DE2147776B2

DE2147776B2 - Weitwinkel (Fischaugen )Objektiv

Info

Publication number: DE2147776B2
Application number: DE2147776A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Kawasaki Kanagawa Shimizu (Japan)
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1973-12-13
Also published as: US3737214A; DE2147776C3; FR2108112B1; GB1337755A; FR2108112A1; DE2147776A1

Description

= +143,47

3

01 =

. 2 1

= 215

Bei

: 215

47

776

I

4

1,5168

Vd = 64,3

= +52,63

02 ■■

Be

= 104,5

: 104,5

i s ρ i

el Il

«1

1,51729

= +76,4

03 =

= 101,2

: 101,2

(/,

= 7,0

»1 =

1,5168

Vd = 64.1

«2

= +33,0

04 =

= 63,0

: 63,0

d-,

= 28,0

«3

1,51707

= +125,114

05 =

= 57,2

: 56,0

J₁ ^:

= 3,8

"2 =

1,5168

Vd = 64,1

Λ_

= +17,1

06 =

= 33,0

r/₄ ■

= 21,2

«5

1,51707

= -40,0

ds '■

= 3,0

»3 =

Vd = 54,9

«h

= +20,0

dt, ^:

= 16,5

Vd = 31.1

«7

1,69037

= +139,1

di

-- 5,0

»4 =

«8

1,68871

= + 600,0

d» ■

= 15,0

"5 =

Vd = 60,4

R,

= - 234,7

d_g.

= 240,00

«1(1

1,61995

= +53,0

dm ^:

- 3,0

»h =

Vd = 82,0

«π

= -53,0

du -

= 0,1

Vd = 38,1

«.2

1,48617

= +55,0

= 7,0

H₇ =

Vd = 31,0

«13

1,60321

= -788,91

d :

= 1,2

H₈ =

«14

1,61624

= +48,789

(I_x, :

= 4,7

H₉ =

Vd = 82,0

«15

= -44,5

du '■

= 48,1

Vd = 38,1

«16

1,48617

= +63,1

die, ■■

= 4,7

»10 =

Vd = 31,0

«,7

1,60294

= +1077,78

Jy₁ =

= 0,7

»11 =

«18

1,61624

= +40,0

^_lg :

= 4,0

»12 =

Vd = 82,0

R₁₉

= - 60,0

Vd = 31,1

d_lg ■■

= 1,0

«20

= +60,0

1,48617

Vd = 60,4

d₂₀ '■

= 4,7

»13 =

1,68871

= -1466,043

d_2i ■

= 0,8

»14 =

folgende Daten:

K₂₂

Objektiv mit

einer vorderen Linsengruppe t

1,61995

Gesamtbrennweite/ =

- 4,0

»15 =

«23

Brennweite der hinterer

1. gekennzeichnet durch

3.

Relative Öffnung F/4

lach Anspruch

Bildfeldwinkel 220°

102

B. f. = 25,09

= +143,47

0, =

ι Liiissngruppe

Vd = 64,2

= +52,5

02 =

R₁-

spie

»1 =

= +76,4

0,=

Vd = 64,2

R₂-

di =

= +31,521

04 =

R₃ =

di =

"2 =

= +125,0

05 =

Vd = 64.2

*4 =

dz =

«5 =

(I₄. =

IU =

dt =

:l III

= 7,0

= 28,0

= 3,8

= 21,8

= 3,0

«„ =	+ 17,1
R₇ =	- 90.0
R₁₁ =	+ 25,5
R₉ =	+ 27.16
Rw =	+ 180,0
R₁₁ =	+ 31,0
R₁₂ =	-29,0
	-58,0
R₁₄ =	+ 65,00
K₁₅ =	-16,0
A₁₆ =	-36,14
R₁₇ =	+40,0
«,8 =	-26,0
Rio =	-679,823

0₍, = 33.0

2 147 776	• 6	Vd = 60.3
r/„ = 15,5
d-, = 7,0	/I₄ = 1,62041	Vd = 28,3
«₈ - 0.7
</„ = 12,6	/I₅ = 1,72825	Vd = 54,6
(/,υ = H',0		Vd = 26,1
r/,, = 10,0	/I₆ = 1,51454
rf,2= 2,0	„₇ = 1,7847	Vd = 54,6
.'<',., = 8,0		Vd = 35,0
rfu= Π.3	/I₈ = 1,51454
rf.s= 1,6	/I₉ = 1,7495	Vd = 60,8
</,6 - 10,0		Kd = 29,5
<i_I7 = 10,0	/I₁₀ = 1,56384
4. = 1.0	/I₁₁ = 1,71736

Die Erfindung bezieht sich auf ein Weitwinkel-(Fischaugen-)Objektiv mit einer zerstreuenden vorderen Linsengruppe und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft.

Fischaugenobjektive unterscheiden sich von üblichen Superweitwinkelobjektiven insbesondere durch ihre nicht verzeichnungsfreie Abbildung, die gerade Linien als gebogene Linien wiedergibt.

Die Form der zerstreuenden Linsengruppe kann etwa in zwei Kategorien aufgeteilt werden. In einer Kategorie hat der Krümmungsradius der ersten Oberfläche des optischen Systems im Vergleich zum effektiven Durchmesser dieser Oberfläche einen großen Wert, wie es z. B. in der deutschen Patentschrift 672 393 dargestellt ist. In der anderen Kategorie ist die erste Oberfläche des optischen Systems vom Objekt her gesehen konvex, und der Krümmungsradius der ersten Oberfläche ist kleiner als ihr effektiver Durchmesser, wie es z. B. in der deutschen Patentschrift 620 538 dargestellt ist.

Die zerstreuende Linsengruppe der erstgenannten Kategorie trägt zur Reduzierung der Abmaße des gesamten optischen Systems bei, während es gleichzeitig der große Einfallswinkel für flach auf die erste Fläche auftreffende Strahlen mit sich bringt, daß die Strahlen an dieser Fläche stark gebrochen werden. Als Folge davon ist die Querschnittsfläche des Lichtstrahls nach der Brechung viel größer als vor der Brechung, und das hat wiederum nicht nur eine ungenügende Menge von Randlicht zur Folge, sondern auch Aberrationen, die wegen der krassen Lichtbrechung entstehen. Wenn die erste Fläche des optischen Systems plan ist, wie in der oben angeführten deutschen Patentschrift 672 393, wird die Menge des Randlichtes im Halb-Bildfeldwinkel 90° Null. Es ist somit ohne weiteres einzusehen, daß derartige Linsengruppen wesentliche Schwierigkeiten bereiten, wenn sie als Fischaugen-Objektiv dienen, dessen Halb-Bildfeldwinkel 90° überschreitet.

Im Fall der zweitgenannten Kategorie sind die Abmessungen des Linsensystems größer, aber die größere Tiefe der ersten Fläche bedingt einen kleineren Einfallswinkel der flach auf diese Fläche auftreffenden Strahlen und schafft dementsprechend in dieser Fläche eine geringere Lichtbrechung. Das wiederum ermöglicht, die Querschnittsflächen des Lichtstrahls vor und nach der Brechung auf einem mäßigen Wert und auf ein Verhältnis von etwa 1 :1 zu halten. Somit ist vermieden, daß die Menge des Randlichtes nicht ausreichend ist, und es ist in Wirklichkeit größer als die Menge des Lichtes, das durch die Mitte des Bildfeldes eintritt. Die geringere Brechkraft der ersten Fläche macht jedoch eine größere Anzahl von Linsen notwendig, um die Lichtstrahlen zur optischen Achse parallel zu machen. Von Vorteil ist jedoch, daß gemäß der zuvor erörterten Arbeitsweise kein Lichtabfall im Randbereich auftritt und ein großer Bildfeldwinkel erzielbar ist.

Ein bekanntes Weitwinkel-Fischaugen-Objektiv für 6 mm Brennweite besitzt eine relative öffnung von 1:5,6 und einen Bildwinkel von 220° (Camerart, November 1969, S. 46). Die vordere Linsengruppe umfaßt zwei negative Meniskuslinsen. Ein vorgeschlagenes und auch gebautes Weitwinkel-Fischaugen-Objektiv für 2,8 mm Brennweite, einer relativen öffnung von 1: 6,3 und einem Bildwinkel von 220° (MFM, Moderne Fototechnik 1971, S. 551, Abb. 14) weist bereits drei vordere Meniskuslinsen auf, ohne daß die Leistungsdaten gemäß Erfindung erzielt worden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in erster Linie die relative öffnung von Weitwinkel-Fischaugen-Objektiven zu vergrößern. Die gestellte Aufgabe wird auf Grund der in den Ansprüchen angegebenen Daten gelöst.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Objektiv nach Anspruch 1,

F-" i g. 2A, 2B und 2C graphische Darstellungen der sphärischen Aberration, des Astigmatismus und der Verzeichnung Tür das in F i g. 1 dargestellte Objektiv.

F i g. 3 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Objektiv nach Anspruch 2, s

F i g. 4A, 4FJ und 4C graphische Darstellungen ähnlich F i g. 2. jedoch bezogen auf F i g. 3,

F i ",. 5 einen Längsschnitt durch das erl'indungsgcmäUi; Objektiv nach Anspruch 3,

F i g. 6A. 6 B und 6C graphische Darstellungen ähnlich der F i g. 2, aber auf F i g. 5 bezogen.

Entsprechend der Zeichnung, besonders den F i g. I. 3 oder 5, weist das Fischaugen-Objektiv der vorliegenden Erfindung eine vordere Linsengruppc auf, die drei Streumenisken Ll. L2und L3 enthält, die mit ihren konvexen Oberflächen zum Objekt hin angeordnet sind, eine bikonkave Linse LA und eine Sammellinse LS.

Die Sammellinse L5 kann mit der bikonkaven Linse L4 zusammengekittet sein, wie in F i g. 1 und 3 gezeigt, oder sie kann von ihr getrennt angeordnet sein, wobei ein Luftspalt bleibt, wie in F i g. 5 gezeigt. Die Oberfläche der Linse LS, die neben der Linse L4 angeordnet ist, ist konvex. Diese Linsen sind in der aufgerührten Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet, und genügen den folgenden Beziehungen:

¹ > ι,ο.

2,0 >

2>f

^2>t~>

> 1,5.

35

40

wobei R₁ bis R₆ die Krümmungsradien der aufeinanderfolgenden Oberflächen der Linsen Ll bis L3 darstellen, und 0, bis 0_ft die effektiven Durchmesser dieser Oberflächen. Diese Bedingungen erlauben den Lichtstrahlen 10 mit Winkeln einzufallen, die gleich oder größer als der Bildfcldwinkcl von 90 sind.

Die Oberfläche der Linse L3, die nach der Linse Ll angebracht ist. hat einen Krümmungsradius, der größer ist als der effektive Durchmesser dieser Linse ist, da flach auftreffcnde Strahlen, die in die Linse /.3 eintreten, schon durch die vorhergehenden Linsen L 1 und Ll gebrochen worden sind. Die Linse M ist bikonkav. Ihre der Linse L3 benachbarte Oberfläche ist bezüglich dieser Linse L3 konkav. Das von den !,insen Ll bis L2> gebrochene Licht wird durch die Linse L4 weiterhin gebrochen, um dann durch die Linse 5 hindurchzugehen und in eine nachfolgende Sammellinsengruppe mit kleinem Einfallwinkel einzutreten, um so die Flachheit des Bildfeldes wirksam aufrechtzuerhalten.

Sind die Abbezahlen Tür die Gläser der Zerstreuungslinse L4 und der Sammellinse LS jeweils durch K₄ und K₅ dargestellt, dann stehen sie in folgender Beziehung zueinander:

K₄ > K₅ .

Da die Linsen Ll bis L4 alle Zerstreuungslinsen sind, dient diese Beziehung zur Aberrationskorrektur in den Vergrößerungsoberflächen.

Der beschriebene Aufbau der vorderen Linsengruppe Tür ein Fischaugen-Objektiv sieht einen Bildfeldwinkel von 220° vor, aber einer solchen Linsengruppe, deren Brennweite negativ ist, muß eine Sammellinsengruppe folgen, da sie kein wirkliches Bild formen kann. Die Ausbildung der positiven Linsengruppe, die der vorderen Gruppe jeweils folgt, ist aus den Patentansprüchen zu sehen. In den Tabellen in diesen Ansprüchen stellt R den Krümmungsradius aufeinanderfolgender Oberflächen der Linsen dar, 0 ist der effektive Durchmesser der aufeinanderfolgenden Linsenoberflächen, d stellt die Linsendicken oder Luftspalte zwischen Linsen dar, η die Brechungsindizes der die Linsen formenden Giäser für die gelbe Helium-d-Spektrallinie, und Vd sind die Abbeschen Zahlen der Linsengläser.

Mit der vorliegenden Erfindung sind Weitwinkel-Fischaugen-Objektive geschaffen, die in Einfachheit und Wirksamkeit besser sind als Systeme nach dem Stand der Technik.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Weitwinkel-Fischaugen-Objektiv mit einer zerstreuenden vorderen Linsengruppe; ^ einer dahinter aneeordneten rückwärtigen Linsengruppe von positiver Brechkraft, d a d u rc h ge ken n_Ze,_h
daß in der Richtung des einfallenden Strahlenganges die vordere Linsengruppe drei negaüve Meni.ku l,ns η (L 1, LX L3> in konvexer Anordnung zum Objekt, eine bikonkave Linse (L4) und e.ne neben der b.ko knen Linse angeordnete positive Linse [LS) aufweist und daß die numerischen Daten de. Objektivs d,e folgenden sind:

Gesamtbrennweite/= 6,3

Brennweite der hinteren Linsengruppe B.J. = J/,63/

Relative öffnung F/2,8

Bildfeldwinkel 220°

«1 = + 143,47 R₁ = + 52,5 R₃ = -f "6,4 «4 = + 31,521 «5 = + 150,00 «6 = + 17,1 ί\η ⁼ -60,0 «8 = + :>2,625 «9 = + 23,9 «10 ⁼ + 78,988 «Π = X «12 = QC «13 = + 278,333 «14 = -185,420 «15 = + 52,03 «16 = -28,5 «,7 = -77,0 «18 ⁼ + 45,0 «19 = -14,4 «20 = -34,5 «2, = -110,0 «22 = + 35,0 «23 = -25,763 2. O biektiv mi

0, = 213

02 = 104,6

03 = 100,0

04 = 61,0

05 = 56,0 06= 33,0

Vd = 64 2 Vd = 64 2 Vd = (i4.2 Vd = 60.3 Vd = 28,3 (Filter)
Vd = 33,8

Vd = 55,4 Vd = 49,5

Vd = 59,0 Vd = 40,8

Vd = 29,5 Vd = 64,2

Objektiv mit einer vorderen Linsengruppe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten:

Gesamtbrennweite / = 2,0

Brennweite der hinteren Linsengruppe B.f. = 22,306

Relative öffnung F/2

Bildfeldwinkel 220°

d_i = 7,0 "l = 1,JlOO d₂ - 28,0 di = 3,8 /;-, = 1,5168 ^4 = 21,8 ,I₅ = 3,0 >h = 1,5168 4, ■-- 16.5 d-, - 7,0 /I₄ = 1,62041 4,= 0,6 rf,= 12.6 >h = 1,72825 25,0 du = 1,8 "6 = 1,51823 J₁₂ = 2,8 d_t> = 3,00 «7 = 1,64831 du = 0,1 d_iS = 7,0 M₈ = 1,53375 rf.6 = 2,0 "9 = 1,7725 ^17 = 13,0 ^18 = 8,0 «10 = 1,51823 rf₁₉ = 0,6 H₁, = 1,79631 d₂₀ = 0,1 d₂₁ = 1,0 »12 = 1,71736 ^22 = 3,5 »13 = 1,5168