DE2420611A1

DE2420611A1 - Sechsgliedriges objektiv hoher lichtstaerke

Info

Publication number: DE2420611A1
Application number: DE19742420611
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Phys Dietzsch; Gerhard Eberitsch; Gerhard Risch
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-04-27
Publication date: 1975-01-30
Also published as: SU617760A1; FR2237211B1; FR2237211A1; CS176549B1; HU167696B; NL7409092A; DD107348A1

Description

JeNOPTiK JENA GmbH ,_/W11

11. 5. 1973 Sechsgliedriges Objektiv hoher lichtstarke

Die Erfindung bezieht sich auf ein sechsgliedriges Objektiv hoher relativer Öffnung von mindestens 1 : O_f75 und einer Bildgröße von mindestens dem 0,6fachen der Gesamtbrennweite f. Verwendungszwecke sind vorzugsweise die Röntgenschirmbild- und Oszillografenfotografie. Von der Objektseite her gesehen besteht das Objektiv aus zwei Sammellinsen, aus einem streuenden Kittglied, bei dem die dem Objekt zugewandte Fläche konkav ist und die Radien beider an Luft grenzenden Außenflächen betragsmäßig größer als f sind, aus einer bikonvexen Sammellinse sowie aus zwei weiteren Lin3engliedern, wovon das letzte eine plankonkave Smyth-Iänse zur Bildfeldebnung ist, die ihre Planfläche dem Bild zuwendet.

Bisher bekanntgewordene Objektive dieses oder ähnlichen Aufbaues haben den Nachteil, daß mit diesen nur bis zur relativen Öffnung von etwa 1 : 0,85 eine befriedigende Bildqualitat erzielt werden kann, wobei insbesondere bei größeren Bildfeldern von mehr als 0,6 f Zonenfehler der Bildfeldwölbung ver- ■ bleiben bzw. der Rand des Bildfeldes hinsichtlich Wölbung stark überkorrigiert ist. Wegen des störenden Einflusses der Bildfeldwölbung führt bei solchen Objektiven eine Erhöhung der relativen Öffnung, wie sie z. B. für Röntgenschirmbildaufnahmen zur Verkürzung der Belichtungszeit verlangt wird, stets zu einem Verlust an Auflösungsvermögen.

Außerdem enthalten bekannte Objektive dieser Art mindestens

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zwei Kittglieder, deren rationelle Fertigung - insbesondere bei größeren Brennweiten - technologische Schwierigkeiten bereitet.

Zweck der Erfindung ist es, die genannten liachteile zu beseitigen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv zu schaffen, das gegenüber bekannten Systemen ein gesteigertes ö'ffnur.gsverhältnis von wenigstens 1 : 0,75 aufweist und bei dem die optische leistung, insbesondere die Bildfeldebnung wesentlich verbessert ist. Heben dieser qualitativen Forderung soll ein solches Objektiv ökonomisch und technologisch eine Minimalvariante hinsichtlich der Anzahl der Linsen und Kittglieder darstellen, wobei die Verwendung der teuren Lanthangläser ausscheidet.

Erfindungsgemäß gelingt eine wesentlich verbesserte BiIdfeldebnung dadurch, daß für die Smyth-Linse eine Glas hoher Brechzahl von mehr als 1,70 verwendet wird, wodurch sich bei dieser Linse die Brechkraft zwar erhöht, im Enderfolg der Radius der konkaven Fläche dieser plankonkaven Feldlinse jedoch größer wird, wodurch sich die extrem überkorrigierende Wirkung bei großen Bildfeldern verringert.

Die bildebnende Wirkung der Smyth-Linse beruht darauf, daß sich die Pfeilhöhe ρ an der konkaven Fläche und damit der Optische Weg W mit zunehmender Höhe an dieser Fläche um den Betrag

W=p. SsI ändert.

Entwickelt man ρ in eine Petenzreihe und führt zusätzlich mit

/ n-1

/ = -=- 2841

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die Brechkraft ein, so entsteht

Dabei verursachen die in der eckigen Klammer stehenden Potenzen von h/ die starke Überkompensation der Biidfeldwölbung bei großen Bildhöhen, wogegen die natürliche, parabolisch verlaufende Biidfeldwölbung diese Potenzen nicht enthält. Da eine asphärische Feldlinse aus ökonomischen Gründen nicht in Betracht kommt, wird hier der Einfluß der höheren Glieder durch eine hohe Brechzahl der Feldlinse vermindert; dabei vergrößert sich wegen Ψ/η » Const, der konkave Radius r der Feldlinse im Verhältnis r~ ^r-* z. B. beim übergang von einer FeIdlinse mit der Brechzahl η = 1,5 zu einer mit η » 1,7 um den Faktor 1,235. Der Einfluß des in h/_r quadratischen Gliedes der Potenzreihe verringert sich dadurch bereits um 35 %_t der Einfluß der höheren Glieder in noch stärkerem Maße. Durch die geringere überkorrigierende Wirkung der Feldlinse auf den Öffnungsfehler schiefer Bündel wird gleichzeitig eine verbesserte Koma und eine Steigerung des Kontrastes der Abbildung erzielt. Dabei braucht bei einer solchen Feldlinse keine Rücksicht auf die Dispersion genommen zu werden, so daß hierfür übliche Schwerflintgläser in Betracht kommen.

In ähnlicher Weise wie die oben angeführte Feldlinse wirken auch streuende, zum Bild konvexe Kittflächen in Linsengliedern nahe der Smyth-Linse überkompensierend auf die Bildfeldwölbung. Auf solche Flächen wird daher erfindungsgemäß ganz verzichtet und die sphärische Korrektion bei erhöhtem Öffnungs-

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verhältnis durch eine gleichmäßige Verteilung der Brechkraft gewährleistet, indem vier von den sechs Linsengliedern sammelnde Wirkung haben. Insbesondere besitzt das vor der Smyth-Linse befindliche Glied eine Brennweite kleiner als 5 f_f wobei die sammelnde Brechkraft dieses Gliedes zum Objekt hin konzentriert ist. Die beiden ersten Linsen des Objektivs v/eisen je eine Brennweite größer als 2 f auf, dabei ist die erste bikonvex und die zv/eite als sammelnder Meniskus ausgebildet, wodurch trotz Einsparung eines Korrektionselementes der sphärische Zonenfehler gegenüber ähnlichen Objektiven reduziert wird.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Tabellen 1 bis 3 sowie in den entsprechenden Abbildungen bis 3 dargestellt. Die drei Beispiele sind für verschiedene Abbildungsmaßstäbe und Bildfelder ausgelegt, Sie kennzeichnen den Bereich für die Konstruktionselemente, in welchen eine Korrektion möglich ist. Die durch die Beispiele gesteckten Grenzen werden im wesentlichen von Tabelle 4 erfaßt.

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Tabelle	= 1	= +	1	Relative Öffnung 1 :	= 0,2100	0,73	Abbe'sehe
f	= O			Bildkreisdurchmesser		= 0,6 f	Zahlen
Λ¹	Radien			Dicken und Luft-	= 0,0500	Brechzahlen	Ve
			abstände
	= +			= 0,2500	e	63,9
XV
Ί	= +	3,7618	^d1	= 0,1600	1,5186
r₉			I
C.	= ·	3,8524	I₁	= 0,1050		55,3
			I
J)	= +	0,9409	^d2	- 0,3150	1,6413
*^rA*			C
	* -1	2,6738	¹P	» 0,1306		33,6
			ά
D	a +	1,9586	d.	= 0,1500	1,6522	55,3

O	= -	0,5627	^d4	= 0,0030	1,6413

/	= +	2,7727	1,	= 0,4000		50,6
^r8			J
O	3 +	1,2258	^d5	= 0,1500	1,6615
			j
9	= - "	4,2100	h	= 0,0400		56,6
^rm			^d6
Ί U	= co	1,2810			1,6254
^rii
1 ι	2,5217	^d7		29,3
^ri2
I £	0,5104		1,7231
^r13

Folgende Toleranzen sind zugelassen:

Reziproke Radien

Dicken und Luftabstände (außer 1.) Brechzahlen Abbe^fsehe Zahlen

+ 0,05/f ± 0f02 f;

t °»⁰² ί 5 %

+ 0,02 f - 0,003 f

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Tabelle	2	Relative Öffnung 1 :	0,73	Abbe'sehe
f = 1		Bildkreisdurchmesser	= 0,9 f	Zahlen
/V = 1 :	ι 6,5	Dicken und Luft	Brechzahlen
Radien		abstände	ⁿe	58,4

^Γ1 = ⁺	1,8289	Cl₁ = 0,2472	1,6152
ι		I
r_o = —	4,4415	I₁ = 0,0010		58,4
		I
r., = +	1,2039	d_o = 0,2256	1,6152
j
^rA = ⁺	5,9927	Ip = 0,1300		32,0
4
	2,8995	d, = 0,1795	1,6776	58,4

r,- = +	0,5918	d. = 0,2472	1,6152
		•τ
r₇ = +	2,7289	I^ = 0,2552		52,8

r_R = +	7,2998	d,- = 0,2151	1,6251
O
r_Q = -	1,8580	1. = 0,0029		55,7
-
^r10 ^{= +}	0,9231	dr = 0,5218	1,5713
I V/
T₁₁ » +	3,7194	lc = 0,1804		27,5

r_1?=-	0,6127	d₇ = 0,0589	1,7471

r«.-, = oo

Folgende Toleranzen sind zugelassen:

reziproke Radien + 0,05/f

Dicken und Luftafcstände + 0,02 f; (außer für I₁ u. 1.) Brechzahlen
Abbe'sehe Zahlen

+ 0,02

+ er et 0 /°

* 0,001f

+ o,02f - O,OO29f

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Tabelle ?
f = 1

P' « 1 S 4

Relative Öffnung 1 : 0,75 Bildkreisdurchmesser = 0,9 f

Radien	2,1342	Dicken und Luft-	« 0,2894	Brechzahlen	Abbe'sehe
		abstände		ⁿe	Zahlen
	4,2103		« 0,0303		79. .j e
P₁ » +
I	1,3599	d .	c 0,2046	1,6615	50,6
r_o » —		I
	7,3457	1 a	• 0,1147

	2,6389	d »	• 0,2794	1,5914	61,0
r a +
4	0,7742	I₂ -	■ 0,2056
		C.
	6,7016	d., a	χ 0,2826	1,7045	29,8
^r6 - ⁺
r₇ a +	5,7167	d. =	• 0,2475	1,5914	61,0
/
Γο « +	1,9343	¹^ =	• 0,0399
ο		3
r_Q β -	1,0869		■ 0,5787	1,5942	58,0

J 3 +	3,6345		■ 0,3084
10		d/- =
P₁₁ ■ +	0,6813		• 0,0798	1,5360	55,2
Ί Ί
r a .		y
	^d7 ^a
Γ., « 00	I	1,7686	26,3

Folgende Toleranzen sind zugelassen: reziproke Radien + 0,05/f
Dicken und Luftabstände + 0,02 f
Brechzahlen + 0,02

Abbe'sehe Zahlen + 5 %

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Tabelle 4

Bereiche für die Konstruktionselemente

Radien

Dicken und Luftabstände Brechzahlen η

Abbe'sehe Zahlen i?

1,676/

4,633

r₃ <c 1,459
2,358<p₄ 411,610
-3,391 4 P₅*: -1,784
0,5474 r_g 4 0,805
2,401 <T P₇ <-7,795
1,155< r₈ 411,496
-5,332 4 r_g 4-1,700
0,882 ^r₁₀-C 1,369
P₁₁* 4,569

₁ C 0,309 0 <: 1^0,070 0,185^d₂<0,270

₂ < 0,180 ₃< 0,299 ₄< 0,335

0,111 < I₃C 0,303

0 < I₄ < 0,060 0,380 <Td₆ ^0,599 0,1304 I₅^O,328 1,499<rH₁ < 1,682 48,1<ί^ < 67,1

n₂ 41,661 52,5/i>₂ ^ 64,0

1,571 <f n

1,724
,661

,574^n₅ < 1,682

<35,3 <64,O

<6O,9

1,5i6<n₆<1,645 52, 1,703^n₇ ^ 1,789 25,0^^30,8

Dth/ii

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Claims

- 9 Patentansprüche

1,..' Objektiv für fotografische Zwecke mit einer relativen Öffnung von mindestens 1 : 0,75 und einem Bildfeld von mindestens dem 0,6fachen der Gesamtbrennweite f, das in Lichtrichtung betrachtet aus zwei Sammellinsen, aus einem streuenden Kittglied, dessen objektseitige Fläche konkav ist und die Radien beider an Luft grenzenden Außenflächen betragsmäßig größer als f sind, aus einer nachfolgenden bikonvexen Sammellinse mit einer Brennweite größer als f sowie aus zwei v/eiteren Linsengliedern, von denen das letzte eine plankonkave, ihre Planfläche dem Bild zuwendende Smyth-Linse ist, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Smyth-Linse eine Brechzahl von mindestens 1,70 aufweist, daß das vor dieser Linse befindliche Linsenglied eine ihre konvexe Fläche dem Objekt zuwendende sammelnde Einzellinse von der Form eines dicken Meniskus mit einer Dicke zwischen 0,38 f und 0,60 f und einer Brennweite kleiner als 5 f ist, daß die erste Linse des Objektivs eine Bikonvexlinse, die zweite ein sammelnder Meniskus, und die Brennweite jeder dieser Linsen größer als 2 f ist.
2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien r.. bis *·^» ^*^{e D}i^c^^en ^L bis d^, die Lufträume L· bis 1,-, die Brechzahlen n^ bis n~ und die Abbe'sehen Zahlen V* bis V„ der Linsen L. bis Ly innerhalb des in Tabelle 4 angegebenen Bereiches liegen.
3. Objektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die in den Tabellen 1, 2, 3 angegebenen Konstruktionselemente.

nth/Pi · ₂₈₄₁

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