DE3407898A1

DE3407898A1 - Projektionsobjektivbaureihe

Info

Publication number: DE3407898A1
Application number: DE19843407898
Authority: DE
Inventors: Hiltrud 6531 Schweppenhausen Schitthof
Original assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Current assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority date: 1984-03-03
Filing date: 1984-03-03
Publication date: 1985-09-05
Also published as: US4695136A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsobjektivbaureihe zur Bildung von mindestens zwei Projektionsobjektiven unterschiedlicher Brennweite.

Bei der Konstruktion einer Objektivbaureihe mit mehreren, hochgeöffneten, festbrennweitigen Objektiven, die sich durch ihre Brennweite unterscheiden, wurden in der Vergangenheit alle Linsen 'eines jeden Objektivs individuell gestaltet. Die Objektivbaureihe benötigte daher eine relativ große Zahl unterschiedlicher Linsen und mechanischer Bauteile zu ihrer Fassung, was relativ hohe Herstellkosten zur Folge hatte.

Es ist auch bereits eine Modulbauweise bekannt, bei der eine oder auch verschiedene Baugruppen von zwei oder mehreren Objektiven untereinander gleich sind. Die Aufwendung dieser Modulbauweise beschränkte sich aber auf aufwendige optische Systeme mit relativ vielen Linsen in jeder Baugruppe.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsobjektivbaureihe eingangs genannter Art zu schaffen, bei der die Anzahl unterschiedlicher Bauelemente sehr gering ist und bei der gleichzeitig die Anzahl der in jedem Objektiv verwendeten Linsen

klein ist, um Arbeitsaufwand und Materialkosten bei der Herstellung zu senken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedes Projektionsobjektiv der Baureihe zwei sammelnd wirkende Linsenbaugruppen enthält, die durch einen relativ großen Luftabstand voneinander getrennt sind und von denen eine erste aus mindestens drei Linsen bestehende Linsenbaugruppe für alle Projektionsobjektive der Baureihe gleich ist, während unterschiedliche zweite Linsenbaugruppen zur Änderung der Objektivbrennweite gegeneinander austauschbar sind.

Mit der Erfindung wird eine Projektionsobjektivbaureihe geschaffen, bei der eine Brennweitenänderung bei gleichbleibender Abbildungsqualität allein durch Änderung einer einzelnen Linse der zweiten Linsenbaugruppe und eine Änderung des Luftabstandes zwischen den beiden Linsenbaugruppen möglich ist. Dabei können durch die Wahl des Glases und die Linsendicke auf einfache Weise Astigmatismus und Bildfeldwölbung korrigiert werden. Die Objektive der Baureihe zeichnen sich weiterhin durch einen geringen Bauaufwand aus und lassen sich sehr kostengünstig herstellen. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Objektivbaureihe besteht weiterhin darin, daß alle Objektive eine große relative Öffnung und die gleiche

endliche Bildfeidwölbung haben können. Weiterhin können alle Objektive der Baureihe für die gleiche Bildgröße und für den gleichen Bildwinkel verwendet werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß der Luftabstand zwischen den beiden Linsenbaugruppen größer ist als die Bauhöhe der ersten Linsenbaugruppe. Dabei kann der Luftabstand zwischen den beiden Linsenbaugruppen eines Projektionsobjektivs der Baureihe zur Korrektion der Abbildungsfehler genutzt werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die erste Linsenbaugruppe aus einer Positivlinse, einem positiven Meniskus und einer zur Bildebene gekrümmten Negativlinse besteht. Die unterschiedlichen zweiten Linsenbaugruppen können erfindungsgemäß aus einer oder mehreren Linsen besteht, die sich durch die Werte der Radien und/oder der Scheitelabstände und/oder der Glasart voneinander unterscheiden.

Besteht die zweite Linsenbaugruppe nur aus einer Linse, so wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung für das Projektionsobjektiv mit der längsten Brennweite die Linse zweckmäßig aus einem Flintglas mit niedriger Brechzahl und hoher Dispersion hergestellt. Für das Objektiv

mit der kürzesten Brennweite besteht die Linse der zweiten Linsenbaugruppe erfindungsgemäß aus einem hochbrechenden Kronglas mit geringer Farbzerstreuung. Auf diese Weise wird in Verbindung mit der Variation der Linsendicke und dem Luftabstand die jeweils notwendige Korrektion der Bildfeldwölbung und des Astigmatismus erzielt. Noch kleinere Objektivbrennweiten lassen sich auf einfache Weise mit einer zweilinsigen Ausführung der zweiten Linsenbaugruppe erreichen. Vorzugsweise besteht die zweite Linsenbaugruppe dabei aus einer Positivlinse und einer Negativlinse, die mit geringem Luftabstand nebeneinander angeordnet sind.

Zur Erzielung der gewünschten Gesamtbrennweite der einzelne Projektionsobjektive der Baureihe ist es weiterhin günstig, wenn die Brennweite der unterschiedlichen zweiten Linsenbaugruppen kleiner als die Brennweite der ersten Linsenbaugruppe und größer als der dritte Teil der Brennweite der ersten Linsenbaugruppe ist.

Vorzugsweise haben alle Objektive einer Projektionsobiekttivbaureihe die gleiche endliche Bildfeldwölbung. Hierdurch wird für alle Objektive einer Baureihe eine gleich gute Abbildungsquälitat erreicht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung dreier Objektive aus einer erfindungsgemäßen Projektionsobjektivbaureihe mit gleicher erster Linsenbaugruppe, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen

Fig. 1 den Linsenschnitt eines Objektivs mit einer Brennweite f = 125 mm,

Fig. 2 den Linsenschnitt eines Objektivs mit einer Brennweite f = 110 mm,

Fig. 3 den Linsenschnitt eines Objektivs mit einer Brennweite f = 105 mm,

Fig. 4 ein Diagramm der sphärischen Aberrationen des Objektivs gemäß Fig. 1,

Fig. 5 ein Diagramm der sphärischen Aberrationen des Objektivs gemäß Fig. 2,

Fig. 6 ein Diagramm der Krümmung der sagittalen und meridionalen Bildschale und

Fig. 7 ein Diagramm der Resthelligkeit als Funktion der Bildgröße.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um Objektive zur Kinoprojektion, für 35 mm-Film mit der hohen relativen Öffnung 1:2,0.

Den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Projektionsobjektiven ist die Linsenbaugruppe I gemeinsam. Sie besteht aus einer Positivlinse 1 mit den Krümmungsradien r1, r2, einem positiven Meniskus 2 mit den Krümmungsradien r3, r4 und einer zur Bildebene gekrümmten Negativlinse 3 mit den Krümmungsradien r5, r6. Zwischen den Linsen 1 und 2 befindet sich ein Luftspalt L1 und zwischen den Linsen 2 und 3 befindet sich ein Luftspalt L2. Die Dicke der Linsen ist mit d1, d2 und d3 bezeichnet. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Konstruktionsparameter der ersten Linsenbaugruppe aufgeführt.

Zu der Linsenbaugruppe I weist jedes Objektiv eine Linsenbaugruppe II auf, deren Ausführung und deren Luftabstand L3 zur Linsenbaugruppe I variiert werden kann, um eine unterschiedliche Gesamtbrennweite der einzelnen Objektive zu erzielen. Die Figuren 1 und 2 zeigen Objektive, bei denen die Baugruppe II jeweils durch eine einzige Linse 4 mit der Dicke d4 und den Krümmungsradien r7, r8 gebildet ist. Die mit einer einlinsigen Baugruppe II erzielbare größte Brennweite hat das in Fig. 1 gezeigte Objektiv, und die erzielbare kleinste Brennweite hat das in Fig. 2 gezeigte Objektiv. Die Variation der Gesamtbrennweite zwischen diesen beiden Grenzen beträgt etwa 14 $>. Sie findet bei einlinsiger Baugruppe II ihre

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Grenze in der Dicke d4 der Linse 4, die aus Fertigungsgründen 3 nun nicht unterschreiten und 12 mm nicht überschreiten sollte, und in der aus Gründen der Korrektion eingeschränkten V/ahl des Glases. So ist die Auswahl der Glasart neben der Linsendicke d4 und dem Luftabstand L3 für die Bildfeldwölbung und den Astigmatismus von entscheidender Bedeutung. Um zu erreichen, daß die Bildfeldwölbung und die" astigmatischen Fehler bei allen Objektiven etwa gleich sind, ist der Unterschied zwischen dem Glas der Linse 4 für die kürzeste Gesamtbrennweite und dem Glas der Linse 4 für die längste Gesamtbrennweite in Bezug auf Brechzahl und Farbzerstreuung so groß wie möglich zu wählen. Für die längste Gesamtbrennweite wird zweckmäßig ein Flintglas mit niedriger Brechzahl und hoher Dispersion und für die kürzeste Gesamtbrennweite wird zweckmäßig ein hochbrechendes Kronglas mit geringer Farbzerstreuung verwendet, um die erforderliche Korrektion des jeweiligen Objektivs zu erreichen. In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die Konstruktionsparameter von 4 verschiedenen Linsenausführungen für eine einlinsige Linsenbaugruppe II und die daraus resultierende Veränderung der Gauß¹sehen Objektivdaten aufgeführt. Die Daten der ersten und letzten Spalte beziehen sich dabei auf die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele.

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Tabelle 1

Linse Radius

Dicke (d) Glas Luftraum (L) ND

VD

1	Il Il r-i CN	43.000 -3764.000	dl = Ll =	14.38 0.10	1	.6127	58.	63
2	r3 = r4 =	38.560 74.180	d2 = L2 =	5.80 3.86	1	.6230	58.	06
3	r5 = r6 =	-1118.000 27.350	d3 =	2.12	1	.6889	31.	18

Tabelle 2	95.00	83.90	81.12	68.51
Radien	-1215.00	1665.00	1215.00	562.00
r7 =	3.1	3.1	12.0	12.0
r8 =
Dicke d4	1.6200	1.7018	1.7440	1.7550
Glas	36.37	41.01	44.77	52.33
ND
VD	45.38	47.74	46.55	49.40
Luft
abstand L3	125.0	120.0	115.0	110.0
Gesamt-
Brennweite	51.64	48.22	41.77	37.99
Gesamt-	74.74	77.10	SA .81	R 7 . 6 ft
Schnittweite
Scheitelhöhe

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Bei dem in Figur 3 gezeigten Objektiv besteht die Linsenbaugruppe II aus zwei Linsen, einer Positivlinse 4¹ mit den Krümmungsradien r7', r8' und der Dicke d4^f und einer Negativlinse 5 mit den Krümmungsradien r9, r10 und einer Dicke d5. Beide Linsen haben einen Luftabstand L4. Durch die Verwendung von zwei Linsen in der Linsenbaugruppe II kann die Gesamtbrennweite der Objektive über die durch eine einlinsige Baugruppe II vorgegebenen Grenzen hinaus sowohl in Richtung einer Verkleinerung als auch in Richtung einer Vergrößerung der Gesamtbrennweite erweitert werden. Der Brennweitenvariationsbereich beträgt bei einer sweilinsigen Baugruppe II etwa 25 $ der Anfangsbrennweite. Bei Objektiven, die für größere Bildwinkel korrigiert sind, verringert sich der Brennweitenvariationsbereich der Objektivbaureihe, während er sich bei Objektiven für kleinere Bildwinkel vergrößert.

In der nachfolgenden Tabelle 3 sind die Konstruktionsparameter der in Fig. 3 dargestellten Linsenbaugruppe II und die dazugehörigen Gauß^fsehen Objektivdaten aufgeführt.

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Tabelle	3 (mm)	.56	Dicke (	d)	0	Glas	te	.7550	VD	Luftab
Linse	Radien	.02	Abstand	(L)	4	ND			52.	stand L3
		.25	d4'= 4.	5	1.	.5481		23 58.62
4¹	r7'= 46	.00	L4 = 0.				45.
	r8'= -128		d5 - 8.	ttwei	1.			75
5¹	r9 = -111		5			Scheitel
	rlO= 85	Gesamtschni			höhe
Gesamtbrennwei te				98.09
10!	28.0

Die mit aer beschriebenen Projektionsobjektivbaureihe erzielbaren Abbilaungsergebnisse ergeben sich aus den Figuren 4 bis 7. Alle Objektive der Baureihe haben eine große relative Öffnung und werden für die gleiche Bildgröße und den gleichen Bildwinkel verwendet. Der Öffnungsfehler aller Objektive im Brennweitenvariationsbereich ist sehr klein und fast Übereinstimmend.

Die sphärische Aberration des Objektivs gemäß Fig. 1 ist in Fig. 4, und die sphärische Aberration des Objektivs gemäß Fig. 2 ist in Fig. 5 veranschaulicht.

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Die Bildfeldwölbung und die astigmatischen Fehler sind ebenfalls für alle Objektive der beschriebenen Objektivbaureihe nahezu gleich. Die Krüminung der sagittalen und meridionalen Bildschale der Objektive kann aus Fig. 6 entnommen werden. Wie Fig. 6 zeigt, sind die Objektive für eine Bildfeldwölbung von -0,2 mm korrigiert, um die zylindrische Filmwölbung beim 35 mm—Film auszugleichen. Diese Wölbung kann durch die Auswahl des Glases und die Korrektion der Linsenbaugruppe I entsprechend den jeweils besonderen Anforderungen gewählt werden.

Die Verzeichnung aller Objektive der Baureihe ist· sehr klein und bewegt sich über den Brennweitenvariationsbereich in einer Größenordnung von +0,30 i> bis -0,35 #.

Fig. 7 zeigt die Resthelligkeit als Funktion der Bildgröße, die sich für alle Objektive der beschriebenen Baureihe im dargestellten Wertebereich befindet.

Claims

Jos. Schneider Optische Werke Kreuznach GmbH & Co. KG Ringstrasse 132, 6550 Bad Kreuznach, Projektionsobjektivbaureihe Patentansprüche

1. Projektionsobjektivbaureihe zur Bildung von mindestens zwei Projektionsobjektiven unterschiedlicher Brennweite,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Projektionsobjektiv der Baureihe zwei sammelnd wirkende Linsenbaugruppen (I, II) enthält, die durch einen relativ großen Luftabstand (L3) voneinander getrennt sind und von denen eine erste aus mindestens drei Linsen bestehende Linsenbaugruppe (I) für alle Projektionsobjektive der Baureihe gleich ist, während unterschiedliche zweite Linsenbaugruppen (II) zur Änderung der Objektivbrennweite gegeneinander austauschbar sind.

2. Projektionsobjektivbaureihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabstand (L3) zwischen den beiden Linsenbaugruppen (I, II) größer ist, als die Bauhöhe der ersten Linsenbaugruppe (I).

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3. Projektionsobjektivbaureihe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabstand (L3) zwischen den beiden Linsenbaugruppen (I, II) eines Projektionsobjektivs zur Korrektion der Abbildungsfehler genutzt wird.

4. Projektionsobjektivbaureihe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsenbaugruppe (I) aus einer Positivlinse (1), einem positiven Meniskus (2), und einer zur Bildebene gekrümmten Negativlinse (3) besteht.

5. Projektionsobjektivbaureihe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen zweiten Linsenbaugruppen (II) aus einer oder mehreren Linsen (4, 4¹, 5) bestehen, die sich durch die Werte der Krümmungsradien (r7, r8, r?¹, r8', r9', r10) und/oder der Scheitelabstände (d4, d4', L4, d5) und/oder der Glasart voneinander unterscheiden.

6. Projektiönsobjektivbaureihe nach einem vorhergehenden Anspruch, bei der die zweite Linsenbaugruppe aus einer Linse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß für das Projektionsobjektiv mit der größtmöglichen Brennweite die Linse (4) der zweiten Linsenbaugruppe (II) aus

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einem Flintglas mit niedriger Brechzahl und hoher Dispersion besteht und daß für das Projektionsobjektiv mit der kleinstmöglichen Brennweite die Linse (4) der zweiten Linsenbaugruppe aus einem hochbrechenden Kronglas mit geringer Farbzerstreuung besteht.

7. Projektionsobjektivbaureihe nach einem der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linsenbaugruppe (II) aus einer Positivlinse (4¹) und einer Negativlinse (5) besteht, die mit geringem Luftabstand (L4) nebeneinander angeordnet sind.

8. Projektionsobjektivbaureihe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweite der unterschiedlichen zweiten Linsenbaugruppen (II) kleiner als die Brennweite der ersten Linsenbaugruppe (I) und größer als der dritte Teil der Brennweite der ersten Linsenbaugruppe ist.

9. Projektionsobjektivbaureihe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß alle Objektive einer Projektionsobjektivbaureihe die gleiche endliche Bildfeldwölbung haben.