DE2503860C3 - Weitwinkelobjektiv - Google Patents

Description

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 Abbildungsfehler 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 korrigierten Astigmatismus im Vergleich zu dem bekannten Objektiv aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung des Weitwinkelobjektives mit den Konstruktionsdaten gemäß der im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. gemäß der im Kennzeichen des Anspruches 2 aufgeführten Datentabelle gelöst. Es wird hierdurch ein Weitwinkelobjektiv mit einem Bildfeldwinkel von ungefähr 95° und einem Öffnungsverhältnis von etwa 1:2,8 geschaffen, das eine hohe Abbildungsleistung und ausgezeichnete Qualität aufweist.

Im Folgenden sollen die erfindungsgemäßen Objektive anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Ansicht eines ersten erfindungsgemäßen Objektivs, Fig. 2a bis 2d Aberrations-Kurven des Objektivs gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Objektivs und Fig. 4a bis 4d die Aberrations-Kurven des zweiten erfindungsgemäßen Objektivs.

Die erfindungsgemäßen Objektive haben den folgenden generellen Aufbau: Die erste Linse ist eine Zerstreuungslinse, die zweite Linse ist eine Sammellinse, und die dritte und vierte Linse sind negative Menisken, die zur Bildseite konkav sind; die fünfte und die sechste Linse sind miteinander verbunden, beispielsweise verkittet, und bilden ein Linsenglied; zwischen der vierten Linse und der fünften Linse ist ein Filter angeordnet. Die siebte Linse ist eine Sammellinse, die achte Linse eine Zerstreuungslinse, während die neunte Linse eine Sammellinse ist, die mit der achten Linse verbunden, beispielsweise verkittet, ist. Die zehnte Linse ist eine Sammellinse, die elfte Linse ein negativer Meniskus, und die zwölfte Linse ist eine Sammellinse.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive wurde von folgenden Bedingungsgleichungen ausgegangen:

(1) F/1,8 < | Ftief1,2,3,4 | < F/1,1, Ftief1,2,3,4 < 0 (2) i) F/0,6 < | Ftief1,2,3,4,5,6 | < F/0,15, Ftief1,2,3,4,5,6 < 0 ii) F/1,4 < Ftief1,2,3,4,5,6,7 < F/0,8 (3) 0,1 < ntief8 - ntief9 < 0,2 (4) 0,3 / < (dtief1 + dtief2 + dtief3 + dtief4 +dtief5) < 0,5l

dabei werden die folgenden Bezeichnungen verwendet:

F: zusammengesetzte Brennweite; Ftief1,2 i: zusammengesetzte Brennweite des Linsensystems, das aus der ersten bis i-ten Linse besteht; dtiefj: der j-te Abstand oder Linsendicke; rtiefk: Krümmungsradius der k-ten Oberfläche; ntieft: Brechungsindex für die d-Linie der i-ten Linse; kleinesYpsilontiefi: Abbesche Zahl der i-ten Linse; l: Gesamtlänge des Objektivs; ftiefB: bildseitige Schnittweise.

Durch die erste Bedingung (1) soll ein vorderes Zerstreuungslinsensystem, das aus den vier Vorderlinsen besteht, derart definiert werden, dass das darauf einfallende Licht in einem breiten Winkel gebrochen wird, so dass es in einem vergleichsweise kleinen Winkel auf die fünfte Linse fällt. Dies soll in Bezug auf den Bereich der Lichtstärke des Objektivs definiert werden. Wenn die Brennweite | Ftief1,2,3,4 | etwas über F/1,8 liegt, wird die Beanspruchung, insbesondere die Anforderung an die optischen Eigenschaften der fünften Linse und der dahinterliegenden Linsen verringert. Wenn jedoch der Öffnungs- bzw. Blendenwirkungsgrad im Bereich von in der Praxis verwendbaren Werten innerhalb des Lichtstärkenbereiches liegt, der nicht kleiner als 2,8 ist, so wird die Koma-Aberration möglicherweise verschlechtert. Wenn andererseits die Brennweite des Linsensystems, das aus den vier Linsen besteht, länger als ein F/1,1 entsprechender Wert ist, so werden die Beanspruchungen insbesondere die Anforderungen an die optischen Eigenschaften der fünften Linse und der dahinter liegenden Linsen in Bezug auf die lange bildseitige Brennweite und den großen Bildfeldwinkel sehr hoch was unter dem Gesichtspunkt des Gesamtsystems nachteilig ist.

Die Bedingungen (2) i) und ii) sollen die Brechkraft der siebten Linse festlegen, um die chromatische Aberration des Linsensystems zu kompensieren, das aus der ersten bis siebten Linse besteht; die entsprechenden Größen werden unter Bezugnahme auf die Eigenschaften des Glasmaterials für die fünfte, sechste und siebte Linse bestimmt. Weiterhin tragen diese Merkmale wesentlich dazu bei, einen Ausgleich der Aberration in dem Linsensystem zu schaffen, das aus den vorderen sieben Linsen besteht. Wenn | Ftief1,2,3,4,5,6 | kürzer als die Brennweite ist, die F/0,.. entspricht, so werden die Anforderungen an die siebte Linse hoch, wenn die Brennweite | Ftief1,2,3,4,5,6,7 | kürzer als die Brennweite ist, die F/1,4 entspricht. Diese strengen Anforderungen führen zu Schwierigkeiten bei der Herstellung der Linsen. Weiterhin tritt aufgrund der extremen Kompensation die Aberration in unnatürlicher Form auf, die nur mit sehr großen Schwierigkeiten kompensiert werden kann. Wenn die Brennweite | Ftief1,2,3,4,5,6 | kürzer als die F/0,6 entsprechende ist, dann lässt sich eine große bildseitige Schnittweite vergleichsweise leicht erreichen, die Linsen hinter der siebten Linse müssen jedoch eine höhere Sammelwirkung haben. Wenn auf der anderen Seite die Brennweite länger als der F/0,15 entsprechende Wert ist, so lässt sich eine große bildseitige Schnittweite nicht leicht erreichen. Darüber hinaus ist in diesem Fall die Sammelwirkung der siebten Linse gering, und der Ausgleich der Koma für das Licht mit vergleichsweise kleinem Einfallwinkel wird in Kombination mit der achten und neunten Linse schwierig. Wenn die Brennweite | Ftief1,2,3,4,5,6,7 | kürzer als der F/1,4 entsprechende Wert ist, wird die Kompensation durch die achte und neunte Linse extrem groß, was unter dem Gesichtspunkt der Kompensation der Aberration unerwünscht ist. Wenn die Brennweite länger als der F/0,8 entsprechende Wert ist, reicht die Kompensation nicht aus, und die Petzval-Summe steigt an.

Die dritte Bedingung (3) definiert einen Unterschied im Brechungsindex, um die sphärische Aberration und in geeigneter Weise die Koma-Aberration zu kompensieren. Dieses Merkmal ist insbesondere dafür wesentlich, die Koma der chromatischen Aberration in geeigneter Weise zu kompensieren und die chromatische Aberration des gesamten Linsensystems in Verbindung mit dem Wert kleinesYpsilon und dem Krümmungsradius auszugleichen.

Die vierte Bedingung (4) definiert die Beziehung zwischen den Aberrationen und der Länge des Linsensystems. Das bedeutet folgendes: Wenn die Länge des Linsensystems kleiner als 0,3 l ist, so wird das angestrebte Ziel, das Linsensystem kurz zu machen, in Bezug auf das erste und das zweite Merkmal (2) i) erreicht, jedoch die Aberration verschlechtert. Wenn die Länge des Linsensystems größer als 0,5 l wird, wird zwar die Aberration verbessert, die Gesamtlänge des Linsensystems jedoch zu hoch. Wird das Hinterglied des Objektivs klein gemacht, um dieses Problem zu lösen, so wird der Ausgleich der Aberrationen verschlechtert.

Eine erste Lösung eines entsprechend der oben angegebenen Bedingungen entwickelten Objektivs ist in Fig. 1 dargestellt. Das Objektiv ist in Fig. 1 dargestellt. Das Objektiv besteht aus den folgenden Elementen:

Ein negativer Meniskus als Linse Ltief1; eine dicke bikonvexe Linse Ltief2; ein negativer Meniskus als Linse Ltief3; ein negativer Meniskus als Linse Ltief4; ein erstes, verkittetes Doppelglied, das aus einem negativen Meniskus als Linse Ltief5 und einer bikonvexen Linse Ltief6 besteht; eine bikonvexe Linse Ltief7; ein zweites, verkittetes Doppelglied, das aus einer plankonkaven Linse Ltief8 und einem positiven Meniskus als Linse Ltief9 besteht; eine bikonvexe Linse Ltief10; einem negativen Meniskus als Linse Ltief11; und eine plankovexe Linse Ltief12; zwischen den Linsen Ltief4 und Ltief5 ist ein Filter eingefügt. Die Radien rtief1 bis rtief22, die Dicke und Abstände dtief1 bis dtief21 sind neben den Brechungsindizes ntief1 bis ntief12 und den Abbeschen Zahlen kleinesYpsilontief1 bis kleinesYpsilontief12 für die Linsen Ltief1 bis Ltief12 in der folgenden Tabelle I angegeben:

Fig. 2a zeigt die Sinusbedingung; Fig. 2b zeigt die chromatische Aberration; Fig. 2c die Verzeichnung und Fig. 2d zeigt den Astigmatismus des in Fig. 1 gezeigten und in Tabelle I definierten ersten erfindungsgemäßen Objektivs.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung eines unter den oben angegebenen Bedingungen entwickelten Objektivs ist in Fig. 3 dargestellt und besteht aus folgenden Elementen:

Ein negativer Meniskus als Linse Ltief1; eine bikonvexe Linse Ltief2; ein negativer Meniskus als Linse Ltief3; ein negativer Meniskus als Linse Ltief4; ein erstes, verkittetes Doppelglied, das aus einem negativen Meniskus als Linse Ltief5 und einer bikonvexen Linse Ltief6 besteht; eine bikonvexe Linse Ltief7; ein zweites, verkittetes Doppelglied, das aus einem negativen Meniskus und einem positiven Meniskus als Linse Ltief8 und einem positiven Meniskus als Linse Ltief9 besteht; ein positiver Meniskus als Linse Ltief10; ein negativer Meniskus als Linse Ltief11; und eine bikonvexe Linse Ltief12. Ein Filter ist zwischen die Linsen Ltief4 und Ltief5 eingefügt. Die Radien rtief1 bis rtief12 und die Abbeschen Zahlen kleinesYpsilontief1 bis kleinesYpsilontief12 sind für die Linsen Ltief1 bis Ltief12 in der folgenden Tabelle II zusammengestellt.

Fig. 4a zeigt die Sinusbedingung; Fig.4b zeigt die chromatische Aberration; Fig.4c zeigt die Verzeichnung, und Fig.4d zeigt den Astigmatismus des in Fig.3 gezeigten und in Tabelle II definierten Objektivs.

Claims (2)

1. Weitwinkelobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Radien (rtief1 bis rtief22), die Dicken und Abstände (dtief1 bis dtief21), die Brechungsindizes (ntief1 bis ntief12) und die Abbesche Zahlen (kleinesYpsilontief1 bis kleinesYpsilontief12) der Linsen (Ltief1 bis Ltief12) jeweils die folgenden Werte aufweisen:

2. Weitwinkelobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Radien (rtief1 bis rtief22), die Dicken und Abstände (dtief1 bis dtief21), die Brechungsindizes (ntief1 bis ntief22) und die Abbeschen Zahlen (kleinesYpsilontief1 bis kleinesYpsilontief12) der Linsen (Ltief1 bis Ltief12) jeweils die folgenden Werte aufweisen: