DE1139292B

DE1139292B - lens

Info

Publication number: DE1139292B
Application number: DEF23164A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Wilhelm Tronnier
Original assignee: Farrand Optical Co Inc
Current assignee: Farrand Optical Co Inc
Priority date: 1957-06-04
Filing date: 1957-06-04
Publication date: 1962-11-08

Description

Objektiv Die Erfindung bezieht sich auf ein lichtstarkes sechslinsiges Objektiv für photographische Zwecke mit einer relativen Öffnung von f/2 oder größer und einem ausnutzbaren Feldwinkel auf der Objektseite zwischen 42 und 48', was einem Bilddurchmesser zwischen 75 und 85 °/o der Brennweite entspricht.Objective The invention relates to a bright six-lens lens Lens for photographic use with a relative aperture of f / 2 or larger and a usable field angle on the object side between 42 and 48 ', which is a Image diameter between 75 and 85 ° / o corresponds to the focal length.

Lichtstarke Objektive, die Öffnungen und Feldwinkel dieser Größenordnung haben, sind entweder als Variationen von Objektiven Gaußschen Typs mit gestörter Symmetrie oder mit geringer Asymmetrie oder als Weiterentwicklungen der Triplet-Type mit einem stark asymmetrischen Aufbau von vorn nach hinten bekannt. Diese bekannten Systeme besitzen jedoch störende Restaberrationen unerwünschter Größe, die natürlich an sich auch bei den verschiedenen lichtschwächeren Objektiven mit dem gleichen ausnutzbaren Bildwinkel vorhanden sind, jedoch dort in einem wesentlich geringeren Ausmaß.Bright lenses, the openings and field angles of this order of magnitude have, are either as variations of lenses Gaussian type with disturbed Symmetry or with little asymmetry or as further developments of the triplet type known with a strongly asymmetrical structure from front to back. These well-known However, systems have disturbing residual aberrations of an undesirable size, which of course actually also with the different less light lenses with the same one exploitable angle of view are available, but there in a much smaller Extent.

Die Untersuchung dieser Mängel, die die lichtstarken Objektive gegenüber den lichtschwächeren Objektiven zeigen, führt immer im wesentlichen auf die gleichen Ursachen. Beim Abbilden von axialen wie außeraxialen Punkten in lichtstarken Objektiven und bei Strahlenbündeln großer Öffnung erfordert die Verwirklichung eines bestimmten Programms der Korrektion wegen der Restaberrationen sehr viel Mühe, wogegen bei schwächeren Systemen diese Aberrationsreste gewöhnlich unbeachtet bleiben können. Bei Objektiven, die Variationen des Gaußschen Typs darstellen, schließen diese viel Mühe verursachenden Fehler gewöhnlich ein A. eine starke zonale Änderung der sphärischen Aberration der Brennweite; B. bei Strahlenbündeln großer Öffnung eine starke Überkorrektion der Koma in beiden Komaästen (trotz Verwendung von Gläsern mit höchstem Brechungsindex), C. wesentliche restliche sagittale Koma und vermischte schiefwinklige Aberrationen.Investigating these shortcomings as opposed to the fast lenses showing the fainter lenses always leads to essentially the same Causes. When imaging axial and off-axis points in bright lenses and in the case of bundles of rays with a large aperture, the realization of a certain one requires The program of correction because of the residual aberrations takes a lot of effort, whereas with weaker systems can usually ignore these residual aberrations. In the case of lenses that represent variations of the Gaussian type, these close a lot Troublesome error usually an A. a strong zonal change in the spherical Focal length aberration; B. a strong overcorrection in the case of bundles of rays with a large aperture the coma in both coma branches (despite the use of glasses with the highest refractive index), C. Significant residual sagittal coma and mixed oblique aberrations.

Bei Ausführungsformen der Triplet-Type bemerkt man bei der Durchführung der sphärischen und besonders der sphärochromatischen Korrektionen gewöhnlich starke Restaberrationen für Randstrahlen und auch zonale Zwischenfehler, die nicht unterdrückt werden können. Beispielsweise beobachtet man derartige Restaberrationen bei den Schnittpunktabständen und in den Brennweiten. Gleichzeitig bemerkt man eine Störung des Restastigmatismus und wesentlich Asymmetrien in der Komakorrektion,welche dem Bild die Komaschleier oder Schweife gibt, die, je nach der Richtung einer solchen Asymmetrie, »Innen«- oder »Außen«-Koma genannt wird und die die Schärfe und die Brillanz in den seitlichen Teilen des Feldes so stark vermindern.In the case of embodiments of the triplet type, one notices during the implementation the spherical and especially the spherochromatic corrections are usually strong Residual aberrations for marginal rays and also zonal intermediate errors that are not suppressed can be. For example, such residual aberrations are observed in the Intersection distances and in the focal lengths. At the same time you notice a disturbance of the residual astigmatism and essential asymmetries in the coma correction, which the Image which gives coma veils or tails, depending on the direction of such Asymmetry, "inside" or "outside" coma is called and the sharpness and the Reduce the brilliance in the lateral parts of the field so much.

Die meisten Versuche zur Erzielung von wesentlichen Verbesserungen in den bisher erhältlichen Objektiven versagten hinsichtlich der Tatsache, daß ein teilweiser Fortschritt in der Verringerung der Restaberrationen der einen Art mit einem wesentlichen Anwachsen der Restaberrationen der anderen Art verbunden war. Eine Verbesserung des Gesamtfehlers erhielt man dadurch nicht.Most attempts to achieve substantial improvements in the previously available lenses failed in terms of the fact that a partial progress in reducing residual aberrations of some kind with was associated with a substantial increase in residual aberrations of the other kind. This did not result in an improvement in the overall error.

Im Gegensatz zu diesen früheren Versuchen, die darauf abgestellt waren, eine wesentliche Verbesserung durch Änderungen in der Verteilung der Restaberrationen eines gegebenen Objektivs zu erreichen, beschreitet die vorliegende Erfindung einen hiervon vollständig verschiedenen Weg, der auf eine erstaunlich einfache Weise zum Ziele führt.In contrast to these earlier attempts, which were aimed at a substantial improvement through changes in the distribution of residual aberrations To achieve a given lens, the present invention takes one completely different from this way, which in an astonishingly simple way to Goals leads.

Statt von einem sehr lichtstarken System bekannter Art auszugehen, wird eine Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems auf dem Weg angestrebt, ein neues Objektiv mäßiger Lichtstärke zu entwickeln, das nicht nur die gleichen günstigen Abbildungseigenschaften wie die anderen schwächeren Systeme besitzt, sondern das auch mit geringen Restaberrationen höherer Ordnung und geeigneten Vorzeichens ausgeführt werden kann.Instead of starting from a very bright system of the known type, a solution to the problem underlying the invention is sought on the way, to develop a new lens with moderate speed that is not just the same has favorable imaging properties like the other weaker systems, but rather this also with low residual higher-order aberrations and suitable signs can be executed.

Es wurde nämlich festgestellt, daß es bei einem Objektiv, das diese grundsätzlichen Merkmale aufweist, möglich ist, die Öffnung bis f/2 und darüber hinaus, z. B. annähernd f/1,8, zu vergrößern, wobei jene Möglichkeiten einer Korrektion über das ganze Gesichtsfeld erhalten bleiben, die für die lichtschwachen Systeme mit ihren kleineren Öffnungen charakteristisch sind.It has been found that a lens that has this has basic characteristics, is possible to open up f / 2 and beyond, e.g. B. approximately f / 1.8 to enlarge, with those possibilities a correction over the entire field of vision is retained, which is for the faintly bright Systems with their smaller openings are characteristic.

Diese grundsätzlichen Überlegungen führten bei an sich bekannten lichtstarken Objektiven nach Art des Gauß-Typs, bei denen vor der Blende von vorn nach hinten eine positive Meniskuskomponente und eine negative Dupletkomponente und hinter der Blende eine erste negative Meniskuskomponente, eine positive Komponente mit ungleich gekrümmten Oberflächen und eine zweite negative Meniskuskomponente angeordnet und wobei beide Flächen aller Komponenten konkav gegen die Blende gewölbt sind, gemäß der Erfindung zum Aufbau eines Objektivs, dessen physikalische Form als eine neue Modifikation des Gaußsehen Typs angesprochen werden kann und das dadurch gekennzeichnet ist, daß beide Luftspalte zwischen den Komponenten hinter der Blende die Form von negativen Linsen aufweisen, daß weiter die Summe der Radien der positiven Meniskuskomponente zwischen 1,55 und 3,1 mal der äquivalenten Brennweite des Systems liegt, daß gleichzeitig die Summe der Radien der Flächen, die den Luftspalt zwischen der positiven Komponente mit ungleichen Krümmungen und der zweiten negativen Meniskuskomponente begrenzen, zwischen -0,55 und -1,2 mal der äquivalenten Brennweite liegt und daß außerdem die Summe der Radien der zweiten negativen Meniskuskomponente zwischen -0,65 und -1,65 mal der äquivalenten Brennweite liegt.These basic considerations led to known high-intensity lights Lenses of the Gaussian type, with those in front of the aperture from front to back a positive meniscus component and a negative double component and behind the Aperture a first negative meniscus component, a positive component with unequal curved surfaces and a second negative meniscus component arranged and whereby both surfaces of all components are curved concavely against the diaphragm, according to the invention to build a lens, its physical form as a new one Modification of the Gaussian type can be addressed and characterized by this is that both air gaps between the components behind the diaphragm take the shape of negative lenses have that further the sum of the radii of the positive meniscus component between 1.55 and 3.1 times the equivalent focal length of the system that is at the same time the sum of the radii of the faces that make up the air gap between the positive component limit with unequal curvatures and the second negative meniscus component, is between -0.55 and -1.2 times the equivalent focal length and that also the Sum of the radii of the second negative meniscus component between -0.65 and -1.65 times the equivalent focal length.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Objektiv gemäß der Erfindung, Komponente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 1I B III IV V Zahl der Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 Blende 1 1 1 Form der dazwischenliegenden Luftspalte N P N N Art der Komponente . . . . . . . . . . . . . . . . . +M -D Blende -M -I-U -M In dieser Tabelle kennzeichnen die Nummern I bis V die Komponenten, beginnend an der langen konjugierten Seite des Systems. Die Zahlen in der zweiten Zeile geben die Zahl der Linsenelemente in jeder dieser Komponenten an. Die Buchstaben N und P in der dritten Zeile bezeichnen die negative oder positive Linsenform der Luftabstände, und die Plus- und Minuszeichen in der vierten Zeile kennzeichnen die Vorzeichen der Brechkräfte der Komponenten der betreffenden Spalte. D und M bedeuten > Dublett« bzw. »Meniskus«-Komponente, und der Buchstabe U bezeichnet eine Komponente von ungleichschenkliger Gestalt.In the drawing, FIG. 1 shows an axial section through an objective according to the invention, Component. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 1I B III IV V Number of elements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 aperture 1 1 1 Shape of the air gap between NPNN Type of component. . . . . . . . . . . . . . . . . + M -D cover -M -IU -M In this table, the numbers I through V identify the components, starting on the long conjugate side of the system. The numbers on the second line indicate the number of lens elements in each of these components. The letters N and P in the third line denote the negative or positive lens shape of the air gaps, and the plus and minus signs in the fourth line denote the signs of the refractive powers of the components of the relevant column. D and M mean "doublet" and "meniscus" component, respectively, and the letter U denotes a component with a non-isosceles shape.

Die Objektive gemäß der Erfindung können durch Kriterien beschrieben werden, deren Anwendung die Erzielung nicht nur einer hohen relativen Öffnung und eines hohen Korrektionsgrades erlaubt, der die Objektive gemäß der Erfindung auszeichnet, sondern die auch diese Eigenschaften mit Linsenformen zu erzielen erlauben, die leicht hergestellt werden können; dies ist besonders deutlich hinsichtlich der äußeren Meniskuslinsen 1 und V. Diese Kriterien machen es möglich, Objektive zu entwickeln, die leicht hergestellt werden können und helfen, starke Krümmungen und außer-Fig. 2 und 3 Darstellungen zur Erläuterung der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Objektive.The objectives according to the invention can be described by criteria whose application not only achieves a high relative opening and allows a high degree of correction, which distinguishes the lenses according to the invention, but which also allow these properties to be achieved with lens shapes that can be easily manufactured; this is particularly evident with regard to the external Meniscus lenses 1 and V. These criteria make it possible to develop lenses that which can be easily made and help to create strong curvatures and extra-figs. 2 and 3 representations to explain the properties of the objectives according to the invention.

Bei den Objektiven gemäß der Erfindung folgt hinter der vorderen Gruppe A (Fig. 1) vom Gaußschen Typ, die auf der langen konjugierten Seite des Systems liegt, ein Blendenraum, der die Form einer bikonvexen Linse aufweist. Hinter diesem Blendenraum folgt auf der kurzen konjugierten Seite eine konvergierend wirkende hintere Gruppe C einer charakteristischen neuen Form. Die vordere Gruppe A besitzt eine vordere Komponente I, die die Form einer konvergenten Meniskuslinse besitzt, die zu der langen konjugierten Seite konvex gewölbt ist. Die vordere Gruppe besitzt weiter ein Duplet II, das in der gleichen Richtung konvex ist, jedoch eine negative Gesamtbrechkraft hat. Dieses Duplet besteht aus einer positivenLinseL2, die ungleich gewölbte Flächen aufweist, und einer Zerstreuungslinse L3, die ebenfalls ungleich gewölbte Flächen aufweist und der Blende benachbart angeordnet ist. Darauf folgt die Blende B innerhalb eines bikonvex geformten Blendenraumes. Auf der kurzen konjugierten Seite dieses Blendenraumes folgt die hintere Gruppe C, die im ganzen gesehen eine positive Brechkraft aufweist.In the case of the lenses according to the invention, the front group follows A (Fig. 1) of the Gaussian type, which is on the long conjugate side of the system is an aperture space that has the shape of a biconvex lens. Behind this The diaphragm area is followed by a converging side on the short conjugate side rear group C of a characteristic new shape. The front group A owns an anterior component I, which has the shape of a convergent meniscus lens, which is convex to the long conjugate side. The front group owns further a doublet II, which is convex in the same direction, but a negative one Has total refractive power. This doublet consists of a positive lens L2 that is unequal Has curved surfaces, and a diverging lens L3, which is also unequal Has curved surfaces and the diaphragm is arranged adjacent. It follows the diaphragm B within a biconvex shaped diaphragm space. On the short conjugated On the side of this diaphragm space follows the rear group C, which, seen as a whole, is one has positive refractive power.

Die hintere Gruppe C, die auf die Blende folgt, ist so aufgebaut, daß an ihrer vorderen und hinteren Begrenzung zwei divergente, gegen die Blende konkav gewölbte Meniskuselemente III und V zwei konvergent wirkende Luftlinsen einschließen, die die Form von divergenten Glaslinsen aufweisen. Zwischen diesen zwei Luftlinsen ist ein konvergent wirkendes inneres Element IV mit ungleich gekrümmten Flächen angeordnet. Dieses Element IV gibt der hinteren Gruppe C seine positive Gesamtbrechkraft.The rear group C, which follows the fascia, is structured in such a way that that at its front and rear borders two divergent ones, against the diaphragm concavely curved meniscus elements III and V enclose two convergent air lenses, which have the shape of divergent glass lenses. Between these two air lenses is a convergent acting inner element IV with unevenly curved surfaces arranged. This element IV gives the rear group C its overall positive refractive power.

Die neue Objektivart kann grundsätzlich entsprechend dem folgenden Schema dargestellt werden: ordentlich geringe Toleranzen bei den Linsendicken zu vermeiden. Diese Vorschrift für die Elemente des Objektivs kann entweder in Ausdrücken der Linsenform mit Hilfe des bekannten Formfaktors ß, der Durchbiegung, oder in einer besonders einfachen und ausreichenden Beziehung in Ausdrücken der Summen der Radien angegeben werden, die als Vielfaches der Brennweite angegeben sind. Bezüglich des Durchbiegungsfaktors o wird hingewiesen auf Gardner, »Application of the Algebraic Aberration Equations to Optical Design«, Büro Standards Scientific Paper No. 550, S. 82, Washington, 1927. Die Form der Darstellung in Ausdrücken von Summen der Radien ist besonders für meniskusförmige Elemente günstig, weil der Durchbiegungsfaktor a sich für Meniskuslinsen dem unbestimmten Grenzwert nähert, wobei er den Wert oo für Null-Linsen unabhängig von ihres physikalischen Form annimmt. Die Angaben in Ausdrücken von Radiensummen, die auf die Brennweiten bezogen sind, unterliegen dieser Schwierigkeit nicht.The new type of lens can basically be according to the following Scheme are shown: neatly small tolerances in the lens thickness too avoid. This prescription for the elements of the lens can either be expressed in expressions the lens shape with the help of the known form factor ß, the deflection, or in a particularly simple and sufficient relationship in terms of the sums of Radii are given, which are given as a multiple of the focal length. In terms of the deflection factor o is referred to Gardner, "Application of the Algebraic Aberration Equations to Optical Design ", Bureau Standards Scientific Paper No. 550 P. 82, Washington, 1927. The form of representation in terms of sums of radii is particularly favorable for meniscus-shaped elements because of the deflection factor a approaches the indefinite limit value for meniscus lenses, with the value oo for null lenses regardless of their physical form. The information in Expressions of radii sums related to the focal lengths are subject to this Difficulty not.

Die Summe der zwei Krümmungsradien der äußeren Flächen der vorderen Komponente 1 wird mit RSI bezeichnet. Entsprechendes gilt für die meniskusförmigen Luftlinsen zwischen den Komponenten IV und V, deren Summe der Krümmungsradien mit RSiv,v bezeichnet wird, während die Krümmungsradiensumme der negativen Meniskuskomponente V mit RSv bezeichnet wird. Mit dieser Bezeichnung kann die Form der meniskusförmigen Linsenkomponenten gemäß der Erfindung folgendermaßen beschrieben werden: Für die konvergente vordere Meniskuslinse I: 155% f < RS, < 310% f . (2) Für die meniskusförmige konvergente Luftlinse zwischen den Komponenten IV und V 50 °/o f < -RSiv,v < 120 °/o f, (3) und für die negative Meniskuslinse V auf der Bildseite des Systems 65 % f < -RSv < l 65 % f . (4) Diese Ungleichungen stellen, in Ausdrücken der äquivalenten Brennweite f des vollständigen Objektivs ausgedrückt, die quantitativen Grenzen für die Summen der Krümmungsradien dieser drei Komponenten dar, die am weitesten von der Blende entfernt angeordnet sind und die daher den größten Abstand von den Eintritts- und Austrittspupillen des Systems haben.The sum of the two radii of curvature of the outer surfaces of the front component 1 is referred to as RSI. The same applies to the meniscus-shaped air lenses between components IV and V, the sum of the radii of curvature of which is denoted by RSiv, v, while the sum of the radii of curvature of the negative meniscus component V is denoted by RSv. With this designation, the shape of the meniscus-shaped lens components according to the invention can be described as follows: For the convergent anterior meniscus lens I: 155% f <RS, <310% f . (2) For the meniscus-shaped convergent air lens between components IV and V 50 ° / of <-RSiv, v <120 ° / of, (3) and for the negative meniscus lens V on the image side of the system 65% f <-RSv < l 65% f . (4) These inequalities, expressed in terms of the equivalent focal length f of the complete lens, represent the quantitative limits for the sums of the radii of curvature of these three components which are located farthest from the diaphragm and which are therefore the greatest distance from the entrance and exit pupils of the system.

Wie oben erwähnt, können die in den vorstehenden Ungleichungen (2), (3) und (4) in Ausdrücken der auf die Brennweite bezogenen Summen der Krümmungsradien ausgedrückten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Objektive auch in Ausdrücken des Formfaktors a angegeben werden, den Gardner in folgender Weise definiert hat: Hier ist R der vordere und R' der hintere Krümmungsradius der betrachteten Komponente; a ist daher eine dimensionslose Zahl. Die Eigenschaften der Objektive werden daher in Ausdrücken von a in folgender Weise dargestellt: -I-1,50 < ßr < +3,00, (6) -I-2,0 < o'iv,v < +20,01 (7) -I-4,0 < orv < -h-10,0. (8) In den Beziehungen (6),(7) und (8) sind 6r und uv die von G a r d n e r definierten Durchbiegungsfaktoren der ersten und der letzten Komponente, und aiv,v bezeichnet den Formfaktor der letzten Luftlinse zwischen der positiven Komponente IV und der negativen Komponente V. Bei den Objektiven gemäß der Erfindung gehören zu diesen drei charakteristischen Ungleichungen positive Werte. Dies bedeutet, daß in jeder dieser drei Ungleichungen (6), (7) und (8) der hintere Radius R' der betreffenden Komponente größer als der Radius ihrer Vorderfläche ist.As mentioned above, the properties of the lenses according to the invention expressed in the above inequalities (2), (3) and (4) in terms of the sums of the radii of curvature related to the focal length can also be specified in terms of the form factor a, which Gardner in the following way has defined: Here R is the anterior and R 'is the posterior radius of curvature of the component under consideration; a is therefore a dimensionless number. The properties of the objectives are therefore represented in expressions of a in the following way: -I-1.50 <ßr <+3.00, (6) -I-2.0 <o'iv, v <+20.01 ( 7) -I-4.0 <orv <-h-10.0. (8) In equations (6), (7) and (8), 6r and uv are the deflection factors of the first and the last component defined by G ardner, and aiv, v denotes the shape factor of the last air lens between the positive component IV and of the negative component V. In the case of the objectives according to the invention, these three characteristic inequalities include positive values. This means that in each of these three inequalities (6), (7) and (8) the rear radius R 'of the component in question is greater than the radius of its front surface.

Im Laufe der zu der vorliegenden Erfindung führenden Untersuchungen wurde ferner erkannt, daß das Dimensionieren der stark konvergent wirkenden hinteren Oberflächen der Elemente III, IV und V in der hinteren Einheit C, deren Oberflächen konkav gegen die Blende gewölbt sind, derart, daß der Krümmungsradius von der Blende weg gegen die kurze konjugierte Seite sich vergrößert, von entscheidender Bedeutung für den Entwurf von technisch ausführbaren Objektiven ist, die einen sehr geringen zonalen Rest der sphärischen Aberration und der Koma bei der erforderlichen hohen Lichtstärke aufweisen. Hierbei gelten die folgenden Maßkriterien in Verbindung mit den Beziehungen (2) bis (8): R3' < R4 < R5', (9) 1,0 R3' < R4 < 1,8 R3 , (10) 1,5 R3' < R5' < 3,3 R3'. (11) Bei diesen so festgelegten Oberflächen wachsen die Krümmungsradien von der Blende fortschreitend in Richtung auf das kurze konjugierte Ende des Systems.In the course of the investigations leading to the present invention it was also recognized that the dimensioning of the strongly convergent rear surfaces of the elements III, IV and V in the rear unit C, the surfaces of which are concave against the screen, such that the radius of curvature of as the aperture increases away towards the short conjugate side, it is of crucial importance for the design of technically feasible lenses which have very little zonal residual spherical aberration and coma at the required high light intensity. The following dimensional criteria apply in connection with the relationships (2) to (8): R3 '<R4<R5', (9) 1.0 R3 '<R4 <1.8 R3, (10) 1.5 R3'<R5'<3.3R3'. (11) With these surfaces determined in this way, the radii of curvature grow progressively from the diaphragm in the direction of the short conjugate end of the system.

Bei den bisher bekannten Versionen der Gaußschen Objektive hatte der letzte innere Luftspalt auf der Bild- oder kurzen konjugierten Seite des Systems die Form einer negativen Linse nur dann, wenn dieser Luftspalt durch ein konvergentes Linsenelement begrenzt war. Bei diesen bekannten Systemen besteht die gesamte hintere Gruppe gewöhnlich nur aus zwei Elementen.In the previously known versions of Gaussian lenses, the last inner air gap on the image or short conjugate side of the system the shape of a negative lens only when this air gap is converged by a Lens element was limited. In these known systems there is the entire rear Group usually only consists of two elements.

Das erste dieser Elemente ist divergent, und die folgende Luftlinse besitzt entweder eine plankonkave Form (deutsches Patent 439 556) oder aber eine bikonkave Form (USA.-Patent 2 106 077). In einigen Ausnahmefällen, in denen das letzte konvergente Element eine positive Meniskuslinse ist, wurde der vorhergehenden Luftlinse die Form einer negativen Meniskuslinse gegeben, wie z. B. in dem USA.-Patent 2 649 023. Sobald jedoch am bildseitigen Ende dieser Gaußschen Objektive eine divergente Linsenkomponente angeordnet war, hatte immer die letzte Luftlinse eine positive Form und gewöhnlich eine negative Brechkraft (s. beispielsweise das Biogon-Objektiv von L. Bertele [britisches Patent 459 739] oder das Ultragon-Objektiv gemäß dem USA.-Patent 2 670 659). Eine Variation des Gaußschen Objektivs mit einer hinteren, dreilinsigen Einheit, bei der das letzte Element eine negative Meniskuslinse ist (USA.-Patent 2 677 989), besitzt im Gegensatz zu den Objektiven nach der Erfindung einen hinteren Luftspalt von der Form eines positiven Linsenelementes (obgleich es sonst mit dem übrigen Stand der Technik übereinstimmt); ebenso besitzt das Objektiv nach USA.-Patent 2 771817, welches ein vierlaufiges Hinterglied aufweist, eine solche letzte Luftlinse von der Form eines Positivmeniskus. In dem britischen Patent 398 307 hat A. W a r m i s h a m ein Siebenelementobjektiv angegeben, dessen hintere Komponente durch eine Dublette in der Form einer negativen Meniskuslinse gebildet ist, dem eine Luftlinse vorhergeht, die die Form einer negativen Meniskuslinse aufweist. Im Gegensatz zu der Erfindung hat jedoch diese Luftlinse des Objektivs von Warmisham eine negative Brechkraft. Dieser Vorschlag von Warmisham betrifft außerdem ein Objektiv für veränderliche Brennweite und Bildgröße (zoom lens), dessen Aufbau von dem Aufbau der Objektive gemäß der Erfindung völlig verschieden ist, was schon allein aus dem grundsätzlich verschiedenen Verwendungszweck hervorgeht, für welchen dieses Objektiv gebaut ist.The first of these elements is divergent, and the following air lens has either a plano-concave shape (German patent 439 556) or a biconcave shape (US patent 2 106 077). In some exceptional cases where the last convergent element is a positive meniscus lens, the preceding air lens has been given the shape of a negative meniscus lens, e.g. B. in U.S. Patent 2,649,023. However, as soon as a divergent lens component was arranged at the image-side end of these Gaussian lenses, the last air lens always had a positive shape and usually a negative refractive power (see, for example, the Biogon lens from L. Bertele [British Patent 459 739] or the Ultragon lens according to U.S. Patent 2,670,659). A variation of the Gaussian objective with a rear, three-lens unit, in which the last element is a negative meniscus lens (US Pat. No. 2,677,989), has, in contrast to the objectives according to the invention, a rear air gap in the form of a positive lens element ( although otherwise it corresponds to the rest of the state of the art); Likewise, the objective according to US Pat. No. 2,771,817, which has a four-barrel rear element, has such a last air lens in the shape of a positive meniscus. In British Patent 398,307, A. Warmisham has disclosed a seven-element objective, the rear component of which is formed by a doublet in the shape of a negative meniscus lens, preceded by an air lens in the shape of a negative meniscus lens. In contrast to the invention, however, this air lens of the Warmisham objective has a negative refractive power. This proposal by Warmisham also relates to a lens for variable focal length and image size (zoom lens), the structure of which is completely different from the structure of the lenses according to the invention, which is evident from the fundamentally different purpose for which this lens is built.

Bei den Untersuchungen nach den Grenzen, bis zu welchen die neuen Objektive gemäß der Erfindung gebaut werden können, ergab sich, daß durch eine besonders sorgfältige Streckung der meridionalen Bildfläche eine gewisse Verbesserung der Schärfe in den seitlichen Teilen des Feldes erreicht werden kann, die sogar besser ist als die der lichtschwächeren Objektive, ohne daß man ungünstige Konstruktionsformen erhält oder eine ungünstige Auswahl der Gläser treffen muß. Zusammen mit den bereits angegebenen wesentlichen Vorzügen der Objektive gemäß der Erfindung wird diese Verbesserung durch eine besondere Bemessung des Radienverhältnisses zwischen dem Radius der hinteren Fläche des letzten Elementes der vorderen Gruppe und dem Radius der vorderen Fläche des letzten Elementes der hinteren Gruppe erzielt. Diese zwei Flächen besitzen in der hier verwendeten Nomenklatur die Radien R2 für die letzte Oberfläche der vorderen Gruppe (der Blende zugekehrt) und R, für die divergente Vorderfläche des letzten Elementes der hinteren Gruppe. Diese Oberflächen gehorchen der folgenden Ungleichung: 1,25 RZ < -R5 < 3,00 RJ. (12) Durch diese Beziehung wird das Randfeld hinsichtlich der Abbildungseigenschaften der erfindungsgemäßen Objektive besonders fortschrittlich gestaltet, ohne daß in der hinteren Gruppe extrem gekrümmte Flächen vorgesehen werden müssen.When investigating the limits up to which the new Lenses according to the invention can be built, it turned out that by a special careful stretching of the meridional image surface some improvement in the Sharpness in the lateral parts of the field can be achieved that is even better than that of the fainter lenses, without using unfavorable construction forms receives or have to make an unfavorable selection of glasses. Together with the already mentioned essential advantages of the objectives according to the invention this improvement is achieved through a special dimensioning of the radius ratio between the radius of the rear surface of the last element of the front group and the Radius of the front surface of the last element of the rear group achieved. These In the nomenclature used here, two surfaces have the radii R2 for the last surface of the front group (facing the diaphragm) and R, for the divergent Front surface of the last element of the rear group. These surfaces obey the following inequality: 1.25 RZ <-R5 <3.00 RJ. (12) Through this relationship becomes the edge field with regard to the imaging properties of the invention Lenses designed particularly progressively without being extreme in the rear group curved surfaces must be provided.

Die Vermeidung von extremen Krümmungen in der hinteren Gruppe zusammen mit der Verbesserung der so erzielbaren Steigerung der Randfeldschärfe führt schließlich zu der Untersuchung der Möglichkeit der Verwendung hinreichend großer Durchmesser für die äußeren Linsenelemente der vorderen und hinteren Gruppen des Systems, womit die Ausleuchtung des Randfeldes durch Verminderung der im allgemeinen bei älteren Vorschlägen auftretenden Vignettierung verbessert wird. Diese Untersuchungen haben gezeigt, daß dann eine zusätzliche Verbesserung erreicht werden kann, wenn es möglich ist, verhältnismäßig kleine Werte des Komafehlers zu erhalten, insbesondere im Gebiet der oberen Komabüschelquerschnitte.Avoiding extreme curvatures in the rear group together with the improvement of the increase in edge field sharpness that can be achieved in this way ultimately leads to investigate the possibility of using sufficiently large diameters for the outer lens elements of the anterior and posterior groups of the system, with which the illumination of the peripheral field by reducing the generally in older ones Suggestions occurring vignetting is improved. These examinations have has shown that additional improvement can then be achieved if possible is to get relatively small values of the coma error, especially in the field of the upper coma tufts cross-sections.

Die Erfindung erschließt den Weg zur praktischen Erzielung dieses Ergebnisses in den Objektiven gemäß der Erfindung. Entsprechend diesem Merkmal der Erfindung können durch Einführung einer spezifischen Durchbiegungsfaktorbeziehung zwischen den am meisten die Brechkraft beeinflussenden optischen Flächen der vorderen Komponente 1 und den stärkstbrechenden Flächen der folgenden Dublette Il den Komastrahlen während ihres Durchgangs durch die vordere Einheit solcher Teil-Aberrationen auferlegt werden, daß diese Teil-Aberrationen durch eine kompensierende Wirkung der hinteren Einheit gerade ausbalanciert werden. In den meisten vorbekannten Objektiven kann dies nicht in einem genügenden Ausmaß erreicht werden, so daß die komatische Kompensation entweder zu gering oder zu stark ist, wodurch die komatischen Teil-Aberrationen, die dem Strahl oder dem Strahlenbündel bei seinem Durchtritt durch die vordere Einheit auferlegt werden, nicht genügend gut beim Durchtritt durch die hintere Einheit kompensiert werden können. Demgegenüber ist eine derartige ausreichende Behandlung der Aberrationen in der vorderen Gruppe des Objektivs gemäß der Erfindung durch das folgende Kriterium ermöglicht, das einerseits durch ein das Durchbiegungsverhältnis zwischen dem vorderen Radius R1 der konvergenten vorderen Meniskuslinse zu dem vorderen Radius R2 des divergenten Dublette.II und andererseits durch ein Verhältnis von Ri zu dem hinteren Radius Rz der Dublette gegeben ist. Bei den Objektiven gemäß der Erfindung liegen diese Verhältnisse innerhalb der folgenden numerischen Werte: In Form von Bruchteilen können die Beziehungen (13) und (14) folgendermaßen geschrieben werden: Es ist möglich, umgekehrt so zu schreiben, daß R2 zwischen 40,0 und 66,7 °/o von R1 und R2' zwischen 30,0 und 42,860/, von R1 liegt. Dies ermöglicht die zusätzliche Verbesserung der erwähnten Randfeldbeleuchtung, ohne daß, wie bei bekannten Objektiven, zusätzliche Flächenpaare positiver Brechkraft, wie z. B. Kittflächen positiver Brechkraft, eingeführt werden müssen.The invention opens up the way to achieve this result in practice in the objectives according to the invention. According to this feature of the invention, by introducing a specific deflection factor relationship between the optical surfaces most influencing the refractive power of the front component 1 and the highly refractive surfaces of the following doublet II, such partial aberrations can be imposed on the coma rays during their passage through the front unit that they Partial aberrations can be balanced out by a compensating effect of the rear unit. In most previously known objectives this cannot be achieved to a sufficient extent, so that the comatic compensation is either too low or too strong, whereby the comatic partial aberrations are imposed on the beam or the beam as it passes through the front unit , cannot be compensated sufficiently well when passing through the rear unit. In contrast, such a sufficient treatment of the aberrations in the front group of the objective according to the invention is made possible by the following criterion, which on the one hand is the deflection ratio between the front radius R1 of the convergent front meniscus lens to the front radius R2 of the divergent doublet.II and on the other hand is given by a ratio of Ri to the rear radius Rz of the doublet. In the case of the lenses according to the invention, these ratios lie within the following numerical values: In the form of fractions, the relationships (13) and (14) can be written as follows: Conversely, it is possible to write so that R2 is between 40.0 and 66.7 per cent of R1 and R2 'between 30.0 and 42.860 per cent of R1. This enables the additional improvement of the peripheral field lighting mentioned without, as with known lenses, additional pairs of surfaces of positive refractive power, such as. B. putty surfaces of positive refractive power must be introduced.

Im folgenden werden drei numerische Beispiele von Objektiven gemäß der Erfindung angegeben. Diese Beispiele zeigen die Vorzüge der Erfindung hinsichtlich der Dimensionierung der Linsenform bei der Verteilung der Krümmungsradien und der Formfaktoren, die im vorhergehenden erläutert wurden. Zusätzlich zeigen diese Beispiele ein weiteres Merkmal der Erfindung in einer derartigen Verteilung der Brechkräfte innerhalb des Systems, so daß die Summen der Flächenbrechkräfte der einzelnen Komponenten I bis V folgenden Ungleichungen genügen: 0,5 0 < 0, < 1,0 0, (17) 1,0 0 < -01r < 2,0 0. (18) 0,3 e < -0"n < 0,8 0, (19) 1,4 0 < 01v < 2,8 0 ., (20) 0,2 0 < -Ov < 0,70. (21) Hier bedeutet 0 die äquivalente Brechkraft des vollständigen Objektivs, und in der üblichen Schreibweise bedeutet (P., die Summe der Flächenbrechkräfte Ox und (Px der zwei äußeren Glas-Luft-Außenflächen mit den Krümmungsradien R, und R,' der Linsenkomponente, die durch den Index x bezeichnet ist. Rx gehört zu der vorderen Fläche, und Rx gehört zu der Fläche, die zur kurzen konjugierten Seite des Systems zeigt. Der Index gibt die Positionsnummer der einzelnen Komponenten I bis V an, die beginnt mit der ersten Komponente I auf der langen konjugierten Seite des Systems. Die einzelnen Flächenbrechkräfte errechnen sich aus der bekannten Formel worin Rx der Krümmungsradius der Oberfläche und nx und %' die Brechungsindizes des vorhergehenden und des folgenden Mediums sind.Three numerical examples of objectives according to the invention are given below. These examples show the advantages of the invention with regard to the dimensioning of the lens shape with the distribution of the radii of curvature and the shape factors which have been explained above. In addition, these examples show a further feature of the invention in such a distribution of the refractive powers within the system, so that the sums of the surface powers of the individual components I to V satisfy the following inequalities: 0.5 0 <0, <1.0 0, (17 ) 1.0 0 <-01r <2.0 0. (18) 0.3 e <-0 "n <0.8 0, (19) 1.4 0 <01v <2.8 0., (20 ) 0.2 0 <-Ov < 0.70. (21) Here 0 means the equivalent refractive power of the complete lens, and in the usual notation (P. means the sum of the surface powers Ox and (Px of the two outer glass-air -Exterior surfaces with the radii of curvature R, and R, 'of the lens component, which is denoted by the index x. Rx belongs to the front surface, and Rx belongs to the surface pointing to the short conjugate side of the system. The index gives the position number of the individual components I to V, which begins on the long conjugate side of the system with the first component I. The individual surface powers are calculated from the well-known formula where Rx is the radius of curvature of the surface and nx and% 'are the refractive indices of the preceding and following medium.

Die mit Beispiel 1, Beispiel 2 und Beispiel 3 bezeichneten Tabellen geben numerische Werte von drei Ausführungsformen der Objektive gemäß der vorerwähnten Erfindung. In diesen Tabellen und entsprechend der Fig. 1 sind die mit dem Buchstaben R und aufeinanderfolgenden Indizes, aber ohne Strich bezeichneten Radien die aufeinanderfolgenden Radien der vorderen Flächen der Komponenten, d. h. der gegen die lange konjugierte Seite des Systems gerichteten Flächen. Durch den Buchstaben R' mit entsprechenden Indizes bezeichnete Radien sind die Radien der hinteren Flächen der Komponenten, beginnend an dem langen konjugierten Ende des Systems.The tables labeled Example 1, Example 2 and Example 3 give numerical values of three embodiments of the objectives according to the aforementioned invention. In these tables and corresponding to FIG. 1, the radii denoted by the letter R and successive indices but without a prime are the successive radii of the front surfaces of the components, ie the surfaces facing the long conjugate side of the system. Radii indicated by the letter R 'with appropriate indices are the radii of the posterior surfaces of the components starting at the long conjugate end of the system.

Das Paar der innerhalb der Dublette Il eingeschlossenen benachbarten Flächen wird durch die Radien RN und R, bezeichnet. RN bezieht sich also auf die hintere Fläche des ersten Elementes L2 der Dublette, und RN bezieht sich auf die vordere Fläche des stark divergenten, dem Blendenzwischenraum benachbarten Elementes L3 dieser Dublette. Der durch dieses Paar von benachbarten Flächen eingeschlossene Luftspalt innerhalb der Dublette wird mit ca und die axiale Dicke der Linsenelemente durch den Buch- Beispiel _ (Alle Maße in Zoll) Äquivalente Brennweite f = 1,679 Zoll, relative Öffnung f/2 Komponente Linse n v Radien Dicke t, Abstand s oder Spalt a I L1 1,7170 47,9 R1 = --E-1,0000 il = 0,15245 R1' - -1--2,7092 si,ii = 0,00175 L2 1,6935 53,5 R, = -;-0,5744 t2 = 0,15245 Il RN = -I-1,7230 a2, a2 = 0,06352 L3 1,7274 28,4 R. = -E-2,1169 t2 = 0,07210 R'2 = -E-0,3589 Blende sii,iii = 0,39384 III L4 1,6034 38,0 R3 = -0,3762 t3 = 0,03811 R3 = -0,4756 siii,iv = 0,00175 IV Lä 1,7130 53,9 R4 = -27,060 t4 = 0,19691 R4 = -0,6071 siv,v = 0,08957 V L6 1,6034 42,5 R5 = -0,7484 t5 = 0,02954 R5' _ -1,0116 In diesem Beispiel ist der Radius der letzten Luft-Glas-Trennfläche auf der Bildseite des Objektivs etwas größer als der vordere Radius R, In Übereinstimmung mit den charakteristischen Merkmalen der Erfindung, die in den Beziehungen (2), (3) und (4) vorgegeben sind, zeigt das Objektiv nach Beispiel 1 folgende Eigenschaften: RSi = R1 -E- R1' = -E-3,7092 = 220,9 % f 15501,f < 220,9l)/,f < 310 % f , RSiv,v = R4 -I` R5 = -1,355 = -80,7% f 5001,f < +80,70/,f < 1200/,f, RSv = R5 + R5' _ -1,7600 = -104,8% f 65 % f < r-104,8 0/0 f < 165 % f . Außerdem befriedigen die Formfaktoren des Beispiels 1 die Ungleichungen (6), (7) und (8) unter Bestabea t bezeichnet, der eine arabische Zahl als Index erhält, die der Numerierung der betreffenden Komponenten entspricht; t2 und t2 sind die Dicken des ersten und des zweiten Elementes L2 und L3 der Dublette Il. Die axialen Abstände der Komponenten sind durch den Buchstabens bezeichnet, dem die römischen Zahlen der vorhergehenden und der folgenden Komponenten als Indizes beigegeben sind. Die in den Beispielen angegebenen Gläser, die handelsüblich sind, sind mit der Abbeschen Zahl und mit dem Brechungsindex n angegeben, der auf die gelbe Helium-d-Linie von 5876 Ängström bezogen ist.The pair of adjacent areas enclosed within the doublet II is denoted by the radii RN and R i. RN thus relates to the rear surface of the first element L2 of the doublet, and RN relates to the front surface of the strongly divergent element L3 of this doublet adjacent to the aperture gap. The air gap enclosed by this pair of adjacent surfaces within the doublet is approx. Example _ (All dimensions in inches) Equivalent focal length f = 1.679 inches, relative aperture f / 2 component lens nv radii thickness t, distance s or gap a I L1 1.7170 47.9 R1 = --E-1.0000 il = 0.15245 R1 '- -1--2.7092 si, ii = 0.00175 L2 1 , 6935 53.5 R, = -; - 0.5744 t2 = 0.15245 II RN = -I-1.7230 a2, a2 = 0.06352 L3 1.7274 28.4 R. = -E-2.1169 t2 = 0.072 1 0 R'2 = -E-0.3589 Aperture sii, iii = 0.39384 III L4 1.6034 38.0 R3 = -0.3762 t3 = 0.03811 R3 = -0.4756 siii, iv = 0.00175 IV Lä 1.7130 53.9 R4 = -27.060 t4 = 0.19691 R4 = -0.6071 siv, v = 0.08957 V L6 1.6034 42.5 R5 = -0.7484 t5 = 0.02954 R5 '_ -1.0116 In this example, the radius of the last air-glass interface on the image side of the lens is slightly larger than the front radius R, In accordance with the characteristic features of the invention, which in equations (2), (3) and (4) are specified, the lens according to Example 1 shows the following properties: RSi = R1 -E- R1 '= -E-3.7092 = 220.9% f 15501, f < 220.9l) /, f < 310% f, RSiv, v = R4 -I` R5 = -1.355 = -80.7% f 5001, f < + 80.70 /, f < 1200 /, f, RSv = R5 + R5 '_ -1.7600 = -104.8% f 65% f <r 104.8 0/0 f <165% f. In addition, the form factors of Example 1 satisfy the inequalities (6), (7) and (8) referred to under Bestabea t, which is given an Arabic number as an index that corresponds to the numbering of the components concerned; t2 and t2 are the thicknesses of the first and second elements L2 and L3 of the doublet II. The axial distances between the components are indicated by the letter to which the Roman numerals of the preceding and following components are added as indices. The glasses indicated in the examples, which are commercially available, are indicated with the Abbe number and with the refractive index n, which is based on the yellow helium d-line of 5876 angstroms.

Das Objektiv nach Beispiel 1 weist eine relative Öffnung von f/2 und eine Brennweite von 1,679 Zoll auf. Die Dimensionen sind in Zoll gegeben, und sein vorderer Radius R1 beträgt exakt 1 Zoll und ist als Maßeinheit gewählt, in der die anderen Maße ausgedrückt sind. Die Beziehungen zwischen den einzelnen Radien können daher aus dieser Tabelle ohne Umrechnung unmittelbar abgelesen werden. rücksichtigung der Terminologie von Gardner: ßi = 2,1701, also zwischen 1,50 und 3,00, ßiv,v = 9,5931, also zwischen 2,0 und 20,0, av = 6,6869, also zwischen 4,0 und 10,0.The lens according to Example 1 has a relative aperture of f / 2 and a focal length of 1.679 inches. The dimensions are given in inches, and be front radius R1 is exactly 1 inch and is selected as the unit of measurement in which the are expressed in other dimensions. The relationships between the individual radii can can therefore be read directly from this table without conversion. consideration Gardner's terminology: ßi = 2.1701, i.e. between 1.50 and 3.00, ßiv, v = 9.5931, i.e. between 2.0 and 20.0, av = 6.6869, i.e. between 4.0 and 10.0.

Die Krümmungsradien der konvergent wirkenden Hinterflächen R.', R4 und R5' der drei Komponenten der hinteren Gruppe vergrößern sich aufeinanderfolgend, wie durch die Ungleichung (9) angegeben ist, da -0,4756 < -0,6071 < -l,0116. Außerdem liegt R4 (-0,6071) zwischen R3' (-0,4756) und 1,8 R3 (-0,8561). Auch liegt R5' (-1,0116) zwischen 1,5 R3 (-0,7134) und 3,3 R3 (-1,5695), wie in den Ungleichungen (10) und (11) angegeben ist. Die die letzte konvergent wirkende Luftlinse abschließende Fläche R5 besitzt einen Radius von -0,7484, dessen absoluter Betrag entsprechend der Ungleichung (12) zwischen dem 1,25- und 3,Ofachen des absoluten Wertes des Radius R2' liegt. Denn 1,25 R2 ist = 0,4486 und 3,0 R2 = 1,0767. Außerdem ist R,/R, = 1,74095 und R1/R2' = 2,78630. Folglich sind auch die weiteren Bedingungen (13) und (14) erfüllt, da 1,50 < 1,74095 < 2,50 und 2,33 < 2,78630 < 3,33.The radii of curvature of the convergent rear surfaces R. ', R4 and R5' of the three components of the rear group increase successively, as indicated by inequality (9), since -0.4756 <-0.6071 <-1.0116. In addition, R4 (-0.6071) is between R3 '(-0.4756) and 1.8 R3 (-0.8561). Also, R5 '(-1.0116) lies between 1.5 R3 (-0.7134) and 3.3 R3 (-1.5695), as indicated in inequalities (10) and (11). The surface R5 closing off the last convergent air lens has a radius of -0.7484, the absolute value of which, according to inequality (12), is between 1.25 and 3.0 times the absolute value of the radius R2 '. Because 1.25 R2 = 0.4486 and 3.0 R2 = 1.0767. In addition, R, / R, = 1.74095 and R1 / R2 '= 2.78630. Consequently, the other conditions (13) and (14) are also met, since 1.50 <1.74095 <2.50 and 2.33 <2.78630 <3.33.

In Prozenten ausgedrückt, liegt R2 zwischen 40 und 66,7 % von R1, und R2 liegt zwischen 30 und 42,86 0/0 von R1.Expressed as a percentage, R2 is between 40 and 66.7% of R1, and R2 is between 30 and 42.86 0/0 of R1.

Es wird ausdrücklich betont, daß im Hinblick auf die große Lichtstärke der Objektive gemäß der Erfindung die Dicken der einzelnen Linsenkomponenten so gewählt sein müssen, daß einerseits die negativen Komponenten eine für eine genügende Festigkeit und eine leichte Herstellbarkeit ausreichende axiale Dicke aufweisen und andererseits die Dicke der positiven Komponenten so gewählt ist, daß an den Linsenrändern ausreichende Randzylinder entsprechend dem Linsendurchmesser entstehen. Dies ist aus Gründen der besseren Herstellung notwendig. Andererseits muß jeder Überfluß an Dicke oder an Zwischenräumen sorgfältig vermieden werden. Wenn die Länge des Objektivs im Verhältnis zu dem Durchmesser seiner Öffnung unnötig anwächst, wächst auch die Vignettierung. Da die Verringerung der Vignettierung auch ein Ziel der Erfindung ist, werden dementsprechende Anregungen für die Dimensionierung der Linsendicken und -abstände gegeben. Vor allen Dingen soll jedoch die Form der Komponenten mit den in der folgenden Tabelle in runden Zahlen angegebenen Werten übereinstimmen: R1 = 1 (Einheit) 2,0 R1 < R1' < 5,0 R1 0,40 R1 < R2 < 0,667 R1 R1 < .± RN r, < ao 0,30 R1 < R2' < 0,4286 R1 Blende 0,30 R1 < -R3 < 0,48 R1 0,36 R1 < -R3 < 0,60 R1 3,3 R1 < ±R4 < 00 -R3' < -R4 < 0,75 R1 -R4' < -R5 < R1 0,75 R1 < -RS' < 1,50 R1 Wendet man die obenerwähnte Vorsicht hinsichtlich der Dimensionierung der Linsendicken und -abstände an, so kann das Objektiv nach Beispiel 1 mit folgenden Werten aufgebaut werden: R1 = -f-1,0 t1 y 0,15 R1, - -i-2,7 Sl,xl < 0,1 R2 = -I-0,57 # 0,15 RN = -f-1,7 t2 a2, a2 < 0,1 R N = -f-2,1 t2 R2 = +0,36 < 0,1 Sxl,xxl ~ 0,4 R3 = -0,38 R2 = -0,48 t3 < 0,1 Sxxl,xv < 0,1 R4 = sehr groß t4 = 0,2 R4 = -0,60 sxv,v < 0,2 R5 = -0,75 t5 < 0,1 R5 = -1,0 Hierin sind die Maße wieder unter Zugrundelegung des Einheitswertes für den vorderen Krümmungsradius R1 der positiven Meniskuslinse I angegeben. Mit den im Beispiel l angeführten, leicht beschaff baren Gläsern beträgt die äquivalente Brennweite dieses Objektivs annähernd f = 1,7 Einheiten.It is expressly emphasized that in view of the high light intensity of the objectives according to the invention, the thicknesses of the individual lens components must be chosen so that on the one hand the negative components have an axial thickness sufficient for sufficient strength and easy manufacturability and on the other hand the thickness of the positive components is chosen so that sufficient edge cylinders are created at the lens edges corresponding to the lens diameter. This is necessary for reasons of better production. On the other hand, any excess of thickness or spaces must be carefully avoided. If the length of the lens increases unnecessarily in relation to the diameter of its opening, the vignetting also increases. Since the reduction of the vignetting is also an aim of the invention, corresponding suggestions for the dimensioning of the lens thicknesses and distances are given. Above all, however, the shape of the components should match the values given in round numbers in the following table: R1 = 1 (unit) 2.0 R1 <R1 '<5.0 R1 0.40 R1 <R2 <0.667 R1 R1 < . ± RN r, <ao 0.30 R1 <R2 '<0.4286 R1 cover 0.30 R1 <-R3 <0.48 R1 0.36 R1 <-R3 <0.60 R1 3.3 R1 < ± R4 <00 -R3 '<-R4 <0.75 R1 -R4 '<-R5 <R1 0.75 R1 <-RS '<1.50 R1 If one applies the caution mentioned above with regard to the dimensioning of the lens thicknesses and distances, the objective according to example 1 can be constructed with the following values: R1 = -f-1.0 t1 y 0.15 R1, - -i-2.7 Sl, xl < 0.1 R2 = -I-0.57 # 0.15 RN = -f-1.7 t2 a2, a2 <0.1 RN = -f-2.1 t2 R2 = +0.36 <0.1 Sxl, xxl ~ 0.4 R3 = -0.38 R2 = -0.48 t3 <0.1 Sxxl, xv <0.1 R4 = very large t4 = 0.2 R4 = -0.60 sxv, v <0.2 R5 = -0.75 t5 < 0.1 R5 = -1.0 The dimensions are again given here on the basis of the unit value for the front radius of curvature R1 of the positive meniscus lens I. With the easily obtainable glasses listed in Example 1, the equivalent focal length of this lens is approximately f = 1.7 units.

Die übliche relative Öffnung für die Objektive gemäß Beispiel 1 beträgt f/2,0. Die gewünschte große Lichtstärke ist daher erreicht. Außerdem ist der hohe Korrektionsgrad der schwächeren Objektive ebenfalls erhalten, und in einigen Richtungen ist sogar ein wesentlicher Fortschritt erzielt. Aus den Ergebnissen einer genauen trigonometrischen Berechnung wird der durch die vorliegende Erfindung erreichte bedeutende Fortschritt erst richtig klar. Dies ergibt sich aus den folgenden Zahlenangaben: 1. Für einen Hauptstrahl, der auf der Objektseite mit einem Winkel uoo = 20° 47 Minuten 30 Sekunden einfällt, ist der Astigmatismus exakt = 0. Das neue Objektiv ist daher ein echter Anastigmat.The usual relative opening for the objectives according to Example 1 is f / 2.0. The desired high light intensity is therefore achieved. Besides, the high one Correction level of the weaker lenses also preserved, and in some directions substantial progress has even been made. From the results of an exact trigonometric computation becomes that achieved by the present invention significant progress only really becomes clear. This results from the following figures: 1. For a main ray that is on the object side with an angle uoo = 20 ° 47 Minutes 30 seconds, the astigmatism is exactly = 0. The new lens is therefore a real anastigmat.

2. Die Feldkorrektion dieses Objektivs ist so verbessert, daß die erwünschte Verringerung der zonalen Wölbung der meridionalen Bildfläche in den äußeren Teilen des Feldes verwirklicht ist. Das neue Objektiv macht es möglich, diese Verbesserung so weit zu treiben, daß die gemessenen Restaberrationen wie bei optischen Systemen für große astronomische Fernrohre nur wenige Hunderttausendstel der äquivalenten Brennweite betragen, wogegen in den üblichen Objektiven Restaberrationen in der Größenordnung von Hundertsteln der Brennweite üblich sind. Bei der Verwendung der Objektive gemäß der Erfindung kann daher als Maß für die Aberration A = 1 - 10-' f angenommen werden.2. The field correction of this objective is improved so that the desired reduction in the zonal curvature of the meridional image surface is achieved in the outer parts of the field. The new lens makes it possible to take this improvement so far that the measured residual aberrations are only a few hundred thousandths of the equivalent focal length, as in optical systems for large astronomical telescopes, whereas residual aberrations in the order of magnitude of hundredths of the focal length are common in conventional lenses. When using the objectives according to the invention, a measure of the aberration A = 1-10- ' f can therefore be assumed.

Die Zonendifferenzen 8Z. in der Wölbung der meridionalen Bildfläche relativ zu dem meridionalen Brennpunkt für einen Hauptstrahl mit einer Neigung von 21,6500° von der Objektseite ist durch folgende Tabelle gegeben: wo I Özm 21,6500° 0 17,7872° -19,9 A 12,5809° -78,5 A 3. Die gewünschte Verringerung der sphärischen Aberration der Brennweiten ist erreicht. Für das Objektiv des Beispiels 1 hat diese zonale Aberration özfeinen maximalenWert von nur -58,6A, wobei die tatsächlichen Werte der sphärischen Beispiel 2 (Alle Maße in Millimeter) Äquivalente Brennweite f = 100 mm, relative Öffnung f/1,9 Komponente Linse n v Radien Dicke t, Abstands oder Spalt a I L1 1,7170 47,9 R1 = -r59,606 t1 = 9,087 R1' = -f-161,485 si,ii = 0,104 II L2 1,6910 54,8 R2 = -I-34,105 t2 = 9,021 RN = -f-102,703 a2, a2 = 3,786 L3 1,7274 28,4 RN = -f-126,178 t2 = 4,297 R2 = --f-21,393 Blende SII>III = 23,475 III L4 1,6034 38,0 R3 = -22,424 t3 = 2,272 R3 = -28,350 sviii,iv = 0,104 ' IV L5 1,7130 53,9 R4 = -1612,96 t4 = 11,737 R4 = -36,188 siv,v = 5,339 V L, 1,6034 42,5 RS = -44,612 ts = 1,761 R5' = -60,297 Bei dem Objektiv nach Beispiel 2 beträgt die hintere paraxiale Brennweite p,' = 50,725 mm.The zone differences 8Z. The curvature of the meridional image surface relative to the meridional focal point for a main ray with an inclination of 21.6500 ° from the object side is given by the following table: where I Özm 21.6500 ° 0 17.7872 ° -19.9 A. 12.5809 ° -78.5 A. 3. The desired reduction in the spherical aberration of the focal lengths is achieved. For the lens of Example 1, this zonal aberration has a fine maximum value of only -58.6A, the actual values being the spherical Example 2 (All dimensions in millimeters) Equivalent focal length f = 100 mm, relative aperture f / 1.9 Component lens nv radii thickness t, distance or gap a I L1 1.7 1 70 47.9 R1 = -r59.606 t1 = 9.087 R1 '= -f-161.485 si, ii = 0.104 II L2 1.6910 54.8 R2 = -I-34.105 t2 = 9.021 RN = -f-102.703 a2, a2 = 3.786 L3 1.7274 28.4 RN = -f-126.178 t2 = 4.297 R2 = --f-21.393 Aperture SII> III = 23.475 III L4 1.6034 38.0 R3 = -22.424 t3 = 2.272 R3 = -28.350 sviii, iv = 0.104 ' IV L5 1.7130 53.9 R4 = -1612.96 t4 = 11.737 R4 = -36.188 siv, v = 5.339 VL, 1.6034 42.5 RS = -44.612 ts = 1.761 R5 '= -60.297 In the case of the objective according to Example 2, the rear paraxial focal length is p 1 '= 50.725 mm.

Das Objektiv nach Beispiel 2 zeigt folgende Eigenschaften RSI = r-221,091 °/o f , RSrv,v= -80,800'/,f, RSv = -104,909 % f , wie durch die Beziehungen (2), (3) und (4) gefordert wird.The lens according to example 2 shows the following properties RSI = r-221.091 ° / of, RSrv, v = -80.800 '/, f, RSv = -104.909 % f, as given by the relationships (2), (3) and (4) is required.

Ferner ist ai = -I-2,1701 , aiv,v - -F-9,5916 . a'v = +6,6885, wobei ai, ov und ßiv,v den oben definierten Formfaktor o für die erste und die letzte Komponente I und V und für die Luftlinse bedeutet, die zwischen der positiven Komponente IV und der negativen Komponente V eingeschlossen ist.Furthermore, ai = -I-2.1701, aiv, v - -F-9.5916. a'v = +6.6885, where ai, ov and ßiv, v means the form factor o defined above for the first and last components I and V and for the air lens that is enclosed between the positive component IV and the negative component V. is.

Diese Werte liegen innerhalb der durch die Beziehungen (6), (7) und (8) gegebenen Grenzen. Außerdem beträgt die Vergrößerung der Krümmungsradien Aberration 4f der Brennweite für in Höhen von 0,26290f bzw. 0,19859f einfallende Strahlen nur -16,1 A und -74,7 A beträgt, wobei diese Höhen relativen Öffnungen f/1,90 bzw. f/2,52 entsprechen.These values are within the limits given by the relationships (6), (7) and (8). In addition, the increase in the radii of curvature is aberration 4f of the focal length f in heights of 0.26290 or 0.19859 f incident beams only -16.1 -74.7 A and A is said heights relative openings f / 1.90 and f / 2.52 respectively.

4. Die restliche Abweichung öscc von der Sinuskoinzidenzbedingung beträgt in der Zone der größten sphärischen Aberration nur öscc = 67,1 A. Dies gilt für einen in der Höhe hl = 0,19859 f einfallenden Strahl. In diesen Ausdrücken bedeutet A die obenerwähnte Einheit des Aberrationsmaßes, das ein Hunderttausendstel der äquivalenten Brennweite f beträgt. der konvergenten hinteren Flächen R2, R4 und RS der hinteren Einheit -28,350 < -36,l88 < -60,297, wie durch die Beziehung (9) gefordert wird. Im einzelnen beträgt R4' = 1,2764 R3' und R,,' = 2,1269 R3 , wie durch die Beziehungen (10) und (11) bestimmt wird.4. The remaining deviation öscc from the sine coincidence condition in the zone of the greatest spherical aberration is only öscc = 67.1 A. This applies to an incident beam at a height of hl = 0.19859 f. In these expressions, A means the above-mentioned unit of the amount of aberration which is one hundred thousandth of the equivalent focal length f. of the convergent rear surfaces R2, R4 and RS of the rear unit -28.350 <-36, 188 <-60.297 as required by the relation (9). Specifically, R4 '= 1.2764 R3' and R ,, '= 2.1269 R3 as determined by the relationships (10) and (11).

In der vorderen Gruppe ist entsprechend den Beziehungen (13) und (14) und Außerdem ist R2 = 57,2174 °/o R1 , R2 = 35,8907 °/o R1 . Die absoluten Werte der Radien RS und Rz betragen 44,612 bzw. 21,393. Also beträgt der absolute Wert des Radius R5. = 2,0854 R2 .In the front group is according to the relationships (13) and (14) and In addition, R2 = 57.2174 ° / o R1, R2 = 35.8907 ° / o R1. The absolute values of the radii RS and Rz are 44.612 and 21.393, respectively. So the absolute value of the radius is R5. = 2.0854 R2.

Entsprechend einer äquivalenten Brennweite von 100 mm beträgt die Gesamtbrechkraft 0 des Objektivs nach Beispiel 2 -f-10,0 Dioptrien. Die Flächen- 0l = +l2,029, 01' _ -4,440, 2 = +20,261, 0N = -6,728, ON = +5,765, 02 = -34,003, -26,908, 03 = +21,284, -0,442, 04 = +l9,703, -13,525, 05' _ ;-10,007 Der Luftspalt siv,v auf der Bildseite der Blende besitzt gemäß der Erfindung die Form einer meniskusförmigen divergenten Linse, die hinsichtlich der Brechkraft wie eine Luftlinse mit einer positiven von -f-6,177 dptr. wirkt; dies ist mehr als 600110 der gesamten Brechkraft des Objektivs nach Beispiel 2.Corresponding to an equivalent focal length of 100 mm, the total refractive power 0 of the objective according to Example 2 is -f-10.0 diopters. The area 0l = + l2,029,01 '_ -4,440, 2 = +20.261, 0 N = -6.728, ON = +5.765.02 = -34.003, -26.908.03 = +21.284, -0.442.04 = + l9.703, -13.525.05 '_; -10.007 The air gap siv, v on the image side of the diaphragm has, according to the invention, the shape of a meniscus-shaped divergent lens which, in terms of refractive power, is like an air lens with a positive of -f-6.177 dptr. acts; this is more than 600110 of the total refractive power of the objective according to example 2.

Aus dem Vorhergehenden wird deutlich, daß bei dem Ausführungsbeispiel 2 die Brechkräfte der stark wirkenden optischen Flächen R1, R2 und R2 der vorderen Gruppe A so dimensioniert sind, daß diese Brechkräfte gegen die Blende fortschreitend annähernd im Verhältnis 1 : 2: 3 wachsen.From the foregoing it is clear that in the embodiment 2 the refractive powers of the strong optical surfaces R1, R2 and R2 of the front Group A are dimensioned so that these refractive powers progress against the diaphragm grow approximately in a ratio of 1: 2: 3.

In der hinteren Gruppe C ist das Verhältnis der Brechkräfte zwischen den hinsichtlich der Brechkraft wichtigen Flächen in der Nachbarschaft der Blende und den von der Blende entfernten Flächen in der Größenordnung des Verhältnisses 2: 1, in runden Zahlen beträgt 0.: 05 2# 27: 13,5 und '_C 20 : 10. In diesem Zusammenhang ist die Flächenbrechkraft 05 so dimensioniert, daß sie ungefähr gleich der äquivalenten Brechkraft des gesamten Objektivs entspricht.In the rear group C, the ratio of the refractive powers between the areas in the vicinity of the diaphragm which are important with regard to the refractive power and the areas remote from the diaphragm is in the order of magnitude of the ratio 2: 1, in round numbers is 0 .: 05 2 # 27: 13.5 and 20:10. In this context, the surface refractive power 05 is dimensioned in such a way that it corresponds approximately to the equivalent refractive power of the entire objective.

Da gemäß der Erfindung 0,9 0 < 0, < 1,5 0 ist, können, wenn man 01 für die Verwendung innerhalb eines geeigneten Wertebereiches als Einheit nimmt, die folgenden Regeln für die Verteilung der Brechkräfte dieser entscheidenden Oberflächen entwickelt werden 1,6 01 < (P2 < 2,4 01 , 2,5 01 < -0z < 3,5 01, 1,6 05 < 03 < 2,4 05 , 1,6 05' < 04' < 2;4 0s1, 0,750 < 05 < 1,25 0, 0,750 < (Om + Oiv -+- Ov) < 1,25 In Ausdrücken der äquivalenten Brennweite als Maßeinheit und in runden Zahlen kann der Aufbau Brechkräfte 0 jeder Fläche sind durch die Beziehung 1000 gegeben, worin R der Krümmungsradius inMillimeter der betreffenden Fläche und n und n' die entsprechenden Brechungsindizes des der Fläche vorhergehenden und der Fläche folgenden Mediums sind. In dem Objektiv nach Beispiel 2 sind die Flächenbrechkräfte folgendermaßen verteilt (alle Werte in Dioptrien) 01 = -+-7,589 (P2 -I- 0N = -f-13,533 011 = -14,705 ON -I- 02 = -28,238 0111 = -5,624 W v = -f--19,261 (Psiv,v = -I-6,177 -3,518 dieses Ausführungsbeispieles folgendermaßen angegeben werden R1 = -+-0,60 f t1 @- 0,1 f -I-1@6.f si,ii < 0,05 f R2 = -f-0,34 f t2 @ 0,1 f RN = -+-1,0 f RN = -f-1,3 f as' a2 < 0,1 f R2 = -f-0,21 f t2 1= 005 f Blende s11,111 0,25 f R3 = -0,22.f t3 < 0,05 f R3 = -0,28 f srll,iv < 0,05 f R4 = sehr groß R4 = -0,36 f t4 ~ 0 1 1 f R siv,v 0,05 f S = -0,45 f ts < 0,05 f R5' = -0,60 f In dem Beispiel 2 beträgt die Lichtstärke, über diejenige des Beispiels 1 hinausgehend, f/1,9 und geht in Hand mit einer weiteren Verringerung der zonalen Abweichungen von der Sinusbedingung; diese Abweichung beträgt nunmehr nur noch bscc = 45,5 A für die Zone der größten sphärischen Aberration bei einem in Höhe von hl = 0,19878f einfallenden Strahl.Since, according to the invention, 0.9 0 <0, <1.5 0, if one takes 01 as a unit for use within a suitable range of values, the following rules for the distribution of the refractive powers of these critical surfaces can be developed 1.6 01 <(P2 <2.4 01, 2.5 01 <-0z <3.5 01, 1.6 05 <03 <2.4 05, 1.6 05 '<04'<2; 4 0s 1 , 0.750 <05 <1.25 0, 0.750 <(Om + Oiv - + - Ov) <1.25 In terms of the equivalent focal length as a unit of measurement and in round numbers, the structure of refractive powers can be 0 for each surface using the relationship 1000 where R is the radius of curvature in millimeters of the surface in question and n and n 'are the respective refractive indices of the medium preceding and following the surface. In the objective according to Example 2, the surface powers are distributed as follows (all values in dioptres) 01 = - + - 7.589 (P2 -I- 0N = -f-13.533 011 = -14.705 ON -I- 02 = -28.238 0111 = -5.624 W v = -f - 19.261 (Psiv, v = -I-6,177 -3.518 of this embodiment can be specified as follows R1 = - + - 0.60 f t1 @ - 0.1 f -I-1@6.f si, ii <0.05 f R2 = -f-0.34 f t2 @ 0.1 f RN = - + - 1.0 f RN = -f-1.3 f as' a2 <0.1 f R2 = -f-0.21 f t2 1 = 005 f cover s11,111 0.25 f R3 = -0.22.f t3 <0.05 f R3 = -0.28 f srll, iv <0.05 f R4 = very large R4 = -0.36 f t4 ~ 0 1 1 f R siv, v 0.05 f S = -0.45 f ts <0.05 f R5 '= -0.60 f In example 2, the light intensity, going beyond that of example 1, is f / 1.9 and goes hand in hand with a further reduction in the zonal deviations from the sine condition; this deviation is now only bscc = 45.5 A for the zone of the greatest spherical aberration with an incident beam at a height of h1 = 0.19878f.

Dieses zweite Beispiel ist durch eine ungewöhnlich feine Korrektion der seitlichen chromatischen Fehler in den Randfeldteilen ausgezeichnet. Die seitliche chromatische Differenz zwischen der gelben Heliumd-Linie von 5876 Ängström und der violetten Quecksilber-g-Linie von 4358 Angström beträgt für einen gelben Hauptstrahl, der durch die Blende mit einem Winkel 7 = 30° 27' 23,5" hindurchtritt, nur Öy;_d = 2,93 A. This second example is distinguished by an unusually fine correction of the lateral chromatic errors in the peripheral field parts. The lateral chromatic difference between the yellow helium d line of 5876 angstroms and the violet mercury g line of 4358 angstroms is only for a yellow main ray that passes through the diaphragm at an angle 7 = 30 ° 27 '23.5 "Öy; _d = 2.93 A.

Dieser chromatische Fehler ist die Differenz der Abweichungen von der optischen Achse in der Gaußschen Ebene von unterschiedlich gefärbten Bildpunkten eines unendlich weit entfernten Objektes. Dies bedeutet, daß für einen Hauptstrahl von weißem Licht, der mit diesem Einfallswinkel von der Objektseite in das Objektiv des Beispiels 2 einfällt, die violette Komponente durch die Gaußsche Ebene in einer Höhe yg' von der Achse hindurchtreten wird, die nur 29,3 Millionstel Teile der äquivalenten Brennweite geringer ist als die entsprechende Höhe y"' der gelben Komponente des gleichen Strahles. Beispiel 3 (Alle Maße in Millimeter) Äquivalente Brennweite f - 100 mm, relative Öffnung f/1,8 Komponente Linse 11 v Radien Dicke t, Abstands oder Spalt a I L1 1,7170 47,9 R1 = -r-60,3914 il = 9,1902 R1' = -E-163,8015 si,ii = 0,1081 L2 1,69347 53,5 R2 = -E--34,6513 t2 = 9,1902 Il R' = -I-103,7950 a2, a2' = . 3,7842 L3 1,72742 28,4 RN = -E-127,5814 t2 = 4,3561 Blende R2' _ -E-21,6240 sii,iii = 23,7864 III L4 1,6034 38,0 R3 = -22,7052 t3 = 2,2921 R3' = -28,6517 siii,iv = 0,1081 IV L5 1,7130 53,9 R4 = -1621,797 t4 = 11,8932 R4' = -36,7607 siv,v = 5,4060 V L6 1,6034 38,0 R5 = -45,1941 t5 = 1,7840 R5 = -59,0334 Die Abstände b1 und b2 von der Blendenebene zu den Scheiteln der durch die Radien R2' und R3' gekennzeichneten Flächen betragen 14,4124 bzw. 9,3740 mm.This chromatic error is the difference in the deviations from the optical axis in the Gaussian plane of differently colored image points of an object infinitely distant. This means that for a main ray of white light which enters the objective of Example 2 with this angle of incidence from the object side, the violet component will pass through the Gaussian plane at a height yg 'from the axis which is only 29.3 millionths Parts of the equivalent focal length is less than the corresponding height y "'of the yellow component of the same beam. Example 3 (All dimensions in millimeters) Equivalent focal length f - 100 mm, relative aperture f / 1.8 Component lens 11 v radii thickness t, distance or gap a I L1 1 , 7170 47.9 R1 = -r-60.3914 il = 9.1902 R1 '= -E-163.8015 si, ii = 0.1081 L2 1.69347 53.5 R2 = -E - 34.6513 t2 = 9.1902 II R '= -I-103.7950 a2, a2 ' =. 3.7842 L3 1.72742 28.4 RN = -E-127.5814 t2 = 4.3561 Orifice R2 '_ -E-21.6240 sii, iii = 23.7864 III L4 1.6034 38.0 R3 = -22.7052 t3 = 2.2921 R3 '= -28.6517 siii, iv = 0.1081 IV L5 1.7130 53.9 R4 = -1621.797 t4 = 11.8932 R4 '= -36.7607 siv, v = 5.4060 V L6 1.6034 38.0 R5 = -45.1941 t5 = 1.7840 R5 = -59.0334 The distances b1 and b2 from the diaphragm plane to the vertices of the surfaces marked by the radii R2 'and R3' are 14.4124 and 9.3740 mm, respectively.

Auf der Bildseite beträgt die paraxiale rückwärtige Brennweite b,' dieses Objektivs 51,023 mm. Der 01 = -E--11,872, o1' _ -4,377, 01 = -E-7,495 _ -E-20,013, O,', _ -6,681, 02 -I- ON = -f-13,332 011 = -14,606 ON = -f-5,702, 02 = -33,640, ON A' = -27,938 _ -26,575, 03' _ -E-21,060, Oni = -5,515 _ -0,440, 04 = -E-19,396, Oiv = -r18,956 osiv,v = -f-6,045 _ -13,351, 05' _ -E--10,221, (Pv = -3,130 Die Gesamtbrechkraft des Objektivs beträgt wieder 10 Dioptrien, entsprechend seiner äquivalenten Brennweite von 100 mm.On the image side, the paraxial rear focal length b 'of this lens is 51.023 mm. Of the 01 = -E - 11.872, o1 '_ -4.377, 0 1 = -E-7,495 _ -E-20,013, O, ', _ -6,681,02 -I-ON = -f-13,332 011 = -14.606 ON = -f-5.702.02 = -33.640, ON A '= -27.938 _ -26.575.03 '_ -E-21.060, Oni = -5.515 _ -0.440,04 = -E-19,396, Oiv = -r18,956 o siv, v = -f-6.045 _ -13.351.05 '_ -E - 10.221, (Pv = -3.130 The total refractive power of the lens is again 10 diopters, corresponding to its equivalent focal length of 100 mm.

Das Objektiv nach Beispiel 3 zeigt im Vergleich zu den Objektiven nach Beispiel 1 und Beispiel 2 insoweit eine Vereinfachung, als zwei negative Meniskuskomponenten III und V der hinteren Gruppe aus der gleichen Glassorte bestehen, nämlich einem Flintglas von mäßig starkem Brechungsindex. Das dritte Beispiel des Objektivs gemäß der Erfindung beschreibt ein Objektiv mit der relativen Öffnung f/1,8 und einer Brennweite von 100 mm. Dementsprechend sind alle Radien, Dicken und Abstände in Millimeter angegeben. Radius R5' ist bei diesem Beispiel kleiner als der vordere Radius R, Das Objektiv nach Beispiel 3 zeigt in die wesentlichen erfindungsgemäßen Eigenschaften wiedergebenden Ausdrücken folgende charakteristische Merkmale hinsichtlich der Formfaktoren, Radien und Flächenbrechkräfte Bei dem Objektiv nach Beispiel 3 ist die Verringerung der seitlichen chromatischen Fehler in den Randteilen des Feldes in den Spektralbereich kürzerer Wellenlängen verschoben. Trigonometrische Berechnungen zeigen, daß für einen gelben Hauptstrahl, der durch die Blendenebene in dem gleichen Wickel wie der in Verbindung mit dem Beispiel 2 besprochene Winkel, nämlich im Winkel j; = 30° 27' 23,5" hindurchtritt, die seitliche chromatische Abweichung 8y,'_, nur -r-0,108 A, d. h. etwa den 1,1 Millionsten Teil der Brennweite beträgt. Diese Differenz berechnet sich aus dem Unterschied zwischen den Orten, an denen in der Gaußschen Ebene Bildpunkte abgebildet werden, die der Frauenhoferschen e-Linie von 546 Angström und der g-Linie von 4358 Ängström entsprechen.The objective according to example 3 shows a simplification in comparison to the objectives according to example 1 and example 2 in that two negative meniscus components III and V of the rear group consist of the same type of glass, namely a flint glass with a moderately strong refractive index. The third example of the objective according to the invention describes an objective with the relative aperture f / 1.8 and a focal length of 100 mm. Accordingly, all radii, thicknesses and distances are given in millimeters. In this example, the radius R5 'is smaller than the front radius R. shifted in the edge parts of the field into the spectral range of shorter wavelengths. Trigonometric calculations show that for a yellow main ray which passes through the diaphragm plane in the same winding as the angle discussed in connection with Example 2, namely at angle j; = 30 ° 27 '23.5 "passes through, the lateral chromatic deviation 8y,' _, only -r-0.108 A, ie about 1.1 millionth of the focal length. This difference is calculated from the difference between the locations, at which image points are mapped in the Gaussian plane, which correspond to the Frauenhofer e-line of 546 angstroms and the g-line of 4358 angstroms.

Dieser Wert bedeutet einen wesentlichen Fortschritt für diesen besonderen Zweig der angewandten Optik, der sogar in solchen Ausführungsformen erzielt werden kann, die zum Zwecke einer leichteren Herstellung die Vereinfachungen aufweisen, die in dem Ausführungsbeispiel 3 vorgenommen wurden; diese Vereinfachungen bedingen bekanntlich, daß die Aberrationen nicht so vollständigbeseitigt werden, wie sie an sich beseitigt werden könnten. Die besondere Unempfindlichkeit des neuen Objektivs gegenüber der Auswahl der Gläser, die es beispielsweise bei der Ausführungsform Nr. 3 ermöglicht, das gleiche Glas für die Komponenten III und V zu verwenden, ist ein Ergebnis der Tatsache, daß die dioptrische Zusammensetzung des Objektivs sehr gut ausbalanciert sein kann, wie eine Betrachtung der vorhergehenden Tabelle der Brechkraftverteilung unter den Komponenten zeigt. Diese Tabelle zeigt ferner, daß in der hinteren Gruppe die Summe Onl + 0,v der Flächenbrechkräfte der Komponenten IIl und IV durch die Brechkraft 05 der divergenten konkaven Fläche RS annähernd kompensiert ist. Folglich ist die Summe der Flächenbrechkräfte der gesamten hinteren Gruppe praktisch durch die Flächenbrechkraft 05 der letzten Fläche R5 allein bestimmt. Anders ausgedrückt, ist beim Beispiel 3 Ojn @_ -5,15 und Oiv2# -f-18,9. Folglich beträgt die Summe der Flächenbrechkräfte dieser zwei Komponenten -r 13,4, wogegen Ov _=`-@ -13,4 ist, so daß 05 immer 03 -f- 04 vollständig kompensiert, so daß also Ora -f- OIv -f- 05 # 0 ist. Infolgedessen ist die Summe der Flächenbrechkräfte der gesamten hinteren Gruppe im wesentlichen nur von der Dimensionierung der letzten Fläche RS' abhängig, deren Brechkraft im vorliegenden Fall in der Größenordnung der Brechkraft des gesamten Objektivs, also bei 10 Dioptrien, liegt.This value represents a significant advance for this particular one Branch of applied optics that can be achieved even in such embodiments which have the simplifications for the purpose of easier manufacture, which were made in embodiment 3; necessitate these simplifications It is known that the aberrations are not eliminated as completely as they are in itself could be eliminated. The particular insensitivity of the new lens compared to the selection of glasses, for example in the embodiment No. 3 allows the same glass to be used for components III and V is a result of the fact that the dioptric composition of the lens is very high can be well balanced, as a consideration of the preceding table of the Shows power distribution among the components. This table also shows that in the rear group the sum Onl + 0, v of the surface powers of the components IIl and IV by the refractive power 05 of the divergent concave surface RS approximately is compensated. Consequently, the sum of the refractive powers is the total rear Group practically determined by the surface power 05 of the last surface R5 alone. In other words, in example 3 Ojn @_ -5.15 and Oiv2 # -f-18.9. Consequently the sum of the surface powers of these two components is -r 13.4, whereas Ov _ = `- @ -13.4, so that 05 always fully compensates 03 -f- 04, so that Ora -f- OIv -f- 05 # 0 is. As a result, the sum of the surface powers is the entire rear group essentially only depends on the dimensions of the last Area RS 'dependent, whose refractive power in the present case is of the order of magnitude the refractive power of the entire lens, i.e. 10 diopters.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des letzten Luftspaltessjv,v der hinteren Gruppe, der in seiner negativen Meniskusform als eine konvergente Luftlinse wirkt, ist es möglich, brechkraftmäßig sehr wirksame Unterschiede zwischen den Schnittpunkthöhen an den Flächen R4 und R5 zu erzielen, die diesen Luftspalt begrenzen. Diese Differenzen in der Schnittpunkthöhe eines zwischen R4 und R5 hindurchtretenden Strahles bewirken einen konvergenten Strahlenverlauf und wachsen mit dem Linsenabstandslv,v, der die axiale Dicke dieser Luftlinse bildet. Wenn der Wert sjv,v unterhalb etwa 20/0 der äquivalenten Brennweite liegt, stellt man einen entsprechenden Abfall der Wirksamkeit dieser Differenzen in den Schnittpunkthöhenrest. Wenn andererseits der Abstand sjv,v 10 bis 200/, der Brennweite beträgt, sind die Objektive gemäß der Erfindung nicht leicht in den heutigen Kameraformen unterzubringen, da ein Anwachsen dieses Luftspaltes nicht nur zu einer Vergrößerung der Objektivlänge, sondern auch zu einer Verkürzung der hinteren Brennweite führt.The inventive arrangement of the last Luftspaltessjv, v the rear group, which in its negative meniscus shape as a convergent air lens acts, it is possible, in terms of refractive power, to find very effective differences between the heights of the intersection points to achieve on the surfaces R4 and R5, which limit this air gap. These differences at the point of intersection of a ray passing through between R4 and R5 a convergent beam path and grow with the lens distance lv, v, which the axial thickness of this air lens forms. If the value sjv, v is below about 20/0 the equivalent focal length, there is a corresponding drop in effectiveness of these differences in the intersection height remainder. On the other hand, if the distance sjv, v The lenses according to the invention are not 10 to 200 /, the focal length is easy to accommodate in today's camera shapes, as this air gap increases not only to an increase in the lens length, but also to a shortening the back focal length leads.

In den oben erläuterten numerischen Beispielen wurde auf diese Frage der Eignung des Objektivs zum Einbau in photographische Kameras Rücksicht genommen, und die axiale Dicke der Luftlinse lag etwa bei 5 °/a der äquivalenten Brennweite. Bei dieser Größe ist die Wirkung der hochwirksamen Luftlinse noch so, daß man den hohen, hier beschriebenen Korrektionsgrad noch erzielt, ohne daß irgendwelche andere Aberrationen vernachlässigt werden müssen. Daher ist das Objektiv des Beispiels 3 auch ein vollwertiges Anastigmat, in dem der Astigmatismus für einen Hauptstrahl, der von der Objektseite des Systems in einem Winkel zur Achse von j), = 21,8350° einfällt, exakt gleich Null ist. Hier weichen die zwei zusammenfallenden astigmatischen Brennpunkte in Richtung einer Unterkorrektion nur um 16,2 - 10-5 der Brennweite von der Gaußschen Bildebene ab. Die mittlere Feldwölbung beträgt hier also nur 162 Millionstel der äquivalenten Brennweite.In the numerical examples explained above, this question of the suitability of the lens for installation in photographic cameras was taken into account, and the axial thickness of the air lens was approximately 5 ° / a of the equivalent focal length. With this size, the effect of the highly effective air lens is still such that the high degree of correction described here can still be achieved without any other aberrations having to be neglected. The objective of example 3 is therefore also a full-fledged anastigmat in which the astigmatism for a principal ray which is incident from the object side of the system at an angle to the axis of j) = 21.8350 ° is exactly zero. Here, the two coincident astigmatic focal soft towards undercorrection only 16.2 - 10-5 to the focal length of the Gaussian image plane. The mean field curvature here is only 162 millionths of the equivalent focal length.

Diese sehr gut ausgeglichene Verringerung der Aberrationen im Randfeld wird jedoch nicht unter Vernachlässigung der Bildqualität im Zentralfeld erreicht. Im Hinblick auf die Korrektion der sphärischen Aberration der hinteren Brennpunktabstände und der Brennweiten ist im Gegenteil das Objektiv nach Beispiel 3 eher viel besser als die bekannten Objektive einschließlich der mit geringerer relativer Öffnung. Dieser Vorzug wurde dadurch erreicht, daß die neuen Objektive gemäß der Erfindung ihrem Konstrukteur die Möglichkeit geben, den restlichen sphärisehen Aberrationen in den Focaldistanzen und den Brennweiten zwei Inflektionspunkte zu geben. Im Gegensatz zu dem normalen Verlauf der Korrektion, bei der es nur einen Punkt der Aberration »Null« für Strahlen von begrenzt hohem Einfall gibt, gibt es also bei dem Objektiv nach Beispiel 3 zwei Strahlhöhen, für die die sphärischen Aberrationen exakt gleich Null sind.This very well balanced reduction in aberrations in the fringe field however, is not achieved by neglecting the image quality in the central field. With a view to correcting the spherical aberration of the back focus distances and the focal lengths, on the contrary, the lens according to Example 3 is much better than the known lenses including those with a smaller relative aperture. This advantage has been achieved in that the new lenses according to the invention give your designer the option of eliminating the remaining spherical aberrations to give two inflection points in the focal distances and the focal lengths. In contrast to the normal course of correction where there is only one point of aberration There is “zero” for rays of limited incidence, so there is for the lens according to example 3 two beam heights for which the spherical aberrations are exactly the same Are zero.

In der Fig.2 ist dieser Korrektionszustand des Objektivs nach Beispiel 3 auf Grund von aus dem Strahlengang ermittelten Werten dargestellt. In dieser Figur stellen die Kurven D und E die Änderung der hinteren Focaldistanz bzw. der Brennweite dar, wobei die Figur eine durch W. Merte vorgeschlagene Modifikation des Darstellungsschemas nach von Rohr ist. Die Höhen des Einfalls (evidente) an der ersten Fläche sind als Ordinaten eingezeichnet, und die Abszissen ergeben die Aberrationswerte. Obgleich die Maßstäbe für die Abszissen und die Ordinaten verschieden sind, ist die Maßeinheit in beiden Fällen 1 mm.This correction state of the lens according to the example is shown in FIG 3 based on values determined from the beam path. In this figure the curves D and E represent the change in the rear focal distance and the focal length, respectively represents, the figure being a modification of the representation scheme proposed by W. Merte after von Rohr is. The heights of incidence (evident) at the first surface are as The ordinates are drawn in, and the abscissas give the aberration values. Although the scales for the abscissas and ordinates are different, is the unit of measurement in both cases 1 mm.

Um die außerordentlich vollständige sphärische Korrektion der Randstrahlen zu zeigen, die außerordentlich wichtig ist, ist der durch die Klammer F bezeichnete Teil der Kurven der Fig. 2 in der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab tierausgezeichnet. Die in Fig. 3 links gezeichnete Ordinate gibt die Höhen mit unterdrücktem Nullpunkt in Millimeter an wie in Fig. 2. Die zugehörigen relativen Öffnungen sind daneben angegeben. Die zusätzliche Ordinate h21 ist rechts davon angegeben. Da die Intensität eine quadratische Funktion der Öffnung ist, erlaubt die rechts angeordnete Ordinate, die Restaberrationen als eine Funktion der Intensitätsverteilung abzulesen.About the extraordinarily complete spherical correction of the marginal rays to show which is extremely important is that indicated by the bracket F. Part of the curves in FIG. 2 is shown in FIG. 3 on an enlarged scale. The ordinate drawn on the left in FIG. 3 gives the heights with the zero point suppressed in millimeters as in Fig. 2. The associated relative openings are next to it specified. The additional ordinate h21 is indicated to the right of it. Because the intensity is a quadratic function of the opening, the ordinate on the right allows read the residual aberrations as a function of the intensity distribution.

Fig.3 zeigt deutlich den sehr hohen Grad der sphärischen Korrektion, der erreicht wurde. Dieser Korrektionsgrad ist tatsächlich so, daß die feine Skalendarstellung nach von Rohr und M e rt e hier ungenügend ist und durch eine stark vergrößerte Darstellung ersetzt werden muß. Dies zeigt auch deutlich die erreichte Verbesserung in den übrigbleibenden Abweichungen von der Sinusbedingung. In dem Objektiv nach Beispiel 3 ist die Sinusbedingung für eine Höhe hl von 25,09 mm oder 0,2509 f (/i,2 = 629,5) exakt erfüllt. Die sphärische Aberration der hinteren Focaldistanz ist für zwei Höhen h, = 0,24208 f und h, = 0,27423f, und in gleicher Weise ist die sphärische Aberration der Brennweite für zwei Höhen h, = 0,23174 f, und h, = 0,26325 f exakt korrigiert.Figure 3 clearly shows the very high degree of spherical correction that has been achieved. This degree of correction is actually such that the fine scale representation according to von Rohr and M e rt e is inadequate here and must be replaced by a greatly enlarged representation. This also clearly shows the improvement achieved in the remaining deviations from the sine condition. In the objective according to Example 3, the sine condition for a height hl of 25.09 mm or 0.2509 f (/ i, 2 = 629.5) is exactly fulfilled. The spherical aberration of the back focal distance is for two heights h, = 0.24208 f and h, = 0.27423 f, and in the same way the spherical aberration of the focal length for two heights is h, = 0.23174 f, and h, = 0.26325 f corrected exactly.

Die Erfindung ist hier in einer Anzahl von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, die Erfindung soll jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, an denen noch verschiedene Änderungen und Abweichungen möglich sind.The invention is herein in a number of preferred embodiments described, however, the invention is not intended to apply to the described embodiments to which various changes and deviations are still possible are.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A bright lens of the Gaussian type, in which in front of the diaphragm from front to back a positive meniscus component and a negative double component and a first negative meniscus component behind the diaphragm, a positive component with unevenly curved surfaces and a second negative Meniscus component arranged and with both surfaces of all components concave against the diaphragm are curved, characterized in that both air gaps between the Components behind the aperture take the form of negative lenses that continue the sum of the radii of the positive meniscus component between 1.55 and 3.1 times the equivalent focal length of the system is that at the same time the sum of the radii of the areas that make up the air gap between the positive component with unequal Curvatures and the second negative meniscus component limit, between -0.5 and -1.2 times the equivalent focal length and that also the sum of the radii the second negative meniscus component between -0.65 and -1.65 times the equivalent Focal length is.

2. Objective according to claim 1, characterized in that the radius of curvature R3 'of the rear surface of the first negative meniscus component, the rear radius of curvature R4' of the positive component with unequal curvatures and the rear radius R5 'of the second negative meniscus component satisfy the following inequalities: R3'<R4< R5 ' , 1.0 R ,' <R4 '<1.8 R3'. 1.5 R3 <RS '<3.3 R3'.

3. Lens according to claim 2, characterized in that the The radius of curvature RZ of the rear surface of the doublet and the radius of curvature R5 of the anterior surface of the second negative meniscus component of the following inequality suffice: 1.25 R2 <-R5 <3 R2 '.

4. System according to claim 2, characterized in that the radius of curvature R, the anterior surface of the positive meniscus component, the radius of curvature R2 of the anterior surface of the doublet and the radius of curvature Rz of the posterior surface of the doublet satisfy the following inequalities

5. Objective according to one of the preceding claims, characterized in that the sums O1 to Ov of the surface powers of the components numbered from front to back in Roman numerals, based on the equivalent power 0 of the system, satisfy the following inequalities: 0.5 0 <01 <1.0 0, 1.0 0 <011 <2.0 0, 0.3 0 <0111 <0.8 0, 1.4 01v <0 <2.8 0, 0.2 0 <Ov < 0 , 70.

6. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that the negative double component has a positive front lens and a negative rear lens and that the radii of the front surfaces R, to R5, the radii of curvature of the rear surfaces R, 'to RS and the radius AN 'of the rear surface of the first element of the doublet and the radius RN of the front surface of the second element of the doublet satisfy the following inequalities: 2.0 R, <R,'<5.0 R,, 0.40 R, <R2 < 0.667 R,, R, < ± RN, r, < co, 0.30 R, <R2 '<0.4286 R,, 0.30 R, <-R3 <0.48 R,, 0.36 R, <-R3 '<0.60 R,, 3.3 R, <± R4'<Co, -I-0.36 R, <-R4 '<0.75 R,, -E-0.36 R, <-RS <R,, 0.75 R, <-R ,, '<1.50 R ,.

7. Objective according to one of the preceding claims, characterized in that the objective is constructed according to the values shown in the following table, the individual lenses being denoted by L, to L6 (the double component 11 is formed by the lenses L2 and L3) and where all dimensions, including the thicknesses and the distances between the elements, refer to the radius of curvature R, the front surface of the element L: Element radii thickness t or distance s refractive index L, R, = -i-1 R, t, L \ # 0.15 R, 1.7 R1 '= -f-2.7 R, Sl, ri < 0.1 R1 L2 R2 = - (- 0.57 R, t2 = @ 0.15 R, 1.7 R ,, ', _ -f-1,7 R, s2, s2 <0.1 R, La RN = -I-2.1 R, t2 '<0.1 R, 1.7 R, = -f-0.36 R, srl, rrl 2 # n _ 0.4 R, L4 R3 = -0.38 R, t3 <0.1 R, 1.6 R3 '_ -0.48 R, srii, iv <0.1 R, L5 R4 = n R, t4 `` 0.2 R, n = large number 1.7 R4 = -0.60 R, siv, v 0.2 R, L, R5 = -0.75 R, t5 0.1 R, 1.6 R5 '= -1.0 R,

B.

Objective according to one of the preceding claims, characterized in that it is constructed according to the values in the following table: Element refractive Abbe number radii in inches Thickness t, distance s Index or gap a in inches L, 1.7170 47.9 R, = -; - 1.0000 t, = 0.15245 R, '= -f-2.7092 si, ii = 0.00175 L2 1.6935 53.5 R2 = -I-0.5744 t2 = 0.15245 RN = -f-1.7230 a2, a2 = 0.06352 L3 1.7274 28.4 Rv = -f-2.1169 t2 = 0.07210 R2 '= -I-0.3589 sii, rri = 0.39384 L4 1.6034 38.0 R3 = -0.3762 t3 = 0.03811 R3 '= -0.4756 siii, iv = 0.00175 L5 1.7130 53.9 R4 = -27.060 t4 = 0.19691 R4 '= -0.6071 siv, v = 0.08957 L6 1.6034 42.5 R5 = -0.7484 t5 = 0.02954

9. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that it is constructed according to the values given in the following table, the dimensions of the radii, the thicknesses and the distances between the elements being based on the equivalent focal length f of the system: Element radii thickness t or distance refractive index L, R, _ -f-0.60 ft, 2 # 2 0.1 f 1.7 R, '_ -; - 1.60 f sl, ii < 0.5 f La R, = -f-0.34 f t2 = 0.1 f 1.7 R, ', _ -f-1,0 f a2, a2 < 0.1 f L3 RN = -f-1.3 f t2 @ 0.05 f 1.7 R2 '= -I-0.21 f sii, iii '`` = 0.25 f L4 R3 = -0.22 f t3 <0.05 f R3 = -0.28 f 1.6 siii, iv <0.05 f L5 R4 = nf t4 2 # = 0.1 fn = large number R4 '_ -0.36 f , 7 srv, v - ~ '0.05 f 1.7 L, R5 = -0.45 f t5 <0.05 f R5 '= -0.60 f 1.6

10. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that it is constructed according to the values given in the following table: Element refractive Abbe number radii in millimeters thickness t, spacing Index or gap a in millimeters L1 1.7170 47.9 R1 = +59.606 t, = 9.087 R1 '= +161.485 si, ii = 0.104 L2 1.6910 54.8 R2 = +34.105 t2 = 9.021 RN = +102.703 a2, a2 = 3.786 L3 1.7274 28.4 RN = +126.178 t2 = 4.297 RZ = +21.393 SII, iii = 23.475 L4 1.6034 38.0 R3 = -22.424 t3 = 2.272 R3 = -28.350 sai, iv = 0.104 L5 1.7130 53.9 R4 = -16 1 2.96 t4 = 11.737 R4 = -36.188 siv, v = 5.339 L 6 1.6034 42.5 RS = -44.612 t5 = 1.761 RS '= -60.297

11. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that it is constructed according to the values in the following table: Element refractive Abbe number radii in millimeters thickness t, spacing Index or gap a in millimeters L ,. 1.7170 47.9 R1 = +60.3914 t1 = 9.1902 R ,, '= +163.8015 si, ii = 0.1081 L2 1.69347 53.5 R2 = +34.6513 t2 = 9.1902 RN = +103.7950 s2, s2 = 3.7842 L3 1.72742 28.4 RN = +127.5814 t2 = 4.3561 RZ = +21.6240 SII, iii = 23.7864 L4 1.6034 38.0 R3 = -22.7052 t3 = 2.2921 R3 = -28.6517 siii, iv = 0.1081 L5 1.7130 53.9 R4 = -1621.797 t4 = 11.8932 R4 = -36.7607 siv, v = 5.4060 L6 1.6034 38.0 RS = -45.1941 t5 = 1.7840 R5 = -59.0334

Documents considered: German Patent No. 439 556; U.S. Patent Nos. 2106 077, 2,649,023, 2,670,659, 2,677,989, 2,733,636, 2,771,817; British Patent Nos. 459 739, 398 307.