DE2537942C3

DE2537942C3 - Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive

Info

Publication number: DE2537942C3
Application number: DE2537942A
Authority: DE
Inventors: Ryota Tokyo Ogawa
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1974-08-29
Filing date: 1975-08-26
Publication date: 1981-08-06
Also published as: US4013350A; JPS5126534A; DE2537942B2; JPS532773B2; DE2537942A1; GB1479548A

Description

Fig.3 ein Schnittbild des zweiten erfindungsgemäßen Objektivs und

Fig.4a bis 4d die Aberrationen des zweiten erfindungsgemäßen Objektivs.

Zunächst soll der Aufbau des Objektivs gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Das Weitwinkelobjektiv nach der Erfindung weist zehn Linsen auf, die neun Glieder bilden. Im einzelnen handelt es sich dabei um folgende Linsen: Eine objektseitig konvexe, positive Meniskuslinse, drei aufeinanderfolgende objektseitig konvexe Meniskus-Zerstreuungslinsen, eine bikonvexe dicke Linse, eine bikonvexe Linse, deren Oberfläche mit größerer Krümmung mit einer bikonkaven Linse zu einem negativen Kittglied vereinigt ist, eine bildseitig konvexe Meniskus-Sammellinse, sowie zwei positive Linsen, deren stärker gekrümmte Flächen jeweils bildseitig liegen. Zwischen der vierten und der fünften Linse befindet sich bevorzugt ein Filter. Das Filter wird nicht als Linsenglied gezählt.

Es wurde gefunden, daß für den Korrektionszustand des Objektivs von Vorteil ist, daß dieses die folgenden sechs Bedingungen erfüllt:

(1) FA 25 < I Fi 2 34 I < F, Fi 2 34 < 0

(2) F/08 < I F, 2 34 567 I < F/O5,F,2 34 5.67 < 0

(3) o>5 < 30,V₇ < 27

(4) 2.3 F< r₁₃ < 3.0F

(5) 1.3F< (cA + c/io + du + d\2) < 1.7 F

(6) 0.6 F< (du +du+ d^+d_]b+du +d_iv) < 0.8 F

dabei bedeuten:

F die Brennweite des Objektivs

Fi , die Brennweite der ersten bis /-ten Linse

n, der Brechungsindex für die d-Linie für die /-te Linse

v, die Abbe'sche Zahl für die /-te Linse di eine Linsendicke bzw. ein Luftabstarrd Ti der Krümmungsradius der k-ten Linsenfläche

Im folgenden sollen zunächst die verschiedenen, oben zusammengestellten Bedingungen im einzelnen erläutert werden.

Bedingung (1)

In dieser Bedingung wird der Betrag der Brennweite der ersten Linsengruppe für das Weitwinkelobjektiv definiert Wenn die Brennweite F1.2.34 negativ und dem Betrag nach kleiner als F/us ist, so ist dies zwar vorteilhaft, für ein großes Bildfeld, die von den Linsen erzeugten Aberrationen machen es aber unmöglich, ein lichtstarkes Objektiv zu erhalten. Insbesondere gilt folgendes: Wenn entweder r_t, κ oder r₈ größer werden, so entsteht eine zunehmend größere innere Koma. Wenn die Brennweite größer als Fist, so hat dies zwar in bezug auf die Abrrationen bestimmte Vorteile, für die zweite Linsengruppe des Objektivs ist dann jedoch die Korrektionslast hoch und diese Linsengruppe muß dann optimal ausgestaltet werden, damit die bildseitige Schnittweite so groß wie erwünscht ist: als Ergebnis hiervon werden jedoch die Aberrationen größer. Weiterhin ist es schwierig, ein großes Bndfeld zu erhalten, ohne die Abmessungen des Objektivs zu vergrößern.

Bedingung (2)

Durch diese Bedingung soll zusammen mit der Bedingung (1) ein geeigneter Brennweitenbereich definiert werden. Um im Bereich großer Bildwinkel eine bessere chromatische Aberration beizubehalten, ist es selbstverständlich notwendig, eine Sammellinse als fünfte Linse einzuführen; um die dadurch bedingte Koma und den dadurch bedingten Astigmatismus zu korrigieren, ist das aus der sechsten und siebten Linse gebildete Kittglied erforderlich. Wenn die Brennweite Fuj.4j.67 negativ und dem Betrag nach kleiner als F/0,8 ist, nimmt die Petzval-Summe ab; es ist jedoch schwierig, im Bereich großer Bildfeldwinkel die äußere Koma zu korrigieren, die an der dreizehnten Linsenoberfläche entsteht. Wenn die Brennweite dem Betrag nach größer als F/0,5 ist, so muß die fünfte Sammellinse dicker gemacht werden, um die gewünschte Petzval-Summe beizubehalten; weiterhin ist es notwendig, eine adäquate Korrektur der chromatischen Aberration

1¹J durchzuführen, so daß die neunte und zehnte Oberfläche noch stärker belastet werden müssen, also optimal und mit hoher Präzision ausgelegt werden müssen; außerdem entsteht sphärische Aberration oder andere, nachteilige Effekte, und auch die rückwärtige Schnitt-

2» weite wird ungünstig beeinflußt.

Bedingung (3)

Diese Bedingung betrifft in erster Linie die Korrektur des rarbvergrößerungsfehlers. Wenn die Abbe'sche Zahl jeder Linse größer ist als üblich, sollte die Abbe'sche Zahl der fünften und siebten Linse innerhalb des Bereichs dieser Bedingung erhöht werden, um den Farbvergrößerungsfehler zu korrigieren, während die Bedingung (2) erfüllt wird. Wird dies nicht eingehalten,

3d so reicht die Korrektur in der fünften Linse nicht aus, während die Korrektur in der siebten Linse zu stark wird; dies ist bei der Ausbildung eines Objektivs mit großer öffnung nachteilig.

Bedingung (4)

Diese Bedingung ist für ein Objektiv erforderlich, das ein großes Bildfeld haben soll; dabei ist die bildseitige Schnittweite so groß wie erwünscht, und die Koma wird ausgeglichen. Wenn der Krümmungsradius ru kleiner als 2,3 Fist, so hat dies zwar Vorteile für die bildseitige Schnittweite, es ist jedoch schwierig, einen Ausgleich für die äußere Koma zu schaffen, die dort im Bereich mittlerer Einfallswinkel erzeugt wird. Wenn λ 3 größer als 3,0 F ist, so kann die innere Koma, die bis zu der

4") zehnten Oberfläche erzeugt wird, nicht korrigiert werden; ein entsprechendes Objektiv wäre für die Korrektur der Koma über ein großes Bildfeld nicht geeignet.

Bedingung(5)

Diese Bedingung betrifft die Beleuchtungsstärke, die bildseitigen Schnittweiten und die Aberrationen außerhalb der Achse. Wenn der Abstand (dt + d\₀+du+ du) mehr als 1,7 Fbeträgt, so ist dies zwar vorteilhaft für die bildseitige Schnittweite; dies führt jedoch zu geringeren Beleuchtungsstärken in der Bildebene. Wenn umgekehrt dieser Abstand kleiner als 1,3 F wird, so wird eine Korrektur der Koma für kleine Einfallswinkel der Strahlen schwierig, dabei werden jedoch die anderen

ω Teile des Objektivs bezüglich der Korrektionen belastet, so daß eine adäquate Korrektur der Aberrationen schwierig wird. Zur Lösung dieses Problems könnte auch ein weiteres Verfahren angewandt werden, bei dem der Krümmungsradius A3 erhöht wird, um den Strahl mit dem kleineren Einfallswinkel zu korrigieren; es ist jedoch schwierig, die Koma am Bildfeldrand zu korrigieren; dieser Bereich stellt jedoch bei einer großen Öffnung in der Praxis keine kritische Größe dar.

Bedingung (6)

Diese Bedingung bezieht sich auf die Größe des
Objektivs und die Verzeichnung. Wenn der Abstand
(d\3 + d]4 + d\5 + d\s + dn + d\g) kleiner als 0,6 F ist, so
kann dadurch die Baulänge des Objektivs kleiner
gemacht werden, was an sich vorteilhaft ist; andererseits
muß jedoch die Dicke der achten, neunten Und zehnten
Linse geringer gemacht werden, was zu Schwierigkeiten
bei der Herstellung aufgrund der geringeren Dicke

Tabelle I

dieser Linsen führt. Wenn der Abstand größer als 0,8 F ist, so nimmt das Volumen des Objektivs zu; wenn versucht wird, bei größeren Einfallswinkeln größere Lichtstärken zu erzielen, erhält man eine stärker negative Verzeichnung.

Die erfindungsgemäßen Objektive mit dem vorhergehend beschriebenen Aufbau sollen nun im einzelnen beschrieben werden.

Das erste Objektiv ist in F i g. 1 dargestellt und hat die lu folgenden Konstruktiondaten:

F= 100, ÖITnungsverhältnis I : 2, Bildfeld 2 ω = 94,6°

fi .3..V-I = -87,674

F\-> \i 5,, 7 = -136.712

bildseitige Schnitlweitc = 193,146 Σ,, = 0,075 Linse

Lx

L₁, L-

Ls L_n

Krümmungsradius

Dicke der Linse oder Absland Brechungsindex

/■

'Ί =

'j =

*-

339.720
952.881
218.581

93.059
162.580

76.282
213.538

97.733

/·., = 202.478
/·,„ = -272.635
/·,, = 857.551
/·,, = -126.036
r,_; = 276.629
/•,4 = -766.797
/„ = -124.736

r„. 5 992.735

r_r = -233.291

r,s = 5117.276

r,„ = -384.364

rf, = 49-41

rf, = 0.49

rf·. = 9.95

dt = 32.61

rf, = 8.74

rf,, =24.31

(l· = 8.74

rfs = 26.69 (Dicke des Filters = 7,28)

rf,, =81.34 rf,,, = 28.77 rf,, =33.97 rf,, = 4.85 rf, j = 14.56

j — i"7<n «,J — ι i.-v*.

rf,5 = 0.49

rf,₍, = 17.96

rfp = 0.49

rf,* = 13-54

/ι, = 1.64000

/ι, = 1.74320

n, = 1.51821

IU = 1.74320

n, = 1.78470

■«„ = 1.64000

/;₇ = 1.84666

7!_S - !.51823

η,, = 1.74320 j?,,, = 1.69680

Abbe'sche Zahl

ν, = 60.2

ν·, = 49.4

ν., = 65.0

49.4

V₅ = 26.2

ν, =60.2 v₇ =23.9

vs =65.0

V₄ =49.4 ν,,, = 55.5

F ig. 2a zeigt die sphärische Aberration und die b5 Astigmatismus des in Fig. 1 gezeigten und in Tabelle I Abweichung von der Sinusbedingung, Fig. 2b die definierten Weitwinkelobjektivs.

sphärische Aberration und die chromatische Aberra- Das zweite erfindungsgemäße Objektiv ist in Fig.3

tion, F ig. 2c die Verzeichnung und Fig. 2d den dargestellt und hat die folgenden Konstruktionsdaten:

ίο

Tabelle II

F = 100, Örihungsverhältnis 1 :2, Bildfeld 2 ω = 100,8°
/Ί2.Μ = -87,443

^₁ 2.3.4.5.6.7 = -168.492

bildseitige Schnittweite = 198,906 Σ,, = 0,078

Linse	Krümmungsradius	365.854	Dicke der Linse	= 46.49	1,11)	Brechungsindex	1.48749	Abbe'schc	70.1
			oder Absland					Zahl
L	'·	1 140.959	(I	= 1.08	= 82.50	η		V
	f O -
L\		174.465	d\	= 9.73	= 25.24	«ι =	1.83400	V\| =	37.2
	1 '2 =
		94.271	d₂	= 36.93	= 39.79
	ί '■' ⁼
L₂		186.957	ds	= 8.65	= 6.49	«2 =	1.61800	V₂ =	63.4
	1 '·< -
		91.877	du	= 36.07	= 10.96
	j fs =
L₃		236.259	df	= 8.65	= 18.71	lh =	1.61800	\h ⁼	63.4
	I 'Vi ⁼
		91.949	*d<,*	= 45.74	= 0.54
	Γ - —			(Dicke des Filters
L₄			ch	= 8	= 15.78	/J₄ =		V₄ =
	_
		219.886	dt,		= 1.08		1.80518		25.4

		-253.545		dm	= 16.44
	ί Λ, =
L₅		578.573	du	"5 =	1.64000	V₅ =	60.2
	I Ou =
		-108.865	dn		1.84666		23.9
	f 0,=
L(,	J	252.722	*cl_n*	"6 ⁼		Vr, =
	J _
L₁		-479.719	t/₁₄	«7 ⁼	1.48749	V₇ =	70.1
	I 03 =
		-123.940	dis
	ί 04 =
Lg		-4178.124	du,	"K =		v« =
	I Os —				1.57135		52.9
		-206.188	dn
	ί O 6 —
L₉		540.043	dm		1.53172		48.9
	ί 07 =			/J₉ =		V₉ =
		-468.648
	ί Os =
Lio		«10 ⁼	Viii =
	09 =

fig.4a zeigt oie spärische Aberration und die tion, Fig.4c die Verzeichnung und Fig.4d den Abweichung von der Sinusbedingung, F i g. 4b die Astigmatismus des in F i g. 3 gezeigten und in Tabelle I sphärische Aberration und die chromatische Aberra- 55 definierten Weitwinkelobjektivs.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, drei objektseitig konvexen negativen Meniskuslinsen, einem positiven Linsenglied, einem negativen Kittglied und mehreren positiven einzelstehenden Linsen, dadurch gekennzeichnet, daß seinen Konstruktionsdaten ι ο den nachfolgend angegebenen Konstruktionsdaten insofern entsprechen, als die Flächenteilkoeffizienten nach Seidel von den entsprechenden Seidelkoeifizienten um nicht mehr als etwa 10% und die Summen der Seidelkoeffizienten von den entsprechenden Summen um größenordnungsmäßig höchstens 1% abweichen:

Linse
L

Ai

Krümmungsradius

Dicke der Linse oder Abstand Brechungsindex

0
ri

's

n,

r»

339.720 952.881 218.581

93.059 162.580

76.282 213.538

97.733

/•₉ = 202.478 /ϊο = -272.635 /■„ = 857.551 /i2 = -126.036 /-,3 = 276.629 O₄ = -766.797 r,s = -124.736 O₆= 5 992.735 O₇ = -233.291 Os= 5117.276 = -384.364

rf, =49.41

d₂ = 0.49

di = 9.95

rf₄ = 32.61

d₅ = 8.74

rf„ =24.31

rf₇ = 8.74

rf? = 26.69 (Dicke des Filters = 7,28)

rf, = 81.34

A — OÖ ί/10 — /.ο. / /

rf, ι =33.97 rf,2 = 4.85 rf, 3 = 14.56 rfi4 = 17.62 rf, s = 0.49 d_]b = 17.96 rf, 7 = 0.49 ■rf,« = 13.54

n, = 1.64000

«2 = 1.74320

n₃ = 1.51821

H₄ = 1.74320

H₅ = 1.78470

/I₆ = 1.64000

n₇ = 1.84666

n₈ = 1.51821

ng = 1.74320

/i,o = 1.69680

Abbe'sche Zahl

ν, = 60.2

V₂ =49.4

V₃ = 65.0

V₄ =49.4

V₅ = 26.2

V₆ = 60.2

v₇ = 23.9

V₈ = 65.0

V₉ =49.4

V₁₀ = 55.5

mit L,- der /-ten Linse, dt der Mittendicke bzw. dem Luftabstand der /-ten Linse, n-, dem Brechungsindex und v/der Abbe'schen Zahl der /-ten Linse.

2. Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, drei objektseitig konvexen negativen Meniskuslinsen, einem positiven Linsenglied, einem negativen Kittglied und mehreren positiven einzelstehenden Linsen, dadurch gekennzeichnet, daß seinen Konstruktionsdaten den nachfolgend angegebenen Konstruktionsdatert insofern entsprechen, als die Flächenteilkoeffizienten nach Seidel von den entsprechenden Seidelkoeffizienten um nicht mehr als etwa 10% und die Summen der Seidelkoeffizienten von den entsprechenden Summen um größenordnungsmäßig höchstens 1% abweichen:

I L₂ I U I Ls I L₆ 3 Krümmungsradius = 365.854 25. = 46.49 ,11) 4 1.48749 Abbe'sclie Brechungsindex Zahl Linse L₁ r O = 1 140.959 37 942 = 1.08 = 82.50 V It L r = 174.465 Dicke der Linse = 9.73 = 25.24 1.83400 ν, =70.1 oder Absland «1 = L_x Lt, ^r5 ⁼ 94 271 ^(/ = 36.93 = 39.79 i r_ft = 186.957 rf. = 8.65 = 6.49 1.61800 V₂ =37.2 «2 ⁼ L., η = 91.877 d-, = 36.07 = 10.96 '8 = 236.259 rf? = 8.65 = 18.71 1.61800 ν, = 63.4 «3 = 91.949 rf, = 45.74 = 0.54 (Dicke des Filters rfs = 8 = 15.78 v₄ = 63.4 H₄ = 219.886 rf(, rf«) = 1.08 1.80518 'Ίι ⁼ -253.545 rf? rf|(l = 16.44 L ''12 ⁼ 578.573 rf« rfu 1.64000 V₅ = 25.4 Ii «5 ⁼ -108.865 1.84666 _ru = 252.722 rf, 3 ν, = 60.2 »(, = ·> '■|5 = -479.719 rf|4 1.48749 v₇ = 23.9 »7 = -123.940 rf|5 _ -4 178.124 rf|(i V₈ = 70.1 "8 = 1.57135 ''IS = -206.188 da /·") = 540.043 rf|S 1.53172 ν,, = 52.9 -468.648 lh) = V₁₀ = 48.9 «10 =

mit Lj der /-ten Linse, d, der Mittendicke bzw.
der Abbe'schen Zahl der /-ten Linse.

dem Luftabstand der /-ten Linse, n-, dem Brechungsindex und v,·

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, drei objektseitig konvexen negativen Meniskuslinsen, einem positiven Linsenglied, einem negativem Kittglied und mehreren positiven einzelstehenden Linsen.

Ein Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive, das einen solchen Aufbau aufweist, ist aus der DE-OS 23 15 744 bekannt. Seine relative öffnung beträgt 1:2 und es hat ein Bildfeld von 2x42°. Ferner weist es eine geringe Baulänge auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Weitwinkelobjektiv der genannten Art zu schaffen, das bei gleich großer relativer öffnung ein größeres Bildfeld aufweist als das bekannte Objektiv.

Diese Ausgabe wird durch Ausbildung des Weitwinkelobjektivs mit Konstruktionsdaten gelöst, die den im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. den im Kennzeichen des Anspruches 2 aufgeführten Konstruktionsdaten insofern entsprechen, als die Flächenteilkoeffizienten nach Seidel bzw. deren Summen innerhalb der in dem jeweiligen Anspruch angegebenen Toleranzbereiche liegen.

Die erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektive haben ein Bildfeld von 2x47,1° bzw. von 2x50,4° und ihre Aberrationen sind insgesamt gut korrigiert.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F: g. 1 ein Schnittbild des ersten erfindungsgemäßen Objektivs,

Fig.2a bis 2d die Aberrationen des ersten erfindungsgemäßen Objektivs,