DE2626336B2 - Fotografisches Objektiv vom Gauss-Typ - Google Patents

Fotografisches Objektiv vom Gauss-Typ

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DE2626336B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein fotografisches Objektiv vom Gauß-Typ mit insgesamt sieben Linsen in sechs Linsenglieder, von denen das erste und zweite Linsenglied jeweils durch eine positive Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Fläche, das dritte Linsenglied von einer negativen Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Fläche, das vierte Linsenglied von einem negativen meniskusförmigen Kittglied, das fünfte Linsenglied von einer positiven Meniskuslinse und das sechste Linsenglied von einer positiven Linse gebildet ist.
Ein derartiges Objektiv ist beispielsweise aus der CH 5 26 116 bekannt.
Fotografische Objektive sind meist so ausgebildet, daß sie die Aberrationen für Aufnahmen mit der Entfernung unendlich gut korrigieren. Heutzutage ist jedoch die Korrektur für Aufnahmen von Gegenständen in geringer Entfernung ebenso wichtig wie die für Aufnahmen mit der Entfernung unendlich. Daher wäre es ideal für ein fotografisches Objektiv, daß es einen hervorragenden Korrekturzustand sowohl für Aufnahmen in der Entfernung unendlich als auch für geringere Aufnahmeentfernungen besitzt und daß sich der Korrekturzustand wenig zwischen Aufnahmen mit der Entfernung unendlich und geringeren Aufnahmeentfernungen ändert. Fotografische Standardobjektive vom Gauß-Typ zeigen etwas Verschlechterung im Korrekturzustand, die, obwohl nicht stark ins Auge fallend, bei kürzeren Aufnahmeentfernungen auftritt. Diese Verschlechterung der Bildgüte kann hauptsächlich als Verstärkung der sphärischen Aberration festgestellt werden, insbesondere von kurzwelliger Strahlung, die den Bildkontrast verringert.
Obwohl kürzlich ein beträchtlicher Fortschritt bezüglich fotografischer Standardobjektive vom Gauß-Typ erzielt worden ist, ist der obenerwähnte Nachteil gerade solchen Objektiven eigen, die aus Gläsern mit hohen Brechungsindizes hergestellt sind. Für die Ausbildung von fotografischen Standardobjektiven vom Gauß-Typ, die einen hohen Bildkontrast sicherstellen, treten andererseits unvermeidlich Probleme bezüglich der Korrektur von Unschärfe auf, die auf Koma bei mittleren Bildwinkeln beruht, was typisch für Objektive vom Gauß-Typ ist und bezüglich einer guten Korrektur sphäro-chromatischer Aberration. Zur Lösung dieser Probleme ist es erforderlich, Gläser zu verwenden, die eine große Abbe-Zahl haben, was wiederum die Verwendung von Glasmaterialien mit niedrigen Brechungsindizes für die positiven Linsenglieder erfordert. Eine solche Wahl der Gläser bringt jedoch einen weiteren Nachteil mit sich, der darin besteht, daß unvermeidlich sphärische Aberration groß und die Baulänge des Objektives größer wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes fotografisches Standardobjektiv vom Gauß-Typ mit großem Öffnungsverhältnis anzugeben, bei dem auch Koma, sphärische Aberration und sphärochromatische Aberration gut korrigiert sind.
Dabei sollen die Aberrationen sowohl für Aufnahmen mit der Entfernung unendlich wie auch für geringere Aufnahmeentfernungen gut korrigiert sein.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.
Danach enthält das Objektiv nach der Erfindung sechs Linsenglieder mit insgesamt sieben Linsen, und zwar ein erstes Linsenglied in Form einer positiven Meniskuslinse, ein zweites Linsenglied in Form einer positiven Meniskuslinse, ein drittes Linsenglied in Form einer negativen Meniskuslinse, ein viertes Linsenglied in Form eines meniskusförmigen negativen Kittgliedes, ein fünftes Linsenglied in Form einer positiven Meniskuslinse und ein sechstes positives Linsenglied. Dabei erfüllt das Objektiv erfindungsgemäß die folgenden Bedingungen:
(1) r[tief]6 < |r[tief]7| < 1,1r[tief]6
(2) 0,48f < |r[tief]9| < 0,55f
(3) 0,4f < |r[tief]11| < 0,48f
(4) 0,45f < D[tief]a < 0,5f
(5) 0,12f < D[tief]b < 0,15f
(6) 0,35 < kleines Ny[tief]1 + kleines Ny[tief]2 - 2[tief]kleines Ny3/2[tief]kleines Ny3 < 0,5
Darin bezeichnen
f die Brennweite des Objektivs,
r[tief]6 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche des dritten Linsengliedes,
r[tief]7 den Krümmungsradius der gegenstandseitigen Oberfläche des vierten Linsengliedes,
r[tief]9 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche des vierten Linsengliedes,
r[tief]11 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche des fünften Linsengliedes,
D[tief]a die Gesamtlänge der Entfernung von der objektseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds zur objektseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds (d. h. die Dicke d[tief]3 des zweiten Linsengliedes plus die Dicke d[tief]5 des dritten Linsengliedes plus Luftabstand d[tief]4 zwischen zweitem und drittem Linsenglied plus Luftabstand d[tief]6 zwischen drittem und viertem Linsenglied),
D[tief]b die Dicke d[tief]7 + d[tief]8 des vierten Linsengliedes,
kleines Ny[tief]1 die Abbe-Zahl des ersten Linsengliedes,
kleines Ny[tief]2 die Abbe-Zahl des zweiten Linsengliedes,
kleines Ny[tief]3 die Abbe-Zahl des dritten Linsengliedes.
Die Bedingung (1) dient zur Verhinderung von Unschärfe, die durch Koma hervorgerufen wird und zur Korrektur von sphärischer Aberration. Die objektseitige Oberfläche des vierten Linsengliedes, die durch diese Bedingung definiert ist, steht in enger Beziehung zur sphärischen Aberration und zur Unschärfe, die auf Koma zurückzuführen ist, da diese Oberfläche zur Überkorrektur von sphärischer Aberration für Strahlen unter mittleren Bildwinkeln dient. Wenn |r[tief]7| < r[tief]6 wird auf Koma zurückzuführende Unschärfe hervorgerufen und wenn |r[tief]7| > 1,1r[tief]6 wird die sphärische Aberration unterkorrigiert.
Die Bedingungen (2) und (3) sind notwendig zur Korrektur von auf Koma zurückzuführender Unschärfe und zur Korrektur von sphärischer Aberration. Da bei den erfindungsgemäßen Objektiven die Randstrahlen von axialen Objektpunkten und die Randstrahlen von außeraxialen Objektpunkten die Linsenflächen mit den Krümmungsradien r[tief]9 und r[tief]11 mit großer Schnitthöhe durchsetzt, ist es für die Korrektur von Koma wesentlich, wenn diese Krümmungsradien nicht zu klein sind.
Wenn die Krümmungsradien r[tief]9 und r[tief]11 kleiner als die unteren Grenzwerte der Bedingungen (2) und (3) gewählt werden, wird es unmöglich, sphärische Aberration gut zu korrigieren.
Die Bedingung (4) ist zur Korrektur von Astigmatismus erforderlich. Obwohl es möglich ist, das Öffnungsverhältnis zu vergrößern, wenn die Baulänge des Objektivs vergrößert wird, dient die Bedingung (4) in Verbindung mit der Bedingung (5) dazu, sphärische Aberration und Astigmatismus gut zu korrigieren.
Wenn D[tief]a kleiner als der durch die Bedingung (4) gegebene untere Grenzwert ist, wird es unmöglich, sphärische Aberration und Astigmatismus zufriedenstellend zu korrigieren. Wenn D[tief]a den oberen Grenzwert der Bedingung (4) überschreitet, wird andererseits die Baulänge des Objektivs größer und zusätzlich werden die Randstrahlen vignettiert, was es unmöglich macht, die Aberrationen in den Randabschnitten des Bildes gut zu korrigieren.
Die Bedingung (5) dient zur Korrektur von Unschärfe, die auf Koma zurückzuführen ist, und verstärkt diesen Effekt in Kombination mit den bereits erwähnten Bedingungen (2) und (3). Wenn D[tief]b kleiner als der untere durch die Bedingung (5) gegebene Grenzwert ist, wird Astigmatismus unterkorrigiert. Wenn D[tief]b den oberen Grenzwert der Bedingung (5) überschreitet, wird andererseits die auf Koma zurückzuführende Unschärfe weniger wirksam korrigiert.
Schließlich dient Bedingung (6) dazu, das Erfordernis zu erfüllen, daß das erste, zweite und dritte Linsenglied große Abbe-Zahlen kleines Ny[tief]1, kleines Ny[tief]2 und kleines Ny[tief]3 haben sollten, um eine Basis für eine gute Korrektur sphärochromatischer Aberration zu haben. Bei Objektiven nach der vorliegenden Erfindung ist die Bedingung (6) in Verbindung mit den Bedingungen (1) bis (5) gewählt worden, um diese Aberration korrigieren zu können. Wenn
kleines Ny[tief]1 + kleines Ny[tief]2 - 2[tief]kleines Ny3/2[tief]kleines Ny3
einen kleineren Wert als der untere Grenzwert (d. h. 0,5) der Bedingung (6) hat, wird chromatische Aberration unterkorrigiert. Wenn
kleines Ny[tief]1 + kleines Ny[tief]2 - 2[tief]kleines Ny3/2[tief]kleines Ny3
einen Wert besitzt, der größer als der obere Grenzwert der Bedingung (6) ist, ist es andererseits unmöglich, sphärochromatische Aberration gut zu korrigieren.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch die fotografischen Objektive nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2A bis 2D Korrekturkurven für ein erstes Objektiv nach der Erfindung,
Fig. 3A bis 3D Korrekturkurven für ein zweites Objektiv nach der vorliegenden Erfindung.
Das Objektiv 1 weist die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten auf.
Tabelle 1
r[tief]1 = 0,6147
d[tief]1 = 0,1158 n[tief]1 = 1,6204 kleines Ny[tief]1 = 60,3
r[tief]2 = 2,9052
d[tief]2 = 0,0019
r[tief]3 = 0,4738
d[tief]3 = 0,0777 n[tief]2 = 1,6935 kleines Ny[tief]2 = 50,8
r[tief]4 = 0,8002
d[tief]4 = 0,0468
r[tief]5 = 1,0617
d[tief]5 = 0,0203 n[tief]3 = 1,5814 kleines Ny[tief]3 = 40,8
Fortsetzung
r[tief]6 = 0,2764
d[tief]6 = 0,3357
r[tief]7 = -0,2984
d[tief]7 = 0,0193 n[tief]4 = 1,7552 kleines Ny[tief]4 = 27,5
r[tief]8 = 15,8469
d[tief]8 = 0,1160 n[tief]5 = 1,6935 kleines Ny[tief]5 = 53,3
r[tief]9 = -0,5113
d[tief]9 = 0,0019
r[tief]10 = -1,0617
d[tief]10 = 0,0890 n[tief]6 = 1,8061 kleines Ny[tief]6 = 40,9
r[tief]11 = -0,4676
d[tief]11 = 0,0023
r[tief]12 = 1,8784
d[tief]12 = 0,0570 n[tief]7 = 1,6935 kleines Ny[tief]7 = 50,8
r[tief]13 = -2,2973
f = 1,0 S´ = 0,7430 1 : 1,4
Das Objektiv 2 weist die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten auf.
Tabelle 2
r[tief]1 = 0,6278
d[tief]1 = 0,1137 n[tief]1 = 1,6204 kleines Ny[tief]1 = 60,3
r[tief]2 = 2,9900
d[tief]2 = 0,0019
r[tief]3 = 0,4580
d[tief]3 = 0,0834 n[tief]2 = 1,6935 kleines Ny[tief]2 = 50,8
r[tief]4 = 0,7235
d[tief]4 = 0,0426
r[tief]5 = 0,9466
d[tief]5 = 0,0203 n[tief]3 = 1,5814 kleines Ny[tief]3 = 40,8
r[tief]6 = 0,2723
d[tief]6 = 0,3374
r[tief]7 = -0,2953
d[tief]7 = 0,0193 n[tief]4 = 1,7552 kleines Ny[tief]4 = 27,5
r[tief]8 = 86,661
d[tief]8 = 0,1120 n[tief]5 = 1,6935 kleines Ny[tief]5 = 53,3
r[tief]9 = -0,4890
d[tief]9 = 0,0019
r[tief]10 = -1,0792
d[tief]10 = 0,0847 n[tief]6 = 1,8061 kleines Ny[tief]6 = 40,9
r[tief]11 = -0,4618
d[tief]11 = 0,0023
r[tief]12 = 1,8969
d[tief]12 = 0,0575 n[tief]7 = 1,6935 kleines Ny[tief]7 = 50,8
r[tief]13 = -2,7516
f = 1,0 S´ = 0,7424 1 : 1,4
Darin bezeichnen
r[tief]1, r[tief]2 r[tief]13 die Krümmungsradien der entsprechenden Oberflächen der Linsenglieder,
d[tief]1, d[tief]2 d[tief]12 die Dicken der Linsenglieder und Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1, n[tief]2 n[tief]7 die Brechungsindizes der entsprechenden Linsenglieder,
kleines Ny[tief]1, kleines Ny[tief]2 kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsenglieder,
f[tief]B die Schnittweite des Objektivs.
Die Korrekturkurven der beiden Objektive sind in Fig. 2A bis 2D bzw. Fig. 3A bis 3D dargestellt. Wie sich aus Fig. 2D und Fig. 3D ergibt, können diese Objektive sicherstellen, daß die sphärische Aberration für Aufnahmen mit der Entfernung unendlich (Fig. 2A und Fig. 3A) und für Aufnahmen im Abbildungsmaßstab 1 : 50 (Fig. 2D und Fig. 3D) im wesentlichen die gleiche ist und daß Aberrationen am Bildfeldrand korrigierbar sind.

Claims (2)

1. Fotografisches Objektiv vom Gauß-Typ mit insgesamt sieben Linsen in sechs Linsengliedern, von denen das erste und zweite Linsenglied jeweils durch eine positive Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Fläche, das dritte Linsenglied von einer negativen Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Fläche, das vierte Linsenglied von einem negativen meniskusförmigen Kittglied, das fünfte Linsenglied von einer positiven Meniskuslinse und das sechste Linsenglied von einer positiven Linse gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind
(1) r[tief]6 < |r[tief]7| < 1,1r[tief]6
(2) 0,48f < |r[tief]9| < 0,55f
(3) 0,4f < |r[tief]11| < 0,48f
(4) 0,45f < D[tief]a < 0,5f
(5) 0,12f < D[tief]b < 0,15f
(6) 0,35 < kleines Ny[tief]1 + kleines Ny[tief]2 - 2[tief]kleines Ny3/2[tief]kleines Ny3 < 0,5
und der Korrektionszustand mit dem eines Objektivs mit folgenden Daten:
Tabelle 1
r[tief]1 = 0,6147
d[tief]1 = 0,1158 n[tief]1 = 1,6204 kleines Ny[tief]1 = 60,3
r[tief]2 = 2,9052
d[tief]2 = 0,0019
r[tief]3 = 0,4738
d[tief]3 = 0,0777 n[tief]2 = 1,6935 kleines Ny[tief]2 = 50,8
r[tief]4 = 0,8002
d[tief]4 = 0,0468
r[tief]5 = 1,0617
d[tief]5 = 0,0203 n[tief]3 = 1,5814 kleines Ny[tief]3 = 40,8
r[tief]6 = 0,2764
d[tief]6 = 0,3357
r[tief]7 = -0,2984
d[tief]7 = 0,0193 n[tief]4 = 1,7552 kleines Ny[tief]4 = 27,5
r[tief]8 = 15,8469
d[tief]8 = 0,1160 n[tief]5 = 1,6935 kleines Ny[tief]5 = 53,3
r[tief]9 = -0,5113
d[tief]9 = 0,0019
r[tief]10 = -1,0617
d[tief]10 = 0,0890 n[tief]6 = 1,8061 kleines Ny[tief]6 = 40,9
r[tief]11 = -0,4676
d[tief]11 = 0,0023
r[tief]12 = 1,8784
d[tief]12 = 0,0570 n[tief]7 = 1,6935 kleines Ny[tief]7 = 50,8
r[tief]13 = -2,2973
f = 1,0 S´ = 0,7430 1 : 1,4
worin bezeichnen
r[tief]1 bis r[tief]13 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,
d[tief]1 bis d[tief]12 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen,
kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen,
f die Brennweite des Objektivs,
f[tief]B die hintere Schnittweite des Objektivs,
D[tief]a die Gesamtlänge der Entfernung von der objektseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds zur objektseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds (d. h. die Dicke d[tief]3 des zweiten Linsenglieds plus die Dicke d[tief]5 des dritten Linsengliedes plus Luftabstand d[tief]4 zwischen zweitem und drittem Linsenglied plus Luftabstand d[tief]6 zwischen drittem und viertem Linsenglied),
D[tief]b die Dicke d[tief]7 + d[tief]8 des vierten Linsenglieds,
in bezug auf die Bildfehler dritter Ordnung im wesentlichen übereinstimmt, wobei für jeden dieser Fehler zumindest folgende Bedingungen erfüllt sind: a) b) mit
S Flächenteilkoeffizient nach Seidel (Queraberration bezogen auf f = 1 für den Bildwinkel 45° und die relative Öffnung gemäß obiger Datentabelle) des Objektivs gemäß dem betreffenden Ausführungsbeispiel
S´ Seidelkoeffizient an der entsprechenden Linsenfläche für das vom Ausführungsbeispiel abweichende Objektiv
Kleines Sigma Standardabweichung der Koeffizienten S
"mittlere Abweichung" der Koeffizienten S´ von den Koeffizienten S.
(Der Querstrich über einer Größe bedeutet jeweils Mittelwertbildung durch Summation der entsprechenden Werte für alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der Linsenflächen).
2. Fotografisches Objektiv vom Gauß-Typ mit insgesamt sieben Linsen in sechs Linsengliedern, von denen das erste und zweite Linsenglied jeweils durch eine positive Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Fläche, das dritte Linsenglied von einer negativen Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Fläche, das vierte Linsenglied von einem negativen meniskusförmigen Kittglied, das fünfte Linsenglied von einer positiven Meniskuslinse und das sechste Linsenglied von einer positiven Linse gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind
(1) r[tief]6 < |r[tief]7| < 1,1r[tief]6
(2) 0,48f < |r[tief]9| < 0,55f
(3) 0,4f < |r[tief]11| < 0,48f
(4) 0,45f < D[tief]a < 0,5f
(5) 0,12f < D[tief]b < 0,15f
(6) 0,35 < kleines Ny[tief]1 + kleines Ny[tief]2 - 2[tief]kleines Ny3/2[tief]kleines Ny3 < 0,5
und der Korrektionszustand mit dem eines Objektivs mit folgenden Daten:
Tabelle 2
r[tief]1 = 0,6278
d[tief]1 = 0,1137 n[tief]1 = 1,6204 kleines Ny[tief]1 = 60,3
r[tief]2 = 2,9900
d[tief]2 = 0,0019
r[tief]3 = 0,4580
d[tief]3 = 0,0834 n[tief]2 = 1,6935 kleines Ny[tief]2 = 50,8
r[tief]4 = 0,7235
d[tief]4 = 0,0426
r[tief]5 = 0,9466
d[tief]5 = 0,0203 n[tief]3 = 1,5814 kleines Ny[tief]3 = 40,8
r[tief]6 = 0,2723
d[tief]6 = 0,3374
r[tief]7 = -0,2953
d[tief]7 = 0,0193 n[tief]4 = 1,7552 kleines Ny[tief]4 = 27,5
r[tief]8 = 86,661
d[tief]8 = 0,1120 n[tief]5 = 1,6935 kleines Ny[tief]5 = 53,3
r[tief]9 = -0,4890
d[tief]9 = 0,0019
r[tief]10 = -1,0792
d[tief]10 = 0,0847 n[tief]6 = 1,8061 kleines Ny[tief]6 = 40,9
r[tief]11 = -0,4618
d[tief]11 = 0,0023
r[tief]12 = 1,8969
d[tief]12 = 0,0575 n[tief]7 = 1,6935 kleines Ny[tief]7 = 50,8
r[tief]13 = -2,7516
f = 1,0 S´ = 0,7424 1 : 1,4
worin bezeichnen
r[tief]1 bis r[tief]13 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,
d[tief]1 bis d[tief]12 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen,
kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen,
f die Brennweite des Objektivs,
f[tief]B die hintere Schnittweite des Objektivs,
D[tief]a die Gesamtlänge der Entfernung von der objektseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds zur objektseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds (d. h. die
Dicke d[tief]3 des zweiten Linsenglieds plus die Dicke d[tief]5 des dritten Linsengliedes plus Luftabstand d[tief]4 zwischen zweitem und drittem Linsenglied plus Luftabstand d[tief]6 zwischen drittem und viertem Linsenglied),
D[tief]b die Dicke d[tief]7 + d[tief]8 des vierten Linsenglieds,
in bezug auf die Bildfehler dritter Ordnung im wesentlichen übereinstimmt, wobei für jeden dieser Fehler zumindest folgende Bedingungen erfüllt sind:
a) b) mit
S Flächenteilkoeffizient nach Seidel (Queraberration bezogen auf f = 1 für den Bildwinkel 45° und die relative Öffnung gemäß obiger Datentabelle) des Objektivs gemäß dem betreffenden Ausführungsbeispiel
S´ Seidelkoeffizient an der entsprechenden Linsenfläche für das vom Ausführungsbeispiel abweichende Objektiv
Kleines Sigma Standardabweichung der Koeffizienten S
"mittlere Abweichung" der Koeffizienten S´ von den Koeffizienten S.
(Der Querstrich über einer Größe bedeutet jeweils Mittelwertbildung durch Summation der entsprechenden Werte für alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der Linsenflächen).
DE2626336A 1975-06-14 1976-06-11 Fotografisches Objektiv vom Gauss-Typ Expired DE2626336C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP50072257A JPS5817929B2 (ja) 1975-06-14 1975-06-14 ダイコウケイヒシヤシンレンズ

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DE2626336A Expired DE2626336C3 (de) 1975-06-14 1976-06-11 Fotografisches Objektiv vom Gauss-Typ

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