DE2554963C2 - Lichtstarkes Weitwinkelobjektiv - Google Patents
Lichtstarkes WeitwinkelobjektivInfo
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- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/04—Reversed telephoto objectives
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Description
Die Erfindung betrifft pm sehr lichtstarkes Weitwinkelobjektiv
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das iiri wesentlichen nach den Bauregeln der
DE-PS 23 06 346 aufgebaut isL
Die Bildfehleranteile dritter Ordnung für Koma und Verzeichnung sind bei dem Objektiv gemäß DE-PS
23 06 346 im Luftraum hinter dem Newton-Sucherfemrohrteil
(0J0 bzw- 0ß) für ein Objektiv größerer Apertur
(beispielsweise 1/1.2) zu groß.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
die Luftlinse 0£O hinsichtlich der Korrektur der
genannten Bildfehleranteile zu entspannen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß dem zweiten Negativ-Teilglied drei Positivteilglieder folgen, welche zwei sammelnd-wirkeride Lufträume
(J1 und O2) zwischen sich einschließen, deren Summe
ihrer Flächenbrechkräfte (0 O1 + 0S2 = Σ0δ) derart bemessen
ist, daß diese auf der Bildseite des die reelle Abbildung erzeugenden Haupt-Objektivteiles (O)
angeordnete Luftlinsen-Brechkraftssumme positiver dioptrischer Wirkung relativ zu der sammelnden Luftlinsen-Brechkraft
(0|o) zwischen der hinteren Strahlen-Austrittsfläche des objektseitigen Newtcn-Sucherfernrohres
(NS) einerseits und der vorderen Strahlen-Eintrittsfläche des Haupt-Objektivteiles (O) andererseits
mit einem solchen Brechkrafts-Verhältnis gegeneinander ausgestattet sind, daß der Quotient aus der
Summe der hinteren Luftlinsen-Brechkräfte (Σ0ΰ)
dividiert durch die eben genannte Luftlinsen-Brechkraft (0+ Eo) größer ist als 0.88 ohne jedoch einen oberen
Grenzwert von 1.60 zu überschreiten, und daß dabei gleichzeitig die mittlere (VIII) der bildseitigen letzten
Sammellinsen eine paraxiale Flächenbrechkrafts-Summe 0Vm besitzt, die größer ist als das 0.272-fache
der Linsenbrechkraft 0Vu, jedoch kleiner bemessen ist als 0.526 · 0vn-
Das erfindungsgemäße Objektiv besitzt hinter dem Negativ-Teil (VI) im Hinterglied drei Positiv-Teilglieder
(VII, VIII und IX), welche zwei sammelnde Lufträume (O1 und δ2) zwischen sich einschließen,
deren Summe ihrer Flächenbrechkräfte (Σ0&) erfindungsgemäß
so bemessen ist, daß diese auf der Bildseite des die reelle Abbildung erzeugenden Hauptobjektivteiles
(O) angeordnete Luftlinsen-Brechkraftssumme positiver dioptrischer Wirkung relativ zu der sammelnden
Luftlinsen-Brechkraft (0J0) zwischen der hinteren
Strahlen-Austrittsfläche des objektseitigen Newton-Sucherfernrohres (NS) einerseits und der vorderen
Strahlen-Eintrittsfläche des Hauptobjektivteiles (O) andererseits dadurch zur Lösung der Aufgabenstellung
einer einschlägigen Reduzierung der Asymmetriefehler höherer Ordnung in den extremweitgeöffneten seitlichen
Bündeln beiträgt, daß der Quotient aus der Summe der hinteren Luftlinsen-Brechkräfte (Σ0δ)
dividiert durch die ebengenannte Luftlinsen-Brevihkraft (0 + E0) größer ist als 0.88 ohne jedoch einen oberen
Grenzwert von 1.60 zu überschreiten.
Durch die zweite Bemessungsregel gemäß Patentanspruch 1 zur gegenseitigen inneren Verknüpfung der
dioptrischen Wirkung dieser Sammellinsen wird sichergestellt, daß die weiter von dem Blendenort entferntstehende Positiv-Brechkraft (0vni) in einem solchen
Lagenbereich relativ zu der näher am Blendenort stehenden Linsenbrechkraft (0Vu) der voraufgehenden
starkbrechenden Pcjitivlinse gehalten werden kann, ohne daß die durch das erste Teilmerkmal nach vorliegender
Erfindung erschlossene dioptrische Ausgewogenheit durch ein unerwünschtes Ansteigen der Aberrationen
höherer Ordnung im Bereich der seitlichen starkgenr-igten Strahlenveriäufe im ungünstigen Sinne
gestört und damit der erfolgreichen Lösung der Aufgabenstellung abträglich sein könnte. Durch diese
gleichzeitige Kombination der erfindungsgemäßen Teilmerkmale wird damit auf einfache Weise hier eine
ebenso überraschende wie fortschrittliche gleichzeitige Steigerung von Lichtstärke und feinster Abbildungsleistung
erschlossen, da nunmehr die dritte und damit
m bildseitige Sammellinse (IX) des Hintergliedes im
wesentlichen nur noch die Hauptaufgabe einer Erzielung der gewünschten starken Gesamtablenkung
zwecks Realisierung der erstrebten hohen Lichtstärke des Gesamtsystems zu erfüllen hat.
Durch Einführung einer weiteren Luftlinse (δ2) im
Hinterglied des Objektivs ist eine Brechkraftverlagerung von der LuftlinsejS zum Biltf hin möglich, ohne
dort große Seidel-Teilkoeffizienten, durch welche Koma und Verzeichnung induziert werden, in Kauf nehmen zu
müssen. Hierbei ist die erfindung^mäße Bemessung der mittleren der bildseitigen letzte;- Sammellinsen
zusätzlich wichtig, da sie für eine gleichmäßige Verteilung der Brechkräfte der Luftlinsen sorgt.
Bei der vorliegenden Zusatzerfindung zum Hauptes patent erfolgt die Nutzung der seitlichen-Bündelverläufe
erstmalig auf den beiden verschiedenen Seiten des großen inneren Zentral-Scheitelabstandes, nämlich in
dem objektseitigen Eingangsteil des die reelle Abbildung erzeugenden Haupt-Objektivteiles (O) einerseits
jo und auf der Seite des der kürzeren Konjugierten dicht benachbarten rückseitigen Teiles des Hintergliedes dieses
Haupt-Objektivteiles (O) andererseits. Durch diese in Bezug auf den Blendenort wechselseitige Ansatzlage
dieser spezifischen Bauregel wird der Weg eröffnet zu einer besonders bedeutsamen Leistungssteigerung
und zwar in Weiterentwicklung der Systeme nach dem Hauptpatent.
Ebenso wie bei dem Objektiv des Hauptpatentes kann das sammelnde Okular-Teilglied (III) des objektseitigen
Newton-Sucherfernrohrteiles (NS) durch Aufspaltung in zwei vorzugsweise luftabstandsgetrennte Einzelelemente
(III,, und HI6) zerlegt werden, um spezifische
Zusatzeffekte an dioptrischkorrektiver Wirkung zu erzielen, wie es im einzelnen in der Beschreibung des
genannten Hauptpatentes dargelegt und in den dortigen Abbildungen auch zeichnerisch veranschaulicht worden
ist.
Für die neuen Objektive nach der Erfindung werden acht Beispiele gegeben (vgl. Patentansprüche 3-10),
so welche sämtlich nach dem vorbeschriebenen Konstaiktionsprinzip
bemessen und dabei auf die Äquivalentbrennweite F= 1 als Einheit aller Längenmaße bezogen
si ad.
Sofern diese Objektive in Übereinstimmung mit den vorgesehenen Arbeitsaufgaben nur Tür tinen sehr schmalen Spektralbereich verwendet werden sollen, bezieht sich die jeweilige Glasbrechzahl (n) auf eben diesen schmaleil Spektralbereich.
Sofern diese Objektive in Übereinstimmung mit den vorgesehenen Arbeitsaufgaben nur Tür tinen sehr schmalen Spektralbereich verwendet werden sollen, bezieht sich die jeweilige Glasbrechzahl (n) auf eben diesen schmaleil Spektralbereich.
Im Falle des Einsatzes der neuen Objektive für Abbildungsaufgaben,
die einen Spektralbereieh von endlicher Breite zu überdecken haben, ist statt def sogenannten
monochromatischen Korrektion der Bildfehler nun eine Achromatisierung derselben über den dann geforderten
breiten Spekt-albereich herbeizuführen, wozu in an sich bekannter Weise die Glasarten derart festgelegt
werden, daß durch ihre jeweiligen Nü-Werte (Abbesche Zahl v) die erforderliche Farbdispersion der benutzten
Gläser dann zur Behebung der in Frage kommenden
-CE=;
wellenlängenbedingten chromatischen Abweichungen dient.
Im Zuge der Erfindung wurde dabei bestätigend
gefunden, daß für die Entwicklung der sogenannten Ausgangsformen (Vorform) für die erfindungsgemäßen
lichtstarken Weitwinkel-Objektive dann im Verlauf der anschließenden technischen Rohgestaltung (Rohform)
in bekannter Weise mit der dabei normalüblichen Erstkorrektion im Seideischen Bereich (3ter Ordnung) die
Verwendung einer der Standard-Brechzahlen - z. B. für die gelbe «/-Linie des sichtbaren Helium-Spektrums mit
/.,, = 5876 AE Wellenlänge -, wie sie aus den Glaskatalogen der Herstellerfirmen optischer Gläser zu entnehmen sind, jederzeit in bekannter Weise erfolgen kann.
Wie aus den Zahlenbeispielen zu ersehen ist, wird in Übereinstimmung mit dem Hauptpatent auch für die
vorliegende Zusatzerfindung die Möglichkeit nutzbar, daß in dem der längeren Konjugierten zugewendeten
Vorderglied das an dritter Stelle stehende Positiv-Teilglied (ill)sowohl mittels Aufspaltung in zwei Teillinsen
zerlegt werden kann (deren innere und damit einander benachbarte Aufspaltungs-Flächen ein entgegengesetzten wie auch ein gleichnamiges Richtungsvorzeichen
ihrer Krümmungsradien zugemessen erhalten können) und daß andererseits aber auch dieses Positiv-Teilglied (Hl) als eine einzelne Sammellinse ausbildbar
ist. wie das Beispiel 4 im einzelnen zeigt. Die Vereinheitlichungsmöglichkeit zu Gunsten einer einzigen beiderseits im Medium Luft stehenden Positiv-Linse an
dieser Stelle ist dabei bereits durch das Beispiel 2 nahegelegt worden, bei welchem die Aufspaltung dieses
Teil-Gliedes (Hl) ja derart vorgenommen ist, daß die beiden inneren Zerlegungs-Flächen mit Krümmungsradien ausgestaltet sind, die sowohl vorzeichengleich
als auch längengleich bemessen sind und wobei außer- is dem auch die Glas-Brechzahlen {nia und /i3t)derbeiden
Teiliinsen dieses Sammel-Gliedes gleich groß gewählt sind, so daß an dieser Aufspaltstelle die Brechzahien-DifTerenz 0 (Null) herrscht.
Es ist eine Eigenart dieser Zusatzerfindung, daß durch die anspruchsgemäße Anordnung von zwei sammelnden Luftlinsen auf der Seite der kürzeren Konjugierten dann zugleich mit der erfindungsgemäßen
Erschließung einer fortschrittlichen Lichtstärken-Steigerung nun für die den gesteigerten Öffnungen entspre-
chenden weitgeöffneten Bündelquerschnitte die Asymmetriefehler-Anteile höherer Ordnung zu ihrer Fein-Beeinflussung nicht mehr in Bezug auf ihre beiden
objekiseitigen Zerstreuungs-Teilglieder (I und II) jener
Beschränkung in ihrer wechselseitigen Brechkrafts-Bemessung zu foleen haben, welche gemäß dem ersten
Teil-Merkmal (A) des Hauptpatentes darin besteht, daß
das stärkerbrechende Negativ-Teilglied als das Teilgiied I der längeren Konjugierten direkt benachbart ist. Vielmehr gestattet nun die Zusatzanmeldung in
Abänderung dieses Merkmals, auch das Teilglied Π als stärkerbrechendes Negativ-Teilglied zum Einsatz zu
bringen, mit der optischen Bedeutung, daß durch diese ■beiden obengenannten sammelnden Luftlinsen (O1 und
O1) am Ende des bildseitigen Hintergliedes dank ihrer
beiden verschiedenen Entfernungen zum Blendenort hin eine einschlägige Kompensations-Teilwirkung auf
der anderen Blendenseite - nämlich auf die ebenfalls in verschiedenen Entfernungen vom Blendenort wirksamen Asymmetriefehler-Anteile der beiden der länge-
ren Konjugierten zugewendeten Negativ-Teile (I und II) — in einer bisher ebenso unbekannten wie unerwarteten Weise ausgeschöpft werden kann. Mit einer sol
chen zusätzlichen Fortschritts-Erschließung kann dabei nämlich sowohl eine leistungssteigemde Reduzierung
der Aberrationen höherer Ordnung der Asymmetriefehler-Anteile einerseits als auch eine günstige Glättung des Restfehler-Verlaufes der Verzeichnung für
einen zonischen Bildfeldbereich zwischen etwa 40° und 55° andererseits der Nutzung erschlossen werden,
wobei noch durchaus die Möglichkeit zur Verfügung steht, diesen letztgenannten zonischen Bereichje nach
Verwendungszweck, auch um einige Winkelgrade nach unten oder nach oben zu verschieben.
In den Ausfuhrungsbeispielen sind drei derselben in
dieser zusätzlichen Weise ausgebildet worden, während die Objektive gemäß den Ansprüchen 3, 4, 6 und 7
sowie 10 derart aufgebaut sind, daß die Flächenbrechkrafts-Summe (0M) des an zweiter Stelle stehenden
Negativ-Teilgliedes (II) dem absoluten Werte nach größer ist als die Flächenbrechkrafts-Summe (0,) des an
die Seite der längeren Konjugierten grenzenden ersten Negativ-Teilgliedes (I). Die Linsen-Teilglieder sind
dabei durch die römischen Ziffern von I bis IX bezeichnet. In diesen Beispielen sind die dioptrisch besonders
einschlägigen Scheitelabstände zwischen den sie einschließenden Linsen im Vorderglied {Vgl) mit den kleinen griechischen Buchstaben α, β und γ bezeichnet,
während die beiden charakteristischen Scheitelabstände der sammelnden Luftlinsen des Hintergliedes (HgH in Richtung zum Bilde hin mit <$, und O2 herausgehoben sind. Weiterhin ist in einer Kopfzeile außerdem noch mitgeteilt: die vorgesehene relative Öffnung
sowie die nutzbare angulare Bildfeld-Ausdehnung, für die jedes Beispiel entwickelt ist.
Die Datentabellen für die Beispiele 1-8 sind in den Ansprüchen 3-10 wiedergegeben. Es ist dabei zu
beachten, daß anstelle der Bezeichnung nvw der Bedingung E' der DE-PS 23 06 346 die Bezeichnung
("viii + /»!x)/2
tritt. Auf die linken Seite in der genannten Bedingung für E' muß es richtig heißen «v«.
Zur Erleichterung des Vergleiches mit dem Hauptpatent ist ein wesentlicher Teil der Behebung der sphärischen Aberrationen für die seitlichen Partien der weitgeöffneten Strahlenbündel-Querschnitte auf die asphärische Gestaltung der Linsen-Oberfläche mit dem
Scheitel-Radius /J5 verlegt, und zwar bei sämtlichen der
vorgegebenen Ausfuhrungsbeispiele zur vorliegenden Zusatzerfindung.
In diesen Beispielen ist zugleich ein Einblick in die Breite der Variationsmöglichkeiten vermittelt, die vom
nachschaffenden Optikkonstrukteur etwa in Bezug auf die Wahl der Glasarten oder sonstiges ad hoc genutzt
werden können, je nachdem welche spezifischen relativen Öffnungen oder Bildfeld-Ausdehnungen oder aber
welche bildseitigen Schnittweiten im einzelnen angestrebt werden sollen, wobei ja letztere bekanntlich im
wesentlichen von den instrumenteilen Einbaumöglichkeiten im Rahmen der gesamten BUd-Aufzeichnungsanlage (z. B. Kamera) in den meisten Fällen vorbestimmt sind.
Gleichzeitig wurden aus diesen selben Vergleichsgründen andererseits aber auch eine Anzahl von Gläsern in diesen Beispielen einheitlich verwendet, um so
dem Prinzip einer möglichst leichten Vergleichbarkeit zu entsprechen.
Einen ersten Überblick über die auch dem vorliegenden neuen Konstruktionsprinzip eigenen breiten Varia-
23 | 25 54 963 | 0£O = 0ß | 0VlI | 0.62773 | 24 | 1.14988 | Φ |
tionsmöglichkeiten innerhalb des Erfindungsrahmens vermitteln auch noch die beiden nachfolgenden Zahlenzusammenstellungen gemäß der untenstehen- |
1.19544 Φ | 1.31335 Φ | 0.77670 | den Tafel I sowie der Tafel II, deren Kopfleisten mit den Bezeichnungen der Textfassung dieser Zusatzanmel dung übereinstimmen. |
1.39475 | Φ | |
Tafel I | 1.18947 Φ | 1.07704 Φ | 0.82012 | 1.54376 | Φ | ||
Ex. | 1.07032 Φ | 1.14933 Φ | 0.77670 | + 0Λ2 | 1.39475 | Φ | |
1 | 1.18947 Φ | 1.07704 Φ | 0.66282 | Φ 0.52215 Φ | 1.49840 | Φ | |
2 | 1.12383 Φ | 1.14401 Φ | 0.83500 | Φ 0.61805 Φ | 1.47606 | Φ | |
3 | 1.07322 Φ | 1.06945 Φ | 0.75804 | Φ 0.72364 Φ | 1.57072 | Φ | |
4 | 1.12973 Φ | 1.13260 Φ | 0.77670 | Φ 0.61805 Φ | 1.39475 | Φ | |
5 | 1.06499 Φ | 1.07704 Φ | Φ 0.83558 Φ | ||||
6 | Tafel II | 0VHI | Φ 0.64106 Φ | -0V | |||
7 | Ex. | 0.39334 Φ = 0.29949 |
Φ 0.81268 Φ | 0.47235 | Φ | ||
8 | 1 | 0.46662 Φ = 0.43324 |
Φ 0.61805 Φ | 0.47697 | Φ | ||
2 | 0.55037 Φ = 0.47886 |
0.52015 | Φ | ||||
3 | 0.46662 Φ = 0.43324 |
- 0.90 0Vi | 0.47697 | Φ | |||
4 | 0.47149 Φ = 0.41214 |
1.30051 Φ ' 0VlI |
0.50500 | Φ | |||
5 | 0.47568 Φ = 0.44479 |
1.20006 Φ " 0VlI |
0.50985 | Φ | |||
6 | 0.50428 Φ = 0.44524 |
1.29586 Φ " 0VlI |
0.47142 | Φ | |||
7 | 0.46662 Φ = 0.43324 |
1.20006 Φ ■ 0ViI |
0.47697 | Φ | |||
8 | 1.23672 Φ ■ 0ViI |
||||||
1.21735 Φ •0VII |
|||||||
1.24358 Φ • 0VlI |
|||||||
1.20006 Φ ■ 0VlI |
|||||||
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen | |||||||
Claims (1)
1.68273/44.51 1.65844/50.88 1.713ΟΟ/53.85 1.71300/53.85
/VS
.J "Ί"
1.713ΟΟ/53.85 1.50847/61.19
EO
i I .J I
1Ί
1.84666/23.82 1.78831/47.37 1.71300/53.85 1.73350/51.65
13
8. Objektiv nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch folgende auf die Äquivalentbrennweite F=I
normierte Datentabelle:
F=LOOOOO 1:1.24
iL=+L04162F
Linse
Radien
Dicken und Abstände
nd/vd
Bez.
Ri = +237259 R'f = +1.05220
A2 = +5.42735 R2 = +1.49703
R3x = + 1.96776 R'ia = - 9.79152
Rh = + 7.89031 Rl = - 2.90218
Λ4 = +0.86642 A4 = + 1.00774
Λ5 = +5.70604 R- = +0.90465
Rb = -0.82980 ä; = + 2.54792
Λ7 = + 2.54792 Rt=- 1.03717
Λ, = +9.51371 Rt=- 1.77921
Λ, = +3.05211 R'9 = -4.40528
■SV)
•SJ4
^45
CST =
rf*
rf7
= 0.082227 = 0323144 = 0.115655
- 0.478375 (a) = 0.266661
= 0.096059 = 0.190582 = 0.003074 Off)
- 0.161764
= 0330828 (y) = 0.059557 = 0.249370 = 0.041498 =
= 0.255134 = 0.003842 ((J1)
= 0.139478 = 0.003074 (O2) = 0.139862
Asphärische Fläche Rs mit c, = (2 · A5) ',
C2 = -3.4253170· 10"\
Cj = fj = C5 =
1.68273/44.51 1.65016/39.14 1.74400/44.77 1.71300/53.85 1.71700/47.99 1.54814/45.75
1.84666/23.82 1.78831/4737 1.713ΟΟ/53.85 1.73350/51.65
—]
NS
Vgl
EO
.J I
-|n
HgI
.J I
9. Objektiv nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch folgende auf die Äquivalentbrennweite F=I
normierte Datentabelle: .
F=LOOOOO
1: L24 2 ω0 = 60° jL = +1.02697 F
I
j j
[
I
= -3.8265852·
= - 5.9537649 ·
= c, = 0.
C3
Cj
10 \
17
10. Objektiv nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch folgende auf die Äquivalentbrennweite F= 1
normierte Datentabelle:
F=LOOOOO ' 1:1.23
2<ao =
sL= +1.04043 F
Linse
Radien
Dicken und Abstände
ndfvd
Bez.
L4
R1 = + 232595 Λ', = + 1.09628
A2 = + 6.34487 Rl2 = + 1.41026
R}a = + 2.00645 R'Ja = - 10.0560
R3b = + 9.35780 R'h= -2.81386
A4 =+ 0.88344 A4 = + 1.02017
/?5 = + 5.69393 Λ', = +0.95622
/?„ = -0.90273 Λ; = +2.14068
/f7 = +2.14068 Λ'7 = - 1.11219
Äs = + 10.4996 ÄJ = - 1.78824
Λ, = +3.34428
Rl, = -3.80673
Asphärische Fläche Λ5 mit c, = (2 · Λ5) ',
c2 = -3.8418157 · ΙΟ'1,
CS = .u„
rf*
rf.
•V7X rf«
= 0.128446 = 0315556 = 0.119628 = 0.488096 (ff)
= 0.230053 = 0.084353 = 0.173307 = 0.003068 0») = 0.195929 = 0.337795 (κ)
= 0.062498 = 0.233887 = 0.047161 =
= 0.253442 ■- 0.002301 (O1)
= 0.137648 = 0.002300 [O2)
= 0.134965 ~l
1.68273/4431 1.65016/39.14 1.7440Ö/44.77 1.71300/53.85
NS
.J
-H
1.71700/47.99 1.54814/45.75
EO
.J I
1.84666/23.82 1.78831/47.37 I.713OO/53.85
1.73350/51.65
HgI
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---|---|---|---|
DE2554963A DE2554963C2 (de) | 1975-12-06 | 1975-12-06 | Lichtstarkes Weitwinkelobjektiv |
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-
1976
- 1976-12-02 US US05/746,655 patent/US4136931A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-12-06 JP JP51146445A patent/JPS5269619A/ja active Granted
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JPS5269619A (en) | 1977-06-09 |
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