DE1955667A1 - Viergliederiges photographisches Objektiv - Google Patents

Description

PATE NTAN WALTE. DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 1955667 DR. TINO HAIBACH

8 München 2, 5«November 1969

12334 - K/vM Case 3725

Polaroid Corporation, Cambridge, Massachusetts, USA. Viergliederiges photographisches Objektiv

Es sind viergliederige Linsensysteme bekannt, die äußere positive Glieder und innere negative Glieder besitzen. Diese seit langem bekannten Systeme bestanden im allgemeinen aus äußeren positiven Linsen, die den gleichen oder etwa den gleichen Brechungsindex und Abbe'sehen V Wert besassen, wobei die inneren negativen Elemente"ebenfalls die gleichen oder fast die gleichen Brechungsindizes und Abbe*sehe V Werte besassen. Allgemein hatten die positiven Glieder höhere Brechungsindizes und höhere Abbe¹sehe

V Werte als die inneren negativen Elemente. Diese einfache Konstruktion ergibt ein annähernd symmetrisches Objektiv bei der Einstellung "Unendlich" und bei einem Abbildungsverhältnis von 1:1 ein exakt symmetrisches Objektiv» Die Linsensysteme dieser Ausbildung waren nicht ausgesprochen kompakt, in gewissen Fällen betrug die Gesamtlänge mehr als ein Drittel der Brennweite* Die Korrektur bezüglich der Bildfeldwölbung, die durch die Petzval-Sumffle P repräsentiert wird, ist ebenfalls bei den meisten viergllederigen Objektiven dieser Bauart nicht optimal.

Ü033 3 1/ÖS3

Der Entwurf eines zweckmäßigen photographischen Objektivs erfordert Berücksichtigung vieler unterschiedlicher Aberrationen, die optischen Linsensystem eigen sind. Einige der Aberrationen, um die es sich handelt und die der Optiker zu korrigieren versuchen muß, sind Farblängsfehler und Farbquerfehler, Koma, Astigmatismus, Bildfeldwölbung und Verzeichnung. Eine Korrektur der chromatischen Aberrationen ist bei modernen photographischen Objektiven von besonderer Wichtigkeit, weil die Benutzung von Farbfilmen weit verbreitet ist. Bei der Betrachtung dieser Aberrationen und bei dem Versuch, Lösungen zu finden, müssen andere Erwägungen zusätzlich berücksichtigt werden, z.B. Größe und Kosten des Objektivs und der Optiker muß die Ergebnisse vieler simultaner Lösungen vieler Nichtlineargleichungen zur Verfügung haben, die mathematisch eng verwandt sind, selbst wenn eine Behandlung in Teilen erforderlich ist. Die Wirkung vieler dieser Aberrationen bei der Ausbildung eines kompakten, gut korrigierten photographischen Objektivs wird weiter unten beschrieben.

Die chromatischen Aberrationen eines optischen Systems sind von verschiedener Art, d.h. es gibt die Farblängsfehler und die Farbquerfehler.

Die Farblängsfehler rühren daher, daß die Linse unterschiedliche Bildpunkte entlang der Achse für jede Wellenlänge liefert, weil der Brechungsindex für jede Wellenlänge unterschiedlich ist. Die Farbquerfehler bewirken die Erzeugung von Farbbildern unterschiedlicher Größe wegen der Differenzen hinsichtlich der Vergrößerung, die durch die Brennweitenabhängigkeit der Lichtwellen zustandekommt. Diese Querfehler können bei einem Objektiv sogar dann vorhanden sein, wenn die Längsfehler korrigiert sind.

Die Korrekturen bezüglich der Längsfarbfehler und der Querfarbfehler werden auf zweierlei Art.vorgenommen* Eine klassische Korrektur der Farblängsfehler besteht darin» dicht benachbarte oder einander berührende Linsenpaare vorzusehen» Die Linsen

•A

009831/0931

dieser Achromaten bestehen aus unterschiedlichen Glassorten, wobei die Glassorte mit einem großen Abbe'schen Y Wert für das konvergierende Element des Achromaten benutzt wird. Das schwächere oder divergierende Element des Achromaten wird typischerweise aus einem Glas mit einem niedrigeren Abbe'schen

Y Wert hergestellt. Früher hatte das konvergierende Element den niedrigeren Brechungsindex, jedoch neuerdings steht gemäß anderen Erfordernissen eine größere Wahl von Indizes zur Verfügung. Die Gestalt der jeweiligen Elemente kann durch Benutzung von Formeln bestimmt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Das Ergebnis ist ein Achromat, dessen Linsen die Verzerrung gegenseitig aufheben, wobei jedoch die Brechkraft mehr als Null ist. Dieses Ergebnis kann erlangt werden, weil der Brechungsindex optischer Gläser sehr unterschiedlich ist. Ein solcher Achromat, der aus dicht benachbarten, einander berührenden Linsen besteht, ist im wesentlichen auch hinsichtlich Farbquerfehlern korrigiert, ohne daß eine weitere Berechnung durchgeführt werden müßte. Dies kommt daher, daß bei sehr dünnen, in berührung befindlichen Linsen die Hauptebenen für die verschiedenen Wellenlängen alle dicht aneinander liegen. Die Brennweiten dieser Wellenlängen sind dann etwa die gleichen. Die Größe der jeweiligen Bilder bei verschiedenen Wellenlängen wird dann etwa gleich in der gemeinsamen Bildebene, die durch die vorherige Korrektur der Farblängsfehler gebildet wurde, so daß hierdurch gleichzeitig die Farbquerfehler vermindert werden.

Die angenäherte Korrektur der Farbquerfehler eines dünnen Achromaten, die gleichzeitig mit der Korrektur der Farblängsfehler gewonnen wird, reicht jedoch bei dicken Linsenelementen und bei solchen Elementen nicht aus, die nicht so dicht benachbart zueinander angeordnet sind. Ein derartiger dicker, mit Luftabstand zwischen den Linsen hergestellter Achromat weist dann merkliche Farbquerfehler auf, obgleich eine Korrektur hinsichtlich der Farblängsfehler erfolgt ist. Die Ursache hierfür liegt darin, daß bei dicken Linsen und bei Linsen, die räumlich voneinander getrennt sind, die Hauptebenen für ver-

009831 /0931

schiedene Wellenlängen nicht so dicht beieinander liegen. So werden, obgleich verschiedene Wellenlängen eine gemeinsame Bildebene haben können, wodurch Farblängsfehler korrigiert werden, die Brennweiten für verschiedene Wellenlängen unterschiedlich. Dies führt zu einer unterschiedlichen Bildgröße für verschiedene Wellenlängen, obgleich die Bilder in einer gemeinsamen Ebene liegen. Ein Achromat mit Luft zwischen den Linsen kann deshalb nicht gleichzeitig hinsichtlich Längsfarbfehlern und Querfarbfehlera korrigiert werden, wenn nicht weitere Maßnahmen ergriffen werden.

Wenn die Farblängsfehler nicht korrigiert werden, dann können die Farbquerfehler auf einfachste Weise durch zwei Linsenelemente eliminiert werden, die sogar aus dem gleichen optischen Material bestehen können. Diese Art der Korrektur von Farbquerfehlern wird durch Anwendung eines Luftraumes zwischen den beiden Elementen erreicht, dessen Länge gleich ist der Hälfte der Summe der Brennweiten der beiden Elemente. Diese Korrektur hinsichtlich der Farbquerfehler führt zu der gleichen Vergrößerung bei jeder Wellenlänge, aber die Bilder liegen dann in unterschiedlichen Bildebenen. Es kann dann gezeigt werden, daß diese Korrektur der Farbquerfehler starke Farblängsfehler einführt. Die Lösung ist daher allein unzufriedenstellend für photographische Objektive, die Bilder verschiedener Wellenlängen in einer gemeinsamen Ebene erzeugen müssen, in der das lichtempfindliche Material angeordnet werden kann. Bei der obigen Lösung hinsichtlich der Korrektur der Farbquerfehler ergibt sich, daß bei der Erzeugung eines optischen Systems vernünftige?Größe die beiden Elemente, die voneinander distanziert angebracht werden müssen, von entgegengesetzter aber nicht gleicher Brechkraft sein müssen.

Bei den bisher gebräuchlichen Objektiven war es üblich, die Farbquerfehler dadurch zu vermindern oder zu eliminieren, daß Elemente gleicher aber entgegengesetzter Gruppen auf jeder

009831/0 931

Seite einer Mittelebene kombiniert wurden. Auf diese Weise kann die prismatische Verzerrung der Hauptstrahlen bei den beiden Gruppen mehr oder weniger gleich gemacht werden, wobei das algebraische Vorzeichen für diese beiden Gruppen ungleich ist. Das System als Ganzes zeigt dann nur noch eine geringe Aberration der Hauptstrahlen in der Bildebene,obgleich sogar sogar in den beiden Gruppen getrennt sehr große Aberrationen der Hauptstrahlen vorhanden sind. Bisher war es üblich, jede Gruppe getrennt hinsichtlich der Farblängsfehler zu korrigieren, was dann eine Korrektur des gesamten Systems zur Folge hatte, wenn die beiden Gruppen kombiniert wurden. Die Kombination der beiden Elemente jeder Gruppe auf beiden Seiten einer mittleren Symmetrieebene gestattete es dann dem optischen Rechner,dicke Linsen oder große Lufträume oder beides zu benutzen, um eine gleichzeitige Korrektur der Längsfarbfehler und der Querfarbfehler und anderer monochromatischer Aberrationen zu bewirken. Deswegen wurde die Gesamtlänge dieser Klasse photographischer Objektive als ein inkonsequentes Ergebnis der Korrektur der Farbfehler angesehen. Diese Auffassung hat eine künstliche Beschränkung hinsichtlich der Kompaktheit ergeben, die bei einer photographischen Kamera erlangt werden kann.

Bei bekannten Objektiven war es üblich, eine Abflachung der Bildfeldwölbung dadurch zu erlangen, daß vergleichsweise große Lufträume zwischen positiven und negativen Linsenelementen vorgesehen wurden, wo die Freiheit zur Korrektur der chromatischen Aberration durch Wahl von Gläsern und eine angenäherte Symmetrie erhalten wurde. Es ist bekannt, daß die Natur der Petzval-Summe, F, (dies ist die Krümmung oder der reziproke Radius auf einer anastigmatischen Bildoberfläche) erfordert, daß die Kollektivbrechkraft der Negativlineen des Systems nur etwas kleiner im numerischen Wert 1st als die kollektive positive Brechkraft des Systems. Die Gesamtbrechkraft des Systems hängt jedooh von dieser gleichen Summe der Einzelbrechkräfte ab, die durch die Luft-

009831/0931

räume modifiziert werden. Es wurde angenommen, daß, wenn die Gesamtbrechkraft des Systems genügend groß sein soll, auch die Lufträume groß gemacht werden müssen. Beim Stand der Technik wurden Kompromisse geschlossen, die sowohl zu einer Gesamtlänge des Objektivs zwischen vorderem und hinterem Linsenelement führten, die einen großen Bruchteil der Brennweite des Systems darstellte, und andererseits ergab sich eine Restbildfeldwölbung als Folge eines zu großen Wertes der Petzval-Summe in verschiedenen Maßen.

Im Gegensatz dazu wird nach der Erfindung die Gesamtobjektivtubuslänge als Variable betrachtet, die gesteuert werden kann, um ein kompaktes, gut korrigiertes photographisches Objektiv zu erhalten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist die folgende: Es soll ein sehr kompaktes photographisches Objektiv geschaffen werden, das bezüglich der Längsfärbfehler und der Querfarbfehler gut korrigiert ist, das ein etwa flaches Feld besitzt, das durch die Petzval-Summe von weniger als 0,225 repräsentiert wird, das bezüglich sphärischer Aberration,Koma, Astigmatismus und Verzeichnung gut korrigert ist, dessen Gesamtlänge ein Achtel der Brennweite nicht überschreitet und bei dem die Entfernung durch Einstellung des Frontelementes eingestellt werden kann, wobei eine etwa konstante Strecke zwischen der Bildebene und der Rückseite des Objektivs verbleibt und wobei sämtliche Aberrationen über einen Bereich von Gegenstandsentfernungen ab dreifacher Brennweite bis Unendlich genügend gut korrigiert verbleiben.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein kompaktes viergliederiges Linsensystem erreicht, das zwei Konkavlinsen, umgeben von zwei Konvexlinsen, aufweist, die eine spezielle Be-

009831/0931

Ziehung zwischen den Abbe'schen /Werten von äußeren Linsen und den Abbe'schen T Werten der inneren Linsen besitzen. Die spezielle Beziehung, die im Zusammenhang mit der Erfindung zu betrachten ist, liegt darin, daß der minimale Abbe'sehe γ Wert der beiden äußeren Elemente den maximalen Abbe'schen γ Wert der beiden inneren Elemente um nicht mehr als 1,2 mal übertrifft. Diese Beziehung kann als Verhältnis ausgedrückt werden, das weiter unten als das Baker'sehe Verhältnis bezeichnet wird:

* 1 4 min , . „

^r2 3 max

Dadurch, daß der Wert des Baker'sehen Verhältnisses unter 1,2 gehalten wird, ist es möglich, ein kompaktes,gut korrigiertes Objektiv mit einer Gesamtlänge zu erhalten, die ein Achtel der Brennweite nicht überschreitet, wobei außerdem ein annähernd flaches Feld erhalten wird, und die Petzval-Summe geringer ist als 0,225-

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten Objektivs mit Frontlinsenfokussierung,

Fig. 2 eine Tabelle der Konstruktionsdaten, basierend auf einer Einheitsbrennweite,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die den Bereich erkennen läßt, den die diskutierten Beispiele einnehmen, und zwar in einem Koordinatensystem, bei dem auf der Ordinate die Petzval-Summe aufgetragen ist und auf der Abszisse die Gesamtlänge des Objektivs in Prozenten der Brennweite,

Flg. 4 eine graphische Darstellung der Petzval-Summe in Abhängigkeit von dem Baker'sehen Verhältnis,

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Baker'sehen Verhältnisses in Abhängigkeit von der Gesamtlänge des Objektivs in Prozenten der Brennweite,

009831 /0931

Pig. β eine dreidimensionale Darstellung des von den Linsen nach der Erfindiang eingenommenen Volumens in einem optischen Raum, der durch die Koordinatenachsen gemäß Pig.3,4 und 5 definiert ist.

Fig. 1 zeigt ein sehr kompaktes viergliederiges photographisches Objektiv. Die Linsenelemente I bis IV sind der Reihe nach von der Vorderseite nach der Rückseite her numeriert. Das Linsenelement I befindet sich in einer Stellung, in der das photographische Objektiv auf Unendlich eingestellt ist. Die strichlierten Linien zeigen die Stellung des Linsenelementes I an, wenn das Objektiv auf einen Gegenstand eingestellt ist, der sich in einem Abstand der dreifachen Brennweite befindet. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, bestehen die Elemente I und IV aus Konvexlinsen, während die Elemente II und· III Bikonkavlinsen sind. Der Luftraum S₁ ist bei Einstellung auf Unendlich sehr klein. Der Luftraum S. vergrößert sich, wenn die Frontlinse I so verstellt wird, daß das Objektiv auf eine geringe Gegenstandsentfernung eingestellt ist. Der Luftraum Sp bildet eine negative Luftlinse zwischen den Elementen II und III. Die Größe dieses Luftraumes S₂ bleibt konstant. Der Luftraum S, zwischen den Linsen III und IV ist der größte der Lufträume. Die Größe des Luftraumes S-, bleibt ebenfalls konstant. Die Größe des Luftraumes S-, macht es möglich, eine Aperturlinse zwischen den Elementen III und IV anzubringen. Es ist sogar möglich in diesen vergleichsweise großen Luftraum einen Zwischenlinsen-Verschluß unterzubringen, was für den Aufbau einer kompakten photographischen Kamera nützlich ist.

Das Linsenelement I ist gemäß der Zeichnung eine Plankonvexlinse. Die erste Oberfläche R₁ besitzt eine relativ große Krümmung, während die Rückseite Rg nur eine geringe Krümmung oder garkeine Krümmung besitzt. Die Vorderseite R-, des zweiten Elementes II ist merklich gekrümmt, stellt jedoch nicht die größte Kurve des Systems dar. Die Oberflächen Rh,R₁- und Rg besitzen mittlere

00983 1/093 1

Krümmungen, die stärker gekrümmt sind als R,, aber schwächer als R, und Rg. Die Oberfläche, die von R™ repräsentiert wird, besitzt nur eine geringe Krümmung und erscheint nahezu eben« Die Oberj
gekrümmt.

Die Oberfläche Ro des Linsenelementes IV ist ebenfalls stark

Die ungewöhnliche Kompaktheit des photographischen Objektivs gemäß Fig.l erlaubt die Konstruktion einer sehr kompakten photographischen Kamera, wenn das Objektiv darin eingebaut wird. Die konstante Entfernung zwischen der rückwärtigen Oberfläche des Objektivs und der Bildebene, das durch Benutzung einer Pronfe· linsenfokussierung möglich wird, ermöglicht dfe Ausbildung einer Kamera, bei der der Bildwinkel bei allen Gegenstandsentfernungen etwa gleich ist und es wird die Ehtfernungseinstellvorrichtung vereinfacht, da nur ein Element vorhanden ist, das bewegt werden muß und welches nur eine viel kleinere Bewegung erfordert, als bei Verschiebung des gesamten Systems erforderlich wäre. Spezifische Ausbildungen eines kompakten viergliederigen photographischen Objektivs gemäß der Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele A bis P beschrieben. Für jede spezielle Anwendung der Erfindung kann bei der Ausbildung ein bevorzugter Bereich des Spektrums benutzt werden. In allen Fällen, die hler beschrieben werden, wurden Brechungsindex (n), Abbe'scher Wert (V) und Petzval-Summe (P) für die Helium-d-Linie berechnet.

009831/0931

Beispiel A
F= 1. QOO Gesamtlänge = .0959F f/8

Linse
I

II

III

IV

1.682

1.501

1.617

1.667

48.2

56.4

31.0

48.4

Radius	V '	0189F
R1= +.2263F	S1= .	00 4 IF
T? = oo K2	t2= .	0084F
R3= -.6748F	S2= .	0112F
R4= +.3409F	t3=.	0084F
R5= -.4715F	S3= .	0292F
R= +.3485F	V .	0157F
R7= +1.330F	S4=I.	0032F
R8= -.2732F

Baker'sches Verhältnis °·?5 Petzval-Summe 0.179

Die Daten des Beispiels A sind jene der Fig.2, nach welchem die Lins enanordniang gemäß Fig.l gezeichnet ist. Es läßt sich erkennen, daß die Gesamtlänge für dieses Objektiv wesentlich niedriger als 10# der Brennweite ist und daß die Feldflachheit die durch die Petzval-Summe repräsentiert ist, weniger als 0,225 beträgt. Die erwünschten Eigenschaften der Erfindung sind mit dem Wert des Baker'schen Verhältnisses verknüpft, der 0,65 beträgt. Aus dem Beispiel A und Fig.2 ergibt sich, daß die mittleren divergierenden Elemente aus Gläsern bestehen, die sehr unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Der höchste Abbe'sehe V Wert befindet sich in dem zweiten Linsenelement.

009831/0931

	000 Gesaratlänge ■.	Beispiel 3	f/8 .	Dicke	.0191F
F= 1.	nd	*■ .1028F	Radius	tl=	.0087F
Linse	1.641	Vd	R1= +.2355F	sl=	.0084F
I		60.1	R2= +47.82F	V	.0120F
	1.523		R3= -.8533F	S2=	.0084F
II		51.5 .	R4= +.4146F	V	.0293F
	1.548		R5= -.3408F	S3=	.0169F
III		45.8	R,= +.3172F O		.9998F
	1.641		R7= +.9 808F	S4=
IV		60.1	R8= -.2571F

Baker¹sches Verhältnis: 1,17 Petzval-Summe : O,l8j5

Bei dem Beispiel B ist die Geaamtobjektivlänge etwas größer als 10# der Brennweite bei Einstellung auf Unendlich. Die Petzval-Summe ist bei dem Beispiel B 0,18J. Mit dieser etwas größeren Objektivlänge ist ein etwas größerer Wert des Bakerschen Verhältnisses gegenüber der Ausführung nach Beispiel A verknüpft. Bei dem Beispiel B wurden die gleichen Gläser für die äußeren konvergierenden Elemente benutzt, während die inneren divergierenden Elemente aus Gläsern hergestellt sind, die etwa die gleichen Brechungsindizes besitzen, jedoch sehr unterschiedliche Abbe'sche ^ Werte. Bei diesem Beispiel ist der Raum S₁ mehr als zweimal so groß wie bei dem Beispiel A.

009831/0931

	Gesamtlänge =	Beispiel	C	f/8	Dicke	0193F
F= 1.000	nd	.1009F	Radius	ν ·	0058F
Linse	1.641	vd	R1= +.2428F	S1= .	0085F
I		60.1	R2= -40.93F	t2= '	0132F
	1.523		R3= -.7475F	S2= *	0085F
II		51.5	R4= +.4461F	V '	0286F
	1.548		R5= -.3491F	S3= .	0170F
III		45.8	R6= +.3324F	t4= -	0113F
	1.641		R7= +1.0221F	S4=I.
IV		60.1	R0= -.2590F O

Baker'sches Verhältnis: 1,17 Petzval-Summe: 0,201

Bei dem Beispiel C beträgt die Gesamtobjektivlänge etwas mehr als 10j6 der Brennweite und die Petzval-Summe ist etwas geringer als 0,225· Diese Eigenschaften sind mit dem größeren Wert des Baker'sehen Verhältnisses verknüpft, das hierbei den Wert 1,17 besitzt. Ein Vergleich der Beispiel B und C läßt die Wirkung erkennen, die die LinsenoberflächenkrUmmungen und der Luftabstand der Elemente auf das Objektiv ausüben. Es ist ersichtlich, daß die bei dem Beispiel C benutzten Gläser die gleichen sind wie bei dem Beispiel B. Die Gesamtobjektivlänge und die Petzval-Summe sind in diesen Fällen unterschiedlich. Diese Differenzen sind eine Folge der Änderungen des Radius aller Oberflächen und ebenfalls der Dicke der Lufträume zwischen den Elementen. Nur wenige der Änderungen sind größer als 10 oder $

009831/0931

Beispiel D

F= 1.000 Gesaratlänge= .0997F

Linse ⁿd ^v£ I 1.682 48.2

II

III

IV

1.501

1.617

1.667

56.4

31.0

48.4

f/8

Radius
R₁= +.2380F

R^= +13.82F

R₃= -.7015F

R= +.3783F

R₅= -.4338F
R,= +.3629F

R₇= +1.2967F
R₀= -.2682F

Dicke

t_x= .0188F S₁= .0067F t₂= .0084F S₂= .0126F t-,= .0084F

S₃= .0291F t₄= .0157F

s₄=1.0006F

Baker'sches Verhältnis: 0,85 Petzval-Summe: 0,185

Das Beispiel D stellt ein kompaktes photographisches Objektiv dar, das gemäß der Erfindung hergestellt wurde und eine Gesamtlänge besitzt, die unter 10$ der Brennweite liegt und außerdem eine Petzval-Summe von 0,185· Diese Eigenschaften sind mit einem Baker'sehen Verhältnis von 0,85 verknüpft. Es ist interessant, festzustellen, daß in diesem Falle die Oberfläche R₂ des Elementes I die größte Krümmung von allen beschriebenen Beispielen besitzt. Andere Änderungen wurden bezüglich der Krümmungen der anderen Elemente eingeführt, aber es wurde keine wesentliche Änderung in der Dicke oder dem Luftabstand der Element« vorgenommen.

008831/Q931

WM^

Beispiel E

F= 1.00 O Gesamtlänge= -0974F

Linse

ⁿd

1.678

1.511

1.626

1.651

^Vd 55.2

60.4

35.7

55.9

f/8

Radius

R,= +.2236F

R₃= -.600 3F

R,= +.3431F

R₅= -.4748F

R= +.3360F
ο

R₇= +1.0347F

R₀= -.2621F

Dicke

t.,= .0190F

S= .0055F

t₂= .0080F

S₂= .0106F

tv= .0080F

S₃= .0294F t₄= .0169F

S₄=1.OO94F

Baker'scnes Verhältnis; 0,91 Petzval-Summe: 0,187

Dieses Beispiel E eines Xompaktobjektives gemäß der Erfindung besitzt eine Gesamtobjektivlänge von weniger als lOji der Brennweite des °bjektivs und eine Petzval-Summe von 0,187. Diese Werte sind mit einem Baker¹sehen Verhältnis von 0,91 verknüpft. Während die Glasindizes, die bei dem Beispiel E benutzt wurden, ähnlich sind den Gläsern bei den Beispielen A und D, unterscheidet sich der Abbe'sehe ^ Wert um etwa

009831/0931

- 15 Beispiel F

F= 1.000 Gesaratlänge= -1011P f/8

Linse ⁿ _d ^va Radius
I 1.623 56.9 R₁= +.2252F

1.552

1.584

1:713

63.5

37.0

53.8

R₃= -1.4350F
R₄= +.4143F
R₅= -.3401F

R,.= +.3262F
ο

R₇= +1.3324F
R₈= -.2786F

Dicke

t_±= .0190F S₁= .0064F t₂= .0084F S₂= .0129F t₃= .0084F S₃= .0292F t₄= .0168F S₄=LOOIlF

Baker'sches Verhältnis: 0,85 Petzval-Summe: 0,190.

Die Geaaratobjektivlänge bei dem Beispiel P ist nur wenig größer als lOJt der Brennweite des Objektivs. Dies ist mit einer Feldflachheit verknüpft, die durch die Petzval-Summe von 0,190 gegeben ist. Diese Werte sind wiederum mit einem Baker'sehen Verhältnis von 0,85 verknüpft. Dieses Beispiel ist das einzige, das den niedrigeren Wert des Baker'sehen Verhältnisses besitzt, jedoch eine Gesamtlänge hat, die größer als 10# der Brennweite ist. Die Petzval-Summe ist größer als die bei den anderen Beispielen, bei denen das Bakersche Verhältnis in diesem Bereich liegt. Dies dient als weiteres Beispiel für den Einfluß, den die Oberflächenkrümmungen und die Linsendicke und die Lufträume auf die Eigenschaften des Objektivs ausüben können. Bei dem Beispiel F wurde ein Glas benutzt, das von allen erwähnten Beispielen den größten Brechungsindex besitzt.

009831/0931

" ¹⁶ " 1355667

Bei einem kommerziell erfolgreichen photographischen Objektiv ist das Vorhandensein der Krümmung des Bildfeldes des photographischen Objektivs wichtig. Dieser Linsenfehler der Bildfeldwölbung wird allgemein durch die Petzval-Summe P angegeben. Die Petzvalsumme ist nur von den Brechungsindizes und den Oberflächenkrümmungen der einzelnen Linsenelemente des Objektivs abhängig. Die Bildfeldwölbung, die durch die Petzval-Summe repräsentiert wird, wird bei praktisch ausgeführten Objektiven gewöhnlich nicht Null und es wird ein Kompromiss zwischen einem Bildfeldwölbungsfehler und Aberationsfehlern höherer Ordnung akzeptiert, weil sonst die vollständige Korrektur eines Fehlers unannehmbare Kosten für die Korrektur des anderen nachsichziehen würde. Ein Wert der Petzval-Summe von 0,225 ist maximal für ein Objektiv dieser Gattung, wenn es in Verbindung mit einem typischerweise flachen handelsüblichen lichtempfindlichen Material benutzt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Objektiv hat es eine Manipulation der Komponenten inbezug auf das Baker'sehe Verhältnis möglich gemacht, eine,gemessen durch die Petzval-Summe günstige Bildfeldwölbung zu erzielen, die besser ist als jene bekannter photographischer Objektive, die eine vergleichsweise kurze Objektivlänge besitzen.

Bei der Berechnung kurzer Objektivlinsensysteme hat sieh herausgestellt, daß die Korrektur bezüglich verschiedener Aberrationen Nutzen daraus zieht, daß die Abbe¹sehen V Werte des zweiten Elementes ziemlich groß im Vergleich mit denen des dritten Elementes sind und dies ist bei allen Ausführungsbeispielen der Fall. Die dritte Oberfläche dieses kompakten Objektivs ist eine großer Brechung und bestimmt, einen guten Teil der chromatischen sphärischen Aberration und der von der Achse entfernt liegenden Aberrationen der unteren Randstrahlen. Es besteht daher eine starke Neigung, eine zu große Einwärtsbrechung der unteren Rand-

•A

009831/0931

-17- 1355667

strahlen für die kürzeren Wellenlängen vorzusehen, eine Aberration, die vermindert werden kann, wenn der Abbe'sehe

)l Wert des zweiten Elementes vergrößert wird, um eine geringere Farbstreuung zu erhalten. Das Erfordernis einer Farblängsfehlerkorrektur auf der Achse des Linsensystems bewirkt, daß die Zerstreuungszahl des dritten Elementes niedriger ist als es sonst der Fall wäre, jedoch noch einen mäßigen Wert wegen der erforderlichen Kürze des ^übjektivs darstellt.

Ausgedehnte Analysen haben gezeigt, daß der Brechungsindex des rückwärtigen Elementes wesentlich größer sein sollte als jener des Frontelementes (wie in Beispiel F), wenn die optischen Korrekturen maximal sein sollen und die Objektivlänge minimal sein soll. Die Natur der optischen Gläser erfordert daher in solchen Fällen, daß die Dispersionszahl des vierten Elementes etwas kleiner ist als jene des ersten Elementes.

Die Umstände der Farbkorrektur sind derart, daß der Rechner in einer geeigneten Richtung arbeitet, indem er einen niedrigeren Abbe*sehen γ Wert für jedes der außen liegenden konvergierenden Elemente benutzt und einen vergrößerten Abbe*schen Y Wert für die beiden inneren divergierenden Elemente, und zwar im Vergleich mit dem einfachen Fall, bei dem die divergierenden Elemente im wesentlichen den gleichen Y Wert besitzen und die konvergierenden Elemente ebenfalls den gleichen \f Wert besitzen. Verschiedene weiter unten erläuterte Betrachtungen führen zu der Erkenntnis, daß es erwünscht ist, den größten Abbe*sehen V Wert in dem zweiten Element vorzusehen. Diese erwünschte Beziehung der Zerstreuungswerte der verschiedenen Elemente wird in Form des Baker*sehen Verhältnisses ausgedrückt, das weiter oben definiert wurde* Eine Prüfung der obigen Tabellenwerte zeigt, daß den kürzeren Linsen ein niedrigerer Wert des Baker*sehen Verhältnisses zugeordnet ist und ein hoher Wert des Abbe'Sehen / Wertes In dem zweiten Element. Das Baker'sehe Verhältnis darf bei gemäß der Erfindung ausgebildeten Objektiven

•A 009831/0931

den Wert von 1,2 nicht überschreiten. Die Beziehungen der Beispiele A bis P bezüglich der drei wichtigen Parameter, nämlich des Baker'sehen Verhältnisses, Gesamtobjektivlänge und Petzval -Summet sind in einigen der Figuren dargestellt. Die rait A bis P in den Pig.j5,4 und 5 bezeichneten Punkte stellen die Beispiele A bis F dar. Fig.3 zeigt die sechs Beispiele A bis F in einer graphischen Darstellung, in der die Petzval-Summe und die Gesaratobjektivlänge dargestellt sind. Fig.4 ist eine graphische Darstellung der Petzval-Summe (Ordinate) und des Baker'sehen Verhältnisses (Abszisse). Fig.5 ist eine graphische Darstellung, die die sechs Beispiele inbezug auf Baker'sches Verhältnis und Gesamtobjektivlänge veranschaulicht. Es ist ersichtlich,. daß hinsichtlich dieser Eigenschaften alle sechs Beispiele in einem allgemeinen Bereich des Raumes nahe dem Nullpunkt der Achse liegen, begrenzt von außen durch die maximale Objektivlänge von 1/8 der Brennweite, einer Petzval-Summe von 0,200 und einem maximalen Baker¹ sehen Verhältnis von 1,2. ' " ■

Fig. 6 zeigt einen optischen Raum, bestimmt durch die Koordinaten der Fig.3*4 und 5· Innerhalb der Grenzen dieses Raumes finden sich alle Beispiele von Linsensystemen gemäß der Erfindung. Die Dimensionen dieses optischen Raumes, der die gewünschten Eigenschaften aufzeigt, werden durch Petzval-Summe, Gesamtobjektivlänge in Prozenten der Brennweite und Baker¹ sehen Verhältnis bestimmt. Gut korrigierte photographisehe~Objektive innerhalb dieses gewünschten Raumes haben die gemeinsamen Eigenschaften einer geringen Bildfeldwölbung (bestimmt durch niedrige Werte der Petzval-Summe), kurze Objektivlänge (weniger als 1/8 der Brennweite). Kompaktheit und geringe Bildfeldwölbung sind mit entsprechenden Korrekturen für Längs farbfehl er und Quer farbfehl er, sphärische Aberrationen, Koma, Astigmatismus und Verzeichnung vereint, indem das Baker'sehe Verhältnis auf einen Wert von weniger als 1,2 gehalten wird.

009831/0931

Diskussion des Bereichs möglicher Ver -derungen einzelner Parameter;

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erreicht der erste Luftraum S, seinen Miniisalwert, wenn das Objektiv auf Unendlich eingestellt wird. In der Praxis besteht die Notwendigkeit, einen minimalen Wert vorzusehen, der etwas größer als Null ist, um Lagertoleranzen ausgleichen zu können, und für jene Fälle, in denen benachbarte Oberflächen, die den ersten Luftraum bilden, gegeneinander konkav sind. Der Wert von Null kann als minimaler Wert für den ersten Luftraum angesehen werden, wenn alle Fälle betrachtet sind. Der maximale Wert von S₁ und demgemäß die geringste Annäherungsentfernung ist begrenzt durch denjenigen Wert, der eine übermäßige chromatische Aberration bewirkt.

Der zweite Luftraum S₂ wird ebenfalls durch physikalische Erwägungen begrenzt· Sein Minimalwert ist vorhanden, wenn die Oberflächen R^ und Rc einander am Umfang berühren. Bei allen diesen Systemen sind diese Oberflächen konkav und bilden demgemäß eine konvexe Luftlinse. In Einheiten der Brennweite F ausgedrückt, kann ein Minimalwert von 0,005F erreicht werden, obgleich der Optiker lieber einen noch kleineren Wert wählen würde. Andere Prinzipien der Erfindung würden nicht merklich beeinträchtigt. Die Systeme nach den vorstehenden Ausführungsbeispielen besitzen jedoch einen Wert für diesen zweiten Luftraum, der im Bereich zwischen 0,01IF bis 0,0l4F liegt. Eine obere Grenze wird diesem zweiten Luftraum durch die Erfordernisee einer begrenzten Gesamtobjektivlänge gesetzt. Eine obere Grenze von 0,0^OF für diesen zweiten Luftraum macht es möglich,

eine Irisblende oder einen Zwischenlinsenverschluß oder beide zweiten

in diesem/Luftraum einzubauen oder auch für andere Verbesserungen, ohne daß die Gesamtlänge ungünstig beeinflußt würde.

009831/0931

Der dritte Luftraum S, wird durch Herstellungserfordernisse begrenzt und durch die Möglichkeit, darin einen Verschluß oder eine Irisblende oder beides anzuordnen. Demgemäß kann bei vereinfachten Systemen die untere Grenze bei 0,02OP liegen. Die obere Grenze wird durch die Notwendigkeit einer kompakten Objektivlänge begrenzt und durch die Wichtigkeit, eine gewisse Symmetrie der Konstruktion bezüglich einer mittleren Entfernungseinstellung aufrechtzuerhalten, damit die Korrektur bezüglich Verzeichnung, Koma und Parbquerfehler in vernünftiger Weise aufrechterhalten bleibt. Eine zweckmäßige obere Grenze liegt bei 0,05OP, wenn man davon ausgeht, daß ein Hauptzweck der Erfindung die Kompaktheit, d.h. kurze Baulänge des Objektivs, ist. Jeder größere Wert würde eine Nachberechnung aller anderen Grenzen erforderlich machen. Wenn man dies wiederum durchführen würde, ergäbe sich kein kompaktes System.

Der erste Radius R, wird immer positiv sein, d.h. die Oberfläche ist eine konvexe Oberfläche. Wenn der Radius zu groß ist, dann würde das Frontelement entweder zu sehr bikonvex oder es wäre bezüglich der Brechkraft zu schwach. Wenn das Frontelement bezüglich der Brechkraft zu schwach wäre, dann würde die Frontlinsen-Entfernungseins teilung übermäßig lange Verstellwege erfordern,die ihrerseits" wieder die Querfarbfehler, die Verzeichnung und den Astigmatismus hervortreten lassen würden. Wenn andererseits dieser Radius zu kurz ist und die Linse bezüglich ihrer Brechkraft zu stark, dann würden schwerwiegende schräge Aberrationen eingeführt und diese würden bei der Frontlinsenentfernungseinstellung noch weiter verschlimmert. Wenn der erste Radius zu kurz ist, die Brechkraft der Linse jedoch angemessen, dann erhält das Frontelement die Gestalt eines positiven Meniskus und dies ist bezüglich derFitontlinsenentfernungseinstellung über einen ausgedehnten Bereich nicht zweckmäßig* Vorzugsweise sollte dieser erste Radius in einem Bereich zwischen 0,19? und 0,28F liegen.

069831/0931

1355667

Wenn eine Prontlinsenentfernungseinstellung benutzt wird, dann zeigen Überlegungen, daß die zweite Oberfläche Rp immer nahezu glatt oder völlig plan sein sollte. D.h. die optimale Prontlinsenentfernungs einstellung über einen ausgedehnten Bereich scheint zu erfordern, daß die zweite Oberfläche einen großen Radius besitzt, gleichgültig ob dieser positiv oder negativ ist. Wenn diese zweite Oberfläche entweder zu konvex oder zu konkav ist, würde eine Frontlinsen-Entfernungseinstellung eine übermäßige Variation im astigmatisehen Koeffizienten.über einen ausgedehnten Fokussierungsbereich ergeben. Entweder müßte dieser Entfernungseinstellbereich verkleinert werden oder anderenfalls muß das Ausmaß der konkaven bzw. konvexen Oberfläche auf einen entsprechend großen Radius beschränkt werden. Versuche haben gezeigt, daß dieser zweite Radius einen absoluten numerischen Wert besitzen sollte, der größer ist als 2,0OP und zwar entweder konkav oder konvex.

Der dritte Radius R^ scheint nur bezüglich des Ausmasses seiner konkaven Gestalt und gelegentlich auch seiner konvexen Gestalt gemäß verschiedenen Erfordernissen begrenzt zu sein. Wenn dieser Radius zu konkav ist, dann würde ein übermäßiges unkorregierbares Koma nach innen verursacht. Wenn der Radius zu konvex ist, würde das Element eine ungenügende optische Brechkraft besitzen, so daß das dritte Element zu stark brechen müßte, was eine Störung der Linsenkorrektur zur Folge hätte. Es ist auch möglich, gewisse Aspekte zu betonen, insbesondere durch Verminderung des Brechungsindexes des zweiten Elementes. Die Natur der optischen Gläser 1st derart, daß dies zu einem höheren Abbe¹sehen ^ Wert für das zweite Element führt. Der niedrige Brechungsindex ist allgemein mit einer stärker konkaven dritten Oberfläche des Systems verknüpft. Demgemäß liegt ein vernünftiger Bereich, in dem dieser dritte Radius variiert werden kann, zwischen 0,5OF (konkav) über Unendlich bis plus 1,0OF (konvex). Der numerische Wert dieses dritten Radius sollte vorzugsweise 0,5OF überschreiten und zwar entweder konkav oder konvex.

009831/0931

Der vierte Radius R₂, <*es Systems ist auch in beiden Richtungen begrenzt. Es ist für die Durchführung wichtig, daß der Mittelluftraum eine negative Luftlinse ist. Die Komakorrektur erfordert, daß die benachbarten Oberflächen beide konkav sind. Wenn Rj, zu flach ist, d.h. wenn er konkav ist, jedoch von großem Radius, dann ist das zweite Element entweder optisch schwach und erfordert weitere Korrekturen oder sonst ist es zu sehr nach dem längerenFökus gekrümmt und dies führt zu einer zu konkaven dritten Oberfläche des Systems über den vorstehend festgesetzten Bereich. Wenn Rj, zu konkav ist, trifft der Umfang entweder die fünfte Oberfläche unter der erforderlichen Blende oder es wird der mittlere Luftraum zu sehr vergrößert. Daher liegt ein vernünftiger Bereich numerisch zwischen 0,28F und 0,60P.

Die fünfte Oberfläche R^ stößt, wenn sie zu konkav ist, gegen die vierte Oberfläche an oder erfordert stattdessen einen zu großen Mittelluftraum. Wenn die Oberfläche zu konkav ist, ergibt sich außerdem ein übermäßiger Komafehler nach innen und eine überkorrigierte sphärische Aberration. Wenn der Radius zu groß ist, d.h. bei einer zu schwachen konkaven Krümmung, wird entweder die Brechkraft des dritten Elementes zu klein und dies führt zu einer Unmöglichkeit der Korrektur von Farblängs- und -querfehlern oder sonst wird Rg zu konkav und dies führt wieder zu einem übermäßigen Komafehler nach außen und möglicherweise zu einer Überkorrigierten sphärischen Aberration. Demgemäß liegt ein vernünftiger Bereich für R₅ numerisch zwischen 0,24F und 0,60P.

Der sechste Radius Rg des Systems ist immer stark konkav insoweit, als ein wesentlicher Teil der Petzval-Korrektur bezüglich Bildwölbung hier durchgeführt wird. Tatsächlich bestehen Jedoch auch Grenzen hinsichtlich der konkaven Krümmung. Ein numerisch zu kurzer Radius bewirkt eine Uberkorrigierte sphärische Aberration und eine schräge sphärische Aberration sowie einen übermäßigen nach außen gerichteten Komafehler. Ein numerisch zu großer Radius

009831/0931

bewirkt eine unerwünschte Bildwölbimg ^m. eine Unterkorrektur bezüglich der Längs farbfehl er. Ein vernünftiger Bereich für Rg liegt numerisch zwischen 0,22F und 0,5OF.

Bei objektiven gemäß der Erfindung ist R₇. gewöhnlich schwach konvex. Die Konvexität hängt vom Index und der Brechkraft des rückwärtigen oder vierten Elementes ab. Wenn diese Oberfläche eben sein müßte, dann würde das rückwärtige Element entweder zu schwach in optischer Beziehung oder es müßte zu stark an der achten Oberfläche gekrümmt sein. Wenn diese siebente Oberfläche zu stark konvex wäre, dann ergäbe sich eine übermäßige Unterkorrektur bezüglich Astigmatismus. Demgemäß liegt ein vernünftiger Bereich für diese siebente Oberfläche bei einem numerischen Wert für diesen Radius zwischen 0,60F und 0,5OF.

Die letzte Oberfläche des Systems, d.h. die Oberfläche mit dem achten Radius, ist immer stark konvex, aber wenn der Radius zu kurz wird, ergibt sich eine starke unterkorrigierte sphärische Aberration. Wenn Rg zu groß ist, dann wird das Element optisch entweder zu schwach, um die Bildfeldwölbung in geeigneter Weise auszugleichen oder es ergibt sich eine schlechte Symmetrie des Systems oder, wenn der siebente Radius zu konvex wird, ergeben sich die obigen Konsequenzen. Demgemäß sollte der Radius in einem Bereich liegen, der numerisch von 0,2OF bis 0,55F reicht.

Als generelle Regel sollten bei einem kompakten Objektiv dieser Bauart die konvergenten äußeren Elemente hohe Brechungsindizes und die divergierenden inneren Elemente sollten niedrige Indizes besitzen. Die Glastypen mit sehr hohem Index können Jedoch unter Umständen keine genügende Durchlässigkeit im violetten Teil des Spektrums aufweisen oder können atmosphärischen Angriffen ausgesetzt sein oder sie können kommerziell unwirtschaftlich sein. Hohe Brechungslndises für die positiven Elemente ermöglichen flachere Krümmungen, d.h. größere Radien mit einer verbesserten

009831/0931

Ί955667

Korrektion bezüglich Aberrationen. Die Gläser mit hohem Index sind insbesondere nützlich inbezug auf die Verminderung der Petzval-Summe, ohne daß es notwendig wäre, übermäßig kurze Radien im System anzuordnen.

Niedrige Indizes für die negativen Elemente sind jedoch allgemein zu bevorzugen, aber sie stellen nur eine gewisse Mischung von Vorzügen dar. Gläser mit niedrigem Index für negative Elemente unterstützen die Reduktion der Petzval-Summe auch, aber führen zu schärferen Krümmungen, d.h. kürzeren Radien. Die Vorteile überwiegen jedoch gegenüber den Nachteilen. Wenn die positiven Elemente mit sehr hohen Indizes hergestellt werden und die negativen Elemente mit mittleren Indizes, dann können alle Vorteile mehr oder weniger gleichzeitig erhalten werden.Es gibt keine echte numerische Begrenzung dieser Anordnung, aber die in der Praxis verfügbaren Glassorten müssen unter Berücksichtigung der praktischen Erfordernisse gewählt werden.

Eine Lehre der Erfindung besteht darin, daß der Brechungsindex des ersten konvergenten Elementes größer als 1,60 für Kompaktsysteme bei f/8 sein sollte, wenn eine Frontlinsen-Entfernungseinstellung beabsichtigt ist. Wenn die Lichtstärke des Objektivs auf f/11 vermindert wird, dann kann diese Indexbegrenzung auf 1,55 vermindert werden. Es besteht keine obere Begrenzung außer der Verfügbarkeit von Glassorten.

Der Brechungsindex des zweiten Elementes sollte allgemein niedrig sein, aber er hängt von der Wahl des Brechungsindexes des ersten Elementes ab. Gemäß der Erfindung ist eine untere Grenze von η = 1,44 und eine obere Grenze von η = 1,65 für dieses Element erforderlich. Letztere hängt von dem extrem hohen Index ab, der für das erste Element benutzbar ist. Die untere Grenze von n*l,44 wird bestimmt durch die gegenwärtige Verfügbarkeit derartiger praktikabler Glassorten. Die absolut optimale Anordnung scheint nicht den niedrigsten Index zu erfordern, weil dann die Radien zu kurz werden und außerhalb der vorher erwähnten Grenzen liegen wurden.

003831/0931

Der Index für das dritte divergierende Element sollte allgemein auch niedrig sein. In Systemen der hier betrachteten Art wird ein großer Teil der Farbkorrektur durch dieses dritte Element bewirkt. Die Natur optischer Gläser ist, wie man heute annimmt, derart, daß, wenn eine adäquate Dispersion für dieses dritte Element benutzt wird, der Index entsprechend höher ist. Außer für einige spezielle Gläser ist diese Grenze klar aus der üblichen Glaskarte, die η als Punktion von ^ zeigt,für Gläser ersichtlich. Einige.Plastikmaterialien liegen unter der Glaskurve, aber nicht in einem sehr großen Ausmaß. Innerhalb der Grenzen des Index für erste und zweite Elemente, wie oben erwähnt, sollte der Index für das dritte divergierende Element zwischen η =1,53 bis η = 1,70 liegen. Der erstere Wert arbeitet nur in Systemen zufriedenstellend, die außenliegende konvergierende Elemente mit hohen y besitzen.

Der Index des letzten oder vierten konvergierenden Elementes gemäß der Erfindung sollte allgemein etwa gleich oder größer sein als der Index des ersten Elementes, wie in den Beispielen; dargestellt ist. Der Bereich ist deshalb größer für das erste Element und wird zwischen η = 1,50 bis η = 1,90.

Die Bereiche der Abbe'sehen κ Werte wurden ebenfalls für die Erfindung bestimmt. Es ist klar, daß dann, wenn alle Gläser ein unendliches f hätten, keine Notwendigkeit für Parbkorrekturen bestände und daß keine Notwendigkeit gegeben wäre, etwas anders zu berechnen als eine mittlere Wellenlänge, iüex Bei praktisch ausführbaren Systemen muß jedoch die Auslegung entweder an der oberen Grenze existierender Glastypen für das positive Element oder an der unteren Grenze des Abbe'sehen V Wertes für existierende Glassorten für Negativelemente beginnen. Man könnte den Bereich des Abbe'schen r Wertes durch spezielle Gestaltung, z.B. Benutzung einer verkitteten Doppellinse, ausdehnen, um eine Komponente mit einem synthetischen Abbe'schen V Wert zu schaffen, wobei andere Bedingungen gemildert werden. Sowohl für das erste als auch das letzte Element kann der Abbe'sehe V Wert zwischen

009831/0931

70 und ^5 liegen. Allgemein besitzen jene Systeme mit Front- und Rücklinsen, bei denen V nahe 70 ist, eine merklich geringere Parbrestaberration als jene mit / Werten nahe der unteren Grenze. Die Wahl des Index η beeinflußt auch die Wahl von ' Bevorzugte Systeme besitzen Y in der Nähe von 60 für das erste und letzte Element und es werden mittelhohe Indizes benutzt,die nun für solche Abbe"sehe y Werte verfügbar sind.

Der Bereich von V für das zweite Element ist ziemlich breit gemäß der Erfindung und erstreckt sich tatsächlich von 85 bis 40. Wenn γ für das zweite divergierende Element hoch ist, dann wird V für das dritte divergierende Element allgemein niedrig sein, um den Verlust an Dispersion auszugleichen. Demgemäß erstreckt sich der Bereich von K für das dritte Element von 55 bis 28 und der letztere kleine Wert verträgt sich gut mit dem hohen Index und mittleren J Werten, wenn diese bei dem ersten und letzten Element auftreten.

Patentansgrüchgi

009831/0931

Claims (1)

1. -27- '(955667

   Patentansprüche : i\) Viergliederiges photographisches Objektiv, korrigiert hinsichtlich Parblängsfehlern, Farbquerfehlern, sphärischer Aberration, Koma, Astigmatismus, Bildfeldwölbung und Verzeichnung, bestehend aus vier axial aufeinander ausgerichteten, durch Lufträume getrennten Gliedern, dadurch gekennzeichnet, daß sie bezüglich des Objektivs von vorn nach hinten in nachstehender Weise aufeinanderfolgen: ein erstes konvergierendes Element I, ein zweites divergierendes Element II, ein drittes divergierendes Element III und ein viertes konvergierendes Element XV, wobei die Gesamtlänge des Objektivs kleiner ist als ein Achtel der Brennweite des photographischen Objektivs und wobei das Verhältnis von minimalem Abbe'sehen ^ Wert für das erste und vierte Element zu dem maximalen Abbe'sehen

   V Wert für das zweite und dritte Element den Wert 1,2 nicht überschreitet.

   2. Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Petzval-Summe den Wert von 0,225 nicht überschreitet.

   5. PhotograjBLsches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Entfernungseinstellung durch Bewegung des ersten Gliedes I bewirkt wird.

   4. Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Oberfläche (Rg) des ersten Elementes I einen Krümmungsradius aufweist, dessen numerischer Wert mehr als doppelt so groß wie die Brennweite des Objektivs ist.

   009831/0931

   5. Photographisches ^ubjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des hinteren Elementes IV beträchtlich größer ist als der Brechungsindex des vorderen Elementes.

   6. Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es die folgenden Werte besitzt:

   Linse Brechungsindex Abbe'scher V- Wert

   I η, > 1.55 . 45 <'ν , < 70

   α — . — α —

   ■II η, < 1.65 "' 40 < ν, < 85

   α — — α —

   III 1.53 < η, < 1.70 28 < ν, < 55

   — α — — d —

   IV 1.50 < η, < 1.90 45 < v_J < 70

   — α — — α —

   dabei kennzeichnen die römischen Ziffern die Linsenelemente in ihrer Anordnung vonjrorn nach hinten; n_d ist der Brechungsindex für die d - Linie des Spektrums und V, ist der Abbe'sehe ^ Wert.

   009931/0931

   7. Photographisches Objektiv nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Krümmungsradien der entsprechenden Oberflächen wie folgt gewählt sind:

   Oberflächenradius F < T? ^ OV 28F O. 19 2. OOF* ^S3 - 0. 5OF F < R₄ £ 0. 6OF 0. 28 F < Rc ^<m ■0. 6OF -0. 24 F < R₆ £ 0. 5OF 0. 22 F < 5. OOF 0. 60 F < Rg £-0. 35F -0. 20 ■ · die I immui R₂ <Lrii

   Dabei stellen

   folgender Brechungsoberflächen von vorn nach hinten dar und ein Strich über dem Radius ( R* ) repräsentiert den Absolutwert' ohne Rücksicht auf das Vorzeichen der betref fenden Zahlen. .

   009831/0931

   Ί955667

   8. Photographisches Objektiv nach den Ansprüchen 1 bis 7# dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der einzelnen Linsenelemente wie folgt gewählt sind:

   Linse Brechungsindex Abbe'scher Y Wert Oberflächenradius

   n_d >_ 1.55 45 £ v_d £ 70 0.19 F £ R, £ 0.28F

   R₂ _> 2.00?

   II ⁿA< ^r·⁶⁵ 40 < v, < 85 R₀ > 0.50F

   0.28 F £ R₄ £ 0.60F

   III 1.53 £ n_d £ 1.70 28 £ v_d £ 55 -0.24 F £ R₅ £-0.60F

   0.22 F < R_c < 0.50F

   — O —

   IV 1.50 £ n_d £ 1.90 45 £ v_d £ 70 0.60 F £ R₇ £ 5.00F

   -0.20 F < R₀ <-0.35F

   Dabei sind die Linsenelemente durch römische Ziffern in ihrer Ordnung von vorn nach hinten bezeichnet, n_d ist der Brechungsindex für die d-Linie des Spektrums, V_d ist der Abbe'sehe i Wert, R₁^R₂ ··· repräsentieren die Krümmungsradien der Brechungsoberflächen von vorn nach hinten und ein Strich über dem Radius (R:) stellt den Absolutwert ohne Rüokeioht auf das Vorzeichen der betreffenden Zahl dar.

   00983170931

   9. Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gelcennz eichnet , daß es die folgenden Parameter, bezogen auf eine Einheitsbrennweite besitzt:

   F= 1 . 000 Gesamtlänge = .0959F f/8 Dicke .0189F Linse ⁿd ^Vd Radius j„. _{m m} .0041F I 1.682 48.2 R₁= +.2263F ^sl⁼ .0084F R₂= - .0112F II 1.501 56.4 R₃= -.6748F ⁸ 2" .0084F R.= +.3409F V .0292F III 1.617 31.0 R₅= -.4715F ^S3⁼ .0157F R₆= +.3485F V S₄=1.OO32F IV 1.667 48.4 R₇= +1.330F • R= ».2732F

   009831/0931

   10. Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Parameter« bezogen auf eine Einheits· brennweite besitzt:

   F= 1.000 Gesamtlänge;^ .1028P Linse / ■ n, v, I '.·■ 1.641 60.1

   III

   .1.523

   1.548

   1.641

   51.5

   45.8

   60.1

   f/8

   Radius

   R₁= +.2355F R₂= +47.82F R₃= -.8533F R₄= +.4146F R₅= -.3408F R₆= +.3172F ' R₇= +.9808F R₈= -.2571F

   Dicke

   t_x- .0191F S₁= .00 87F t₂= .00 84F S₂= .0120F :₃= .0084F 5₃» .0293F :₄= .0169F ;,« .9998F

   0.0 9 8.3 1/0931

   Ί955667

   11. Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Parameter, bezogen auf eine Einheitsbrennweite besitzt:

   F= 1.0Oθ'Gesamtlänge= .1009F

   Linse

   n.

   1.641

   1.523

   1.548

   1.641

   60.1

   51.5

   45.8

   60.1

   f/8 Dicke 0193F Radius ■v · 0058F R= +.2428F B₁- . 0085F R₂= -40.93F t₂- . 0132F R₃= -.7475F ^S2⁼ * 0085F R= +.4461F V * 0286F R₅= -.3491F . ^S3⁼ · 0170F R> +.3324F t₄- - 0113F R₇= +1.0221F s„=i. R„« -.2590F

   009831/0931

   12. Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Parameter, bezogen auf eine Einheitsbrennweite besitzt:

   P= 1.000 Gesamtlänge= .0997P

   Linse ⁿa, ^vd

   I 1.682 48.2

   III

   1.501

   1.617

   1.667

   56.4

   31.0

   48.4

   f/8

   Radius R₁= +.2380F

   R₂= +13.82F
   R₃= -.7015F

   R= +.3783F
   4

   R₅= -.4338F

   R.= +.3629F
   6

   R₇= +1.2967F
   R_n= -.2682F

   Dicke
   t_±= .0188F S₁= .0067F t₂= .0084F S₂= .0126F to= .0084F

   S₃= .0291F t₄= .0157F

   S₄=1.OOO6F

   009831/0931

   13. Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß es die folgenden Parameter, bezogen auf eine Einheits brennweite besitzt:

   F= 1.000 Gesamtlänge·= .0974P

   Linse ⁿ _d ^v

   1.678

   1.511

   1.626

   1.651

   d 55.2

   60.4 35.7 55.9

   f/8

   . Radius
   R₁= +.2236F R₂= co
   R₀= -.600 3F

   R₄= +.3431F R₅= -.4748F R_c= +.3360F R₇= +1.0347F R₈= -.2621F

   Dicke

   j* .0190F _χ= .0055F -= .0080F

   S₂= .0106F t₃= .0080F S₃= .0294F t₄= .0169F s₄=1.0094F

   009831/0931

   195566

   l4. Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichne t , daß es die folgenden Parameter« bezogen auf eine Einheitsbrennweite besitzt:

   F= 1.000 Gesamtlänge=

   Linse n_d v_d I 1.623 56.9

   III

   1.552

   1.584

   1.713

   63.5

   37.0

   53.8

   f/8 Dicke .0190F Radius .0064F R₁= +.2252F ^Sl⁼ .0084F R₂= °° V .0129F R₃= -1.4350F ^S2⁼ .0084F R₄= +.4143F V .0292F R₅= -.3401F ^S3⁼ .0168F R,.= +.3262F
   D V S₄=LOOIlF R₇= +1.3324F R_Q= -.2786F
   O

   009831 /0931

   31-.

   Leerseite