DE2143701C3

DE2143701C3 - Photographisches Super Weitwinkel Objektiv

Info

Publication number: DE2143701C3
Application number: DE2143701A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Tokio Takahashi
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1970-09-09
Filing date: 1971-09-01
Publication date: 1973-10-11
Also published as: GB1289660A; DE2143701A1; US3738738A; DE2143701B2; JPS4935693B1

Description

jedoch der Nachteil, daß es erforderlich wird, die erste Linse oder die Frontlinsen-Gruppe oder aber die rückwärtige Linsengruppe im Durchmesser größer zu machen, so daß die Menge des am Umfang eintretenden Lichtes vergrößert wird, was die Korrektur ^tfÄÄandeU es sich um ein besonders wesentliches Merkmal. Bedmgung,U) bewirkt im allgemeinen eine Aromatische überkorrek tion, wenn die zweite Linse nicht einen kJ«n« '^ert und eine hohe Brechkraft aufweist Unter

10

schwierig. Man erhält jedoch ein ausgezeic Ergebnis mit Hilfe verhältnismäßig stn*er Unter korrektur und unter Hinzunahme der Wirkung der rückwärtigen Linsengruppe. „„„,„,ι

. Gemäß der Bedingung (3) ^t es wünschenswert, daß die ,-Differenz groß ist. Ist jedoch diese Differenz zu erheblich größer als 35, so erfolgt ene zu starke Unterkorrektur, und es verbleib._ somit ^d J « kiit Aberration, die durch die

der Bedingung(l) das aus der 5. und £ Linse ; sammengekittete Glied nahezu keme Brwhkraft hat Die Bedingung (4) ist selbstverständlich innernaiD £ SÄ' Bedingung (5) Ji^ kt von der Bedingung W

a^;_nn,.ng(5) gültie- Wenn aas

ties DCICH-lia u^> UiAIi-JtP-'fc'-' O

1 insensystem bemerkenswert von der

abweicht, so erfüllt es auch nicht die ---;"?.— __

,,.r.v-j- ;<·♦ _ iinahhäneie vom Vorzeicnen

ι iiiuiEcucaatii ι« — . ·* ρ j I /· I Aar ΠρΓΡίίΊΐ

hinsichtlich der Werte von \f^^md^{_r^ZhmnTn ,₀ der Bedingung (4) günstig, wie die Durchrechnung«

/eigen. Die Bedingung (5) ist ^™"«¹¹* *£, ^. kleinerung des Objektivs vorgesehen. Es ist an

zunehmen, daß eine Brechkraft *« IfVeI > W die verschiedenen Aberrat.ons-Bedingungen nicM stören dürfte. Zur Verkleinerung kommen de Dicken der 5. und 6. Linse natürlich in Frage ^ 1« «avon auszugehen, daß ein Wert von \F,,₆l de kleiner afc r ,«->:- _{bs zu} einem gewissen Maße fur das ud - der Vorliegenden Erfindung ungeeignet

* Die Bedingung (6) ist eng ^it. der Bedingung (7) verknüpft und bestimmt in geeigneter Weise den Betrag, der von der Korrek ur ^der *P?ÄL^e" Aberration und Koma-Aberration an de 5. Ob« fläche abhängt. Wenn H₉-M₃ groß>er W^» die Korrektur der sphärischen Aberration .ub

I —

so kann durdh das gesamte System die Wirkung der 15. Oberfläche, welche eine große negative sphärische Aberration hat, verlorengehen. Selbst wenn beabsichtigt ist, dies mittels einer anderen Oberfläche zu korrigieren, so ist es doch schwierig, dies einfach innerhalb des Bereiches zu tun, in dem die Aberrations-Bedingungen nicht ungünstig beeinflußt werden. Auch wird hinsichtlich der Koma-Aberration der Fehler in e^;ner Richtung erzeugt, die der erwähnten Richtung entgegengesetzt ist.

Mit der Bedingung^) soll die vorerwähnte Situation mit Hilfe einer anderen Voraussetzung kompensiert werden. Ist 1 r-₁₅| kleiner als 0,55 F, so ist der Effekt jedoch übermäßig, was zu einem Fehler führt, i der auch erhalten würde, wenn /J₉-H₈ größer als 0,4

Mit der Bedingung (8) soll die Koma-Aberration hinsichtlich Strahlen niedrig einfallender Strahlungshöhe eines Bündels aus Lichtstrahlen korrigiert werden, welche einen verhältnismäßig großen Einfallwinkel haben. Wenn Y₂₀ kleiner als 0,7 F ist, so ergibt sich als Ergebnis eine zu große Aberration bzw. ein zu großer Fehler in Richtung größerer Bildhöhe. Ist Y₁₀ größer als 1,4 F, so kann der Fehler in der entgegengesetzten Richtung entstehen. Eine Kompensation dieses Mangels mittels eines anderen Gliedes des Systems ist nicht wünschenswert, da dadurch auch Lichtstrahlen beeinflußt würden, welche einen verhältnismäßig kleinen Einfallwinkel aufweisen.

Mit der Bedingung (9) soll ursprünglich erreicht werden, daß keine chromatische Aberration entsteht, d. h., es soll wirkungsvoll ein Achromatismus mittels der 6. Linse und der folgenden, restlichen Luuen erzeugt werden. Wenn der i-Wert einer Zerstreuungslinse, der in der Bedingung (9) erwähnt ist, kleiner als 55 ist, so muß der Wert der 2. Linse {einer Sammellinse) klein sein. Dies verstärkt chromatische Differenzen bei der Vergrößerung hinsichtlich Lichtstrahlen von großem Einfallswinkel. Selbst wenn die chromatische Differenz bei der Vergrößerung hinsichtlich großer Winkel korrigiert ist, so wird sie doch in bemerkenswertem Umfang hinsichtlich kleiner Winkel entstehen, was insgesamt zu einem unerwünschten Ergebnis führt. Infolgedessen ist es, um eine bessere Korrektur der chromatischen Differenz der Vergrößerung mit den Sammellinsen hohen ,-Wertes zu erreichen, wünschenswert, daß auch die negativen (Zcrstreuungs-)Linsen keine chromatische Aberration infolge einer Uberkorrektur erzeugen, 1 Die übliche Methode ist hierbei, negative Linsen mit hohem i<-Wert zu verwenden. Der bemerkenswerte Umstand ist jedoch, da." Farbdifferenzen in-,folge der Vergrößerung durch eine Anordnung exzellent korrigiert werden, bei der jede Linse aus der Mehrzahl der Linsen, welche die Front-Linsengruppe bilden, einen hohen i'-Wert hat, und daß der dazwischenliegende Teil in einen unterkorrigierten Zustand versetzt wird.

Für die Linsensysteme gemäß den F i g. 1 bis gelten die nachfolgend aufgeführten Daten:

0,919 F 0,918 F 0,9186 F

0,98 F -0,97 F -1,04 F

-1,05 F 0,97 F 1,00 F 309641/443

2 143 70!

10

	Tabelle der Seidel-Koeffizienten von F i g. 1	s.	S₂	S₃	P	*s_s*
	0,002	0,007	0,029	0,075	0,424
1	-0,417	0,029	-0,002	-0,282	0,070
2	0,231	0,067	0,020	0,163	0,053
3	0,001	-0,005	0,037	0,045	-0,570
4	0,677	0,046	0,003	0,498	0,034 '
5	-5,429	0,951	-0,167	-0,795	0,169
6	1,235	0,320	. 0,083	0,331	0,107
7	-12,037	0,202	-0,003	-0,669	0,011
8	0,438	0,363	0,300	-0,101	0,165
9	0,483	-0,128	0,034	0,033	-0,018
10	-0,486	-0,366	-0,275	0,060	-0,162
"11	2,292	0,927	0,375	0,057	0,175
12	6,503	-1,191	0,218	(/,349	-0,104
13	3,603	0,957	0,254	0,446	0,186
14	-21,010	0,589	-0,0J 7	-0,107	0,003
15	-1,100	-0,529	-0,255	-0,351	-0,291
16	-t-0,395	0,185	-0,087	-0.177	0,124
. 17	16,147	-1,023	0,065	0,4j3	-0,032
18	-0,064	0,111	-0,191	0,107	0,145
19	-2.864	-1,271	-0,504	• 037	-0,427
20	0,039	0,061	0,096	0.046	0,223
21	16,469	0,068	o.oon	0,380	0,002
22	4,317	0,371	-0,047	(>,!4i	0,239
Summe

Tabelle der Seidel-Koeffizienten von F i g. 2

	S₁	s,	S,
1	0,002	0,007	0,029
2	-0,419	0,021	-0,001
3	0,228	0,072	0,023
4	0,001	-0,006	0,038
5	0,721	0,054	0,004
6	-5,608	0,895	-0,143
7	1,171	0,341	0,099
8	-11,769	-0,062	-0,000
9	■ 0,046	0,113	0,282
10 :	4,981	^: 0,233	0,011
11	-0,001	-0,013	-0,177
\ 12 . ₍	1,411	0,671	, 0,319
13	4,601	-0,985	0,211
14	3,278	' 0,907 ·	0,251
15	-22,353	0,554	-0,014
16 ·,	^0,917	-0,472 ;_a	-0,243
17	¹ -0,367	0,179	-0,087
18	15,618	-0,993	0,063
19	-0,057	0,106	-0,196
20	-2,875	— 1,301	-0,589
• '21	- 0,037	0,060	0,098
' 22	"' 15,993	0,105	0,001
-'*' Summe	3,720	0,487	-0,019

	*
0,0*· 5	0,428
-0,282	0,014
0,!61	0,058
0,047	-0,570
0,508	0,038
-0,807	0,152
0,321	0,123
-0,658	-0,003
-0,203	0,197
0,048	0,003
0,164	-0,174
0,053	0,177
0,311	b_f —0,112
0,447	ΐ* 0,193
-0,115	. ^: 0,003
-0,340	-0,300
-0,178	' i -0,129
0,439	-0,032
0,113	0,151
-0,410	-0,452
¹ 0,046	0,234 :
¹ 0,387	.0,003
0,127	0,260

Tabelle der Seidel-Koeffizienten von F i g. 3

	s,	S₂	S₃	ρ	Ss
1	0,002	0,007	0,027	0,075	0,412
2	-0,416	0,054	-0,007	-0,282	0,038
3	0,202	0,082	0,033	0,136	0,069
4 :	0,002	-0,011	0,051	.0,060	-0,530
i ^ ' 5	0,763	0,068	0,006	,0,477	- ,0,043
" ' ' 6	-5,897	0,795	-0,107	-0,754	• -,0,116
	1,366	Ο,35Ί	0,092	0,322 ,	' ,0,107
8	-13,134	-0,038	-Ο,ίΧ.Ό	-0.643 ί	-0,002
-' - 9	0,038	0,101	0,265	-0,197	0.180
10	6,062	0,292	0,014	0,055	0,003
11	-0,000	0,001	-0,160	0,161 ■	-€0,164
12	0,729	0,435	0,259	0.010	40,161
13	5,904	-1,124	0,214	0,32/	-0,10?
14	3,876	0,990	0,253	0,446	0,178
15	-24,559	0,625	-0,016	-0,113 -	0,005
16	-1,059	-0,508	-0,244 ·	-0,341	-0,280
17	-0,379	0,179	. -0,084	-0,171	0,120
18	18,675	-0,915	0,045	0,493	-0,024
19	-0,060	0,110	-0,202	0,126	0,139
20	-2,667	-1,196	-0,536	-0,407	-0,423
21	0,033	0,052	0,083	0,052	0,216 .
22	14,571	0/07	0,001	0,350	0,003
Summe	4,052	0,459	-0,012	0,129	0,263

Hierau 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Photographisches Supcr-Weitwinkel-Obiektiv, dadurch g e k e η η ze i c h η e J. daß es aus zwölf Linsen besteht, von denen vier zur Bildung zweier Doppelungen jeweils paarweise verbunden sind, wobei folgende Konstruktionsdaten vorliegen;

Brennweite F -

Ri 519,231 di 11,06 «1 1,64000/60,2 R₂ 138,498 dz 22,12 R₃ 209,135 d₃ 37,50 «2 1,51633/64,1 R₄ -757,390 d* 0,72 Rs 78,365 8,99 «3 !,64000/60,2 Re 49,066 de 24,04 Ri 117,788 dn 8,99 n₄ 1,64000/60,2 As 58,350 d₈ 20,67 R₉ -384,615 31,25 «5 1,63636/35,4 Rio -55,288 d₁₀ 31,25 «6 1,58913/61,2 Rn -619,439 dn 14,42 Rn 649,038 d_n 10,58 Πη 1,58913/61,2 R₁₃ -106,296 di3 0,48 Ru 83,111 du 16,83 «8 1,58913/61,2 RlS -73,077 dis 7,69 «9 1,81554/44,4 R₁₆ 128,104 d_l6 7,69 R₁₁ -192,308 d,i 7,21 «10 1,51823/59,0 R₁₈ -78,832 d\B 0,48 Ri₉ 403,846 d₁₉ 6,73 «11 1,76182/26,5 R₂p 108,806 d₂Q 8,17 R₂i 743,971 dn 16,83 ' «12 1,51190/58,2

-89,216

2. Photographisches Super-Weitwinkel-Objektiv, dadurch gekennzeichnet, daß 'es aus zwölf Linsen besteht, von denen vier zur Bildung zweier Doppellinsen jeweils paarweise verbunden sind, wobei folgende Konstruktionsdaten vorliegen:

Brennweite F = 100

*1 518,657 R₂ 138,308 R₃ 211,305 R₄ -726,730 Rs 76,838 Re 48,384 _R 121,471

d₂ d₃

ds d₆

11,04

22,09

37,46

0,72

8,98

24,01

8,98

1,64000/60,2

1,51633/64,1

M₃ 1,64000/60,2

1,64000/60,2

3 59.271 2 143 701 Kh -168,083 'Ή 20,65 K₈ 74,331 d₉ 21,61 K₁₀ -229,587 dia 31,21 K₁₁ 696,345 du 14,41 K₁₂ -119,358 dn 10,56 K₁₃ 83,019 du 0,48 K₁₄ -67,978 du 16,81 K₁₅ 132,229 du 7,68 K₁₆ -192,095 d_lb 7,68 K₁₇ -77,808 dn 7,20 K₁S 384,190 d_iS 0,48 K)9 105,595 d_l9 6,72 R₂O 743,149 d₂o 8,16 K₂₁ -88.C28 du 16,81 K₂₂

1,51633/64,1 1,60342/38,0

J ,58913/61,2

«8 1,58913/61,2 «9 1,81554/44,4 «10 1,51823/59,0 Kn 1,76182/26,5

„„ 1,51633/64,1

3 Photographisches Super-Weitwinkcl-Objektiv, dadurch gekennzeichnet, daß es; aus zwöH^: steht, von denen vier zur Bildung zweier Doppellinsen jeweils paarweise verbunden sind, wooei konslruktionsdaten vorliegen:

Brennweite F = 100

R₁ 519,231 di 13,85 "l 1,64000/60,2 K₂ 130,205 dt 40,86 250,000 d₃ 38,46 I₂ 1,51633/64,1 K₄ -569,697 d_A 0,24 K₅ 81,731 ds 8,99 «3 1,64000/60,2 Rf. 51,734 ^Λν6 4 24,04 R₇ 121,154 d₇ 8,99 I₄ 1,64000/60,2 K₈ 60,657 d_s 23,08 R₉ -173,077 U₉ 19,23 «S 1,51633/64,1 K₁₀ 80,288 dio 33,65 "6 1,62588/35,6 K₁₁ -239,723 du 13,46 K₁₂ 3605,769 diz il,06 ' «7 1,58913/61,2 K₁₃ -113,405 di_? 0,24 R₁₄ 8^ 173 du 16,83 «8 1,58913/61,2 K₁₅ -69,711 dis 8,65 «9 1,81554/44,4 K₁₆ 131,757 d_u 8,65 R₁₇ -199,519 d„ 9,61 W₁₀ 1,51633/64,',

^ e-

5 -77,619 2 143 701 / > 6 - 1,80518/25,5 RlS 353,365 d₁₈ 0,48 Rig 109,566 «11 1,51633/64,1 d_t9 6,73 R₂o 649,038 d₂o 9,61 R₂i -97,328 «12 dzi 19,23 R₂₂

Die Erfindung bezieht sich auf ein photographisches Super-Weitwinkel-Objektiv.

Einer der Nachteile der bekannten Weitwinkel-Objektive besteht darin, daß mit Vergrößerung des Bildwinkels eine gesamte Reduzierung der chromatischen Aberration nur sehr schwierig möglich ist. Die Erfindung befaßt sich mit einem optischen System, das dazu bestimmt ist, die chromatische Aberration über die gesamte, zu nutzende Bildebene zu korrigieren und dadurch ausgeglichene Aberrations-Bed mgungen bzw. Fehlerverhältnisse zu erhalten.

Um die vorerwähnten Anforderungen zu erfüllen, v.ird nach der Erfindung n»n vorgeschlagen, daß das Objektiv aus zwölf Linsen besteht, von denen vier zur Bildung zweier Kittglieder jeweils paarweise verbunden sind, wobei die in den Ansprüchen 1 bis 3 enthaltenen Konstruktionsdaten erfüllt sind.

Nachfolgend werden nun die drei erfindungsge- 30-mäßen Super-Weitwinkel-Objektive näher erläutert, -wobei Aufbau und Eigenschaften aus der Zeichnung ersichtlich sind. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Linsensystem gemäß Anspruch 1,

F i g. 2 die Fehlerkurven des Systems gemäß Anspruch i,

F i g. 3 einen Schnitt durch das Linsensystem nach Anspruch 2,

rw Λ Λ'+η. tf _||H._|Aa /Μ»*«·»-»«!·/»«/! C · rw *> luft i g. T UK £VU1 VCU C/XJLSJpK&WIXbl^U I I g, X* \J\

System der F i g. 3,

F i g. 5 einen Schnitt durch das Linsensystem gemäß Anspruch 3 und

F i g. 6 die Fehleriurvea des Linsensystems der F i g. 5.

Die optischen Systeme bzw. Objektive sind dabei folgendermaßen aufgebaut: Die L Linse ist eine negative (Zerstreuungs-)Meniskus-Linse, die zum Objekt hin durchgebogen ist. Die 2. Linse ist eine positive (Sammel-) Linse. Bei der 3. und 4. Linse handelt es sich jeweils um eine negative Meniskus-Linse, die ebenfalls zum Objekt hin durchgebogen sind. Die 5. und 6. Linse sind verkittet. Dieses Kittglied kann eine positiv-negative Kombination entsprechend F i g. I oder eine negativ-positive Kombination gemäßden F i g. 3 und 5 sein. Es ist dadurch charakterisiert, daß es keine allzu große Brechkraft hat. Die 7. und 8. Linse sind Sammellinsen. Die 8. Linse ist mit der Zerstreuungslinse 9 verkittet. Bei der 10. Linse handelt es sich um einen positiven Meniskus, der zum Bild hin durchgebogen ist Die 11. Linse ist eine zum Objekt hin durchgebogene Meniskus-Zerstreuungslinse. Die 12. Linse schließlich ist eine plan- oder bikonvexe Sammellinse.

Das optische System bzw. Objektiv besteht daher aus zehn Gliedern.

Die Objektive nach den Ansprüchen erfüllen folgende Systembedingungen:

(1) F/1,3 < IF..2.3.J < F/0,7 F,.₂.₃.₄ < 0

(2) 0,7 F < (Z₄ + d₅ + d₆ + I₅) < 1,1 F

(3) 20 < |v₅ - v₆| < 35

(4) 0,8 < |/₅|/|/₆| < 1,2

(5) F/1,2 < |^.₂...₅.₆| < F/0,6|F₅.₆| > F/0,3

Λ·2...5-6<0

(6) 0,15 K(H₉- n₈) < 0,4

(7) 0,55 F < |r₁₅| < 0,85 F r_I5 < 0

(8) 0,7 F < T₂₀ < 1,4 F

(9) V₁, v₂, v₃, v₄, v₅, > 55

wobei, außer wenn die 5. Linse eine Sammellinse ist, hinsichtiieh der 6. Linse gilt: v₆ > 55.

In den vorstehenden Bedingungen (1) bis (9) bedeutet:

F die resultierende Brennweite des gesamten optischen Systems,

die resultierende Brennweite der ersten bis zur i'-ten Linse,
den Abstand der J-ten Linse,
die Dicke der λ-ten Linse,
den /-ten Krümmungsradius,
den Brechungsindex der d-Ums der m-ten Linse,

die Abbesche Zahl der m-ten Linse,
die Brennweite der rc-ten Linse und
die hintere Schnittweite.

v_m /„ /₃

Die Bedingung (1) gewährleistet mit der Bedingung (2) ein f_e, das größer als 1,7 F ist.

Wenn |F,. ₂.₃.₄| kleiner ist als F/1,3, so ergibt dies eine Belastung auf den negativ arbeitenden (zerstreuenden) Oberflächen von r₂, r₆ und r₈, und die Korrektur des Kcina-Fehlers wird schwierig. Selbst wenn, ais Lösung für dieses Problem, Glas mit einem größeren Brechungsindex für n,, n₃ und It₄. verwendet wird, so daß die erwähnten Oberflächen schwächer gekrümmt sein können, so kann doch der chromatische Unterschied bei der Vergrößerung nicht vollständig über den Weitwinkel-Bereich korrigiert werden, so daß noch eine beachtliche Aberration bleibt. Dies liegt daran, daß nur Gläser mit vergleichsweise kleinem v-Wert existieren (wenn beispielsweise der Brechungsindex größer als 1,7 ist, dann existieren nur Gläser, deren Abbesche Zahl kleiner als 55 ist). Andererseits ist es dann, wenn |F,.₂._,.₄| größer als F/0,7 ist, schwierig, einen größeren Wert für f_a zu erreichen, so daß das Objektiv, dessen Herstellung beabsichtigt ist, nicht verwirklicht werden kann.

Wenn (Z₄ + d_s + d₆ + I₅) größer ist als 1,1 F, so ergibt sich eine günstige /_fl-Bedingung, es entsteht