Lichtstarkes Objektiv mit anastigmatischer Bildfeldebnung. Die Erfindung betrifft ein lichtstarkes Objektiv mit anastigmatischer Bildfeldebnung, bei dem die Blende von zwei Linsengruppen derart eingeschlossen ist, dass sowohl in der auf der Seite der längeren Strahlungsweite stehenden Vordergruppe als auch in der der Blende nachfolgenden Hintergruppe je einer einfachen unverkitteten meniskenförmigen Einzellinse ein aus Linsen entgegengesetzten Stärkevorzeichens zusammengesetztes Linsen glied nachfolgt. Objektive dieser Art lassen bei guter Korrektion der Öffnungsfehler ein anastigmatisch geebnetes Bildfeld von etwa 50 nutzbarer Ausdehnung erreichen.
Zweck vorliegender Erfindung ist eineVer- minderung der Zonenfehler in den inner- wie ausseraxialen Teilen des anastigmatisch ge ebneten Bildfeldes. Es können durch eine besonders zonenarme Korrektion der Restbild fehler dem Objektiv jene Eigenschaften erteilt werden, die es gestatten, auch bei lichtstarken Ausführungsformen mit einer vorgegebenen Objektivbrennweite ein Gesichtsfeld derart auszuzeichnen, dass das Schärfenfeld, inner halb dessen ein für die Aufgaben der Repro duktionstechnik normalüblicher Zustand der Sehärfenzeichnung erreicht ist, eine solche Ausdehnung besitzt, dass sein Durchmesser etwa eben dieser Brennweite entspricht.
Erfindungsgemäss ist das Objektiv derart aufgebaut, dass einerseits die beiden der Seite der längeren Strahlungsweite zugekehrten menigkenförmigen Einzellinsen (I und III) der Vorder- und Hintergruppe ein entgegen- gesetztes Stärkevorzeichen besitzen und gleich zeitig der meniskenförmigen zerstreuenden Einzellinse (III) der Hintergruppe ein im Sinne der photographischen Aufnahme als letztes zählendes Linsenglied (IV) nach folgt, das derart aufgebaut ist, dass es seiner seits wieder aus zwei Einzellinsen entgegen gesetzten Stärkevorzeichens zusammengesetzt ist, deren innenstehende und einander benach barte Flächen gegen die Blende hohl sind,
und dass ausserdem die Breehzahlen der Gläser der Linsen innerhalb des Objektivs derart verteilt sind, dass mindestens sowohl die dem Objekt- rauin wie die dem Bildraum am nächsten stehende Sammellinse (L1 und L5) aus Gläsern bestehen, deren Brechzahlen deutlich grösser sind als 1,625.
Hier wie im folgenden sind die Brech zahlen der Gläser stets auf die d-Linie des Heliumsspektrums mit einer Wellenlänge von 5876 AE bezogen.
Es hat sieh als vorteilhaft herausgestellt, die Brechkraftverteilung innerhalb des letzten Linsengliedes (IV) derart zu wählen, dass die Krümmungsradien der beiden innenstehenden Nachbarflächen (R9 und R9') dieses Gliedes einander gleich sind und somit zu einer Kitt fläche (RK) vereinigt werden können.
Diese Nachbarfläehen sind also gegen die Blende hohl. Vorteilhaft ist dieses Nachbar flächenpaar (PK) in Rücksicht auf eine feine Korrektion der seitlichen Bildfehler so stark durchgebogen, dass ihr (gegebenenfalls mitt lerer) Krümmungsradius deutlich kleiner ist als 2/5 der Äquivalentweite des Gesamt objektives.
Soweit hier und im folgenden der Aus druck deutlich zur Betonung eines Unter schiedes zu einem jeweils angegebenen Wert gebraucht ist, so soll damit stets gemeint sein, dass die Abweichung von diesem Wert min destens betragen soll: Bei Brechzahlen 5 Einheiten der vierten Dezimale, bei Dispersions-Differenzen 0,5% des numerischen Differenzbetrages, bei Radien Relationen 0,5%.
Sofern es bei der Korrektionsdurchführung auf eine ganz besonders zonenarme Korrektion der seitlichen Bildfeldteile ankommt, wird die der Blende nachfolgende einzelne menisken- förmige Zerstreuungslinse (III) zweckmässig aus einem Glas aufgebaut, dessen Brechzahl deutlich kleiner ist als 1,59.
In den beistehenden Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes durch Linsenachsenschnitte dar gestellt. In der Fig. 1 ist zugleich das Bezeich nungsschema eingetragen. Die zu beiden Seiten der mit B bezeichneten Blende angeordneten Linsenglieder I, II und III, IV sind ebenso wie die Radien R, Dicken d und Luftabstände a der Reihe nach von der Seite der längeren Strahlungsweite nach der Seite der kürzeren Strahlungsweite hin durchnumeriert. Die ver wendeten Gläser sind in gleicher Reihenfolge durch ihre Brechzahlen nd und Abbesehen Zahl v charakterisiert.
In der Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Äquivalentbrennweite von f =150 mm in etwa 2/3 natürlicher Grösse gegeben, dessen Aufbau dem nachfolgenden Zahlenbeispiel proportional ist. Die Daten dieses Zahlen beispiels beziehen sieh auf die Brennweite 1. Dementsprechend sind auch die Radien der Linsen sowie die längs der optischen Achse ge messenen Linsendicken und Luftabstände in eben dieser gleichen Einheit angegeben. Das nutzbare Bildfeld hat bei der hohen relativen Öffnung von 1 : 2,3 eine Ausdehnung von 50 .
Innerhalb eines Gesichtsfeldes, dessen Durch messer 80 % der Brennweite beträgt, bleibt die grösste astigmatische Einstelldifferenz kleiner als 15 Zehntausendstel der Brennweite, wäh rend gleichzeitig die grösste sphärische Zonen abweichung sowie die grösste Durchkrümmung der seitlichen Bildschalen deutlich kleiner sind als 25 Zehntausendstel eben dieser Brenn weite und bezogen auf die Abbildung des fernen Objektes.
EMI0002.0006
Zahlenbeispiel:
<tb> f <SEP> = <SEP> 1,0 <SEP> Relative <SEP> Öffnung <SEP> = <SEP> 1: <SEP> 2,3
<tb> R1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0,4231
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 0,0420 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1,6676 <SEP> v1 <SEP> = <SEP> 41,9
<tb> R2 <SEP> = <SEP> + <SEP> 1,0075
<tb> u1 <SEP> = <SEP> 0,0018 <SEP> Luft
<tb> Ra <SEP> = <SEP> + <SEP> 0,2921
<tb> d2 <SEP> = <SEP> 0,0887 <SEP> n2 <SEP> = <SEP> 1,7015 <SEP> v2 <SEP> = <SEP> 41,1
<tb> R4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 1,1020
<tb> a2 <SEP> = <SEP> 0,0004 <SEP> Luft
<tb> R'4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 1,1020
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 0,0336 <SEP> n3 <SEP> = <SEP> 1,7552 <SEP> vs <SEP> = <SEP> 27,5
<tb> R5 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0,1868
<tb> a3 <SEP> = <SEP> 0,2057 <SEP> b1= <SEP> 0,10a7 <SEP> Blendenraum
<tb> b2 <SEP> = <SEP> <B>0,1000</B>
<tb> R6 <SEP> = <SEP> - <SEP> <B>0,2089</B>
<tb> d4 <SEP> = <SEP> 0,
0210 <SEP> n4 <SEP> = <SEP> 1,5673 <SEP> v4 <SEP> = <SEP> 42,8
EMI0003.0001
f <SEP> = <SEP> 1,0 <SEP> Relative <SEP> Öffnung <SEP> = <SEP> 1:2,3
<tb> R7 <SEP> - <SEP> 0,2819
<tb> a4 <SEP> =0,0004 <SEP> Luft
<tb> R8 <SEP> = <SEP> - <SEP> 1,2909
<tb> d5 <SEP> = <SEP> 0,0892 <SEP> n5 <SEP> = <SEP> 1,6584 <SEP> v5 <SEP> = <SEP> 57,1
<tb> Rh <SEP> = <SEP> R9 <SEP> - <SEP> 0,2072
<tb> d6 <SEP> = <SEP> 0,0294 <SEP> n6 <SEP> = <SEP> 1,5407 <SEP> v6 <SEP> = <SEP> 47,2
<tb> R10 <SEP> = <SEP> - <SEP> 0,3644 Die Glieder I und III sind also als unver- kittete Einzellinsen entgegengesetzten Stärke vorzeichens aufgebaut.
Das dem Glied III nachfolgende Glied IV besteht aus zwei Einzellinsen entgegengesetz ten Stärkevorzeichens, die beide durch das hier als Kittfläche RK ausgebildete innenstehende Nachbarflächenpaar vereinigt sind, dessen Krümmungsradius mit Ra = -0,2072 gegen die Blende hohl ist.
In der Vordergruppe ist das Glied II eben falls aus zwei Einzellinsen entgegengesetzten Stärkevorzeichens zusammengesetzt, deren innenstehendes Nachbarflächenpaar R4 und R4' gleiche Krümmungsradien aufweist und daher im Sollfall auch verkittet werden kann.
Das bereits gemannte Nachbarflächenpaar in dem Linsenglied IV ist, mit seinem Absolut wert des Krümmungsradius von 0,2072, sehr stark gekrümmt, wobei dieser Radienwert deutlich kleiner ist als 2/5 der Gesamtbrenn weite. Im Verlauf der Untersuchungen hat es sich gezeigt, dass diese vorgenannte sehr starke Durchkrümmung des Nachbarflächenpaares RK in diesem Linsenglied IV das Abbildungs vermögen sehr günstig beeinflusst, wobei dieses dann einem Optimalwert zustrebt, wenn dieser Radius so gewählt wird, dass der Krümmungs mittelpunkt des Nachbarflächenpaares in der Nahe des Blendenortes des Objektivs liegt.
Die Brechzahlenverteilung innerhalb des Objektivs ist derart, dass die Gläser der bei den dem Objekt- wie Bildraum am nächsten stehenden Sammellinsen mit n1 = 1,6676 und n5 = 1,6584 je eine Brechzahl besitzen, die deutlich grösser ist als 1,625. Die einzelstehende und der Blende nach folgende meniskenförmige Zerstreuungslinse III besteht aus einem Glas, dessen Brechzahl mit n4 = 1,5673 deutlich kleiner ist als 1,59.
Das arithmetische Brechzahlenmittel sämt licher Positivlinsen beträgt (1,6676 + 1,7015 + 1,6584) : 3 = 5,0275 : 3 = 1,67583. Der gleiche Wert für die Negativlinsen beträgt (1,7552 + 1,5673 +1,5407) : 3 = 4,8632 : 3 = 1,62107 und für die beiden Zerstreuungslinsen der Hintergruppe allein (1,5673 + 1,5407) 2 = 3,1080 : 2 = 1,5540. Es ist also 1,67583 deutlich grösser als 1,640. Der Wert 1,67583 ist auch grösser als 1,62107 + 0,0385 = 1,65957 und ist gleichzeitig grösser als 1,5540 + 0,0770 = 1,6310.
Fast lens with anastigmatic field flattening. The invention relates to a bright lens with an anastigmatic flattening of the image field, in which the diaphragm is enclosed by two lens groups in such a way that both in the front group standing on the side of the longer radiation range and in the rear group following the diaphragm each a simple unputted meniscus-shaped single lens is made of lenses opposite strength sign compound lens member follows. With good correction of the aperture errors, objectives of this type allow an anastigmatically flattened image field of around 50 usable size to be achieved.
The purpose of the present invention is to reduce the zone errors in the inner and extra-axial parts of the anastigmatically leveled image field. By correcting the residual image errors in a particularly low-zone manner, the lens can be given those properties that allow a field of view to be marked out in such a way, even in the case of bright embodiments with a given lens focal length, that the field of focus within it is a normal state for the tasks of reproduction technology the visual acuity drawing is reached, has such an expansion that its diameter corresponds approximately to this focal length.
According to the invention, the objective is constructed in such a way that, on the one hand, the two meniscus-shaped individual lenses (I and III) of the front and rear group facing the side of the longer radiation range have opposite strength signs and at the same time the meniscus-shaped divergent individual lenses (III) of the rear group have a meaning the photographic recording follows as the last counting lens element (IV), which is constructed in such a way that it is again composed of two individual lenses with opposite strength signs, the inner and adjacent surfaces of which are hollow towards the diaphragm,
and that in addition the dimensions of the glasses of the lenses are distributed within the objective in such a way that at least both the converging lens (L1 and L5) closest to the object and the image space consist of glasses whose refractive indices are significantly greater than 1.625.
Here as in the following, the refractive index of the glasses is always related to the d-line of the helium spectrum with a wavelength of 5876 AU.
It has been shown to be advantageous to choose the refractive power distribution within the last lens element (IV) in such a way that the radii of curvature of the two inner neighboring surfaces (R9 and R9 ') of this element are equal to one another and can thus be combined to form a cement surface (RK) .
These neighboring surfaces are therefore hollow towards the diaphragm. Advantageously, this neighboring pair of surfaces (PK) is bent so much that its (possibly mean) radius of curvature is significantly smaller than 2/5 of the equivalent width of the overall objective, taking into account a fine correction of the lateral image errors.
Insofar as the expression is clearly used here and in the following to emphasize a difference to a given value, it should always mean that the deviation from this value should be at least: For refractive indices 5 units of the fourth decimal, for dispersion -Difference 0.5% of the numerical difference, with radius relations 0.5%.
If a correction of the lateral image field parts with very few zones is important when performing the correction, the individual meniscus-shaped diverging lens (III) following the diaphragm is expediently constructed from a glass whose refractive index is significantly less than 1.59.
In the accompanying figures, two embodiments of the subject of the invention are provided by lens axis sections. In Fig. 1, the designation scheme is also entered. The lens elements I, II and III, IV arranged on both sides of the diaphragm labeled B are numbered consecutively from the side of the longer radiation range to the side of the shorter radiation range, as are the radii R, thicknesses d and air gaps a. The glasses used are characterized in the same order by their refractive indices nd and disregarding number v.
In FIG. 2, an exemplary embodiment for an equivalent focal length of f = 150 mm in approximately 2/3 natural size is given, the structure of which is proportional to the following numerical example. The data in this numbers, for example, refer to the focal length 1. Accordingly, the radii of the lenses and the lens thicknesses measured along the optical axis and the air gaps are also given in the same unit. At the high relative aperture of 1: 2.3, the usable image field has an extension of 50.
Within a field of view with a diameter of 80% of the focal length, the largest astigmatic setting difference remains less than 15 ten thousandths of the focal length, while at the same time the largest spherical zone deviation and the largest curvature of the lateral image shells are significantly smaller than 25 ten thousandths of this focal length and related to the image of the distant object.
EMI0002.0006
Numerical example:
<tb> f <SEP> = <SEP> 1,0 <SEP> Relative <SEP> opening <SEP> = <SEP> 1: <SEP> 2,3
<tb> R1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0.4231
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 0.0420 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1.6676 <SEP> v1 <SEP> = <SEP> 41.9
<tb> R2 <SEP> = <SEP> + <SEP> 1.0075
<tb> u1 <SEP> = <SEP> 0.0018 <SEP> air
<tb> Ra <SEP> = <SEP> + <SEP> 0.2921
<tb> d2 <SEP> = <SEP> 0.0887 <SEP> n2 <SEP> = <SEP> 1.7015 <SEP> v2 <SEP> = <SEP> 41.1
<tb> R4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 1.1020
<tb> a2 <SEP> = <SEP> 0.0004 <SEP> air
<tb> R'4 <SEP> = <SEP> + <SEP> 1.1020
<tb> d3 <SEP> = <SEP> 0.0336 <SEP> n3 <SEP> = <SEP> 1.7552 <SEP> vs <SEP> = <SEP> 27.5
<tb> R5 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0.1868
<tb> a3 <SEP> = <SEP> 0.2057 <SEP> b1 = <SEP> 0.10a7 <SEP> aperture space
<tb> b2 <SEP> = <SEP> <B> 0.1000 </B>
<tb> R6 <SEP> = <SEP> - <SEP> <B> 0.2089 </B>
<tb> d4 <SEP> = <SEP> 0,
0210 <SEP> n4 <SEP> = <SEP> 1.5673 <SEP> v4 <SEP> = <SEP> 42.8
EMI0003.0001
f <SEP> = <SEP> 1.0 <SEP> Relative <SEP> opening <SEP> = <SEP> 1: 2.3
<tb> R7 <SEP> - <SEP> 0.2819
<tb> a4 <SEP> = 0.0004 <SEP> air
<tb> R8 <SEP> = <SEP> - <SEP> 1.2909
<tb> d5 <SEP> = <SEP> 0.0892 <SEP> n5 <SEP> = <SEP> 1.6584 <SEP> v5 <SEP> = <SEP> 57.1
<tb> Rh <SEP> = <SEP> R9 <SEP> - <SEP> 0.2072
<tb> d6 <SEP> = <SEP> 0.0294 <SEP> n6 <SEP> = <SEP> 1.5407 <SEP> v6 <SEP> = <SEP> 47.2
<tb> R10 <SEP> = <SEP> - <SEP> 0.3644 The links I and III are therefore constructed as non-cemented individual lenses of opposite strengths.
The link IV following link III consists of two individual lenses opposite the strength sign, both of which are combined by the pair of adjacent surfaces on the inside, designed here as a cemented surface RK, whose radius of curvature is hollow with Ra = -0.2072 towards the aperture.
In the front group, the link II is also composed of two individual lenses of opposite strength signs, the inner neighboring pair of surfaces R4 and R4 'have the same radii of curvature and can therefore also be cemented in the desired case.
The already mentioned pair of adjacent surfaces in the lens element IV is very strongly curved with its absolute value of the radius of curvature of 0.2072, this radius value being significantly smaller than 2/5 of the total focal length. In the course of the investigations, it has been shown that the aforementioned very strong curvature of the neighboring pair of surfaces RK in this lens element IV has a very favorable effect on the imaging ability, which then strives for an optimal value if this radius is chosen so that the center of curvature of the neighboring pair of surfaces in is close to the aperture of the lens.
The refractive index distribution within the lens is such that the glasses of the convergent lenses closest to the object and image space with n1 = 1.6676 and n5 = 1.6584 each have a refractive index that is significantly greater than 1.625. The single standing meniscus-shaped diverging lens III following the diaphragm consists of a glass whose refractive index with n4 = 1.5673 is significantly smaller than 1.59.
The arithmetic mean of the refractive index of all positive lenses is (1.6676 + 1.7015 + 1.6584): 3 = 5.0275: 3 = 1.67583. The same value for the negative lenses is (1.7552 + 1.5673 +1.5407): 3 = 4.8632: 3 = 1.62107 and for the two divergent lenses of the rear group alone (1.5673 + 1.5407) 2 = 3.1080: 2 = 1.5540. So it is 1.67583 significantly larger than 1.640. The value 1.67583 is also greater than 1.62107 + 0.0385 = 1.65957 and is also greater than 1.5540 + 0.0770 = 1.6310.