DE2757089B2 - Symmetrisches Objektiv - Google Patents

Description

I. 0,31/>/>0,20/

II. 0,20/> r, = - r_I2 > 0,12/.
0,17/ > r₄ = -r₉>0,\lj

ΠΙ, -0₍6//<^:

^rn

genügen, worin f die Brennweite des Objektivs, / die Baulänge des Objektivs, η, Γτ... ru die Krümmungsra dien der Linsen, d\, ck...rfn die axialen Luftabstände und die Linsendicken und n\, n₂... rib die Brechungsindices für die rf-Linie bedeuten.

Das erfindungsgemäße Objektiv ist so ausgebildet, daß die erste und zweite (sowie fünfte und sechste) Linse, von der Seite des Objekts her gesehen, verkittet oder getrennt sind, da die Wirkung solcher getrennter Linsen in einem starken Einfluß auf die Korrektion der Koma bestehe.

Erfindungsgemäß ist es nämlich möglich, die Unterkorreklion der Koma durch eine starke Brechung an der Innenfläche (r-> und rn) der außenseitigen ersten (und

ίο sechsten) Linse zu bewirken, und es kann weiterhin eine vollkommene Korrektion der Koma dadurch erreicht werden, daß der Radius der betreffendeil Linse außerordentlich klein gewählt wird, um bei dem erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektiv die Bildfeldkrümmung besser zu korrigieren.

Das erfindungsgemäße Objektiv besteht aus Meniskuslinsen, bei denen alle Linsenglieder so ausgelegt sind, daß jeweils die konvexe Fläche (jeder Linse) der vorderen Gruppe dem Aufnahmeobjekt zugewandt und die konvexe Fläche (jeder linse) der hinteren Gruppe dem Bild zugewandt ist Dies beruVi» darauf, daß der Unterschied im Einfallswinkel bei groben und kleinen Bildwinkeln an jeder Fläche klein gehalten werden soll, wobei die Entstehung von Aberration höherer Oidnung unterdrückt wird und dadurch die gleichbleibende Abbildlingsleistung über den gesamten Abbildungsbereich erzielt wird.

Die obige Bedingung (I) gilt bei dem erfindungsgemäßen Objektiv dann, wenn das Objektiv klein ausgebildet

und die Änderung der Verzeichnung infolge einer Änderung des Abbildungsmaßstabs verringert werden soll. Wenn die Baulänge des Objektivs über den oberen Grenzwert hinaus vergrößert wird, wird diese Änderung der Verzeichnung vergrößert, so daß das Objektiv nicht mehr kompakt gebaut werden kann. Wird andererseits die Baulänge des Objektivs über einen unteren Grenzwert hinaus verkürzt, so ist dies günstig für die Miniaturisierung und für die Änderung der Verzeichnung, doch wird hierbei die Auslegung als Weitwinkelobjektiv schwierig, weil die Bildfeldkrümrnt'ng bei großem öffnungswinkel stark zunimmt

Nach obiger Bedingung (II) können die Krümmungen der Oberflächen der beiden an der Außenseite des Objektivs befindlichen Linsen der beiden Linsengruppen, d. h. der ersten und zweiten Linse bzw. der fünften und sechsten Linse, auf einen möglichst kleinen Wert verringert werden, während die Petzvalsche Summe verringert und daher die Krümmung des sagittaien Bildfeldes bei großem öffnungswinkel besonders verkleinert wird, so daß eine bessere Abbildungsleistung erreicht wird.

Wenn die Krümmungsradien η und u (— rn und — n) über den oberen Grenzwert nach Bedingung (II) hinaus \srgiö3ert werden, nimmt die sagittale Bildfeldkrürnmung bei größerem Einfallswinkel schnell zu. Wird dieser Krümmungsradius r\ ( — rn) dagegev/ über den unteren Grenzwert von Bedingung (II) hinaus verkleinert, wird eine stark unterkorrigierte sphärische Aberration hervorgerufen, wobei ein zufriedenstellender Ausgleich zwischen Bildfeldkrümmung und sphärischer Aberration nicht gewährleistet werden kann. Wird andererseits der Krümmungsradius r» ( — r?) über den unteren Grenzwert nach Bedingung (II) hinaus verkleinert, so entstehen sphärische Aberration und

ίί eine zu große Kona. so daß die Abbildungsleistung beeinträchtigt wird.

Nach Bedingung (III) wird die durch die Korrektion der Bildfeldkrümmune hervorgerufene zu eroße Koma

bei einer ßaulänge des Objektivs nach Bedingung (I: unterdrückt. Wenn die Brechkraft der Luftlinse zwischen erster und zweiter (fünfter und sechster) Linse über die obere Grenze hinaus vergrößert wird, nimmt die an der Fläche ο und η ι hervorgerufene Koma stark zu. so daß eine Überkorrektion erfolgt. Wird dagegen die Brechkraft der Luftlinse über die untere Grenze hinaus verkleinert, so wird die Koma der Fläche ο und η ι durch die Fläche r_t und no unterdrückt, so daß eine Korrektion der Koma nicht möglich ist.

Wenn neben den drei vorgenannten Bedingungen auch den beiden im folgenden angegebenen Bedingungen genügt wird, kann eine bessere Abbildiingsleistunp mit weniger Astigmatismus erreicht werden.

IV. 1.75/ > /, = /₄ >().6/

mil /, und /₄ - Brennweite von dritter

bzw. vierter Linse
V us /

f - Brennweite des Objektiv·»;

/ = Baulänge des Objektivs, und

/'ι bzw. /i = Brennweiten der dritten bzw. der vierten Linse.

(ihjektiv 1

/ 1.0:9 Bildfeld: 72"

Bedingungen (IV) und (V) sind so festgelegt, daß die Abmessungen der dritten und vierten Linsen (der innersten Linsen zwischen denen die Blende angeordnet ist) verringert werden, ein in diese Linsen einfallender oder aus ihnen austretender Strahl stark gebrochen wird und dadurch die Bildfeldkrümmung, die nach obiger Bedingung (II) /u groß werden kann, stark herabgesetzt und dadurch weniger Astigmatismus eingeführt wird.

Wenn die Brechkraft der dritten und der vierten Linse über den oberen Grenzwert nach Bedingung (IV) verringert wird, kann eine ungenügende Korrektion vorhanden sein, so daß die meridionale Bildfeldkrümmung insbesondere bei größerem Einfallswinkel zu rasch zunimmt und somit ein gut korrigiertes Weitwinkelobjektiv schwierig zu berechnen ist. Wenn dagegen die Brechkraft über den unteren Grenzwert hinaus erhöht wird, erhält man eine Überkorrektion, so daß die meridionale Bildfeldkrümmung bei größerem Bildwinkeln unterkorrigiert und somit ein großer Astigmatismus eingeführt wird.

Wenn die Krümmungsradien rt, und — r? über die obere Grenze von Bedingung (V) hinaus verkleinert werden, kann man eine Überkorrektion erhalten, die zu einem Astigmatismus führt. Werden dagegen die Krümmungsradien r^ —/> über die untere Grenze hinaus vergrößert, so kann dies eine Unterkorrektion zur Folge haben, durch welche die Auslegung eines Weitwinkelobjektivs schwierig wird.

Im folgenden ist der Erfindungsgegenstand an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schnittbild eines symmetrischen Objektivs nach der Erfindung,

F i g. 2, 4 und 6 die Aberrationen für drei erfindungsgemäße Objektive für /=1,00 bei Abbildungen im Maßstab 1 : l.und

Fig.3, 5 und 7 graphische Darstellungen der Änderung der Verzeichnung bei unterschiedlichen Abbildungsmaßstäben für das erste, zweite und dritte erfindungsgemäße Objektiv.

Im folgenden sind die Konstruktionsdaten von drei erfindungsgemäßen Objektiven aufgeführt. Dabei sind:

m = Nummer der Linsenfläche;

r — Krümmungsradiusf

d = Dicke der Linsen oder Luftabstand:

η = Brechungsindex für die d-Linie;

rd = AbbescheZahl:

0.IS92
'> ' ?71
' 1.253')
0.1.Vi I
0.2748
0.4554
-0.4554

0.1.161

0.25.1'»
0.2.17.1
0.15^l)2

0.0340 0.0055 0.0129 0.0166 0.0122 0.0918 0.0122

ίϊ.ι; ι im

0.0129 0,0055 0,0340

l.(>2299 1.5X144 1.58913 1.58913 1.58144 1.62299

= 0.2542 /

-η,

~ ^r\ ι

- 0.3353 ^! ,

Objektiv	I	/ =	Bildfeld: 72°	</	d	η	rd
/·- 1.0:9		H2-	r	0,0299	0.0335	1.58913	61.1
>n	1		0.1397	0.0054	0,0076
4	h =	0.2167	0.0077	0,0231	1.56138	42.8
S	Objektiv	0,2552	0.0162
6	/=1,0:9	0.1231	0,0096		1,58913	61.1
7	m	0,2379	0.0915
■X	1	0,4042	0,0096	1.58913	61,1
9	2	- 0,4042	0.0162
10		-0.2379	0,0077	1,56138	42.8
11		-0,1231	0.0054
12	-0.2552	0,0299	1.58913	61.1
-0.2167
-0.1397
0.2291/	"5- 1	1 -H6	η ^i sr -'/
1 1 - n,	-Tm
/, = 0,98/
3
1 Bildfeld: 72°	π	rd
T	1,65844	50,9
0.1818
0,3033	1.62004	36,3
0,2940

Fortset/uni;

0.1498

0.3135

0.5115

-0.5115

-0.3135

-0.1498

0.2940

(1.3033

-0.1818

= 0.2X13/ Ii

lh

ti

0,01''2 0,0115 0,0915 0,0115 0,0192 0,0231 0,0076 0.0335

"5-

1,58913 1,58913 1,62004 1,65844

61.

61,

36.3 50.9

"h

= -0.0619·

Aus den Kurvendarstellungen der Aberrationen in den F i g. 2, 4 und 6 geht hervor, daß Bildfeldkrümmung und Astigmatismus sowie Koma bis zu einem Bildwinkel von 36° besser korrigiert sind als bei bisherigen Objektiven. Wie aus den F i g. 3,5 und 7 ersichtlich ist, ist nur eine geringe Änderung der Verzeichnung infolge einer Änderung des Abbildungsmaßstabs von 1:1 auf 1/3 festzustellen. Das Objektiv besitzt einen einfachen Aufbau mit sechs Linsen in sechs Linsengliedern und die Baulänge des Objektivs beträgt 035 f. Aus den Darstellungen der Aberrationen geht hervor, daß jede der beschriebenen Korrektionsmaßnahmen außerordentlichwirksam ist.

Das erfindungsgemäße symmetrische Objektiv, das aus sechs Linsen in sechs Linsengliedern besteht, ist insgesamt sehr klein, die abbildungsmaßstababhängige Änderung der Verzeichnung ist gering und Bildfeldkrümmung, Astigmatismus und Koma sind gut korrigiert, auch bei einem Bildwinkel von etwa 35°.

Hier/u 4 Hhitt Zciclimirmen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Symmetrisches Objektiv, bestehend aus einer objektseitigen Linsengruppe, mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, und aus einer bildseitigen Linsengruppe, mit zur objektseitigen Linsengruppe und in bezug auf die im Mittelpunkt des Objektivs angeordnete Blende symmetrischem Aufbau, dadurch gekennzeichnet, daß seine Konstruktionsdaten den nachfolgend angegebenen Konstruktionsdaten insofern entsprechen, als die Flächenteilkoeffizienten nach Seidel von den entsprechenden Seidelkoeffizienten um nicht mehr als etwa 10% und die Summen der Seidelkoeffizienten von den entsprechenden Summen um größenordnungCTäßig höchstens 1% abweichen:

/= 1,0 :9 Bildfeld: 72°

/= 1,0:9 Bildfeld: 72°

rd

worin

0,1592
0,2373
0,2539
0,1361
0,2748
0,4554
0,4554

-0,2748
0,1361

-0,2539
0,2373

-0,1592

0,0340
0,0055
0,0129
0,0166
0,0122
0,091?
0,0122
0,0166
0,0129
0,0055
0,0340

1,62299
1,58144
1,58913
1,58913
1,58144
1,62299

m =- Nummer der Linsenfläche,
r = Krümmungsradius der Linsenfläche,
d = Dicke der Linse bzw. Luftabstand,
η = Brechungsindex für die d-Linie,
rd - Abbesche Zahl

bedeuten.

2. Symmetrisches Objektiv, bestehend aus einer objektseitigen Linsengruppe, mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, und aus einer bildseitigen Linsengruppe, mit zur objektseitigen Linsengruppe und in Bezug auf die im Mittelpunkt des Objektivs angeordnete Blende symmetrischem Aufbau, dadurch gekennzeichnet, daß seine KonstAjktionsdaten den nachfolgend angegebenen Konstruktionsdaten insofern entsprechen, als die FIachenteilkoeffizienten nach Seidel von den entsprechenden Seidelkoeffizienten um nicht mehr als etwa 10% und die Summen der Seidelkoeffizienten von den entsprechenden Summen um größenordnungsmäßig höchstens 1% abweichen:

58,2

40,7 61,1 61,1

40,7 58,2

worin

0,1397

0,2167

0,2552

0,1231

0,2379

0,4042

-0,4042

-0,2379

-0,1231

-0,2552

-0,2167

-0,1397

0,0299
0,0054
0,0077
0,0162
0,0096
0,0915
0,0096
0,0162
0,0077
0,0054
0,0299

1,58913 1,56138 1,58913 1,58913 1,56138 1,58913

61,1 42,8 61,1 61,1 42,8 61,1

r
d π rd

Nummer der Linsenfläche, Krümmungsradius der Linsenfläche, Dicke der Linse bzw. Luftabstand, Brechungsindex für die d-Iinie, Abbesche Zahl

bedeuten.

3. Symmetrisches Objektiv, bestehend aus einer objektseitigen Linsengruppe, mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, und aus einer bildseitigen Linsengruppe, mit zur objektseitigen Linsengruppe und in Bezug auf die im Mittelpunkt des Objektivs angeordnete Blende symmetrischem Aufbau, dadurch gekennzeichnet, daß seine Konstruktionsdaten den nachfolgend angegebenen Konstruktionsdaten insofern entsprechen, als die Flächenteilkoeffizienten nach Seidel von den entsprechenden Seidelkoeffizienten um nicht mehr als etwa 10% und die Summen der Seidelkoeffizienten von den entsprechenden Summen um größenordnungsmäßig höchstens 1 % abweichen:

/= 1,0: 9 Bildfeld: 72°

m Γ d η rd 1 0,1818 0,0335 1,65844 50,9 2 0,3033 0,0076 3 0,2940 0,0231 1,62004 36,3 4 0,1498 0,0192 5 0,3135 0,0115 1,58913 61,1 6 0,5115 0,0915 7 -0,5115 0,0115 1,58913 61,1 8 -0,3135 0,0192 9 -0,1498 0,0231 1,62004 36,3 10 -0,2940 0,0076 Il -0,3033 0,0335 1,65844 50,9 12 -0,1818

worin

Nummer der Linsenfläche, Krümmungsradius der Linsenfläche, Dicke der Linse bzw. Luftabstand.

η rd

bedeuten.

Brechungsindex für die d-Linie,
Abbesche Zahl

Die Erfindung betrifft ein symmetrisches Objektiv, bestehend aus einer objektseitigen Linsengruppe, mit einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, und aus einer bildseitigen Linsengruppe, mit zur objektseitigen Linsengruppe und im Bezug auf die im Mittelpunkt des Objektivs angeordnete Blende symmetrischen Aufbau.

Ein derartiges Objeküv ist aus der US-PS 30 88 371 bekannt Bei dem bekannten Objektiv wird eine optimale Abbildungsgüte bei einem öffnungswinkel von etwa 56° bei einem Abbildungsmaßstab von 1 :1 angestrebt. Das Bildfeld ist bei dem bekannt-, η Objektiv also entsprechend klein.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein symmetrisches Objektiv für Abbildungen etwa im Maßstab 1 :1 zu schaffen, das ein größeres Bildfeld aufweist als das aus der US-PS 30 88 371 bekannte Objektiv.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch die im Kennzeichen eines der Patentansprüche 1—3 beschriebene Ausbildung des im Oberbegriff definierten Objektivs gelöst

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Objektive ermöglichen eine ausgezeichnete Abbildungsgüte bei einem großen Bildfeld, wobei mit den in den Kennzeichen der Ansprüche aufgeführten Datentabellen zugleich die Voraussetzung für eine gute Korrektur der Bildfehler höherer Ordnung (wenigstens dritter Ordnung) geschaffen ist

Ferner zeichnen sich die erfindungsgemäßen Objektive durch eine minimale Baulänge aus. Sie eignen sich daher besonders für den Einsatz in der Fotografie.

Das erfindungsgemäß verbesserte Objektiv bildet eine symmetrische Konstruktion mit einer vorderen Linsengruppe aus drei Linsen, und zwar einer ersten, positiven Meniskuslinse, einer '.weiten, negativen Meniskuslinse und einer dritten, positiven Meniskuslinse, deren konvexe Flächen jeweils dem Objekt zugewandt sind, sowie mit einer hinteren Gruppe aus einer vierten, einer fünften und einer sechsten Linse, die in Bezug auf die hinter der dritten Linse angeordnete Blende zi«r vorderen Gruppe vollkommen symmetrisch angeordnet sind, wobei sie den folgenden Bedingungen