DE19636152C2 - Kompaktes Weitwinkelobjektiv - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kompaktes Weitwinkelobjek­ tiv der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Kompakte Weitwinkelobjektive werden zunehmend auf dem Gebiet der Großbildphotographie eingesetzt. Sie weisen gegenüber herkömmlichen Weitwinkelobjektiven kürzere Baulängen, geringere Linsendurchmesser und ein kleine­ res Gewicht auf. Diese Vorteile ermöglichen es, die Verstellmöglichkeiten einer Großbildkamera besser aus­ zunutzen.

Bekanntlich nimmt die Abbildungsleistung bei herkömmli­ chen Weitwinkelsystemen im Nahbereich, aufgrund stärke­ rer Bildfeldwölbung und vor allem größerer Farbfehler, deutlich ab.

So weisen bekannte kompakte, leicht weitwinklige Syste­ me, wie z. B. das Doppel-Gauss-Objektiv 2. Art, eine sehr gleichmäßige Abbildungsleistung über einen großen Abbildungsmaßstabsbereich auf. Der Nachteil hierbei ist, daß diese Systeme nicht für extreme Bildfeldwinkel über 80° geeignet sind.

Um Bildfeldwinkel über 100° zu erzielen, mußte man bis­ her auf Bauhöhen größer als das 0,7-fache der Brennwei­ te zurückgreifen. Besonders die großen Luftabstände des ersten und letzten Linsengliedes sind dafür verant­ wortlich, daß die Abbildungsleistung im Nahbereich deutlich schlechter wird, besonders aber die Farbver­ größerungsfehlerwerte gesteigert auftreten.

Auch ist die Maßstabsempfindlichkeit bei den erfin­ dungsgemäßen kompakten Weitwinkelobjektiven geringer als bei herkömmlichen Weitwinkelobjektiven.

Bekannterweise werden asphärische Oberflächen entweder zur Korrektion der Verzeichnungswerte (hauptsächlich bei Objektiven vom Typ umgekehrter Tele-Objektive mit großen Bildfeldwinkeln) oder zur Minimierung der sphä­ rischen Aberration bei Objektiven mit hoher relativer Öffnung eingesetzt.

Außerdem finden sie Verwendung, um Dimensionen zu ver­ ringern und die Anzahl der zu verwendenden Linsenglie­ der zu reduzieren.

Dabei werden aber durch die asphärischen Linsenglieder nicht ausschließlich spezifische Bildfehler minimiert, sondern solche Korrektionsmittel beeinflussen eben­ falls empfindlich alle anderen Aberrationen. Die Lage der asphärischen Fläche ist dabei außerordentlich wich­ tig. Nur durch das Zusammenspiel der asphärischen Flä­ chen mit den Glasarten, Dicken und Linsenradien der Linsenglieder, die nur sphärische Flächen aufweisen, ist eine ausgewogene Korrektion möglich.

Es sind bereits kompakte Weitwinkelobjektive bekannt, die sowohl objekt- als auch bildseitig einen zerstreuen­ den Meniskus aufweisen.

In dem DD 148 391 wird ein solches Weitwinkelobjek­ tiv beschrieben, bei dem das zentrale sammelnde Objek­ tivteil aus vier einzelstehenden Linsengliedern aufge­ baut ist. Ein Meniskus mit einer Kittfläche ist in Lichtrichtung vor dem Blendenraum angeordnet. Nachtei­ lig bei diesem Objektiv ist, daß dieser Aufbau keinen großen Bildfeldwinkel ermöglicht. (Im Klein- und Mittelfor­ matbereich werden stark unsymmetrische Systeme als Weitwinkelsysteme eingesetzt, um einen möglichst gro­ ßen Bildwinkel zu ermöglichen.)

Ein weiteres kompaktes Weitwinkelobjektiv, das aus sechs Gliedern mit acht Linsen besteht, wird in dem EP 0 262 407 A1 beansprucht. Bei diesem Objektiv ist das er­ ste Linsenglied als objektseitig konvexer negativer Meniskus und das sechste Linsenglied bikonkav ausgebil­ det. Dadurch soll eine geringere Baulänge erreicht und durch kleinere Linsendurchmesser der Einbau in Kameras verbessert werden. Dieses System erreicht allenfalls einen Bildfeldwinkel von maximal 84°.

Ein in der DE-OS 15 72 576 beschriebenes, annähernd symmetrisch aufgebautes Weitwinkelobjektiv, ein Doppel­ anastigmat, weist durch seine acht Linsen eine große Baulänge auf und ist somit kein kompaktes Weitwinkelob­ jektiv. Außerdem ist das letzte zerstreuende Linsen­ glied ein Meniskus.

Derartige Objektive verfügen zwar über eine gute Schär­ fe und Bildfeldebnung, gestatten wiederum aber keine große Lichtstärke.

Ein weiteres, in dem US-P 4,211,472 beschriebenes Weit­ winkelobjektiv ist ebenfalls kein kompaktes Objektiv im eigentlichen Sinn, und weist nur einen Bildfeldwinkel von 76° auf. Auch bei diesem Objektiv ist das letzte zerstreuende Linsenglied ein Meniskus.

Alle diese bekannten kompakten Weitwinkelobjektive sind mit Nachteilen behaftet. So kommt es bei größer werdenden Abbildungsmaßstäben zu störenden chromati­ schen Aberrationen, insbesondere Farbquerfehlern. Au­ ßerdem erlauben diese kompakten Weitwinkelobjektive nicht so große Bildfeldwinkel, wie sie bei herkömmlichen Weitwinkelobjektiven möglich sind.

Kompakte Weitwinkelobjektive für die Mittel- bzw. Groß­ formatphotographie größerer Bildwinkelleistung, die den nächstkommenden Stand der Technik repräsentieren, sind das Super-Angulon der Anmelderin und das Grandagon-N der Firma Rodenstock. Diese Objektive er­ möglichen die Realisierung eines großen Bildfeldwin­ kels von 100° bzw. 105° bei einer Arbeitsblende von 16 bis 22 sowie einer relativen Öffnung von 1 : 8 bzw. 1 : 6,8. Beide Objektive sind sechslinsige Systeme und zur Vermeidung von Abbildungsfehlern bei großen Aufnah­ meentfernungen annähernd symmetrisch in Bezug auf die Blende aufgebaut. Um Koma und Bildfeldwölbung hinrei­ chend gut zu korrigieren, ist bei diesem Objektivtyp eine im Vergleich zur Brennweite sehr große Baulänge erforderlich, was zwangsläufig sehr große Durchmesser der ersten und letzten Linse und ein beträchtliches Gewicht des Objektivs zur Folge hat. Durch die stark unterschiedlichen Weglängen der Strahlen für verschie­ dene Bildhöhen in der ersten und letzten Linse sind die Farbvergrößerungsfehler im besonderen für kurze Aufnahmeentfernungen sehr groß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kompaktes Weitwinkel­ objektiv der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bei der chromatischen Korrektion und der Abbildungsqualität auch im Nahbereich keine nachteiligen Verfälschungen auftreten, und das bezüglich Bildfeldwinkel, Öffnungsverhältnis und Verzeichnung den bekannten herkömmlichen Weitwinkelob­ jektiven mindestens gleichwertig ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Mit den erfindungsgemäßen Objektiven wird eine sehr kurze Baulänge (d1 + d2 + . . ., d10) < 0,65 × f' erzielt. Dabei wird durch die asphärische Fläche auf der Bild­ seite des Kittgliedes der erstrebte große Bildfeldwin­ kel von 105° ermöglicht. Zwischen dem dritten Glied und dem vierten Glied ist eine Blende angeordnet. Die asphärische Fläche ist beim erfindungsgemäßen Objektiv auf der bildseitigen Glas-/Luftfläche des Kittgliedes vorgesehen, um einen großen Einfluß auf die Farbvergrößerungs­ fehler zu erreichen.

Die Glassorten, die für das nach der Blende angeordne­ te Kittglied verwendet werden, weisen eine sehr gerin­ ge Brechzahldifferenz, aber eine sehr hohe Dispersions­ differenz auf, wobei die Sammellinse eine geringe und die Zerstreuungslinse eine größere Dispersion haben.

Besonders durch den Einsatz dieses asphärischen Ele­ ments wird mit dem erfindungsgemäßen Objektiv er­ reicht, daß

• - ein Bildfeldwinkel von 105° bei einer vergleich­ bar kurzen optischen Bauhöhe realisiert werden kann,
• - eine für diesen Anwendungsbereich vergleichbar hohe relative Öffnung von 1 : 5,6 ermöglicht wird,
• - eine Verzeichnungskorrektion mit Verzeichnungswer­ ten < ±1% für die hohen Ansprüche bei Großbild­ aufnahmetechnik, z. B. Architekturphotographie ge­ währleistet ist, und
• - eine stabile Korrektion für unterschiedliche Ab­ bildungsmaßstabsbereiche und somit sehr gute Korrektion, besonders auch der Farbquerfehler bei sehr kurzen Objektentfernungen gesichert ist.

Damit konnten bei dem erfindungsgemäßen Objektiv, das nur sechs Linsen aufweist, durch den Einsatz der asphärischen Fläche Verzeichnung und Farbvergrößerungs­ fehler bei dem sehr großen Bildfeldwinkel von 105° über den gesamten Abbildungsmaßstabsbereich minimiert werden.

Durch das asphärische Element werden Komafehler und Sphärische Aberration stark beeinflußt. Andere Parame­ ter des Objektivs werden somit frei, um den Verzeich­ nungsfehler zu beheben.

Das erfindungsgemäße Objektiv weist eine sehr gute Ab­ bildungsleistung und eine hohe relative Beleuchtungs­ stärke bei Arbeitsblenden von 16-22 bis zu dem sehr großen Bildfeldwinkel von 105° auf. Verzeichnungswerte unter ±0,7% und minimale Farbvergrößerungsfehler, selbst für den extremen Nahbereich, zeichnen dieses Objektiv gegenüber den herkömmlichen Objektiven aus.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung (einzige Figur) zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen asphärischen kompakten Weitwin­ kelobjektivs im Schnitt.

Das erfindungsgemäße Weitwinkelobjektiv besteht aus fünf Gliedern, dessen erstes Glied L1 und letztes Glied L5 jeweils eine Zerstreuungslinse geringer Durch­ biegung ist und aus niedrigbrechendem Kronglas be­ steht. Mit r₁ und r₂ bzw. r₁₀ und r₁₁ sind die Krüm­ mungsradien der beiden Linsen L1 und L5 bezeichnet. Die der Bildebene zugewandte Fläche des letzten Glie­ des L5 ist konkav. Das zweite Glied L2 und das dritte Glied L3 sind Sammellinsen aus hochbrechendem Kronglas mit den Krümmungsradien r₃ und r₄ bzw. r₅ und r₆. Das vierte Glied L4 besteht aus einer Sammellinse L4a mit den Krümmungsradien r₇ und r₈ und einer Zerstreuungs­ linse L4b mit den Krümmungsradien r₈ und r₉, die mit­ einander verkittet sind. Die Glassorten, die für die­ ses Kittglied L4 verwendet werden, weisen eine sehr geringe Brechzahldifferenz, aber eine sehr hohe Disper­ sionsdifferenz auf, wobei die Sammellinse L4a eine ge­ ringe und die Zerstreuungslinse L4b eine große Disper­ sion haben. Von den beiden Glas-/Luftflächen des Kitt­ gliedes L4 ist die bildseitige Fläche asphärisch. Zwi­ schen dem dritten Glied L3 und dem vierten Glied L4 ist eine Blende 6 angeordnet.

Mit d₁, d₃, d₅, d₇, d₈ und d₁₀ sind die Dicken der Lin­ sen und mit d₂, d₄, d₆ und d₉ die Luftabstände zwi­ schen den Linsen gekennzeichnet.

Ein solches kompaktes Weitwinkelobjektiv verfügt über eine sehr gute chromatische Korrektion und Abbildungs­ qualität, die auch im Nahbereich nicht nachlassen. Be­ züglich Bildfeldwinkel, Öffnungsverhältnis und Ver­ zeichnung ist dieses kompakte Weitwinkelobjektiv den bekannten herkömmlichen Weitwinkelobjektiven minde­ stens gleichwertig.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein erfin­ dungsgemäßes asphärisches kompaktes Weitwinkelobjektiv bei einem maximalen Öffnungsverhältnis von mindestens 1 : 5,6 und einem Bildfeldwinkel von 105° durch die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten technischen Da­ ten bestimmt:

Die betreffenden Asphärenkoeffizienten sind dabei durch die folgenden Daten bestimmt:
K = 0 A4 = 0.370476 × 10^-5
A6 = 0.211219 × 10^-8
A8 = -0.820937 × 10^-11
A10 = 0.366578 × 10^-13.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein erfindungsge­ mäßes kompaktes Weitwinkelobjektiv bei einem maximalen Öff­ nungsverhältnis von mindestens 1 : 5,6 und einem Bildwinkel von 105° durch die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten technischen Daten bestimmt:

Die betreffenden Asphärenkoeffizienten sind dabei durch die folgenden Daten bestimmt:
K = 0 A4 = 0.871841 × 10^-5
A6 = 0.131549 × 10^-7
A8 = -0.854092 × 10^-10
A10 = 0.561877 × 10^-12.

Claims (3)

1. Kompaktes Weitwinkelobjektiv aus sechs Linsen, dessen erste Linse (L1) ein zerstreuender Menis­ kus und dessen letzte Linse (L5) eine zerstreu­ ende Linse ist, die jeweils aus niedrigbrechendem Kronglas bestehen, dessen vierte und fünfte Lin­ se, die miteinander verkittet sind, eine kleine Brechzahldifferenz, aber eine große Dispersions­ differenz aufweisen, und dessen Blende zwischen der dritten und der vierten Linse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bildseitige Fläche der fünften Linse (L4b) asphärisch ausgebildet ist, und daß die zweite (L2) und die dritte (L3) Linse einzelste­ hende sammelnde Menisken aus hochbrechendem Kron­ glas sind.

2. Kompaktes Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch die folgenden Daten:
maximales Öffnungsverhältnis mindestens 1 : 5,6 Bildfeldwinkel 105°C.

3. Kompaktes Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch die folgenden Daten:
maximales Öffnungsverhältnis mindestens 1 : 5,6 Bildfeldwinkel 105°.