DE2161804A1 - Als invertiertes Teleobjektiv ausgebildetes Weitwinkel-Kameraobjektiv - Google Patents

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER

DR.-ING. H. KINKELDEY

DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae. E. <calif inst. oftechni

DR. DIPL-CHEM. W. FISCHER

PATENTANWÄLTE

8000 MÖNCHEN 22 MoximilianslraSo 43 Telefon 29 71 00 / 29 67 44 / 22 Π Telegramme Monopol München Telex 05-23380

1*0,

te 1971

PH 4417

NIPPON KOGjSKU K.K.

7, 1-ch.ome, Nihonbashi-dohri, Chuo-ku,

Tokio/ Japan

Als invertiertes Teleobjektiv ausgebildetes Weitwinkel-Kameraobjektiv

Die Erfindung betrifft ein als invertiertes Teleobjektiv ausgebildetes Weitwinkel-Kameraobjektiv.

Bei fotografischen Objektiven für einäugige Spiegelreflexkameras muß die Länge der hinteren Brennweite no tv/ end i gerweise größer sein als ein vorbestimmter Wert. Jedoch ist bei derartigen Objektiven gewöhnlicher Bauart die hintere Brennweite kürzer als die Brennweite. Kurzbrennweitige Objektive, bei welchen die Länge der hinteren Brennweite

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kleiner ist als ein vorbe stimmt er V/ert, sind bei Kameras mit abmessuhgsmäßig beschränktem hinterem Teil nicht anwendbar. Daher schlägt die japanische Patentschrift 314 719 ein Retrofokxis-Weitwinkel-Kameraobjektiv vor, dessen hintere Brennweite langer ist als die Gesamtbrennweits f, jedoch kürzer als 1,5 f, und welche sich aus insgesamt sechs Linsen, nämlich vier Einzellinsen mit positiver Brennweite (bikonkave imd Meniskuslinsen) und zwei Einzellinsen mit negativer Brennweite (bikonkave und Meniskuslinsen) zusammensetzt." In einer Ausführungsform des in dieser Patentschrift offenbarten Objektivs ist jedoch die dem Aufnahmegegenstand am nächsten

fc liegende Einzellinse mit positiver Brennweite (Konvexlinse) zum Korrigieren der nachteiligen Verzeichnung vorgesehen, wie sie häufig bei einem invertierten Teleobjektiv mit einem Bildwinkel von mehr als 75° und einer hinteren Brennweite von mehr als 1,3 f auftritt. Bei invertierten Teleobjektiven verstärkt sich eine solche nachteilige· Verzeichnung im Verhältnis mit der Zunahme des Bildwinkels und der hinteren Brennweite. V/ird daher der effektive Bildwinkel auf etwa und die hintere Brennweite auf etwa 1,1 f begrenzt, so kann auf diese dem Aufnahmegegenstand am nächsten liegende (konvexe) Einzellinse verzichtet und der Aufbau der in der vorgenannten Patentschrift offenbarten Objektivausbildxing durch

A Verwendung von nur fünf Einzellinsen vereinfacht werden. Eine auf etwa 1,1 f verringerte hintere Brennweite trägt ebenfalls vorteilhaft zu einer .Herabsetzung der F-Zahl des Objektivs bei. ,

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, ein fotografisches System, insbesondere ein Weitwinkel-Kameraobjektiv zu schaffen, bei welchem auftretende Abbildungsfehler in ausgezeichneter Weise korrigiert sind und welches sich aus fünf Einzellinsen zusammensetzt, ein Öffnungsverhältnis F:2,8, einen Bildwinkel von 62° sowie eine hintere Brennweite von bis 1,1 f oder angenähert aufweist.

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Die Erfindung schlägt ein Weitwinkel-Kameraobjektiv vor, welches sich aus fünf Einzellinsen zus£immensetzt und ein Öffnungsverhältnis von j?:2,8, einen Bildwinkel von 62°und eine hintere Brennweite aufweist, welche etwa 1,1 mal so groß ißt wie die Brennweite. Die in Richtung des Strahleiiverlauf s erste der fünf Linsen ißt eine Meniskus-Zerstreuungslinse mit dom Aufnahme gegenstand, zugewandter konvexer Seite, . die zweite Linse eine bikonvexe Sammellinse, die dritte Linse eine bikonkave Zerstreuungslinse, die vierte eine Meniskussamrae3.1inse mit dem Aufnahme gegenstand zugewandter konkaver Seite und schließlich die fünfte eine bikonvexe Sammellinse. Zwischen der zweiten und der dritten Linse ist eine Blendenvorrichtung eingesetzt. Wenn mit f die Gesamtbrennweite des Objektivs bezeichnet ist, genügt das Objektiv insbesondere den Bedingungen, daß der Luftspalt zwischen der ersten μη& der zweiten Linse etwa 0,2 bis 0,6 f und der Luftspalt zwischen der zweiten und der dritten Linse etwa 0,15 bis 0,25 f beträgt, der absolute Wert des Krümmungsradius der bildseitigen Fläche der zweiten Linse im Bear-eich zwischen 0,9 und 1,5 f und die hintere Brennweite des Objektivs im Bereich zwischen 0,9 und 1,2 f liegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich ein als invertiertes Teleobjektiv ausgebildetes Weitwinkel-Kameraobjektiv nach der Erfindung dadurch aus, daß insgesamt fünf Einzellinsen vorgesehen sind und zwischen der zweiten und der dritten Linse eine Blendenvorrichtung eingesetzt ist, wobei die erste und dritte Einzellinse Zerstreuungslinsen sind, mit der Maßgabe, daß die erste Einzellinse in Ausbildung als Meniskuslinse mit dem Aufnahmegegenstand zugewandter konvexer Seite, die dritte Einzellinse als bikonkave Linse vorgesehen ist, wobei weiterhin die zweite, vierte und fünfte Einzellinse Sammellinsen sind, mit der Maßgabe, daß die zweite und die fünfte Linse in Ausbildung

^209828/0617 BADORIGINAL

als bikonvexe Linsen, die vierte Einzellinse als Meniskuslinse mit dem Aufnahme gegenstand zugewandter konkaver Seite vorgesehen ist, wobei ferner in Achsrichtung der Abstand zwischen der erst.en und der zweiten Linse größer als 0,2 f, jedoch kleiner als 0,6 f'ist, 'der Abstand zwischen der zweiten und der dritten Linse, zwischen welchen die Blcndenvorrichtung eingesetzt ist, größer als 0,15 f, jedoch kleiner als 0,23 f ist, der absolute Wert des Krümmungsradius der bildseitigen Fläche der zweiten Linse größer als 0,9 f» jedoch kleiner als 1,5 f ist, und die hintere Brennweite des Linsensystems größer als 0,9 i, jedoch kleiner als 1,2 ι ist, wobei f die Gesamt brennweite des Objektes ist.

Die vorstehende, mehr allgemein gehaltene Beschreibung der wichtigeren Merkmale der Erfindxmg soll dein besseren Verständnis der nun folgenden detaillierteren Beschreibung und der leichteren Betirteilung dessen dienen, was die Erfindung als Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik beinhaltet. Die Beschreibung wird auf weitere Merkmale der Erfindung hinweisen, welche als Kennzeichen in die Ansprüche aufgenommen sind. Der Fachmann wird erkennen, daß die der Erfindung zugrundeliegende Idee ohne weiteres zur Ausbildungweiterer, die Ziele der Erfindung verwirklichender Vorrichtungen verwendbar jst.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1, 3 und 5 Seitenansichten im Längsschnitt von

Ausführungsformen I, II und III eines V/eitwinkel-Karaeraobjektivs nach der Erfindung,

2 0 9 8 2 8 / 0 6 17 @_AD ORIGIN,

Fig. 2, 4 und 6 grafische Darstellungen verschiedener;

den Ausführungsformen I, II und III zugeordneter Abbildungsfehler: (A) die sphärische Aberration und Sinusbedingun; (wobei d die Gelb-d-Linie, g die Grüng-Linie darstellt), (B) den Astigmatismus und (C) die Verzeichnung.

Das in Pig. 1, 3 und 5 gezeigte Objektiv nach der Erfindung ist eus fünf Linsen L., bis L^ zusammengesetzt, welche in Richtung des Strahlenverlaufs hintereinander angeordnet sind. Die erste Linse L. ist als Ileniskusz erstreuungslin.se mit dem Aufnahmegegenstand zugewandter konvexer Seite ausgebildet. Die zweite Linse Lp ist eine bikonvexe Sammellinse und die dritte Linse L-. eine bikonkave Zerstreuungslinse. Als vierte Linse L. ist eine Meniskussamrnellinse mit dem Aufnähmegegenstand zugewandter konkaver Fläche vorgesehen. Die fünfte Linse L_r ist als bikonvexe Sammellinse ausgebildet. Zwischen die Linse Lp und die Linse L-, ist eine Blendenvorrichtung B eingesetzt. Gs.nz allgemein gilt, daß bei den Linsen L- und Lp ein größerer Luftspalt als zwischen den Linsen Lp und L-s bessere Bedingungen für das Korrigieren verschiedener . Abbildungsfehler sphafft. Ein zu großer Luftspalt hat jedoch % eine Vergrößerung der Abmessungen des Objektivs insgesamt und damit einen mechanischen Nachteil zur Folge. Andererseits kann bei zu kleinem Luftspalt keine große hintere Brennweite erzielt v/erden. Zum Verwirklichen einer hinteren Brennweite von etwa dem 1,1 fachen Wert der Gesamtbrennweite f muß der Luftspalt zwischen den Linsen L.. und L^ zweckmäßig im Bereich zwischen 0,2 und 0,6 f gewählt sein. Der Luftspalt zwischen der Linse Lp und der Linse L, sollte mehr als 0,15 f> jedoch weniger als 0,25 f betragen. Dieser Zwischenabotand reicht zum Einsetzen einer Blendenvorrichtung B oder zum I.Iontioren einer vorwählbaren oder automatischen

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Blendenverstelleinrichtung aus. Der Krümmungsradius R„ der bildsei'tigen Fläche der Linse L₀ muß mit einem Wert zwischen 0,9 und 1,5 f gewählt sein. Eine derartige Ausbildung ist sehr wirkungsvoll beim Korrigieren der überkorrigierten sphärischen Aberration und der inneren Koma, die beide durch die Linse L. erzeugt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, die die innere Koma erzeugenden und durch die Linse L. hindurchgehenden Lichtstrahlen erfahren infolge der der Linse Lp nachgeschalteten Blendenvorrichtung an der bildseitigen Fläche der Linse Lp eine stärkere Brechung als der Hauptstrahl, wobei die Brechung in einer Richtung verläuft, welche die Korrektur der inneren Koma bewirkt. Überschreitet der Krümmungsradius R. der Linse L₉ den vor— geschriebenen Wertbereich, so erfolgt keine Korrektur der inneren Koma. Andererseits verursacht ein unter diesem Bereich liegender Wert für R. eine, zu starke Wirkung der genannten Linsenflache, so daß dementsprechend eine äußere Koma erzeugt wird.

In den nachfolgenden Tabellen sind verschiedene Ausführungsformen nach der Erfindung gezeigt, wobei R den Krümmungsradius der jeweiligen Linse, d die Mittendicke der jeweiligen Linse oder die Größe des Luftspaltes zwischen Linsen, η die Brechzahl des jeweiligen optischen Glases für die ITatrium-D-Linie und, Ό die Abbe sehe Zahl angibt.

BAD ORIGINAL Π Q ft 9 ft / Π fi 1 7

BEISPIEL I

"für f = 100,0 ]?:2,8 Bildwinkel 62° B. f.= 107 ,.345

=+161,1
= + 41,9

= '4,2 = 27,8

R^ = + 68,1 d₃= 36,1 R₄ - -133,3 d~ = 17,5

= 1 ,5168

= - 58,3 d₅= 4,4 H₃= 1,74077 = +143,6 d₆= 3,9

L₅ R_g = +305,6 d_g= 6,7 n₅= 1,713 • R₁₀ = -109,95

=64,2

n₂= 1,713 "^₂= 53,9

= 27,5

R₇ = - 76,7 d₇= 7,2 n₄= 1,77279 V₄ = 49,5 R₈ = - 46,4 dg= 0,3

= 53,9

BEISPIEL II

Für f = 100,0 P:2,8 Bildwinkel 62° B.f. =108,427

R₁ =+155,6 ^d₁= 7,0 R₂ =+ 40,7 ' d₂= 39,7

= 1,51823

R₄ = -111,7

= 17,2

= 59,0

₃ = + 68,9 d₃= 37,2 n₂= 1,713 Λ> ₂ = 53,9

L₃ R₅ = - 50,0 d₅= 3,6 n₃= 1,71-736 λ) ₃ = 29,5 R₆ =+131,9 d₆= 3,6

L₄ R₇ = -138,9 d_?= 7,0 n₄= 1,74443 R₈ = - 47,2 d₈= 0,3

R₉ =+325,0 d_g= 7,0 R₁₀ = -184,84

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n₅= 1,62041

= 49,4 = 60,3

BEISPIEL III

Für f = 100,0 7:2,8 Bildwinkel 62

B.f. = 104,665

« +140,0 d₁ = 6,0 ' n:, = 1,51454

R₂ =+ 47,5 d₂ = 52,0

R₃ = + 82,5
R₄ = -135,0

- 42,3 =21,0

R₅ = - 59,5 d₅ = 3,5

R₆ = +119,0 d₆ = 4,0

R₇ « -146,5 d_? = 10,5

R₈ = - 67,0 dg = 0,1

R_g = +279,67 d_g = 9,4 R₁₀= - 91;15

= 1,74443

= 1,713

= 1,62041

= 54,6

= 49,4

1,72825 λ), = 28,3

= 53,9

₅ = 60,3

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, sind unrrdttelbar vor der Blondenvorrichtung B eine Sammellinse und nach der der Blendenvorrichtung B unmittelbar folgenden Zerstreuungslinse zwei Sammellinsen engeordnet. Eine derartige Anordnung be~ wirkt eine Vergrößerung der hinteren Brennweite und eine Schwächung der Brechkraft in der vorderen Linsengruppe, was sich günstig zur Vermeidung von verschiedenen Abbildungsfehlern und vorteilhaft zur Korrektur von Abbildungsfehlern auswirkt. Das erfindungsgemäß ausgebildete Objektiv verringert daher in großem Umfang eine starke Koma und sphärische Aberration "und gewährleistet eine ausgezeichnete Abbildungsfähigkeit kontrastschwacher Aufnalimegegenstände.

Trotz seiner die Brennweite übersteigenden hinteren Bronnweite und seines großen Bildwinkels erzeugt dein nach der

BAD ORIGJNAt

Erfindung ausgebildete Objektiv nur eine sehr geringe Verzeichnung und bewirkt eine sto.rke Verringerung der Koma über das gescimte Bildfeld, während gleichzeitig eine erhöhte F-Zahl und -damit auch bei vollgeöffnetor Blende ein klares Bildfeld erzielt wird.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Vorfahrensschritteii, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlieh se ir·.

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Claims (4)

1. - to ·

   PATENT A- IT SPRÜCHE

   /Ί.) Als invertiertes Teleobjektiv ausgebildetes Weitwinkel-Kameraobjektiv, dadurch gekennz eic Ii net, daß insgesamt fünf Einzellinsen (L., bis L₁-) vorgesehen sind und .zwischen der zweiten (Lp) und der dritten Linse (L₀) eine Blendenvorrichtung (B) eingesetzt ist, wobei die erste (L.) und dritte Einzellinse (L-,) Zerstreuungslinsen sind, mit der Maßgabe, daß die erste Einzellinse (L₁) in Ausbildung als Meniskuslinse mit dem Aufnahmegegenstand zugewandter konvexer Seite, die dritte Einzellinse (L-.) als bikonkave Linse vorgesehen ist, wobei weiterhin die zweite (Lp), vierte (L.) und fünfte Einzellinse (L₁-) Sammellinsen sind, mit der Maßgabe, daß die zweite (Lp) und'die fünfte Linse (Lp-) in Ausbildung als bikonvexe'Linsen, die vierte Einzellinse (L,) als Meniskuslinse mit dem Aufnahmegegen-· stand zugewandter konkaver Seite vorgesehen ist, wobei ferner in Achsrichtung der Abstand (dp) zwischen der ersten (L₁) und der zweiten Linse (Lp) größer als 0,2 f, jedoch kleiner als 0,6f ist, der Abstand (d.) zwischen der zweiten (Lp) und der dritten Linse (L.,), zwischen welchen die Blendenvorrichtung (B) eingesetzt ist, größer als 0,15 f> jedoch kleiner als'O,,23 f ist, der absolute Wert des Krümmungsradius (R>) der bildseitigen Fläche der zweiten Linse (L₂) größer als 0,9 f, jedoch kleiner als 1,5 f ist,und die hintere Brennweite des Linsensystems größer als 0,9 f> jedoch kleiner als 1,2 f ist, wobei f die Gesamtbrennweite des Objektivs ist.

   BAD ORIGINAL

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   - M ·■
2. 2. Kameraobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daJß das Linsensystem folgende Kenngrößen aufweist:

   Für f = 100,0 T?: 2,8 .Bildwinkel 62° B. f. = 107,345

   L₁ R₁ = +161,1 d₁ =.4,2 Zi₁ = 1,5168 ^ = 64,2

   R₂ = + 41,9 d_? = 27,8

   L₂ R₃ =+68,1 d₃ =36,1 Ji₂= 1,713 V₂ =53,3

   R₄ = -133,3 d₄ = 17,5

   L₁ R₅ =-58,3 d₅ = 4,4 n, =1,74077 A)₃ = 27,5

   E₆ = +143,6 d₆ =3,9

   L₄ R₇ = - 76,7 d₇ = 7,2 n^ = 1,77279 V₄ = 49,5

   E₈ = - 46,4 dg = 0,3

   L₅' R₉ =+305,6 d_g = 6,7 n₅ = 1,713 V₅ = 53,9

   R₁₀ = -109,95

   worin L₁, L₂, L^, L₄ tfzw. L₅ die erste "bis fünfte Einzellinse bezeichnet.

   2 O 9 8 2 R / O 6 1
3. 3. Kameraobjektiv nach Anspruch. 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das Linsensystem folgende Kenngrößen s.ufweist:

   Für f =.100,0 F:2,8 'Bildwinkel 62° B.f. 108,427

   = +155,6 d₁ = 7,

   R₂ = + 40,7 d₂ - 39,7

   J₂ R^ = + 68,9 d₃ = 37,2 R₄ = -111,7

   = 17,2"

   H₅ = - 50,0 d₅ = 3,6

   R₆ = +131,9 d₆ = 3,6

   R₇ = -138,9 d₇ = 7,0

   R₈ = - 47,2 d₈ = 0,3

   R_g = +325,0 dg = 7,0 R₁₀ = -184,84

   = 1,51823 V₁ =--'59,0 = 1,713

   = 1,74443

   = 1,62041

   ₂ = 5?, 9

   = 1,71736 V₃ = 29,5

   = 49,4

   ₅ = 60,3

   worin L₁, Lp, L-,, L, bzw. Lj- die erste bis fünfte Einzellinse bezeichnet.

   2 0 3 8 2 3 / 0 6 1

   B^AD ORIGINAL
4. 4.' Kameraobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das linsensystem folgende Kenngrößen aufweist:

   Für f = 100,0 F:2,8 Bildwinkel 62° B.f. =-104,665

   = +140,0 d₁ - 6,0 n., = 1,51454 = + 47,5 d₂ = 52,0

   ₃ = + 82,5 d₃ = 42,3

   ₄ = -135,0 d₄ = 21,0

   E₅ =- 59,5
   R₆ = +119,0

   d₅ = 3,5 d₆ = 4,0

   1,74443

   = 1,72825

   V₂ = 49,4

   = 28,3

   R₇ = -146,5 d_? = 10,5 R₈ = - 67,0

   R_g = +279,67
   R₁₀ = - 91,15

   d₈ =0,1

   d₉ = 9,4

   = 1,713

   = 1,62041

   = 53,9

   = 60,3

   worin L₁, L₂, L₃, L₄ bzw. L,- die erste bis fünfte Einzellinse bezeichnet.

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   5· Kameraobjektiv nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ~ ζ e i cn η e t, daß das Linsensystem folgende Kanngrößen aufweist:

   Für f = 100,0 .F:2,8 · Bildwinkel 62° B.f. = 104,665

   ₅ = 60,3

   worin L₁, L₂, L->, L₄ "bzw. L^ die erste bis fünfte Einzellinse bezeichnet.

   L₁ R₁ = +140,0 ^d1 = 6,0 n₁ = 1,51454 R₂.= + 47,5 d₂ = 52,0 L₂ R₃ = + 82,5 ^d3 = 42,3 n₂ = 1,74443 ^E4 ⁼ -135,0 ^d4 = 21',0 ^L3 R₅ = - 59,5 d₅ = 3,5 n₃ = 1,72825 ^R6 - +119,0 ^d6 = 4,0 h R₇ = -146,5 d₇ = 10,5 ⁿ4 ^β 1,713 -67,0 ^d8 = 0,1,.... • L₅- R₉ = +279,67 n₅ = 1,62041 ^R10 ⁼ - 91,15

   BAD ORIGINAL

   9 η Qfi.9 ö y ac 1 7