DE2259987A1 - Fotografisches super-weitwinkelobjektiv - Google Patents

Description

Fotografisches Super-Weitwinkel-Objektiv

Die Erfindung betrifft fotografische Super-Weitwinkel-Objektive.

Ein zur Verwendung in einäugigen Spiegelreflexkameras bestimmtes Super-Weitwinkel-Objektiv des Retrofokus-Typs mit einem Bildwinkel in der Größenordnung von 90 weist eine große Gesamtlänge und eine im Durchmesser große vordere Linse auf. Ein solches Super-Weitwinkel-Objektiv muß daher mit einem besonders großen Filter ausgestattet sein, wodurch seine Handhabung schwierig ist. Beispielsweise hat ein herkömmliches Weitwinkel-Objektiv mit einer Brennweite zwischen 20_und 21 mm und einer F-ZaJiI zwischen 3*5 und 4 eine große Gesamtlänge und benötigt außerdem eine vordere Linse mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 70 mm und ein Filter mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 70 mm.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fotografisches Super-Weitwinkel-Objektiv mit extrem kurzer Gesamtlänge in der Größenordnung des 1,85fachen der Brennweite und mit einer im Durchmesser extrem kleinen vorderen Linse bei trotz der kleinen Baugröße bedeutsamer Korrektur der Aberrationen bzw. Fehler zu schaffen.

Ein fotografisches Super-Weitwinkel-Objektiv zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß es b#i kleiner Bauweise.

(Linsenglieder) eine kleine P-Zahl hat, daß es aus acht Gruppen und acht Linsen aufgebaut ist, wobei zur ersten Gruppe eine Meniskus-Sammellinse mit konvexer Fläche an der Gegenstandsseite gehört, zur zweiten und zur dritten Gruppe Meniskus-Zerstreuungslinsen mit konvexen Flächen an der Gegenstandsseite, zur vierten Gruppe eine bikonvexe Linse, zur fünften Gruppe eine Meniskus-Sammellinse mit konvexer Fläche an der Bildseite, zur sechsten Gruppe eine bikonkave Linse oder eine bikonkave zusammengesetzte Linse, und zur siebenten und zur achten Gruppe Sammellinsen, und daß es durch die folgenden fünf Bedingungen bestimmt ist:

D	O,35f	< If23I <	0	,7f,	und f2, < 0,
2)	0,2f <	C (3.. +df- ^ 4 ο	0,	5f,
3)	0,5f <	1 f45 ^ f'
4)	O,35f	< d7+d9 <	0		und
5)	0,1f ^	: dVI < o,	4f	>

worin f = eine zusammengesetzte Brennweite des gesamten Linsensystems, fp^ = eine zusammengesetzte Brennweite der zweiten und der dritten Linsengruppe, f,,- = eine zusammengesetzte Brennweite der vierten und der fünften Linsengruppe, d₄ = ein Luftspalt zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe, dg = ein Luftspalt zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe, d™ = eine axial gemessene Dicke der vierten Linsengruppe, dg = eine axial gemessene Dicke der · fünften Linsengruppe, und dyj = eine axial gemessene Dicke der sechsten Linsengruppe.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 einen Schnitt durch ein Super-Weitwinkel-Objektiv in erfindungsgemäßer Ausbildung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausbildungsform des in Fig. 1 gezeigten Super-Weitwinkel-Objektivs,

Fig. 3a, 3b und 3c Aberrations-Kennkurven der in Pig. 1 dargestellten Ausbildungsform und

Fig. 4a, 4b und 4c Aberrations-Kennkurven der in Pig. 2 gezeigten abgewandelten Ausbildungsform.

Pig. 1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes fotografisches Super-Weitwinkel-Objektiv, das aus acht Gruppen und acht linsen aufgebaut ist. Darin sind bezeichnet: eine erste Gruppe mit Meniskus-Sammellinse mit konvexer Fläche an der Gegenstandsseite mit L^, eine zweite und eine dritte Gruppe mit Meniskus-Zerstreuungslinsen mit konvexen Flächen an der Gegenstandsseite mit Lp bzw. L^, eine vierte Gruppe mit bikonvexer Linse mit L,, eine fünfte Gruppe mit Meniskus-Sammellinse mit konvexer Fläche an der Bildseite mit L₁-, eine sechste Gruppe mit bikonkaver Linse mit Lg, eine siebente Gruppe mit Sammellinse mit L~, und eine achte Gruppe mit Sammellinse mit Lg. Mit D ist eine Blende bezeichnet, die eine kreisrunde Öffnung mit veränderlichem Durchmesser aufweist.

Erfindungsgemäß ist die zusammengesetzte Brennweite f«^

der zweiten und der dritten Linsengruppe Lp und L-,, die

zusammengesetzte Brennweite f.r der vierten und der fünften

Linsengruppe L. und L₁-, die Summe aus dem Luftspalt d.

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zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe L« und L-j

und dem Luftspalt dg zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe L, und L., die Summe aus der axial gemessenen Dicke d~ der vierten Linsengruppe L. und der axial gemessenen Dicke dg der fünften Linsengruppe L₅, und die axial gemessene Dicke dyj der sechsten Linsengruppe Lg so gewählt, daß sie durch die folgenden fünf Bedingungen bestimmt sind:

1) O,35f < ^23/ < °»^{7 f}» ^{und f}23 * °»

2) 0,2f < d₄+d₆ < 0,5f,

3) 0,5f < f₄₅ < f,

4) O,35f* ^d7+^d9 ^c 0,7f, und

5) 0,1f * d_VI 4 0,4f,

worin f = eine zusammengesetzte Brennweite des gesamten Linsensystems.

Mit dem fotografischen Super-Weitwinkel-Objektiv nach der Erfindung, dessen Brennweite 21 mm und P 3»5 ist, läßt sich ein gewöhnliches Filter mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 50 mm verwenden, wodurch sich seine Gesamtlänge verkürzt und seine Handhabung erleichtert wird. Außerdem macht es das erfindungsgemäß ausgebildete Super-Weitwinkel-Objektiv möglich, die Aberrationen in bedeutsamem Umfang zu korrigieren und daher auf leichte Weise ein großes Öffnungsverhältnis von z.B. T? « 2,8 zu erzielen.

Erfindungsgemäß ist die erste Gruppe mit Meniskus-Sammellinse L- zur Korrektur der Distorsion bzw. Verzeichnung, der Koma, von durch Vergrößerung hervorgerufener chromatischer Aberration, etc. vorgesehen. Die Verwendung der zweiten und der dritten Gruppe mit Meniskus-Linsen L„ und L^, von denen jede eine starke Brechkraft aufweist und die zwischen sich einen kleinen Luftspalt d, bilden, bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Zum ersten ist es möglich, die

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Gesamtlänge des Linsensystems zu verkürzen. Zweitens wird der Durchmesser der vorderen linse L^ klein. Drittens wird die hintere Brennweite des Linsensystems groß. Schließlich kann die Bildfeldwölbung im Bereich eines großen Bildwinkels korrigiert werden. Die Verschlechterung der außerachsigen Aberration, die durch die zweite und die dritte Linsengruppe In und L^ in der vorbeschriebenen Ausbildung hervorgerufen wird, kann mit der hinter der Blende D angeordneten sechsten Gruppe mit dicker bikonkaver Linse L^- korrigiert werden_o Mit' der siebenten und achten Gruppe mit Sammellinsen L^ und Lo lassen sich die sphärische Aberration und andere Aberrationen bzw. Fehler korrigieren»

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausbildungsform nach der Erfindung, bei der die in Fig. 1 dargestellte sechste Gruppe mit dicker bikonkaver Linse L,- durch eine susammengesatzte Linse ersetzt ist, deren Verbindungsfläche der Korrektur der Sagittal-Koma dient und auf diese Weise eins weitere Vergrößerung des Öffnungsverhältnisses ermöglicht„

Ist in der ersten Bedingung ^fo^l kleiner als O,35f» führt dies zu einer Verstärkung der verschiedenen Aberrationen bzw_o Fehler, deren Beseitigung somit schwieriger gemacht ist. Ist /f'n-ii größer als 0,7f» ist es unmöglich,, das Linsensystem mit kleiner Baugröße auszuführen.

Zur Erzielung einer kleinen Baugröß© des Lins ©nsy st ems muß auch die Bedingung (2) erfüllt sein» Ist cL-t-ä« kleiner als 0,2f„ können die Aberrationen nieht in bedeutsamem Umfang korrigiert werden. Ist d^+d^ größer als 0,5f» ist es schwierigj das Linsensystem mit kleiner Baugrb'ße auszuführen.

Ist in der dritten Bedingung f^ kleiner als O_t5f? erhält man nicht nur eine kurze hintere Brennweite? sondern "auch, eine Verschlechterung der Koma.. Ist £.~ größer als f, ssigen di© vierte und die fünfte Linsengruppe T*. und L- kein ausziehend

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großes Korrekturvermögen, die verschiedenen Aberrationen können daher nicht in bedeutsamem Maß korrigiert werden.

Ist in der vierten Bedingung d~+dg kleiner als O,35f, wird die hintere Brennweite klein und verstärkt die Aberrationen. Ist d„+dg größer als 0,7f, wird der Astigmatismus so groß, daß er die Korrektur der Koma abschwächt und insbesondere eine Verschlechterung bei den schief durchgehenden Lichtstrahlen herbeiführt.

Ist in der fünften Bedingung dy-j. kleiner als O,1f, ist eine ausreichende Korrektur der sphärischen Aberration, des Astigmatismus, etc., unmöglich. Überschreitet d_VI den Wert 0,4f, erfolgt eine zu starke Korrektur der sphärischen Aberration, des Astigmatismus» etc.» und es wird schwierig, eine bedeutsame Korrektur der verschiedenen Aberrationen bzw. Fehler mit den anderen Linsen vorzunehmen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung durch Anwendung geeigneter Typen von aufeinanderfolgpnden Linsengruppen, durch die Verteilung des Brechvermögens und durch Wahl geeigneter Linsendicken, wie sie durch die vorgenannten fünf Bedingungen bestimmt sind, ein fotografisches Super-Weitwinkel-Objektiv schafft, das eine kleine Baugröße aufweist und mit dem sich die verschiedenen Aberrationen bzw. Fehler in bedeutsamem Umfang korrigieren lassen.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert.

BEISPIEL 1

Bei diesem Beispiel wird das in Fig. 1 gezeigte Linsensystem aus acht Gruppen und acht Linsen verwendet, wobei die sechste Lineengruppe eine bikonkave Linse Lg nit axial gemessener Dicke dyj ^s ^ii ^iBt·

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- 7 - Al 301

Krümraungs- Luftspalt oder Brechzahl AbTae'sche

radius axiale Dicke Zahl

r d η \)

(in mm) (in mm)

	1,6748 3,2590	-14,3292 -0,9751	0,1856	1	42,1
L1			0,0046	1,72
	0,9455 0,3825		0,0696	1	63,4
L2		0,2098	1,618
	0,9313 0,4333	0,0696	1	54 I
L3		0,1132	1,713
	1,2940 -7,4482	0,2251	1	39,2
L4		0,0070	1,5955
	-28,0687 -0,6238	0,3550	1	36,6
L5		0,0743	1,6166
	-1,0704 2,9904	0,2506	1	23,9
L6		0,0510	1,8467
	-2,3107 -0,7426 .	0,0849	1	63,4
L7	-	0,0070	1,618
	0,1369	1	63,4
L8		1,618
	1

3(H ίS/0819 " /8

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Für die vorstehende Tabelle gelten folgende Werte:

f = 1,0 f₂₃ = -0,515

f_B = 1,7319 f₄₅ = 0,756

P = 1 : 3,5 f_{VI β} Cl₁₁ « 0,2506

In Fig. 3a, 3b und 3c sind verschiedene Ab aerations-Kennkurv en für diese Ausbildungsform dargestellt. Fig. 3a zeigt die sphärischen Aberrationen, Fig. 3b die Astigmatismen und Fig. 3c die Distorsion.

Aus diesen Aberrations-Kennkurven erkennt man, daß das Linsensystem in dieser Ausbildungsform mit einem Bildwinkel von 92° und F 3,5 eine bedeutsame Korrektur verschiedener Aberrationen bzw. Fehler ermöglicht.

BEISPIEL 2

Bei diesem Beispiel wird das in Fig. 2 gezeigte Linsensystem verwendet, bei dem die sechste Linsengruppe eine bikonkave zusammengesetzte Linse L,- ist, deren axial gemessene Dicke dyj gleich ist der Summe d^+ d₁₂·

Für die nachfolgende Tabelle gelten folgende Werte:

f = 1,0 f₂₃ = -0,494

f_B = 1,5978 f₄₅ = 0,706

F = 1 : 2,8 d_VI = d_n+d₁₂ * 0,2956

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Krümmungsradius

r
(in mm)

Luftspalt oder axiale Dicke

d (in mm)

3098^5/0019

Brechzahl
η

Abbe*sehe Zahl 0

	1,3095 3,4224	0,1749	1	50	,3
L1		0,0042	1,72
	1,2860 0,3527	0,0625	1	57
L2		0,2498	1,6228 '
	0,9089 0,5181	0,0625	1	54
V		0,1066	1,713
	1,0384 -2,8818	0,1940	1	35	»5
L4		0,0208	1,5927
	-2,3420 -0,5647	0,2831	1	43	,8
L5		0,1053	1,6134
		1

0,9260	0,2394	1,7618	27,1
0,3966	0,0562	1,8052	25,4
2,8183

	-4,4221 -0,8160	0,0567	1	,6204	60,3
*7		0,1041	1
	8,8073 -1,2339	0,0062	1	,6228	57
L8		0,0999	1
		1

/10

- 10 - \2 301

In Fig. 4a, 4b und 4c sind verschiedene Aberrations-Kennkurven für diese Ausbildungsform dargestellt. Fig. 4a zeigt die sphärischen Aberrationen, Fig. 4b die Astigmatismen und Fig. 4c die Distorsion.

Aus diesen Aberrations-Kennkurven erkennt man, daß das Linsensystem in dieser Ausbildungsform mit einem Bildwinkel von 86° und F 2,8 ebenfalls eine bedeutsame Korrektur verschiedener Aberrationen bzw. Fehler ermöglicht.

/Ansprüche 309825/0819

Claims (3)

1. ANSPRUCHE

   'ΐ_._/ ^ί Fotografisches Super-Weitwinkel-Objektiv, dadurch gekennzeichnet, daß es bei kleiner Bauweise eine kleine F-Zahl hat, daß es aus acht Gruppen und acht linsen aufgebaut ist, wobei zur ersten Gruppe eine Meniskus-Sammellinse (L₁) mit konvexer Fläche an der Gegenstandsseite gehört, zur zweiten und zur dritten Gruppe Meniskus-Zerstreuungslinsen (Lp j, L^) mit konvexen Flächen an der Gegenstandsseite, zur vierten Gruppe eine bikonvexe Linse (L.), zur fünften Gruppe eine Meniskus-Sammellinse (L₁-) mit konvexer Fläche an der Bildseite, zur sechsten Gruppe eine bikonkave Linse oder eine bikonkave zusammengesetzte Linse (Lg), und zur siebenten und zur achten Gruppe Sammellinsen (L~, Lg) ,^ und daß es durch die folgenden fünf Bedingungen bestimmt ist:

   D O,35f < If₂₃/ £ O ,7f, und 9 2) 0,2f < d * + d 6 ^< 0,5f, 3) 0,5f < ^f45 ^< f, 4) O,35f < : d₇ + d_g< 0,7f, u 5) 0,1f < Λ < 0,4f

   worin f = eine zusammengesetzte Brennweite des gesamten Linsensystems, fpo = eine zusammengesetzte Brennweite der zweiten und der dritten Linsengruppe, f,,- = eine zusammengesetzte Brennweite der vierten und der fünften Linsengruppe, d₄ = ein Luftspalt zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe, dg = ein Luftspalt zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe, d₇ = eine axial gemessene Dicke

   3Ü982S/Q81Ö

   /2

   -tr- 4? 301

   der vierten Linsengruppe, dg = eine axial gemessene Dicke der fünften Linsengruppe, und dyy = eine axial gemessene Dicke der sechsten linsengruppe.
2. 2. Fotografisches Super-Weitwinkel-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur sechsten Linsengruppe eine bikonkave Linse (Lg) gehört, daß f = 1,0 mm, und daß die Krümmungsradien r» die Luftspalte oder die axial gemessenen Dicken d, die Brechzahlen η und die Abbe¹sehen Zahlen ^ der aufeinanderfolgenden Linsen (L^ bis Lg) durch die folgenden numerischen Werte bestimmt sind:

   r d η ' \)

   1,6748
   3,2590 0,1856 1 42,1 ^L1 0,0046 1,72 0,9455
   0,3825 0,0696 1 63,4 ^L2 0,2098 1,618 0,9313
   0,4333 0,0696 1 54 ^L3 0,1132 1,713 1,2940
   -7,4482 0,2251 1 39,2 ^L4 0,0070 1,5955 -28,0687
   -0,6238 0,3550 1 36,6 ^L5 0,0743 1,6166 -1,0704
   2,9904 0,2506 1 23,9 h 0,0510 1,8467 A

   3Ü9825/0819 ^/3

   A2 301

   r o, a 1 η v> -2,3107
   -0,7426 o, 0849 1 ,618 63,4 o, 0070 1 ^L8 -14,3292
   -0,9751 1369 1 ,618 63,4
3. 3. Fotografisches Super-Weitwinkel-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei ahnet, daß zur sechsten Linsengruppe eine bikonkave zusammengesetzte Linse (Lg) gehört, daß f = 1,0 mm, und daß die Krümmungsradien r, die Lufts'palte oder die axial gemessenen Dicken d_}> die Brechzahlen η und die Abbe¹sehen Zahlen ύ der aufeinanderfolgenden Linsen (L., bis Lg) durch die folgenden numerischen Werte bestimmt sind:

   r ei η T ν) 1,72 τ ' 1,3095
   ¹¹I 3,4224 0,1749 1 50,3 0,0042 1,6228 _τ 1,2860
   ^L2 0,3527 0,0625 1 57 0,2498 1,713 τ 0,9089*
   ^3 0,5181 0,0625 1 54 0,1066 1,5927 ■ τ 1.0384
   ^4 -2,8818 0,1940 1 35,5 0,0208 1,6134 j -2,3420
   5 -0,5647 0,2831 1 43,8 0,1053

   309825/0819

   42 301

   r d η 0 1
   4 ^L6 -0,9260
   -0,3966
   2,8183 0,2394
   0,0562 1,7618
   1,8052 27,
   25, 0,0587 1 3 ^L7 -4,4221
   -0,8160 0,1041 1,6204 60, 0,0062 1 ^L8 8,8073
   -1,2339 0,0999 1,6228 57 1

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