DE2232101C2

DE2232101C2 - Lichtstarkes photographisches Objektiv vom erweiterten Gauss-Typ

Info

Publication number: DE2232101C2
Application number: DE2232101A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinrich 7923 Königsbronn Behrens; Erhard Dr. 7920 Heidenheim Glatzel
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1972-06-30
Filing date: 1972-06-30
Publication date: 1982-05-27
Also published as: JPS5857725B2; JPS4953420A; GB1423568A; DE2232101A1; US3874771A

Description

R₄ = +7.48043

Zf₅ = +7.48043

R'₅ = -0.60714

A₆ = -1.74852

Z?; = -0.56500

Zi₇ = +3.29359

Zf₇ = -2.61616

Dicke

Scheitel- ti,,
abstand

d₄ = 0.022954

s_4i = 0
^₅ = 0.102998

i₅₆ = 0.005689
<4 = 0.087696

s₆₇ = 0.002550
Λ = 0.056698

1.72830 28.68

1.78831 47.37

1.74400 44.77

in Bezug auf die Bildfehler 3ter Ordnung im wesentlichen übereinstimmt, wobei für jeden dieser Fehler folgende Bedingung erfüllt ist

'(S' -S)² < 0,1 ■ Y(S-S)²

mit

S = Flächenteilkoeffizient nach Seidel, für das Objektiv nach dieser Ausführungsform;

S' — Seidelkoeffizient an der entsprechenden Linsenfläche für das von der beanspruch-

ten Ausführungsform abweichende Objektiv;

die Koeffizienten Sund S' für die gleiche Brennweite und für die jeweilige tatsächliche Blendenlage normiert sind und
so wobei

der Querstrich über eine Größe Mittelwertbildung durch Summation der entsprechenden Werte für alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der Linsenflächen bedeutet.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtstarkes Objektiv vom erweiterten Gauss-Typus aus mindestens ^o sechs in Luft stehenden Linsengliedern, von denen wenigstens drei der objektseitigen vorderen Linsengruppe angehören und aus einer drei Linsenglieder enthaltenden hinteren Linsengruppe, wobei der zentrale Luftraum zwischen den beiden Linsengruppen von zwei negativen, zu diesem Luftraum konkaven Menisken begrenzt wird, von denen mindestens einer als Kittglied ausgebildet ist und wobei dem vorderen Meniskus mindestens zwei in Luft stehende Linsenglieder vorgeschaltet sind und dem hinteren Meniskus zwei Linsenglieder nachfolgen.

Ein Objektiv solchen Aufbau» ist aus der deutschen Patentschrift 12 77 580 bekannt Bei diesem bekannten Objektiv genügt die Abbildungsleistung, insbesondere in den seitlichen Teilen des Gesichtsfeldes nicht allen Anforderungen.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein lichtstarkes Objektiv vom erweiterten Gauss-Typus zu schaffen, das eine hohe Abbildungsleistung über die mittleren Gesichtsfeldteile hinaus bis zum bo Rande des Bildformats aufweist, das eine große Schnittweite hat und zu dessen Aufbau weder eine extreme oder gar asphärische Flächengestaltung der Linsen noch extreme Glasarten für dieselben erforderlich sind. , . ■

.Diese Aufgabe - wird, ausgehend von einem Aufbau nach dem Oberbegriff dadurch gelöst, daß das Objektiv Konstruktionsdaten aufweist, die im wesentlichen einer der in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 5 aufgeführten Datentabellen entsprechen.

Bei den erfindungsgemäßen Objektiven gilt für die Brechkraftssumme Φι der beiden, den bildseitig letzten Luftraum δ umschließenden Linsenflächen (R't, Ä7) die Beziehung

1.285Φ<Φ₀<1.805Φ

wobei Φ die paraxiale Äquivalent-Brechkraft des Gesamtobjektivs bedeutet. Damit unterscheiden sich die Seidelkoeffizienten Si an der bildseitigen Fläche der vorletzten Linse Lt wesentlich von denen des Objektivs nach der DE-PS 12 77 580. Diese Unterschiede wirken sich auf die Bildfehler höherer Ordnung außerordentlich positiv aus.

Zusätzlich gilt bei den erfindungsgemäßen Objektiven für die Brechkraftssumme Φβ der beiden, den zweiten Luftraum β des Objektivs umschließenden Linsenflächen (R^R₃) die Beziehung

0323Φ<-Φ_/)<0.543Φ

Die beiden Bedingungen zusammen ermöglichen es große Durchstoßhöhen der Öffnungsstrahlen zu erzielen, wodurch sich die angestrebte große Schnittweite des Objektivs ergibt.

Die erfindungsgemäßen Objektive haben gegenüber dem Stand der Technik vor allemjlen Vorteil, daßjie. auch bei hoher^ffnung^ffieTJe^eutendTLeistungssteigerung besonders in den seitlichen Teilen des Gesichtsfeldes erreichen, so daß ihre Abbildungslei-

stung bis zum Rande des Bildformats hin ausgedehnt ist. Ohne eine kritische Anspannung der Linsenflächen werden durch geschickte Verteilung der Korrektionswirkungen die sphärischen Aberrationen höherer Ordnung der weitgeöffneten Lichtbündel vermindert ^r> und die Asymmetrie-Fehleranteile der Komafehler weitgeöffneter schräger Lichtbündel im seitlichen Bildfeld stark reduziert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 1 und 2 der beigefügten Zeichnung näher erläutert: i< >

Fig. 1 zeigt den Linsenschnitt durch eine Ausführungsform;

F i g. 2 zeigt einen schematisierten Linsenschnitt, der zur Erläuterung der Bezeichnungen dient.

Wie die Figuren zeigen bestehen die Objektive nach ι '< der Erfindung aus mindestens sechs in Luft stehenden Linsenglieder (I bis VI), von denen wenigstens drei der objektseitigen vorderen Linsengruppe (V) angehören und aus einer, drei Linsenglieder enthaltenden hinteren Linsengruppe (H), wobei der zentrale Luftraum (CS) zwischen den beiden Linsengruppen von zwei negativen, zu diesem Luftraum konkaven Menisken (Ly, U) begrenzt wird, von denen mindestens einer als Kittglied ausgebildet ist und wobei dem vorderen Meniskus (L3) mindestens zwei in Luft stehende Linsenglieder (L\, L₂) vorgeschaltet sind und dem hinteren Meniskus (L*, L*) zwei Linsenglieder (L%, Li) nachfolgen, die das hintere Positiv-Teilglied Ph bilden. Das objektseitige Linsenglied (L\) des Vordergliedes (V) bildet das vordere Positiv-Teilglied P_r und die diesem nachfolgenden jo ■Linsenglieder (Li, Li) bilden das Negativ-Teilglied Wi.

Die Konstruktionsdaten von fünf Ausführungsformen des Objektivs nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 bis 5 wiedergegeben. In diesen Datentabellen sind die Linsen L, die Linsendicken d, die J5 Luftabstände s zwischen den axialen Linsenscheiteln und die Brechzahlen η sowie die Abbe-Zahlen ν der verwendeten Gläser in fortlaufender Durchnumerierung von der objektseitigen Frontfläche in Richtung zum Bild hin bezeichnet. Die Krümmungsradien R der Linsen L tragen jeweils die Nummer der Linse als Index, wobei die Krümmungsradien der objektseitigen Linsenflächen mit R_n und diejenigen der bildseitigen Linsenflächen mit R'n bezeichnet sind. Sämtliche Werte von R, d und 5 sind auf die Objektiv-Brennweite F= 1 bezogen.

In den Datentabellen sind einheitlich die Brechzahlen η für die c/-Linie des Helium-Spektrums mit der Wellenlänge λ<ί=5876 AE angegeben. In den Datentabellen der Ansprüche 5 bis 8 ist zusätzlich zum Brechzahlwert n, der Vd-Wert zur Charakterisierung der so verwendeten Giasarien angegeben, wobei sich auch dieser Wert auf die angegebene Wellenlänge der d- Linie bezieht

In Fig.2 ist zu den Luftabständen zwischen den Linsengliedern die Kennzeichnung der durch ihre Begrenzungsflächen gebildeten Luftltnsen angegeben.

Das in der Datentabelle des Anspruchs 1 wiedergegebene Objektiv ist im Bereich 3ter Ordnung monochromatisch vorkorrigiert und hat eine relative öffnung von 1 : 1,5. Das Positiv-Teilglied P₁. ist als bikonvexe Linse ausgebildet.

Anspruch 2 gibt die Datentabeile eines Objektivs wieder, das im Bereich 3ter Ordnung monochromatisch vorkorrigiert ist und eine relative öffnung 1 : 1.5 hat. Das Positiv-Teilglied P_v ist hier als Plankonvex-Linse ausgebildet.

Auch die Datentabelle des Anspruchs 3 gibt ein Objektiv an, das im Bereich 3ter Ordnung monochromatisch vorkorrigiert ist und eine relative öffnung 1 :1.5 hat. Das Positiv-Teilglied P_v ist hier meniskenförmig ausgebildet und das innere Nachbarflächenpaar R\, A₅ ist mit einem positiven Richtungsvorzeichen ausgestattet.

Die Objektive nach den Ansprüchen 4 und 5 sind feinkorrigiert und haben jeweils eine relative öffnung

1 :1.4. Das Positiv-Teilglied P_v ist in beiden Fällen meniskenförmig ausgebildet.

Bei allen Objektiven nach den Ansprüchen 1 bis 5 ist jeweils der Luftabstand S45 gleich Null, d. h. das Negativ-Teüglied N₂ ist ein Kittglied. In den Fig. 1 und

2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils ein Luftabstand zwischen den Linsen Lt, und L5 des Teilglieds N₂ eingezeichnet

Die Objektive nach den Ansprüchen 4 und 5 haben eine relative öffnung 1 :1.4 bei einer Brennweite /=50 mm. Die Datentabellen zeigen, daß die Objektive kompakt aufgebaut sind.

Bei den in den Datentabellen der Ansprüche 1 bis 5 wiedergegebenen Ausführungsformen gilt jeweils als Bedienung für die zulässige Toleranz für alle fünf Seideischen Bildfehler die Beziehung

(A)

mit
S =

Flächenteilkoeffizient nach Seidel, für das Objektiv nach der betreffenden Ausführungsform;

S' = Seidelkoeffizient an der entsprechenden Linsenfläche fü*- das von der beanspruchten Ausführungsform abweichende Objektiv;

wobei

die Koeffizienten 5 und 5' für die gleiche Brennweite und für die jeweilige tatsächliche Blendenlage normiert sind und

wobei

der Querstrich über eine Größe Mittelwertbildung durch Summation der entsprechenden Werte für alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der Linsenflächen bedeutet

Entsprechende Objektive stimmen in der Art der Bildfehlerkorrektur im wesentlichen mit den Objektiven der Datentabellen überein und lassen sich problemlos berechnen.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtstarkes Objektiv vom erweiterten Gauss-Typus aus mindestens sechs in Luft stehenden ^r> Linsengliedern, von denen wenigstens drei der objektseitigen vorderen Linsengruppe angehören und aus einer drei Linsenglieder enthaltenden hinteren Linsengruppe, wobei der zentrale Luftraum zwischen den beiden Linsengruppen von zwei negativen, zu diesem Luftraum konkaven Menisken

j" = 0.703

Glied

•V,

IV

begrenzt wird, von denen mindestens einer als Kittglied ausgebildet ist und wobei dem vorderen Meniskus mindestens zwei in Luft stehende Linsenglieder vorgeschaltet sind und dem hinteren Meniskus zwei Linsenglieder nachfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektionszustand mit dem eines Objektivs mit folgenden Konstruktionsdaten:

Baulänge = 0.825

Linse

Radien Dicke

Scheitelabstand

Brechzahl

Bez.

L₁

■La

L₁

genaue Werte: j,₂ = 0.000 98925
genaue Werte: /?',= -2.205 01777

R, - + 1.160 d\ = 0.093 R\ - -600.0 i,2 = 0.001 (Luftlinse a) R₂ = + 0.495 d₂ = 0.130 R'i = + 0.915 J₂₃ = 0.027 (Luftlinse^) Ry = +1.600 d\ = 0.045 + 0.345

CS = J₃₄ = 0.248
(Luftlinse CS)

R, = -0.360 di = 0.025 0 R\ = -8.600 ■Ϊ-45 = (verkittet) R, = -8.600 d. = 0.110 0.001 Y) R'f = -0.645 *><, = (Luftlinse A₆ =- 8.600 d_h = 0.087 0.005 δ) Λ₆ = -0.605 .V₆₇ = (Luftlinse A₇ = +8.600 d-, = 0.053 R'j = -2.205

η, = 1.717

1.784 (V)

= 1.699

1.762

η, = 1.788

= 1.757

/i₇ = 1.749

(H)

in Bezug auf die Bildfehler 3ter Ordnung im wesentlichen übereinstimmt, wobei für jeden dieser t>o Fehler folgende Bedingung erfüllt ist

V(S' - SY < 0,1 · V(S - S)²
mit

5 — Flächenteilkoeffizient nach Seidel, für das

Objektiv nach dieser Ausführungsform;
5' >= Seidelkoeffizient an der entsprechenden

65 Linsenfläche für das von der beanspruchten Ausführungsform abweichende Objektiv,

wobei

die Koeffizienten Sund S'für die gleiche Brennweite

und für die jeweilige tatsächliche Blendenlage

normiert sind und

wobei

der Querstrich über eine Größe Mittelwertbildung

durch Summation der entsprechenden Werte fur alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der Linsenflächen bedeutet.

2. Lichtstarkes Objektiv vom erweiterten Gauss-Typus aus mindestens sechs in Luft stehenden ~. Linsengliedern, von denen wenigstens drei der objektseitigen vorderen Linsengruppe angehören und aus einer drei Linsenglieder enthaltenden hinteren Linsengruppe, wobei der zentraJe Luftraum zv.-^:£chen den beiden Linsengruppen von zwei m

Baulänge = 0.840

negativen, zu diesen Luftraum konkaven Menisken begrenzt wird, vor: denen mindestens einer als Kittglied ausgebildet ist und wobei dem vorderen Meniskus mindestens zwei in Luft stehende Linsenglieder vorgeschaltet sind und dem hinteren Meniskus zwei Linsenglieder nachfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektionszustand nut dem eines Objektivs mit folgenden Konstruktionsdaten:

= + 0.6996

Linse

Radien

Dicke Scheilelabstand

Brechzahl

Bez.

L,

R₁ R'i R₂ R₂ R₃

iv ;

■z.,

R'_a =

Zf₅ =

Ä's =

R_b =

+1.100

±p!an

+0.520

+1.100

+2.020

+0.350

-0.365 -7.500 -7.500 -0.600 - 3.600

R₁

in Bezug auf die Bildfehler 3ter Ordnung im wesentlichen übereinstimmt, wobei für jeden dieser so Fehler folgende Bedingung erfüllt ist

S¹ = Flächenteilkoeffizient nach Seidel, für das Objektiv nach dieser Ausführungsform;

5' = Seidelkoeffizient an der entsprechenden Linsenfläche für das von der beanspruch- on ten Ausführungsform abweichende Objektiv;

wobei

die Koeffizienten 5und S'für die gleiche Brennweite b5 -uitd-fOr—die-jeweilige - tatsächliche- Blendenlage normiert sind und
wobei

= 0.100

0.133

= 0.045

0.002

0.030

λ, = 1.720

= 1.780 (V)

= 1.715

v-,4 = s_cs =0.232

= -0.620 +3.600 -2.454_W 0.030

(i, = 0.115

rf,, = 0.090

= 0.059

0.002

tu = 1785

= 1.780

«„ = 1.745

= 1.745

(H)

3. Lichtstarkes Objektiv vom erweiterten Gauss-Typus aus mindestens sechs in Luft stehenden Linsengliedern, von denen wenigstens drei der objektseitigen vorderen Linsengruppe angehören und aus einer drei Linsenglieder enthaltenden hinteren Linsengruppe, wobei der zentrale Luftraum zwischen den beiden Linsengruppen von zwei negativen, zu diesem Luftraum konkaven Menisken begrenzt wird, von denen mindestens einer als Kittglied ausgebildet ist und wobei dem vorderen Meniskus mindestens zwei in Luft stehende Linsenglieder vorgeschaltet sind und dem hinteren Meniskus zwei Linsenglieder nachfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrelctionszustarid mit" dem eines Objektivs mit folgenden Konstruktionsdaten:

IJiiulängc = O.X245

0.71 I

Cilicd

Linse

Ill

L₁

Ra die· η

Λ ι - +0.8S(I

R\ - +5.880

R_: = +0.430

R₂

R₃

R'_} = +0.307

+0.650 +0.950

R₁ = -0.347

R\ = +7.500

A₅ = +7.500

/?; = -0.605

A₆ = -1.750

/?;, = -0.567

A₇ = +3.1993

R₇ = -2.6876

5 = Flächenteilkoeffizient nach Seidel, für das Objektiv nach dieser Ausführungsform;

S' = Seidelkoeffizient an der entsprechenden Linsenfläche für das von der beanspruchten Ausführungsform abweichende Objektiv;

wobei

die Koeffizienten Sund ."»'für die gleiche Brennweite

und für die jeweilige tatsächliche Blendenlage

normiert sind und

wobei

50 Dicko

Schcitclubstand

Brechzahl

Hc/.

ti, = 0.1000

ν,,= 0.0010

ti, = 0.1000

0.0280

</, = 0.0240

n, = 1.720

n₂ = 1.790 (V)

1.690

= s_cs = 0.2870

d_A = 0.0240

Sas = 0

df = 0.1000

S₅₁, = 0.0030

d_k = 0.1000

5,₇ = 0.0030
d-, = 0.0545

n„ = 1.730

n< = 1.790

1.790

= 1.740

(H)

4. Lichtstarkes Objektiv vom erweiterten Gauss-Typus aus mindestens sechs in Luft stehenden Linsengliedern, von denen wenigstens drei der objektseitigen vorderen Linsengruppe angehören und aus einer drei Linsenglieder enthaltenden hinteren Linsengruppe, wobei der zentrale Luftraum zwischen den beiden Linsengruppen von zwei negativen, zu diesem Luftraum konkaven Menisken begrenzt wird, von denen mindestens einer als Kittglied ausgebildet ist und wobei dem vorderen Meniskus mindestens zwei in Luft stehende Linsenglieder vorgeschaltet sind und dem hinteren Meniskus zwei Linsenglieder nachfolgen, dadurch gekennzeichnet daß der Korrektionszustand mit dem eines Objektivs mit folgenden Konstruktionsdaten:

Baulänge = 0.824133

-5» = +0.69672

Linse

Radien

Dicke

Scheitelabstand

"d

Λ, = +1.03793 Ä', = + 10_r4242 = 0.098094

Ϊ.7100/ 47.99

0.010372

(iliccJ

III

IV

Linse

L₁

Radien + 0.43740 Dick c Scheilel- absland «2 = + 0.74461 d₂ = 0.107946 R'j = + 1.07497 s_n= 0.026849 R\ - + 0.31467 dj = 0.024892 A3 = -0.35410 CS = J₃₄ = 0.272222 R₄ = i 24.492! d< = 0.026556 R'a ~ + 24.4921 sas = 0 Rs = -0.58788 ds = 0.101507 R's - -2.77625 J₅₆ = 0.003249 Rb ⁼ -0.61318 d_b = 0.090000 R'b - + 3.50851 J₆₇ = 0.008258 Ri = -4.03355 di = 0.054188 Rn =

¹ (S' - S)² < 0,1 · V(S- Sf

35

Flächenteilkoeffizient nach Seidel, für das Objektiv nach dieser Ausführungsform; Seidelkoeffizient an der entsprechenden Linsenfläche für das von der beanspruchten Ausführungsform abweichende Objektiv;

wobei die Koeffizienten Sund S'für die gleiche Brennweite und für die jeweilige tatsächliche Blendenlage normiert sind und
wobei

1.78831 47.37

1.68893 31.17

1.72830 28.68

1.78831 47.37

1.74400 44.77

5. Lichtstarkes Objektiv vom erweiterten Gauss-Typus aus mindestens sechs in Luft stehenden Linsengliedern, von denen wenigstens drei der objektseitigen vorderen Linsengruppe angehören und aus einer drei Linsenglieder enthaltenden hinteren Linsengruppe, wobei der zentrale Luftraum zwischen den beiden Linsengruppen von zwei negativen, zu diesem Luftraum konkaven Menisken begrenzt wird, von denen mindestens einer als Kittglied ausgebildet ist und wobei dem vorderen Meniskus mindestens zwei in Luft stehende Linsenglieder vorgeschaltet sind und dem hinteren Meniskus zwei Linsenglieder nachfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektionszustand mit dem eines Objektivs mit folgenden Konstruktionsdaten:

Baulänge = 0.819670 Linse Radien s'oo = +0.70993 Scheitel
abstand "d Glied Dicke

R₁ = +0.88904

R\ = +5.77321

A₂ = +0.43607

R'₂ = +0.68124

R₃ = +0.94172

R\ = +0.30648

= 0.101821 1.71700 47.99

J₁₂= 0.001177

= 0.097113 1.78831 47.37

s_2i = 0.031782

__- 0,023232 148.883-...3UL-

= Λ4 = 0.285453

Foriset/unt!

Glied

Linse

Radien

/V,

iv:

R₄ = -0.34637