DE1236817B - Pankratisches Objektiv - Google Patents

Description

DEUTSCHES WJWW^ PATENTAMT DeutscheKl.: 42 h-6/02

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1 236 817

Aktenzeichen: N 21219 IX a/42 h

1 236 817 Anmeldetag: 16. Februar 1962

Auslegetag: 16. März 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein pankratisches Objektiv, das insbesondere für Stehbildkameras geeignet ist, jedoch auch für Fernseh- und Laufbildkameras verwendet werden kann. Für Fernseh- und Laufbildzwecke entwickelte bekannte Objektive dieser Art sind mit einem Bildwinkel von meistens weniger als 40° für die Verwendung in Stehbildkameras ungenügend scharf, sperrig und schwer.

Durch die Erfindung soll ein pankratisches Objektiv mit einem großen maximalen Bildwinkel (63°) für Stehbildkameras verfügbar gemacht werden, das eine vom Weitwinkel- bis zum Telebereich reichende Verstellbarkeit ermöglicht, im Aufbau nichtsdestoweniger klein, leicht und gedrängt bleibt und in der Lage ist, den üblichen Objektivsatz einer für Wechseloptik ausgelegten Stehbildkamera ersetzen zu können.

Es sind aus einer je mehrlinsigen vorderen und hinteren Wirkungsgruppe aufgebaute pankratische Objektive bekannt, bei denen die vordere Wirkungsgruppe positiv brechend ist und die hintere Wirkungsgruppe teils positiv, teils negativ brechend ist. Dabei werden beide Wirkungsgruppen bei der Brennweitenverstellung je als Einheit in vorbestimmter Weise gegeneinander gekoppelt so verschoben, daß der Bildort feststehend ist. Mit diesen bekannten Objektiven kann aber der angestrebte Weitwinkelbereich nicht erfaßt werden.

Das erfindungsgemäße pankratische Objektiv besteht demgegenüber im Prinzip aus einer mehrlinsigen negativ brechenden vorderen Wirkungsgruppe und einer mehrlinsigen positiv brechenden hinteren Wirkungsgruppe, die bei der Brennweitenverstellung je als Einheit gekoppelt gegeneinander so verschoben werden, daß der Bildort feststehend ist, wobei Aufbau und Systembedingungen des erfindungsgemäßen Objektivs im Patentanspruch im einzelnen gekennzeichnet sind.

Das erfindungsgemäße Objektiv ist also von der sogenannten »Retrofokus«-Art, bei der eine negativ brechende Linse vor einer positiv brechenden angeordnet ist; man kann daher eine ausreichend große Schnittweite erhalten, so daß sich das Objektiv auch zur Verwendung in einer Spiegelreflexkamera eignet. Da ferner die positiv brechende hintere Wirkungsgruppe in einfachster Weise zwei Funktionen ausübt — einmal dient es als variabel vergrößerndes System und zum anderen als Haupt- oder sogenanntes »Relais«-System —, wird ein sehr kleiner, leichter und gedrängter Aufbau im Vergleich zu denjenigen Objektivtypen erreicht, bei denen neben den verschiebbaren Wirkungsgruppen noch eine oder meh-Pankratisches Objektiv

Anmelder:

Nippon Kogaku Κ. K., Tokio
Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht Patentanwalt,
Wiesbaden, HohenIohestr. 21

Als Erfinder benannt:

Takashi Higuchi, Yokohama-shi (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 28. Februar 1961 (6142)

rere feststehende Wirkungsgruppen vorgesehen sind. Das Objektiv eignet sich, wenngleich für Stehbildkameras entworfen, auch für Laufbild- und Fernsehkameras.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigt

F i g. 1 eine der Erläuterung der Grundlagen der Erfindung dienende Darstellung,

F i g. 2 eine Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 3 den Korrektionszustand der Ausführungsform nach Fig. 2.

Das Objektiv gemäß der Erfindung besteht aus einer mehrlinsigen negativ brechenden vorderen WirkungsgruppeL₁ und einer mehrlinsigen positiv brechenden hinteren WirkungsgruppeL₂, von denen jede eine bestimmte Anzahl Linsen enthält. Durch Verstellen der beiden WirkungsgruppenL₁ und L₂, wie in Fig. 2 angedeutet ist, können kontinuierlich verschiedene Vergrößerungen ohne Bildebenenverschiebung erhalten werden. Die gesamte Linsenanordnung dieses für Stehbildkameras vorgesehenen Objektivs ist im Hinblick auf eine bequeme Handhabung desselben und unter Berücksichtigung der Bildqualität gedrängt zusammengebaut. Da eine negative vordere Wirkungsgruppe vor einer positiven hinteren Wirkungsgruppe angeordnet ist, das Objektiv also als »Retrofokus«-System ausgebildet ist, wird der Nachteil bekannter pankratischer Objektive, bei denen die Schnittweite im allgemeinen relativ kurz ist ausgeschaltet. Deshalb kann dieses Objektiv auch

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in einer einäugigen Spiegelreflexkamera eingebaut werden. Durch Anordnung der Aperturblende innerhalb der hinteren WirkungsgruppeL₂ und durch deren mit diesem zusammen erfolgenden Verschiebung wird die Wirkung der Wirkungsgruppe L₂ maximal verbessert, und die Aberrationen, die in der Telestellung, in der die beiden Wirkungsgruppen L₁ und L., dicht beieinander stehen, meist verstärkt auftreten, können auf ein Minimum verringert werden.

In F i g. 1 bedeutet Z₁ < 0 und /₂ > 0 die Brennweiten der negativen vorderen Wirkungsgruppe L₁ bzw. der positiven hinteren Wirkungsgruppe L₂, / die Äquivalentbrennweite, I₁ und Z₂ der Abstand von der feststehenden Brennebene P zu den Hauptebenen der vorderen WirkungsweiseL₁ bzw. der hinteren Wirkungsgruppe L₂ und a der Abstand zwischen den Hauptebenen der vorderen und hinteren Wirkungsgruppe. Damit werden folgende Gleichungen erhalten:

ßere Brennweiten klein ist oder wenn das Verhältnis maximaler zu minimaler Brennweite (Zoom-Verhältnis) klein ist bzw. wenn das Objektv lichtschwach ist, können eine oder mehrere der Einzellinsen der WirkungsgruppenL₁ und L₂ weggelassen werden. Andererseits kann im Falle eines großen Zoom-Verhältnisses oder eines lichtstarken Objektivs die dann entsprechend größere sphärische Aberration durch Hinzufügen einer zusätzlichen konvexen Einzellinse auf jeder Seite der hinteren Wirkungsgruppe L₂ korrigiert werden.

Im Hinblick auf die Fehlerkorrektur gelten erfindungsgemäß folgende Bedingungen für das Objektiv:

15

Z₁ = -:

U+U-"'

(1)
(2)
(3)

25

Durch Verschieben der vorderen Wirkungsgruppe und der hinteren Wirkungsgruppe in Richtung der in Fig. 2 dargestellten Pfeile dergestalt, daß die Gleichungen (2) und (3) erfüllt sind, erhält man die gewünschte Brennweiten- und Bildgrößenänderung bei feststehender Bildebene.

Unter Berücksichtigung der Bildqualität des Linsensystems, des Brennweitenverhältnisses, der Größe usw. ist die wirkungsvollste Kombination der Brennweiten Z₁ und f., beim erfindungsgemäßen Objektiv wie folgt:

Nach F i g. 2 besteht die negativ brechende vordere Wirkungsgruppe aus einem zweilinsig verkitteten Meniskus konvexer Vorderfläche und konkaver Hinterfläche, dessen Vorderlinse positiv und dessen Hinterlinse negativ brechend ist, gefolgt von zwei im Abstand voneinander angeordneten, negativ brechenden Einzellinsen. Der Meniskus und die Krümmung seiner Kittfläche dienen zur Verbesserung der sphärischen Aberration bei größeren Brennweiten (Telestellung) und zur Korrektur des Astigmatismus bei kürzeren Brennweiten (Weitwinkelstellung). Die Kittflächenkrümmung kann in weiten Grenzen geändert werden.

Nach F i g. 2 besteht die positiv brechende hintere WirkungsgruppeL₂ aus acht Linsen, die auf vier Glieder aufgeteilt sind. Im einzelnen ist die hintere Wirkungsgruppe gebildet durch zwei positiv brechende Einzellinsen, gefolgt von einem ersten dreilinsigen und positiv brechenden gekitteten Meniskus konvexer freier Vorderfläche und von einem im Abstand hinter diesem Meniskus angeordneten zweiten dreilinsigen und positiv brechenden gekitteten Meniskus konvexer freier Hinterfläche.

Für die Einzellinsen in den WirkungsgruppenL₁ und L₂ gelten folgende Erwägungen: Da der Einfluß der sphärischen Aberration bei Einstellung auf grö-

		(I)
0,3 U Φ rv2	φ 0,5 U	(Π)
ΟΜ,φ r13	Φ 1,4/,	(III)
0,2 U φ rls	Φ 0,3 U	(IV)
0,5 Z2^ r17	φ 0,8 U	(V)
0,2 U Φ K18I	φ 0,5 U	(VI)
(VII)
1,65 φ n7	φ 1,74	(VIII)
1,43 φ n8	^1,58	(IX)
1,66 φ ng	φ 1,77	(X)
1,50 φ n10	φ 1,58	(XI)
1,64 φ nn		(XII)
1,51 φ nV2	φ 1,64	(XIII)
0,1 Z2 φ d15	Φ 0,3 U	(XIV)

Hierin sind r_v r₃ die Krümmungsradien der Vorderbzw. Hinterfläche des zweigliedrigen gekitteten Meniskus von L₁; r₁₂, r_ls, r₁₅ die Krümmungsradien der freien Vorderfläche, der vorderen Kittfläche bzw. der freien Hinterfläche des ersten dreigliedrigen gekitteten Meniskus von L₂; r₁₇, r_lg die Krümmungsradien der vorderen bzw. hinteren Kittfläche des zweiten dreigliedrigen gekitteten Meniskus von L₂; d₁₅ der Luftabstand zwischen den beiden dreilinsigen Menisken von L₂, und n_v n₂ die Brechungsindizes der Vorder- bzw. Hinterlinse des Meniskus von L₁; «₇ bis /i₁₂ die Brechungsindizes der Linsen der beiden dreilinsigen Menisken von L₂, von der Objektseite her gezählt.

Bisher neigte ein pankratisches Objektiv bei großem Bildwinkel auf der kurzbrennweitigen Seite zu einer nicht unbeachtlichen negativen Bildverzeichnung (tonnenförmigen Verzeichnung). Die Bedingung I erlaubt jedoch, diesen Fehler auf einen in der Praxis zulässigen Wert zu verringern. Ferner neigt bei einem pankratischen Objektiv derart, bei der das Relaissystem verschoben wird, die sphärische Aberration auf der langbrennweitigen Seite zur Uberkorrektur. Durch die Bedingungen IV, VI und XII kann jedoch auch dieser Fehler gut auskorrigiert werden.

Allgemein neigt bei einem pankratischen Objektiv der astigmatische Fehler dazu, bei kleiner Brennweite (großem Bildwinkel) und bei großer Brennweite (kleinem Bildwinkel) unerwünscht zuzunehmen. Diese Tendenz kann jedoch durch geeignete Auswahl des Krümmungsradius der Kittfläche des verkitteten Meniskusgliedes in der vorderen Wirkungsgruppe L₁ und die Bedingungen I, II, II, DC und XIV ausge-

Claims (2)

i 236 schaltet werden. Des weiteren dienen die Bedingungen V und XIV insbesondere dazu, die Koma auszuschalten, die bestrebt ist, in einer mittleren Zone des Bildfelds bei kleiner Brennweite aufzutreten. Es ergibt sich daher unter den obengenannten Bedingungen ein sehr leistungsfähiges pankratisches Objektiv, das sowohl den Weitwinkelbereich als auch den Telebereich umfaßt. Die Bedingung VII dient zur Vermeidung einer bei großen Brennweiten auftretenden Überkorrektion ισ der sphärischen Aberration, ebenso zur Korrektion der chromatischen Aberration. In ähnlicher Weise dient auch die Bedingung VIII dazu, eine bei großen Brennweiten auftretende Überkorrektion der sphärischen Aberration zu vermeiden und gleichzeitig dazu, die Bildfläche im gesamten Vergrößerungsbereich eben zu halten. Durch die Bedingung X wird eine negative Krümmung der Bildfeldrandzonen vermieden, und die Bedingungen XI und XIII sorgen dafür, daß die sagittale Bildfläche, die allgemein die Tendenz hat negativ zu sein, positiv bleibt, so daß im Ergebnis ein Objektiv erhalten werden kann, das keinen Astigmatismus besitzt. Ein durchgerechnetes Ausführungsbeispiel ist in Anspruch 2 angegeben, wobei rv r2... rlg die Krümmungsradien der Linsen sind, ferner dv d.2... dla die axialen Linsendicken und Luftabstände, nvn2 . . . Az12die Brechungsindizes für die d-Linse der Glasmaterialien und V1, v2 ... V12 die Abbe-Zahlen der Glasmaterialien — sämtliche Werte von der Objektivseite her gezählt. Ein Objektiv für eine 35-mm-Stehbildkamera, das einen Brennweitenbereich von 36,2 bis 69,9 mm und einen Bildwinkelbereich von 61°39' bis 34°18' aufweist, wird erhalten, wenn die angegebenen Werte für die Krümmungsradien und Linsenabstände bzw. -dicken mit dem Faktor 0,362 multipliziert werden. Dieses Objektiv hat den in der F i g. 3 angegebenen Korrekturzustand. 40 Patentansprüche:

1. Pankratisches Objektiv für photographische Zwecke mit einer vorderen WirkungsgruppeL₁ der BrennweiteZ₁ und einer hinteren Wirkungsgruppe L₂ der Brennweite Z₂, bei dem zur Brennweitenänderung L₁ und L₂ gekoppelt gegeneinander so verschoben werden, daß der Bildort feststehend ist, dadurch gekennzeichnet, daß L₁ positiv und L₂ negativ brechend ist, sowie die Bedingung

erfüllen, daß L₁ besteht aus einem zweilinsigen, gekitteten Meniskus konvexer Vorderfläche (r_x) und konkaver Hinterfläche (r₃), dessen Vorderlinse positiv und dessen Hinterlinse negativ brechend ist, dem eine oder mehrere negativ brechende Linsen (r₄, r₅; r₆, r₇) nachgeschaltet sein können, daß L₂ besteht aus einem ersten dreilinsigen und positiv brechenden gekitteten Meniskus mit konvexer freier Vorderfläche (r₁₂), zum Objekt hin konvexer vorderer Kittfläche (r₁₃) und konkaver freier Hinterfläche (r₁₃) und aus einem im Luftabstand (d₁₅) hinter diesem Meniskus angeordneten zweiten dreilinsigen und positiv brechenden gekitteten Meniskus mit zum Objekt hin konvexer vorderer Kittfläche (r₁₇), zum Objekt hin konkaver hinterer Kittfläche (r₁₈) und zum Objekt hin konkaver freier Hinterfläche (r₁₉), denen eine oder mehrere positiv brechende Einzellinsen (r₈, r_g; r₁₀, r_n) zugeordnet sein können, und daß die Linsen folgende Bedingungen erfüllen:

j (I) 0,3 Z₂ # ^ri2 φ 0,5 /₂ (Π) 0,8 /₂ # ^ris Φ 1,4 Z₂ (III) 0,2 Z₂ Φ ^rI₅ Φ 0,3 Z₂ (IV) 0,5 j, φ ^rn Φ 0,8 Z₂ (V) 0,2/₂ φ '^rI₈ Φ 0,4 Z₂ (VI) (VII) 1,65 φ "7 =£1,74 (VIII) 1,43 φ #1,56 (ix) 1,66 φ "9 φ 1J7 (X) 1,50 φ "10 #1,58 (XI) 1,64 # "11 #1,73 (XII) 1,51 φ ^ηϊ2 #1,64 (XIII) ο,ι Z₂ Φ #0,3 Z₂ (XIV)

2. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten:

Z = 100 bis 193

relative Öffnung F:4

Z₁ = -238,62

h = +1322,732 d_x = 22,65 "1 = 1,74057 ^vI = 27,7 r₂ = -607,735 = 7,73 n₂ = 1,49892 ^V2 = 65,7 ^rs = +278,149 <L = 14,09 ^r4 = +1735,635 d, = 6,91 "3 = 1,69139 ^VS = 54,6 ^rs = +278,149 ä_s = 12,43 ^rG = +1043,039 d₆ = 6,91 «3 = 1,69139 ^Vi = 54,6 ^r7 = +367,003 d₇ = 193,37 bis 27,62