DE2718521C3 - Fotografisches Weitwinkelobjektiv mit großer relativer Öffnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein fotografisches Weitwinkelobjektiv mit großer relativer Öffnung, das aus einem ersten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse, einem zweiten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Zerstreuungslinse, einem dritten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Zerstreuungslinse, einem vierten Linsenglied mit zumindest einer Einzellinse, einem fünften Linsenglied in Form eines sammelnden Kittglieds, einem sechsten Linsenglied in Form eines zerstreuenden Kittgliedes, einem siebten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse und einem achten Linsenglied in Form einer Sammellinse besteht.

Ein Objektiv dieser Art, das eine relative Öffnung von 1:2 und ein Bildfeld von ca. 2 x 46 aufweist, ist aus der DE-OS 25 07 887 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Objektiv dieser Art, das einen geringen Frontlinsendurchmesser erfordert und eine lange hintere Schnittweite besitzt, die von der sammelnden Frontlinsengruppe ausgehende paraxiale Strahlung nahezu parallel zur optischen Achse verlaufen zu lassen, um die Aberrationen bei Nahaufnahmen durch Linsenverschiebung dort korrigieren zu können, wobei zur Verminderung der von Koma verursachten Unschärfe im vierten Linsenglied die Möglichkeit der Anordnung einer Blende - die auch in einer Einkerbung in einer dieses Linsenglied bildenden Einzellinse bestehen kann - vorgesehen sein soll.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung eines Weitwinkelobjektivs mit den Konstruktionsdaten der im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. der im Kennzeichen des Anspruches 2 oder 3 aufgeführten Datentabelle gelöst.

Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein Objektiv nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 die Korrekturkurven des Objektivs 1,

Fig. 3 die Korrekturkurven des Objektivs 2,

Fig. 4 die Korrekturkurven des Objektivs 3 und

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht von einem Objektiv, bei dem das vierte Linsenglied nur aus einer Linse besteht.

Wie Fig. 1 zeigt, enthält das erfindungsgemäße Objektiv eine zerstreuende Frontlinsengruppe L[tief]1, eine sammelnde Frontlinsengruppe L[tief]2 und eine sammelnde Hinterlinsengruppe L[tief]3. Die zerstreuende Frontlinsengruppe dient dazu, die paraxiale Strahlung l divergent zu machen, um eine lange hintere Schnittweite zu erhalten. Nach dem Durchtritt durch die zerstreuende Frontlinsengruppe L[tief]1 wird die paraxiale Strahlung l von der sammelnden Frontlinsengruppe L[tief]2 und der sammelnden Hinterlinsengruppe L[tief]3 konvergent gemacht und die Aberrationen werden korrigiert, worauf diese paraxiale Strahlung ein Bild auf der Bildebene liefert.

Es ist daher notwendig, der zerstreuenden Frontlinsengruppe L[tief]1 eine starke Zerstreuungswirkung zu geben, um eine lange hintere Schnittweite, insbesondere in einem Weitwinkelobjektiv zu erhalten. Um der zerstreuenden Frontlinsengruppe eine starke Zerstreuungskraft zu geben, ist es unmöglich, diese Frontlinsengruppe nur aus einer Linse zusammenzusetzen, da diese dann einen zu kleinen Krümmungsradius haben müsste. Es ist vielmehr notwendig, die zerstreuende Frontlinsengruppe aus mehreren Linsen zusammenzusetzen und in dem Objektiv nach der vorliegenden Erfindung enthält die zerstreuende Frontlinsengruppe eine meniskusförmige Sammellinse mit konvexer Oberfläche gegenstandsseitig und zwei meniskusförmige Zerstreuungslinsen. Obwohl es notwendig ist, der zerstreuenden Frontlinsengruppe L[tief]1 eine starke Zerstreuungswirkung zu verleihen wie oben ausgeführt wird andererseits außer axiale Strahlung l´ beträchtlich divergent gemacht, wenn die Zerstreuungswirkung zu groß ist. In einem solchen Fall ist es erforderlich, eine Blende an der Stelle S im hinteren Teil des Objektivs anzuordnen und die Eintrittspupille in eine Stellung weit von der ersten Oberfläche des Objektivs zu bringen, so dass die Strahlen großer Bildwinkel an der ersten Linsenfläche des Objektivs eine große Durchstoßhöhe aufweisen und dann wird eine zerstreuende Frontlinsengruppe mit großem Durchmesser erforderlich. Diese Forderung steht in Widerspruch zu der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe, ein kompaktes Objektiv anzugeben. Daraus ergibt sich, dass bestimmte Bedingungen für den Aufbau der zerstreuenden Frontlinsengruppe erfüllt werden müssen.

Andererseits hat die sammelnde Frontlinsengruppe L[tief]2 die Funktion, die paraxiale Strahlung l und die außeraxiale Strahlung l´, die von der zerstreuenden Frontlinsengruppe divergent gemacht worden sind, in gewissem Grad konvergent zu machen und diese Strahlung auf die sammelnde Hinterlinsengruppe L[tief]3 zu richten. Wenn die entsprechende Wirkung der sammelnden Frontlinsengruppe L[tief]2 zu schwach ist, wird es nötig, der sammelnden Hinterlinsengruppe L[tief]3 eine stärkende Sammelwirkung zu verleihen und zusätzlich wird die Sammelwirkung auf die außeraxiale Strahlung l´ zu schwach, wodurch es notwendig wird, die Blendenstellung S nach rückwärts zu verlegen. Nebenbei hat ein solches Vorgehen zur Folge, dass die paraxiale Strahlung l, die von der sammelnden Frontlinsengruppe L[tief]2 ausgeht, nahezu parallel zur optischen Achse verläuft, was vorteilhaft ist wenn die sammelnde Hinterlinsengruppe L[tief]3 mit einem Mechanismus zur Korrektur von Aberrationen bei Nahaufnahmen ausgerüstet wird.

Bei dem fotografischen Objektiv nach der vorliegenden Erfindung wird für die sammelnde Frontlinsengruppe ein Linsenaufbau verwendet, der zwei Einzellinsen mit niedriger Brechkraft und ein Kittglied mit hoher Brechkraft enthält.

Die sammelnde Hinterlinsengruppe dient dazu, die paraxiale Strahlung l und die außeraxiale Strahlung l´ zur Bildung eines Bildes gut konvergent zu machen und es ist insbesondere für ein Weitwinkelobjektiv mit großem Öffnungsverhältnis erforderlich, die sammelnde Hinterlinsengruppe aus zumindestens drei Linsengliedern zusammenzusetzen.

Aus diesen Gründen hat ein fotografisches Objektiv nach der Erfindung den folgenden Aufbau. Eine zerstreuende Frontlinsengruppe, enthaltend ein erstes Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse, ein zweites Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Zerstreuungslinse und ein drittes Linsenglied in Form einer zerstreuenden Meniskuslinse, eine sammelnde Frontlinsengruppe, enthaltend ein viertes Linsenglied, zusammengesetzt aus zwei Sammellinsen mit niedriger Brechkraft und ein fünftes Linsenglied in Form eines sammelnden Kittgliedes und eine sammelnde Hinterlinsengruppe, enthaltend ein sechstes Linsenglied in Form eines zerstreuenden Kittgliedes, ein siebtes Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse und ein achtes Linsenglied in Form einer Sammellinse. Dabei hat sich zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe die Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend näher erläuterten Gründen als wesentlich erwiesen.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Darin bezeichnen r[tief]2, r[tief]3, r[tief]6, r[tief]7, r[tief]13, r[tief]14 die Krümmungsradien auf der bildseitigen Oberfläche des ersten Linsenglieds der gegenstandsseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds, der bildseitigen Oberfläche des dritten Linsenglieds der gegenstandsseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds, der bildseitigen Oberfläche des fünften Linsenglieds und der gegenstandsseitigen Oberfläche des sechsten Linsenglieds, D den Abstand von der ersten Oberfläche des Objektivs zur bildseitigen Oberfläche des fünften Linsenglieds, n[tief]8, n[tief]9 die Brechungsindizes der beiden Linsen des sechsten Linsengliedes.

Die Bedeutung der vorstehenden Bedingungen liegt im einzelnen im folgendem.

Die Bedingung (1) dient zur Korrektur außeraxialer Strahlung, die Randabschnitte der Linsenglieder durchläuft. Obwohl es sich, wenn r[tief]2/r[tief]3 größer oder kleiner als der obere oder untere Grenzwert der Bedingung (1) ist, kaum auf die paraxiale Strahlung auswirkt, ist es unmöglich, Verzeichnung zu korrigieren, wenn r[tief]2/r[tief]3 kleiner als der untere Grenzwert ist. Wenn andererseits r[tief]2/r[tief]3 größer als der obere Grenzwert ist, wird es unmöglich, Astigmatismus gut zu korrigieren. Wenn r[tief]6/r[tief]7 kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (2) ist, wird die die zerstreuende Frontlinsengruppe L[tief]1 verlassende außeraxiale Strahlung zu stark divergent, was den zuvor erwähnten Nachteil hat und zusätzlich wird es schwierig, Koma zu korrigieren. Wenn r[tief]6/r[tief]7 den oberen Grenzwert der Bedingung (2) überschreitet, wird die zerstreuende Wirkung für die paraxiale Strahlung zu schwach, wodurch es unmöglich ist, die hintere Schnittweite zu verlängern. Wenn der Bedingung (2) nicht genügt wird, ist es daher unmöglich, einen entsprechenden Aufbau für die zerstreuende Frontlinsengruppe zu erhalten. Wenn r[tief]13/r[tief]14 von dem durch die Bedingung (3) gegebenen Bereich abweicht, wird Koma verstärkt. Wenn r[tief]13 größer als 0 ist, (r[tief]13>0), wird die Sammelwirkung für die paraxiale Strahlung, die von der zerstreuenden Frontlinsengruppe herkommt, zu schwach und dies macht es notwendig, die Brechkraft der sammelnden Hinterlinsengruppe zu erhöhen. Wenn die Brechkraft der sammelnden Hinterlinsengruppe erhöht wird, wird andererseits die sammelnde Wirkung für die außeraxiale Strahlung zu stark, da diese Strahlung kaum durch die Oberfläche r[tief]13 beeinflußt wird, die nahe der Blende gelegen ist. Wenn die Frontlinsengruppe insgesamt eine Länge hat, die größer als der obere Grenzwert der Bedingung (4) ist, muß die Blende nach rückwärts verschoben werden und dies macht es, wie oben beschrieben, erforderlich, entgegen der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe die zerstreuende Frontlinsengruppe zu vergrößern. Wenn die Länge D der Frontlinsengruppe insgesamt kürzer als der untere Grenzwert der Bedingung (4) ist, wird es andererseits unmöglich, genügend Platz für die Linsenfassung vorzusehen. Wenn |n[tief]8 - n[tief]9| von dem durch die Bedingung (5) gegebenen Bereich abweicht, wird zonale Aberration stark. Wenn n[tief]8 kleiner als n[tief]9 ist (n[tief]8>n[tief]9), wird es schwierig, außeraxiale sphärische Aberration gut zu korrigieren. Es ist daher notwendig, der Bedingung n[tief]8 > n[tief]9 zu genügen. Bei solch einem Weitwinkelobjektiv wie dem erfindungsgemäßen ist es unvermeidlich, dass Aberration, insbesondere die Bildfeldkrümmung, bei Veränderung der Aufnahmeentfernung verschlechtert werden.

Aus diesem Grunde hat das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung einen solchen Aufbau, dass die von der sammelnden Frontlinsengruppe ausgehende paraxiale Strahlung nahezu parallel zur optischen Achse verläuft, wodurch es möglich ist, die Aberrationen bei Nahaufnahmen zu korrigieren. Das heißt, das Objektiv ermöglicht es, Bildfeldkrümmung zu korrigieren, indem die zwischen der sammelnden Frontlinsengruppe L[tief]2 und dem achten Linsenglied in der sammelnden Hinterlinsengruppe angeordneten Linsenglieder entlang der optischen Achse verschoben werden, während das letzte achte Linsenglied in einer bestimmten Stellung festgehalten wird. Eine ausreichende Verschiebung für diesen Zweck beträgt ungefähr 7 M, wenn der Vergrößerungsmaßstab M ist.

Das Objektiv 1 hat die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 1

Tabelle Seite 7 bis Seite 8

Das Objektiv 2 hat die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 2

Das Objektiv 3 hat die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 3

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]20 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]19 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechungsindizes der Linsen,

r[tief]1 bis r[tief]11 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f Brennweite und

B.f. hintere Schnittweite.

Bei den beschriebenen Objektiven besteht das vierte Linsenglied aus zwei Linsen mit ebenen Oberflächen r[tief]8 und r[tief]9, die einander gegenübergestellt sind. Bei einem solchen Aufbau ist es möglich, eine feste Blende in dem zwischen den Oberflächen r[tief]8 und r[tief]9 gebildeten Luftraum anzuordnen, die dazu dient, von Koma verursachte Unschärfe, die von unterer Strahlung unter mittleren Bildfeldwinkeln hervorgerufen wird, zu verhindern und diese Blende kann daher die Abbildungsleistung verbessern, wenn sie auf eine große Öffnung eingestellt ist. Weiterhin könnten die Oberflächen r[tief]8 und r[tief]9 nicht eben sein, d.h. geeignete Krümmungsradien haben, um weitere Korrekturen zu bewirken. Es wäre jedoch auch möglich, das Objektiv so auszubilden, dass beide Linsen des vierten Linsenglieds verschiedene Brechungsindizes und Abbe-Zahlen haben. Schließlich ist es möglich, das vierte Linsenglied als eine Einzellinse, wie in Fig. 5 gezeigt auszubilden, und diese Linse wie durch A angedeutet, so zu bearbeiten, dass sie ähnlich der zuvor beschriebenen festen Blende wirken kann.

Claims (3)

1. Fotografisches Weitwinkelobjektiv mit großer relativer Öffnung, das aus einem ersten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse, einem zweiten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Zerstreuungslinse, einem dritten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Zerstreuungslinse, einem vierten Linsenglied mit zumindest einer Einzellinse, einem fünften Linsenglied in Form eines sammelnden Kittgliedes, einem sechsten Linsenglied in Form eines zerstreuenden Kittgliedes, einem siebten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse und einem achten Linsenglied in Form einer Sammellinse besteht, gekennzeichnet durch die nachstehend tabellarisch aufgeführten Daten:

Tabelle 1

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]20 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]19 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechungsindizes der Linsen,

r[tief]1 bis r[tief]11 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f Brennweite und

B.f. hintere Schnittweite.

2. Weitwinkelobjektiv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch die nachstehend tabellarisch aufgeführten Daten:

Tabelle 2

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]20 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]19 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechungsindizes der Linsen,

r[tief]1 bis r[tief]11 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f Brennweite und

B.f. hintere Schnittweite.

3. Weitwinkelobjektiv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch die nachstehend tabellarisch aufgeführten Daten:

Tabelle 3

Tabelle Seite 4 bis Seite 5

r[tief]1 bis r[tief]20 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]19 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechungsindizes der Linsen,

r[tief]1 bis r[tief]11 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f Brennweite und

B.f. hintere Schnittweite.