.
So ist es beispielsweise erforderlich, daß die Objektivschnittweite
bei einer 35 mm-Kamera größer als etwa 35 mm sein muß:
Aufgrund dieser Forderung war es bisher schwierig, ein Super-
weitwinkelobjektiv zu erhalten, weil insbesondere die Verzeich-
nung und die Koma zunehmen, wenn der Bildfeldwinkel erhöht
wird; obgleIch zum Erhalt eines Weitwinkelobjektivs, -von dessen
Brennweite gefordert wird, kurz zu sein, eine Betrofo.kus-Objektiv
bisher verwendet worden ist.
Andererseits hat, soweit es. ein Weitwinkelobjektiv betrifft,
die
Zunahme der sphärischen Aberration keinen ausgesprochen
schädlichen Einflufl auf die Bildqualität, wohl. aber die Zunahme
des Astigmatismus und der Verzeichnung.. Deshalb müssen diese
beiden letzten Linsenfehler ausreichend auskorrigiert werden.
-
. Aufgabe der Erfindung Ist es, eine Retrofokuef-Weitwüxkelw. objektiv
bereitzustellen, bei dem diese Schwierigkeiten überwunden sind. Retrofocus wide-angle lens for camera purposes
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The Ylr- . --w1I11 --- w @ -1 @ rtA-1111TK-
The invention relates to a retrofocus wide-angle lens
for camera purposes.
In the case of a single-lens reflex camera, the back focus may be
of the lens because of the
Swivel space not fall below a certain minimum value.
For example, it is necessary that the lens focal length
for a 35 mm camera must be larger than approx. 35 mm:
Due to this requirement, it was previously difficult to find a super-
to obtain a wide-angle lens, because in particular the
voltage and coma increase as the field angle increases
will; I want to get a wide-angle lens, -of its
Focal length is required to be short, a Betrofo.kus lens
has been used so far.
On the other hand, as far as it has. a wide angle lens concerns that
Increase in spherical aberration is not pronounced
detrimental influence on the picture quality, probably. but the increase
of astigmatism and distortion .. Therefore this
the last two lens defects are sufficiently corrected. -
. The object of the invention is to provide a Retrofokuef Weitwüxkelw. objectively provide in which these difficulties are overcome.
Das erfindungsgemäße Objektiv ist im. Anspruch 1 gekennzeichnet, bei
ihm. ist die Schnittweite im Vergleich: zur Geeämtbrennweite besonders groß, das
erreichbare Öffnungsverhältnis liegt F/2,8 und der erreichbare Bildfeldwinkel oberhalb
800, wobei zugleich verschiedene Linsenfehlerarten, insbesondere die Koma, die Bildfeldkrümmüng
und die Verzeichnung, sehr gut auskorrigiert sind.The lens according to the invention is in. Claim 1 characterized in
him. is the focal length in comparison: especially large compared to the total focal length, that
achievable aperture ratio is F / 2.8 and the achievable field angle is above
800, whereby at the same time different types of lens defects, in particular the coma, the field curvature
and the distortion are corrected very well.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; es
zeigen Abb, 1 einen schematischen Axialschnitt durch ein beispielhaftes Objektiv
der Erfindung und .In the following the invention is described with reference to the drawing; it
Fig. 1 shows a schematic axial section through an exemplary lens
of the invention and.
Fig, 2 den Korrektionszustand eines durchgerechneten Ausführungsbeispiels
mit den in Anspruch 2 ge- -kennzeichneten Werten, _ Nach Abb.1 ist das Objektiv,
=von der Objektseite her ausgehend; . gebildet durch eine vordere Wirkungsgruppe
L1 bis- L3, negative Gesamtbrennweite und durch eine hintere Wirkungsgruppe 44.
bis L9,
In der vorderen Wirkungsgruppe bedeuten L1 einen negativen
Einzelmeniskus mit Wnvexer Vorderfläche, L2 .eine positive Einzellinse und L3 .einen
negativen Meniskus mit konvexer -Vorderfläche. L3 sorgt dafür, daß die Gesamtbrennweite
der vorderen Wirkungsgruppe negativ wird.2 shows the correction status of a calculated exemplary embodiment
with the values identified in claim 2, _ According to Fig. 1, the lens,
= starting from the object side; . formed by a front impact group
L1 to L3, negative total focal length and through a rear impact group 44.
up to L9,
In the front impact group, L1 mean a negative one
Single meniscus with wnvex anterior surface, L2. A positive single lens and L3
negative meniscus with convex front surface. L3 ensures that the total focal length
the front impact group becomes negative.
In der hinteren Wirkungsgruppe bedeuten L4, L5 eine verkittete positive
Doublettlinse,-L6 eine negative Einzellinse,- L7, L8 einen verkitteten positiven
Doublettmeniskus mit konkaver Vörderfläche und L9 eine positive Einzellinse: Die
übrigen, in Abb, 1 angeschriebenen Bezugszeichen haben . die übliche Bedeutung,
es- bedeuten also dl, d2 ... d15 die axialen Linsendicken bzw. Luftabstände zwischen
den einzelnen Linsen, rlf r2 ,,. r16 die @rtimmungsradien der einzelnen Linsenflächen
und n_ii, 11.2 .., n 9 die Brechungsindizes der einzelnen Linsen= glieder,
sämtlich, von der Objektseite her ausgehend, fortlaufend durchnumeriert, Das. Objektiv
erfäl# folgende Systembedingungew.
(1) - 0, 5 d9 < d11 `2 d9
(2) _ n5-n4 ' 0
r8
(3) ) r101 > t r11
n8-n7 0
(4) r13 - -
!)er Entwurf des erfindungsgemäßen Objektives beruht därau,
daß die Gesamtbrennweite der. vorderen Wirkungsgruppe- Ll-L3
zum Erhalt eines virtuellen Bilds des Objekts negativ gemacht
wird, 'daß dieses virtuelle Bildim tTneudlichen.mf ;Hilfe der-
L, insengruppe L4 bis .L8 erzeugt wird (Vorsehen eines
Tessa-
Ob jektive i.ir um ekehnter `Richtung bei. Ausbildung der konvexen
Einzellinsen als gekittetes. Doublett L7, L8) und dag reit
Hilfe" der
hintersten Linse L9 das reellä=Bi1d 3,n vorbestimmter Lageerzeugt
wird, Damit, ein .Bilderhalten wird, dessen Fehler in der oben:
erwähnten Weise gut auskorrigiert sind, ist es ,zunächet notwendig,
.
verschiedene Pehler des ersten virtuellen Bilds ausreichend
auszu-
korrigieren. Zu diesem Zweck wird die vergrößernte chromati-
sehe Aberration durch Aüs'bildüng der FrontIinse. LI als'rieggtive
.
Linse auskorrigiert. Aber die anderen Linsenfehler, z.13: die
SphäMuehe Aberration, die Komadie Bildfeldkrümmurg, "die .
Verzeichnung;und dergleichen, werden hierdurch nicht ausneiP
cheud korrigiert. Ihre _Korrektion wird daher düreh die hintere
Wirküngsgrüppe ausreichend ausgeführt,
Mit anderen Worten sorgt-die Bedingung (1) für eirr ebenes
Sild, .
und sie Ist die Bedingung dafür, daß Lf praktisch in der Mitte
zwischen L4, L5 einerseits ürid L'T, L$ gelegenist. Bei -einer-
derartigen
Anordnung laufen die --Hauptlichtstrahlen praktisch -durch
den
Mittelpunkt von L6 (nahe der optischen Achse), ' und es ist
möglich -
den durch den Astigmatismus hervorgerufenen schädlichen Einfluß
auf ein Minimum zu reduzieren, gleichzeitig aber die sphärische
Aberration äußerst klein zu halten. Würde daher diese Bedingung geändert, so würden
die Hauptlichtstrahlen durch die Randzone von L6 passieren, wodurch nicht nur der
Astigmatismus sondern auch die sphärische Aberration stark erhöht würden: Die Bedingung
(2) dient dazu, die Verzeichnung und die innere Koma für schiefe Lichtstrahlen auszukorrigieren,-
d.h. für Lichtstrahlen, die außerhalb der Hauptlichtstrahlen unter vorbestimmtem
Winkel gegenüber der optischen Achse ankommen. Dieser Fehler tritt bei dem Linsensystem
dieser Art stark auf. Mit anderen Worten, r8 ist negativ gewählt, deshalb wird.
der Unterschied in der Einfallshöhe schiefer Lichtstrahlen größer-und damit werden
die schiefen Lichtstrahlen starkgebrochen, so daß die von der vorderen Wirkungsgruppe
L1 bis L3 erzeugte innere Koma ausreichend auskorrigiert werden kann. Würde
diese Be-@ dingeng umgekehrt, so würde die in der vorderen Wirkungsgruppe erzeugte
innere Koma zunehmen, und ihre Korrektion in der hinteren Wirkungsgruppe würde schwierig
werden.In the rear group of effects, L4, L5 mean a cemented positive double lens, -L6 a negative single lens, - L7, L8 a cemented positive double meniscus with a concave front surface and L9 a positive single lens: The other reference symbols shown in Fig. 1 have. the usual meaning, es- thus mean dl, d2 ... d15 the axial lens thicknesses or air gaps between the individual lenses, rlf r2 ,,. r16 the tuning radii of the individual lens surfaces and n_ii, 11.2 .., n 9 the refractive indices of the individual lenses = members, all numbered consecutively starting from the object side, Das. Objectively, the following system conditions are met. (1) - 0, 5 d9 <d11 `2 d9
( 2) _ n5-n4 ' 0
r8
(3)) r101> t r11
n8-n7 0
(4) r13 - -
!) the design of the objective according to the invention is based on
that the total focal length of the. front impact group- Ll-L3
made negative to obtain a virtual image of the object
'that this virtual picture in the tTneudlichen.mf; help of-
L, inset group L4 to .L8 is generated (provision of a Tessa
Ob jective i.ir to a decent `direction. Formation of the convex
Single lenses as cemented. Doublet L7, L8) and dag rides help "the
rearmost lens L9 that realä = image 3, n of predetermined position generated
is, so that, an .Image is obtained whose error in the above:
are well corrected, it is first necessary to.
different errors of the first virtual image sufficiently
correct. For this purpose the enlarged chromati-
see aberration by forming the front lens. LI als'rieggtive.
Lens corrected. But the other lens defects, e.g. 13: the
SphäMuehe aberration, the coma image field curvature, "the.
Distortion; and the like, are not excluded
cheud corrected. Your _Correction will therefore turn to the rear
Effective group sufficiently executed,
In other words, condition (1) ensures a flat image,.
and it is the condition that Lf is practically in the middle
between L4, L5 on the one hand ürid L'T, L $ is located. With -some- such
Arrangement, the main rays of light practically run through the
Center of L6 (near the optical axis), 'and it is possible -
the harmful influence caused by astigmatism
to a minimum, but at the same time keeping the spherical aberration extremely small. If this condition were to be changed, the main light rays would pass through the edge zone of L6, whereby not only the astigmatism but also the spherical aberration would be greatly increased: Condition (2) serves to correct the distortion and the internal coma for oblique light rays, - ie for light rays that arrive outside the main light rays at a predetermined angle with respect to the optical axis. This defect is very high in the lens system of this type. In other words, r8 is chosen negative, therefore. the difference in the height of incidence of oblique light rays is greater - and thus the oblique light rays are strongly refracted, so that the internal coma generated by the front action group L1 to L3 can be sufficiently corrected. If this condition were reversed, the internal coma produced in the front group would increase and its correction in the rear group would be difficult.
Die Bedingung 3 dient zur Korrektion der inneren Koma:, soweit -diese
von schrägen Lichtstrahlen erzeugt werden, d. h. von Lichtstrahlen, die in das System
innerhalb der Hauptlichtstrahlen eintreten, die unter vorbestimmtem Winkel gegenüber-der
optischen Achse einfallen. Mit anderen Worten, der Einfallswinkel der
schrägen
Lichtstrahlen bei rll ist größer als der Einfallswinkel der schrägen Lichtstrahlen
bei r10 und die Brechung durch die Fläche r11 wird größer als die der Fläche r10.
Wird jedoch die Richtung des Zeichens der Ungleichung urz.gekehrt, und zwar unter
Konstanthalten der Brechkräfte von r10 und r12, so ändert sich die Petzval-Summe
wenig, deshalb verringert sich die Korrektionswirkung hinsichtlich des Astigmatismus,
und der Unterschied der Brechung, welcher durch die unterschiedliche Einfallshöhe
der, die Linse L6 passierenden Lichtstrahlen verursacht wird, nimmt weiter ab. Die
umgekehrte Bedingung (3) würde daher für Korrektionszwecke nutzlos sein.Condition 3 is used to correct the internal coma: if -this
generated by oblique light beams, d. H. of light rays entering the system
enter within the main rays of light, which are at a predetermined angle with respect to the
incident optical axis. In other words, the angle of incidence of the
sloping
Light rays at rll is larger than the angle of incidence of the oblique light rays
at r10 and the refraction by the area r11 becomes greater than that of the area r10.
If, however, the direction of the sign of the inequality is reversed, namely below
If the refractive powers of r10 and r12 are kept constant, the Petzval sum changes
little, so the corrective effect on astigmatism is reduced,
and the difference in refraction caused by the different height of incidence
of light rays caused to pass through lens L6 continues to decrease. the
reverse condition (3) would therefore be useless for correction purposes.
Die Bedingung (4) dient dazu, das gleiche Ziel und die gleiche Wirkung:
zu .erreichen wie die Bedingung 3. Nämlich, r11 korrigiert; die %rinere Koma derjenigen
Lichtstrahlen, die innerhalb der Häuptlichtstrahlen unter vorbestimmtem Winkel-
in das System einfallen, Aber diese innere Koma wird durch die Fläche r13 weiter
auskorrigiert. Die Korrektur wird in der Weise ausgeführt, daß der Brechungsindex
n7` des konkaven- Linsenglieds L? erhöht und der Brechungsindex ng von L8 erniedrigt
wird, wodurch die auf der sagittalen Bildfläche erzeugte positive Krümmung, innegativer
Richtung kompensiert wird. Wird die Richtung des Zeichens der Ungleichung umgekehrt,
so wird der Einfallswinkel der schiefen Lichtstrahlen kleiner, die Korrektion der
ih--der
vorderen Wirkungsgruppe erzeugten inneren Koma kann daher
nicht mehr durchgeführt werden, Das Bild des Objekts wird durch die Linsenglieder
1,1-L8 praktisch - im -Unendlichen erzeugt; wenn die obigen- Bedingungen eingehalten
werden, Es ist a#ier nicht immer notwendig, das Bild des Objektd im Unendlichen
zu erzeugen. Wenn jedoch der Absolutwert der .Gesamtbrennweite -der Linsenglieder
L1-L8 um mehr als-das doppelte der Gesamtbrennweite des gesamten Linsensystems Ll-L9
kleiner ist und ist die letztere Brennweite positiv, so wird die Gesamtbrennweite
der Linsenglieder L4-L$ kürzer, die' Beladtung wird übern-Jßig groß und die Korrektion
der Fehler schwierig, Ist andererseits diese Brennweite negativ, . so ist es =erforderlich,
daß die Linse L9 eine ausgesprochen hohe_Brechkraft haben sollte. Dies wiederum
führt -zu einen schlechten Ab.. . gleich und die Fehlerkorrektion@ wird schwierig,
Deshalb .sollte die Gesamtbrennweite der Linsenglieder L1 - L8 vorzugsweise -größer
als dass Doppelte der Brennweite des L1-L9 sein, und-das virtuelle Bild oder `das
im Unendlichen erzeugte reelle Bild kann als reelles Bild hinter denn Objektvi mit
Hilfe des Linsenglieds L9 erzeugt werden, - . Unter Einhaltung der obigen Bedingungen
und unter Verwendungverschiedener -üblicher Korrekturmaßnahmen wurde im Ergebnis
ein
Retrofukus-Weitwinkelobjektiv für Kamerazwecke erhalten, dessen Öffnungsverhältnis
bei F/2, 8 liegt, dessen Bildfeldwinkel oberhalb 800 liegt und dessen Schnittweite
mehr als das i, 5-fache, der Gesamtsystembrennweite f ist, wobei zugleich die Koma,
die Bildfeldkrümmung und andere Linsenfehler sehr gut auskorrigiert sind, _ Zwei
durchgerechnete Beispiele haben die in den Unteransprüchen 2 und 3 angegebenen Zahlenwerte,
und zwar jeweils mit der oben angegebenen Bedeutung für die Größen r1. , . r1'6,
dl:. .d16 und n1 ... n9, wobei außerdem jeweils noch die zugehörigen Abbe- Zahlen
vd angegeben, sind.
Die Seidellschen Aberrationskoeffizienten sind
für dss in Anspruch 2 gekennzeichnete durchgerechnete Ausführungsbeispiel die folgenden:
r I II III-IV _ IV V
1 0.10151218 0,0243690 0, 0785414 0, 1924196 0,3100842
2 -112116956 011849224 -0, 0564436 -014556300 0,0695358
3 0; 1940116 0,1327508 0, 1816670 0, 1929328 -
0,1320126
4 0, 0020366 -0,0084990 0, 0709364 0, 1375674 -0,5740902
5 " 0.2697854 031225240- 0;_1112896 0, 3619426
0,1643776
6 -1437832946 119467302 -0J5127082 -@J0917724 . 0,1437694
7 8102949876 1,0188750 0, 2502972 0, 4889270-
0,0600550
8 131427144 -0.,3703238 032400244 0317344778
-030562194
9 2,4599612 -1,1583944 1, 0911522 0, 7803018-- .
-0,3675034
10 -038247514 0,5723000 -0, 7942446 -0, 5212666
0,3617100
11 -1,9778536 -0,9953438 -1, 0018022 -0, 81265912
-0,4159774
12 0,0175012 0.0588448 0, 3957122 0, 1099196
0,3695872
13 -1,6245810 -0,5333596 -0, 3502104 -0, 2235402
-0,0733896
14 4,5683924 -0,6047468 0, 1601082 0, 5395192 -0,0714194
15 -0,0005906 0,0066302 -0,-1488556 -0, 0211022
0.2368840
16 4,4003996 -0,7188146 0, 2348398 0, 3370592
-0,0550592
0, 9417450 -0,3215354 -0, 0496962 0, 1741644
-0,2343562
Sonach ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, daß
durch die Erfindung ein kleines und leichtes Retrofokus-Superweitwinkelobjektiv
mit den angegebenen Werten für den Bildfeldwinkel, das Öffnungsverhältnis und die
Schnittweite verfügbar gemacht wird, bei dem die verschiedenen Linsenfehlerarten
im gesamten Bildfeldwinkel-Bereich sehr gut auskorrigiert sind.Condition (4) serves to: achieve the same goal and effect as condition 3. Namely, r11 corrected; the smaller coma of those light rays which fall into the system at a predetermined angle within the main light rays, but this internal coma is further corrected by the area r13. The correction is carried out in such a way that the refractive index n7` of the concave lens element L? is increased and the refractive index ng of L8 is decreased, whereby the positive curvature in the negative direction generated on the sagittal image surface is compensated. If the direction of the sign of the inequality is reversed, the angle of incidence of the oblique rays of light becomes smaller, the correction of the internal coma generated by ih - the front group of effects can therefore no longer be carried out. The image of the object is through the lens elements 1,1-L8 practically - produced in infinity; However, if the above conditions are met, it is not always necessary to generate the image of the object at infinity. If, however, the absolute value of the total focal length of the lens elements L1-L8 is smaller by more than double the total focal length of the entire lens system Ll-L9 and the latter focal length is positive, the total focal length of the lens elements L4-L becomes shorter, the The load becomes excessive and the correction of the errors becomes difficult. On the other hand, if this focal length is negative,. so it is necessary that the lens L9 should have an extremely high refractive power. This in turn leads to a bad outcome. the same and the error correction @ becomes difficult, so the total focal length of the lens elements L1 - L8 should preferably be greater than twice the focal length of L1-L9, and the virtual image or the real image generated in infinity can be used as a real image behind because Objektvi are generated with the help of the lens element L9, -. In compliance with the above conditions and using various customary corrective measures, the result was a retrofocus wide-angle lens for camera purposes whose aperture ratio is F / 2.8, whose field angle is above 800 and whose focal length is more than 1.5 times the The total system focal length is f, with the coma, the curvature of field and other lens errors being corrected very well at the same time. ,. r1'6, dl :. .d16 and n1 ... n9, with the associated Abbe numbers vd also being given. The Seidell aberration coefficients for the calculated embodiment characterized in claim 2 are the following: r I II III-IV _ IV V
1 0.10151218 0.0243690 0, 0785414 0, 1924196 0.3100842
2 -112116956 011849224 -0, 0564436 -014556300 0.0695358
3 0; 1940116 0.1327508 0, 1816670 0, 1929328 - 0.1320126
4 0, 0020366 -0.0084990 0, 0709364 0, 1375674 -0.5740902
5 " 0.2697854 031225240-0; _1112896 0, 3619426 0.1643776
6 -1437832946 119467302 -0J5127082 - @ J0917724 . 0.1437694
7 8102949876 1.0188750 0, 2502972 0, 4889270-0.0600550
8 131427144 -0., 3703238 032400244 0317344778 -030562194
9 2.4599612 -1.1583944 1, 0911522 0, 7803018--. -0.3675034
10 -038247514 0.5723000 -0, 7942446 -0, 5212666 0.3617100
11 -1.9778536 -0.9953438 -1.0018022 -0.8 1 265912 -0.4159774
12 0.0175012 0.0588448 0.3957122 0.11099196 0.3695872
13 -1.6245810 -0.5333596 -0, 3502104 -0, 2235402 -0.0733896
14 4.5683924 -0.6047468 0, 1601082 0, 5395192 -0.0714194
15 -0.0005906 0.0066302 -0, -1488556 -0.0211022 0.2368840
16 4.4003996 -0.7188146 0.2348398 0.370592 -0.0550592
0, 9417450 -0.3215354 -0, 0496962 0, 1741644 -0.2343562
Accordingly, it can be seen from the above description that the invention makes available a small and lightweight retrofocus super wide-angle lens with the specified values for the field angle, the aperture ratio and the focal length, in which the various types of lens errors are very well corrected in the entire field angle range .
Es erübrigt sich zu sagen, daß das erfindungsgemäße Objektiv aufgrund
seiner hohen Schnittweite im Vergleich zur Brennweite ohne weiteres für Einäugige
Spiegelreflexkameras geeignet ist und dort wie ein normales Objektiv eingesetzt
werden kann.Needless to say, the lens according to the invention due to
its high focal length compared to the focal length easily for one-eyed people
SLR cameras are suitable and used there like a normal lens
can be.