DD148391A1 - Weitwinkelobjektiv - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelobjektiv hoher relativer Oeffnung von mindestens 1 : 3,5 und kleiner Baugroesze, bei dem ein zentraler sammelnder Objektivteil sowohl objekt- als auch bildseitig von je einem streuenden Meniskus umschlossen wird. Der sammelnde Objektivteil bestehtaus 4 einzelstehenden Linsengliedern, wobei vor dem Blendenraum ein nahezu afokaler verkitteter Meniskus, welcher eine monochromatisch fast wirkungslose Kittflaeche enthaelt und seine konvexe Flaeche dem Objektiv zuwendet, angeordnet ist, waehrend nach der Blende in Lichtrichtung eine Bikonvexlinse, ein streuender und eine sammelnder Meniskus folgen,die saemtlich ihre konvexe oder staerker Flaeche dem Bild zuwenden. Durch die Vermeidung von stark wirkenden Kittflaechen eignet sich diese Objektivkonstruktion fuer eine hochgenaue Fertigung mittels Zentrierdrehens.

Description

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Titel der Erfindung: Weitwinkelobjektiv

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Weitwinkelobjektiv hoher Auflösung, welches vorwiegend für fotografische und fotograimnetrische Zwecke dient.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Bekannte Weitwinkelobjektive besitzen einen zentralen sammelnden Objektivteil, der sowohl objekt- als auch bildseitig von je einem streuenden Meniskus umschlossen ist.

Bezüglich des zentralen Objektivteils unterscheiden sich die einzelnen Erfindungen.

In der Erfindungsbeschreibung CH 310552 besteht der zentrale Objektivteil aus vier luftraumgetrennten Linsengliedern, dabei sind zwei Linsenglieder mit Kittflächen zur chromatischen Korrektion versehen.

In der Erfindungsbeschreibung CH 449995 enthält der sammelnde Objektivteil zwei sammelnde durch die Blende getrennte Glieder, von denen jedes mindestens eine zur Blende erhabene Kittfläche enthält.

In DD 49692 und DE-AS 1273853 werden Weitwinkelobjektive beschrieben, bei denen der zentrale sammelnde Objektivteil aus zwei sammelnden Einzelgliedern aufgebaut ist, von denen jedes eine stark durchgebogene sammelnde und streuende Kittfläche enthält.

Alle beschriebenen Objektive haben eine große Baulänge, und vor allem sind die freien Durchmesser an der ersten

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Linse sehr groß, größer als das 3fache der sphärischen Bündeldurchmessers. Weiterhin besitzen diese Objektive im zentralen sammelnden Objektivteil Linsenglieder, die stark wirkende Kittflächen enthalten, d.h. bei denen diese Kittflächen starke Krümmungen aufweisen und/oder die Brechzahldifferenzen an diesen Flächen groß sind. Objektive, die solche extrem angespannten Kittflächen vermeiden, eignen sich nur für kleine relative Öffnungen bis zu maximal 1:5· Weiterhin sind die Linsenglieder des zentralen Objektivteils nur durch extrem kleine Lufträume voneinander getrennt, und auch für den Einbau einer Blende steht nur wenig Platz zur Verfügung.

Wegen der zuletzt beschriebenen Eigenheiten sind die bekannten Objektivkonstruktionen nicht geeignet für das Ver- fahren des Zentrierdrehens, was als modernstes Fertigungsverfahren gilt. Dieses Verfahren wird in der folgenden Literatur beschrieben:

Carnell et al.; Optica Acta 21 (1974) H. 6, S. 615 - 629 Sokolowa, J. S.; Opt.-Mech. Prom. 1973, H. 7, S. 53

Ziel der Erfindung: .

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Weitwinkelobjektiv zu schaffen, das die Anwendung des Zentrierdrehens (WP 80998) erlaubt, stark wirkende Kittflächen vermeidet und dabei noch eine kleine Baugröße und ein hohes Öffnungsverhältnis erreicht.

Wesen der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den bekannten Weitwinkelobjektiven den konstruktiven Aufbau des zentralen Objektivteils zu verändern.

Die Aufgabe wird bei einem Weitwinkelobjektiv hoher relativer Öffnung von mindestens 1:3,5 und einer Baugröße kleiner als dem 1,8fachen der Brennweite, bei dem ein zentraler sammelnder Objektivteil sowohl objekt- als auch beidseitig von je einem streuenden Meniskus umschlossen ist, dadurch gelöst, daß der zentrale sammelnde Objektivteil aus 4 einzelstehenden Linsengliedern aufgebaut ist,

_ 3 —

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bei diesem vor dem Blendenraum ein nahezu afokaler verkitteter Meniskus angeordnet ist, der seine konvexe Fläche dem Objekt zuwendet, während nach der Blende in Lichtrichtung eine Bikonvexlinse, ein streuender und ein sammelnder Meniskus folgen, die sämtlich ihre konvexe oder stärker konvexe Fläche dem Bild zuwenden, und wobei der Luftraum zwischen der Bikonvexlinse und dem streuenden Meniskus die Form einer Sammellinse und der Luftraum zwischen dem streuenden und dem sammelnden Meniskus die Form einer dünnen Zerstreuungslinse hat. Dabei ist die Differenz der Brechzahlen der verwendeten Gläser bei dem vor dem Blendenraum stehenden nahezu afokalen verkitteten Meniskus kleiner als 0,05. Die Konstruktionselemente für eine Brennweite f = 1 sind in den Tabellen 1 bis 3 angegeben.

Diese Erfindung hat den Vorteil, daß für die angegebenen Linsenanordnungen das Verfahren des Zentrierdrehens angewendet werden kann. Dazu ist es nötig, daß zwischen den Linsengliedern genügend große Abstände vorhanden sind.

Auch ist ein genügend großer Blendenraum vorhanden zum Einbau einer Blende oder eines Verschlusses. Dieses Weitwinkelobjektiv besitzt eine kleine Baugröße und eine hohe Lichtstärke von mindestens 1:3>5· Die freien Durchmesser an der ersten Linse bleiben relativ klein. Es kommen keine stark wirkenden Kittflächen vor.

Ausführungsbeispiel: _i

Die Erfindung soll an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren 1 und 2 zeigen die Anordnung und die Form der einzelnen Linsenglieder. Der zentrale sammelnde Objektivteil besteht aus 4 einzelstehenden Linsen bzw. Gliedern. In Lichtrichtung vor dem Blendenraum ist ein Meniskus 2 mit einer Kittfläche angeordnet. Hinter dem Blendenraum Ip sind eine Bikonvexlinse 3» ein streuender und ein sammelnder Meniskus 4 und 5 angeordnet. Dieser Objektivteil wird sowohl objekt- als auch bildseitig von je einem streuenden Meniskus 1 und 6 umschlossen.

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Der vor dem Blendenraum angeordnete Meniskus 2 ist wenig wirksam und nahezu afokal. Er enthalt eine monochromatisch fast wirkungslose Kittfläche, d.h. diese Kittfläche dient nur zur chromatischen Korrektion. Die Brechzahldifferenz der angrenzenden Gläser ist deutlich kleiner als 0,05. Der genannte Meniskus 2 wendet seine konvexe Fläche dem Objekt zu und besitzt eine Brennweite, welche betragsmäßig mindestens 3mal größer als die Brennweite des GesamtObjektivs ist. Seine Durchbiegung muß in einer solchen Größenordnung sein, daß der Blendenraum die Form einer schv/achen durchgebogenen Sammellinse annimmt, d.h. die der Blende zugewandte hohle Fläche muß stärker gekrümmt sein als die der Blende zugewandte Fläche der nachfolgenden Bikonvexlinse 3« Durch den speziellen Aufbau des Innengliedes, d.h. durch die Anordnung eines streuenden Meniskus 4 hinter der Bikonvexlinse 3 und durch die beschriebene Ausbildung des Blendenraumes gelingt, im Gegensatz zu bekannten Weitwinkelobjektiven mit sphärisch wirkenden Kittflächen, eine fast zonenfreie sphärische und Komakorrektion. Die Bikonvexlinse 3, der streuende und der sammelnde Meniskus 4 und 5 wenden sämtlich dem Bild ihre konvexe oder stärker konvexe Fläche zu. Dabei hat der Luftraum zwischen der Bikonvexlinse 3 und dem streuenden Meniskus 4 die Form einer Sammellinse und der Luftraum zwischen dem streuenden und dem sammelnden Meniskus 4 und 5 die Form einer dünnen Zerstreuungslinse. Die Tabellen 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung für eine Brennweite f = 1 mit relativen Öffnungen zwischen 1:3,5 und 1:2,8 und Feldwinkeln zwischen 2 er' = 80° und 2 (T = 92°.

Figur 1 zeigt eine Anordnung, welche den ersten beiden Ausführungsbeispielen in den Tabellen 1 und 2 entspricht. Figur 2 zeigt eine Anordnung, welche dem 3· Ausführungsbeispiel gemäß Tabelle 3 entspricht. Dieses letzte Beispiel ist feinstkorrigiert für die vignettierungsfreie Öffnung und erreicht demzufolge eine sehr gleichmäßige Auflösung über das gesamte Bildfeld und eine äußerst günstige Lichtverteilung entsprechend cosV

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Trotz der hohen relativen Öffnungen bleiben sämtliche Objektivbeispiele in der Baulänge unter 1,8»f, und alle Objektivbeispiele besitzen nur 6 Lincenglieder. Bei allen Beispielen wurde eine geringe sphärische Aberration, eine Asymmetriefehlerfreiheit und eine gute Ebnung der meridionalen Bildschale erreicht·

In den Tabellen 1 bis 3 bedeuten r^ bis r^ die Krümmungsradien der jeweiligen Linsenflächen (links beginnend in den jeweiligen Figuren), d₁ bis d~ sind die Dicken der Linsen, 1- bis I₁- sind die Abstände der Linaenglieder, η sind die Brechzahlen für die grüne Quecksilberlinie λ S= 546 nm, ν die Abbe-Zahlen, f ist die Brennweite und s¹ ist die bildseitige Schnittweite. Mit dem erwähnten Verfahren des Zentrierdrehens können bei dieser Objektivkonstruktion die Krüimungsmittelpunkte von je zwei optischen Flächen, nämlich der äußeren Begrenzungsflächen eines Linsengliedes, exakt auf die vorgegebene optische Achse ausgerichtet v/erden. Da das Objektiv insgesamt nur eine, und zwar eine wenig wirksame Kittfläehe enthält, wirken sich die Restfehler dieser Fläche nach der Zentrierung des Linsengliedes 2 nur sehr wenig auf die Bildgüte aus.

Tabelle 1: (Ausführungsbeispiel 1)

£ a 1 ; relative Öffnung 1:3,4 ; Feldwinkel 2(T= 92° s¹= 0,354 ; Baulänge = 1,680 .

Radien	+ 0,5832	Dicken und	0,0758	. Brechzahlen	Abbesche
		Luftabstände		ne	Zahlen ν
T1 a	+ 0,3151		0,1896
I		d1 =		1,5186	63,9
	+ 0,7205	ι	0,1896
C.		1I B
r^ a	- 0,8724	I	0,0443
				1,6713	41,6
	+ 0,6719		0,1580
4		d, =		1,6776	32,0
	+ 0,7490		0,2453
I?		I2 =
rA a	- 0,4529	C	0,0885
D		dA =		1,5544	63,3
r7 a	- 0,3617		0,0860
/		1 is
rft =	- 0,5114	3	0,0190
O		dc a		1,7343	28,1
rQ a	- 8,5078	Ό	0,1390
		1 =
rm -	- 0,9905		0,3691
IU		d/- ss		1,6059	60,7
χ» s:	- 0,4224		0,0758
Tl		lc =
r1? ~	- 1,7375
lc	d7 =	1,6241	36,1
r13 =

Tabelle 2: (Ausführungsbeispiel 2)

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f = 1 ; relative Öffnung 1:2,8 ; Feldwinkel 2 ο" = s¹= 0,334 ; Baulänge = 1,724

Radien Dicken und Brechzahlen Abbesehe

Luftabstände η Zahlen ν

e e

r. = + 0,5464

d- = 0,0669 1,5590 58,3

T₉ = + 0,3093 ^Ί

^ά I₁ a 0,1591

r^ » +0,7784 '

d_P = 0,1743 1,7279 37,7

d. = 0,0669 1,7231 29,3

Ip a 0,1490

d. a 0,2685 1,5914 61,0

1, = 0,0745

ας β 0,0796 1,7686 26,3

1. = 0,0088

d_A a 0,1553 1,6229 60,0

1_ς = 0,4310

d₇ = 0,0897 1,6776 32,0

r4	= - 1,9613
τ5	a + 0,6626
r6	a + 0,8521
r7	8 - 0,4444
r8	a - 0,3642
r9	= - 0,4973
r10	= - 3,2593
r11	- - 0,9416
r12	s - 0,4349
r13	= - 1,3478

-⁸ - 2 1 8 092

Tabelle 3: (Ausführungsbeispiel 3)

f β 1 ; relative Öffnung 1:3,5 ; Feldwinkel 2cT = 80° s'= 0,366 ; Baulänge = 1,617

Radien	+ 0,7589	Dicken und	β 0,0640	Brechzahlen	Abbesehe
		Luftabstände		ne	Zahlen ν
r1 =	+ 0,3323		β 0,1791
I		d1		1,5186	63,9
χ s	+ 0,5407	I	=0,1791
		I1
r3 =	+10,6284	I	β 0,0512
		d2		1,7352	46,1
4	+ 0,5407	C.	= 0,1279
r» —		d-j		1,7045	29,8
	+ 0,6893		= 0,2814
Γ/; =		I0
	- 0,4904	C	= 0,0895
Trj B		di		1,5709	62,9
/	- 0,3789	4	= 0,1023
rR β
	- 0,5168	j	β 0,0256
rQ β		dj.		1,7919	25,5
y	- 8,8615		= 0,1407
r =
IU	- 1,0924	4	= 0,2993
ri 1 "		dy-		1,6664	56,1
	- 0,4249		β 0,0768
		1S
Ic	- 1,6041
r13 =	d7	1,6522	33,6

Claims (3)

1. Erfindungaanspruch;

   1. Weitwinkelobjektiv hoher relativer Öffnung von mindestens 1:3,5 und einer Baugröße kleiner als das 1,8fache der Brennweite, bei dem ein zentraler sammelnder Objektivteil sowohl objekt- als auch bildseitig von je einem streuenden Meniskus umschlossen ist, gekennzeichnet dadurch , daß der zentrale sammelnde Objektivteil aus 4 einzelstehenden Linsengliedern aufgebaut ist, wobei bei diesem vor dem Blendenraum ein nahezu afokaler verkitteter Meniskus mit seiner konvexen Fläche in Richtung des Objektes angeordnet ist, während nach der Blende in Lichtrichtung eine Bikonvexlinse, ein streuender und ein sammelnder Meniskus nachgeordnet sind, die sämtlich ihre konvexe oder jeweils stärker konvexe Fläche in Richtung des Bildes angeordnet haben, und der Luftraum zwischen der Bikonvexlinse und dem streuenden Meniskus die Form einer Sammellinse und der Luftraum zwischen dem streuenden und dem sammelnden Meniskus die Form einer dünnen Zerstreuungslinse aufweist.
2. 2. Objektiv nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei dem vor dem. Blendenraum stehenden nahezu afokalen verkitteten Meniskus die Differenz der Brechzahlen der verwendeten Gläser kleiner als 0,05 ist.
3. 3. Objektiv nach Punkt 2, gekennzeichnet durch die in der Tabelle 1 für eine Brennweite f = 1 angegebenen Konstruktionselemente.

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