DE2503860B2 - Weitwinkelobjektiv - Google Patents

Description

Im folgenden sollen die ernndungsgemäßen Objek- rerseits die Brennweite des Linsensystems, das aus

tive- anhand der Zeichnung näher erläutert werden. den vier Linsen besteht, langer als ein F/1,1 entspre-

In der Zeichnung zeigt: chender Wert ist, so werden die Beanspruchungen,

F i g. 1 eine Ansicht eines ersten erfindungsgemäßen insbesondere die Anforderungen an die optischen

Objektivs, 5 Eigenschaften der fünften Linse und der dahinter-

F ig. 2a bis 2d Aberrations-Kurven des Objektivs liegenden Linsen in bezug auf die lange bildseitige

gemäß F i g. 1, Brennweite und den großen Bildfeldwinkel sehr hoch,

F i g, 3 eine Ansicht eines zweiten erfindungs- was unter dem Gesichtspunkt des Gesamtsystems

gemäßen Objektivs und nachteilig ist.

F i g. 4a bis 4d die Aberrations-Kurven des zwei- io Die Bedingungen (2) i) und ii) sollen die Brechkraft

ten erfindungsgemäßen Objektivs. der siebten Linse festlegen, um die chromatische

Die erfindungsgemäßen Objektive haben den fol- Aberration des Linsensystems zu kompensieren, das genden generellen Aufbau: Die erste Linse ist eine aus der ersten bis siebten Linse besteht; die entZerstreuungslinse, die zweite Linse ist eine Sammel- sprechenden Größen werden unter Bezugnahme auf linse, und die dritte und vierte Linse sind negative 15 die Eigenschaften des Glasmaterials für die fünfte, Menisken, die zur Bildseite konkav sind; die fünfte sechste und siebte Linse bestimmt. Weiterhin tragen und die sechste Linse sind miteinander verbunden, diese Merkmale wesentlich dazu bei, einen Ausgleich beispielsweise verkittet, und bilden ein Linsenglied; der Aberration in dem Linsensystem zu schaffen, zwischen der vierten Linse und der fünften Linse ist das aus den vorderen sieben Linsen besteht. Wenn ein Filter angeordnet. Die siebte Linse ist eine Sam- 20 | F_li2i34i5-e | kürzer als die Brennweite ist, die F/0,6 mellinse, die achte Linse eine Zerstreuungslinse, wäh- entspricht, so werden die Anforderungen an die siebte rend die neunte Linse eine Sammellinse ist, die mit Linse hoch, wenn die Brennweite | ^1,2,3,4,5,6.71 kürder achten Linse verbunden, beispielsweise verkittet, zer als die Brennweite ist, die F/1,4 entspricht. Diese ist. Die zehnte Linse ist eine Sammellinse, die elfte strengen Anforderungen führen zu Schwierigkeiten Linse ein negativer Meniskus, und die zwölfte Linse 25 bei der Herstellung der Linsen. Weiterhin tritt aufist eine Sammellinse. grund der extremen Kompensation die Aberration in

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Ob- unnatürlicher Form auf, die nur mit sehr großen

jektive wurde von folgenden Bedingungsgleichungen Schwierigkeiten kompensiert werden kann. Wenn die

ausgegangen: Brennweite | Fi_i2>3-4i5,_e I kurzer als die F/0,6 entspre-

30 chende ist, dann läßt sich eine große bildseitige

(1) F/1,8 < I F_li2i3>41 < F/1,1, F_1121311 < 0 Schnittweite vergleichsweise leicht erreichen, die Lin-

(2) i) F/0,5 < I F₁.3«, _EI < F/0,15, F_{12 3},₅, < 0 sen hinter der siebten Linse müssen jedoch eine ii) F/l 4 < F < F/0,8 höhere Sammelwirkung haben. Wenn auf der anderen

■'■■■■ ' Seite die Brennweite langer als der F/0,15 entsprechen-

(3) 0,1 < /J₈ — /J₈ < 0,2 _{35 de Wert istj s0 ]äßt sich eine große} bildseitige Schnitt-

(4) 0,3 / < (<?, -f d₂ -f d_a + d_t + d_b) < 0,5 / weite nicht leicht erreichen. Darüber hinaus ist in

diesem Fall die Sammelwirkung der siebten Linse

dabei werden die folgenden Bezeichnungen verwendet: gering, und der Ausgleich der Koma für das Licht

mit vergleichsweise kleinem Einfallwinkel wird in

F: zusammengesetzte Brennweite; _4<J Kombination mit der achten und neunten Linse

F_1-2 ... i: zusammengesetzte Brennweite des Linsen- schwierig. Wenn die Brennweite | F_{li2f3>4i5-ei7}1 kürzer

systems, das aus der ersten bis /'-ten Linse als der F/l,4 entsprechende Wert ist, wird die Kom-

besteht; pensation durch die achte und neunte Linse extrem

df der >te Abstand oder Linsendicke; groß, was unter dem Gesichtspunkt der Kompensation

r_k: Krümmungsradius der Α-ten Oberfläche; « der Aberration unerwünscht ist. Wenn die Brennweite

f ........ langer als der F/0.8 entsprechende Wert ist, reicht die

fi,: Brechungsindex für die rf-Lime der /-ten Kompensation nicht aus, und die Petzval-Summe

^Lmse; steigt an.

V₁: Abbesche Zahl der f-ten Linse; Die dritte Bedingung (3) definiert einen Unterschied

/: Gesamtlänge des Objektivs; 50 im Brechungsindex, um die sphärische Aberration und

/_B: bildseitige Schnittweite. "»geeigneter Weise die Koma-Aberration zu kompen

sieren. Dieses Merkmal ist insbesondere dafürwesent

Durch die erste Bedingung (1) soll ein vorderes lieh, die Koma der chromsatichen Aberration in ge-Zerstreuungslinsensystem, das aus den vier Vorder- eigneter Weise zu kompensieren und die chromatische linsen besteht, derart definiert werden, daß das darauf 55 Aberration des gesamten Linsensystems in Verbindung einfallende Licht in einem breiten Winkel gebrochen mit dem Wert» und dem Krümmungsradius auszuwird, so daß es in einem vergleichsweise kleinen gleichen.

Winkel auf die fünfte Linse fällt. Dies soll m bezug Die vierte Bedingung (4) definiert die Beziehuni

auf den Bereich der Lichtstärke des Objektivs defi- zwischen den Aberrationen und der Länge des Linsenniert werden. Wenn die Brennweite | F₁^₈₁₄ | etwas 60 systems. Das bedeutet folgendes: Wenn die Länge d« über F/1,8 liegt, wird die Beanspruchung, insbesondere Linsensystems kleiner als 0,3 / ist, so wird das angedie Anforderung an die optischen Eigenschaften der strebte Ziel, das Linsensystem kurz zu machen, ir fünften Linse und der darunterliegenden Linsen ver- bezug auf das erste und das zweite Merkmal (2) i) er ringert. Wenn jedoch der öffnungs- bzw. Blenden- reicht, jedoch die Aberration verschlechtert. Wenr wirkungsgrad im Bereich von in der Praxis verwend- 65 die Länge des Linsensystems größer als 0,5 / wird baren Werten innerhalb des Lichtstärkenbereiches wird zwar die Aberration verbessert, die Gesamtlängi liegt, der nicht kleiner als 2,8 ist, so wird die Koma- des Linsensystems jedoch zu hoch. Wird das Hinter Aberration möglicherweise verschlechtert. Wenn ande- glied des Objektivs klein gemacht, um dieses Problen

7 8

zu lösen, so wird der Ausgleich der Aberrationen ver- bestellt; eine bikonvexe Linse L₁₀; einem negativ

schlechten. Meniskus als Linse L_n; und eine plankonvexe Linse L

Eine erste Lösung eines entsprechend der oben an- zwischen den Linsen L₄ und L₅ ist ein Filter eingefü; gegebenen Bedingungen entwickelten Objektivs ist in Die Radien r_x bis r₂₂, die Dicke und Abstände d_x

F i g. 1 dargestellt. Das Objektiv besteht aus den 5 r/₂₁ sind neben den Brechungsindizes H₁ bis /t₁₂ u

folgenden Elementen: den Abbeschen Zahlen V₁ bis V₁₂ für die Linsen L₁

Ein negativer Meniskus als Linse L₁; eine dicke L₁₂ in der folgenden Tabelle I angegeben: bikonvexe Linse L₂; ein negativer Meniskus als Linse
L₃; ein negativer Meniskus als Linse L₄; ein erstes, tabelle 1

verkittetes Doppelglied, das aus einem negativen io F 100

Meniskus als Linse L₅ und einer bikonvexen Linse L₀ ^1,2,3,4 —70,42

besteht; eine bikonvexe Linse L₇; ein zweites, ver- ^1,2,3,4.5.6 —274,72

kittetes Doppelglied, das aus einer plankonkaven ^1,2,3,4,5,6.7 108,22

Linse L₈ und einem positiven Meniskus als Linse L₉ fn 178,14

Linse Krümmungsradius r I.insenciickc oder Abstand d Brcchnungsindcx /1 Abbesche Zah

f T₁ = 324,0

L₁ \ d, = 5,82 /I₁ = 1,6400 »·, -= 60,2

{ r₂ = 126,0

d₂ = 54,94

( 7-3 = 3321,8

L₂ { d₃ = 139,21 η, = 1,6204 v₂ = 60,3

I r₄ - -350,9

d_A = 0,48

ί η = 119,7

L₃ I d₅ = 10,19 /i_a = 1,5119 r₃ = 58,1

I r₆ = 58,5

d_e = 28,29

( r, = 189,8

L₄ \ d-, -= 14,56 tu = 1.8160 v_t =- 46,8

1 r₈ = 86,5

rfe-, = 12,13

Filter Filterdicke = 3,88

rfe-2 = 4,85

f r₉ = 487,4
L₅ { d₉ = 11,26 »₅ = 1,8074 v₅ = 35.4

r₁₀ = 216,3

r J d₁₀= 28,73 n_e = 1,7407 v, = 27,8

1 r_n = -189,7

d_n = 7,76

f T₁, = 159,7

L₇ I </₁₂ = 26,74 ύ- = 1,5892 v₇ = 41,1

[ r₁₃ = -236,3

d₁₃ = 5,67

L₈ I ^r" rfu = 11,40 n_a = 1,8051 v₈ = 25,4

r„ = 95,5

_r J d_ls = 10,63 n₉ = 1,6393 j>, = 44,S

*- \ r_M = 202,0

rf_x. = 7,18

f r₁₇ = 4078,3

L₁₀ \ d„ = 15,48 n₁₀ = 1,617 V₁₀ = 62,i

r₁₈= 110,2

du = 0,97

f r„ = 324,2

L₁₁ ^ rf, β = 7,28 n„ « 1,8051 v_n = 25,-

I r_an = 108,8

d₂₀ = 14,27

L₁₂ ^ rf_s, = 14,02 M₁₂ = 1,7865 j·,,, = 50,

I r„= -169,6

F i g. 2a zeigt die Sinusbedingung; F i g. 2b zeigt glied, das aus einem negativen Meniskus und einem

die chromatische Aberration; F i g. 2c die Verzeich- positiven Meniskus als Linse L₈ und einem positiven

nung und F i g. 2d zeigt den Astigmatismus des in Meniskus als Linse L₉ besteht; ein positiver Meniskus

F i g. 1 gezeigten und in Tabelle I definierten ersten als Linse Lj₀; ein negativer Meniskus als Linse L_n

erfindungsgemäßen Objektivs. 5 und eine bikonvexe Linse L₁₂. Ein Filter ist zwischer

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung eines unter die Linsen L₄ und L₅ eingefügt. Die Radien r, bis r,,

den oben angegebenen Bedingungen entwickelten und die Abbeschen Zahlen V₁ bis v_l2 sind für di<

Objektivs ist in F i g. 3 dargestellt und besteht aus Linsen L₁ bis L₁₂ in der folgenden Tabelle Il zusam

folgenden Elementen: mengestcllt.

Ein negativer Meniskus als Linse L₁; eine bikonvexe io

Linse L₂; ein negativer Meniskus als Linse L₃; ein F 100

negativer Meniskus als Linse L₄; ein erstes, verkittetes ^,2.3,4 —62,89

Doppelglied, das aus einem negativen Meniskus als Λ,2,3,4,5,β —239,80

Linse L₅ und einer bikonvexen Linse L₆ besteht; eine Λ,2.3.4,5.0,7 90,74

bikonvexe Linse L₇; ein zweites, verkittetes Doppel- 15 Jn 183,95

Linse Krümmungsradius r Linsendicke oder Abstand d Brechungsindex η Abhesche Zahl ν

[ r, - 219,2

L₁ \ Cl₁ = 5,84 /J₁ = 1,6968 i-, = 55,7

[ r₂ ■■= 110,9

d₂ = 78,58
( r₃ = 2434,5

L₂ \ d₃ = 39,00 //„ = 1,5955 r., =-- 39,2

I r₄ = -369,4

d_t = 0,53
[ r₆ = 132,9

L₃ \ d₅ = 8,91 /I₃ = 1.6237 v₃ = 46,9

1 r, = 59,3

d, = 37,58
f r₇ = 185.1

L₁ I d. = 14,60 «1 = 1.8061 v₄ =■ 40,8

I r_s =85,4

d_s-_z = 12,17

Filter Filterdicke = 3,89

«8-2 = 4>^s"
f r„ = 420,8
L₅ \ d₉ = 11,44 H₅ = 1,8340 v₅ = 37,2

r₁₀ = 92,6

, J d_1Q= 20.88 n₆ = 1,7552 v_s = 27.5

1 r_n = -165,7

d_u = 7.30
f r_lt = 134,7

L- \ d,„ = 24,34 n- = 1,5892 v- = 41,1

( r₁₃ = -211,6

rfn = 1,85
r r₁₄ = 35056,8
L₈ \ d_u = 8,42 n₈ = 1,8051 p_b = 25,4

r„ = 77,4

j j ^₁₅= 13,13 a, = 1,6700 v_B = 47,3

1 r_u = 169,7

d_u = 9,73 [ r₁₇ = -3408,3

Li₀ \ d„ = 17,72 n_lc = 1,6134 v_]0 = 57,4

I r„= -105,6

d_ia = 0,43 w_u = 1.8466 v_u = 23,9

f r₁₉ = 299,0

L_n \ d_1B = 5,89

I r₂₀ = 106,5

d_M = 14,60 Ji₁₂ = 1,5891 v₁₂ =* 61,1

ί r₂₁ = 841,8

L₁, J A, = 18.45

I r₂₂ = -147,5

F i g. 4a zeigt die Sinusbedingung; F i g. 4b zeigt die chromatische Aberration; F i g. 4c zeigt die Vi zeichnung, und F i g. 4d zeigt den Astigmatismus des in F i g. 3 gezeigten und in Tabelle II definiert Objektivs.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Weitwinkelobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien Cr₁ bis r₂₂), die Dicken und Abstände (</_x bis </»), die Brechungsindizes (/I₁ bis n_is ) und die Abbesche Zahlen (V₁ bis V₁₂) der Linsen (Z₁ bis L₁₂) jeweils die folgenden Werte aufweisen:

Krümmungsradius r

Linsendicke oder Abstand d Brechungsindex η

Abbesche Zahl ν

T₁ = 324,0 r₂ = 126,0

r_a = 3321,8 U = -350,9

r₅ = 119,7
r_e = 58,5

r, = 189,8
r, = 86,5

Filter

r_B = 487,4
/Ίο = 216,3
r_u = -189,7

j r₁₂ = 159,7
r₁₃ = -236,3

j r_u = 95,5
j r_M = 202,0

ί r_1? = 4078,3
r₁₈ = 110,2

f r„ - 324,2
r₂₀ = 108,8

[ r₂₂ = -169,6

d₁ = 5,82 d = 54,94

d₃ = 139,21 rf₄ - 0,48

d_t = 10,19 ^₆ = 28,29

d₇ = 14,56 if_e_j -= 12,13 Filterdicke = 3,88 </,-, = 4,85

rf, = 11,26 rfjo = 28.73 d_u = 7,76

</„ = 26,74 d₁₃ = 5,67

t/₁₄ = 11,40 d_u = 10,63 rf„ - 7,18

</_n = 15,48 di, = 0,97

</,, = 7,28 ä_w = 14,27

d_n = 14,02 n, = 1,6400

n_s = 1,6204

= 1,5119

«₄ = 1,8160

n, = 1,8074

H₆ = 1,7407

B₇ = 1,5892

n₈ = 1,8051

n„ = 1,6393

/J₁₀ = 1,617

/Z₁₁ = 1,8051

/Z₁₂ = 1,7865

V₁ = 60,2

= 60,3

V₃ = 58,1

V₄ = 46,8

v_s = 35,4 ν, = 27,8

v₇ = 41,1

vs = 25,4 v_e = 44,9

"io = 62,8

V₁₁ = 25.4 V₁₂ = 50,2

2. Weitwinkelobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (;·, bis r₂₂), die Dicken und Abstände ((V₁ bis (I_n), die Brechungsindizes (H₁ bis /»22) und die Abbeseben Zahlen O'i bis t'₁₂) der Linsen (L, bis L₁₂) jeweils die folgenden Werte aufweisen:

Linse I L₁ Krümmungsradius r 219,2 420,8 Linsendicke oder Abstand d = 4,86 Brechungsindex π 1,6968 Abbesche Zahl ν 55,7 ' Ί = L₁ 110,9 92,6 di = = 11,44 «1 = "ι = ι ^ = Li 2434,5 -165,7 dt = = 20,88 1,5955 39,2 [ r₃ = L₁ L„ -369,4 134,7 d₃ = = 7,30 /I₂ = Vo = i r< = 132,9 -211,6 d_t = -- 24,34 1,6237 46,9 ί ^r* = L₃ L₁₀ < 59,3 35056,8 d, = = 1,85 "3 = »'3 = I ι·, = 185,1 77,4 de = = 8,42 1,8061 40,8 ί '» = L< i L_n < I r» =85,4 169,7 d-, = = 13,13 M₄ = V₄ = Filter -3408,3 = 9,73 Li₂ ί ^r» = -105,6 = 5,84 = 17,72 1,8340 37,2 L, ) ^; 10 299,0 = /8,58 = 0,43 "5 = 1,7552 '¹S = 27,5 L, ί r_n = 106,5 = 39,00 = 5,89 M₆ = i'g ---- f ^₁₂ = 841,8 = 0,53 = 14,60 1,5892 41,1 ^Γ13 = -147,5 = 8,91 = 18,45 /I₇ = V₁ = ^ru = = 37,58 1,8051 25,4 rm = = 14,60 /I₈ = 1,6700 r₈ = 47,3 r« = = 12,17 «9 = V₉ = Filterdicke - 3,89 f T₁₁ = ^6-2 1,6134 57,4 d_a = «10 — 1,8466 'Ίο = 23,9 ^Γ19 = ^XO = It_n = '"ll = . '20 = i/_n = 1,5891 61,1 [ '21 = i/l ₂ = 'hi — '¹I₂ = i r₂₂ = ^13 = ^M = </l5 = <^16 = i/,7 = ^18 = dl» = 4o = </₂₁ =

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelobjektiv. Aus der DT-AS 14 97 543 ist bereits ein Weitwinkelobjektiv mit einer relativen Öffnung 1: 2,8 und einem Bildfeldwinkel von 84° bekannt, das aus 9 Linsen besteht. Eine Schwierigkeit derartiger bekannter Weitwinkelobjektive besteht in der Zunahme der Abbndungsfehler mit einer Vergrößerung des Bildfeldwinkels.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gut korrigiertes Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive zu schaffen, das bei einem relativen Öffnungsverhältnis von 1 :2,8 ein

größeres Bildfeld sowie einen besser korrigierter Astigmatismus im Vergleich zu dem bekannten Objektiv aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung de; Weitwinkelobjcktives mit den Konstruktionsdater gemäß der im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw gemäß der im Kennzeichen des Anspruches 2 aufge führten Datentabellc gelöst. Hs wird hierdurch eir Weitwinkelobjektiv mit einem Bililfeldwinkcl voi ungefähr 95 und einem ÖffnungsvcrhäUnis von etwi 1 : 2,8 geschaffen, das eine hohe Abbildungsleistuni und ausgezeichnete Qualität aufweist.