DE2724777A1

DE2724777A1 - Petzval-objektiv

Info

Publication number: DE2724777A1
Application number: DE19772724777
Authority: DE
Inventors: David Michael Williamson
Original assignee: Rank Organization Ltd
Current assignee: Rank Organization Ltd
Priority date: 1976-06-01
Filing date: 1977-06-01
Publication date: 1977-12-15
Also published as: GB1520837A; NL7706030A; IL52201A0

Description

BeSchreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft- ein optisches Objektiv gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere ein Petzval-Typ, das zwei positive oder sammelnde Linsengruppen enthält, die axial durch einen beträchtlichen Luftzwischenraum getrennt sind, d.h. durch einen Luftzwischenraum, der in der Größenordnung der Brennweite F des gesamten Objektivs ist und nicht kleiner als 0,75 F sein soll.

Für viele Anwendungen werden Hochleistungsobjektive benötigt, z.B. mit einer relativen Öffnung in der Größenordnung von 1:1,2 bis 1:0,9, einer beträchtlichen Eintrittspupille von mindestens 125 nun, einem Gesichts leid oder Gegenstandswinkel von i 4 bis 15° und guter Korrektur aller Bildfehler in einem großen Wellenlängenbereich, insbesondere der Bildfehler, die auf dem sekundären Spektrum beruhen, d.h. auf Brennweitenunterschieden für Licht an den beiden äußersten Enden des zu erfassenden Wellenlängenbereiches bezüglich der Brennebene für die Mitte des Wellenlängenbereiches.

Bei den bekannten Refraktor-Objektiven sind die auf lern sekundären Spektrum beruhenden Bildfehler aer hauptsächliche begrenzende Faktor, wenn hohe Anforderungen der oben angegebenen Art gestellt werden. Man hat versucht, diese Probleme durch Gläser mit anomaler Dispersion zu beheben, dabei treten dann jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der Korrektion der Farbfehler erster Ordnung auf. Man hat daher bisher solche Hochleistungsobjektive im allgemeinen als katadioptrische. Objektive ausgeführt, diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß der Durchmesser von katadioptrischen Objektiven wesentlich größer ist als der entsprechender Refraktor-Objektive, da die Verluste für die ausfallende Mittelzone kompensiert werden müssen.

709850/1070

Es besteht also Bedarf an einem optischen Objektiv des erwähnten Typs, das nur brechende Glieder enthält und eine gute Korrektur in einem weiten Wellenlängen bereich und bei großer öffnung ermöglicht.

Ein Petzval-Objektiv, das diesen Anforderungen genügt, ist bereits in der deutschen Patentanmeldung P 25 04 299.5 vorgeschlagen worden. Das vorgeschlajene Petzval-Objektiv hat zwei positive oder sammelnde Linsengruppen, die durch einen verhältnismäßig großen Luftzwischenraum getrennt sind. Die vordere und die hintere Linsengruppe enthalten jeweils erstens eine Linsenkombination, die eine relativ lange Brennweite hat und aus mindestens drei Linsenelementen besteht, die in erster Linie zur Bildfehlerkorrektur dienen, und zweitens ein einzelnes Linsenelement relativ kurzer Brennweite, das in erster Linie die Brechkraft liefert, wobei die Einzelelemente der beiden Gruppen jeweils auf der Seite der zugehörigen Linse nkombina tion angeordnet sind, die dem die beiden Linsengruppen trennenden Luftzwischenraum benachbart ist, und wobei die jeweiligen Linsenkombinationen im Gegenstands- bzw. Bildraum der jeweiligen Einzellinsenelemente in der vorderen und hinteren Linsengruppe liegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

zugrunde, die gleichen Ergebnisse wie bei dem vorgeschlagenen Objektiv mit einer einfacheren Konstruktion und größerer Freiheit hinsichtlich des Aufbaues der hinteren Linsengruppe zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einem optischen Objektiv der eingangs angegebenen und vorgeschlagenen Art gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

709850/1070

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen Objektivs.

Das Petzval-Objektiv gemäß der Erfindung enthält also zwei sammelnde Linsengruppen, die durch einen Luftzwischenraum erheblicher Größe getrennt sind, wobei die vordere Linsengruppe erstens eine Frontlinsenkombination, die eine verhältnismäßig große Brennweite hat und aus mindestens drei Linsenelementen, die in erster Linie zur Bildfehlerkorrektur dienen, besteht und zweitens eine Einzellinsenkomponente relativ kurzer Brennweite, die in erster Linie die Brechkraft liefert, enthält, wobei die Linsenkombination im GegenstanJsraum der einfachen Linsenkomponente angeordnet ist; die hintere Linsengruppe enthält mindestens zwei Linsenkomponentren einschließlich einer vorderen Verbundkomponente, welche eine gröucre Brechkraft hat als die Komponente oder Kombination von Komponenten, die hinter der vorderen Komponente in deren Bildraum angeordnet ist.

Für die Korrektur der primären Bildfehler ist die Konstruktion der vorderen Linsengruppe von größerer Bedeutung und wie bei dem erwähnten Vorschlag ist auch bei dem Objektiv gemäß der Erfindung die Linsenkombination der vorderen Linsengruppe vorzugsweise annähernd atocal, d.h. die Brennweite ist größer als 1OF. Diese Linsenkombination kann zweckmäßigerweise entweder ein verkittetes Triplet oder eine Dublettkomponente, auf die eine einzelne Komponente folgt, enthalten, wobei die ersterwähnte Konstruktion hier bevorzugt wird. Die Triplet-Linsenelementkombination enthält vorzugsweise ein sammelndes Vorderelement, ein zerstreuendes mittleres Element und ein sammelndes hinteres Element.

Die Einzellinse, die in erster Linie die Brechkraft in der vorderen Linsengruppe liefert, besteht vorzugsweise aus einem nach hinten konkaven Meniskuselement. Bei

709850/1070

diesem Einzelelement ist die Krümmung der Vorderfläche vor zugsweise mindestens doppelt so groß und vorzugsweise mindestens dreimal so groß als die Krümmung der hinteren Fläche.

Wenn man τich in der vorderen Linsengruppe auf die beschriebenen Linsenformen beschränkt, kommt man leich ter ohne Materialien mit extremen Eigenschaften aus, was hin sichtlich einer Verringerung der Schwierigkeiten bei der Korrektion der Primärbildfehler wichtig ist.

Hinter der hinteren Linsengruppe ist Vorzugs weise eine Bildfeldebnungslinse, vorzugsweise eine einfache zerstreuende oder negative Komponente, vorge. :hen.

Der beträchtliche Luftzwischenraum zwischen den beiden Linsengruppen ist vorzugsweise mindestens gleich etwa 1,O F. Dieser große Zwischenraum macht es möglich, zwischen den beiden Linsengruppen eine oder mehrere reflektierende Komponenten anzuordnen, z.B. um die optische /.chse um Winke 1- inhalt eines weiten Winkelbereiches knicken zu können.

Die Objektive gemäß der Erfindung eignen sich besonders für Sichtgeräte, bei denen dann hinter dem BiId- feldebnungsglied relativ nahe der Bildebene eine Strichplatte angeordnet werden kann. Die Strichplatte kann axial verstell bar sein, um unterschiedlichen Gegenstandsabständen Rechnung tragen zu können.

Bei dem Objektiv gemäß der Erfindung ist die

Verbund-Frontkomponente in der hinteren Linsengruppe vorzugs weise ein Dublett und die Gruppe wird durch eine einfache hintere Komponente vervollständigt, die im Bildraun der Du-

709850/1070

blett-Frontkomponente angeordnet ist. Die Publett-Frontkomponente ist zweckmäßigerweise ein nach vorne konvexer Meniskus, welcher aus einem sammelnden vorderen Element sowie einem zerstreuenden hinteren Element besteht und eine nach hinten konvexe innere Berührungs- ader Grenzfläche hat. Die einfache hintere Komponente kann ebenfalls ein nach vorne konvexer Meniskus sein, dessen Vorderfläche eine größere Krümmung als seine hintere Fläche hat. Diese einfache hintere Komponente kann in einem axialen Abstand zwischen 0,2 F und 0,4 F hinter der Verbund-Vorderkomponente angeordnet sein.

Das Objektiv gemäß der Erfindung unterscheidet sich von dem vorgeschlagenen Objektiv durch einen einfacheren Aufbau und eine größere Freiheit hinsichtlich der Konstruktion der hinteren Linsengruppe. In der hinteren Linsengruppe ist insbesondere das Einzellinsenelement relativ kurzer Brennweite durch eine Dublett-Komponente ersetzt, wodurch der Anteil des Restes der hinteren Linsengruppe an der Korrektur von Bildfehlern verringert wird. Man kann dadurch die bei dem vorgeschlagenen Objektiv in der hinteren Gruppe verwendete Triplet-Linsenkombination durch eine einfache Komponente ersetzen. Die Brechkraft bleibt in der an den mittleren Luftzwischenraum angrenzenden Komponente konzentriert und eine gute Korrektur ist auch ohne Verwendung extremer Materialien erreichbar. Alternativ kann man irgend eine von vielen Linsenkombinationen niedriger Leistung oder Brechkraft anstelle der vorgeschlagenen Triplet-Linsenkombination verwenden, z.B. um für spezielle Anwendung die Korrektur bestimmter Bildfehler zu erleichtern.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des optischen Objektivs gemäß der Erfindung dargestellt.

Die numerischen Daten des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung sind in der folgenden Tabelle aufgeführt, wobei in der die Krüiranungs-

709850/1070

radien R enthaltenden Spalte ein negatives Vorzeichen eine nach vorne konkave Fläche bedeutet. In der Tabelle sind ferner die axialen Abstände zwischen den benachbarten Flächen angegeben und in der betreffenden Spalte bedeutet d die axiale Dicke einer Linse und F einen Luftabstand. Die Brechunsindices μ sind für die D-Linie des Spektrums angegeben. Die freien Öffnungen CA. sind ebenfalls aufgeführt. Die Einheiten sind Millimeter, selbstverständlich kann das Objektiv hinsichtlich seiner Abmessungen vergrößert oder verkleinert werden.

Tabelle

Brennweite F = 145,44; relative Öffnung 1:1,14 R d oder S μ CA.

R₁ =	292 4	d =	23,0	1	,5725	620411	ψ	127„40
1			/
R_n =	- 167,98	d =	4 0	1	7018	.755201	126,82

R, =	167,98	d =	15,0	1	.5725		124,40
	•
^K4 =		S =	7.0			620411	124,30
M-
*Ji =*	144 55	d =	14 0	1	, 5725		125,36
5					1	755201
^R6 ·	473,47	S =	140,34			321,38
Ro =			>
/	64,94	d =	13,0	1	61,22
	ι				7
O	- 201 29	d =	3,0	1	59.56
]i =			1
	201,29	3 =	40,80		56,44
R₁ /-> =	7		7
10	48,46	d =	10,0	1	38,22
R₁, =	)		7
■'■■'■	201,29	*& =*	8.0		34,26
R₁₂ =		d =	2 0	1
	OO				28,00
39,80				26 00

709850/1070

Das Objektiv gemäß diesem Au^führungsbeispiel hat eine Eintrittspupille mit einem Durchmesser von etwa 127,4 mm und erfaßt einen Winkelbereich oder Gesichtsfeldbereich von ± 5°. Die rückwärtige Brennweite oder Schnittweite beträgt 6,68, so daß eine Strichplatte mit einer Dicke von 2,03 verwendet werden kann.

Wenn das Objektiv also z.B. in einem Sichtgerät verwendet werden soll, kann man eine ebene Strichplatte zwischen der hinteren Oberfläche der Bildfeldebnungslinse und der Bildebene anordnen. Diese Strichplatte wird dann axial verstellbar angeordnet, um wechselnden Gegenstandsabständen Rechnung zu tragen.

Die vordere Linsengruppe enthält die Flächen R1 bis R6, die hintere Linsengruppe die Flächen R7 bis RI1 und die Bildfeldebnungslinse die Flächen R12 und J<13. Die Triplet-Linsenkombination in der vorderen Linsengruppe wird durch die Flächen RI bis R4 begrenzt und das Einzellinsenelement durch die Flächen R5 und R6. In der hinteren Gruppe enthält das vordere Linsendublett die Flächen R7 bis R9 und die hintere einfache Linse die Flächen R10 und R11.

Die Triplet-Linsenkombination in der vorderen Linsengruppe dient in erster Linie zur Korrektur der Bildfehler, während das Einzellinsenelement die Brechkraft liefert. In dieser vorderen Linsengruppe ist daher die Triplet-Linsenkombination im wesentlichen afocal. In der hinteren Linsengruppe wird die Brechkraft in erster Linie durch die vordere Dublettkomponente geliefert. Die Brechkraft ist also auf diejenigen Komponenten konzentriert, die unmittelbar an den großen mittleren Luftzwischenraum angrenzen, der die beiden Linsengruppen voneinander trennt. Dies ermöglicht ein^ gute Korrek-

709850/1070

tur der Bildfehler des sekundären Spektrums, ohne daß ex treme Linsenmaterialien verwendet zu werden brauchen, du
für die Korrektur der primären Bildfehler, insbesondere der
monochromatischen Bildfehler höherer Ordnung von Nachteil sind.

In der hinteren Gruppe hat zwar die Düblett-

Komponente eine wesentlich größere Brechkraft als die hintere Einzelkomponente, zur Korrektur der Bildfehler tragen jedoch beide Komponenten bei. Hinsichtlich des vorgeschlagenen Ob jektivs ist es dieser erhöhte Beitrag zur Bildfehlerkorrektur durch die stärkere Vorderkomponente in der hinteren Linsengruppe, der es ermöglicht, die hintere Linsengruppe durch
eine einzige einfache Komponente zu vervollständigen, wenn
auch bei der Erfindung die Möglichkeit der Verwendung zweier oder mehrerer Elemente hinter der Dublett-Komponente nicht
ausgeschlossen werden soll, z.B. wenn bei einem Objektiv für spezielle. Anwendungen noch eine weitergehende Bildfehlerkorrektur erforderlich ist.

Das beschriebene Ausf iihrungsbeispiel läßt sich

z.B. dadurch abwandeln, daß man für die bildfehlerkorrigieremfe Linsenkombination in der vorderen Gruppe, die mindestens drei Linsenelemente enthalten soll, nicht als verkittetes Triplet Triplet-Verbundkomponente ausbildet.

709850/1070

Claims

PATENTAN WALTE DR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING». PETER SCHÜTZ DIPL. INO. WOLFGANG HEDSLEIi MAHlA-TBBMtSlA-STRASSK 23 POSTKACB β«Οβββ D-SOOO MUBNCHEIV 8Θ TKl-Kl-ON OMB/17OU(MI 47ÖS10 TELBX SviflSH TBLBIiHAMM SOMUKZ R/298/HGA/RC/CEF 1. Juni 1977 GB-PA 32653/76 1ΟΟ58 Dr.ν.Β/Ε A.T. 1.6.1976 THE RANK ORGANISATION LIMITED 11 Hill Street, London W1X 8AE/England Petzval-Objektiv Patentansprüche

1. Optisches Objektiv vom Petzval-Typ mit zwei

sammelnden Linsengruppen, die axial durch einen beträchtlichen Luftzwischenraum getrennt sind, wobei die vordere Linsengruppe erstens eine Frontlinsenkombination relativ langer Brennweite mit mindestens drei Linsenelementen, die in erster Linie zur Bildfehlerkorrektur dient, und zweitens eine einfache Linsenkomponente relativ kurzer Brennweite, die in erster Linie die Brechkraft liefert, aufweist, in deren Objektraum die Linsenkombination angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Linsengruppe (R7 bis R13) mindestens zwei Linsenglieder mit einem vorderen Verbundglied größerer Brechkraft als das Glied oder die Kombination der Komponenten, die hinter dem Vorderglied in dessen Bildraum angeordnet sind, enthält.

709850/1070

ORIGINAL INSPECTED

2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die hintere Linsengruppe aus einer vorderen Dublettkomponente (R7 bis R9) und einer einfachen hinteren Komponente R10, R11) besteht.

3. Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Dublettkom- ponente der hinteren Linsengruppe ein nach vorne konvexes Meniskusglied ist, welches aus einem vorderen sammelnden Glied und einem hinteren zerstreuenden Glied besteht und eine nach hinten konvexe innere Grenz- oder Berührungsfläche aufweist.

4. Objektiv nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einfache hintere Komponente (R10 - R11) ein nach vorne konvexes Me niskusglied enthält, dessen vordere Fläche (R1O ) eine größe·ce Krümmung hat als die hintere Fläche.

5. Objektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwi schen der einfachen hinteren Komponente (R1O — R11) und der hinteren Fläche der vorderen Dublettkom^onente zwischen 0,2 F und 0,4 F beträgt, wobei F die Brennweite des Objektivs als Ganzes ist.

709850/1070

BAD ORlGiNAL