DE2737126A1 - Fotografisches weitwinkelobjektiv - Google Patents

Description

Beschreibung

Öle Erfindung bezieht sich auf ein fotografisches Weitwinkelobjektiv vom Typus eines umgekehrten Teleobjektivs verlgeichsweise großer Öffnung.

Um ein Weitwinkelobjektiv dieses Typus bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera verwenden zu können, ist es üblicherweise notwendig, daß die Schnittweite größer als die Brennweite ist, wenn der Bildfeldwinkel erhöht oder die Brennweite erniedrigt wird. Dieses führt seinerseits zu der Notwendigkeit, die Brechkraft der vorderen Zerstreuenden Linsengruppe zu erhöhen. Hierbei wird es aber schwierig, die resultierende negative Verzeichnung, die sphärische Aberration und insbesondere die Koma zu korrigieren, wobei darüber hinaus es umso schwieriger wird, die Aberrationen gut auskorrigiert zu halten, je größer die Objektivöffnung wird.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein fotografisches Weitwinkelobjektiv bereitzustellen, das einen Bildfeldwinkel von 84° und eine relative öffnung von 1 : 2 besitzt und bei dem die vorstehend erwähnten Aberrationen gut aus korrigiert sind.

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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dem Anspruch 2 zu entnehmen, und die Ansprüche 3 bis 5 geben die numerischen Rechendaten dreier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Objektives wieder. Die dort benutzten Bezeichnungen sind die üblichen; es bedeuten also r. die Krümmungsradien der Linsenflächen, d. die Scheitelwerte der Linsendicken bzw. Luftabstande zwischen den Linsengliedern und n., v. den Brechungsindex bzw. die Abbe-Zahl der einzelnen Linsenglieder, sämtlich von der Objektseite her gesehen fortlaufend durchnummeriert.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau des erfindungsgemäßen Objektives und

Fig. 2A bis 2D den Korrektionszustand des im Anspruch 5 gekennzeichneten Ausfürhungsbeispiels der Erfindung, wobei die dargestellten Aberrationskurven auf eine Brennweite von f = 100 mm bezogen sind.

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Das erfindungsgemäße fotografische Weitwinkelobjektiv weist - von der Objektseite her gesehen - eine erste Komponente L₁ auf, die ein sammelnder'Meniskus mit konvexer Vorderfläche ist, ferner eine zweite Komponente L₂ , die ein zerstreuender Meniskus mit konvexer Vorderfläche ist, eine dritte Komponente L., die ein zerstreuender Meniskus mit gleichfalls konvexer Vorderfläche ist, eine vierte Komponente L₄, die eine Sammellinse ist, eine fünfte Komponente L₅, die ein zerstreuender Meniskus mit konvexer Vorderfläche ist, eine sechste Komponente L₆, die eine Sammellinse ist, eine siebte Komponente L-, die gleichfalls eine Sammellinse ist, eine achte Komponente Lg, die eine zerstreuende, als Doublet ausgebildete Bikonkavlinse ist, eine neunte Komponente Lg, die ein sammelnder Meniskus mit konvexer Hinterfläche ist, und schließlich eine zehnte Komponente L.., die eine Sammellinse ist. Das Weitwinkelobjektiv dieses Typus erreicht den beabsichtigten Zweck, wenn die nachstehenden Systembedingungen erfüllt sind.

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6.1f <	f2	< 8.Of
-1.4f <	f3	< -l.lf
-2.1f <	f4	< -1.7f
2.9f <	f5	< 4.Of
-5.Of <	f6	< -2.4f
1.3f <	f7	< 1.7f
1.6f <	f8	< 1.8f
-l.Of <	f9	< -0.8f
1.3£ <	f	< 1.6£
2.Of <	< 2.3f

- IO -

(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

Hierin bedeuten f die Gesamtbrennweite des ganzen Systems und f.,, f_ ... f, ... f_1Q die einzelnen Brennweiten der ersten, zweiten ... tten ... bzw. zehnten Komponente.

Den vorstehenden Bedingungen 1 bis 10 liegen folgende Entwurfserwägungen zu Grunde.

Die Bedingung (D dient zum Aufrechterhalten eines Ausgleiches zwischen Verzeichnung und Ebenheit der Bildebene. Bei überschreiten der unteren Grenze dieser Bedingung, wird es zwar leicht, die negative Verzeichnung zu korrigieren, die durch die zerstreuende Wirkung der Vordergruppe erzeugt wird, zugleich wird aber die Schnittweite kürzer, so daß die Brechkraft der Zerstreuungslinsen in der Vordergruppe erhöht werden muß,

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wodurch im Ergebnis eine so starke Koma erzeugt wird, daß deren Korrektion schwierig wird. Wird die obere Grenze überschritten, ist zwar die gewünschte Schnittweite leicht einzuhalten, aber die negative Verzeichnung nimmt zu. Ein Weg zur Korrektion dieses Fehlers durch eine nachfolgende Linsenkomponente ist der, die Luftabstände und Linsendicken in der Vordergruppe zu erhöhen und insbesondere, wenn die Scheiteldicke des Meniskus L₁ erhöht wird, wird es möglich, die Verzeichnung allein, d. h. ohne wesentliche Auswirkung auf die anderen Aberrationen, zu korrigieren. Dieses ist jedoch nicht sonderlich erwünscht, weil dann der Durchmesser der vorderen Linse zu vergröSern ist.

Die Bedingungen (2) und (3) dienen zur Sicherstellung einer vorbestimmten Schnittweite. Bei überschreiten der unteren Grenzen dieser Bedingungen wird die Schnittweite zwar recht groB, die negative Verzeichnung wird aber so stark, daß es schwierig wird, sie selbst mit Hilfe anderer Linsenkomponenten zu korrigieren. Bei Überschreiten der oberen Grenzen dieser Bedingungen würde es schwierig, eine vorbestimmte Schnittweite einzuhalten. Ferner wird bei Unterschreiten der unteren Grenze von Bedingung (3) die sphärische Aberration überkorrigiert, während sie bei Oberschreiten der oberen Grenze von Bedingung (3) unter-

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korrigiert wird.

Die Bedingung (4) ist zum Aufrechterhalten einer guten Symmetrie der meridionalen Koma notwendig. Wird die untere Grenze dieser Bedingung unterschritten, dann wird die meridionale Koma in positiver Richtung asymmetrisch, während bei Überschreiten der oberen Grenze dieser Bedingung die meridionale.Koma in der negativen Richtung asymmetrisch wird. Versucht man in diesem Zusammenhang, die Asymmetrie der meridionalen Koma, so weit diese außerhalb des Bereiches dieser Bedingung erzeugt wird, mit Hilfe einer anderen Linsenkomponente zu korrigieren, dann wird eine unerwünschte Verbiegung der sphärischen Aberration höherer Ordnung erzeugt.

Die Bedingung (5) ist für die Korrektion der sphärischen Aberration notwendig. Bei Unterschreiten der unteren Grenze dieser Bedingung wird die sphärische Aberration übermäßig stark negativ, und man könnte in diesem Fall daran denken, die sphärische Aberration zum Positiven hin dadurch zu ziehen, daß der Luftspalt unmittelbar hinter der fünften Linsenkomponente L₅ verringert wird. Jedoch werden hierdurch sphärische Aberrationen höherer Ordnung in einem zu großen Ausmaß erzeugt, als daß sie noch durch die anderen Linsenkomponenten korrigiert werden könnten,

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so daß ein ausreichend korrigierter Zustand nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Bei Überschreiten der oberen Grenze der Bedingung (5) wird die sphärische Aberration übermäßig positiv, sie könnte zwar in Richtung zum Negativen hin gezogen werden, wenn der Luftspalt unmittelbar hinter der fünften Linsenkomponente Lr erhöht wird; aber auch dann wird es wieder schwierig, die sphärischen Aberrationen höherer Ordnung zu korrigieren.

Die Bedingungen (6) und (7) sind zur Korrektur der sphärischen Aberration und der meridionalen Koma erwünscht. Bei Unterschreiten der unteren Grenzen dieser beiden Bedingungen ist eine starke Tendenz vorhanden, daß die sphärische Aberration übermäßig negativ und die meridionale Koma asymmetrisch wird. Wenn die oberen Grenzen dieser Bedingungen überschritten werden, treten diese Erscheinungen im genau umgekehrten Sinne auf. Sonach würden sich Schwierigkeiten beim Erreichen eines ausreichenden Korrektions zustandes ergeben.

Die Bedingung (8) dient zum Halten der sphärischen Aberration und des Astigmatismus auf geeigneten Werten. Bei Unterschreiten der unteren Grenze dieser Bedingung

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wird die sphärische Aberration in positiver Richtung überkorrigiert und auch der Astigmatismus nimmt in positiver Richtung übermäßig zu. Bei überschreiten der oberen Grenze dieser Bedingung treten die umgekehrten Erscheinungen und so stark auf, daß sie nicht mehr, auch durch andere Linsenkomponenten, korrigiert werden können.

Die Bedingungen (9) und (10) gelten für die beiden hintersten Sammellinsenglieder L_Q und L und sorgen

^y 10

für die Aufrechterhaltung eines guten Korrektionszustandes hinsichtlich sphärischer Aberration und Bildebenheit.

Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erreicht das fotografische Weitwinkelobjektiv am besten den ihm zugeschriebenen Zweck, wenn es weiterhin die folgenden Bedingungen erfüllt.

r₂ + r, 1.3 < φτ^ < 1.8 (11)

-²·² < < -1.8 (12)

2	1
r4	- r3
r6	" r5

⁹·⁵

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Hierin bedeuten τ., 2_; r_, r.; r₅, r_g die Krümmungsradien von Vorder- bzw. Hinterfläche der ersten, zweiten bzw. dritten Komponente, r_1Q den Krümmungsradius der Hinterfläche der fünften Komponente und r.... den Krümmungsradius der Vorderfläche der sechsten Komponente.

Die Bedingung (11) dient hauptsächlich zur Korrektion der Verzeichnung und der meridionalen Ebene. Bei unterschreiten der unteren Grenze dieser Bedingung wird die Verzeichnung übermäßig positiv, während die meridionale Ebene übermäßig negativ wird. Bei Überschreiten der oberen Grenze dieser Bedingung werden Verzeichnung und die meridionale Ebene jeweils in ihrer entgegengesetzten Richtung übermäßig groß.

Die Bedingung (12) betrifft hauptsächlich die Verzeichnung und die meridionale Koma. Bei Unterschreiten der unteren Grenze dieser Bedingung wird die Verzeichnung in positiver Richtung übermäßig groß, während die .meridionale Koma asymmetrisch wird. Bei Oberschreiten der oberen Genze dieser Bedingung wird die Verzeichnung übermäßig negativ während die meridionale Koma unerwünscht asymmetrisch in der entgegengesetzten Richtung wird.

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Bedingung (13) betrifft speziell die sphärische Aberration und die meridionale Koma. Bei Unterschreiten der unteren Grenze dieser Bedingung wird die sphärische Aberration in positiver Richtung überkorrigiert, während die meridionale Koma asymmetrisch wird. Bei Überschreiten der oberen Grenze dieser Bedingung wird die sphärische Aberration in der negativen Richtung überkorrigiert, während die meridionale Koma in der entgegengesetzten Richtung stark asymmetrisch wird. In jedem Fall würde eine ausreichende Korrektion der Aberrationen schwierig werden.

Bei Unterschreiten der unteren Grenze der Bedingung (14) wird es schwierig, noch eine geeingete Symmetrie der meridionalen Koma aufrechtzuhalten.

Die zerstreuende Bikonkavkomponente L_fi ist ein verkittetes Doublet aus einer sammelnden und einer zerstreuenden Linse, wobei die Kittfläche zum Bild hin (also nach hinten) vorzugsweise konvex sein sollte, um so den chromatischen Vergrößerungsfehler besonders gut auskorrigieren zu können.

Bei Wahl des vorstehend beschriebenen Systemaufbaus und bei Einhaltung der obigen Bedingungen ist es möglich, ein fotografisches Weitwinkelobjektiv eines Bildfeldwinkels und bis zu 84° bei einer relativen öffnung von 1 : 2

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bereitzustellen, dessen Aufbau kompakt 1st und bei dem die Koma im ganzen Bildfeld gut ausgeglichen ist.

Drei durchgerechnete Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäBen Objektivs sind den Ansprüchen 3 bis 5 zu entnehmen; dort bedeuten wie üblich r, den Krümmungsradius jeder Linsenfläche, d. die axialen Linsendicken bzw. Luftabstände zwischen benachbarten Linsen und n., v. den Brechungsindex bzw. die Abbe-Zahl der Linsenkomponenten, sämtlich von der Objektseite her fortlaufend durchnummeriert.

Die drei Ausführungsbeispiele haben sämtlich den in Fig. 1 dargestellten allgemeinen Aufbau. Zur Illustration des guten Korrektionszustandes der erfindungsgemäßen Objektive ist in den Fig. 2a bis 2d der Korrektionszustand des dritten Ausführungsbeispieles (Anspruch 5) angegeben. Man sieht, daß die verschiedenen Aberration für ein kleines und lichtstarkes Weitwinkelobjektiv gut auskorrigiert sind, wobei sich das Objektiv insbesondere durch eine gute Symmetrie in der meridionalen Koma auszeichnet.

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L e e r s e i f

Claims (4)

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UNO WIESBADEN 27 37126 Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 RadedcestrafJe 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentcoosutt 62 Wiesbaden Sonnenberger Strafle 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Nippon Kogaku K. K. Case Tokyo, Japan Fotografisches Weitwinkelobjektiv Ansprüche

1. Fotografisches Weitwinkelobjektiv, gekennzeichnet durch - von der Objektseite her gesehen -eine erste Komponente in Form eines sammelnden Meniskus mit konvexer Vorderfläche, eine zweite Komponente in Form eines zerstreuenden Meniskus mit konvexer Vorderfläche, eine dritte Komponente in Form eines zerstreuenden Meniskus mit konvexer Vorderfläche, eine vierte Komponente in Form einer Sammellinse, eine fünfte Komponente in Form eines zerstreuenden Meniskus mit konvexer Vorderfläche, eine sechste Komponente in Form einer Sammellinse, eine siebte Komponente in Form einer Sammellinse, eine achte Komponente in Form einer als Doublet ausgebildeten zerstreuenden bikonkaven Linse,

München: Kramer ■ Dr. Weser · Hirsch — Wiesbeden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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ORIGINAL INSPECTED

. _u * 9 _M

eine neunte Komponente in Form eines sammelnden Meniskus mit konvexer Hinterfläche und eine zehnte Komponente in Form einer Sammellinse sowie durch folgenden Systeinbedingungen:

6.1f < *i _f < 8.0f -1.4f < f₂ < -l.lf -2.1f < f₃ < -1.7f 2.9f < f₄ < 4.Of -5.Of < f₅ < -2.4f 1.3f < ^f6 < 1.7f 1.6f < f₇ < 1.8f -1.Of < fy < -0.8f 1.3f < O < 1.6f 2.Of < < 2.3f,

hierin bedeuten

f die Gesamtbrennweite des optischen Systems und f., f~ ··- f_1Q die einzelnen Brennweiten der ersten, zweiten ... bzw. zehnten Komponente.

2. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende weitere Systeinbedingungen

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T₀ + r, r₂ - T₁

-3.2 < -S—2 < .2.8

hierin bedeuten

r-, r₂; r-, r.; r__r r_ß die Krümmungsradien von Vorderbzw. Hinterfläche der ersten, zweiten bzw. dritten Komponente, r_1Q den Krümmungsradius der Hinterfläche der fünften Komponente und r^ den Krümmungsradius der Vorderfläche der sechsten Komponente.

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3. Objektiv nach Anspruch 2,

gekennzeichnet durch folgende Rechendaten:

Gesamtbrennwelte f = 100 mm Bildfeldwinkel 2 8 =84°

Relative öffnung 1 : 2,0

r₁₀ r_n r₁₂ r₁₃ - -

^r14

r₁₅ r₁₆ r₁₇ r₁₈ r₁₉ r₂₀

^r21

346.939 1632.653 193.878 60.943 120.408 60.310 239.559 2487.845 152.959 91.073 121.633 -906.759 1791.461 -90.808 -112.057 -91.073 220.816 -676.045 -87.347 808.163 -190.857

d₁₂

d₁₃

d₁₄

₁₆

₁₇

₂₀

« 16.61 0.78 15.84 13.27 5.14 14.65 27.71 0.41 4.37 8.49 29.39 10.49 15.84 18.61 9.51 3.18 5.55 13.47 0.41 14.65

1.67025

1.77279

1.69680

n₄ -

1.69680

1.74950

tig n₉

1.7443

1.69680

>- 57.5

49.4

55.6

1.66755 V₄ - 41.9

55.6

35.0

1.56384 V₇ - 60.8

1.74443 v_g - 49.4

1.80518 V₉ - 25.5

49.4

- 55.6

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4. Ojbektiv nach Anspruch 2,

gekennzeichnet durch folgende Rechendaten:

Gesamtbrennweite f = 100 mm Bildfeldwinkel 2 ß = 84

Relative öffnung 1 : 2,0

1.67025 ν_χ « 57.5

1.77279 V₂ - 49.4

1.69680 V₃ - 55.6

n₄ «1.66755

n₅ - 1.69680 V₅ « 55.6

1.74950 v_fi » 35.0

Ί - 375.510 ^di - 17.14 '2 - 1909.351 d₂ - 0.82 '3 * 189.796 ^d3 - 16.33 '4 * 61.633 ^d4 - 13.67 ^r5 * 125.367 ^d5 = 5.31 '6 * 62.449 ^d6 - 15.10 '7 * 246.939 ^d7 - 28.57 ^r8 * -2564.490 ^d8 - 0.41 '9 - 157.673 d₉ - 4.49 Ίο - 93.878 ^dio- 8.69 Ίι- 124.898 ^dll = 32.24 '12 - -934.694 d₁₂ - 10.82 '13 * -1846.653 ^d13- 16.33 '14- -93.016 ^d14- 19.18 '15 - -115.510 ^d15- 9.80 '16 - -93.878 ^d16~ 3.27 '17 - 226.122 ^d17- 5.71 '18 - -696.873 ^d18- 13.88 '19 * -92.653 d₁₉ - 0.41 '20 " 612.245 ^d20 " 15.10 '21 - -191.984

1.56384 V₇ - 60.8

1.74443 v_g » 49.4 1.80518 v_g « 25.5

- 1.74443 V₁₀ - 49.4 1.69680 ν_χχ - 55.6

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5. Objektiv nach Anspruch 2,

gekennzeichnet durch folgende Rechendaten:

Gesamtbrennweite f = 100 mm Bildfeldwinkel 2 ß = 84°

Relative Öffnung 1 : 2,0

r₃ -

r₁₀

ll
12
13

15
16

₁₈

379.592

2022.604

203.363

60.163 123.061

62.286

247.755

-2564.490

157.673

93.878 125.616

-934.694 1846.653

-92.653

^r21 "

-102.041 225.576

-696.873 -92.347 612.245

-193.061

d₁₀ -d_u -

^dl5 ₁₆

₁₈

₂₀

- 17.14

- 0.82

- 17.96

- 13.67

- 5.31

- 15.10

- 26.94

0.41 4.49 8.98 31.43 10.82 16.33 19.18

⁹·⁸⁰ 3.27

5.71 13.88

0.41 15.10 1.65844 ν_χ - 50.8

n₂ - 1.71300

1.69680

1.65844

1.69680

1.74950

n_1Q - 1.74443

53.9

55.6

50.8

55.6

35.0

1.56384 v_? - 60.8

49.4

1.80518 V₉ -25.5

1.69680

49.4

55.6

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