DE1497536C - Wide angle lens - Google Patents

Wide angle lens

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DE1497536C
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DE
Germany
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lens
lenses
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wide
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Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
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German (de)
Inventor
Tokio Shimizu Yoshiyuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein fotografisches Weitwinkelobjektiv mit großer relativer Öffnung und Schnittweite.The invention relates to a wide-angle photographic lens with a large relative aperture and Back focal length.

Die in einäugigen Spiegelreflexkameras mit Klappspiegel benutzten Weitwinkelobjektive müssen wegen des für den Klappspiegel erforderlichen Schwenkraumes ausreichend große Schnittweite haben, die im allgemeinen größer ist als die Brennweite. Die bekannten Weitwinkelobjektive haben, bei einfachem Aufbau aber durchweg ein kleines öffnungsverhältnis.The wide-angle lenses used in single-lens reflex cameras with folding mirrors have to be due to of the swivel space required for the folding mirror have a sufficiently large back focus, which in the generally larger than the focal length. The well-known wide-angle lenses have, with simple Construction but consistently a small opening ratio.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kamera-Weitwinkelobjektiv mit großer relativer Öffnung und Schnittweite zu schaffen, das sich demgemäß für eine einäugige Spiegelreflexkamera eignet, wobei insbesondere die relative Öffnung zumindest 1:2 betragen soll und der öffnungswinkel zumindest 60°.The object of the invention is therefore to provide a wide-angle camera lens with a large relative aperture and To create back focus that is accordingly suitable for a single-lens reflex camera, in particular the relative opening should be at least 1: 2 and the opening angle at least 60 °.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch gekennzeichnet und in der Zeichnung beschrieben; es zeigtThe inventive solution to this problem is characterized in the claim and described in the drawing; it shows

A b b. 1 einen Axialschnitt durch das erfindungsgemäße Objektiv undA b b. 1 shows an axial section through the objective according to the invention and

A b b. 2 den Korrektionszustand des Objektivs.A b b. 2 the correction status of the lens.

Dem erfindungsgemäßen Objektiv liegen folgende an sich bekannte Entwurfsüberlegungen zugrunde:The lens according to the invention is based on the following design considerations, which are known per se:

Die Weitwinkelobjektive, die eine größere Schnittweite als die Brennweite haben, können an Hand einer Unterteilung der Objektivlinsen in zwei Wirkungsgruppen betrachtet werden. Hierbei hat die' vordere Wirkungsgruppe B1 insgesamt negative Brechkraft und die hintere Wirkungsgruppe B2 insgesamt positive Bfechkraft. Die Gruppe B1 bewirkt eine Verlängerung der Schnittweite und eine Erhöhung des öffnungswinkels. Es treten jedoch die Nachteile auf, daß die Komakprrektur gestört wird, insbesondere dabei leicht eine innere Koma entsteht, daß ferner Astigmatismus, insbesondere bei einem öffnungswinkel von mehr als 60°, auftritt, wobei das sagittale Bild stärker in Richtung einer Überkorrektur, d. h. in positiver Richtung, als das meridioriale Bild gekrümmt ist, und daß schließlich eine leicht negative Verzeichnung auftritt.The wide-angle lenses, which have a larger focal length than the focal length, can be viewed by dividing the objective lenses into two groups of effects. Here, the 'front action group B 1 has a total of negative refractive power and the rear action group B 2 has a total of positive refractive power. The group B 1 causes an extension of the back focus and an increase in the opening angle. However, there are the disadvantages that the coma correction is disturbed, in particular an internal coma easily arises, that astigmatism also occurs, in particular at an opening angle of more than 60 °, the sagittal image being more in the direction of overcorrection, ie in a more positive way Direction when the meridiorial image is curved and that a slight negative distortion eventually occurs.

Die positive Wirkungsgruppe B2 wirkt dieser Tendenz ganz oder teilweise entgegen und korrigiert vor allem das Endbild. Vorliegend ist insbesondere für B2 vorgesehen, daß diese Gruppe für die Korrektur der Koma und die Korrektur des Astigmatismus sorgt.The positive effect group B 2 counteracts this tendency in whole or in part and above all corrects the final picture. In the present case it is provided in particular for B 2 that this group is responsible for the correction of the coma and the correction of the astigmatism.

Wenn diese Korrekturen von der Gruppe B1 übernommen werden sollen, ist es notwendig, den effektiven Durchmesser der die Wirkungsgruppe B1 bildenden Linsen zu vergrößern, gleichzeitig erhält man dabei einen komplizierten Aufbau, in welchem eine große Linsenzahl erforderlich ist. Dies ist im Hinblick auf Gewicht und Größe des Objektivs nicht vorteilhaft.If these corrections are to be carried out by group B 1 , it is necessary to increase the effective diameter of the lenses forming action group B 1 , while at the same time obtaining a complicated structure in which a large number of lenses is required. This is not advantageous in terms of the weight and size of the lens.

Es ist also — vom Objekt her gesehen — zunächst eine positive Einzellinse L1 vorgesehen, gefolgt von einer negativen Meniskuslinse L2 mit konvexer Vorderfläche. Die Wirkungsgruppe B1 ist aus diesen beiden Linsen aufgebaut. L1 wird für die Korrektur der Verzeichnung benötigt. Den Linsen L1 und L2 ist ein gekittetes Meniskusdublett mit konvexer Vorderfläche nachgeschaltet, dessen Vorderlinse L3 bikonvex ist und dessen Hinterlinse L4 bikonkav ist. L3 hat höhere Brechkraft als L4. Für ihre Brechungsindizes «6 bzw. n7 gilt die Bedingung ne größer als «7. Gleichzeitig ist die Kittfläche re negativ und erfüllt die BedingungFrom the point of view of the object, a positive individual lens L 1 is therefore initially provided, followed by a negative meniscus lens L 2 with a convex front surface. The action group B 1 is made up of these two lenses. L 1 is required to correct the distortion. The lenses L 1 and L 2 are followed by a cemented meniscus doublet with a convex front surface, the front lens L 3 of which is biconvex and the rear lens L 4 of which is biconcave. L 3 has a higher refractive power than L 4 . For their refractive indices "n 6 and 7, the condition n e applies greater than." 7 At the same time, the cemented area r e is negative and fulfills the condition

ίο χ > \ra\ > 0,5/ (/= Brennweite). Diese Maßnahmen unterstützen die Korrektur der Koma der Lichtstrahlen, die außerhalb des Hauptstrahls unter vorbestimmtem Winkel einfallen. Wird r6 positiv, so erhält man keine wirksame Komakorrektur. Sind andererseits die Verhältnisse so, daß —r8 < 0,5/ gilt, so entsteht Astigmatismus, und das meridionale Bild ist negativ gekrümmt und schwierig auszukorrigieren. Hinter dem Meniskus L3, L4 liegt die Blende gefolgt von einem negativen gekitteten Meniskusdublett, dessen Vorderlinse L5 bikonkav ist und dessen Hinterlinse L8 bikonvex ist. Die Brechungsindizes von L5 und L6 seien mit H9 bzw. H10 bezeichnet, und der Krümmungsradius der Kittfläche sei r9. Sind dann die Bedingungen H9 > n10, 3/ > r9 > 0,25/ erfüllt, so wird nicht nur verhindert, daß die von innerhalb der Hauptlichtstrahlen herkommenden Lichtstrahlen Komaflecken zeigen, es wird auch der Astigmatismus auskoirigiert, und zwar durch Zurückbiegen der sagittalen Bildkurve gegen die positive Richtung in negativer Richtung. Ist r9 größer 3/, so wird die Kittfläche hinsichtlich der Komakorrektur unwirksam, und ist r9 kleiner als 0,25/, so wird das sagittale Bild übermäßig in negativer Richtung gekrümmt, wodurch nicht nur der Astigmatismus, sondern auch die Koma ungünstigt beeinflußt und die Korrektur schwierig wird. Die Gesamtbrennweite, betrachtet bis r10, ist negativ. Dies ist ein bemerkenswert wirksamer Faktor zur Erhöhung der Schnittweite. Die nächsten beiden nachgeschalteten Einzellinsen, ein positiver Einzelmeniskus L7 mit konkaver Vorderfläche und eine bikonvexe Linse L8, haben die Funktion, das von den Linsen L1 ίο χ> \ r a \ > 0.5 / (/ = focal length). These measures support the correction of the coma of the light rays that fall outside the main ray at a predetermined angle. If r 6 becomes positive, no effective coma correction is obtained. On the other hand, if the relationships are such that -r 8 <0.5 /, then astigmatism occurs and the meridional image is negatively curved and difficult to correct. Behind the meniscus L 3 , L 4 is the diaphragm followed by a negative cemented meniscus doublet, the front lens L 5 of which is biconcave and the rear lens L 8 of which is biconvex. The refractive indices of L 5 and L 6 are denoted by H 9 and H 10, respectively, and the radius of curvature of the cemented surface is r 9 . If the conditions H 9 > n 10 , 3 /> r 9 > 0.25 / are met, not only is it prevented that the light rays coming from within the main light rays show coma spots, the astigmatism is also corrected by bending back of the sagittal image curve against the positive direction in the negative direction. If r 9 is greater than 3 /, the cemented surface is ineffective in terms of coma correction, and if r 9 is less than 0.25 /, the sagittal image is excessively curved in the negative direction, which adversely affects not only the astigmatism but also the coma and the correction becomes difficult. The total focal length, viewed up to r 10 , is negative. This is a remarkably effective factor in increasing the back focus. The next two downstream single lenses, a positive single meniscus L 7 with a concave front surface and a biconvex lens L 8 , have the function of being that of the lenses L 1

. bis L6 erzeugte virtuelle Bild in ein reelles Bild umzusetzen, das in ausgezeichneter Qualität in der Filmebene erscheint. Außerdem sind die Linsen L7 und L8 zur Korrektur der sphärischen Aberration wirksam. Daher ist es entsprechend der Erfindung möglich, ein hochwirksames, kleines und leichtes Weitwinkel-Kameraobjektiv zu schaffen, das großes Öffnungsverhältnis (zumindest F: 2) besitzt, ebenso einen . to L 6 generated virtual image to convert into a real image that appears in excellent quality in the film plane. In addition, the lenses L 7 and L 8 are effective for correcting the spherical aberration. Therefore, according to the invention, it is possible to provide a high efficiency, small and light weight wide angle camera lens which has a large aperture ratio (at least F: 2), as well as one

öffnungswinkel oberhalb 60° und eine lange Schnittweite, wobei gleichzeitig der Korrektionszustand über die ganze Bildfläche hinweg ausgezeichnet ist.opening angle above 60 ° and a long back focus, at the same time, the state of correction is excellent over the entire image area.

Das erfindungsgemäße Objektiv hat die im Anspruch angegebenen Werte, den in F i g. 2 dargestellten Korrekturzustand und die nachstehend angeführten Seidel-Koeffizienten:The objective according to the invention has the values specified in the claim, the values shown in FIG. 2 shown Correction status and the Seidel coefficients listed below:

II. UU IIMVIIMV IVIV VV 1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4th
5
6th
7th
0,007334
0,0071112
0,00779256
-4,1299708 .
1,8270342
0,1799666
- 0,2755608
0.007334
0.0071112
0.00779256
-4.1299708.
1.8270342
0.1799666
- 0.2755608
0,0179086
-0,0375082
0,0109298
0,9848172
0,3143200
-0,1575342
-0,2541436
0.0179086
-0.0375082
0.0109298
0.9848172
0.3143200
-0.1575342
-0.2541436
0,0874548
0,3956748
0,0301458
- 0,4696714
0,1081502
0,2757958
-0,4687822
0.0874548
0.3956748
0.0301458
- 0.4696714
0.1081502
0.2757958
-0.4687822
0,1733250
0,1978374
0,2603874
-0,9479318
0,5016076
0,1775524
-0,5941258
0.1733250
0.1978374
0.2603874
-0.9479318
0.5016076
0.1775524
-0.5941258
0,4232080
-1,0434910
0,3590868
0,2260402
0,0862958 .
-0,1554210
-0,5479492
0.4232080
-1.0434910
0.3590868
0.2260402
0.0862958.
-0.1554210
-0.5479492

(Fortsetzung der Tabelle)(Continuation of the table)

II. IIII III-IVIII-IV IVIV VV 88th -0,8667396-0.8667396 0,48532160.4853216 -0,5435012-0.5435012 -1,0055318-1.0055318 0,56303680.5630368 99 -0,2688630-0.2688630 -0,1238492-0.1238492 -0,1141000-0.1141000 -0,0690544-0.0690544 -0,0318092-0.0318092 1010 0,62745400.6274540 -0,2536652-0.2536652 0,20510200.2051020 0,69756880.6975688 -0,2820110-0.2820110 1111th 0,00109420.0010942 -0,0044824-0.0044824 0,03672500.0367250 -0,1236774-0.1236774 0,50664460.5066446 1212th 1,29463521.2946352 -0,4351878-0.4351878 0,29257420.2925742 0,55225260.5522526 -0,1856380-0.1856380 1313th -0,0006468-0.0006468 0,00971380.0097138 -0,2917586-0.2917586 -0,0277420-0.0277420 0,41661800.4166180 1414th 2,07880502.0788050 -0,6138424-0.6138424 0,36251820.3625182 0,37554160.3755416 -0,1108922-0.1108922 ΣΣ 0,48957780.4895778 -0,0572022-0.0572022 -0,0936720-0.0936720 0,16800960.1680096 0,22371840.2237184

Bei Weitwinkel-Kameraobjektiven mit großem Öffnungsverhältnis, die in Spiegelreflexkameras verwendbar sind, existieren eine Reihe Probleme, z. B. Größe oder Form des Objektivs, Beseitigung der Koma od. dgl. Es sind eine Reihe Schwierigkeiten bei der Objektivkonstruktion vorhanden, und bis heute sind nur hierfür einige wenige Vorschläge gemacht worden.For wide-angle camera lenses with a large aperture ratio, A number of problems exist for use in single lens reflex cameras, e.g. B. Size or shape of the lens, elimination of the coma or the like. There are a number of difficulties in the Lens construction exists and only a few suggestions have been made to date.

Bei der vorliegenden Erfindung wurde insbesondere auf die Korrektur der Koma geachtet, deshalb kann ausreichend Randlicht verwendet werden, und es ist nach der Erfindung möglich, ein Weitwinkel-Kameraobjektiv mit großem Öffnungsverhältnis zu erzeugen, wobei die verschiedenen Linsenfehler ausgezeichnet korrigiert werden können, mit dem Ergebnis, daß es möglich ist, eine Schnittweite von 1,1337/ bei einem Öffnungsverhältnis über F: 2 und einem Bildfeldwinkel über 60° zu erhalten. Außerdem kann bei vollerIn the present invention, particular attention has been paid to the correction of coma, therefore sufficient peripheral light can be used, and it is possible according to the invention to produce a wide-angle camera lens having a large aperture ratio, whereby various lens defects can be corrected excellently, with the result that it is possible to obtain a back focus of 1.1337 / with an aperture ratio above F: 2 and a field angle above 60 °. It can also be at full

Brennweite / — 1,0
Öffnungswinkel 2vv == 62°
relative Öffnung F: 2
Schnittweite B- f — 1,1337
Focal length / - 1.0
Opening angle 2vv == 62 °
relative opening F : 2
Back focus B- f - 1.1337

Blendenöffnung ein ausgezeichneter Kontrast erhalten werden. Ebenso ist es möglich, den Linsendurchmesser der vordersten Komponenten auf vergleichsweise kleine Werte, die bei etwa 1,3/liegen, zu reduzieren. Deshalb ergibt sich auch ein Vorteil insofern, daß der Durchmesser von möglichen Vorsatzlinsen oder Filter etwa auf 1,5/ beschränkt bleibt.Aperture an excellent contrast can be obtained. It is also possible to change the lens diameter of the foremost components to comparatively small values, around 1.3 /. Therefore There is also an advantage in that the diameter of possible additional lenses or filters is approximately remains limited to 1.5 /.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Weitwinkelobjektiv mit großer relativer Öffnung und Schnittweite, gekennzeichnetdurch folgende Daten für die Krümmungsradien der einzelnen Linsenflächen n, die axialen Linsendicken bzw. Luftabstände dt, die Brechungsindizes m, und Abbe-Zahlen va, sämtlich von der Objektseite her gezählt:Wide-angle lens with a large relative aperture and focal length, characterized by the following data for the radii of curvature of the individual lens surfaces n, the axial lens thicknesses or air gaps dt, the refractive indices m, and Abbe numbers, above all, all counted from the object side: VdVd V1 = +3,2117 V 1 = +3.2117 "1"1 = 0,10833= 0.10833 «1"1 = 1,0= 1.0 53,953.9 r2 = oo r 2 = oo J2 J 2 = 0,00278= 0.00278 H2 H 2 = 1,71300= 1.71300 r8 = +1,3889r 8 = +1.3889 ^3^ 3 = 0,06111= 0.06111 «3«3 = 1,0= 1.0 64,264.2 r4 = +0,4778r 4 = +0.4778 J4 J 4 = 0,31111= 0.31111 «4«4 = 1,51680= 1.51680 r5 = +0,8945 r 5 = +0.8945 <4<4 = 0,22778= 0.22778 «5«5 = 1,0= 1.0 41,941.9 r6 = -1,5278 r 6 = -1.5278 J6 J 6 = 0,29167= 0.29167 «6«6 = 1,66755= 1.66755 54,6254.62 r7 = +0,9444r 7 = +0.9444 J7 J 7 = 0,14722= 0.14722 Ii7 II 7 = 1,51454= 1.51454 r8 =-0,5992r 8 = -0.5992 J3 J 3 = 0,02778= 0.02778 «8"8th = 1,0= 1.0 26,126.1 r9 = +1,0775r 9 = +1.0775 J9 J 9 = 0,19444= 0.19444 «9«9 = 1,78470= 1.78470 49,449.4 Ίο = -0,7172Ίο = -0.7172 d10 d 10 = 0,00278= 0.00278 «10«10 = 1,74443= 1.74443 ru = -3,0556r u = -3.0556 J11 J 11 = 0,08333= 0.08333 «11«11 = 1,0= 1.0 46,246.2 r12 = -1,0691r 12 = -1.0691 d12 d 12 = 0,00278= 0.00278 «12«12 = 1,76684= 1.76684 ru = +3,6111r u = +3.6111 diaslide = 0,06944= 0.06944 «13«13 = 1,0= 1.0 44,944.9 r14 = -2,1958r 14 = -2.1958 «14«14 = 1,74400= 1.74400 «15«15 = 1,0= 1.0 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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