DE1947387C - Katadioptnsches Telephoto Objektiv - Google Patents

Description

n_ä = 1,54072 v_d = 47,2

Die Erfindung bezieht sich auf ein katadioptriscb.es Telephoto-Objektiv mit — in Sirahlengangrichtung gesehen — einer positiven Meniskuslinse L₁, deren konvexe Fläche (A₁) zum Objekt hin gerichtet ist, einem Hauptspiegel M₁ mit konkaver Rückfläche, der eine brechende Fläche (R₃) konkav zum Objekt und eine reflektierende Fläche (R₄) besitzt, einem Zusatzspiegel M₂ mit konvexer Rückfläche, der nahe der positiven Meniskuslinse L₁ angeordnet ist und eine brechende Fläche (R₆) konvex zum Objekt sowie eine reflektierende Fläche (R₅) aufweist, und einer Konkavlinse L₂, die zentral auf den Hauptspiegel M₁ unter Vermittlung einer zwischengefügten positiven Linse L₃ gekittet ist und eine konkave, zum Objektiv hin gerichtete Fläche (R₇) besitzt.

Objektive dieser Bauart, bei denen also reflektierende Spiegel und Linsen kombiniert sind, werden mit Vorteil als Telephoto-Objektive eingesetzt, da sich mit ihnen die Gesamtlänge des Linsensystems herabsetzen und die chromatische Aberration auf ein Minimum bringen läßt. In vielen Fällen ist der zentrale Teil des Hauptspiegels mit einer Öffnung für den Durchtritt der Lichtstrahlen versehen, diese Öffnung ist aber fabrikationstechnisch aus vielerlei Gründen sehr schwierig. Deshalb ist man verschiedentlich auch schon dazu übergegangen, bei Verwendung eines Linsenspiegels für den Hauptspiegel lediglich die Spiegelbelegung im zentralen Bereich wegzulassen und das solcher Art entstandene Linsenglied mit bei der Korrektion des Objektivs zu benutzen (s. USA.-Patentschrift 2 520 635 und 2 378 301). Bei diesen bekannten Objektiven handelt es sich aber um sogenannte Cassegrain-Objektive, bei denen zumindest eine Fläche lediglich als reflektierende Fläche ausgebildet ist.

Es ist auch bekannt, die brechenden Flächen der Spiegellinsen zu Korrektionszwecken heranzuziehen (vgl. USA.-Patentschrift 2817 270, deutsche Patentschriften 936 424, 824 859 und deutsches Patent 697 973).

Hier handelt es sich aber teils um Fernrohr-Objektive vom Gregory-Typus (IJSA.-Patentschrift 2 817 270), bei denen die Bildfeldkrümmung relativ hoch ist, so daß das Objektiv nicht oder jedenfalls nicht ohne weiteres für photographische Zwecke verwendet werden kann, teils wird mit Smyth-Linsen (deutsche Patentschrift 936 424) oder mit einer negativen Meniskuslinse (deutsche Patentschrift 824 895) oder mil einem Mangin-Spicgel (deutsches Patent 697 973) gearbeitet, um die sphärische Aberration zu beseitigen.

Die bekannten Objektive haben jedoch insofern einen komplizierten Aufbau, als die Halterung der im Bereich des Hauptspiegels vorgesehenen Korrektionslinsen problematisch ist.

Aus diesem Grund liegt dem Anmeldegegenstand die Aufgabe zugrunde, die Anordnung so zu treffen, daß die im Bereich des Hauptspiegels vorgesehene Konkavlinse unter Vermittlung einer zwischengefügten positiven Linse auf den Hauptspiegel in dessen

zentralen, lichtdurchlässigen Bereich direkt aufzukitten, also den Krümmungsradius der hinteren Fläche der positiven Linse gleich dem der brechenden Fläche des I lauptspiegels auszubilden. Hierdurch ergeben sich fertigungstechnisch sehr einfache Verhältnisse.

Mit vorliegender Erfindung werden nun zwei Objektive dieser generellen Art bereitgestellt, die bei kurzer Gesamtbaulänge bei vergleichsweise hoher relativer öffnung (F/7) und einem Bildfeldwinkel von 5^r sehr gut auskorrigiert und mechanisch einfach

herzustellen sind.

Die beiden erfindungsgemäßen Objektive haben die in Patentanspruch 1 bzw. 2 angegebenen numerischen Werte.

Im folgenden sind die beiden Objektive nach der

Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben: es zeigt

F i g. 1 den schematischen Aufbau der beiden Objektive und
F i g. 2 und 3 den Korrektionszusland der beiden

Objektive.

Den erfindungsgemäßen Objektiven liegen die folgenden allgemeinen Entwurfserwägungen zugrunde. Entsprechend F i g. 1 ist L₁ eine positive Meniskuslinse, deren konvexe Fläche zum Objekt gerichtet

ist. Da die Linse L₁ positiv ist, konvergieren die Lichtstrahlen in Richtung zum Hauptspiegel M,, so daß der Durchmesser des Hauptspiegels M, mit Vorteil kleiner sein kann als der Durchmesser der Eintrittspupille. Die konvexe Fläche der Meniskus-

linse L_x soll zum Objekt gerichtet sein, um die Bildfeldkrümmung in negativer Richtung auf Grund der Tatsache zu korrigieren, daß die Eintrittspupille des Systems hinter der positiven Meniskuslinse L, liegt und das System einen für ein Telephoto-Spiegel-

fto Objektiv verhältnismäßig großen Bildfeldwinkel von 5 haben muß. Der Hauptspiegel, d.h. der Spiegel Λ/, mit konkaver Rückfläche, besitzt eine brechende Fläche R, und eine reflektierende Fläche R₄, wobei der Krümmungsradius der Fläche R₃ kleiner

ist als der der Fläche R₄. Ein Zusatzspiegel M₂ mit konvexer Rückfläche besitzt eine brechende !lache R, und eine reflektierende Fläche R,,, wobei der K rümmungsradius der Fläche R₅ kleiner als der der

Fläche R„ ist. Der Zusalzspiegel M₂ ist nahe der positiven Meniskuslinse L₁ angeordnet.

Für die Flächen R₃ und R₄ sowie R₅ und R₁, bestehen die folgenden Bedingungen:

1.3 < -/ < 1,8,
R

1,3 < 4" <

^K5

Diese Bedingungen sind erforderlich, um die sphärische Aberration und die Abweichung von der Sinus-Bedingung, d. h. die Koma, des Hauptspiegels M₁ und des Zusalzspiegels M₂ zu korrigieren. Auf Grund dieser Bedingungen ist es möglich, ein Objektiv mit einem Öffnungsverhältnis von Fp zu erreichen. Außerdem können dann die Lichtstrahlen von der Linse L_x durch eine beträchtliche Reflexion und Brechung am Spiegel M, konvergieren und nachfolgend durch den Zusatzspiegel M₄ divergieren. Man erkennt dann die Möglichkeit, die Abmessungen des gesamten optischen Systems auf ein Minimum zu bringen. Tatsächlich liegt bei den erfindungsgemäßen Objektiven die Gesamtlänge des optischen Systems unterhalb von 1/3.5 der Brennweite des gesamten Systems, überschreitet man die unteren Grenzen der obigen Bedingungen, so ergibt sich eine Unlerkorrektur der durch die reflektierende Fläche erzeugten sphärischen Aberration, während beim überschreiten der oberen Grenzen der angegebenen Bedingungen eine Uberkorrektur der durch die reflektierende Fläche bewirkten sphärischen Aberration auftritt, so daß kein gutes Endbild erhalten werden kann. Anschließend ist eine negative Linse L₂ vorgesehen, deren konkave Fläche zum Objekt gerichtet ist. sowie eine positive Linse L₃. Die negative Linse L₂ ist unter Vermittlung der zwischengefügten positiven Linse L₃ auf den Hauptspiegel M₁ gekittet.

Der zentrale Teil des Hauptspiegels M₁ ist nicht mit einer reflektierenden Beschichtung versehen, so daß die Lichtstrahlen nach einer Reflexion am Spiegel M₂ und nach Durchgang durch die Linsen L₂ und L₃ sowie den Hauptspiegel M, an der Bildfläche ankommen. Die konkave Fläche der negativen Linse L₂, die zum Objekt gerichtet ist, bricht die Lichtstrahlen schwach, da, wenn die zur Peripherie der Bildfläche gerichteten Lichtstrahlen die Linse L₂ durchlaufen, diese bereits weit von der optischen Achse entfernt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Gesamlbrennweiteder Linsen L₂ und L₃ sowie des Spiegels M, negativ, wodurch nicht nur das optische System dadurch möglichst klein gemacht wird, daß das durch das System vor dem Zusatzspiegel M₂ erzeugte Bild vergrößert und die Brennweite des gesamten Systems erhöht wird, sondern auch die Krümmung der Bildfläche in die positive Richtung gebogen wird, um ein außerordentlich gutes Endbild zu erreichen. Die positive Linse L₃ korrigiert in der Hauptsache die vergrößerte chromatische Aberration und trägt nicht viel zur Verbesserung der Güte des Linsensyslems bei.

Unter Beachtung dieser Grundsätze und den gegebenen Bedingungen kann man ein katadioptrisches Telephoto-Objektiv kleiner Größe und geringen Gewichtes mit sehr gut korrigierten Fehlern erhalten, wie dieses für die beiden erfindungsgemäßen Objektive verifiziert ist.

Für die beiden Objektive 1 und 2 zeigen die F i g. 2 A 2 B und 2C bzw. 3A. 3 B und 3 C die sphärische Aberration, die Sinus-Bedingung, den Astigmatismus und die Verzeichnung. Die numerischen Werte füi die beiden Objektive sind in den Patentansprüchen 1 bzw. 2 angegeben. Ihre Seidel-Koeffizienten siriu die folgenden:

Objektiv 1, Seidel-Koeffizienten

	1	ί	2.350952	II	III	IV	V
	2,279088	0.001541	-0.995710	2,048707	1.178676	-0.514951
R2	0,001267	- 7.48072h	0.016098	0.336089	-0,072823	0,0924917
R^	-7.699772	8.156537	-26.881343	-9,600546	10,170069
R4	5,180716	-8.855492	24.968189	6,825838	-9.032435
R5	0,345348	-0,916857	6,342288	1,473998	-3,913288
Rf,	-0.711047	1,659380	-10,089180	-2,344143	5,470560
R1	-Ζ258219	3,127993	-9.381542	-0,716003	0,991779
R8	3,929575	-3,951553	13,449336	5,502029	-5,532801
R9	-1,111916	-0,126242	-Ζ951569	-Z922903	-0331853
Rio	-0.005352	-0,031327	-0.550090	-0,183363	1,073252
Ru	-0.030391	-0,056814	0.511311	0,298888	-0,558759
	0,123608	-0,328477	3,225885	1.480085	-3,933198
ν	0,103687		1,029079	0,919734	-7.036543
			IV	V
R1			1.354292	-0.6i-S64ft
			- 0.082323	- 0.927894
R,			-10.410897	11.706613
-0,239810 I
Objektiv 2,
Γ - - - ■ ι	Seidel-Koeffizienten
-1.195439	III
0.017369	: "0033
8.411761
0.309139 :
-2l> ^2*236

	7	ι	ι	Il	947 387	8	IV	L	V
		5,176599		-7,162357			7,664020		- 10,603959
	0,394915		-1,028595	Fortsetzung	1,718443		-4,461955
	-0,798807	1,837203	III	- 2,697068		6,203078
	-2,098611	3,082322	27,483735	-0,782583	1,149414
«5	3,392811	-3,726736	7.053783	5,621903	-6,175218
K(,	-0,882297	-0,347697	-11,147957	-3,370548	-1,328270
«7	-0,006795	0,042217	-9,836867	-0,262278	1,629430
«8	0,022628	-0,049828	13,80X956	0,300312	-0,662404
R„	0,095121	-0,289115	-3,644589	1,485935	-4,516426
«I»	0,167330	-0,406896	-0,786834	0,537708	-8,676037
Ru		Hierzu	0,520260
«12	3,243437
\·	0,244859
	1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   L₂, L₃ und des Hauptspiegels M₁ für den Durch- 20 weite des Gesamtsystems entspricht, gekenngang von Lichtstrahlen negativ ist und die Ge- zeichnet du rch folgende Werte:

   R₁ = +46,264 K₂ = +124,080

   R₃ = -36,552

   R₄ = -57,800

   R_s = -23,166

   Rf, = -35,719

   K₇ = -12,466 K₈ = oo

   Dicke = 2,200 n_d = 1,5245 v_d = 59,6

   Abstand zwischen L₁ und M₁ = 17,300

   Dicke = 1,760 n_d = 1,54072 v_d = 47,2

   Abstand zwischen M₁ und M₂ = 15,380

   Dicke = 0,780 n_d = 1,54814 v_d = 45,9

   Abstand zwischen Ai₂ und L₂ = 14,740

   Dicke = 0,220 n_d = 1,56883 v_d = 56,0

   IK₃ = -36,552 ^Ml Ik₄= -57,8

   57,800

   Dicke = 0,440

   Dicke = 1,760

   IJ_- = 1,72825 v„ = 28,3

   /ij = 1,54072 ν_ά = 47,2
2. 2. Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. gekennzeichnet durch folgende Werte:

   / = 100,0

   Dicke = 2,2 n_d = 1,51823 r_d = 59,0

   Abstand zwischen L, und M₁ = 17,74

   Ri = +45,730 R₂ = +122,760

   K₃ = -36,856

   K₄ = -57,800

   K₅ = -23,166

   K„ = -34.500

   Dicke = 1,760 ^ = 1,54072 v_d = 47,2

   Abstand zwischen /W₁ und M₂ - 15.84

   Dicke = 0,78 n_d = 1.54814 _1(/ -- 45,9

   R₇ = -10,640

   R₈ = co

   Abstand zwischen Af₂ und L₂ = 15,18

   Dicke = 0,22 η_ά = 1,52450 v„ = 59,6

   L₃ \ R₃ = -36,856 Dicke = 0,44

   M₁ {R₄ = -57,800 Dicke = 1,76

   n_d = 1,72825 r_d = 28,3