DE2306346C3

DE2306346C3 - Lichtstarkes Weitwinkelobjektiv

Info

Publication number: DE2306346C3
Application number: DE2306346A
Authority: DE
Inventors: Erhard Dr. 7920 Heidenheim Glatzel
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1973-02-09
Filing date: 1973-02-09
Publication date: 1982-03-04
Also published as: JPS5723242B2; US3915558A; JPS49113623A; DE2306346A1; DE2306346B2

Description

IV

VI

VII

VIII

Ä, =■
R_v =·

R} =

Ar -■

Ru =
Ry." ■

8,3325
0,9281

1,3301
0,9281

1,3016
11,273

Λ.. = -i

,= - 2,0928

r\. =	+ 0,7809 + 0,8332
SjSj Il Il	- 6,9100 + 1,1271
	- 1,1854 + 1,3987
S3 S3 Il Il	+ 1,3987 - 0,9416
R* -	+ 8,8250 - 1,50293

0,06327	0,32654	1,5827/46,5

0,09243	0,33507	1,5481/45,8
(a)
0,18569	0,08308	1,7130/53,9
	0,00138

0,18377	0,23576	1,7130/53,9
CS =
0,06768	0,12765	1,5481/45,8

0,04429	0	1,8467/23,8

0,19917	0,01706	1.7883/47,4

0,10536	1,7883/47,4

Die Erfindung betrifft ein sehr lichtstarkes Weitwin-Mlobjektiv bestehend aus einer sammelnden Vorder-

Kjppe (V) und einer in Aufnahmerichtung nachfolgenn hinteren Gruppe (H), von denen die Vordergruppe fi^objektseitig von einem stärker brechenden Negativ-

£:d (I) begrenzt wird, dem mit Luftabstand ein wacher brechendes zweites Negatit'glied (II) nachifschaltet ist, dem seinerseits ein Positivglied (III) folgt, Ü«obei diesem Glied (III) ein in der Nähe der Blende !■geordneter und gegen die Objektseite konvex iilcrörnmter Meniskus (IV) von nur geringer absoluter TTächenbrechkraftsumme (Linsenbrechkraft) folgt, dem seinerseits beidseitig die hintere Gruppe (H) folgt die zwei luftgetrennte Negativglieder (V, VI) enthält denen bildseitig zwei ebenfalls luftgetrennte Positivglieder (VII, VTII) mit bildseitig kon\exen Flächen nachgeschaltet sind.

Ein derartiges Objektiv ist in der DE-PS 11 02 435 beschrieben. Das dort offenbarte Objektiv besitzt lediglich eine relative Öffnung von //2.0 und weist bedingt durch die Linsenanordnung in der Vordergruppe, d. h. von der Objektseite her gesehen vor der Blende gelegenen Linsengruppe relativ hohe Bildfehler, insbesondere sphärische Aberration und Petzvalkrümmung auf. Ein weiteres Objektiv mit ähnlichem Aufbau und vergleichbarer Abbildungsleistung ist in der US-PS 35 06 336 beschrieben. In diesem Objektiv besteht jedoch das von der Objektivseite her gesehen zweite Linsenglied aus einer Sammellinse.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung· ist es, ein Objektiv dsr eingangs genannten Art mit höherer relativer Öffnung zu schaffen, bei dem durch einen geeigneten Aufbau der vor der Blende gelegenen Vordergruppe gute Korrektionsmöglichkeiten, insbesondere der Petzvalkrümmung und des Öffnungsfehler? erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Tei! des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Von den dort angeführten Bemessungsregeln:

Φπ

*\ΦΛ*	< 0,185 Φ	(B)
0.85 ·	Φ_ΠΙ > - Φ_ν	(C)
\|ΦΐνΙ	< 0,185 Φ	(D)
Φν	< 0,90 Φντ	(E)
«VII	*^ /7_V C! /7νΤΠ*	(E')
lh	S- ^η!ϊ! ^{+ 77}Vl	(E")

sind insbesondere die Bedingungen (A), (B) und (C)

hervorzuheben. Die Bedingung (A) sorgt dafür, daß die beiden objektseitigen Negativglieder (I und II) den Öffnungsstrahlengang für die KJeinhaltung der Petzvalsumme genügend aufweiten, ohne den Öffnungsstrahlen zu große Einfallswinkel gegen die Flächenlote zu geben. Durch die Bedingung (B) werden zu große Werte der Teilkoeffizienten der sphärischen Aberration dritter Ordnung und damit auch zu große Beiträge der sphärischen Aberration höherer Ordnung des die Luftlinse einschließenden zweiten Negativgliedes und des darauffolgenden Positivgliedes vermieden. Die Bedingung (C) sorgt außerdem sehr vorteilhaft dafür, daß die Brechkraft der im wesentlichen überkorriegend wirkenden ersten Zerstreuungslinse der hinteren Baugruppe nicht zu groß ist.

Durch das von den erfindungsgemäßen Bedingungen umschriebene Konstruktionsprinzip wird die Schaffung von Weitwinkelobjektiven möglich, deren relative Öffnung zwischen l/U? und V1.8 liegt und die somit äußerst lichtstark sind Zudem konner, die Objektive über ein anguiares Gesichtsfeld von mehr ais oO hmweg außergewöhnlich gut korngiert werden, insbesondere Restaberrationen höherer Ordnung können kleingehalten werden. Die erreichbare hohe Abbildungsleistung der Objektive geht einher mit einer weitgehenden Entspannung in der Toleranzempfindlichkeit der Vordergruppe der Objektive, was sich ve "teilhaft bei der Fertigung der Linsenglieder auswirkt.

Es liegt dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß zur Erzielung von spezifischen Verfeinerungen der Abbildungsgüte eines der passend erscheinenden — oder vom Optik-Konstrukteur beispielsweise aus Gründen einer günstigen Glaswahl besonders bevorzugten — Linsenglieder aufgespalten und damit zusammengesetzt ausgebildet wird. Die Aufspaltung von Teilgliedern kann dabei in an sich bekannter Weise sowohl durch die Einführung von Kittflächen oder Luftabständen herbeigeführt werden. So ist es bei Weitwinkelobjektiven mit langer und dabei vorwiegend den Wert von 85%. der Äquivalentbrennweite F übersteigender bildseitiger Schnittweite (s\ ) vielfältig bekanntgeworden, die der längeren Konjugierten zugekehrte frontseitige Negativlinse zu zerlegen in eine Kombination aus einer sammelnden und einer zerstreuenden Einzellinse mit insgesamt negativer Wirkung. Ebenso ist es bekannt, ein inneres bevorzugt sammelndes Linsenglied zu zerlegen in mindestens zwei Einzellinsen und zwar sowohl mit ei.tgegengesetzten als auch mit gleichnamigen Vorzeichen ihrer einzelnen Brechkräfte. Diese vorbekannten Maßnahmen können selbstverständlich auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen, sofern dabei das vorstehend erläuterte und im Detail umrissene Konstruktionsprinzip vollständig realisiert wird, und die Auftrennung des genannten Positivgliedes immer gegen die Objektseite hin vor dem schwach brechenden Meniskus (IV = M) stattfindet, welcher bekanntlich eine Variation der anastigmatischen Null-Linse (v. HOEGH-'scher Meniskus) ist. die durch die vorliegende Erfindung - im Rahmen der Beipie!? - erstmals in diese spezifische Art von Weitwinkelobjektiven mit relativ langer bildseitiger Schniltweite eingeführt wird. Diese Einführung bildet zusammen mit der zugehörigen Bemessungsregel für den Lagenbereich der Brechkraftsumme der beiden Außenflächen dieses Meniskus einen wesentlichen Bestandteil der gesamten Merkmalskombinalion nach der vorliegenden Erfindung.

Es ist ein weiterer Bestandteil der Erfindung, daß außerdem bei einer Zerlegung (Aufspaltung) des dem charakteristischen schwach brechenden Meniskus (IV = A-Zj voraufgehenden Positivgliedes (III) in zwei Linsenteile dann die der Objektseite zugekehrte Teillinse (III_a) in Obereinstimmung mit dem kennzeichnenden Merkmal des ersten Unteranspruches eine stärkere Flächenbrechkraftsumme als die ihr in der Lichtrichtung nachfolgende andere Teillinse (Uli,) besitzt, derart, daß die Bedingung

|Φ,,,.|< 0.75 Φ,,

erfüllt ist. Dabei besitzt die Brechkraft der Linse IH* entweder ein entgegengesetztes oder aber ein gleichnamiges Vorzeichen gegenüber der Teillinse III_a. Im letztgenannten Falle wird in Übereinstimmung mit dem zweiten Unteranspruch das Positivglied (III) so zerlegt, daß die Flächenbrechkraftsumme der beiden einander zugekehrten Flächen von I! !,,und 11 If einen nur geringen

2(i dioptnschen Wirkungswert besitzt, der seinem absoluten Werte nach kieinei ist als ein Füiifit! der Äquivalentbrechkraft (Φ) des Gesamtobjektivs. In formelmäßiger Schreibweise lautet dieses Unteranspruchsmerkmal:

0.2 'Λ > I Φ I 2 0

(ü)

wobei diese inner" Flächenbrechkraftsumme definiert ist durch Φ, = φ\η₃ + <pnif> wobei in Übereinstimmung

so mit der Fachliteratur die Flächenbrechkraft φ = (n'- n) ·. R und die Indices ΙΙΓ₄ bzw. IH₆ jeweils auf die zugehörige (rückseitige) Innenfläche der Linse IN, bzw. die (vordere) innenfläche der Linise IHt hinweisen. Durch diese Bemessung wird einerseits vermieden, daß an dieser Stelle eine relativ große und damit die Aberrationen ungünstig beeinflussende innere Flächenbrechkraftsumme in diesem Positivglied (HI) die Bildschärfe mindernd wirksam werden kann, während zugleich eine vorteilhafte Vergrößerung der inneren Differenzen der Strahlen-Durchstoßungshöhen zwischen den einander benachbarten Innenflächen eben dieser beiden Teillinsen (III, und \\\_b) realisierbar wird. Diese Durchstoßungshöhen-Differenz verfeinert in ebenso überraschender wie fortschrittlicher Weise gerade bei den vorliegenden sehr lichtstarken Objektiven die Bilderzeugung durch weitgeöffnete Bündel in den seitlichen Gesichtsfeldteilen.

In den Abbildungen ist in einer Nebenzeichnung (F i g. 4a und 4b) dieser spezifische Gestaltungsfall in der

so Weise dargestellt, daß die beiden Teillinsen (IN_a und Ul _h) zwischen ihren Nachbarflächen eine eingekittete Innenlinse (Ul₁) von niedriger Brechzahl zur Trennung enthalten, wodurch den genannten Durchstoßungshöhen-Differenzen für das Parallelstrahlenbündel (Oh₃. t,) einerseits und das seitliche Schrägstrahlenbündel (ök_{a h}) andererseits eine günstige relative Durchstoßungshöhen-Differenz (öt]i. b=ok₁ f,-<5Aa (,^aufgeprägt wird.

Diese relative Durchstoßungshöhen-Differenz (6η₃ >,) steigt wegen ihrer Brechzahlen-Abhängigkeit für ein zwischen den Teillinsen (III, und MI^ eingeschlossenes Medium Luft (m=\) auf einen Maximalwert an, Hierbei wird also die eingekittete Glaslinse (UI^ eliminiert und durch einen Luftraum (Luft-Linse) ersetzt, wie iti den folgenden Ausführungsbeispielen nach der Erfindung datenmäßig gezeigt ist.

Für die neuen Objektive nach der Erfindung werden acht Beispiele gegeben, welche sämtlich nach dem vorbeschriebenen Könstfuktiönsprinzip bemessen und

dabei auf die Äquivalentbrennweite F= 1 als Einheit aller Längenmaße bezogen sind. In den zugehörigen Datentafeln, die sich in den Unteransprüchen Finden, sind die Krümmungsradien (R, PJ) der vorderen bzw. rückseitigen Flächen der einzelnen Linsen in fortlaufender Durchnumerierung von der Objektseite zum Bilde hin bezeichnet. Für alle Beispiele ist jeweils die relative Öffnung und die bildseitige Schnittweite S'x mit angegeben.

Sofern diese Objektive in Übereinstimmung mit den vorgesehenen Arbeitsaufgaben nur für einen sehr schmalen Spektralbereich verwendet werden sollen, bezieht sich die jeweilige Brechzahl (n) auf eben diesen schmalen Spektralbereich. Im Falle des Einsatzes der neuen Objektive für Abbildungsaufgaben, die einen Spektralbereich von endlicher Breite zu überdecken haben, ist statt der sogenannten monochromatischen Korrektion der Bildfehler eine Achromatisierung derselben über den dann geforderten breiten Spektralbereich herbeizuführen, wozu in an sich bekannter Weise die Gläser derart festgelegt werden, daß durch ihre jeweiligen v-Werte (ABBEsche Zahl v) die erforderliche Farbdispersion der benutzten Gläser dann zur Behebung der chromatischen Abweichungen dient.

Im Zuge der Erfindung wurde dabei bestätigend gefunden, daß für die Entwicklung der sogenannten Ausgangsformen (Vorform) für die erfindungsgemäßen lichtstarken Weitwinkelobjektive dann im Verlauf der anschließenden Rohgestaltung (Rohform) in bekannter Weise mit der dabei normal üblichen Erstkorrektion im SElDELschen Bereich (3^ter Ordnung) die Verwendung einer der Standard-Brechzahlen - z. B. für die gelbe «/-Linie des sichtbaren Helium-Spektrums mit Aj = 5876 AE - vvie sie aus den Glaskatalogen der Herstellerfirmen optischer Gläser zu entnehmen sind, jederzeit in bekannter Weise erfolgen kann.

Bei den im folgenden diskutierten Ausführungsbeispiel ist Bezug genommen auf die Datentabellen in den Unteransprüchen, die gemäß der Beziehung: Beispiel 1 = Anspruch I+ IV zugeordnet sind, sov.ie auf die Fig. 1-4 der Zeichnungen, die schematisch die Linsenschnitte der betreffenden Beispiele wiedergeben. Im Beispiel 1.) (Fig. 1) ist zunächst eine Ausgangsform für monochromatisches Licht angegeben, bei welcher das der längeren Konjugierten unmittelbar benachbarte Negativglied (1) in zwei Einzellinsen aufgespalten ist, die ein entgegengesetztes Stärkevorzeichen besitzen und dabei insgesamt aber zerstreuend wirken. Solche Zerlegungen der Frontlinse von Weitwinkelobjektiven mit langer Schnittweite sind vielfältig bekanntgeworden — wie z. B. in den deutschen Patentschriften 11 87 393/ Fig. 2 und Fig. 3, 12 20 164. 12 50 151 etc. - bei denen stets innerhalb dieses aufgespaltenen Linsen-Paares ein Luftraum von der Form einer Zerstreuungslinse verwendet worden ist, während im vorliegenden Beispiel 1.) diesem dünnen Luftraum die Form einer Sammellinse zuerteilt wurde. In diesem Beispiel, welches die Ausgangsform für ein Objektiv nach der Erfindung repräsentiert, dessen relative öffnung 1/1,75 für eine angulare Gesichtsfeld-Ausdehnung von 61" sein soll, sind einige Radien mehrfach verwendet, wobei der das Vorderglied abschließende Meniskus (IV=M^aIs v< HOEGHsche NulNLinse mit einer Flächenbrechkraftsumme (Φιν) ausgebildet ist, die exakt gleich 0 (Null) ist und damit zugleich die natürliche untere Grenze des Merkmals (D) gemäß Vorliegender Erfindung bildet.

Demgegenüber besteht im Beispiel 2.) das objektseitige Negativglied (1) aus einer plankonkaven Einzellinse,-wodurch veranschaulicht wird, daß dieses Frontglied nicht unbedingt — und damit abweichend von der bisher üblichen Bauweise — als ein gegen die Objektseite konvex gekrümmter Meniskus ausgebildet werden muß. Ebenso ist in diesem Beispiel Z) die das Objektiv bildseitig begrenzende letzte Sammellinse als Plankonvexlinse ausgebildet, deren blendenseitige Planfläche dem nachschaffenden Optik-Konstrukteur nahegelegt, daß diese Glas-Luft-Fläche sowohl mit positiver als

ίο auch mit negativer Krümmung versehen werden kann, da ja die Planfläche den inneren Grenzfall zwischen den beiden Fällen bildet. Diese Ausgangsform ist für die Erstellung eines Objektivs der relativen öffnung 1/1,6 mit einer angularen Gesichtsfeld-Ausdehnung von 62° vorgesehen (Fig.2). Hierin ist der die Vordergruppe beschließende und gegen die Objektseite konvex gekrümmte Meniskus (IV = Mj als Negativ-Meniskus ausgestattet, so daß seine Flächenbrechkraftsumme (Φίν) negativ ist. Darüber hinaus lehnt sich dieses Objektiv sehr nahe an das vorausgehende Beispiel 1.) an, wobei das erste Negativglied (l.\) der hinteren Baugruppe von der ihm nachfolgenden Vorderfläche der Linse Lw durch einen äquikonvexen Luftraum (Luftlinse) getrennt ist Die spezifische Gestaltung zeigt adf, daß dieser Luftabstand im Gegensatz zu den älteren Anordnungsvorschlägen für die hintere Baugruppe der vorliegenden Objektivklasse selbst bei sehr hohen Lichtstärken nicht unbedingt ungleichschenklig geformt sein muß. Bei diesem Objektiv ist der Gesamtaufbau außerdem derart eingerichtet, daß die bildseitige Schnittweite (s\ ) mit sehr großer Genauigkeit gleich der paraxialen Gesamtbrennweite (F) des Objektivs ist, so daß also dabei der hintere Hauptpunkt des Gesamtsystems praktisch genau im axialen Scheitel der letzten Linsenfläche (R'_t)

Η liegt.

Im Zuge der Untersuchung zur vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß bei einer Zerlegung des Positivgliedes (III) in wenigstens zwei Teillinsen mit gleichem oder entgegengesetztem Vorzeichen der Brechkraft dann die stärker sammelnde Teillinse (III_a) gegenüber der dem nachfolgenden Meniskus (IV) benachbarten Teillinse (U\_b) mit einer derart großen positiven Brechkraft bemessen ist. daß ihr absoluter Wert kleiner ist als drei Viertel der Flächenbrechkraftsumme der objektseitig aufgestellten Teillinse III_a dieses Positivgliedes (III), in Übereinstimmung mit dem oben angegebenen Merkmal (F) des diesbezüglichen Unteranspruches. In dieser Weise ist das Teilglied (III) sowohl in den Beispielen 3.), 4.) und 5.) als auch in dem letztgenannten Beispiel rf.) bemessen worden.

Das Beispiel 3.) zeigt eine Ausführungsform der neuen Objektive nach der Erfindung, bei denen das Positivglied (III) aus zwei Linsen mit entgegengesetztem Vorzeichen der Brechkraft zu einem Doublet zusammengesetzt ist. nämlich aus der Sammellinse Lu und der Zerstreuungslinse Ln* während der diesem Teilglied nachfolgende und gegen die längere Konjugierte konvex gekrümmte Meniskus als positiver Meniskus ausgebildet ist. so daß seine Flächenbrechkraftsumme (Φ\\ί) also ein positives Vorzeichen aufweist Bei diesem Beispiel 3.) ist eine monochromatische Fehlerkorrektion im SEiDELschen Bereich 3^lef Ordnung durchgeführt und damit der Übergang Von einer Entwicklungsaus*

gangsform zu einer vorkorrigierten technischen Rohform vollzogen, Letztere ist damit die unmittelbare Vorform für ein lichtstarkes feinkorrigiertes System der Öffnung 1/1,5 (F ig. 3).

Im Beispiel 4.) ist eine weitere Ausführungsform gemäß Fig.3 gegeben, weiche in der Vordergruppe ebenfalls ein aus zwei Einzellinsen mit entgegengesetztem Vorzeichen der Brechkraft kombiniertes Positivglied (III) mit innerer Kjttfläche aufweist, während das erste Negativglied (V) der hinteren Baugruppe aus einem Glase besteht, dessen Brechzahl für die vorgesehene Arbeitswellenlänge kleiner ist als 1,50, um somit eine noch größere Brechzahlendifferenz zur nachfolgenden Zerstreuungslinse (U) zu realisieren. Auch dieses Objektiv ist für die Aufzeichnung von Signalen in einem sehr schmalen Spektralbereich vorgesehen und dementsprechend monochromatisch im Bereich 3^Ier Ordnung vorkorrigiert zur Erstellung eines lichtstarken Systems der relativen öffnung 1/1,5 und 62° angularer Ausdehnung des objektseitigen Gesichtsfeldes.

Die Ausführungsform nach Beispiel 5.) (Fig.3) betrifft ebenfalls ein monochromatisch vorkorrigiertes Objektiv, dessen relative öffnung auf //1,4 gesteigert ist und bei dem sowohl der erste Radius (R;) der Vordergruppe als auch derjenige (Rs) de- hinteren Baugruppe gegenüber den beiden vorausgehenden Beispielen flacher gestaltet, also mit einer geringeren Flächenkrümmung ausgestattet wurde. Während im Beispiel 4.) das in der Vordergruppe an zweiter Stell«? stehende Negativglied (II) eine kleinere Brechzahl als 1.50 besitzt, ist die Brechzahl dieses Teilgliedes auf über 1,60 gesteigert worden. Die bildseitige Schnittweite (s\ ) wurde dabei größenordnungsmäßig derjenigen des voraufgehende Beispiel 4.) angeglichen.

Das Beispiel 6.) ist für die relative Öffnung /"/13 vorgesehen und dabei für die Aobildung in einem sehr schmalen Spektralbereich in jener vereinlachten Bauform nach Fig. 2 angelegt, bei welcher das in der Vordergruppe dem Meniskus (IV) objektseitig vorgetchaltete Positivglied (III) aus einer einzelnen Bikonvexlinse besteht Dieses Objektiv ist besonders geeignet für die photo-elektromsche Aufzeichnung und wird hierbei für die Verwendung mit weit verbreiteten Aufnahmeröhren von 1,6 inches Durchmesser mit einem nutzbaren Bildfeld von 40.0 mm Durchmesser bei einer Eigenbrennweite von f =33,323 mm vorgesehen, bei welcher dann ein brauchbarer Bilddurchmesser von 1,2 f genuin wird.

Eine feinkorrigierte Ausführungsform der neuen Objektive ist im Beispiel 7.) gegeben. Dieses lichtstarke Weitwinkelobjektiv ist für eine relative Öffnung von 1/1,4 für die Herstellung von Farb-Aumahmen vorgesehen und dementsprechend über jenen breiten Spektralbereich hinweg achromatisiert, der sowohl für Negativ als auch für Umkehrfilme der modernen Farbphotographie benötigt wird. Der Linsenscnnitt dieses Systems entspricht dem in der F i g. 2 schematisiert dargestellten Aufbau, bei welchem das bikonvexe Positivglied (III) der Vordergruppe aus einer Einzellinse besteht. Der diesem Positivglied voraufgehende zweite Luftabstand (Luftlinie *) — gezählt in der Aufnahme-Lichtrichtung von der Seite der Objektseite her — besitzt dabei ebenfalls die Form einer meniskeniörmigen Sammellinse, weist aber im Gegensatz zu dem voraufgehenden Beispiel 6.) nicht eine negative Flächenbrechkraftsümme (Φά) sondern vielmehr eine sehr schwach positive Wirkung für die achsennahem Parallelstrahlen auf,

Zur weiteren Verfeinerung der Abbildungsleistung ist im Beispiel 8.)(Fig.4)das Positivglied (Ill)dcr Vordergruppe a'is mindestens zwei Teillinsen gleichnamigen Vorzeichens zusammengesetzt, weiche in einem endlichen axialen Abstand aufgestellt sind und ein sehr niedrigbrechendes Medium zwischen sich einschließen, um jene innere — für die Bildleistung insbesondere in den ausgedehnten seitlichen Gesichtsfeldteilen so überaus fortschrittlich wirkende — Durchstoßungshöhen-Differenz der weiter oben beschriebenen Art, zwischen den dieses Teilglied (III) passierenden Parallelstrahlen einerseits und Schrägstrahlen andererseits, zu erzeugen. In der Nebenzeichnung F \ g. 4a ist dieses eingeschlossene Medium als Zwischenlinse (HI₄)

ίο gezeichnet, die aus einem sehr niedrigbrechenden Glas oder aber zur Erzielung einer besonders hohen Wirkung aus dem Medium Luft besteht. In der Nebenzeichnung F i g. 4b sind die durch eine solche Aufspaltung zwischen den Teillinsen III_a und HIj, erzeugten Durchstoßungshöhen-Differenzen im Inneren des Positivgliedes (III) schematisiert dargestellt.

In Übereinstimmung mit den Datenangaten dieses für eine relative öffnung von 1/1,4 feinstkorrigierten Beispiels ist gemäß der weiter oben dargelegten

2Q geometrisch-optischen Verhältnisse diese Zwischenlinse (HIJ des Positivgliedes (III) als Luftlinse ausgebildet, um so die reziproke Brechzahlenwirkung des Mediums dieser Zwischenlinse maximal ausschöpfen zu können. Bei einer solchen Zerlegung dieses Positivgliedes (III) besteht jedoch die Gefahr des Auftretens sehr störender Aberrationen höherer Ordnung, insbesondere im seitlichen Gesichtsfeld, sobald versucht wird, die innere Luftlinse dadurch zur Steigerung der Lichtstärke (relative Öffnung) des Gesamtsystems heranzuziehen, daß man den sie einschließenden Begrenzungsflächen der Teillinsen HL und Uli, größere sammelnde Eigenbrechkräfte erteilt, die als Flächenbrechkraftsumme einen einschlägigen Beitrag zur Äquivalent-Brechkraft des Gesamtobjektivs — etwa mehr als ein Viertel oder gar mehr als ein Drittel der letzteren - liefern. Zur sicheren Vei meidung einer in dieser Richtung hin möglichen, aber unerwünschten Herabsetzung der angestrebten hohen Bild^rchärft insbesondere für weitgeöffnete Bündelquerschnitte ist bei diesem Beispiel 8.) die Bedingung (G) des diesbezüglichen Unteranspruches technisch realisiert worden.

Die vorstehend diskutierten Beispiele sind zur Erleichterung eines gegenseitigen Vergleiches in der Weise aufgebaut, diß die letzten drei Linsen des Hintergliedes (H) aus Gläsern bestehen, welche jeweils dem gleichen Glastyp zugehören. Weiterhin sind dabei insbesondere die Gläser der Linsenglieder Vl sowie VII derart bemessen, daß in inneren Nachbarflächenradien (R'f) sowie Ri) ohne Beeinträchtigung der erstrebten hohen Bildleistung sowohl dem Betrag als auch dem Vorzeichen nach gleich gestaltet werden. Damit wird dem nachschaffenden Optik Konstrukteur die Möglich keit aufgezeigt, diese beiden inneren Nachbarflächen zu verkitten und damit die Gefahr auszuschließen, daß sich

ϊΐ die weitgeöffneten Schrägstrahlenbündel für die settli chen Bildpartien zu sehr dem Grenzwinkcl der Total-Reflexion nähern. Diese Gefahr könnte nämlich bei sehr großen Bündelquerschnitten entsprechend deren sehr hoher relativen Öffnung in und außerhalb der Achse speziell für die äußeren Randstrahlen dann erwachsen, wenn an dieser Stelle — etwa durch die Glaswahlen bedingt — relativ stark gekrümmte Flächen einen Luftraum einschließen würden. Bei der Nutzung nur kleinerer relativer öffnungen und der Verwendung relativ kleiner Radien besteht die Vorerwähnte Gefahr einer zusätzlichen Vignettierung an dieser Stelle jedoch nicht, da dann in bekannter Weise die Schrägslrählen* Durchstoßungswinkel entsprechend kleiner werden,

somit also de facto immer mehr von der Gefahrenzone des Grenzwinkel-Bereiches der Totelreflexion abrükken. Dieser letztgenannte Fall ist jedoch nur dann von Bedeutung, wenn die Radien der genannten beiden inneren Nachbarflächen (R'b sowie Rj) eine endliche Differenz besitzen sollen, um bei einer vorgegebenen Glaswahl noch jene spezifische Korrektionsverfeinerungen vornehmen zu können, die bei Gleinhheit der Radien und einem verschwindend kleinen Abstand beider Flächen (Fall der Verkittung) und vorgegebener Glaswahl dann technisch nicht realisiert werden könnten.

Darüber hinaus zeigen die Beispiele, daß durch das neue Konstruktionsprinzip dem Optik-Konstrukteur ein

Tafel I

sehr breiter Variationsraum erschlossen worden ist Zur Vereinfachung der übersichtlichen Betrachtung der ausgewählten acht Zahlenbeispiele nach der Erfindung werden in der folgenden Tafel I zunächst die numerischen Werte für jedes einzelne Beispiel zu den Merkmalen (A), (B) und (C) gegeben. Daraus ist insbesondere zu ersehen, daß die Flächenbrechkraftsumme /φ ι der beiden die Luftlinse λ einschließenden Krümmungsradien sowohl negativ als auch positiv bemessen werden kann, wobei darauf verzichtet v/urde, für den inneren Grenzfall — Φ = ±0 — zwischen den beiden Vorzeichenlagen ein demgemäß gestaltetes zusätzliches Beispiel zu geben.

Beisp.	Merkmal	(B)	Φν	(C)
	(A)	- 0,04289 Φ	- 0,42333 Φ	= - 0,48488 Φ_ΙΠ
1	0,33663 Φ,	- 0,04289 Φ	- 0,42333 Φ	= - 0,48071 Φ_ΙΠ
2	0,33508 Φ,	+ 0,09655 Φ	- 0,68733 Φ	= - 0,67676 Φ,_π
3	0,60147 0,	+ 0,12263 Φ	- 0.72677 Φ	= - 0,70376 Φ,,,
4	0,25838 Φ,	+ 0,13607 Φ	- 0,57423 Φ	= - 0,59369 Φ,,,
5	0,26363 0_t	-0,02321 Φ	- 0,44544 Φ	--0,5061Ia₁₁₁
6	0,39663 Φ,	+ 0,04173 Φ	- 0.57264 Φ	= - 0.62801 Φ,,,
7	0,50712 Φ,	- 0,042Ρ2 Φ	- 0.56564 Φ	= - 0,60385 Φ,,,
8	0.31997 Φ,

In dieser Zusammenstellung ist also die Flächenbrechkraftsumme Φιι gemäß Merkmal (A) sowie die Luftlinsenbrechkraftsumme Φ_χ gemäß Merkmal (B) sowie dis Linsenbrechkraft Φν für das Negativglied (V) einmal seinem effektiven Werte nach und zum andern ii. Relation zu Φιιι gemäß dem Teilmerkmal (C) angegeben.

In der nr :hfolgenden Tafel II ist die korrespondierende Zusammenstellung für die Effektivwerte der Flächenbrechkraftsumme (Φι\) für die in sämtlichen Beispielen einheitlich als Einzellinse angesetzte Modifikation des v. HOEGHschen Meniskus gemäß Merkmal (D) aufgeführt. Sofern dieser Meniskus aus irgendwelchen Opp'ortunitätsgriinden aufgespalten werden soll, tritt die Summe aller einzelnen Flächenbrechkräfte des zusammengesetzten Meniskus in den Btmessungsrahmen des Merkmals (D) ein. Weiter sind in der Wertetabelle zu Merkn.al (E) die betreffenden Relationen ohne Angabe des Vorzeichens aufgeführt, da die Linseuglivder V und VI btide zerstreuen und demgemäß

TaIeI II

eine negative Linsenbrechkraft aufweisen.

In einer weiteren Spalte dieser Tafel II ist die eben

ν-, diesen Beispielen jeweils zugemessene Lagen-Relalion für den Fall der Aufspaltung des Positivgliedes (III) in die Gliedteile IU* und IH₆ gegeben, wobei das jeweils eingeklammerte negative beziehungsweise positive Vorzeichen angibt, daß die Zerlegung des Gliedes (III)

ir Linsen entgegengesetzten beziehungsweise gleichnamigen Vorzeichens erfolgt ist in Übereinstimmung mit dem zusätzlichen Merkmal (F) des ersten Unteranspruches (Anspruch 2). Schließlich ist in der letzten Spalte an Hand des Beispiels 8.) gezeigt, daß die innere

4-j Flächenbrechkraftsumme (Φ,) gemäß dem Merkmal (G) (Anspruch 3) bei einer Zerlegung des Positivteilgliedes in der Tat nur mit einer geringen Brechkraftsumme bemessen ist, um an dieser Stelle des Positivgliedes iIII) in der Vordergruppe ein zusätzliches Auftreten der oben beschriebenen unerwünschten Aberrationsanteile mit Sicherheit zu vermeiden.

Beisp.	Merkmal	Il I	<f)	KiI
	(D)	0.28501 Φ,,
1	±0	0,28501 Φ_ν(	-	-
2	- 0,02228 Φ	0,50769 Φ_ν,	(-) 0,37949 Φ_ηΐβ	-
3	+ 0,14919 Φ	0,48576 Φνι	(-) 0,37123 Φ,,,_β	-
4	+ 0,16308 Φ	0,44636 Φνι	(-) 0,34021 Φ,,,,	-
5	+ 0,14349 Φ	0,30137 Φ_νΜ	-	-
6	+ 0,01885 Φ	0,38381 Φ_ν,	-	-
7	+ 0,08602 Φ	0,42866 Φνι	(+J 0,53301 Φ,,,	+ 0,06956 Φ
8	+ 0,05744 Φ

P=C

Ffl + cs

Beispiel 3.)

C= (2R₅)-'

C₂= -6.8167258 · 10-'

C₃ = O

Ci = 0

C₅ = O
Beispiel 4.)

C₂= -6S927605 ■ 10"'

22

Die neuen Objektive nach vorliegender Erfindung sind sehr geeignet für die Ausgestaltung mindestens einer Linsenoberfläche als »asphärische Fläche«, wobei es ein Mitbestandteil der vorliegenden Erfindung ist, daß für die asphärische Gestaltung eine Linsenfläche gewählt wird, welche tunlichst in der Umgebung des Blendenraumes und damit also vorzugsweise an einem Orte kleiner Linsendurchmesser liegt. Im technischen Einsatz kann dabei sowohl eine konvexe als auch eine konkave Linsenfläche zur Deformierung herangezogen to werden. Im Interesse eines einheitlichen Vergleiches wurde bei sämtlichen ausgewählten Beispielen mit einer Vor- beziehungsweise Feinkorrektion die der Objektseite zugewendete konkave Fläche des inneren Negativgliedes (V) als asphärische Fläche ausgebildet, is worauf nur bei den beiden Ausgangsformen (im Beispiel ί und Beispiel 2) verzichtet wurde.

Die asphärische Gestaltung einer deformierten Fläche ist bekanntlich bestimmt durch die Pfeilhöhe:

C₁= -3.3707146 ■ 10~^J C₄= -6.5514705 -ΙΟ"⁴ C₅ 1.4261777 · ΙΟ"⁴

Beispiel 5.) C -(2Rj)-¹ C₂= -9.0812881 · 10-' C₃= +1.2906443 · 10-' C₄ = O C₅ = O

Beispiel 6.) C₁=

worin //die Höhe des Achsenlotes an seinem jeweiligen Flächendurchstoßungsort ist und C in den einzelnen Beispielen folgende Werte annimmt:

C₂= -8.6653823 -10-' C₃=O C₄ = O C₃ = O

Beispiel 7.)

Cl -(2Rj)-« C₂= -7.0914772 · 10-' C3=0 C₄ = O C₃ = O

Beispiel 8.)

C ä(2R₅)-i

C₂ 75340850· 10-'

C₄ = O C₃ = O

wobei in allen Fällen der Radius Rs den Scheitelradius der Asphäre am Ort ihres Flächen-Schnittpunktes mit der optischen Achse bedeutet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sehr lichtstarkes Weitwinkelobjektiv bestehend aus einer sammelnden Vordergruppe (V) und einer in Aufnahmerichtung nachfolgenden hinteren Gruppe (H), von denen die Vordergruppe (V?objektseitig von einem stärker brechenden Negativglied (I) begrenzt wird, dem mit Luftabstand ein schwächer brechendes zweites Negativglied (II) nachgeschaltet ist, dem seinerseits ein Positivglied (III) folgt, wobei ι ο diesem Glied (III) ein in der Nähe der Blende angeordneter und gegen die Objektseite konvex gekrümmter Meniskus (YV) von nur geringer absoluter Flächenbrechkraftsumme (Linsenbrechkraft) folgt, dem seinerseits bildseitig die hintere is Gruppe (H) folgt, die zwei luftgetrennte Negativglieder (V, VI) enthält, denen bildseitig zwei ebenfalls luftgetrennte Positivglieder (VII, VIII) mit bild seitig konvexen Flächen nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (I—Viii) des Objektivs folgenden Bemüssungsregeln genügen:

25

30

Φιι <-§-., (A) Ιφ.Ι < 0,185 Φ (B) 0,85 Φ,,, > -Φν (C) |ΦΐνΙ < 0,185 Φ (D) Φν < 0,90 Φνΐ (E) "viii > 7!_ν ί "νίπ (E-) «ν (E")

35

ι bis Φνΐ = Linsenbrechkraft der jeweils im Oberbegriff definierten Glieder I bis VI,

Φ« = Brechkraft der zwischen den Glie

dern II und III angeordneten Luftlinse,

Φ = Äquivalentbrechkraft des Ge

samtobjektivs,

nm,nv—nv\\\ = Brechzahlen der für die Glieder ΠΙ, bzw. V-VIII verwendeten Gläser.

2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vordergruppe (V) des Objektivs das Positivglied (III) aus wenigstens zwei Teilelementen zusammengesetzt ist, und für die Brechkraft Φιιι₃ des der Objektseite zugekehrten vorderen Teilelements (HI₃) sowie die Brechkraft Φΐπ^ des bildseitigen Teilelements (Uh) folgende Bedingung gilt:

|<Ζ>_ΙΙΐ4|<0,75Φ,,,

(F)

3. Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Positivgliedes (III) zwischen dem vorderen Teilelement (III_a) und dem hinteren Teilelement (III&) eine — besonders vorteilhaft als Luftlinse ausgebildete — innere Zwischenlinse (III,) angeordnet ist, für deren Flächenbrechkraftsumme Φ/ folgende Bedingung gilt:

(G)

4. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der an Luft grenzenden Linsen-Oberflächen als deformierte Fläche ausgebildet ist, wobei eine solche asphärische Fläche vorzugsweise die Begrenzungsfläche einer in Blendennähe aufgestellten und daher mit einem relativ kleinen äußeren Durchmesser ausgestatteten Linse ist.

5. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Daten: F= 1,0000 1/1,75 y_=+0,9931

Teilglied Linse Radien Dicke Scheitel- Brechzahl Bez.

abstand

HI

IV

R\i = + 6,00 P 081 0,029 1,620 Ria = + 10,0 R\b = + 36,0 0,045 0,320 R vb = + 0,92 1,570 0,080 (ä) 0,358 Ri
Rt = + 1,40
= + 0,92 1,508 0,282 0,010 Ri
Ry = + 1,40
*<- 1,96 1,713 0,240 CS= 0,240 Ra
Ra· = + 0,80
= + 0,80 1,713

Fortsetzung Linse • viii Linse Radien 23 06 346 1 + plan
+ 1,00 1/1,6 (a) 0,280 CS = 0,075 Scheitel
abstand 4 H Daten: Brechzahl Bez. V 1,508 U 3 Teilglied Ls L_x R₅ =
Rs· = Dicke Λ⁷-=+1,0000 1,565 V Dicke + 1,40
+ 0,92 0,065 0,2"Q 0,035 0,110 Brechzahl Bez. Scheitel
abstand 1,847 L₆ L₂ R₆ = - 6,00
+ 1,50 0,075 1,508 1,508 VI + 1,40
-1,92 0,080 0,240 0 0,300 1,788 L₁ Li R₁ =
Rt = - 1,50
+ 0,92 0,035 1,847 1,713 VTI + 0,81
+ 0,79 0,104574 0,001 0,355 1,788 U L, *!■ = + 0,92
- 0,92 0,240 1,788 1,713 vm 6. Objektiv nach Anspruch -6,00
+ 1,50 folgenden 0,015 Ls -36,0
- 1,65985 0,095 1,788 Teilglied 1, gekennzeichnet durch die -1,50
+ 0,92 0,250 I U F= 1,0000 Radier + 0,92
-0,92 0,!J0 π L₁ Ri =
Ar = + plan
-1,66895 0 UI * R₁ =
Ar - 0,001 IV Ar = V R_v = VI ^Rr\, = VII A₆ = A₇ -
A₇ =

5 6

7. Objektiv nach Anspruch 2 und 4, gekennzeichnet durch die folgenden Daten: F= 1,0000 1/1,5 Λ*»= 1,0336

Teilglied Linse Radien

VIII

Dicke Scheitel- Brechzahl Bez.

abstand

Ri
Rv = + 2,368
= + 0,912 L₂ Ri
Rr = + 1,588
= + 0,802 L_ia Ru
Rya = + 1,129
= - 0,723 Ln Rn
η
"3'S = - 0,723
^. i ΟΟΛ La Ra
Ra- = + 0,842
= + 1,017 Ls Rs
Rs- = - 2,439
= + 1,086 L₆ Re
Rt,- = - 1,205
= + 1,300 L₁ R-!
Rr = + 1,300
= - 0,840 Ls R« = + 2,680
= - 3,65657

0,0667

0,0672

0,6026

0,0687

0,1425

(a) 0,4096

0,0014

0,0945

GS= 0,1860

0,0455

0,0343

0,2574

0,1000

0,1476

0,0020

1,662 1,435 1,721 1,730 1,731 1,516 1,847 1,788 1,788

8. Objektiv nach Anspruch 2 und 4, gekennzeichnet durch die folgenden Daten: F=I₅OOOO t/1,5 /„=0,9863

Teilglied Linse Radien

Dicke Scheitel- Brechzahl Bez.

abstand

-ία

R\
Rr = + 2,650
= +0,790 0,0670 0,1360 1,626 Ri
Rr = + 1,237
= +0,891 0,0900 0,4705 1,459 Ria
Rra = + 1,164
= - 0,738 0,5370 0 1,742 Ru
Ry₁, = - 0.738
= - 1,771 0,0610 0,0025 1,773 i?4
A4- = + 0,827
= +1,015 0,1045 0.1830 1,730 CS =

Fortsetzung Linse Radien 23 06 346 Scheitel- 8 // Teilgliet abstpiid Li Äs =
A₅. = Brechzahl Bez. 7 V Dicke 0,1830 U Re =
A₆. = 1,492 VI - 3,625
+ 0,832 0,0525 0 Li A₇ =
Rr - 1,847 tu - 1,216
+ 1,040 0,0350 0,0020 Rt =
A₈. = 1,787 VIII + 1,040
- 1,040 0,2145 1,788 + 3,735
-1,7114 0,0970

§. Objektiv nach Anspruch 2 und 4, gekennzeichnet durch die folgenden Daten: F=I₁OOOO 1/1,4 Λ⁷-=+0,98739

m — ——: — —-—-—■ ■—^—' ■ ——-— ■ —-

itilglied· Linse Radien Dicke Scheitel- Brechzahl Bez.

abstand

L₁

Ry = +4,171
= +0,783 0,0660 0,1940 1,623 Rl
Rr = + 2,351
= + 1,426 0,1020 0,2930 1,617 Ry. = + 1,253
= - 0,795 0,5390 0 1,713 Ryb = - 0,795
= - 1,688 0,0660 0,0020 1,749 Ra
A4- = + 0,777
= +0,916 0,1730 0,2160 L731 CS = As
A₃- = -4,710
= + 0,968 0,05UO 0,1670 1,461 A₆
Ä6· = -1,310
= + 1,310 0,0500 0 1,847 A₇
Rt = -0,979 0,2000 0,0020 1,788 Rg
Rs = + 6.916
= -1,6943 0,1100 1,788

I 9 ■ Linse 15 Linse 23 06 346 10 1,0000 = + 9,870
= + 0,961 1/1,3 y„= +0,99105 V GS= 0,2400 H Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet durch die folgenden Daten: = + 6,4168
= + 0,9717 1/1,4 y„=+0,98631 V CS= 0,18149 H 1 if 10. Objektiv nach j V Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet durch die folgenden Daten: Radien Dicke Scheitel- Brechzahl Bez. 0,0650 1,509 Dicke Scheitel- Glaseigenschaften Bez. 0,13173 1.4645/65,7 ϊ ftl /.. j L_x F- = + 1,495
= + 0,920 abstand 0,1000 1,0000 = +1,7468
= +0,8874 ^abstana „_d/v_d 0,12334 I
Teilglied Rt 0,0650 1,575 0,0600 1,847 Radien 0,06664 1,5814/40,9 0,02709 1,8467/23,8 •ν L₁ 1 L₁ = + 1,341
= - 2,047 0,2950 0 = + 1,2616
= -2,05ö7 0,24624 0 ι ^l j vn
a r\ 0,0840 1,509 0,2400 1,788 Rv 0,07661 1,4645/65,7 0,23932 1,7883/47,4 I Ly I Li = + 0,805
= s. n.g25 (ff) 0,3650 0,0100 = + 0,8957
= + 1,0042 (ff) 0,36996 0,00170 1 vin rI 0,3900 1,713 0,0950 1,788 R₂
Ry 0,41826 1,7130/53,9 0,10385 1,7883/47,* ti U £-4 = - 6,005
= + 1,410 0,0010 = - 3,7242
= + 1,0370 0,00144 Rt
D 0,2400 1,713 R₃
Ry 0,23761 1,7130/53,9 tu Ls L₅ = - 1,508
= + 0,92Ü = - 1,7566
= + 0,8323 Äs R*
Rr till U U = + 0,920
= - 0,979 = + 0,8323
= - 1,0578 R⁶ ₆ Rs L₁ L₇ = + 25,40
= ■=■ 1,68068 = + 6,2880
= - 1,75655 R-,
Rt R₆
R₆- Lt Ls ti. Objektiv nach Rt R-
Rr tTeiJglied r\ I Il *' IV

11 12

12. Objektiv ruieh Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet durch die folijenden Daten: f= 1,0000 1/1,4 .■/-= + 0.98567

Teilglied Linse Radien

Scheitel· Glaseigenschaften Bez.
abstand

II