DE3119993A1

DE3119993A1 - "weitwinkelobjektiv"

Info

Publication number: DE3119993A1
Application number: DE19813119993
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr.-Ing. 7888 Rheinfelden Müller
Original assignee: Individual
Current assignee: MUELLER, ROLF, DR.-ING., 7742 ST GEORGEN, DE
Priority date: 1981-05-20
Filing date: 1981-05-20
Publication date: 1982-12-16
Also published as: US4525038A

Description

Dr.-Ing. Rolf Müller

Wienerstr. 3

7888 Rheinfelden 4

Weitwinkelobjektiv

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelobjektiv mit extrem großem Bildwinkel und nicht korrigierter Verzeichnung, mit einer hinteren Schnittweite S', die mindestens dem doppelten Wert der Brennweite f entspricht, einem objektseitigen Bildwinkel 2xSigma1 von mindestens 120° und einer relativen AnfangsÖffnung von mindestens 1 : 5,6.

Objektive dieser Art, die häufig als "Fischaugen"-Objektive bezeichnet werden, sind im Prinzip seit mehreren Jahren bekannt.

Ein erster Vorschlag ist durch die DE-PS 620538 offenbart worden. Dieses Objektiv erreichte zwar einen extremen Bildwinkel von über 180°, war jedoch für allgemeine Anwendungen, insbesondere die Farbphotographie unbrauchbar, da- bei dem angegebenen System die Korrektion des sehr erheblichen Farbquerfehlers unmöglich war.

Ein ähnliches Objektiv ist in der US-PS 3331652 vorgeschlagen worden. Bei diesem Objektiv ist der Farbquerfehler zwar gemildert, jedoch auf Kosten desFarblängsfehlers, der weit überkompensiert ist. Nachteilig sind außerdem der unkorrigierte Öffnungsfehler, die für Spiegelreflexkameras viel zu kurze hintere Schnittweite S'und die unveränderliche Aperturblende innerhalb einer Linse.

Weiterhin ist von der Fa.'Asahi Kogaku ein "Fischaugen"-Objektiv bekannt geworden ("Fish-eye-Takumar 1:11/f=18 mm", Serien-Nr. ab 400000), welches bei sehr kompakter Bauform einen Bildwinkel von fast 180° erreicht. Bei diesem Objektiv sind zwar beide Farbfehler annähernd korrigiert, und seine hintere Schnittweite ist genügend groß, nachteilig sind jedoch der unkorrigierte Öffnungsfehler und die erheblichen Restfehler der Koma. Die

3119333

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nutzbare Lichtstärke ist daher sehr gering, in der Praxis muß bis"auf.1:32 abgeblendet werden.

Schließlich sind in neuerer Zeit verschiedene "Fischaugen-Objektive bekannt geworden, bei denen mit erheblichem optischem Aufwand sämtliche Bildfehler (mit Ausnahme der Verzeichnung) in erster Näherung korrigiert sind, z.B. aus DT-AS 2157160, US-PS 3515462, 3524697, 3597049, 3734600, 3741630, 3850509, und 4ΟΟ9943. Gemeinsamer Nachteil dieser bekannten Objektive, die die im Oberbegriff genannten Kennzeichen aufweisen, ist deren aufwendige Konstruktion: um eine genügende Korrektion aller Bildfehler zu erreichen, sind diese Objektive aus 8 bis 12 Einzellinsen zusammengesetzt! Sie sind daher verhältnismäßig teuer, einige auch recht groß und schwer. Darüber hinaus läßt der'Korrektionszustand einiger dieser Objektive trotz deren aufwendigen Konstruktion.durchaus zu wünschen übrig.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines neuartigen Linsensystems, welches bei großem objektseitigen Bildwinkel, einer relativ hohen Lichtstärke, einer großen hinteren Schnittweite, und vor allem einer guten Korrektion aller Bildfehler einen minimalen optischen Aufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein fünflinsiges Retrofokus- · System, dessen Linsen nach der Lehre des Anspruchs 1 ausgebildet und angeordnet sind. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen 2 bis 16 offenbart, die jedoch keine Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens bedeuten.

311-9393

Ein erfindungsmäßiges Objektiv ist vorzugsweise wie folgt aufgebaut:

Die Frontlinse L1 hat die Form einer dünnen zerstreuenden Meniskuslinse, die dem Objekt die konvexe Fläche zukehrt und besteht aus Kronglas, vorzugsweise einem hochbrechenden Schwerkronglas mit einem Brechungsindex n, größer als 1,6. Ihre Brennweite beträgt etwa -2,4 f bis -3,6 f. Die zweite Linse L2, die von der ersten Linse L1 einen Luftabstand von vorzugsweise 0,6 f bis 1 f hat, ist ebenfalls eine zerstreuende Linse mit relativ geringer Mitteldicke, die in Richtung des Objekts gewölbt ist und aus Kronglas besteht. Ihre Brennweite liegt zweckmäßigerweise zwischen -1,3 f und -1,8 f.

Zwischem dem zerstreuenden Objektivteil (L1 und L2) und dem sammelnden Objektivteil (L3 bis L5) ist ein relativ großer Luftabstand vorgesehen, der mit Vorteil zwischen 0,9 f und 1,3 f liegt.

Die dritte Linse L3 hat die Form einer in Richtung des Objekts gewölbten Sammellinse geringer Randdicke und besteht aus Flintglas, vorzugsweise einem schweren Barit- oder Schwerflintglas. Ihre Brennweite beträgt zweckmäßigerweise 1,6 f bis 2,2 f. Der Luftabstand zwischen der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4, der bevorzugt zwischen 0,5 f und 0,9 f liegt, enthält erfindungsgemäß die Aperturblende B und gegebenenfalls ein planparalleles Filter F.

Die vierte Linse L4 hat die Form

einer in Richtung des Bildes gewölbten Sammellinse geringer Randdicke und besteht aus einem leichteren Kronglas.' Ihre Brennweite beträgt vorzugsweise 0,6 f und 1,1 f und ihr bildseitiger Radius -0,35 f bis -0,65 f.

Der Luftabstand zwischen der vierten Linse L4 und der fünften Linse L5 ist sehr klein, vorzugsweise kleiner als 0,01 f<.

Er kann auch völlig verschwinden, so daß die Linsen L4 und L5 miteinander verkittet sein können.

Die fünfte Linse L5 besteht aus Schwerflintglas mit einem Brechungsindex η, größer als 1,65 und hat die Form einer zerstreuenden Meniskuslinse, deren Konkave objektseitige Fläche wenigstens annähernd den gleichen Radius aufweist wie die bildseitige Fläche der vierten Linse L4, nämlich -0,35 f bis -0,65 f. Ihre bildseitige konvexe Fläche hat einen Radius von -0,4 f bis 0,8 f und ihre Mitteldicke liegt zwischen 0,03 f unf 0,3 f.

Die zerstreuenden Linsen L1 und L2 bilden das für ein Retrofokus-System notwendige negative Vorderglied, welches zur Erzielung einer großen hinteren Schnittweite und einer kurzen Brennweite erforderlich ist. Die erfindungsmäßige Zusammensetzung dieses Vordergliedes aus zwei einzelnen gewölbten Linsen mit großer negativer Brechkraft stellt eine besonders einfache Form dieses Vordergliedes dar, das die Erfüllung der im Oberbegriff genannten Bedingungen ermöglicht. Es trägt wesentlich zur Ebenung des Bildfeldes bei, in dem beide Linsen einen großen negativen Beitrag zur Petzvalsumme bringen. Außerdem trägt insbesondere die zweite zerstreuende Linse L2 an ihrer bildseitigen, konkaven Fläche mit einem negativen Teilkoeffizienten des Öffnungsfehlers, einem großen negativen Teilkoeffizienten des Astigmatismus und vor allem einem großen positiven Teilkoeffizienten der Koma wesentlich zur Korrektion der Bildfehler der nachfolgenden drei, insgesamt sammelnd wirkenden Linsen bei. Andererseits führen die beiden negativen Linsen des Vordergliedes einen erheblichen negativen Farbquerfehler und einen positiven Verzeichnungsfehler in das System ein.

Die dritte Linse, die aus einem einzelnen positiven Meniskus L3 besteht, und auf die sich vorzugsweise etwa 50 % der sammelnden Brechkraft des Objektivs konzentriert, besteht erfindungsgemäß aus einem Flintglas, wodurch ein großer Teil des vom negativen Vorderglied eingeführten Farbquerfehlers .und ein kleiner Teil des Verzeichnungsfehlers kompensiert werden kann.

Andererseits verursacht die dritte Linse L3, insbesondere an ihrer konvexen objektseitigen Fläche, den größten positiven Teilkoeffizienten des Öffnungsfehlers und etwa 50 % aller positiven Farblängsfehler-Teilkoeffizienten des gesamten Systems.

Damit überwiegt nach der dritten Linse der öffnungsfehler und der Farblängsfehler der dritten Linse, während die Summen der Koma- und der Verzeichnungs-Teilkoeffizienten im wesentlichen durch das negative Vorderglied bestimmt sind.

Hinter der dritten Linse treten die Strahlen, die von einem entfernten Objektpunkt ausgehen, annähernd parallel aus. Daher ist es vorteilhaft, ein eventuell erforderliches optisches Filter in Form einer planparallelen Glasscheibe F hinter der dritten Linse anzuordnen, da an dieser Stelle eine planparallele Glasscheibe einen verhältnismäßig geringen Einfluß auf den Korrektionszustand des Systems ausübt. Zudem kann der Durchmesser des Filters an dieser Stelle besonders klein sein, da erfindungsgemäß zwischen der dritten und der vierten Linse auch die Aperturblende B angeordnet ist.

Die vierte vorzugsweise bikonvexe Linse L4 aus Kronglas und die fünfte negative Meniskuslinse L5 aus schwerem Flintglas bilden zusammen ein sammelndes System, auf welches etwa weitere 50 % der sammelnden Brechkräfte eines erfindungsmäßigen Objektivs entfallen. Die bildseitige konvexe Fläche der vierten Linse und die objektseitige konkave Fläche der fünften Linse haben wenigstens annähernd gleiche Radien, und zwar.entsprechend der Lehre des Hauptanspruchs zwischen -0,35 f und -0,7 f, wobei f die effektive Brennweite des Gesamtsystems bedeutet. Die Flächen haben entweder einen kleinen Luftabstand voneinander, oder sind miteinander verkittet. Da der Brechungsindex n-, der fünften Linse L5 wesentlich größer ist als der der vierten Linse L4, wirken die einander nahe benachbarten oder miteinander verkitteten Flächen dieser Linsen insgesamt zerstreuend und tragen damit entscheidend zur Korrektion des Öffnungsfehlers bei.

Außerdem wirken sie stark korrigierend auf den Farblängsfehler, da das Schwerflintglas der fünften Linse eine wesentlich größere Dispersion aufweist als das Kronglas der vierten Linse.

Die bildseitige konvexe Fläche der fünften Linse bringt einen letzten größeren Beitrag zum öffnungsfehler und zum Farblängsfehler, außerdem führt sie einen positiven Beitrag zur Bildfeldwölbung und Petzvalsumme sowie eine wesentliche negative Komponente der Koma ein.

Die Tabellen 1 bis 8 enthalten die Seidel'schen Bildfehler-Teilkoeffizienten der Objektive nach den Ansprüchen 8 bis Die numerischen Werte sind wegen der besseren Übersichtlichkeit mit dem Paktor 1000 multipliziert und gerundet.

Es bedeuten im Einzelnen:

H: Teilfehlerkoeffizient des Öffnungsfehlers

C: - . " der meridionälen Koma

A: " des Astigmatismus

P: ■ " der Petzvalbedingungen

W: ", der Bildfeldwölbung

D: " der Verzeichnung

EQ: " des Farbquerfehlers

FLs " des Farblängsfehlers

Obwohl die Konstruktionsdaten der Objektive nach den Ansprüchen 8 bis 16 z.T.erhebliche Unterschiede aufweisen, geht aus diesen Tabellen das gemeinsame Korrektionsverhalten der Objektive deutlich hervor.

I	H	10	C	17	A	29	P	W	D	FQ	tf ■ m » FL
1	- 570	155	- 41	141.	199	295	- 4-5	5
2	70	80	95	- 345	- 427	105	- 2*.4	- 9
5	- 9010	1425	- 225	41	231	162	- 4.2	4
4	48700	- 290	2	- 437	- 887	105	- 5.1	- 20
5	0	2	2	407	411	2	0.7	116
6	40	55	25	- 104	- 108	- 94	11.0	- 12
7	515160	-2550	20	110	160	102	- 4.1	5
8	-572750	5009	- 24	654	694	- 5	0.5	67
9	27280	-1891	131	- 863	- 911	7	- 2.2	-268
10	8960	4	10	396	658	- 57	8.1	117
Σ	2	21	655	- 0.5	2

Tabelle 1: Teilfehlerkoeffizienten eines Objektivs nach Anspruch 8.

I	H	10	C	A	29	P	W	D	FQ	FL	5
1	- 610	.17	- 52	140	198	295	-4,6	- 9
2	80	179	92	- 551	- 455	118	- 2,7	4
5	- 8850	88	- 217	48	252	147	- 4,5	- 21
4	45220	1586	1	- 427	- 861	101	- 5,5	113
5	0	- 205	2	590	592	2	0,5	- 11
6	50	2	22	- 92	- 88	- 95	11,1	5
7	-54040	28	- 5	104	148	100	- 4,1	-197
I 8	271'70	423	155	- 201	- 207	2	- 1,5	117
9	9030	-1914	8	592	662	- 57	. 8,2	5
Σ	3	5	19	627	- 0,6

Tabelle 2: Teilfehlerkoeffizienten eines Objektivs nach Anspruch 9·

I	H	10	C	17	A	29	P	W	D ,	FQ	FL	5
1	- 610	179	- 52	140	198	293	- 4,6	- 9
2	80	88	92	- 551	- 455	118	- 2,7	4
5	- 8850	1584	- 21?	48	252	147	- 4,3	- 21
4	45220	- 195	1	- 427	- 861	101	- 5,5	113
5	0	2	2	590	592	2	0,5	■- 11
6	- 10	27	- 55	- 92	- 88	- 95	11,1	- 3
7	10	- 27	• 52	0	- 106	101	- 6	3
8	50	28	22	0	104	- 101	6	5
9	-54000	393	- 5	104	148	100	- 4,1	-197
10	27160	-1896	152	- 201	- 207	1	- 1Λ	117
11	9O60	1	6	392	656	- 37	8,2	5
Σ	5	16	628	-0,6

Tabelle 3: Teilfehlerkoeffizienten eines Objektivs nach Anspruch 10.

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I	H	10	C	A	27	P	W	D	FQ	FL	2
1	- 550	16	- 48	155	187	262	- 3-6	- 7
2	80	160	94-	- 550	- 426	115	-"2.2	5
5	- 8760	86	- 221	65	251	171	- 5.1	- 24
4	45620	1592	1	- 456	- 898	108	- 5-8	114
5	0	- 152	1	59^	594	- 1	0.4	- 11
6	10	1	- 52	- 92	- 90	- 95	11.1	- 5
7	10	26	52	0	- 104	101	- 6	5
8	40	- 26	25	0	104	- 101	6	5
9	-54600	50	- 5	105	151	101	- 4.1	-197
10	27590	589	152	- 202	- 208	1	- 1.4	117
11	9250	-1905	5	594	658	- 57	8.2	4
	17	5	16	625	- 0.6

Tabelle 4: Teilfehlerkoeffizienten eines Objektivs nach Anspruch 11.

I	H	10	C	A	50	P	W	D	FQ	FL	2
1	- 540	14	- 52	115	175	316	- 5,9	- 7
2	20	152	95	- 521	- 585	87	- 1,7	1
5	- 8280	58	- 215	- 15	171	192	- 5,5	- 15
4	41820	1528	0	- 597	- 825	98	- 2,1	88
5	0	- 50	1	421	421	0	0,1	- 9
6	10	1	- 57	- 105	- 107	- 106	9,2	- 5
7	10	28	57	0	- 114	114	- 5,9	5
8	10	- 28	9	0	114	- 114	5,9	6
9	-48560	9	1	101	119	120	- 6,2	-179
10	255IO	248	128	- 200	- 202	1	- 0,9	115
11	7990	-1726	15	406	662	- 40	8,5	4
	11	6	52	668	- 0,4

Tabelle 5: Teilfehlerkoeffizienten eines Objektivs nach Anspruch 12,

I	H	10	C	A	P	. W	D	FQ	FL
1	- 580	16	29	126	184	291	- 5,9	2
2	70	155	- 42	- 554	- 418	101	- 2,0	- 7
5	- 9540	80	96	44	236	168	- 4,6	4
4	51290	1505	- 243	- 452	- 958	112	- 5,5	- 22
5	10	- 546	6	414	426	4	1,5	118
6	50	- 7	6	- 97	- 109	- 95	11,0	- 12
7	-58650	59	29	115	175	107	- 5,4	7
8	26240	665	8	- 207	- 225	2	- 2,5	-206
9	9110	-1951	145	597	687	- 40	9,5	125
Σ	- 44	7	6	21	644	- 0,5	9

Tabelle 6: Teilfehlerkoeffizienten eines Objektivs nach Anspruch 13«

I	H	0	C	5	A	20	P	43	W	D	FQ	FL	1
1	- 524	42	- 5	- 240	" 85	433	- 4,9	- 6
2	18	41	90	0	- 250	32	- 0,7	2.
3	- 8095	1060	- 139	- 407	180	199	- 4,7	- 19
4	41549	1678	68	416	- 685	72	- 2,5	107
5	7	14	27	- 84	552	20	- 4,4	- 6
6	-r 101	92	- 83	- 27	- 30	- 111	11,8.	- 6
7	-61961	-1226	- 24	- 228	- 195	100	- 5,5	-208
8	41082	^1677	68	543	- 276	- 5	4,1	144
9	11980	26	22	15	679	- 25	5,9	9
Σ	58	714	- 0,7

Tabelle 7; Teilfehlerkoeffizienten eines Objektivs nach Anspruch 1.5·.

I	H	C	A	P	¥	D	FQ	FL
1		11	28	108	164	545	- 4.9	2
2	- 529	169	- 54	- 522	~ 43Ο	120	- 2.6	- 8
5	147	110	82	79	243	120	- 4.5	6
4	- 9018	1542	-200	- 419	- 8I9	92	- 5.7	- 25
5	48156	- 105	0	549	349	- 1	. 0.5	127
6	2	2	2	- 71	- 67	- 79	11.6	- 10
7	11	22	- 43	0	- 86	84	- 6	- 5
8	11	- 22	43	0	86	- 84	6	5
9	55	38	26	96	148	84	- 4	6
10	-62478	424	- 3	- 204	- 210	1	- 1.6	-241
11	55492	-1995	119	589	627	- 50	8.7	146
Σ	9830	2	1	5	7	651	- 0.7	5

Tabelle 8: Teilfehlerkoeffizienten eines Objektivs nach Anspruch 16.

Insgesamt ermöglicht ein erfindungsmäßiges Objektiv bis zu einer relativen Anfangsöffnung von etwa 1 : 4,5 bis 1 : 4 und

ö · ο einem objektseitigen Bildwinkel von ca. 15Q bis 180 eine sehr gute Korrektion sämtlicher Bildfehler mit Ausnahme der Verzeichnung.

Besonders bemerkenswert ist der hervorragende monochromatische Korrektionszustand, der annähernd über dem gesamten Bildfeld eine künstliche Vignettierung zur Verbesserung des Kontrastes überflüssig macht und angesichts der praktisch unvermeidlichen Reste des sekundären Farbfehlers kaum noch verbesserungswürdig ist. Dies .ist in Anbetracht des extremen Bildwinkels und der relativ hohen Lichtstärke für ein derart einfaches System besonders überraschend. Dabei bleibt ein erfindungsmäßiges Objektiv wegen der kleinen Linsenzahl einfach in der Konstruktion, leicht und handlich.

Ein erfindungsmäßiges Objektiv kann in vielfältiger Weise modifiziert werden, um je nach der beabsichtigten Anwendung besondere Eigenschaften zu erzielen, wobei der grundsätzliche in Anspruch 1 beschriebene Aufbau des Linsensystems erhalten bleibt. Einige dieser Modifikationen, die in verschiedener Hinsicht besonders günstige Eigenschaften besitzen, sind in den Ansprüchen 8 bis 16 durch deren numerische Daten offenbart. Sämtliche numerische Daten sowie die dargestellten Aberrationskurven beziehen sich auf Objektive mit einer hinteren Schnittweite s' von ca. 37 mm, d.h. auf Auslegungen für das Kleinbildformat 24 χ 36 mm, was jedoch keine Beschränkung der Erfindung auf dieses Aufnahmeformat bedeutet.

Anspruch 8 kennzeichnet ein Objektiv, bei dem die vierte und fünfte Linse durch einen kleinen Luftspalt getrennt sind, wodurch eine teilweise Korrektion des normalerweise verbleibenden Restes des Öffnungsfehlers erfolgt, so daß trotz des einfachen Aufbaus des Objektivs eine relativ große Anfangsöffnung von ca. 1 : 4 bei guter Kontrastübertragung möglich wird. Das besondere Korrektionsverhalten geht aus Fig. 4 hervor.

«9 · β I ινκ * ι» ■*

Die Ansprüche9 bis 16 beschreiben erfindungsmäßige Objektive, bei denen die vierte und fünfte Linse miteinander verkittet sind, wodurch deren Herstellung vereinfacht wird. Sie stellen daher bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar. Die zweckmäßigste Anfangsöffnung dieser Objektive liegt zwischen 1 : 4 und 1 ; 4,5.

Die Anspruch 9 bis 11 kennzeichnen Objektive mit besonders gleichmäßiger und hoher Kontrastübertragung im gesamten Bildfeld. Dies äußert sich vor allem in der praktisch vollkommenen Korrektion der meridionalen Koma und der weitgehenden Kompensation des vom Bildwinkel abhängigen sekundären öffnungsfehlers durch einen absichtlich erhaltenen Rest der meridionalen Bildfeldwölbung. Wie aus den Figuren 5 bis 7 erkennbar ist, liegen die Queraberrationen Delta-y' für Bildwinkel bis ca. 70 ° und Blendenöffnungen bis ca. 1 : 5,6 innerhalb + 6 · 10 mm. Ein großer Vorzug eines erfindungsmäßigen Objektivs ist weiterhin die gleichmäßige Helligkeitverteilung über dem gesamten Bildfeld, da bis zu einer Blendenöffnung von ca. 1 : 4,9 eine künstliche Vignettierung zur Verbesserung des Kontrastes nicht erforderlich ist. .

Um die gute Kontrastübertragung, die sich rechnerisch bei einem erfindungsmäßigen Objektiv für Licht der d-:Linie ergibt, in der Praxis nutzen zu können, sind auch die Farbfehler, insbesondere der sekundäre Farbquerfehler, möglichst gut zu korrigieren. Dies geschieht nach der Lehre des Anspruchs 4 durch Einsatz wenigstens eines sich hinsichtlich seiner Dispersion anormal verhaltenden Glases (bzw. eines optischen Kristalls).

Nach der Lehre des Anspruchs 5 wird in der zweiten Linse L2 ein besonders "langes" Kronglas verwendet (z.B. FK 51 oder FK 52 der Firma Schott u. Gen., Mainz), wodurch der sekundäre Farbquerfehler reduziert wird.

λ * et α <* « ·» η ι·· ■*

Nach der Lehre des Anspruchs 6 wird in der dritten Linse L3 ein Kurzflintglas verwendet, wodurch der sekundäre Farbquerfehler reduziert wird* Gleichzeitig wächst der . sekundäre Farblängsfehler.

Nach der Lehre des Anspruchs 7 wird in der vierten Linse L4 ein besonders "langes" Kronglas (z.B. FK 51 oder FK 52) bzw. ein Fluorid-Kristall verwendet, wodurch sowohl der sekundäre Farbquerfehler als auch insbesondere der sekundäre Farblängsfehler reduziert wird.

Besonders vorteilhaft ist die Kombination des Anspruchs mit einem der Ansprüche 5 oder 6, da durch diese Maßnahme beide sekundäre Farbfehler deutlich vermindert werden können. Objektive nach den Ansprüchen 8 bis 12 und 16 stellen zugleich Ausführungsbeispiele der Ansprüche 5 bis 7 dar.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des in Anspruch 2 offenbarten Objektivs -ist in Anspruch 13 angegeben. Dieses .Ausführungsbeispielverzichtet auf die Anwendung extremer optischer Gläser, um eine kostengünstige Herstellung zu ermöglichen. Ein Objektiv nach Anspruch 13 ■ gleicht in seinem Aufbau dem Objektiv nach Anspruch 9, es kommen jedoch im Gegensatz zu letzterem nur einfache und leicht verarbeitbare Gläser, vorzugsweise sogenannte "Massengläser" zur Anwendung (in der Reihenfolge der Linsen z.B.: SK 16, SK 15, SF 19, BK 7 und SF 6 der Firma Schott u. Gen., Mainz). Trotz dieser Vereinfachung sind die Bildfehler eines Objektivs nach Anspruch 13 bis zu einer relativen Anfangsöffnung von etwa 1 : 4,5 und einem Bildwinkel 2 Sigma ·1 von etwa 156 ° gut korrigiert, wie dies aus den Aberrationskurven der Figur 9 hervorgeht. Das Ausführungsbeispiel nach Anspruch 13 beweist auch, daß das in Anspruch 1 offenbarte Grundprinzip eines erfindungsmäßigen Objektivs selbst unter erheblicher Einschränkung in der Glaswahl eine gute Korrektion ermöglicht.

_M3IJ-9

• * α * a»M β *# » j

Eine weitere Vereinfachung der Konstruktion eines erfindungsmäßigen Objektivs ist in Anspruch 14 offenbart. Nach der Lehre dieses Anspruchs besteht wenigstens eine der relativ großen Linsen L1 und L2 aus Kunststoff, wodurch deren Herstellung sehr kostengünstig möglich ist. Wegen der geringen Widerstandsfähigkeit der Kunststoffe gegen mechanische Beschädigung (Kratzer!) empfiehlt es. sich jedoch, nur die zweite Linse L.2 aus Kunststoff herzustellen. Die Frontlinse Ll besteht dann vorzugsweise aus einem leichten und billigen Kronglas, wie es z.B. zur Brillenherstellung in großen Mengen hergestellt wird. Der materialbedingte niedrige Brechungsindex in den Linsen L1 und L2 erschwert die Korrektion der Abbildungsfehler, so daß größere Reste des Öffnungsfehlers , der Koma und des Astigmatismus in Erscheinung treten. Es ist jedoch auch unter solchen Bedingungen eine ausreichende Korrektion aller Bildfehler (mit Ausnahme der Verzeichnung) bis zu einer relativen Anfangsöffnung von etwa 1 : 5,6 möglich.

Ein Ausführungsbeispiel eines Objektivs nach Anspruch ist in Anspruch 15 durch dessen numerische Daten Offenbart. Die Linse L2 besteht in diesem Beispiel aus Acrylglas (Handelsname "Plexiglas"), es sind jedoch auch andere glasähnliche Kunststoffe mit Abbeschen Zahlen größer als 55 anwendbar.

Das Korrektions verhalten eines Objektivs, nach Anspruch 15 geht aus Tabelle 7 und Fig. 10,hervor. Ein letztes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in Anspruch 16 offenbart. Hier wurde die Glaswahl ausschließlich nach optischen Gesichtspunkten getroffen und ein extrem großer Bildwinkel 2 χ Sigma 1 von über 170 ° bei einer effektiven Brennweite f_res von ca. 14 mm und einer relativen Anfangs-

Öffnung von ca. 1 : 4,3 erreicht. Die Äberrationskurven dieses Objektivs sind in Fig. 11 dargestellt.

Weitere Einzelheiten sowie Vorteile der Erfindung gehen aus den Figuren 1 bis 11 sowie den Unteransprüchen 2 bis 17 hervor.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsmäßiges Objektiv nach Anspruch 1 und 8.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Objektiv nach Anspruch 2, 9, 13 und 15.

Fig.3zeigt einen Querschnitt durch ein Objektiv nach Anspruch 3,10,11,12 und 16.

Die Figuren 4 bis 11 zeigen meridionale Querabweichungen Delta-γ' vom Bildort y'des Hauptstahls als Funktion der Blendenöffnung für verschiedene Bildwinkel Sigma 1 und die d-Linie, und zwar im Einzelnen;

Fig. 4 Querabweichungen eines Objektivs nach Anspruch 8

Fig.	5	Il	■ 1	Il	II	Il	9
Fig.	6	Il	Il	Il	Il	Il	10
Fig.	7	Il	Il	Il	Il	Il	11
Fig.	8	I!	Il	Il	Il	Il	12
Fig.	9	Il	Il	Il	Il	Il	13
Fig.	10	Il	Il	Il	Il	Il	15
Fig.	11	Il	Il	Il	Il	It	16

Den dargestellten Aberrationskurven liegt eine Verschiebung der Bildebene gegenüber der theoretischen paraxialen Bildebene um -0,273 mm zugrunde. Diese Verschiebung entspricht etwa der praktischen Einstellung des Objektivs auf maximalen visuellen Kontrast bei geöffneter Blende. Daraus ergibt sich eine resultierende Brennweite f , die etwa

J.3S

0,1 mm kürzer ist als die theoretische Brennweite f,

die sich bei Durchrechnung der paraxialen Strahlen ergibt. Auf diese Brennweite f sind auch die angegebenen Bildwinkel Sigma 1, die relativen Öffnungsverhältnisse sowie die Teilfehlerkoeffizienten der Tabellen 1 bis 8 bezogen.

Die dargestellten Querabweichungen sind ein Maß für die "Unscharfe" im meridionalen Strahlenbündel und geben damit einen sehr anschaulichen Eindruck vom monochromatischen Korrektionszustand und dem Zusammenwirken der wichtigsten Bildfehler, nämlich Öffnungsfehler, Koma und meridionale Bildfeldwölbung.

Claims

3119.393

Dr.-Ing. Rolf Müller

Wienerstr. 3

Rheinfelden 4-

Patentanspr ü c h e

Weitwinkelobjektiv mit extrem großem Bildwinkel und nicht korrigierter Verzeichnung, mit einer hinteren Schnittseite s', die mindestens dem doppelten Wert der Brennweite f entspricht, einem objektseitigen Bildwinkel 2 χ Sigma 1 von mindestens 120 und einer relativen Anfangsöffnung von mindestens 1 : 5,6, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 5 Einzellinsen in folgender Ausbildung und Reihenfolge, beginnend bei der Objektseite, besteht:

a) einer ersten Linse (L1) aus Kronglas in Form einer zerstreuenden Meniskuslinse geringer Mitteldicke, die dem Objekt die konvexe Fläche zukehrt,

b) einer zweiten zerstreuenden Linse (L2) aus Kronglas, die in Richtung des Objektes gewölbt ist und zusammen mit der ersten zerstreuenden Linse (L1) ein negatives System mit einer Brennweite von -0,5f bis -1,2 f bildet,

c) einer dritten Linse (L3) aus Flintglas in Form einer in Rich-. tung des Objekts gewölbten Sammellinse, die eine Brennweite von 1,5 f bis 2,5 f aufweist,

d) einer Aperturblende (B),

e) einer vierten in Richtung des Bildes gewölbten Sammellinse (IA) aus Kronglas, deren dem Bild zugewandte Fläche einen Radius von -0,35 f bis -0,7 f aufweist,

f) und einer fünften Linse (L5) aus Schwerflintglas' in Form einer zerstreuenden Meniskuslinse, die in Richtung des Bildes gewölbt ist, deren objektseitige Fläche einen Radius von -0,35 f bis -0,7 f und deren bildseitige Fläche einen Radius von -0,8 f bis -1,4· f aufweist, wobei f die Brennweite des Gesamtsystems bedeutet.
2. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Linse (L4-) und die fünfte Linse (L5) miteinander verkittet sind.

31J9S93
3· Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der dritten Linse (L3) und der vierten Linse (IA) ein planparalleles Filter (F) vorgesehen ist.
4. Weitwinkelobjektiv nach wenigstens einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Linsen (L1 bis L5) aus einem sich hinsichtlich seiner Dispersion anormal verhaltenden Glas oder Kristall besteht.
5· Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linse (L2) aus einem extrem "langen" Kronglas besteht.
6. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linse (L3) aus einem Kurzflintglas besteht.
7· Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Linse (IA) aus einem extrem "langen" Kronglas oder einem Fluorid-Kristall besteht.
8. Weitwinkelobjektiv nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

L1 ^: ijf'l³⁹⁵ d1= 1,37 m= 1,6935 vi= 53,33

' d2= 12,233
^L2· r4= ¹I^ «^ ä3= 1,762 n2= 1,62015 v2= 63,52

dA= 18,398

L3 pel 63Ί d5= 3,308 -115-1,7205 v3-

'. d6= 10,88 dB= 8,8

IA ζΐϊ,^ΐΐψ ^d7= 3,62 n4= 1,4863 v4= 81,81

d8= 0,01
L5 riol-17?3 ^{d9= 2}'⁴¹ n5- 1,7618 v5= 26,95

f= 15,9577; f_res=i5,8589; S'= 37,1541; 2xSigmais 153,5°
9. Weitwinkelobjektiv nach wenigstens einem der Ansprüche bis 7, gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

L1 ^: iff'Jf₈ al= 1,41 al» 1,6935 vi= 53,33

d2= 12,487
L2 g: ^⁵O₉₈ cL3=1,77 n2- 1,6209 v2- 60,31

d4= 18,429

L3 J|: ^'^s ^{d5= 5}'^{424 n3= 1}'^{7205 V3= 5}^'⁶¹ ' d6= 11,18 dB= 8,9

* ß e α

* C. β Aa

OQ Ö Λ β _a

• β β α β

3119393

-8',2224 ^d7= 3,625 η4= 1 in XOi α8= 1>96 η5= 1,7618 v5= 26,95

f= 15,8037; f_res= 15,7051; S'= 57,0002; 2xSigma1£ 155,^°
10. Weitwinkelobjektiv nach wenigstens einem der Ansprüche bis 7, gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

L1 III ifl'JIs d1» 1,41 . n1= 1,6955 v1- 55,33

d2= 12,487

^L2 Hl 14^098 ^{d5= n}»77 n2= 1,6209 v2= 60,51 . ^S d4= 18,429

^L5 rl= 71',41S ^{d5= 3}>^{424 n5= 1} _?7^2O5 ^V3= 3^,61

d6= 5

^F r8- S ^{d7= 1 n}^^{= 1}'^{54 v/{}"^{= 60}

d8= 5,56 dB= 3,23

^m ?10-^2224 ^9= 3,625 n5= 1,4863 v5= 81,81 ^L5 r11=-17,321 d1O=1,97 n6= 1,7618 v6= 26,95

£*= 15,8034; f_res= 15,7050; S'= 36,9965; 2xSigma1^ 155Λ
11. Weitwinkelobjektiv nach wenigstens einem der Ansprüche bis 7, gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

£2= lili ^{d1= 1}»^{6 n1= 1}>^{62041 v1= 6O}»33 d2= 12,85

L2 J!= 14^08 d3=1,4 n2= 1,6910 v2= 5^,71

d4= 18,66

L3 r5= 16,79 _d5= 5^08 n3= 1,7205 v3= 34,61 =6-71,13 _d6= 5

^F r8= S ^{d7= 1 n}^^{= 1}'^{54 ν4}·^{= 60}

d8= 5,43 dB= 3,1

_τΑ v9 = 49,11 _{d9= 5)608 n}5₌ 1^863 v5= 81,81

L5 ^r10= -⁸'¹⁸3 d10=1,96 n6= 1,7618 v6= 26,95 r11=-17,238

f« 15,8085; f_res= 15,7098; S'= 56,9991; 2xSigma1=5 152,9°

12. Weitwinkelobjektiv nach wenigstens einem der Ansprüche bis 7j gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

11 rl= 56,0
r2= 20,0 01 = 1,2 n1 = 1,62015 v1 = 63,52 d2= 12,5 L2 d3= 1,8 n2= 1,4863 v2= 81 ,81 d4= 17,85 L3 rl- 65'7 d5= 3,0 n3= 1,70181 v3= 41,01 d6= 4,0 F r7= 00
r8= 00 d7= 1 ' n4= 1,518 v4= 60 d8= 6,45 dB= 4, 0 L4 r9= 57,5 d9= 3,7 n5= 1,53315 v5= 57,98 L5 r10=- 8,25 d10=2,65 n6= 1,80518 v6= 25,43 r11=-18,4

f« 16,8633; f_res= 16,7602; S'= 37,0414; 2xSignia1S 153,3

_res

13· Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

L1 ^2= 18'177 d1= 1,325 n1= 1,62041 vi= 60,33 ' d2= 11,834

L2 r4= 13^44 ^d5=' ¹'⁷⁰⁴ »2= 1,623 v2= 58,06

d4= 17,798

^L5 rl= 65^0 ^d5= 5,1998 n3= 1,6668 v3= 33,01

d6= 10,65 dB= 8,8

14 ^{r7= 47}»° d?= 3,503 n4= 1,51821 v4= 65,05

L5 ^r8= "^8>0 d8= 2,65 n5= 1,80518 v5= 25,43 r9= -17,77

f= 15,9338; f_res= 15,8343; S'= 37,0463; 2xSigma1^155,6°
14. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Linsen L1 und L2 aus einem glasklaren Kunststoff mit einer Abbe'sehen Zahl größer als 55 besteht .
15· Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

L1 ll~ ¹I^₈ d1- 1,27 n1- 1,525 v1= 59,6

' d2= 14,02

l 14,02 ^{d5= 1}'⁹ n2= 1,492 v2= 58 d4= 19,3

: 82',1I ^{d5= 2}'^{55 n5= 1}'^{6668 V}3⁼ 33,01 d6= 10,69 ^B= 5,6

I I²?¹539 ^d7= 2,53 n4= 1,53113 v4= 62,15

I 1-14*234 ^d8= °'⁶⁰ n5= 1,80518. v5= 25,43

f= 17,4182; f = 17,3172; S'= 38,6576; 2xSigma1^ 159,4

JL ti ö
16, Weitwinkelobjektiv nach wenigstens einem der Ansprüche bis 7, gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

1,6968

= 55,41

5*·*5 _ά1- -ι 6 18,256 '

d2= 13,86

^L2 S= 14',0085 ^d5= ·¹'^{4 η2= 1}'^{6968 V2= 55}'¹⁸

d4= 18,81

d6= 5 d7= 1

= 32,21

'= οο

rS=

OO

_m r9= 48,51 _L5 ίΙΟ- -8, r11=-16,3944

. η4= 1,54 v4= 60
d8= 5,35 ClB= 3,0

d9= 3,572 n5= 1,48656 v5= 84,4? n6= 1,80518 v6= 25,43

f= 14,385^5 f^ = 14,2955; S'= 36,9973; 2xSigma1s 170,8°

Γ6 E>
17. Weitwinkelobjektiv nach wenigstens einem der Ansprüche bis 16, gekennzeichnet durch dessen Anwendbarkeit an einer einäugigen Spiegelreflexkamera.