DD282302A5 - Weitwinkelobjektiv - Google Patents

Abstract

Die Erfindung umfaszt ein Weitwinkelobjektiv als Aufnahmeobjektiv einer Luftbildmeszkammer, bestehend aus 11 Linsen und 14 Gas-Luft-Flaechen, dessen erstes optisches Element bildseitig nach der Mittenblende eine sammelnde Fluszspat- oder fluszspataehnliche Linse ist. Durch die grosze Brechzahldifferenz zum darauffolgenden Meniskus und durch die hochbrechende Dreifachgruppe objektseitig vor der Mittenblende werden hohe Aufloesung, geringe Restverzeichnung und minimale Farbquerfehler erreicht.{Optik; Objektiv; Weitwinkelobjektiv; Aufnahmeobjektiv; Luftbildmeszkammer; Fluszspatlinse}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung kann als Aufnahmeobjektiv in Luftbildmeßkammern eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei Objektiven für die Luftbildaufnahmetechnik sind flächengewichtetes Auflösungsvermögen (AWAR)₁ Auflösung an der schlechtesten Bildstelle, Verzeichnung und Farbquerfehler die Hauptleistungskenndaten zur Beschreibung der optischen Abbildungsleistung. Sie müssen in Relation zum technologischen Schwierigkeitsgrad zum Materialeinsatz und zur Masse bzw. Abmessung des Objektivs gesehen werden

Es existieren derzeit drei qualitätsmäßig vergleichbare Aufnahmeobjektive für Luftbildmeßkammern:

- Das Universal Aviogon 15/4 UAG (f:4) besitzt mit einem AWAR von 75 L/mm, einer Auflösung von 40 L/mm ander schlechtesten Bildstelle und einer Verzeichnung von +/-3μιη gemessen an der Baulänge von etwa 372 mm und dem maximalen Linsendurchmesser von etwa 234mm und einer 13linsigen Objektivausführung mit je einer 3- und 4fach Ansprenggruppe relativ niedrige Leistungsdaten.

Diese Leistungskenndaten für das AWAR und die Auflösung von der schlechtesten Bildstelle werden außerdem nicht für die volle Öffnung k = 4 erreicht, sondern erst im abgeblendeten Zustand mit k = 5,6. Damit ist die maximale Öffnung bei einer Forderung nach möglichst hoher Auflösung praktisch nicht nutzbar. Für dieses Objekt ist etwa 550nm als Achromatisierungswellenlänge gewählt worden. Dadurch bleibt der Farbquerfehler im kurzweiligen Bei eich für 480 nm unter 20 pm. Im langwelligen Spektralbereich treten auf Grund des relativ großen sekundären Spektrums bereits bei 650 nm Farbquerfehler bis 20μιη auf.

- Das PleogonA4/150hat ein AWAR von 80 L/mm, eine Auflösung von 67 L/mm an der schlechtesten Bildstelle und eine Verzeichnung von +/-5pm. Darüber hinaus ist bekannt, daß die besten Exemplare dieses Types ein AWAR bis 96L/mm und eine Verzeichnung von +/-1pm erreichen. Für die Achromatisierung des Farbquerfehlers wurde die Wellenlänge λ = 610nm gewählt. Auf Grund des relativ großen sekundären Spektrums verbleibt für = 480 nm ein Farbquerfehler von etwa 60 pm und für 650 nm von etwa 5 pm. Über Masse und Abmessung des Objektives ist nichts bekannt. Der materielle Aufwand ist mit 9 Linsen relativ gering.

Das Objektiv besitzt jedoch extreme Linsenformen mit einem Mittendickenverhältnis von etwa 30:1 und extremen Durchbiegungen, so daß es technologisch schwer hf -teilbar ist.

- Das Lamegon 4,6/150 DM besitzt ein AWAR von 90 L/mm eine Auflösung von 70 L/mm an der schlechtesten Bildstelle und eine Verzeichnung von +/-1pm. Leistungsbegrenzend bei der optischen Abbildung wirkt sich bei diesem Objektiv der Farbquerfehler aus. Er beträgt für 480 nm, bezogen auf die Wellenlänge 640 nm, bei der die Achromatisierung liegt, 30pm. Im langwelligen Spektralbereich von 768nm beträgt der Farbquerfehler 20pm. Das relativ große sekundäre Spektrum aller bekannten technischen Lösungen gewährleistet keine Unabhängigkeit der Verzeichnung von der spektralen Empfindlichkeit des Films. Es führt bei Farbaufnahmen zwangsläufig zu deutlich erkennbaren Farbsäumen und beeinträchtigt bei brcitbandig sensibilisierten Schwarzweißfilmen das Auflösungsvermögen nachteiligt. Das erzielte AWAR und das Auflösevermögen an der schlechtesten Bildstelle genügt nicht den höchsten Ansprüchen in der photogrammetrischen Aufnahmetechnik.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Weitwinkelobjektivs als Aufnahmeobjektiv für Luftbildmeßkammern mit anspruchsvollen Leistungskenndaten und fertigungstechnisch günstigen Parametern unter Vermeidung der Nachteile des Standas der Technik.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochauflösendts Weitwinkelobjektiv mit einem Bildwinkel 2 σ = 90 Grad und einer relativen Öffn'-Tig k = 4 zu schaffen, das für eine Brennweite von 150mm auf international üblichen hochauflösenden Luftbildfilmen ein AWAR von 115L/mm, an der schlechtesten Bildstella eine Auflösung von80L/mm und eine Restverzeichnung kleiner+/-1 pm aufweist, /vobei das maximale Auflösungsvermögen für eine relative Öffnung k = 4,5 erreicht werden und für die volle Öflnung der Leistungsabfall gering sein soll. Des weiteren soll der Farbquerfehler im breitbandigen Spektralbereich von 480nm-770nm im gesan.ten Bildfeld kleiner 10μηι sein und der maximale Linsendurchmesser kleiner als ²h der Bilddiagonale sowie die Baulänge nicht größer als die Bilddiagonale sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Weitwinkelobjektiv mit hoher Auflösung und geringer Restverzeichnung, welches aus 11 Linsen und 14 Glas-Luft-Flächen aufgebaut ist, gelöst, indem in Lichtrichtung zentrisch zur optischen Achse 6 Linsen vor einer Mittenblende angeordnet sind, ein zerstreuender Meniskus, eine zerstreuende zweifache Verbundgruppe und eine sammelnde Verbundgruppe und 5 Linsen nach der Mittenblende angeordnet sind, eine sammelnde Gruppe, eine sammelnde 2fach Verbundgruppe und abschließend ein zerstreuender Meniskus, wobei eine Linse aus Flußspat oder flußspatählichem Ma.srial ist und daß die sammelnde Verbundgruppe aufgebaut ist aus einer hochbrechenden Sammellinse, einer Zerstreuungslinse und einer weiteren Sammellinse und daß die sammelnde Gruppe nach der Mittenblende die sammelnde Flußspat- oder flußspa'.ähnliche Linse und einen zerstreuenden Meniskus enthält, die durch einen geringen Luftabstand voneinander getrennt sind.

Der Einsatz einer stark sammelnden Linse extrem niedriger Dispersion und hoher relativer Teildispersion wie z. B. Flußspat oder flußspatenähnliches Glas in tinmittebarer Nähe der Blende ermöglicht eine gleichzeitige Realisierung eines geringen sekundären Spektrums für den Farblängs- und Farbquerfehler ohne störende Zonen des Farbquerfehlers. Die sehr große Brechzahldifferenz zwischen der Flußspatlinse und dem darauffolgenden Meniskus in Verbindung mit dem zwischen beiden Linsen vorhandenen sehr schmalen Luftspalt schafft die Voraussetzung füt eine sehr gute Korrektion des Öffnungsfehlers für die große relative Öffnung. Die nachteilige Wirkung der niedrig brechenden Flußspatlinse auf die Koma wird durch die hochbrechende blendenraumseitige Sammellinse der Dreifachgruppe kompensiert

Die gewählten Linsenformen haben ein maximales Mittendickenverhältnis von 1:10 und sind drmit einfach herstellbar.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen mit einem Alisführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1: zeigt das Linsenschnittbild eines erfindungsgemäßen Objektivs,

Fig.2: den Öffnungsfehler,

Fig. 3: die Bildfeldwölbung,

Fig.4: die Verzeichnung und

Fig. 5: Has sekundäre Spektrum für das konkrete Ausführung?beispie!.

In Fig. 1 sind längs der optischen Achse 0-0'in Lichtrichtung gesehen Linsen L1 bis L11 folgendermaßen angeordnet:

- V.v einer Mittenblende B ein zerstreuender Meniskus L1, eine zerstreuende 2fach Verbundgruppe L 2, L3 um' eine sammelnde 3fach Verbundgruppe L4, L5, L6 und nach der Blende B

- eine sammelnde Gruppe aus einer sammelnden Linse L7 und einem zerstreuenden Meniskus L8, die durch einen geringen Luftabstand getrennt sind und eine sammelnde Verbundgruppe L9, L10 und abschließend einem zerstreuenden Meniskus L11.

Die Linsen L1 bis L11 sind durch die Krümmungsradien r1 bis r13 ihrer Linsenflächen in fortlaufender Numerierung in Lichtrichtung bezeichnet.

In der gleichen Numerierung sind die längs der optischen Achse gemessenen Linsendicken d 1 bis d 11 und die Luftabstände 11 bis 16 zwischen den axialen Scheiteln der Linsen bezeichnet.

Die Brechzahlen der verwendeten Gläser sind mit η 1 bis η 11, die Abbe-Zahlen mit V1 bis V11 in bekannter Weise ebenso gekennzeichnet, wobei diese Zahlen auf die e-Linie, d. h. λ = 546,0740nm bezogen sind.

Die folgende Datentabelle enthält die konkreten Konstruktionsdaten eines erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektives, wobei die Längenangaben auf die Brennweite f = 1 normiert sind.

Die Fig.2 und 3 zeigen die gute geometrisch optische Korrektion als Vorraussetzung für die gute Auflösung. In Fig.4 ist die Verzeichnung und in Fig. 5 der Farbquerfehler des Objektivs dargestellt.

Linsen	Radien	+4,2149	Dicken/	= 0,0722	Brechzahlen	Abbe	-Zahlen
			Luftabstände		ne	Ve
	r1 =	+0,4770		= 0,2196
L1			d1		n1 = 1,51985	V1	= 60,80
	r2 =	+0,6420		= 0,2297
			11
	r3 =	+ 1,9039
L2		d2	η 2 = 1,70065	V 2	= 46,67
	r4 =

	-	L5	Radien	+0,7094	Dicken/	0,0984	Brechzahlen	1,52294	-3- 282 302	59,90
Linsen						ne		Abbe-Zahlen
	L6		+0,6349		0,0345	n3 =		Ve
L3		r5 =		Luftabstände				V3 =
			-0,6241	d3 =	0,1967		1,69649		53,29
		r6 =
	L7		+0,7164	I2 =	0,0394	n4 =	1,55156		45,13
L4		r7 =						V4 =
		+1,6418	d4 =	0,0623	n5 =	1,69649		53,29
	r8 =						V5 =
L8		-6,4468	d5 =	0,0842	n6 =
	r9 =						V6 =
		-0,2319	d6 =	0,1280		1,43495		94,74
	r10 =
L9		-0,2333	I3 =	0,0017	n7 =
	r11 =						V7 =
L10		-0,4537	d7 =	0,1588		1,73430		28,12
	r12 =
		+ 1,4434	I4 =	0,0013	n8 =
	r13 =						V8 =
L11		-3,0995	d8 =	0,1645		1,72794		37,73
	r14 =
		+ 1,3011	I9 =	0,0722	n9 =	1,57126		55,73
r15 =						V9 =
	-0,4671	d9 =	0,3330	n10 =
r16 =						V10 =
	-1,2586	d10 =	0,0722		1,51859		63,86
r17 =
	I6 =		nil =
r18 =				V11 =
	d11 =

Claims (2)

1. Weitwinkelobjektiv mit hoher Auflösung und geringer Restverzeichnung, bestehend aus 11 Linsen und 14 Glas-Luft-Flächen, indem in Lichtrichtung zentrisch zur optischen Achse 6 Linsen vor einer Mittenblende angeordnet sind, ein zerstreuender Meniskus eine zerstreuende 2fach Verbundgruppe und eine sammelnde Verbundgruppe und 5 Linsen nach der Mittenblende angeordnet sind, eine sammelnde Gruppe, einesammelnde 2fach Verbundgruppe und abschließend ein zerstreuender Meniskus, wobei eine Linse aus Flußspat oder flußspatähnlichem Material ist, dadurch gekennzeichnet, daß die sammelnde Verbundgruppe aufgebaut ist aus einer hochbrechenden Sammellinse, einer Zerstreuungslinse und einer weiteren Sammellinse, und daß die sammelnde Gruppe nach der Mittenblende die sammelnde Flußspat- oder flußspatähnliche Linse und einen zerstreuenden Meniskus enthält, die durch einen geringen Luftabstand voneinander getrennt sind.

   Hierzu
2. 2 Seiten Zeichnungen