DE2117367B2 - Objektiv - Google Patents

Description

N₉ =1,71300 V₉ =53,9

Entfernung

1632

0,065

0,004

10

IS

Die Erfindung betrifft ein Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive, bestehend aus einer zerstreuenden vorderen Linsengruppe und einer sammelnden hinteren Linsengruppe, bei dem die Scharfeinstellung durch Verschiebung des Gesamtobjektivs relativ zur Bildebene erfolgt und bei dem durch Verändern eines Luftabstandes zwischen Linsengliedern der Korrektionszustand auch für Nahestellung aufrechterhalten werden kann.

Ein Objektiv der eingangs genannten Art ist in der DE-GMS 18 97 655 beschrieben, bei dem aber der Strahlengang nicht telezentrisch ist.

Aus der JP-PS 38-9227 ist ein umkehrbares Teleobjektiv bekannt, bei welchem der Luftabstand zur Erhaltung des Korrektionszustandes bei Naheinstellung veränderbar ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive zu schaffen, bei dem bei Naheinstellung durch Verschieben von Linsengliedern relativ zueinander der Korrektionszustand dadurch aufrechterhalten wird, daß nur die Änderung der meridionalen und sagittalen Bildfelckrümmung kompensiert und andere Bildfehler wie sphärische Aberration, Koma, Verzeichnung und Farbfehler nicht wesentlich beeinflußt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Erfindungsgegenstand hat vorteilhafterweise eine große rückwärtige Schnittweite, wobei bei Nahaufnahmen die Bildqualität am Bildfeldrand nicht schlechter wird.

Der Hauptgrund dafür, daß bei umgekehrten Teleobjektiven bekannter Art mit großer rückwärtiger Schnittweite die Bildqualität am Bildrand bei Nahaufnahmen sich ändert, ist darin zu sehen, daß sich die Bildfeldkrümmung ändert, was zu einer extremen Überkorrektur führt. Diese Erscheinung wird mit Hilfe des Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung erläutert Dabei irt

I die Seideische Summe der sphärischen Aberration,

II die Seideische Summe der Koma, III die Seideische Summe des Astigmatismus,

IV die Seideische Summe der sagittalen Bildfeldkrümmung,

V die Seideische Summe der Verzeichnung,

I^s und II⁵ die entsprechenden Seideischen Summen für die Pupillenabbildung.

III' und IV bei geringer Entfernung ergeben sich somit aus:

IH'= Ill

wobei R der Krümmungsradius der jeweiligen brechenden Oberfläche, D die optische Dicke der Linsen oder der Luftabstände zwischen diesen, N jeweils der Brechungsindex für die α-Linie und V jeweils die Abbesche Zahl für jede Linse ist.

wobei Seine Größe ist, die von der Entfernung abhängt Je kürzer die Entfernung ist, desto größer ist S. Aus dem obigen ist ersichtlich, daß die Beri^: igung zur Entfernung der Änderung der Aberration bei kurzer Entfernung lautet:

V + \l· = 0,

Obwohl im Falle eines umgekehrten Teleobjektivs I^! fast gleich Null ist, ist V im allgemeinen positiv, II^s im allgemeinen negativ, und der absolute Wert von II^s ist groß im Vergleich zu V. Ferner ist Snegativ, so daß IH' kleiner als HI und IV ebenfalls kleine als IV (ΙΙΓ III, IV IV) ist so daß sich die Bildkrümmung zu einer Überkorrektur ändert Die Bedingung, um V plus II^s gleich Null zu machen (V+II^J=0), ist dann gegeben, wenn sowohl V als auch II^s gleich Null sind (V = O, II¹=0). Die Bedingung, II^s gleich Null zu machen (II⁵=0), besteht darin, daß α gleich öl', (« = «'), wobei S der Einfallwinkel des achsparallelen Hauptstrahlenbündels und α' der Austrittswinkel des achsparallelen Hauptstrahlenbündels ist, was bedeutet, daß die Ape -turebene mit der Hauptebene zusammenfällt. Im Falle eines umgekehrten Teleobjektivs liegt jedoch die Hauptebe- ;.e hinter der Aperturebene, so daß ä größer als «' ist, weshalb II^s nicht gleich Null gemacht werden kann. Aus dem obigen Grund ist es in konstruktiver Hinsicht bei einem gewöhnlichen umgekehrten Teleobjektiv unvermeidbar, daß die Bildqualität außerhalb der optischen Achse verringert ist, und je größer die hintere Brennweite ist, desto bemerkenswerter ist die Verzeichnung. Dadurch werden auch andere Abbildungsfehler beeinflußt, aber nur sehr wenig.

Um eine gute Bildqualität bis zum Bildfeldrand auch bei kurzen Entfernungen zu erzielen, ist eine gewisse Kompensation erforderlich, um die Bildfeldkrümmung un'erzukorrigieren, ohne einen nachteiligen Einfluß auf die sphärische, Koma-, Verzeichnungsaberration und andere Abbildungsfehler auszuüben. Diese Kompensation kann entweder durch Änderung dor Entfernung des Luftraumes zvischen den Linsen oder der Dicke der Linsen erfolgßn. Im Hinblick auf die Möglichkeit einer kontinuierlicher. Einjustierung und im Hinblick auf die mechanische Konstruktion ist es zweckmäßig, den Luftabstand zwischen den Linsen zu ändern Hinsichtlich des veränderbaren Luftabstand isi es wünschenswert, einen solchen Luftspalt zu wählen, daß das abbildende Strahlenbündel auf der Achse fast parallel zu der optischen Acl.se dei¹ Linsen verläuft, so daß eine derartige Änderung des Luftabstandes keinen Einfluß auf die sphärische Aberration und auf die Brennweite hat. Wenn der Luftabstand in anderer Weise geändert

wird, so daß das Strahlenbündel gestreut oder gesammelt wird, ergibt sich trotz der Kompensation der Bildfeldkrümmung eine Verringerung der Bildqualität im Zentrum, weil die Einfallshöhe der Strahlen auf die Linse direkt hinter dem Luftraum so geändert wird, daß die sphärische Aberration beeinflußt wird.

Das Objektiv nach de'r Erfindung beruht auf dem obigen Prinzip, da ein veränderbarer Luftraum in der vorderen Linsengruppe eines umgekehrten Teleobjektivs vorgesehen ist, das aus einer zerstreuenden vorderen Linsengruppe und einer sammelnden hinteren Linsengruppe besteht, in welchem Luftraum das abbildende Strahlenbündel von einem Objekt auf der Achse fast parallel zu der optischen Achse des Objektivs so verläuft, daß bei Naheinstellung des Objektivs der Luftabstand fast proportional zum Vorschub des Objektivs ist, so daß die Verzeichnung des Bildes bei norinnon PnI forntinnAn ohonf η lic wormio^lon iworHon

Der Luftabstand wird deshalb proportional zum Vorschub des Objektivs verringert, da sich dann die Gesamtaberration proportional zum Vorschub des Objektivs ändert. Deshalb kann auch der Mechanismus zum Vorschub des Objektivs einfach mit dem Mechanismus zum Ändern des Luftabstandes gekoppelt werden. Ferner dient die Verringerung des Luftabstandes dazu, eine Unterkorrektur der Bildfeldkrümmung herbeizuführen, und der Luftabstand ist bei Aufnahmen mit unendlicher Entfernung maximal. Der Luftabstand wird entsprechend dem Vorschub des Objektivs verringert. Dadurch wird eine Verringerung der Beleuchtungsstärke am Bildfeldrand bei kurzem Objektabstand verhindert, was bei üblichen Weitwinkelobjektiven unvermeidbar ist. Weshalb gerade der Luftraum, in welchem das öffnungsstrahlenbünidel von einem Objektpunkt iuf der Achse fast parallel zu der optischen Achse verläuft, als der veränderbsire Luftraum ausgewählt wird, wurde vorstehend erläutert. Ein derartiger Luftraum in der vorderen Linsengruppe liegt gewöhnlich unmittelbar hinter der positiven Linse der vorderen Linsengruppe. Dies ist der Abstand Dg unmittelbar hinter der vierten Linse, die bei einem ersten Ausführungsbeispiel positiv ist, und der Luftspalt Di, unmittelbar hinter der zweiten Linse, die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel positiv ist. Es ist zwar möglich, die Aberration dadurch zu kompensieren, daß ein entsprechender Luftabstand in der hinteren Linsengruppe geändert wird, doch ist es für die Korrektur der Aberrationen vorteilhaft, den Luftraum hinter der Blende so klein wie möglich zu machen, während es nachteilig ist, diesen vorher zum Zwecke der Abstandsänderung groß zu machen, weil dadurch die chromatische Queraberration vergrößert wird.

Ferner stellt ein Mechanismus, welcher einen Luftabstand zwischen den Linsen hinter der Blende ändert, ein Hindernis für verschiedene Mechanismen zwischen Linsen und Kamerakörper, z. B. für den Mechanismus der Blendenautomatik dar, wobei die Behinderung um so größer ist, je größer der Durchmesser der hinteren Linse ist

Anhand der Zeichnung wird ein Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Objektivs,

F i g. 2 bis 4 graphische Darstellungen der Aberration (sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung) bei unendlicher Entfernung,

F i g. 5 bis 7 graphische Darstellungen der Aberration des ersten Ausführungsbeispiels bei Scharfeinstellung

auf ein Objekt in einer Entfernung 17,24 vcn der Bildebene, bei üblichem Vorschub des Objektivs,

Fig.8 bis 10 graphische Darstellungen der Aberration des ersten Ausführungsbeispiels im Falle der Einstellung auf eine Entfernung 17,24 von der Bildebene durch Vorschub des Objektivs und gleichzeitige Änderung des genannten Abstandes um den angegebenen Wert,

Fig. 11 ein zweites Ausführungsbeispiel des Objektivs,

Fig. 12 bis 14 graphische Darstellungen der Aberration des zweiten Ausführiingsbeispiels bei unendlicher Entfernung,

Fig. 15 bis 17 graphische Darstellungen der Aberration bei dem zweiten Ausführungsbeispiel bei Einstellung einer Entfernung 16,32 von der Bildebene durch Vorschub des Objektivs in üblicher Weise und

ρ, η ig Kic 20 "rs^hische Dsrsteüur^sr! der ^^*srr2" tion des zweiten Ausführungsbeispiels, bei einer Einstellung der Entfernung 16,32 von der Bildebene und bei Änderung des genannten Luftabstandes um den angegebenen Wert.

Die numerischen Werte der Ausführungsbeispiele sind:

R der Krümmungsradius jeder brechenden Oberfläche,

D ..lic· Dicke jeder Linse oder des Luftabstandes auf der optischen Achse,

N der Brechungsindex jeder Linse für die (/-Linie, und V die Abbesche Zahl für jede Linse.

Beispiel 1 /= 1, 1 :4 2(D= 104°
r, rückwärtige Schnittweite = 2,0714

Rt = 2.06200

D, =0.11490 /V, =1,64000 V₁ =60.2

_4n R₂ = 1.13510

D₂ = 0.36470

Ri = 2,11260

Di =0.11490 N: = 1.69680 V₂ = 55.2

Ra = 1.04580

D₄ = 0.39700
Ri = 16.31700

D, = 0.29770 Ni = 1.68893 V₃ =31.0

Rt = -4.86640

Dt = 0.00570
R₇ = 3,02840

D₇ = 0,27070 /V₄ = 1,64769 V₄ = 33,8 Äs = -46,15600

Dg = veränderlich

= veränderbarer Luftabstand

Ä, = 1,15200

D₉ = 0,05750 N₅ = 1,77250 V₅ = 49,5

Äio = 0,49149

D₁₀ = 0,15710

A₁, = 1,75700

D₁₁ = 0,54280 /V₆ = 1,50137 Vi = 56,2

Ä,2 0,7380

D₁₂ = 0,12640

R₁ 1 = - 1,96680

Dn = 0,28640 N? =1.56384 V₁ =60.7

Ru = 1,07060

0,4 = 0.19890 Λ/η =1.72151 V* =29.2 Rr, = 2,47880

D₁₁ = 0,04290

Ki* = -2,54590

Ο·, = 0.05750 /V.. = 1.12286 V- = 20.9

Κ.· = 2.47 550

D- = 0.25200 /V₁,, = 1.48749 Ι',,, = 69.8

K. = -0.80556

D,. = Ο.ΟΟ57Ο

Κ,_ο = -4.7520O

/).., = η 16450 /V., = 1.77250 I . = 49.5

Κ> = -1.16700
['ntfcrnung °o

D, 0.0575

17.24 0.025

Fig. 2 bis 4 zeigen die Aberration des obigen Ausführungsbeispiels bei unendlicher Entfernung. F i g. 5 bis 7 zeigen die Aberration des ersten Ausführungsbeispiels im Falle der Einstellung einer Entf· -nung 17;24 von der Bildebene, wobei der m Luftabstand Da beibehalten wird, woraus ersichtlich ist, daß der Astigmatismus und die Bildfeldkrümmung wesentlich größer sind. Fig. 8 bis 10 zeigen die Aberrationen des ersten Ausführungsbeispiels, wenn das ganze Objektiv vorgeschoben ist, um eine r. Scharfeinstellung auf eine Entfernung 17,24 zu erzielen. Dabei wird der Luftabstand Dg entsprechend der obigen Tabelle geändert. Aus der graphischen Darstellung ist ersichtlich, daß der Astigmatismus und die Bildfeldkrümmung nicht größer geworden sind. j μ

Beispiel 2 /■= 1. 1 :2,8 2ω = 840°
rückwärtige Schnittweite = 1,4916 4i

R; = !.74320

D, = 0.0B150 /V₁ = 1.58913 V₁ = 61.0 R₂ = 0.7914 ■"'»

D₁ = 0.3087

Ri = 17,9249

Di = 0,2489 N₂ = 1.58913 V₂ = 61.0

/?4	2,8661	N1 =	Entfernung co	0.065	Luftspalt	Vi	= 53.7
			D4
	D» = veränderlich			1,57957
Rs	= veränderbarer
	= 7,4418	N, =		V,	= 25.4
R,	Ds = 0.2201
	= 0.4674		1,80518
R-	α = 0.1857
	- 1.8410	/V-,		V,	= 61.0
R,	D- = 0.1142
	= -9.2564		1,58913
R,	IX = 0.0041
	= 1.3639	/V„ =		Vh	= 25.4
K1U	Ol = 0.5027
	= -0.7111	N; =	1.80518	V:	= 37.9
K1.	Di,, = 0.1223
	= -0.8777		1.72342
K1;	D11 = 0.0979
	= 2.4012	/V* =		Vk	= 53.9
Kn	υ,- = 0,1019
	= 1,5432		I.7I3OO
K,4	Ds, = 0,0489
	= -4,0265	ΛΛ =		ν*	= 53.9
K1-,	Du = 0.1060
	= -0.8657	1,71300		16. Ώ
K1,	On = 0.0061			0.004
	= -4.2395
K1;	Di h = 0,1101
= -1.0165

Die Fig. 12 bis 14 zeigen die Aberration bei dem obigen Ausführungsbeispiel bei unendlicher Entfernung. Fig. 15 bis 17 zeigen die Aberration bei dem obigen Ausführungsbeispiel bei einer Entfernung 16,32 von der Bildebene, wobei der Luftabstand beibehalten wird, so daß der Astigmatismus und die Bildfeldkrümmung wesentlich größer sind. Die Fig. 18 bis 20 zeigen die Aberrationen des obigen Ausführungsbeispiels bei einer Ei tfernung 1632 von der Bildebene, wobei jedoch der Luftabstand D₄ entsprechend der obigen Tabelle geändert ist, so daß weder der Astigmatismus noch die Bildfeldkrümmung größer geworden sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnuneen

Claims (1)

1. 21 1
   1 7 367
   2 1,56384 V₁ =60,7 der Linsen oder der 1 A₁₃ = -136680 Luftabstände zwischen den Linsen, N jeweils der Patentansprüche: D₁₃ = 0,28640 N₇ =» 1,72151 Vg = 29,2 Brechungsindex für die d-Linie und !/jeweils die 1. Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive, R₁₄= 1,07060 Abbesche Zahl für jede Linse ist. bestehend aus einer zerstreuenden vorderen Linsen 5 D^ = 0,19890 Ne = 5. Objektiv nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeich gruppe und einer sammelnden hinteren Linsengrup R₁₅ = 2,47880 net durch die folgenden numerischen Daten: pe, bei dem die Scharfstellung durch Verschiebung Di5 = 0,04290 /"= 1, 1 :2,8 2ω = 84° des Gesamtobjektivs relativ zur Bildebene erfolgt 132286 V₉ = 20,9 rückwärtige Schnittweite = und bei dem durch Verändern eines Luftabstandes R₁₆ 2,54590 R, = 1,74320 zwischen Linsengliedern der Korrektionszustand 10 Ae = 0,05750 N₉ = 1,48749 Vio = 69,8 D₁ = 0,08150 Ν, = auch für Nahestellung aufrechterhalten werden Ri τ = 247550 R₂ = 0,7914 kann, dadurch gekennzeichnet, daß der
   veränderbare Luftabstand in der vorderen linsen- Dn = 0,25200 N₁₀ = D₂ = 03087 jj gruppe vorgesehen ist und daß das abbildende R₁₈ = -0,80556 Ri = 17,9249 ι Strahlenbündel zwischen den Linsengliedern, deren 15 D₁₈ = 0,00570 177250 Vu =49,5 Dj = 0,2489 N₂ = i Abstand veränderbar ist, im wesentlichen parallel
   verläuft R₁₉ = -4,75200 R₄ = -2,8661 j 2. Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive D₁₉ = 0,16450 Nn = D₄ = veränderlich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die R₂₀= -1,16700 17.24 = veränderbarer k zerstreuende, vordere Linsengruppe mindestens ein 20 R₅ = 7,4418 W₁ negatives Linsengiied, ein positives Linsengiied und Entfernung °° 0,025 D₅ = 0.2201 N, = 'ϊ ein negatives Linsenglied enthält und daß sich der
   : veränderbare Luftabstand zwischen dem positiven
   \i ti i_f"ij -■ τ· ι* J R₆ = 0,4674 und dem nachfolgenden negativen Linsenglied Ds 0,0575 D₆ = 0,1857 :| befindet wobei R die Krümmungsradien der brechenden R₇ = 1,8410 f 3. Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive 15 Flächen, D die Dicke D₇ = 0,1142 N₄ = ;;■■ nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, Rs : 9.2564 !ι daß der Luftabstand bei Naheinstellung im wesentli- D₈ = 0,0041 j§ chen proportional mit der Vorschublänge des R, = 1,3639 f j gesamten Objektivs verringert wird. D, = 0,5027 N, = :; 4. ObjfcJ.iiv nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeich- JO R₁₀= -0,7111 '' net durch die folgenden numerischen Daten: D₁₀ = 0,1223 U /= 1, 1 :4 2ω= 104° Rm 0,8777 fj rückwärtige Schnittweite = A0714 Du = 0,0979 N₆ = Ri = 2,06200 r> Ri2 = 2,4012 D, =0,11490 N, =1,64000 V, =60,2 Di₂ = 0,1019 N₇ = B R₂ = 1,13510 D₂ = 036470 40 = 1,4916 :> R) = 2,11260 \' D₁ =0.11490 N₂ =1,69680 V₂ =55,2 = !,58913 V, = 61,0 ; R₄ = 1,04580 D₄ = 0,39700 4") R-, = 1631700 D, =0,29770 N, = 1.68893 Vi =31,0 = 1,58913 V₂ = 61,0 R₆ 4,86640 D₆ = 0.00570 Vl R₇ = 3,02840 Luftspalt D₁ = 0,27070 /V₄ = 1,64769 V₄ = 33,8 K„ = -46,15600 = 1,57957 Vj = 53,7 Ds = veränderlich "ι = veränderbarer Luftabstand R, = 1,15200 O, = 0,05750 N-, = 1,77250 V, = 49.5 = 1.80518 V₄ = 25.4 I R,o = 0,49149 hl) I D₁₀ = 0,15710
   !?= Rn = 1,75700 -.'? Di, =0,54280 /V₆ =1,50137 V₆ =56,2 '\ Rn = -0,7380 1.58913 V₅ = 61,0 Φ Dn = 0,12640 1,80518 Vf, = 25,4 1,72342 V, = 37,9

   Äi3 = 1,5432

   D₁₃ = 0,0489
   Λ_Η 4,0265

   D_H = 0,1060
   A₁₅ 0,8657

   Dm = 0,0061
   Λ,₆ = -4,2395

   Di₆ = O₁IlOl

   R₁₇= -1,0165

   N₈ = 1,71300 K₈ = 53,9