Photographisches Objektiv hoher Apertur Die Erfindung bezieht sich auf ein photographi sches Objektiv hoher Apertur.
Verschiedene Arten photographischer Objektive mit verhältnismässig hoher Apertur sind bereits vor geschlagen worden. Es ist bekannt, dass bei dem der zeitigen Stand der Objektivtechnik die obere Grenze der Apertur bei f:1,4 liegt. Bei diesen Ultrarapid objektiven müssen die Einzellinsen äusserst dünne Rand- oder Mittelteile aufweisen, vorausgesetzt, dass keine speziellen optischen Glassorten verarbeitet wor den sind. Derartige Linsen sind für Serien- und Mas senproduktionen jedoch ungeeignet. Insbesondere ist es sehr schwierig, das Bildfeld zu ebnen, so dass auf die ebene Fläche eines 35-mm-Normal-Kinofilms das Bild nicht restlos scharf eingestellt werden kann.
Dar aus ergibt sich notwendigerweise, dass die Scharfein stellung auf einer gekrümmten Fläche dieses Negativ formates vorgenommen werden muss.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein lichtstarkes photographisches Objektiv zu schaffen, das vorteilhaft aus optischen Gläsern hergestellt ist, die bisher üblicherweise zur Herstellung photographi- scher Objektive Anwendung fanden und das sich zur Verwendung in Kameras mit einem Negativformat von 36 x 24 mm eignet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtstarkes photographisches Objektiv, welches aus zwei durch einen eine Blende enthaltenden Luftraum voneinander getrennte Objektivhälften besteht. Kennzeichnend für das erfindungsgemässe Objektiv ist, dass die zweite bildseitige Objektivhälfte fünf Linsen umfasst, die durch Luft in drei Gruppen aufgeteilt sind, wobei die erste Gruppe eine plankonvexe Linse ist, deren ebene Begrenzungsfläche der objektivseitigen Objektiv hälfte gegenüberliegt, während die zweite Gruppe sammelnd wirkt und eine plankonkave Linse aufweist, deren ebene Fläche mit der ebenen Fläche einer plan- konvexen Linse verbunden ist,
während die dritte Linsengruppe zerstreuend wirkt und eine plankonkave Linse enthält, deren ebene Fläche mit der ebenen Fläche einer plankonvexen Linse vereinigt ist, wobei diese drei Gruppen so angeordnet sind, dass alle sphä rischen Flächen ihre konkave Seite der ersten Objek- tivhälfte zukehren, so dass der hintere Brennpunkt der zweiten Objektivhälfte so weit wie möglich nach der Bildebene zu verlagert ist.
Durch diese Art des Linsenaufbaus wird es mög lich, ein photographisches Objektiv auszubilden, das bei Verwendung handelsüblich optischer Gläser hohe Apertur, etwa von f:1,3- bis zu f:0,8 aufweist, ohne dass die bisherigen Schwierigkeiten der Schaffung der artiger Objektive entgegenstehen.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Objektivs soll anschliessend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Im einzelnen zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch das photographi sche Objektiv in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die sphäri sche und chromatische Aberration und die Sinus bedingung des in Fig. 1 dargestellten Objektivs zeigt, Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die astigma- tische Aberration des Objektivs veranschaulicht,
und Fig. 4 eine graphische Darstellung, aus der die durch das Objektiv nach Fig. 1 erzeugte Bildver zerrung ersichtlich ist.
Das in der Fig. 1 dargestellte photographische Objektiv besitzt eine relative Apertur von f:1,1 und eine Brennweite von 50 mm. Es weist eine konkav konvexe Meniskuslinse 1 auf, deren Scheitel dem Auf nahmegegenstand zugewandt ist. Die Linse 1 besteht aus äusserst dichtem Baryumflintglas (hD = 1,6700 und vD = 47,2, wobei nD der Brechungsindex für das mo nochromatische Licht der Fraunhoferschen Linien D und vD die Abbesche Zahl ist).
Der Krümmungshalb- messer der ersten sphärischen Fläche r,. der Linse 1, d. h. der Fläche, die dem Aufnahmegegenstand un mittelbar gegenüberliegt, hängt von dem maximalen Einfallwinkel der durch das Objekt einfallenden Strahlen ab. Der Krümmungshalbmesser r2 der rück wärtigen sphärischen Fläche und die Dicke dl der Linse 1 sind so bestimmt, dass die gewünschte Brenn weite erreicht wird und die Verzerrung auf ein Mini mum reduziert ist.
Die zweite Linsengruppe der ersten Objektivhälfte ist so angeordnet, dass sie unter Bildung eines sehr kleinen Luftspalts 1, von der ersten Gruppe getrennt ist. Die zweite Linsengruppe wirkt zerstreuend; sie besteht aus drei Linsen; eine konkavkonvexe meniskus- artige Linse 2, eine bikonvexe Linse 3 und eine bikon kave Linse 4 sind in der beschriebenen Reihenfolge mittels Kanadabalsam zusammengekittet. Von der Grösse des Luftzwischenraumes h hängt die Verzerrung ab.
Die erste Linse 2 der zweiten Gruppe ist aus äusserst dichtem Baryumflintglas (nD = 1,6700, vD = 47,2) hergestellt. Die zweite Linse 3 besteht aus Bor silikat-Kronglas (nD = 1,5163, vD = 64,0). Die Linse 4 besteht aus extra dichtem Flintglas (nD = 1,7400, vD = 28,2). Der Krümmungshalbmesser der rückwär tigen konkaven Fläche +r6 der Linse 4 ist einer der wichtigsten Faktoren bei einem Objektiv hoher Aper tur.
Die Krümmungshalbmesser -r5 und +r6 und die Dicke d4 der Linse 4 sind dazu bestimmt, die sphärische, astigmatische und chromatische Aberration, Verzeich nung und Wölbung zu korrigieren und die Sinusbe- dingung zu erfüllen.
Die zweite Objektivhälfte umfasst die dritte, vierte und fünfte Linsengruppe; sie besteht insgesamt aus fünf Linsen, die durch Luft in drei Gruppen aufgeteilt sind. Diese zweite Objektivhälfte ist zwischen der ab schliessenden rückwärtigen Begrenzungsfläche und dem hintern Brennpunkt des ersten Systems ange ordnet, und der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Objektivhälfte ist l2. Die Linse 5 ist als plan konvexe Linse ausgebildet und besteht aus besonders dichtem Baryumflintglas (nD = 1,6700, vD = 47,2).
Zwischen der dritten und vierten Gruppe ist der Luftzwischenraum 13 angeordnet. Die vierte Gruppe umfasst eine plankonkave Linse 6 und eine plankon vexe Linse 7, deren Planflächen mittels Kanadabalsam zusammengekittet sind.
Die Länge des Luftzwischenraumes<B>1,</B> ist dazu be stimmt, die sphärische und astigmatische Aberration und die Verzeichnung zu korrigieren. Der Krüm- mungshalbmesser der sphärischen Stirnfläche -r9 der Linse 6 bewirkt die Korrektur der Verzeichnung und dient dazu, die Lichtfleckbildung zu verhindern (mit Lichtfleckbildung ist der optische Vorgang bezeichnet, bei dem störendes Licht durch gegenseitige Reflexion einander gegenüberliegender Linsen zustande kommt).
Ein leichtes Flintglas (nD = 1,5814, VD = 40,8) wird als Material für die Linse 6 verwendet. Der Krüm- mungshalbmesser der rückwärtigen sphärischen Fläche -r11 der plankonvexen Linse 7 ist dazu bestimmt, die chromatische und sphärische Aberration zu korrigie ren, die Lichtfleckbildung zu verhindern und weiter hin die gewünschte hintere Brennweite des zweiten Linsensystems zu ergeben. Die Linse 7 ist aus beson ders dichtem Baryumkronglas (rzD = 1,6584, vD = 50,8) hergestellt.
Die fünfte Linsengruppe, die die dritte der zweiten Objektivhälfte darstellt, ist mit einem Abstand 1, von der vierten Gruppe angeordnet. Diese Gruppe hat streuende Eigenschaften und umfasst einen Achroma- ten, der aus einer plankonkaven Linse 8 und einer plankonvexen Linse 9 besteht, die mittels Kanada balsam zusammengekittet sind. Die Länge des Luft zwischenraumes 14 dient hauptsächlich zur Berichti gung des Koma.
Die Linse 8 ist aus leichtem Baryum- flintglas LBF 4 (nD = 1,5796, VD = 53,9) hergestellt, während die Linse 9 aus besonders dichtem Kronglas EDC 5 (nD = 1,6584, vD = 50,8) gefertigt ist. Der Krümmungshalbmesser -r,2 der sphärischen Stirn fläche der Linse 8 ist so bestimmt, dass die Verzeich nung und die sphärische Aberration auskorrigiert sind.
Der Krümmungshalbmesser -r14 der rückwärtigen sphärischen Fläche der Linse 9 hilft ebenfalls mit, die Verzeichnung, die Bildfeldwölbung und die sphä rische Aberration zu korrigieren. Die sphärische Ab erration kann durch geeignete Wahl der Dicke der Linsen 8 und 9, d8 und d9 vermindert werden.
Eine Irisblende 10 ist zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe angeordnet.
<I>Zahlenbeispiel</I> Die Daten der verschiedenen Linsen, aus denen das photographische Objektiv zusammengesetzt ist, sind in folgender Zahlentabelle wiedergegeben: Das damit zu verwirklichende Objektiv hat eine Brennweite von 51,813 mm und eine Apertur von F: 1,1. Es ist für 36 x 24 mm ebenes Negativformat ge eignet.
EMI0002.0088
<I>r,.</I> <SEP> _ <SEP> -f- <SEP> 35,8 <SEP> mm <SEP> dl <SEP> = <SEP> 8,35 <SEP> mm <SEP> <I>r$</I> <SEP> _ <SEP> -23,0 <SEP> mm <SEP> 13 <SEP> = <SEP> 0,71 <SEP> mm
<tb> r2 <SEP> = <SEP> -r240,0 <SEP> mm <SEP> h <SEP> = <SEP> 0,1 <SEP> mm <SEP> r9 <SEP> = <SEP> -20,0 <SEP> mm <SEP> dr<I>,</I> <SEP> = <SEP> 0,78 <SEP> mm
<tb> r3 <SEP> = <SEP> + <SEP> 21,0 <SEP> mm <SEP> d2 <SEP> = <SEP> 7,33 <SEP> mm <SEP> rlo <SEP> = <SEP> oc <SEP> <I>d</I><B>7</B> <SEP> = <SEP> 8,52 <SEP> mm
<tb> r4 <SEP> = <SEP> '-, <SEP> 51,0 <SEP> mm <SEP> d3 <SEP> = <SEP> 4,5 <SEP> mm <SEP> r" <SEP> _ <SEP> -16,7 <SEP> mm <SEP> 14 <SEP> = <SEP> 0,67 <SEP> mm
<tb> r5 <SEP> = <SEP> -330,0 <SEP> mm <SEP> d4 <SEP> = <SEP> 1,45 <SEP> mm <SEP> r12 <SEP> = <SEP> -16,3 <SEP> mm <SEP> d8 <SEP> = <SEP> 1,2 <SEP> mm
<tb> r6 <SEP> = <SEP> + <SEP> 11,5 <SEP> mm <SEP> 12 <SEP> = <SEP> 11,
46 <SEP> mm <SEP> r13 <SEP> = <SEP> oc <SEP> d9 <SEP> = <SEP> 6,5 <SEP> mm
<tb> r- <SEP> = <SEP> oc <SEP> d5 <SEP> = <SEP> 5,42 <SEP> mm <SEP> r14 <SEP> = <SEP> -23,0 <SEP> mm
EMI0003.0001
Sorten <SEP> des <SEP> optischen <SEP> Glases
<tb> Nummer <SEP> Name <SEP> und <SEP> allgemeine <SEP> Kurz- <SEP> Brechungs- <SEP> Abbe der <SEP> Linse <SEP> Klassifizierung <SEP> Bezeichnung <SEP> indizes <SEP> Wert
<tb> 1 <SEP> Besonders <SEP> dichtes <SEP> Baryumflintglas <SEP> EDBF <SEP> 670472 <SEP> 1,6700 <SEP> 47,2
<tb> 2 <SEP> Besonders <SEP> dichtes <SEP> Baryumflintglas <SEP> EDBF <SEP> 670472 <SEP> 1,6700 <SEP> 47,2
<tb> 3 <SEP> Bor-Silikatkronglas <SEP> BSC <SEP> 516640 <SEP> 1,5163 <SEP> 64,0
<tb> 4 <SEP> Besonders <SEP> dichtes <SEP> Flintglas <SEP> EDF <SEP> 740282 <SEP> 1,7400 <SEP> 28,
2
<tb> 5 <SEP> Besonders <SEP> dichtes <SEP> Baryumflintglas <SEP> EDBF <SEP> 670472 <SEP> 1,6700 <SEP> 47,2
<tb> 6 <SEP> Leichtes <SEP> Flintglas <SEP> LF <SEP> 581408 <SEP> 1,5814 <SEP> 40,8
<tb> 7 <SEP> Besonders <SEP> dichtes <SEP> Baryumkronglas <SEP> EDBC <SEP> 658508 <SEP> 1,6584 <SEP> 50,8
<tb> 8 <SEP> Leichtes <SEP> Baryumflintglas <SEP> LBF <SEP> 580539 <SEP> 1,5796 <SEP> _ <SEP> 53,9
<tb> 9 <SEP> Besonders <SEP> dichtes <SEP> Baryumkronglas <SEP> EDBC <SEP> 658508 <SEP> 1,6584 <SEP> 50,8 Bei früher mittels Zusammenkittung verbundenen Linsen waren die Verbindungsflächen üblicherweise von sphärischer Formgebung.
Beim vorliegenden Aus führungsbeispiel werden jedoch, wie bei der vierten und fünften Gruppe zu erkennen ist, ebene Verbin dungsflächen benutzt. Durch die Verwendung dieser ebenen Flächen ist es möglich, jede Aberration auszu schalten und einen weiten Bildwinkel zu erhalten.
Es ist festzustellen, dass die zweite Objektivhälfte, die die dritte, vierte und fünfte Linsengruppe umfasst, so angeordnet ist, dass alle sphärischen Begrenzungs flächen dieser drei Gruppen in Richtung gegen das erste Linsensystem konkav ausgebildet sind. Wenn die drei Gruppen so angeordnet wären, dass sämtliche dieser gegen das erste Linsensystem gerichteten sphä rischen Begrenzungsflächen konvex ausgebildet wären, würde die Hauptbildebene der zweiten Objektivhälfte in der Richtung zum Aufnahmegegenstand zu ver schoben sein.
Daraus ergibt sich, dass der Abstand zwischen der abschliessenden rückwärtigen Fläche und dem hintern Brennpunkt der zweiten Objektivhälfte kürzer ist, und daraus wiederum folgt, dass der ge wünschte Bildwinkel nicht erhalten werden kann. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass je grösser die Apertur ist, die Länge der Glasteile, welche von den Strahlen zu durchsetzen sind, grösser wird und der hintere Brennpunkt näher an besagte rückwärtige Fläche her anrückt. Deshalb muss die Hauptbildebene so weit wie möglich in rückwärtiger Richtung angeordnet werden, um einen grösseren Bildwinkel zu erhalten.
Experimen tell war festzustellen, dass, wenn die frühere Objektiv ausbildung angewendet wird, die Linse, die unmittel bar einer Linse vorausgeht, die zum Divergieren des Lichtstrahlenbündels bestimmt ist, das von der zweiten Gruppe dieses Systems, d. h. von den Linsen 6 und 7 konvergiert wird, einen genügend kleinen Krümmungs- halbmesser hat, um die untere Grenze zu erreichen, so dass der Krümmungshalbmesser zu klein wird, um den gewünschten Bildwinkel zu erhalten. Die darge stellte Anordnung vermeidet diese Schwierigkeit.
Ge- mäss dieser Anordnung kann die Hauptbildebene so weit wie möglich nach hinten verschoben und der hintere Brennpunkt kann ebenfalls weit genug von der abschliessenden rückwärtigen Fläche entfernt ange ordnet werden.
Das beschriebene Objektiv, das aus einer zweiten Objektivhälfte, die eine Brennweite von 31,544 mm hat, und aus der ersten Objektivhälfte, die eine Brenn weite von 131,17 mm besitzt, besteht, hat, bezogen auf einen Abstand der beiden Objektivhälften von 11,46 mm eine Brennweite von 51,813 mm; der Abstand zwischen der letzten Fläche (r,4) des Objektivs und seinem bildseitigen Brennpunkt beträgt 15,95 mm.
Verschiedene Kurven, die in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt sind, beweisen die technische Überlegen heit des beschriebenen Objektivs.
Fig. 2 gibt eine graphische Darstellung wieder, die die sphärische und die chromatische Aberration und die Sinusbedingung des in der obigen Tabelle gezeigten Objektivs darstellt. Die Ordinaten entsprechen den Abständen der in das Objektiv einfallenden Licht strahlen von seiner optischen Achse, d. h. den Einfall höhen, und die Abszissen geben die Abweichungen des zustande kommenden Bildes von der idealen Bild ebene an.
Die ausgezogene Linie, die nicht mit einem Bezugszeichen versehen ist, ist die Kurve der sphäri schen Aberration für monochromatisches Licht der Fraunhoferschen Linie D; die gestrichelte Linie ist die Kurve der Sinusbedingung für sie. Die ausgezogenen Linien mit den Bezugszeichen c und g verbildlichen die Bildlagen für monochromatisches Licht der Fraun- hoferschen Linien C bzw. G.
Aus diesen Kurven ist ersichtlich, dass das Objektiv die Sinusbedingung besser erfüllt als bestehende bekannte Objektive, die verhältnismässig kleine Apertur haben.
Fig. 3 gibt eine graphische Darstellung wieder, die die astigmatische Aberration des beschriebenen Ob jektivs verbildlicht. Die Ordinaten entsprechen den Winkeln. in das Objektiv einfallender Lichtstrahlen be züglich der optischen Achse des Objektivs, d. h. Ein- fallwinkel und Abszissen haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. 2. Die ausgezogene Linie verbildlicht die Lage der sagittalen Bildschale und die gestrichelte Linie die Lage der meridionalen Bildschale.
Beide Linien sind auf das monochromatische Licht der Fraunhoferschen Linie D bezogen. Diese Kurven zeigen, dass die Berichtigung der astigmatischen Ab erration ganz ausgezeichnet ist.
Aus den Kurven der Fig. 3 ist zu ersehen, dass die Wölbung des Bildes gering ist; das beschriebene Ob jektiv befriedigt hinreichend die Petzvalsche Bedingung.
Fig. 4 gibt eine graphische Darstellung wieder, die der Verzeichnung des Bildes entspricht. Die Ordinaten geben die Einfallwinkel und die Abszisse die Unter schiede zwischen den Grössen des tatsächlichen und des idealen Bildes. Es ist ersichtlich, dass die Verzeich nung des durch das beschriebene Objektiv erzeugten Bildes gering ist und durchaus den Vergleich mit durch ein bekanntes Objektiv erzeugten Bildern ermöglicht.
Die Krümmungshalbmesser und die Dicken der verschiedenen Linsen sowie die Abstände zwischen den Linsen können innerhalb gewisser Grenzen ent sprechend des für die optischen Gläser verwandten Sorten und der Brennweite des gesamten Objektivs usw. verändert werden. Der Bereich, innerhalb dessen verschiedene Linsen der zweiten Objektivhälfte abge wandelt werden können, ist in Prozentwerten hinsicht lich der Brennweite des Objektivs in der folgenden Tabelle angegeben.
EMI0004.0024
0% <SEP> d" <SEP> = <SEP> 8-11,4% <SEP> -r11 <SEP> = <SEP> 30-40% <SEP> 14 <SEP> = <SEP> 0,6-1,4%
<tb> 42-54% <SEP> ja <SEP> = <SEP> 0,8-1,8% <SEP> -ris <SEP> = <SEP> 30-36% <SEP> d, <SEP> = <SEP> 1,4-3,2%
<tb> -r9 <SEP> = <SEP> 36-48% <SEP> d, <SEP> = <SEP> 1,5-3,6% <SEP> j'1, <SEP> = <SEP> 0% <SEP> d9 <SEP> = <SEP> 9-14%
<tb> rlo <SEP> = <SEP> 0% <SEP> <I>d, <SEP> =</I> <SEP> 14-18% <SEP> -r14 <SEP> = <SEP> 42-54%