DE2757089C3 - Symmetrisches Objektiv - Google Patents

Description

I. 0,31/>/>0,20/

II. 0,20/> r₁₌ —/₁₂ > 0,12/ ,
0,17/> r₄= — r₉ >0,ll/

'3 ^r2 ~ ^r10 "" ''ll

genügen, worin / die Brennweite des Objektivs, / die Baulänge des Objektivs, r_u r₂... r\₂ die Krümmungsradien der Linsen, d\, d₂...d\\ die axialen Luftabstände und die Linsendicken und n\, ni...m die Brechungsindices für die c/-Linie bedeuten.

Das erfindungsgemäße Objektiv ist so ausgebildet, daß die erste und zweite (sowie fünfte und sechste) Linse, von der Seite des Objekts her gesehen, verkittet oder getrennt sind, da die Wirkung solcher getrennter Linsen in einem starken Einfluß auf die Korrektion der Koma besteht

LrFindungsgemäß ist es nämlich möglich, die Unterkorrektion der Koma durch eine starke Brechung an der Innenfläche fo und r\\) der außenseKigen ersten (und sechsten) Linse zu bewirken, und es kann weiterhin eine vollkommene Korrektion der Koma dadurch erreicht werden, daß der Radius der betreffenden Linse außerordentlich klein gewählt wird, um bei dem erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektiv die Bildfeldkrümmung besser zu korrigieren.

Das erfindungsgemäße Objektiv besteht aus Meniskuslinsen, bei denen alle Linsenglieder so ausgelegt sind, daß jeweils die konvexe Fläche (jeder Linse) der vorderen Gruppe dem Aufnahmeobjekt zugewandt und die konvexe Fläche (jeder Linse) der hinteren Gruppe dem Bild zugewandt ist. Dies beruht darauf, daß der Unterschied im Einfallswinkel bei großen und kleinen Bildwinkeln an jed^r Fläche klein gehalten werden soll, wobei die Entstehung von Aberration höherer Ordnung unterdrückt wird und dadurch die gleichbleibende Abbildungsleistung über den gesamten Abbildungsbereich erzielt wird.

Die obige Bedingung· (I) gilt bei dem erfindungsgemäßen Objektiv dann, wenn das Objektiv klein ausgebildet und die Änderung der Verzeichnung infolge einer Änderung des Abbildungsmaßstabs verringert werden soll. Wenn die Baulänge des Objektivs über den oberen Grenzwert hinaus vergrößert wird, wird diese Änderung der Verzeichnung vergrößert, so daß das Objektiv nicht mehr kompakt gebaut werden kann. Wird andererseits die Baulänge des Objektivs über einen unteren Grenzwert hinaus verkürzt, so ist dies günstig für die Miniaturisierung und für die Änderung der Verzeichnung, doch wird hierbei die Auslegung als Weitwinkelobjektiv schwierig, weil die Bildieidkrümmung bei großem öffnungswinkel stark zunimmt.

Nach obiger Bedingung (II) können die Krümmungen der Oberflächen der beiden an der Außenseite des Objektivs befindlichen Linsen der beiden Linsengruppen, d. h. der ersten und zweiten Linse bzw. der fünften und sechsten Linse, auf einen möglichst kleinen Wert verringert werden, während die Petzvalsche Summe verringert und daher die Krümmung des sagittalen Bildfeldes bei großem öffnungswinkel besonders verkleinert wird, so daß eine bessere Abbildungsleistung erreicht wird.

Wenn die Krümmungsradien η und η (— rn und - rq) über den oberen Grenzwert nach Bedingung (II) hinaus vergrößert werden, nimmt die sagittale Bildfeldkrümmung bei größerem Einfallswinkel schnell zu. Wird dieser Krümmungsradius r\ ( — /"12) dagegen über den unteren Grenzwert von Bedingung (II) hinaus verkleinert, wird eine stark unterkorrigierte sphärische Aberration hervorgerufen, wobei ein zufriedenstellender Ausgleich zwischen Bildfeldkrümmung und sphärischer Aberration nicht gewährleistet werden kann. Wird andererseits der Krümmungsradius r» (— Γ9) über den unteren Grenzwert nach Bedingung (II) hinaus verkleinert, so entstehen sphärische Aberration und eiiis zu große Koma, so daß die Abbildungsleistung beeinträchtigt wird.

Nach Bedingung (III) wird die durch die Korrektion der Bildfeldkrümmune hervorgerufene zu sroße Koma

bei einer Baulänge des Objektivs nach Bedingung (I) unterdrückt. Wenn die Brechkraft der Luftlinse zwischen erster und zweiter (fünfter und sechster) Linse über die obere Grenze hinaus vergrößert wird, nimmt die an der Fläche ri und r\\ hervorgerufene Koma stark zu, so daß eine Überkorrektion erfolgt. Wird dagegen die Brechkraft der Luftlinse über die untere Grenze hinaus verkleinert, so wird die Koma der Fläche Γι und Tu durch die Fläche ο und no unterdrückt, so daß eine Korrektion der Koma nicht möglich ist.

Wenn neben den drei vorgenannten Bedingungen auch den beiden im folgenden angegebenen Bedingungen genügt wird, kann eine bessere Abbildungsleistung mit weniger Astigmatismus erreicht werden.

IV. i ,75 f > /, = T₄ > 0,6 /

mit /, und /₄ = Brennweite von dritter
b/w. vierter Linse

V. 0.8 / > r_h = - r₇ > 0.2 /

Bedingungen (IV) und (V) sind so festgelegt, daß die Abmessungen der dritten und vierten Linsen (der innersten Linsen zwischen denen die Blende angeordnet ist) verringert werden, ein in diese Linsen einfallender oder aus ihnen austretender Strahl stark gebrochen wird und dadurch die Bildfeldkrümmung, die nach obiger Bedingung (II) zu groß werden kann, stark herabgesetzt und dadurch weniger Astigmatismus eingeführt wird.

Wenn die Brechkraft der dritten und der vierten Linse über den oberen Grenzwert nach Bedingung (IV) verringert wird, kann eine ungenügende Korrektion vorhanden sein, so daß die meridionale Bildfeldkrümmung insbesondere bei größerem Einfallswinkel zu rasch zunimmt und somit ein gut korrigiertes Weitwinkelobjektiv schwierig zu berechnen ist. Wenn dagegen die Brechkraft über den unteren Grenzwert hinaus erhöht wird, erhält man eine Oberkorrektion, so daß die meridionale Bildfeldkrümmung bei größerem Bildwinkeln unterkorrigiert und somit ein großer Astigmatismus eingeführt wird.

Wenn die Krümmungsradien r_b und -n über die obere Grenze von Bedingung (V) hinaus verkleinert werden, kann man eine Überkorrektion erhalten, die zu einem Astigmatismus führt. Werden dagegen die Krümmungsradien r_b, -n über die untere Grenze hinaus vergrößert, so kann dies eine Unterkorrektion zur Folge haben, durch welche die Auslegung eines Weitwinkelobjektivs schwierig wird.

Im folgenden ist der Erfindungsgegenstand an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F ι g. ι ein oCniiutuiiu cincS Symmetrischen OujckilvS

nach der Erfindung,

F i g. 2, 4 und 6 die Aberrationen für drei erfindungsgemäße Objektive für /= 1,00 bei Abbildungen im Maßstab 1 : l.und

F i g. 3, 5 und 7 graphische Darstellungen der Änderung der Verzeichnung bei unterschiedlichen Abbildungsmaßstäben für cas erste, zweite und dritte erfindungsgemäße Objektiv.

Im folgenden sind die Konstruktionsdaten von drei erfindungsgemäßen Objektiven aufgeführt. Dabei sind:

m = Nummer der Linsenfläche;

r = Krümmungsradius;

d — Dicke der Linsen oder Luftabstand:

π = Brechungsindex für die (/-Linie;

rd = Abbesche Zahl:

/ = Brennweite des Objektivs;

/ = Baulänge des Objektivs, und

h bzw. /i = Brennweiten der dritten bzw. der vierten Linse.

Objektiv 1

/= 1,0:9 Bildfeld:

ίο	III	0,1592	1,0:9 BiIdTeId: 72°	d	(I	η	ret
	1	0,2373		0,0340	1,62299	58,2
	2	0,2539	r	0,0055
	3	0.1361	0,0129	1,58144	40,7
15	4	0,2748	0,0166
	5	0,4554	0,0122	1,58913	61,1
	6	-0.4554	0,0918
	7	-0,2748	0,0122	1,58913	61,1
	8	-0.1361	0,0166
20	9	-0,2539	0,0129	1,58144	40,7
	10	- 0,2373	0,0055
	II	-0,1592	0,0340	1,62299	58,2
	12	/ = 0,2542 f
25		'3 '2
		/3 =Λ= 1.18/	-'"to	-'π	1353 - Vj-
30		Objektiv 2
35	in
	η	ril

0,1397

0,2167

0,2552

0,1231

0,2379

0,4042

-0,4042

-0,2379

-0,1231

-0,2552

-0,2167

-0,1397

/' = 0,2291 j

0,0299 0,0054 0,0077 0,0162 0,0096 0,0915 0,0096 0,0162 0,0077 0,0054 0,0299

1,58913 1,56138 1,58913 1,58913 1,56138 1,58913

61,1 42,8 61,1 61,1 42,8 61,1

Objektiv 3

/= 1,0: 9 Bildfeld:

0,1818 0,3033 0,2940

0,0335 0,0076 0,0231

1,65844 1,62004

Fortsetzung

/rf

4	0,1498	0,0192	1,58913	]
5	0,3135	0,0115		~ 'Ίι
6	0,5115	0,0915	1,58913
7	-0,5115	0,0115
8	-0,3135	0,0192	1,62004
9	-0,1498	0,0231
10	-0,2940	0,0076	1,65844
11	- 0,3033	0,0335
12	-0,1818
	/ = 0,2813/	]
	'3 '2	-'Ίο
	/3=/4=l,38/.

61,1 61,1 36,3 50,9

= -0,0619-

Aus den K.urvendarstellungen der Aberrationen in den F i g. 2,4 und 6 geht hervor, daß Bildfeldkrümmung und Astigmatismus sowie K.oma bis zu einem Bildwinkel von 36° besser korrigiert sind als bei bisherigen Objektiven. Wie aus den F i g. 3,5 und 7 ersichtlich ist, ist nur eine geringe Änderung der Verzeichnung infolge einer Änderung des Abbildungsmaßstabs von 1 :1 auf 1/3 festzustellen. Das Objektiv besitzt einen einfachen Aufbau mit sechs Linsen in sechs Linsengliedern und die Baulänge des Objektivs beträgt 0,35 f. Aus den Darstellungen der Aberrationen geht hervor, daß jede der beschriebenen ICorrektionsmaßnahmen außerordentlich wirksam ist.

Das erfindungsgemäße symmetrische Objektiv, das aus sechs Linsen in sechs Linsengliedern besteht, ijt insgesamt sehr klein, die abbi'dungsrnafistababhängige Änderung der Verzeichnung ist gering und Bildfeldkrümmung, Astigmatismus und Koma sind gut korrigiert, auch bei einem Bildwinkel von etwa 35°.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Symmetrisches Objektiv, bestehend aus einer objektseitigen Linsengruppe, mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, und aus einer bildseitigen Linsengruppe, mit zur objektseitigen Linsengruppe und in bezug auf die im Mittelpunkt des Objektivs angeordnete Blende symmetrischem Aufbau, dadurch gekennzeichnet, daß seine Konstruktionsdaten den nachfolgend angegebenen Konstruktionsdaten 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:

/= 1,0: 9 Bildfeld: 72°

/= 1,0: 9 Bildfeld: 72°

rd

10

Il

12

worin

0,1592
0,2373
0,2539
0,1361
0,2748
0,4554
0,4554

- 0,2748
-0,1361
-0,2539

- 0,2373
0,1592

0,0340
0,0055
0,0129
0,0166
0,0122
0,0918
0,0122
0,0166
0,0129
0,0055
0,0340

1,62299
1,58144
1,58913
1,58913
1,58144
1,62299

m = Nummer der Linsenfläche,

r = Krümmungsradius der Linsenfläche,

d = Dicke der Linse bzw. Luftabstand,

η = Brechungsindex für die c/-Linie,

rd = Abbesche Zahl

10

20

25

58,2

40,7 61,1 61,1

35

40,7 58,2

40

45

50

bedeuten.

2. Symmetrisches Objektiv, bestehend aus einer objektseitigen Linsengruppe, mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, und aus einer bildseitigen Linsengruppe, mit zur objektseitigen Linsengruppe und in Bezug auf die im Mittelpunkt des Objektivs angeordnete Blende symmetrischem Aufbau, dadurch gekennzeichnet, daß seine Konstruktionsdaten den nachfolgend angegebenen Konstruktionsdaten 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:

worin

0,1397

0,2167

0,2552

0,1231

0,2379

0,4042

-0,4042

-0,2379

0,1231

-0,2552

-0,2167

-0,1397

0,0299
0,0054
0,0077
0,0162
0,0096
0,0915
0,0096
0,0162
0,0077
0,0054
0,0299

1,58913 1,56138 1,58913 1,58913 1,56138 1,58913

61,1 42,8 61,1 61,1 42,8 61,1

m =
r =
d =
π =

rd =

Nummer der Linsenfläche, Krümmungsradius der Linsenfläche, Dicke der Linse bzw. Luftabstand, Brechungsindex für die ei-Linie, Abbesche Zahl

bedeuten.

3. Symmetrisches Objektiv, bestehend aus einer objektseitigen Linsengruppe, mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, und aus einer bildseitigen Linsengruppe, mit zur objektseitigen Linsengruppe und in Bezug auf die im Mittelpunkt des Objektivs angeordnete Blende symmetrischem Aufbau, dadurch gekennzeichnet, daß seine Konstruktionsdaten den nachfolgend angegebenen Konstruktionsdaten 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:

/= 1,0:9 Bildfeld: 72°

in r d 1,65844 rd 1 0,1818 0,0335 50,9 2 0,3033 0,0076 1,62004 3 0,2940 0,0231 36,3 4 0,1498 0,0192 1,58913 5 0,3135 0,0115 61,1 6 0,5115 0,0915 1,58913 7 -0,5115 0,0115 61,1 8 -0,3135 0,0192 1,62004 9 -0,1498 0,0231 36,3 10 -0,2940 0,0076 1,65844 11 -0,3033 0,0335 50,9 12 -0,1818

worin

m = Nummer der Linsenfläche, r = Krümmungsradius der Linsenfläche,

d = Dicke der Linse bzw. Luftabstand.

π = Brechungsindex für die d-Linie,
rd = Abbesche Zahl

bedeuten.

Die Erfindung betrifft ein symmetrisches Objektiv, bestehend aus einer objektseitigen Linsengruppe, mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, und aus einer blldseitigen Linsengruppe, mit zur objektseitigen Linsengruppe und im Bezug auf die im Mittelpunkt des Objektivs angeordnete Blende symmetrischen Aufbau.

Ein derartiges Objektiv ist aus der US-PS 30 88 371 bekannt Bei dem bekannten Objektiv wird eine optimale Abbildungsgüte bei einem Öffnungswinkel von etwa 56° bei einem Abbildungsmaßstab von 1 :1 angestrebt. Das Bildfeld ist bei dem bekannten Objektiv also entsprechend klein.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein symmetrisches Objektiv für Abbildungen etwa im Maßstab 1 :1 zu schaffen, das ein größeres Bildfeld aufweist als das aus der US-PS 30 88 371 bekannte Objektiv.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch die im Kennzeichen eines der Patentansprüche 1—3 beschriebene Ausbildung des im Oberbegriff definierten Objektivs gelöst.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Objektive ermöglichen eine ausgezeichnete Abbildungsgüte bei einem großen Bildfeld, wobei mit den in den Kennzeichen der Ansprüche aufgeführten Datentabellen zugleich die Voraussetzung für eine gute Korrektur der Bildfehler höherer Ordnung (wenigstens dritter Ordnung) geschaffen ist.

Ferner zeichnen sich die erfindungsgemäßen Objektive durch eine minimale Baulänge aus. Sie eignen sich daher besonders für den Einsatz in der Fotografie.

Das erfindungsgemäß verbesserte Objektiv bildet eine symmetrische Konstruktion mit einer vorderen Linsengruppe aus drei Linsen, und zwar einer ersten, positiven Meniskuslinse, einer zweiten, negativen Meniskuslinse und einer dritten, positiven Meniskuslinse, deren konvexe Flächen jeweils dem Objekt zugewandt sind, sowie mit einer hinteren Gruppe aus einer vierten, einer fünften und einer sechsten Linse, die in Bezug auf die hinter der dritten Linse angeordnete Blende zur vorderen Gruppe vollkommen symmetrisch angeordnet sind, wobei sie den folgenden Bedingungen