DE2143701B2 - Photographisches super-weitwinkelobjektiv - Google Patents
Photographisches super-weitwinkelobjektivInfo
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/04—Reversed telephoto objectives
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein photographisches Super-Weitwinkel-Objektiv.
Einer der Nachteile der bekannten Weitwinkel-Objektive besteht darin, daß mit Vergrößerung des
Bildwinkels eine gesamte Reduzierung der chromatischen Aberration nur sehr schwierig möglich ist.
Die Erfindung befaßt sich mit einem optischen System, das dazu bestimmt ist, die chromatische
Aberration über die gesamte, zu nutzende Bildebene zu korrigieren und dadurch ausgeglichene Aberrations-Bedingungen
bzw. Fehlerverhältnisse zu erhalten.
Um die vorerwähnten Anforderungen zu erfüllen, wird nach der Erfindung nun vorgeschlagen, daß das
Objektiv aus zwölf Linsen besteht, von denen vier zur Bildung zweier Kittglieder jeweils paarweise verbunden
sind, wobei die in den Ansprüchen 1 bis 3 enthaltenen Konstruktionsdaten erfüllt sind.
Nachfolgend werden nun die drei erfindungsgemäßen Super-Weitwinkel-Objektive näher erläutert,
wobei Aufbau und Eigenschaften aus der Zeichnung ersichtlich sind. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Linsensystem gemäß Anspruch 1.
F i g. 2 die Fehlerkurven des Systems gemäß Anspruch 1.
F i g. 3 einen Schnitt durch das Linsensystem nach Anspruch 2.
F i g. 4 die Kurven entsprechend F i g. 2 bei dem System der F i g. 3,
F i g. 5 einen Schnitt durch das Linsensystem gemäß Anspruch 3 und
F i g. 6 die Fehlerkurven des Linsensystems der F i g. 5.
Die optischen Systeme bzw. Objektive sind dabei folgendermaßen aufgebaut: Die 1. Linse ist eine
negative (Zerstreuungs-)Meniskus-Linse, die zum Objekt hin durchgebogen ist. Die 2. Linse ist eine positive
(Sammel-) Linse. Bei der 3. und 4. Linse handelt es sich jeweils um eine negative Meniskus-Linse,
die ebenfalls zum Objekt hin durchgebogen sind. Die 5. und 6. Linse sind verkittet. Dieses Kittglied kann
eine positiv-negative Kombination entsprechend F i g. 1 oder eine negativ-positive Kombination gemäß
den F i g. 3 und 5 sein. Es ist dadurch charakterisiert, daß es keine allzu große Brechkraft hat. Die 7. und
8. Linse sind Sammellinsen. Die 8. Linse ist mit der Zerstreuungslinse 9 verkittet. Bei der 10. Linse handelt
es sich um einen positiven Meniskus, der zum Bild hin durchgebogen ist. Die 11. Linse ist eine zum
Objekt hin durchgebogene Meniskus-Zerstreuungslinse. Die 12. Linse schiieSüch ist eine pian- oder
bikonvexe Sammellinse.
Das optische System bzw. Objektiv besteht daher aus zehn Gliedern.
Die Objektive nach den Ansprüchen erfüllen folgende Systembedingungen:
(1) F/1,3 <|F1.23.4|<
F/0,7 F1.2-3-4 <0
(2) 0,7 F < (/4 + d5 + db + I5)
< 1,1 F
(3) 20 < |r5 - r6|
< 35
(4) 0,8 < l/sl/l/J
< 1,2
(5) F/1,2 < IF1.2...5.
(6) 0,15 < (/ι, - na)
< 0,4
(7) 0,55 F < |r15i < 0,85 F
(8) 0,7 F < r20 < 1,4 F
(9) ι·,, r2, )-3, r4, r5,
> 55
wobei, außer wenn die 5. Linse eine Sammellinse ist,
hinsichtlich der 6. Linse gilt: ι·6 > 55.
In den vorstehenden Bedingungen (1) bis (9) bedeutet
:
F/0,6|F5.6| >
F/0,3
F12...5-6<0
r,s < 0
■2..
F die resultierende Brennweite des gesamten
optischen Systems,
i die resultierende Brennweite der erster, bis
i die resultierende Brennweite der erster, bis
zur i-ten Linse,
Ij den Abstand der /-ten Linse, dk die Dicke der /i-ten Linse, r, den /-ten Krümmungsradius, nm den Brechungsindex der rf-Linie der «i-tcn Linse.
Ij den Abstand der /-ten Linse, dk die Dicke der /i-ten Linse, r, den /-ten Krümmungsradius, nm den Brechungsindex der rf-Linie der «i-tcn Linse.
i-„, dieAbbeschc Zahl der m-ten Linse.
/„ die Brennweite der η-ten Linse und /„ die hintere Schnittweite.
Die Bedingung (1) gewährleistet mit der Bedingung (2) ein /B, das größer als 1,7 F ist.
Wenn IF1.2.3.41 kleiner ist als F/1.3. so ergibt dies
eine Belastung auf den negativ arbeitenden (zerstreuenden) Oberflächen von r2. r6 und rR. und dit
Korrektur des Koma-Fehlers wird schwierig. Selbsi wenn, als Lösung für dieses Problem. Glas mit eineir
größeren Brechungsindex für «,. n3 und n4 verwende
wird, so daß die erwähnten Oberflächen schwächei gekrümmt sein können, so kann doch der chroma
tische Unterschied bei der Vergrößerung nicht voll· ständig über den Wcitwinkel-Bereich korrigiert wer
den. so daß noch eine beachtliche Aberration bleibt Dies liegt daran, daß nur Gläser mit vergleichsweis«
kleinem i-Wert existieren (wenn beispielsweise dei Brechungsindex größer als 1,7 ist, dann existieren nui
Gläser, deren Abbesche Zahl kleiner als 55 ist). An
dererseits ist es dann, wenn 'F1.; , ,; größer al:
F'0.7 ist, schwierig, einen größeren Wert für fB 71
erreichen, so daß das Objektiv, dessen hlcrstellunj
beabsichtigt ist, nicht verwirklicht werden ki.nn.
Wenn (Z4 + d5 + de + /,) größer is! als 1.1 F. s»
ergibt sich eine günstige /„-Bedingung, es entsteh
jedoch der Nachteil, daß es erforderlich wird, die erste Linse oder die Frontlinscn-Gruppe oder aber
die rückwärtige Linsengruppe im Durchmesser größer zu machen, so daß die Menge des am Umfang eintretenden
Lichtes vergrößert wird, was die Korrektur der Aberration erschwert.
Bei der Bedingung (3) handelt es sich um ein besonders
wesentliches Merkmal. Bedingung (1) bewirkt im allgemeinen eine chromatische Überkorrektion,
wenn die zweite Linse nicht einen kleinen r-Wert und eine hohe Brechkraft aufweist. Unter der Voraussetzung,
daß die Lichtstrahlen die 5. und 6. Linse durchsetzt haben und daß die durch die Bedingung
(5) bestimmte negative Brechkrafl vorliegt, erscheint
bei Betrachtung des dann unlerkorrigierlen Systems eim· ausgezeichnete Korrektur der chromatischen
Aberration über den Weitwinkel-Bereich schwierig. Man erhält jedoch ein ausgezeichnetes
Ergebnis mit Hilfe verhältnismäßig starker Unterkorrektur und unter Hinzunahme der Wirkung der
rückwärtigen Linsengruppe.
Gemäß der Bedingung (3) ist es wünschenswert, daß die i'-Differenz groß ist. Ist jedoch diese Differenz
zu erheblich größer als 35, so erfolgt eine zu starke Unterkorrektur, und es verbleibt somit zuviel unkorrigierte
Aberration, die durch die rückwärtige Gruppe des Linsensystems noch korrigiert werden
muß. Wenn andererseits die i-Differenz kleiner als 20 ist. so ist es schwierig, die erforderliche Unterkorreklur
zu bewirken.
Die Bedingung (5) besagt, daß unter Voraussetzung der Bedingung (1) das aus der 5. und 6. Linse zusammengekittete
Glied nahezu keine Brechkraft hat. Die Bedingung (4) ist selbstverständlich innerhalb
des Bereichs der Bedingung (5) gültig. Wenn das Linsensystem bemerkenswert von der Bedingung (4)
abweicht, so erfüllt es auch nicht die Bedingung (5). Infolgedessen ist — unabhängig vom Vorzeichen —
hinsichtlich der Werte von |/s[und |/6| der Bereich
der Bedingung (4) günstig, wie die Durchrechnungen zeigen. Die Bedingung (5) ist ursprünglich zur Verkleinerung
des Objektivs vorgesehen. Es ist anzunehmen, daß eine Brechkraft wie IF5.6| >
F/0.3 die verschiedenen Aberrations-Bedinsungen nicht stören dürfte. Zur Verkleinerung kommen die Dicken
der 5. und 6. Linse natürlich in Frage. Es ist davon auszugehen, daß ein Wert von |F5.6[ der kleiner als
F/0,3 ist. bis zu einem gewissen Maße für das Objektiv gemäß der vorliegenden Erfindung ungeeignet
ist.
Die Bedingung (6) ist eng mit der Bedingung (7) verknüpft und bestimmt in geeigneter Weise den
Betrag, der von der Korrektur der sphärischen Aberration und Koma-Aberration an der 15. Oberfläche
abhängt. Wenn U9-H8 größer als 0,4 ist, so kann
die Korrektur der sphärischen Aberration übermäßig werden. Hinsichtlich der Koma-Aberration bezüglich
der Lichtstrahlen niedrig einfallender Strahlung wird
die Höhenkorrektur in der Richtung, in der die Bildhöhe zunimmt, überc'^rk. Ist U9-Ti8 kleiner als 0,15,
so kann durch das gesamte System die Wirkung der 15. Oberfläche, welche eine große negative sphärische
Aberration hat, verlorengehen. Selbst wenn beabsichtigt ist, dies mittels einer anderen Oberfläche zu
korrigieren, so ist es doch schwierig, dies einfach innerhalb des Bereiches zu tun, in dem die Aberrations-Bedingungen
nicht ungünstig beeinflußt werden. Auch wird hinsichtlich der Koma-Aberration der Fehler
in einer Richtung erzeugt, die der erwähnten Richtung entgegengesetzt ist.
Mit der Bedingung (7) soll die vorerwähnte Situation mit Hilfe einer anderen Voraussetzung kompensiert
werden. Ist |r1?| kleiner als 0,55 F, so ist der
Effekt jedoch übermäßig, was zu einem Fehler führt, der auch erhalten würde, wenn n9 — M8 größer als 0,4
ist.
Mit der Bedingung (8) soll die Koma-Aberration hinsichtlich Strahlen niedrig einfallender Strahlungshöhe eines Bündels aus Lichtstrahlen korrigiert werden,
welche einen verhältnismäßig großen Einfallwinkel haben. Wenn r20 kleiner als 0,7 F ist, so ergibt
sich als Ergebnis eine zu große Aberration bzw. ein zu großer Fehler in Richtung größerer Bildhöhe. Ist
T20 größer als 1,4 F, so kann der Fehler in der entgegengesetzten
Richtung entstehen. Eine Kompensation dieses Mangels mittels eines anderen Gliedes des
Systems ist nicht wünschenswert, da dadurch auch Lichtstrahlen beeinflußt würden, welche einen verhältnismäßig
kleinen Einfallwinkel aufweisen.
Mit der Bedingung (9) soll ursprünglich erreicht werden, daß keine chromatische Aberration entsteht,
d. h., es soll wirkungsvoll ein Achromatismus mittels der 6. Linse und der folgenden, restlichen Linsen erzeugt
werden. Wenn der l-Wert einer Zerstreuungslinse, der in der Bedingung (9) erwähnt ist, kleiner als
55 ist, so muß der Wert der 2. Linse (einer Sammellinse) klein sein. Dies verstärkt chromatische Differenzen
bei der Vergrößerung hinsichtlich Lichtstrahlen von großem Einfallswinkel. Selbst wenn die
chromatische Differenz bei der Vergrößerung hinsichtlich großer Winkel korrigiert ist, so wird sie doch
in bemerkenswertem Umfang hinsichtlich kleiner Winkel entstehen, was insgesamt zu einem unerwünschten
Ergebnis führt. Infolgedessen ist es, um eine bessere Korrektur der chromatischen Differenz
der Vergrößerung mit den Sammellinsen hohen i'-Wertes zu erreichen, wünschenswert, daß auch die
negativen (Zerstreuungs-)Linsen keine chromatische Aberration infolge einer Uberkorrektur erzeugen.
Die übliche Methode ist hierbei, negative Linsen mit hohem r-Wert zu verwenden. Der bemerkenswerte
Umstand ist jedoch, daß Farbdifferenzen infolge der Vergrößerung durch eine Anordnung
exzellent korrigiert werden, bei der jede Linse aus der Mehrzahl der Linsen, welche die Front-Linsengruppe
bilden, einen hohen i-Wert hat, und daß der dazwischenliegende
Teil in einen unterkorrigierten Zustand versetzt wird.
Für die Linsensysteme gemäß den F i g. I bis 3 gelten die nachfolgend aufgeführten Daten:
f, 23.4)
Fig. 1
Fig.2
Fig.3
Fig.3
-0,919 F
-0,918 F
-0,9186 F
-0,918 F
-0,9186 F
-1,OF
1,19 F
■1,25 Γ
1,19 F
■1,25 Γ
44,98 F
10,11 F
8,15 F
0,98 F
-0,97 F
-1,04 F
-0,97 F
-1,04 F
- 1,05 F
0,97 F
!,00F
0,97 F
!,00F
309512/428
ίο
Tabelle der Seidel-Koeffizienten von F i κ. 1
s, | S2 | S3 | P | S5 | |
1 | 0,002 | 0,007 | 0,029 | 0,075 | 0,424 |
2 | -0,417 | 0,029 | -0,002 | -0,282 | 0,020 |
3 | 0,231 | 0,067 | 0,020 | 0,163 | 0,053 |
4 | 0,001 | -0,005 | 0,037 | 0,045 | -0,570 |
5 | 0,677 | 0,046 | 0,003 | 0,498 | 0,034 |
6 | -5,429 | 0,951 | -0,167 | -0,795 | 0,169 |
7 | 1,235 | 0,320 | 0,083 | 0,331 | 0,107 |
8 | -12,037 | 0,202 | -0,003 | -0,669 | 0,011 |
9 | 0,438 | 0,363 | 0,300 | -0,101 | 0,165 |
10 | 0,483 | -0,128 | 0,034 | 0,033 | -0,018 |
'11 | -0,486 | -0,366 | -0,275 | 0,060 | -0,162 |
12 | 2,292 | 0,927 | 0,375 | 0,057 | 0,175 |
13 | 6,503 | -1,191 | 0,218 | 0,349 | -0,104 |
14 | 3,603 | 0,957 | 0,254 | 0,446 | 0,186 |
15 | -21,010 | 0,589 | -0,017 | -0,107 | 0,003 |
16 | -1,100 | -0,529 | -0,255 | -0,351 | -0,291 |
17 | -0,395 | 0,185 | -0,087 | -0,177 | 0,124 |
18 | 16,147 | -1,023 | 0,065 | 0,433 | -0.032 |
19 | -0,064 | 0,111 | -0,191 | 0,107 | 0,145 |
20 | -2,864 | -1,271 | -0,564 | -0,397 | -0,427 |
21 | 0,039 | 0,061 | 0,096 | 0,046 | 0.223 |
22 | 16,469 | 0,068 | 0,000 | 0,380 | 0,002 |
Summe | 4,317 | 0,371 | -0,047 | 0,142 | 0,239 |
libelle der Seidel-Koeffizienten von F i g. 2
s, | S2 | S3 | P | s. | |
1 | 0,002 | 0,007 | 0,029 | 0,075 | 0,428 |
2 | -0,419 | 0,021 | -0,001 | -0,282 | 0,014 |
3 | 0,228 | 0,072 | 0,023 | 0,161 | 0,058 |
4 | 0.001 | -0,006 | 0,038 | 0,047 | -0,570 |
5 | 0,721 | 0,054 | 0,004 | 0,508 | 0,038 |
6 | -5,608 | 0,895 | -0,143 - - | -0,807 | 0,152 |
7 | 1,171 | 0,341 | 0,099 | 0,321 | 0,123 |
8 | -11,769 | -0,062 | -0,000 | -0,658 | -0,003 |
9 | 0,046 | 0,113 | 0,282 | -0,203 | 0,197 |
10 | 4,981 | 0,233 | 0,011 | 0,048 | 0,003 |
11 | -0.001 | -0,013 | -0,177 | 0,164 | -0,174 |
12 | 1,411 | 0,671 | 0,319 | 0,053 | 0,177 |
13 | 4,601 | -0,985 | 0,211 | 0,311 | -0,112 |
14 | 3,278 | 0,907 | 0.251 | 0,447 | 0,193 |
15 | -22,353 | 0.554 | -0,014 | -0,115 | 0,003 |
16 | -0,917 | -0,472 | -0.243 | -0,340 | -0,300 |
17 | -0,367 | 0,179 | -0.087 | -0,178 | 0,129 |
18 | 15.618 | -0,993 | 0.063 | 0.439 | -0,032 |
19 | -0,057 | 0,106 | -0.195 | 0.113 | 0,151 |
20 | -2,875 | -1.301 | -0.589 | -0.410 | -0,452 |
21 | 0,037 | 0,060 | 0,098 | 0,046 | 0,234 |
22 | 15.993 | 0,105 | 0.001 | 0387 | 0,003 |
Summe | 3,720 | 0,487 | -0.019 | 0,127 | 0,260 |
Tabelle der Seidel-Koeffizienten von F i g. 3
S1 | S2 | S3 | /' | S5 | |
I | 0,002 | 0,007 | 0,027 | 0,075 | 0,412 |
2 | -0,416 | 0,054 | -0,007 | -0,282 | 0,038 |
3 | 0,202 | 0,082 | 0,033 | 0,136 | 0,069 |
4 | 0,002 | -0,011 | 0,051 | 0,060 | -0,530 |
5 | 0,763 | 0,068 | 0,006 | 0,477 | 0,043 |
6 | -5,897 | 0,795 | -0,107 | -0,754 | 0,116 |
7 | 1,366 | 0,354 | 0,092 | 0,322 | 0,107 |
8 | -13,134 | -0,038 | -0,000 | -0,643 | -0,002 |
9 | 0,038 | 0,101 | 0,265 | -0,197 | 0,180 |
10 | 6,062 | 0,292 | 0,014 | 0,055 | 0,003 |
11 | -0,000 | 0,001 | -0,160 | 0,161 | -0,164 |
12 | 0,729 | 0,435 | 0,259 | 0,010 | 0,161 |
13 | 5,904 | -1,124 | 0,214 | 0,327 | -0,103 |
14 | 3,876 | 0,990 | 0,253 | 0,446 | 0,178 |
15 | -24,559 | 0,625 | -0,016 | -0,113 | 0,003 |
16 | -1,059 | -0,508 | -0,244 | -0,341 | -0,280 |
17 | -0,379 | 0,179 | -0,084 | -0,171 | 0,120 |
18 | 18,675 | -0,915 | 0,045 | 0.493 | -0,024 |
19 | -0,060 | 0,110 | -0,202 | 0,126 | 0,139 |
20 | -2,667 | -1,196 | -0,536 | -0,407 | -0,423 |
21 | 0,033 | 0,052 | 0,083 | 0,052 | 0,216 |
22 | 14,571 | 0,107 | 0,001 | 0,350 | 0,003 |
Summe | 4,052 | 0,459 | -0,012 | 0,129 | 0,263 |
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:L Photpgraphisches Super-Weitwinkel-Objektiv, dadurch gekennzeichnet, daß es a zwölf Linsen besteht, von denen vier zur Bildung zweier Doppellinsen jeweils paarweise verbundea sii wobei folgende Konstruktionsdaten vorliegen:R2 R3 R4R*R9
RioR„12Rn Rib Rt9R20 R21R22519,231 138,498 209,135-757,390 78,365 49,066 117,788 58,350 -384,615 -55,288 -619,439 649,038 -106,296 83,111 -73,077 128,104 -192,308 -78,832 403,846 108,806 743,971 -89,216Brennweite F = 100 11,06 dt 22,12 d2 37,50 d3 0,72 d4 8,99 ds 24,04 de 8,99 d7 20,67 ds 31,25 d9 31,25 dio 14,42 du 10,58 dl2 0,48 di3 16,83 dl4 7,69 dis 7,69 die 7,21 du 0,48 die 6,73 dl9 8,17 d20 16,83 d2i 1,64000/60,2 «2 1,51633/64,1 «3 1,64000/60,2 M4 1,64000/60,2 «5 1,63636/35,4 «6 1,58913/61,2 "7 1,58913/61,2 «8 1,58913/61,2 M9 1,81554/44,4 »10 1,51823/59,0 "Il 1,76182/26,5 I12 1,51190/58,2 2. Photographisches Super-Weitwinkel-Objektiv, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwölf Linsen besteht, von denen vier zur Bildung zweier Doppellinsen jeweils paarweise verbunden sind, wobei folgende Konstruktionsdaten vorliegen:Brennweite F = 100Ki 518,657 R2 138,308 R3 211,305 R4 -726,730 Rs 76,838 R6 48,384 Ri 121,471 d4d511,0422,0937,460,728,9824,018,981,64000/60,21,51633/64,11,64000/60,21,64000/60.23 59,271 2 143 701 y 4 1,51633/64,1 Rs -168,083 1,60342/38,0 ds 20,65 Λ, 74,331 ds 21,61 «5 -R10 -229,587 1,58913/61,2 dio 31,21 «6 •«u 696,345 du 14,41 «12 -119,358 1,58913/61,2 d12 10,56 «7 «13 83,019 1,81554/44,4 d13 0,48 A14 -67,978 «14 16,81 "8 «IS 132,229 1,51823/59,0 dl5 7,68 /I9 Rlb -192,095 d\b 7,68 «.7 -77,808 1,76182/26,5 d\i 7,20 "io «18 384,190 dis 0,48 «19 105,595 1,51633/64,1 d19 6,72 »Π «20 743,149 8,16 «21 -88,028 d2i 16,81 "12 «22 3. Photographisches Super-Weitwinkel-Objektiv, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwölf Linsen besteht, von denen vier zur Bildung zweier Doppellinsen jeweils paarweise verbunden sind, wobei folgende Konstruktionsdaten vorliegen:Brennweite F =«2R,«4«6 «7 «8R9«10«„«12«14 «15 «■„ «,7519,231130,205250,000-569,69781,73151,734121,15460,657-173,07780,288-239,7233605,769-113,40583,173-69,711131,757-199,519ds db d-, dsdu, rf,·,13,8540,8638,460,248,9924,048,9923,0819,2333,6513,4611,060,2416,838,658,659.61"2"31,64000/60,2 1,51633/64,1 1,64000/60,2 1,64000/60,21,51633/64,1 1,62588/35,6/I7 1,58913/61,21,58913/61,2 1,81554/44,41,51633/64,1«18 -77,619 Rig 353,365 «20 109,566 «2, 649,038 «22 -97,328 ί/1Η 0,48dig 6,73(I2n 9,61ί/21 19,23»j ,, 1,80518/25,5;i12 1,51633/64,1
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |