DE2805203C2

DE2805203C2 - Objektiv vom modifizierten Tessar-Typ mit Hinterblende

Info

Publication number: DE2805203C2
Application number: DE2805203A
Authority: DE
Inventors: Kazushi Hachiouji Tokio/Tokyo Hyakumura
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1977-02-08
Filing date: 1978-02-08
Publication date: 1985-03-07
Also published as: JPS6125122B2; US4192579A; JPS5397824A; DE2805203A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv vom modifizierten Tessar-Typ mit Hinterblende, enthaltend als erstes Linsenglied eine gegenstandsseitig konvexe positive Meniskuslinse, als zweites Linsenglied eine bikonkave Linse und als drittes Linsenglied ein Kittglied aus einer bikonvexen und einer meniskusförmigen negativen Linse.

Aus der DE-OS 19 58 913 sind Objektive dieses Aufbaus mit Hinterblende bekannt, bei denen die negative Linse im Kittglied gegenstandsseitig angeordnet und die Kittfläche demgemäß gegenstandsseitig konvex ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv der eingangs erwähnten Gattung anzugeben, bei dem eine bessere Verteilung der Korrektionslast zur Kompensation des Astigmatismusbeitrags der ersten Luftlinse über die Kittfläche als vorletzte Linsenfläche und die letzte Linsenfläche und somit eine bessere Korrektur des Astigmatismus erzielt wird und außerdem mit einer kleineren Baulänge auszukommen ermöglicht wird.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale.

Vorteilhafte erfindungsgemäße Objektive sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen fotografischen Objektivs,

Fig. 2 bis 8 Korrekturkurven von Objektiven 1 bis 7 nach der Erfindung.

Die erfindungsgemäßen Objektive haben den schematisch in Fig. 1 dargestellten Aufbau mit einem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied in Form einer bikonkaven Linse und einem dritten Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus einer bikonkaven Linse und einer meniskusförmigen negativen Linse.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass man eine zur Blende konvexe Kittfläche ruhig in Kauf nehmen kann, weil man dann die bildseitige Fläche des Objektivs ebener ausbilden kann und deren Beitrag zum Astigmatismus stärker herabsetzen kann als es die in Kauf zu nehmende Zunahme des Astigmatismus an der Kittfläche beinhaltet, so dass insgesamt die Seidel-Summe herabgesetzt wird, und bei dieser Brechkraftverteilung kann zudem der Vorteil einer bislang nicht erreichbaren Verkürzung der Baulänge des Objektivs erzielt werden.

Es wird somit aufgrund einer besseren Verteilung der Korrektionslast zur Kompensation des Astigmatismusbeitrags der ersten Luftlinse über die vorletzte Linsenfläche (Kittfläche) und die letzte Linsenfläche eine bessere Korrektur des Astigmatismus erzielt.

Analoge Überlegungungen gelten für die Korrektur der Koma an der gegenstandsseitigen Linsenfläche und der Kittfläche des Kittgliedes der erfindungsgemäßeen Objektive.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive hat sich überdies die Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend angegebenen Gründen als vorteilhaft erweisen:

(1) 0,23f kleiner als großes Sigma d kleiner als 0,3f

(2) 0,55f kleiner als f[tief]1 kleiner als 0,59f

(3) -0,37f kleiner als f[tief]2 kleiner als -0,32f

(4) n[tief]1 größer als 1,71

(5) n[tief]2 kleiner als 1,67

(6) |r[tief]7| größer als 4,8f

(7) 0,26f kleiner als - r[tief]6 kleiner als 0,34f

(8) |r[tief]3|/r[tief]4 größer als 6,0

(9) kleines Ny[tief]1 - kleines Ny[tief]2 größer als 14

Darin bezeichnen

großes Sigma d die Baulänge des Objektivs,

f[tief]1 und f[tief]2 die Brennweite des ersten bzw. zweiten Linsengliedes,

f die Brennweite des Objektivs,

n[tief]1 und n[tief]2 die Brechungsindizes des ersten bzw. zweiten Linsengliedes,

kleines Ny[tief]1 und kleines Ny[tief]2 die Abbe-Zahlen des ersten bzw. zweiten Linsengliedes,

r[tief]3, r[tief]4, r[tief]6 und r[tief]7 die Krümmungsradien der beiden Oberflächen des zweiten Linsengliedes, der Kittfläche und der bildseitigen Oberfläche des dritten Linsengliedes.

Im folgenden werden die oben angeführten Bedingungen näher erläutert.

Ein Objektiv mit Hinterblende, das für ein großes Bildfeld vorgesehen ist, sollte eine kleine Länge großes Sigma d besitzen, um genügend Randstrahlen aufzunehmen. Wenn die Baulänge großes Sigma d groß ist, wird für einen Punkt am Rand des Objektfeldes die Menge der äußeren Strahlen des Strahlenkegels kleiner als die der inneren Stahlen, was nachteilig für die Korrektion der Koma ist. Aus diesem Grunde begrenzt die Bedingung (1) die Baulänge großes Sigma d auf einen Bereich von großes Sigma d kleiner als 0,3f. Wenn großes Sigma d den oberen Grenzwert der Bedingung (1) überschreitet, gelangen bei großen Bildwinkeln wenig Strahlen am Rand des Strahlenkegels durch das Objektiv, und dadurch wird es unmöglich, die Koma gut zu korrigieren. Wen großes Sigma d kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (1) ist, wird es andererseits schwierig, ein Objektiv mit Hinterblende und mit großem Bildfeld zu schaffen.

Bei einem Objektiv, das für mittlere Lichtstärke und großes Bildfeld vorgesehen ist, wie das erfindungsgemäße Objektiv, ist es notwendig, insbesondere Astigmatismus und Bildfeldkrümmung zu korrigieren. Aus diesem Grund werden die Brennweiten f[tief]1 des ersten Linsengliedes und f[tief]2 des zweiten Linsengliedes so gewählt, dass sie die Bedingungen (2) und (3) zusätzlich zu der zuvor erwähnten Bedingung (1) erfüllen. Gleichzeitig werden die Brechungsindizes n[tief]1 und n[tief]2 für das erste und zweite Linsenglied so gewählt, dass sie die Bedingungen (4) und (5) erfüllen, um nämlich die sphärische Aberration so klein wie möglich zu halten und die Petzval-Summe herabzusetzen. Wenn die Brennweite f[tief]1 größer als 0,59f ist, wird die Einfallshöhe der Strahlen für das zweite, zerstreuende Linsenglied zu groß, und dadurch wird es unmöglich, das Televerhältnis auf ein Minimum herabzusetzen.

Um die Einfallshöhe der Strahlen für das zweite Linsenglied kleiner zu machen, wäre es notwendig, den Luftabstand d[tief]
<NichtLesbar>
zwischen dem ersten und zweiten Linsenglied zu vergrößern, aber eine solche Maßnahme macht die Einhaltung der Bedingung (1) unmöglich. Wenn f[tief]1 andererseits kleiner als 0,55f ist, wird durch das erste Linsenglied ein beträchtlicher Beitrag an sphärischer Aberration hervorgerufen und zusätzlich die Petzval-Summe groß. Wenn, was die Bedingung (3) anbetrifft, die Brennweite größer als - 0,32f ist, wird die Einfallshöhe der Strahlen auf das dritte, sammelnde Linsenglied zu groß, wodurch das Televerhältnis zu groß wird oder es notwendig wird, das dritte Linsenglied so nahe am zweiten Linsenglied anzuordnen, dass das praktisch kaum zu realisieren ist. Wenn die Brennweite f[tief]2 kleiner als -0,37f ist, haben die auf das dritte, sammelnde Linsenglied auftreffenden Strahlen geringe Einfallshöhe. In einem solchen Fall wäre es notwendig, das dritte Linsenglied zur Bildseite zu verschieben, um das gewünschte Televerhältnis zu erhalten. Eine solche Verschiebung macht aber die Baulänge großes Sigma d und die Petzval-Summe zu groß. Weiterhin wird, wenn die Brechungsindizes n[tief]1 und n[tief]2 von den durch die Bedingungen (4) und (5) gegebenen Bereichen abweichen, die Petzval-Summe zu groß. In ähnlicher Weise müssen die Krümmungsradien auf der bildseitigen Oberfläche und der Kittfläche des dritten Linsengliedes so gewählt werden, dass sie in den von den Bedingungen (6) und (7) gegebenen Bereichen liegen, insbesondere, um den Astigmatismus gut zu korrigieren. Das heißt, das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, dass der an der bildseitigen Oberfläche des zweiten Linsengliedes hervorgerufene Astigmatismus nach und nach stufenweise durch die Oberfläche (r[tief]5, r[tief]6 und r[tief]7) des dritten Linsengliedes korrigiert wird.

Wenn r[tief]7 einen von dem durch die Bedingung (6) gegebenen Bereich abweichenden negativen Wert besitzt, wird der durch die Oberfläche r[tief]7 hervorgerufene Astigmatismus zu stark, und es ergibt sich eine Überkorrektion für das Objektiv. Wenn r[tief]7 einen von den in der Bedingung (6) abweichenden negativen Wert hat, muss der Krümmungsradius |r[tief]6| auf der Kittfläche klein sein, um eine konstante Brechkraft für die negative Linse an der Bildseite des dritten Linsengliedes beizubehalten. Jedoch würde eine Kittfläche mit einem solchen Krümmungsradius beträchtlichen Astigmatismus hervorrufen, und es würde sich beim Objektiv eine Überkorrektur des Astigmatismus ergeben. Wenn der Krümmungsradius r[tief]7 einen von dem durch die Bedingung (6) gegebenen Bereich abweichenden positiven Wert hat, verursacht die Oberfläche r[tief]7 einen zu dem durch die Oberfläche r[tief]5 und r[tief]6 hervorgerufenen Astigmatismus entgegengesetzten Astigmatismus, wodurch sich eine Unterkorrektur des Astigmatismus beim Objektiv ergeben würde. Wenn man versucht, diesen Astigmatismus durch die Oberflächen r[tief]5 und r[tief]6 zu korrigieren, wird die Korrektionslast an diesen Oberflächen so groß, dass Aberrationen höherer Ordnung auftreten, wodurch es unmöglich ist, die Aberrationen über das große Bildfeld gut zu korrigieren.

Weiter ist die Kittfläche des dritten Linsengliedes bildseitig konvex, anders als beim üblichen Tessar-Typ, und ist so ausgebildet, dass die Bedingung (7) erfüllt wird, um eine Korrektion der Koma zu erzielen. Wenn - r[tief]6 größer als 0,34f ist, wird Astigmatismus unterkorrigiert, und die Bildfeldschale ist dann zum Bild gekrümmt, wodurch es schwierig ist, Astigmatismus durch die Oberflächen r[tief]5 und r[tief]7 zu korrigieren. Wenn - r[tief]6 kleiner als 0,26f ist, ist die Oberfläche r[tief]6 nahezu konzentrisch zu dem Punkt, an dem die zum Bildfeldrand laufenden Strahlen die optische Achse schneiden, wodurch eine beachtliche sphärische Aberration hervorgerufen wird, obwohl Astigmatismus und Koma gut korrigiert sind.

Weiterhin ist es notwendig, zusätzlich zu Astigmatismus Koma zu korrigieren. Das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, dass der Krümmungsradius r[tief]3 so groß wie möglich gewählt wird, um Koma und Astigmatismus auf ein Minimum herabzusetzen und gleichzeitig Koma gut durch die Oberfläche r[tief]4 zu korrigieren. Aus diesem Grunde werden die Krümmungsradien r[tief]3 und r[tief]4 so gewählt, dass sie die Bedingung (8) erfüllen. Wenn das Verhältnis von |r[tief]3|/r[tief]4 von dem durch die Bedingung (8) gegebenen Bereich abweicht, werden von der Oberfläche r[tief]3 hervorgerufene Koma und Astigmatismus so groß, dass sie nicht korrigiert werden können.

Um schließlich chromatische Aberration zu korrigieren, ist es notwendig, die Abbe-Zahlen für das erste und zweite Linsenglied so zu wählen, dass sie die Bedingung (9) zusätzlich zu den zuvor erwähnten Bedingungen (4) und (5) erfüllen. Das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, dass Strahlen mit verschiedenen Wellenlängen mit verschiedenen Höhen an den entsprechenden Oberflächen des ersten Linsengliedes auftreffen, aber in ihren Höhen auf der bildseitigen Oberfläche r[tief]7 des dritten Linsengliedes zusammenfallen. Wenn kleines Ny[tief]1 - kleines Ny[tief]2 kleiner als 14 ist, wird es schwierig, die Strahlen, die verschiedene Wellenlängen haben, auf der Oberfläche r[tief]7 auf gleicher Höhe zu halten, und dadurch wird es unmöglich, chromatische Queraberrationen zu korrigieren.

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

Tabelle 1

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

Das Objektiv 4 hat die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 4

Das Objektiv 5 hat die nachstehend in Tabelle 5 aufgeführten numerischen Daten

Tabelle 5

Das Objektiv 6 hat die nachstehend in Tabelle 6 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 6

Das Objektiv 7 hat die nachstehend in Tabelle 7 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 7

In den Tabellen 1 bis 7 bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]7 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]6 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechungsindizes,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsengliedes,

f[tief]2 die Brennweite des zweiten Linsengliedes.

Claims

1. Objektiv vom modifizierten Tessar-Typ mit Hinterblende, enthaltend als erstes Linsenglied eine gegenstandsseitig konvexe positive Meniskuslinse, als zweites Linsenglied eine bikonkave Linse und als drittes Linsenglied ein Kittglied aus einer bikonvexen und einer meniskusförmigen negativen Linse, dadurch gekennzeichnet, dass bei bildseitiger Anordnung der negativen Meniskuslinse im Kittglied den folgenden Bedingungen genügt ist:

n[tief]2 kleiner als -1,67,

|r[tief]1| größer als 4,8f,

0,26f kleiner als -r[tief]6 kleiner als 0,34f,

darin bezeichnen

n[tief]2 den Brechungsindex des zweiten Linsengliedes,

r[tief]6 den Krümmungsradius der Kittfläche des dritten Linsengliedes,

r[tief]7 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche des dritten Linsengliedes.

2. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 1

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]7 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]6 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechungsindizes,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsengliedes,

f[tief]2 die Brennweite des zweiten Linsengliedes.

3. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 2

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]7 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]6 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechungsindizes,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsengliedes,

f[tief]2 die Brennweite des zweiten Linsengliedes.

4. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 3

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]7 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]6 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechungsindizes,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsengliedes,

f[tief]2 die Brennweite des zweiten Linsengliedes.

5. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 4

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]7 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]6 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechungsindizes,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsengliedes,

f[tief]2 die Brennweite des zweiten Linsengliedes.

6. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 5

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]7 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]6 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechungsindizes,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsengliedes,

f[tief]2 die Brennweite des zweiten Linsengliedes.

7. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 6

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]7 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]6 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechungsindizes,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsengliedes,

f[tief]2 die Brennweite des zweiten Linsengliedes.

8. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 7

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]7 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]6 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechungsindizes,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsengliedes,

f[tief]2 die Brennweite des zweiten Linsengliedes.

9. Objektiv nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet, durch geringfügige Änderungen der jeweiligen Konstruktionsparameter, die den Durchmesser des in der Bildebene entstehenden Zerstreuungskreises maximal um 20% verändern.