DE1447216C - Vierghedriges Weitwinkelobjektiv - Google Patents

Description

1,5216
1,5163

d
60,5

53,7
58,8
47,2

62,5
60,3
41,2

51,2
64,0

Die Erfindung betrifft ein viergliedriges Weitwinkelobjektiv mit einem Bildwinkel von über 90°, bestehend aus zwei sammelnden Innengliedern, die den Blendenraum einschließen und nach außen von konvexen Flächen begrenzt werden, und zwei zerstreuenden Außengliedern, die, als Einzellinsen ausgebildet, die Innenglieder umfassen und von diesen durch Lufträume getrennt sind, wobei jedes der Innenglieder aus einer Bikonvexlinse besteht, die von zwei zerstreuenden Linsen eingeschlossen wird, deren Brechzahlen so abgestuft sind, daß in beiden Gliedern je eine sammelnde, der Blende benachbarte, und je eine zerstreuende, weiter von der Blende entfernte, Kittfiäche entsteht, während die Außenglieder Menisken sind, die ihre stärker gekrümmten Flächen den Innengliedern zuwenden.

Bisher bekanntgewordene Objektive dieser Bauart aus vier Gliedern und relativ kurzer Baulänge weisen höchstens ein Öffnungsverhältnis von 1:5,6 auf, während Objektive mit höherem Öffnungsverhältnis entweder aus mehr als vier durch Lufträume voneinander getrennten Gliedern bestehen, wobei die zerstreuenden meniskenförmigen Außenglieder zusammen mindestens aus drei oder mehr Linsen aufgebaut sind, oder bei ähnlichem einfachem Aufbau eine wesentlich längere Baulänge besitzen. Bei Weitwinkelobjektiven dieser Art wachsen proportional mit der Baulänge auch die Linsendurchmesscr und somit das Volumen des Objektivs, und zwar näherungsweise mit der dritten Potenz. Die bisher bekanntgewordenen ähnlichen Objektive gleicher öffnung besitzen demzufolge bei gleicher Brennweite ein etwa 4fach größeres Volumen als der Erfindungsgcgcnstand und erfordern somit einen entsprechend höheren technischen und finanziellen Aufwand. Aus diesen Gründen kommen sie für eine Ausführung für größere Bildformate kaum in Betracht. Diesen Nachteil überwindet die Erfindung mit der Lösung der Aufgabe, bei einfachstem Linsenaufbau und möglichst kurzer Baulänge ein hohes Öffnungsverhältnis zu erreichen.

Eine von den bisher bekanntgewordenen Objektiven abweichende günstigere Kombination von Bauform und Öffnungsverhältnis wird bei der Erfindung dadurch erreicht, daß die Summe der Mittendicken der beiden Innenglieder II bis VII größer als 0,6 / und kleiner als 0,8 / ist, während die Summe der Lufträume zwischen den Innen- und Außengliedern Z₁ + Z₃ größer als 0,4 / und kleiner als 0,55 / ist, wobei / die Brennweite des ganzen Objektivs sei. Mit dieser Bauart gelingt es, das Öffnungsverhältnis bis auf 1:4 zu steigern, ohne daß größere Aberrationen beim öffnungsfehler oder bei der Koma in Kauf genommen werden müssen.

Ein weiterer Nachteil einiger bisher bekanntgewordener Konstruktionen ist ein sehr kleiner Blendenraum, der in vielen Fällen den Einbau eines Verschlusses erschwert oder überhaupt unmöglich macht.

Außerdem sind die Mittendicken und auch die Brechkräfte der Außenglieder bei derartigen Objektiven oft sehr gering, wobei gleichzeitig aus Korrektionsgründen eine sehr starke Krümmung der Flächen notwendig ist, so daß sich fertigungstechnisch sehr ungünstige Linsenformen ergeben. Auch diesen Nachteil vermeidet die Erfindung, indem der Blendenraum Z₂ größer ist als der zehnte, aber kleiner als der fünfte Teil der Summe der übrigen beiden Luft-

räume, während die Mittendicken der Außenglieder J₁; d₈ jede Tür sich mindestens 0,05 /, aber höchstens 0,2 / betragen. Auf diese Weise ergibt sich eine Baulänge über alle Dicken und Abstände

I'd + Γ/,

die größer als· 1,0/, aber kleiner als 1,5 / ist.

Um bei derartigen Abmessungen der Linsendicken und Lufträume die Bildfeldwölbung korrigieren zu können, müssen die Brennweiten der Außenglieder /,; /_VI„ erfindungsgemäß jede für sich dem Betrag nach zwischen 0,75 / und 1,15 / liegen.

Für die Brennweiten der beiden sammelnden Innenglieder f_B ; f_c ergibt sich demzufolge, daß jede für sich dem Betrag nach zwischen 0,6 / und 1,2 / liegt. Bei den beiden Beispielen sind die Zahlenwerte dieser Einzelbrennweiten im Beispiel 1:

/1
/viii

-0,94,
-0,98,
+0,76,
+0,89

und im Beispiel 2:

/viii
Ib fc

-1,14,
-0,85,
+ 1,06,
+0,70.

Eine gute Korrektion des Astigmatismus erhält man nur, wenn das Verhältnis der Radien an den

äußeren und inneren Flächen der Außenglieder ~jt · ~jr^ jeweils zwischen 2 und 4 liegt. Gleichzeitig ergibt sich dadurch in Verbindung mit der relativ hohen Mittendicke und Brechkraft eine günstige Linsenform der Außenglieder, die leicht zu fertigen ist und die Gefahr von Verspannungen vermeidet.

Zur Erzielung einer guten Korrektion des Öffnungsfehlers ist es weiterhin notwendig, daß der Brechsprung an den zerstreuenden Kittflächen der Innenglieder ⁿ\rⁿm I ⁿvir^Mvi. bezogen auf die Wellenlänge λ = 587,6 nm, größer als 0,06 und kleiner als 0,1 ist, daß das Verhältnis der Radien dieser Flächen -f- dem

"9

Betrag nach zwischen 1,05 und 1,4 und das Verhältnis der Radien der konkaven Flächen der Außenglieder zu den zerstreuenden Kittflächen der Innenglieder

~; -j- zwischen 1,0 und 1,35 liegt.

Bei einem Weitwinkelobjektiv hoher relativer öffnung ist die Korrektion der Koma von besonderer Wichtigkeit, insbesondere dann, wenn der natürliche Lichtabfall bis zum Rande des nutzbaren Bildfeldes in den Grenzen bleiben soll, die eine Verwendung von Ausgleichshilfsmitteln unnötig machen. Die Koma wird in diesem Sinne beeinflußt, wenn der Brechsprung an den sammelnden Kittflächen der Innenglieder "nrⁿiv ι «vr^Mv. bezogen auf die Wellenlänge λ = 587,6 nm, größer als 0,06 und kleiner als 0,12 ist.

Die sammelnden Kittflächen müssen dabei um so stärker gekrümmt sein, je näher die Scheitel der beiden Flächen zueinander und damit auch zum Blendenort liegen; eine günstige Wirkung wird erzielt, wenn das Verhältnis der Summe des Betrages der Radien der sammelnden Kittflächen der Innenglieder zum Scheins + 's

telabstand dieser Flächen zueinander

d, + I₂ + d_s

sehen 4 und 7 liegt. Die beiden Radien brauchen dabei aber nicht die fast gleiche Krümmung zu haben wie im Beispiel 1, sondern die optische Wirkung kann so verteilt sein, daß die beiden Radien eine stark ungleiche Krümmung bekommen, wie es aus Beispiel 2 ersichtlich ist.
Eine gleichzeitige Korrektion der chromatischen Längs- und Querabweichung läßt sich erreichen, wenn die Abbesche Zahl der Linse II >■„ mindestens um 10, aber nicht mehr als 20 größer ist als die der Linse VII Vy_n, während die Abbesche Zahl der Linse III i>„, mindestens um 1, aber nicht mehr als 5 kleiner ist als die der Linse VI i>_Vi.

Zwei Beispiele sind in den folgenden Tabellen gegeben. Die Zeichnung bezieht sich besonders auf das erste Beispiel. Da aber beide Beispiele eine weitgehende Ähnlichkeit miteinander besitzen, so kann die Zeichnung zwecks Orientierung auch für das zweite Beispiel benutzt werden. Beide Beispiele erfassen bei voller öffnung ein Objektfeld von 2σ = 90° und eignen sich bei Abblendung für ein noch größeres Objektfeld. Die Zahlenangaben beziehen sich bei beiden Objektiven auf die Brennweite / = 100 und ein Öffnungsverhältnis 1:4. Das zweite Beispiel zeigt eine Ausführung, bei der zur vollen Ausnutzung der Korrektion eine aus der Zeichnung nicht ersichtliche Filmandruckplatte vorgesehen ist.

A LI

LII

B LIII
LIV

LV

	Radien	Beispiel 1
	= +85,76	Öffnungsverhältnis 1 :4
		Dicken und
	= +31,02	Abstände
		d{ = 7,22
r2	= +47,31
		/, = 24,95
»3	= +25,33
		d2 = 8,61
r4	= ■ -32,85
		d3 = 20,02
's	= +550,26
		</* = 2,62
rh	= -230,66
		I2 = 5,66
	= +31,73
	i/5 = 2,87
's

1,5400

1,6935
1,6088
1,5119

1,5263

d
59,6

53,6
58,9

58,2

51,0

	7	Radien	1 447216	8	"d	ti
					1,6204	60,3
		rg = -22,75	Fortsetzung
		Dicken und	1,7015	41,1
	r10= -50.24	Abstande
C LVI		clb = 19,85
	r„ = -29,50
LVII		el-, = 8,86	1,5400	59,6
	;·„ = -72,20
	/3 = 22,15
D LVIII	cls = 6,56

Σα + ΣI = 129,37

	LI	'Ί	Radien	Beispiel	2	9,20	"j	ίΓ
			= +79,91	Öffnungsverhältnis 1 :4 Dicken und		1.5179	60,5
		'2		Abstände	25,99
A			= +32,59	Cl1 =
	LII	'3			7.23
			= +51,66	Ί =		1,6930	53,7
	LIII				21,67
			= +28,86	Cl2 =		1,6083	58,8
	LIV	'5			2,32
B			= -40,70	Ch =		1,5403	47,2
		'6			6,66
			= +162,80	el+ =
	LV	r7			2.20
			= +353,20	h =		1,5305	62,5
	LVI	'8			21.04
			= +27.70	cl5 =		1,6208	60,3
	LVII	'9			7.56
C			= -22.54	'L =		1,7011	41,2
		'Ίο			24,06
			= -50,58	Cl1 =
	LVIII	hl			7,23
			= -29,32	h =		1,5216	51,2
		h2			43,34
D			= -94,54	ck =
		hi			14,29
			= OO	/4 =		1,5163	64,0
		hA.			135,16
			= OO	cl9 =
	S 3 Σά + ΣΙ = 1 1

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Viergliedriges Weitwinkelobjektiv, bestehend aus zwei sammelnden Innengliedern (B, C), die den Blendenraum (Z₂) einschließen und nach außen von konvexen Flächen (r₃, r₁₀) begrenzt werden, und zwei zerstreuenden Außengliedern (A, D), die, als Einzellinsen ausgebildet, die Innenglieder umfassen und von diesen durch Lufträume (Z₁, Z₃) getrennt sind, wobei jedes der Innenglieder aus einer Bikonvexlinse (III, VI) besteht, die von zwei zerstreuenden Linsen (II, IV bzw. V, VII) eingeschlossen wird, deren Brechzahlen so abgestuft sind, daß in beiden Gliedern je eine sammelnde, der Blende benachbarte (r₅, r_s), und je eine zerstreuende, weiter von der Blende entfernte (r₄, r₉), Kittfläche entsteht, während die Außenglieder Menisken sind, die ihre stärker gekrümmten Flächen den Innengliedern zuwenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Mittendicken der Innenglieder (II bis VII) größer als 0,6 /, aber kleiner als 0,8 /, die Summe der beiden Luftabstände zwischen den Innen- und Außengliedern (Z₁ + Z₃) größer als 0,4 /, aber kleiner als 0,55 / und der Blendenraum (Z₂) größer als der zehnte Teil, aber kleiner als der fünfte Teil der Summe der beiden Luftabstände ist, daß außerdem die Mittendicken der Außenglieder (^Z₁; ά%) jede größer als 0,05 /, aber kleiner als 0,2 / sind und sich so eine Baulänge über alle Dicken und Abstände

(I'd + Σ I)

ergibt, die größer als 1,0/, aber kleiner als 1,5 / ist, daß die Brennweiten der Außenglieder (/1; /viii) dem Betrag nach größer als 0,75 /, aber kleiner als 1,15 / und die Brennweiten der beiden sammelnden Innenglieder (f_B; f_c) dem Betrag nach größer als 0,6 /, aber kleiner als 1,2 / sind, wobei / die Brennweite des ganzen Objektivs sei, daß das Verhältnis der Radien an der äußeren

und inneren Fläche der Außenglieder f^r;"~J jeweils zwischen 2 und 4 liegt, daß der Brechsprung an den zerstreuenden Kittflächen der Innenglieder (n_H-n_m; n_vu-n_vl\ bezogen auf die Wellenlänge /. = 587,6 nm, größer als 0.06 und kleiner als 0,1 ist, daß das Verhältnis der Radien an den zerstreuenden Kittflächen der

Innenglieder (yj dem Betrag nach zwischen 1,05 und 1,4 und das Verhältnis der Radien der konkaven Flächen der Außenglieder zu den zerstreuenden Kittflächen der Innenglieder ( — '· ~) jeweils zwischen 1,0 und 1,35 liegt, daß der Brechsprung an den sammelnden Kittflächen der Innenglieder («iir"iv· «vr"vX bezogen auf die Wellenlänge λ = 587,6 nm, größer als 0,06 und kleiner als 0,12 ist, daß das Verhältnis der Summe des Betrages der Radien der sammelnden Kittflächen der Innenglieder zum Scheitelabstand

/ Ir₅I+Ir₈I N
\d₄+.l₂+dj

dieser Flächen zueinander

Λ + <4

sehen 4 und 7 liegt, daß die Abbesche Zahl der Linse II (r„) mindestens um 10, aber höchstens um 20 größer ist als die der Linse VII (i>_vn) und daß die Abbesche Zahl der Linse III (v_m) mindestens um 1, aber höchstens um 5 kleiner ist als die der Linse VI (ι·_νι).

2. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch nachstehende!, auf eine Brennweite / = 100 und ein Öffnungsverhältnis 1:4 bezogene Konstruktionselemente.

A LI

LII B LIII LIV LV C LVI LVII D LVIII

Radien Beispiel 1 = +85,76 Öffnungsverhältnis 1 :4 Dicken und T₁ = +31,02 Abslande d_x = 7,22 r₂ = +47,31 /, = 24,95 r₃ = +25,33 d₂ = 8,61 r₄ = -32,85 d₃ = 20,02 's = +550,26 4= 2,62 ^rb = -230,66 I₂ = 5,66 = +31,73 d₅ = 2,87 's = -22,75 d_b = 19,85 = -50,24 d₇ = 8,86 ^rio = -29,50 /₃ = 22,15 'Ίι = -72,20 d_H = 6,56 '■12 Σα +Σ I = 129.37

»J
1,5400

1,6935
1,6088
1,5119

1,5263
1,6204
1,7015

1,5400

59,6

53,6
58,9
58,2

51,0
60,3
41,1

59,6

ν Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch nachstehende, auf eine Brennweite / = 100 und ein öffnungsverhältnis 1 :4 bezogene Konstruktionselemente.

A LI

L II B L III L IV L V C L VI L VII D L VIII

Radien 1 447 216 = 9,20 3 _Γι = +79,91 Beis pi el 2 = 25,99 r₂ = +32,59 Öffnungsverhältnis 1:4 Dicken und = 7,23 r₃ = +51,66 Abstände <*! = = 21,67 r₄ = +28,86 '. = = 2,32 r₅ = -40,70 ^₂ = = 6,66 r₆ = +162,80 c/₃ = = 2,20 r₇ = +353,20 J₄ = = 21,04 r_s = +27,70 I₂-- = 7,56 r₉ = -22,54 d₅- = 24,06 r₁₀ = -50,58 d_b = = 7,23 r„ = -29,32 d₇ - = 43,34 r₁₂ = -94,54 I₃ - = 14,29 r_l3 = oc d₈ = 135,16 r₁₄ = oc U = d₉-- 8 3
l'd+ψ =

1,5179

1,6930
1,6083
1,5403

1,5305
1,6208
1,7011