DE1085347B

DE1085347B - Teleobjektiv

Info

Publication number: DE1085347B
Application number: DET13320A
Authority: DE
Inventors: Gordon Henry Cook
Original assignee: TAYLOR; TAYLOR and HOBSON Ltd
Current assignee: TAYLOR; TAYLOR and HOBSON Ltd
Priority date: 1956-03-06
Filing date: 1957-03-05
Publication date: 1960-07-14
Also published as: US2832263A; GB796445A; FR1178444A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Teleobjektiv, das für chromatische und sphärische Aberrationen, Koma, Astigmatismus, Bildfeldwölbung und Verzeichnung korrigiert ist und ein sammelndes vorderes Objektivglied und ein zerstreuendes hinteres Objektivglied, bestehend aus mindestens einem sammelnden Element und mindestens einem zerstreuenden Element, aufweist.

Wenn der durch ein Objektiv zu deckende Bildwinkel sehr klein ist, kann die Verwendung einfacher achromatischer Doppellinsen oder Triplets der bei Teleskopen gebräuchlichen Bauart zu befriedigenden Ergebnissen führen; wenn dieser Winkelbereich aber etwas größer ist und dennoch nur ein ziemlich kleines, zu deckendes Winkelfeld von z. B. 3° Bildwinkel ausmacht, so erweisen sich diese Bauarten als unbefriedigend, weil sie eine erhebliche Bildfeldwölbung und Astigmatismus entstehenlassen. Außerdem sind die bekannten Anastigmaten, wie sie sich gewöhnlich für verhältnismäßig große Bildwinkel eignen, ziemlich unhandlich und kompliziert; wenn sie eine ziemlich große äquivalente Brennweite besitzen, so liefern sie häufig für ziemlich kleine Bildwinkelbereiche keine angemessene Korrektion der Aberrationen. Um ein einfaches Objektiv zu schaffen, das eine gute Korrektion über einen ziemlich kleinen Bildwinkel liefert, der aber immerhin so groß ist, daß er eine gute Korrektion des Astigmatismus und der Feldwölbung notwendig macht, ist die Verwendung von Telefoto-Bauarten vorgeschlagen worden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein für alle primären Aberrationen und für die Aberrationen höherer Ordnung über den zu deckenden Bildwinkel (wobei der halbe Bildwinkel !deiner als 5° ist) gut korrigiertes Objektiv zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß das vordere Objektivglied eine zwischen 0,75 F und i,00F liegende äquivalente Brennweite f₁ besitzt (wobei -F die äquivalente Brennweite des ganzen Objektivs ist) und daß das hintere Objektivglied eine äquivalente Brennweite besitzt, deren numerischer Wert zwischen 0,55 F und 1,75 F liegt, wobei das vordere Objektivglied eine sammelnde Komponente besitzt, deren äquivalente Brennweite zwischen 0,22 F und 0,6 F liegt und die in einem axialen Abstand vor der zerstreuenden Komponente angeordnet ist, der 0,003 F bis 0,08 F beträgt, und wobei der axiale Luftabstand zwischen den beiden Objektivgliedern 0,5 F bis 0,9 F beträgt.

Durch diese Maßnahme wird die eingangs genannte, gute Korrektur erzielt und zugleich ein Teleobjektiv geschaffen, das eine im Verhältnis zu seiner Brennweite gedrungene Bauform aufweist und zugleich eine im Verhältnis zur Größe des zu überdeckenden Bildbereiches bzw. Bildwinkels eine verhältnismäßig große äquivalente Brennweite besitzt. Insbesondere wird erreicht, daß der Abstand zwischen dem vorderen Linsenscheitel und der Teleobjektiv

Anmelder:

Taylor, Taylor '& Hobson Limited,
Leicester (Großbritannien)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 6. März 1956

Gordon Henry Cook, Leicester (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Brenn- bzw. Bildebene kleiner als die äquivalente Brennweite ist.

Zweckmäßig kann die Vorderfläche der vorderen sammelnden Komponente des vorderen Objektivgliedes nach vorn konvex sein und einen zwischen 0,33 f_x und 0,66 f_x betragenden Krümmungsradius besitzen. Ferner kann vorteilhaft der Krümmungsradius der hinteren Oberfläche der vorderen sammelnden Komponente des vorderen Objektivgliedes nicht kleiner als der Krümmungsradius der vorderen Oberfläche der hinteren zerstreuenden Komponente des vorderen Objektivgliedes sein, wobei diese beiden Oberflächen nach vorn konkav sind und Krümmungsradien zwischen 0,33 f_x und 0,8 f₁ besitzen. Diese Maßnahmen tragen ebenfalls zur Erzielung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabenstellung und zur Korrektion des Gesamtobjektivs bei.

Es sei klargestellt, daß die Ausdrücke »vorn« und »hinten« so verwendet sind, daß sich, wie üblich, der erstere auf die Seite der längeren Konjugierten und der letztere auf die Seite der kürzeren Konjugierten bezieht.

Zweckmäßig kann auch die Krümmung der hinteren Oberfläche der hinteren Komponente des vorderen Objektivgliedes numerisch kleiner als das 0,2fache der äquivalenten Brechkraft des ganzen Objektivs sein. Ferner kann die vordere sammelnde Komponente und die hintere zerstreuende Komponente des Vordergliedes je eine ein-

fache Komponente sein, während zweckmäßig das hintere Objektivglied aus einer einzigen zusammengesetzten Komponente besteht, deren der Luft ausgesetzte Oberflächen nach vorn konkav sind und die eine sammelnde innere Berührungsfläche aufweisen.

009 550/175

Abweichend hiervon kann jedoch das hintere Objektivglied in gleicher Weise vorteilhaft eine einfache zerstreuende Komponente in axialem Abstand vor einer einfachen sammelnden Komponente aufweisen, wobei der Luftzwischenraum zwischen diesen Komponenten am Rande breiter als längs der Achse und kleiner als 0,8 F ist.

Die Krümmung der hinteren Oberfläche der vorderen Komponente des hinteren Objektivgliedes kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung numerisch kleiner als das 0,5fache der äquivalenten Brechkraft des ganzen Objektivs sein, und die Krümmung der hinteren Oberfläche der hinteren dieses Objektivgliedes ist hierbei numerisch kleiner als das 0,33fache dieser äquivalenten Brechkraft.

In Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung sind drei praktische Beispiele eines erfindungsgemäßen Teleobjektivs dargestellt, und die Zahlenangaben für diese Beispiele sind in den nachstehenden Zahlentafeln aufgeführt; dabei bedeuten R₁, R₂ die Krümmungsradien der einzelnen Oberflächen, von vorn aus gezählt (wobei ein positives Vorzeichen eine nach vorn konvexe und ein negatives Vorzeichen eine nach vorn konkave Oberfläche bezeichnet), D₁, D₂ ... die axialen Dicken der einzelnen Elemente

und S₁, S₂ die axialen Luftabstände zwischen den

einzelnen Komponenten. Die Zahlentafeln geben ferner den mittleren Brechungsindex «^ (für die i-Linie) und die Abbesche F-Zahl des für das jeweilige Element verwendeten Glases an.

Beispiel I

Äquivalente Brennweite (F) 1,00	Dicken bzw.	Relative Apertur F/4,0	Beispiel II	Abbesche	Abbesche
	Luftabstände	Brechungs	Äquivalente Brennweite (-F) 1,00	Zahl V	Zahl V
xvaaien		index n_d
R₁ = + 0,3908	D₁ = 0,050			57,7
		1,5722	Dicken bzw.
R₂ = - 0,4104	S₁ = 0,012		Luftabstände.

R₃ = — 0,3774	D₂ = 0,020		33,5
		1,6535
A₁ = +19,8965	S₂ = 0,655

R₅ = - 0,2001	D₃ = 0,005		57,7
		1,5722
R₆= 00	S₃ = 0,012

A₇ = + 0,3704	D₄ = 0,010		33,5
		1,6535
R₈= co
	Relative Apertur .F/5,6
Brechungs
index n_d

R₁ = + 0,4318
R₂ = - 0,5397
A₃ = - 0,4830
R_i = +22,8379
R₅ = — 0,2014
R₆= + 3,7353
i?₇ = + 0,3861

R_x = DO

D₁ = 0,0283

5₁ = 0,0150
D₂ = 0,0205

5₂ = 0,6848
D₃ = 0,0050

5₃ = 0,0145
D₄ = 0,0070

Aus den Fig. 1 und 2 und aus den vorstehenden Zahlentafeln ist ersichtlich, daß bei jedem dieser Beispiele das Objektiv ein Vorderglied aufweist, das seinerseits aus zwei in axialem Abstand befindlichen Einzellinsen Z₁, Z₂ besteht, und ein Hinterglied besitzt, das aus zwei in axialem Abstand voneinander befindlichen Einzellinsen Z₃, Z₄ besteht.

Bei jedem Ausführungsbeispiel ist das Objektiv für primäre Aberrationen und Aberrationen höherer Ordnung, insbesondere für sphärische und chromatische Aberrationen höherer Ordnung, sowie für Koma gut korrigiert und deckt einen halben Bildwinkel von I¹Z₂ ⁰; in beiden Beispielen besitzt das Objektiv einen rückwärtigen Brennpunkt bei 0,120 F.

Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die äquivalente Brennweite f₁ des konvergenten Vordergliedes 0,854 F, während das divergente Hinterglied eine äquivalente Brennweite von 0,982 F besitzt, der ungefähr gleich 1,15 f_x ist. Die Lage der vorderen und der hinteren

ao Knotenebene des Vordergliedes ist mit 0,028 F vor der Oberfläche R₁ bzw. mit 0,081 F vor der Oberfläche R₈ gegeben, während die Lage der vorderen und der hinteren Knotenebene des Hintergliedes bei 0,026 F vor der Oberfläche R₅ bzw. bei 0,049 F vor der Oberfläche R₈ gegeben ist. Somit beträgt der axiale Abstand zwischen der hinteren Knotenebene des Hintergliedes und der Brennebene des Objektivs für einen unendlich fernen Gegenstand 0,169 F, während der axiale Abstand zwischen den benachbarten Knoten der beiden Glieder 0,710 F beträgt, wobei das Verhältnis des ersteren Wertes zum letzteren ungefähr 0,238 beträgt. Die äquivalente Brennweite der konvergenten vorderen Komponente Z₁ des Vordergliedes ist 0,358 F.

Der Krümmungsradius der vorderen Oberfläche R₁ der Komponente Z₁ hat die Größe 0,459 f_lt der Krümmungsradius R₂ der hinteren Oberfläche dieser Komponente die Größe 0,481 f_x und der Krümmungsradius R_s der vorderen Oberfläche der Komponente Z₂ die Größe 0,441 f_v Die Krümmung der hinteren Oberfläche R₁ der divergenten Komponente Z₂ hat ungefähr die Größe des 0,052fachen der äquivalenten Stärke des ganzen Objektivs.

Beim zweiten, in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die äquivalente Brennweite f_t des konvergenten Vordergliedes 0,872 F, während die äquivalente Brennweite des divergenten Hintergliedes 1,256F, d.h. ungefähr 1,44 f₁ ist. Die vier Knotenebenen der beiden Glieder liegen, von vorn nach hinten gezählt, 0,025 F vor der Oberfläche R₁ bzw. 0,067 .F vor der Oberfläche i?₄ bzw.

0,040 F vor der Oberfläche R₅ bzw. 0,064 F vor der Oberfläche R₈. Somit ist der axiale Abstand zwischen der hinteren Knotenebene des Hintergliedes und der Brennebene des Objektivs für einen unendlich fernen Gegenstand 0,184 F, während der axiale Abstand zwischen den benachbarten Knoten der zwei Glieder 0,712 F ist, so daß das Verhältnis der ersten Größe zur letzteren 0,258 beträgt. Die äquivalente Brennweite der konvergenten vorderen Komponente Z₁ ist 0,395 F.
Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der

6o Krümmungsradius der Oberfläche R₁ 0,494 f_x, der Krümmungsradius R₂ gleich 0,618 f_x und der Krümmungsradius R₃ gleich 0,553 f_v Die Krümmung der hinteren Oberfläche i?₄ der divergenten Komponente Z₂ hat ungefähr die Größe des 0,044fachen der äquivalenten Stärke 1,51507 56,35 65 des ganzen Objektivs.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die Krümmung

der hinteren Oberfläche R₈ der hinteren Komponente Z₄

Null, während die Krümmung der hinteren Oberfläche A₆

1,70035 30,28 der Komponente Z₃ zwar beim ersten Beispiel auch Null

ist, aber im zweiten Beispiel eine positive Größe von dem

1,61452 56,22

1,70035 30,28

0,262fachen der äquivalenten Stärke des ganzen Objektivs hat.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Abstand des vorderen Objektivscheitels, d. h. des axialen Punktes an der vorderen Oberfläche des Objektivs, von der hinteren Brennebene des Objektivs ungefähr 0,885 F; der gleiche Abstand ist beim zweiten Ausführungsbeispiel 0,895 F, so daß sich in beiden Fällen zusätzlich zu der einfachen Bauweise auch ein sehr gedrungenes Objektiv ergibt, das in einem kleinen Gehäuse untergebracht werden kann. Der lichte Durchmesser des Vordergliedes ist 0,25 F beim Beispiel I und 0,179F beim Beispiel II, während derjenige des Hintergliedes 0,068 F beim Beispiel I und 0,060 F beim Beispiel II ist.

Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung nicht auf Bauweisen mit vier in axialem Abstand voneinander befindlichen Elementen beschränkt ist und daß das Hinterglied eine oder mehrere Verbundkomponenten einschließen kann.

In diesem Sinne bezieht sich die nachstehende Zahlentafel auf ein Objektiv, bei dem das Hinterglied aus einer einzelnen Verbundkomponente besteht, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.

Knoten der zwei Glieder 0,689 F beträgt, wobei das Verhältnis der erstgenannten Größe zur letzteren ungefähr 0,305 ist. Die äquivalente Brennweite der konvergenten vorderen Komponente L₁ ist 0,395 F.

Der Krümmungsradius der vorderen Oberfläche R₁ der Komponente L₁ beträgt 0,495/^₁, derjenige der hinteren Oberfläche R₂ dieser Komponente 0,620 f_x, und derjenige der vorderen Oberfläche R₃ der Komponente L₂ beträgt 0,554 f_v Die Krümmung der hinteren Oberfläche i?₄ der divergenten Komponente Z₂ hat einen Wert, der ungefähr das 0,044fache der äquivalenten Stärke des ganzen Objektivs beträgt.

Bei den ersten zwei Ausführungsbeispielen ist das Objektiv sehr kompakt, wobei der Abstand des vorderen Scheitels des Objektivs von der hinteren Brennebene ungefähr 0,806 F beträgt.

Der lichte Durchmesser des vorderen Gliedes ist 0,179 -F, derjenige des hinteren Gliedes ist 0,061 F.

Es ist zu bemerken, daß die vorgenannten Objektive in verschiedener Art und Weise im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden können. Zum Beispiel können die Komponenten des Vordergliedes gewünschtenfalls zusammengesetzte Verbundkomponenten sein.

Beispiel III

Äquivalente Brennweite (F) 1,00
Dicken bzw.
Luftabstände

Radien

Relative Apertur .F/5,6

Brechungs- Abbesche index ti/, Zahl V

R₁ = + 0,4318

R₂ = - 0,5397
R₃ = - 0,4830
R_i = +22,8379
R₅ = - 0,1771
R₆ = + 0,4480
R₇ = - 0,4168

D₁ = 0,0283 1,6145 56,22

S₁ = 0,0150

D₂ = 0,0205 1,70035 30,28

S₂ = 0,6848
D₃ = 0,0174
D₄ = 0,0200

1,5151 56,35
1,7000 41,18

35

40

45

Wie in Fig. 3 gezeigt, besteht das Objektiv bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem Vorderglied, das zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete EinzeUinsenZ,!, L₂ aufweist, und aus einem Hinterglied, das seinerseits aus einer einzelnen Verbundkomponente mit zwei verkitteten Elementen L₃, L₁ besteht.

Das Objektiv ist für primäre Aberrationen und Aberrationen höherer Ordnung gut korrigiert und deckt einen Halbwinkelbereich bzw. halben Bildwinkel von I¹Z₂ ⁰, wobei die rückwärtigen Brennabstände 0,120 F sind.

Die äquivalente Brennweite des Vordergliedes ist 0,872 F, während diejenige des Hintergliedes —1,256 F ist; das Zahlenverhältnis der letztgenannten Größe zur erstgenannten ist angenähert 1,44. Die vordere Knotenebene des Vordergliedes liegt 0,025 F vor der Oberfläche A₁, und die hintere Knotenebene des Vordergliedes liegt 0,067 F vor der Oberfläche Z?₄, während die vordere Knotenebene des Hintergliedes 0,063 F vor der Oberfläche R₅ und die hintere Knotenebene des Hintergliedes 0,090 F vor der Oberfläche i?₇ liegt. Der axiale Abstand zwischen der hinteren Knotenebene des Hintergliedes und der Brennebene des Objektivs beträgt für einen unendlich fernen Gegenstand somit 0,21Oi⁷, während der axiale Abstand zwischen den benachbarten

Claims

Patentansprüche:

1. Teleobjektiv, das für chromatische und spärische Aberrationen, Koma, Astigmatismus, Bildfeldwölbung und Verzeichnung korrigiert ist, mit einem sammelnden vorderen Objektivglied und einem zerstreuenden hinteren Objektivglied, das aus mindestens einem sammelnden Element und mindestens einem zerstreuendenElement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Objektivglied eine zwischen 0,75 F und I₁OOF liegende äquivalente Brennweite (/\) besitzt (wobei F die äquivalente Brennweite des ganzen Objektivs ist) und daß das hintere Objektivglied eine äquivalente Brennweite besitzt, deren numerischer Wert zwischen 0,55 F und 1,75 F liegt, wobei das vordere Objektivglied eine sammelnde Komponente besitzt, deren äquivalente Brennweite zwischen 0,22 F und 0,6 F liegt und die in einem axialen Abstand vor der zerstreuenden Komponente angeordnet ist, der 0,003 F bis 0,08 F beträgt, und wobei der axiale Luftabstand zwischen den beiden Objektivgliedern 0,5 F bis 0,9 F beträgt.

2. Teleobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche der vorderen sammelnden Komponente des vorderen Objektivgliedes nach vorn konvex ist und einen 0,33 f₁ bis 0,66 f_x betragenden Krümmungsradius besitzt.

3. Teleobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der hinteren Oberfläche der vorderen sammemden Komponente des vorderen Objektivgliedes nicht kleiner als der Krümmungsradius der vorderen Oberfläche der hinteren zerstreuenden Komponente des Vordergliedes ist, wobei diese beiden Oberflächen nach vorn konkav sind und Krümmungsradien zwischen 0,33 f_x und 0,8 f_x besitzen.

4. Teleobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der hinteren Oberfläche der hinteren Komponente des vorderen Objektivgliedes numerisch kleiner als das 0,2fache der äquivalenten Brechkraft des ganzen Objektivs ist.

5. Teleobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere sammelnde

Komponente und die hintere zerstreuende Komponente des Vordergliedes beide einfache Komponenten sind.

6. Teleobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Objektivglied aus einer einzigen zusammengesetzten Komponente besteht, deren der Luft ausgesetzte Oberflächen nach vorn konkav sind und die eine sammelnde innere Berührungsfläche aufweist.

7. Teleobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Objektivglied eine einfache zerstreuende Komponente in

axialem Abstand vor einer einfachen sammelnden Komponente aufweist, wobei der Luftzwischenraum zwischen diesen Komponenten am Rande breiter als längs der Achse ist und kleiner als 0,8 F ist.

8. Teleobjektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der hinteren Oberfläche der vorderen Komponente des hinteren Objektivgliedes numerisch kleiner als das 0,5fache der äquivalenten Brechkraft des ganzen Objektivs und daß die Krümmung der hinteren Oberfläche der hinteren Komponente dieses Objektivgliedes numerisch kleiner als das 0,33fache dieser äquivalenten Brechkraft ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen