DE4030958C1

DE4030958C1 - Wide angle objective lens with several partial groups - which have focal lengths, meeting specified formulae

Info

Publication number: DE4030958C1
Application number: DE19904030958
Authority: DE
Inventors: Antal Dr. 3400 Goettingen De Lisziewicz
Original assignee: Isco Optische Werke GmbH
Current assignee: ISK Optics GmbH
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1991-12-12
Anticipated expiration: 2010-10-02

Abstract

The wide angle objective lens of given focal length F and long intercept length consists of five subsystems, with the fifth lying behind a shutter. First and third subsystems have negative focal length, and the remaining subsystems have positive focal lengths in a objective lens satisfying a specified condition. - The focal lengths of the subsystems meet specified formulae. The fifth subsystem a given with focal length pref. consists of a triplet, whose centre lens has negative focal length, and whose subsystem, facing the shutter (4) has a positive focal length.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Weitwinkelobjektiv mit Brennweite F und langer bildseitiger Schnittweite, das aus mindestens fünf in Richtung vom Objekt zum Bild angeordneten Teilsystemen G₁, G₂ . . . G₅ mit den Brennweiten F₁, F₂ . . . F₅ besteht, von denen mindestens das fünfte Teilsystem G₅ hinter einer Blende angeordnet ist und das erste und das dritte Teilsystem eine negative und das zweite, vierte und fünfte Teilsystem eine positive Brennweite aufweisen, wobei das Objektiv die BedingungThe invention relates to a wide-angle lens Focal length F and long focal length on the image side at least five arranged in the direction from the object to the image Subsystems G₁, G₂. . . G₅ with the focal lengths F₁, F₂. . . F₅ exists, of which at least the fifth subsystem G₅ behind an aperture is arranged and the first and third Subsystem a negative and the second, fourth and fifth Subsystem have a positive focal length, the Objectively the condition

erfüllt. Die einzelnen angeführten Teilsysteme können aus einer Linse oder auch aus mehreren Linsen bestehen. Das Weitwinkelobjektiv kann für Aufnahmezwecke benutzt werden, wobei das Objekt vor dem ersten Teilsystem und das Bild nach dem fünften Teilsystem angeordnet ist. Das Weitwinkelobjektiv kann auch für Wiedergabezwecke eingesetzt werden, wobei der Schirm vor dem ersten Teilsystem und der Film nach dem fünften Teilsystem angeordnet ist.Fulfills. The individual subsystems listed can be made from a lens or consist of several lenses. The Wide angle lens can be used for shooting purposes the object before the first subsystem and the image after the fifth subsystem is arranged. The Wide angle lens can also be used for playback purposes with the screen in front of the first subsystem and the Film is arranged according to the fifth subsystem.

Aus der DE-AS 28 13 929 ist ein Weitwinkelobjektiv der eingangs beschriebenen Art bekannt. Das erste Teilsystem besteht aus einer Linse. Das Verhältnis der Brennweiten des ersten und fünften Teilsystems liegt etwa bei -1 und erfüllt damit die BedingungFrom DE-AS 28 13 929 is a wide-angle lens known type described above. The first subsystem consists of a lens. The ratio of the focal lengths of the The first and fifth subsystems are around -1 and fulfilled hence the condition

Die erreichbare Lichtstärke liegt bei etwa 4,5. Das Auflösungsvermögen ist vergleichsweise gering. Die Abberation dritter Ordnung zeigt, daß die sphärische Abberation und der Astigmatismus ziemlich groß ist.The achievable light intensity is around 4.5. The Resolving power is comparatively low. The aberration third order shows that the spherical aberration and the Astigmatism is pretty big.

Aus der DE-AS 23 59 156 ist ein lichtstarkes Weitwinkelobjektiv der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei dem ebenfalls fünf Teilsysteme vorgesehen sind, wenn auch die Linsen des in der Regel hinter der Blende angeordneten Teilsystems einzeln bezeichnet sind. Es werden eine Reihe von Ausführungsbeispielen gezeigt und beschrieben, bei denen die Blende zwischen dem vierten und dem fünften Teilsystem angeordnet ist. Damit ist eine Linse negativer Brennweite des fünften Teilsystems der Blende benachbart angeordnet. Es werden aber auch Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen die Blende zwischen den Linsen des vierten Teilsystems angeordnet ist. Für die Anordnung der Blende an dieser Stelle wird eine bauliche Vereinfachung angegeben, weil kein hinreichender Platz zur Verfügung steht, die Blende zwischen dem Ende des vierten Teilsystems und dem Anfang des fünften Teilsystems anzuordnen. Die aufgezeigten Weitwinkelobjektive sind etwa bis 45 mm Brennweite nutzbar, d. h. bis zu dieser Grenze ergibt sich eine hinreichend gute Bildqualität. Bei größeren Brennweiten wird die Bildqualität schlechter. Beispielsweise können dort bei einer Brennweite von 38 mm auf der ganzen Bildfläche (72°) bei 25 c/mm 20% Kontrast erreicht werden. Dies stellt für eine Brennweite von 28 mm einen ausgezeichneten Wert dar. In der Ecke des Bild ergibt sich eine positive Bildfeldwölbung, die bei einer Brennweite von 28 mm noch vernachlässigt werden kann. Bei größeren Brennweiten können diese Nachteile nicht mehr in Kauf genommen werden. Bei den aufgezeigten Objektiven beginnt das fünfte Teilsystem nach der Blende mit einer Linse mit negativer Brennweite, also zerstreuender Wirkung. Damit ergeben sich in nachteiliger Weise große Durchmesser der Linsen des ersten Teilsystems und ein entsprechender Bauaufwand. Weiterhin wird in dem vierten Teilsystem eine Kombination von Linsen angewendet, bei denen ein Luftabstand Null zur Anwendung kommt. Dies läßt sich in der Praxis sehr schwer einhalten. Es ist davon die Rede, daß mindestens drei Linsen hinter der Blende angeordnet sein sollen. In der Regel sind dies die drei Linsen des fünften Teilsystems. Wenn ausnahmsweise vier Linsen hinter der Blende angeordnet werden, sind die ersten beiden Linsen nach der Blende negativ. Damit ist diese Negativlinse lediglich in zwei Linsen aufgeteilt.From DE-AS 23 59 156 is a bright Wide-angle lens of the type described in the introduction, in which five subsystems are also provided if also the lenses of the usually behind the aperture arranged subsystem are individually designated. It will shown and described a number of exemplary embodiments, where the aperture between the fourth and fifth Subsystem is arranged. So that's a lens negative focal length of the fifth subsystem adjacent to the aperture arranged. But there are also examples described, in which the aperture between the lenses of the fourth subsystem is arranged. For the arrangement of the Panel at this point will simplify construction given because there is not enough space available, the aperture between the end of the fourth subsystem and the To be arranged at the beginning of the fifth subsystem. The shown Wide-angle lenses can be used up to a focal length of up to 45 mm, d. H. up to this limit there is a sufficiently good one Picture quality. At larger focal lengths, the picture quality worse. For example, at a focal length of 38 mm over the entire image area (72 °) at 25 c / mm 20% contrast can be achieved. This represents for one Focal length of 28 mm is an excellent value Corner of the picture results in a positive field curvature that can still be neglected at a focal length of 28 mm can. With larger focal lengths, these disadvantages cannot more to be accepted. With the shown lenses the fifth subsystem begins with a lens after the aperture with a negative focal length, that is to say a diverging effect. In order to disadvantageously result in large diameters of Lenses of the first subsystem and a corresponding one Construction effort. Furthermore, in the fourth subsystem Combination of lenses applied where there is an air gap Zero is used. In practice this can be done very well difficult to adhere to. There is talk of at least three Lenses should be arranged behind the aperture. Usually these are the three lenses of the fifth subsystem. If exceptionally four lenses arranged behind the aperture are the first two lenses after the aperture negative. So this negative lens is only in two Split lenses.

Ein Weitwinkelobjektiv mit grundsätzlich gleicher Anordnung ist auch aus der DE-OS 23 42 418 bekannt. Auch hier befindet sich die Blende zwischen dem vierten und fünften Teilsystem und das fünfte Teilsystem weist hinter der Blende bzw. im Anschluß an die Blende ein Negativglied auf. Wie man anhand der Tabellen der Ausführungsbeispiele ersehen kann, besitzt das Weitwinkelobjektiv einen relativ großen Öffnungsfehler. Dies bedeutet, daß dieses Weitwinkelobjektiv am besten für eine Brennweite unter 28 mm geeignet ist. Für größere Brennweiten ist die Anordnung ungeeignet.A wide-angle lens with basically the same arrangement is also known from DE-OS 23 42 418. Also located here the aperture between the fourth and fifth subsystem and the fifth subsystem points behind the aperture or in Connect a negative link to the aperture. How to look which can be seen from the tables of the exemplary embodiments the wide-angle lens has a relatively large aperture error. This means that this wide angle lens is best for a focal length below 28 mm is suitable. For bigger ones The focal length arrangement is unsuitable.

Auch das Weitwinkelobjektiv gemäß der DE-AS 23 23 428 besitzt grundsätzlich den Aufbau aus den schon beschriebenen fünf Teilsystemen, wobei auch hier die Blende zwischen dem vierten und dem fünften Teilsystem angeordnet ist und das fünfte Teilsystem mit einem Negativglied beginnt. Auch hier ist der Öffnungsfehler relativ groß, so daß das Objektiv nur bei Brennweiten unter 25 mm nutzbar ist.Also has the wide-angle lens according to DE-AS 23 23 428 basically the structure of the five already described Subsystems, with the aperture between the fourth and the fifth subsystem and the fifth Subsystem starts with a negative link. Here too is the Opening errors relatively large, so that the lens only at Focal lengths below 25 mm can be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Weitwinkelobjektiv der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches beispielsweise bei einer Brennweite von 38 mm eine Auflösung in der Bildfläche bei 50 c/mm aufweist, die besser als 30% ist. Dabei kann ein Sehfeld von 72° erzielt werden (für 70 mm Film Todd-AO erhält man ein Bildfeld von 48×22 mm und bei Cinemascop 55 ein Bildfeld von 45×35,29 mm). Das Weitwinkelobjektiv soll auch für größere Brennweiten nutzbar sein, und zwar mit Eigenschaften, wie sie bisher nur bei 38 mm Brennweite erreichbar waren.The invention is based on the object Wide-angle lens of the type described in the introduction create, for example, with a focal length of 38 mm has a resolution in the image area at 50 c / mm, which is better than 30%. A field of view of 72 ° can be used can be achieved (for 70 mm film Todd-AO you get one Image field of 48 × 22 mm and an image field for Cinemascop 55 of 45 × 35.29 mm). The wide angle lens is also intended for larger focal lengths can be used, with properties as they were previously only possible with a 38 mm focal length.

Erfindungsgemäß wird dies bei dem Weitwinkelobjektiv der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Brennweiten der Teilsysteme den nachstehenden Bedingungen genügenAccording to the invention, this is the case with the wide-angle lens achieved at the outset in that the Focal lengths of the subsystems under the following conditions are enough

Die Anwendung dieser Formeln gestattet es, Glassorten zu nutzen, mit denen eine minimale, sphärische Abberation erreichbar ist. Weiterhin können Koma, Bildfeldwölbung und der Astigmatismus selbst bei einer Brennweite von 70 mm so klein gehalten werden, daß sie vernachlässigbar sind.The use of these formulas allows types of glass use, with a minimal, spherical aberration is achievable. Furthermore, coma, field curvature and the astigmatism even at a focal length of 70 mm be kept small so that they are negligible.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das fünfte Teilsystem mit der Brennweite F₅ mindestens aus einem Triplet besteht, dessen Mittellinse eine negative Brennweite und dessen der Blende zugekehrte Linse eine positive Brennweite aufweist. Damit wird im Gegensatz zum Stand der Technik hinter der Blende ein Positivglied - und nicht mehr, wie bisher, ein Negativglied - angewendet. Hierauf ist es zurückzuführen, daß der Durchmesser der Linse oder Linsen des ersten Teilsystems vergleichsweise klein gewählt werden kann. Dies verringert den Bauaufwand und die Aufwendungen bei der Herstellung der Linsen. It is particularly advantageous if the fifth subsystem includes the focal length F₅ consists of at least one triplet, whose center lens has a negative focal length and whose the Aperture facing lens has a positive focal length. This is in contrast to the prior art behind the Fade in a positive link - and no longer as before Negative link - applied. It is because of this that the diameter of the lens or lenses of the first subsystem can be chosen comparatively small. This diminishes the construction costs and the expenses in the production of Lenses.

Der Anmeldungsgegenstand weist auch insofern noch einen Vorteil auf, als das aus dem Stand der Technik bekannte Teilsystem innerhalb des Objektivs, das einen Luftabstand Null aufwies, vermieden wird. Es wurde festgestellt, daß das Bild nicht schlechter wird, sondern etwas besser, wenn die Radien der Linsen am aneinandergrenzenden Luftabstand um einige wenige % unterschiedlich gestaltet sind. Damit ergibt sich die Möglichkeit, daß die beiden benachbarten Linsen definiert aufeinandergelegt werden können. Linsen mit benachbarten, übereinstimmenden Radien können nur sehr schwer mit Abstand Null zueinander angeordnet werden.The subject of the registration also has one in this respect Advantage than that known from the prior art Subsystem within the lens that has an air gap Had zero, is avoided. It was found that the Picture does not get worse, but something better when the Radii of the lenses at the adjacent air gap a few% are designed differently. So that results the possibility that the two neighboring lenses can be defined on top of each other. Lentils with neighboring, matching radii are very difficult be spaced zero apart.

Die einzelnen Teilsysteme mit den Brennweiten F₁, F₂ . . . F₄ können jeweils aus einer oder mehreren Linsen zusammengesetzt sein, wobei das erste Teilsystem eine negative Brennweite, das zweite Teilsystem eine positive Brennweite, das dritte Teilsystem eine negative Brennweite und das vierte und fünfte Teilsystem eine positive Brennweite aufweisen.The individual subsystems with the focal lengths F₁, F₂. . . F₄ can each be composed of one or more lenses be, the first subsystem being a negative focal length, the second subsystem has a positive focal length, the third Subsystem a negative focal length and the fourth and fifth Subsystem have a positive focal length.

Zur Erreichung einer besonders großen Lichtstärke kann das erste Teilsystem G₁ aus zwei einzelstehenden Linsen aufgebaut sein. Lichtstärken bis 2,0 sind möglich.This can be done to achieve a particularly high light intensity first subsystem G₁ constructed from two single lenses be. Luminous intensities up to 2.0 are possible.

Die genauen Werte der einzuhaltenden Konstruktionsdaten sind Gegenstand weiterer Unteransprüche, wobei es je nach Anwendungsfall und gewünschter Gesamtbrennweite möglich ist, die einzelnen Daten fallweise mit einem Faktor zu multiplizieren, der in der Größenordnung von 0,2 . . . 1,8 liegt.The exact values of the design data to be observed are Subject of further subclaims, depending on Application and desired total focal length is possible, the individual data to a case by factor multiply that on the order of 0.2. . . 1.8 lies.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigtThe following are exemplary embodiments described. It shows

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau des Weitwinkelobjektivs in einer ersten Ausführungsform, Fig. 1 shows the basic structure of the wide-angle lens in a first embodiment;

Fig. 2 ein Diagramm des Objektivs gemäß Fig. 1 der Übertragungsfunktion über dem Bildort bei konstanter Frequenz 50 c/mm, Fig. 2 is a diagram of the lens of FIG. 1 of the transfer function to the image location at a constant frequency 50 c / mm,

Fig. 3 ein zugehöriges Diagramm der Übertragungsfunktion für eine Frequenz von 0 bis 100 für die Bildmitte, Fig. 3 is a diagram of the associated transfer function for a frequency of 0 to 100 for the center of the image,

Fig. 4 das zugehörige Diagramm der Übertragungsfunktion für die Y-Richtung (Bildhöhe) für 50 c/mm, Fig. 4 shows the corresponding plot of the transfer function for the Y-direction (image height) of 50 c / mm,

Fig. 5 das zugehörige Diagramm für eine Frequenz bis 100 c/mm, Fig. 5 shows the corresponding diagram for a frequency of up to 100 c / mm,

Fig. 6 ein zugehöriges Diagramm der Übertragungsfunktion über den Bildort in X-Richtung (Bildbreite) für eine Frequenz von 50 c/mm, Fig. 6 is a diagram of the associated transmission function, on the image location in X-direction (width) for a frequency of 50 c / mm

Fig. 7 ein zugehöriges Diagramm der Übertragungsfunktion über den Bildort in X-Richtung (Bildbreite) für eine Frequenz von bis zu 100 c/mm, Fig. 7 a corresponding plot of the transfer function using the image location in X-direction (width) for a frequency of up to 100 c / mm,

Fig. 8 das Diagramm der Übertragungsfunktion für die Bildecke bei 50 c/mm, Fig. 8 shows the diagram of the transfer function for the corner of the image at 50 c / mm,

Fig. 9 das Diagramm der Übertragungsfunktion für die Bildecke bei bis zu 100 c/mm, Fig. 9 shows the plot of the transfer function for the corner of the image at up to 100 c / mm,

Fig. 10 die Anordnung der Teilsysteme und Linsen bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des Weitwinkelobjektivs und Fig. 10 shows the arrangement of the subsystems and lenses in a second embodiment of the wide-angle lens and

Fig. 11 die Anordnung der Teilsysteme und Linsen bei einem dritten Ausführungsbeispiel des Weitwinkelobjektivs. Fig. 11 shows the arrangement of subsystems and lenses in a third embodiment of the wide angle lens.

Das in den Fig. 1 bis 9 verdeutlichte erste Ausführungsbeispiel des Weitwinkelobjektivs ist für Wiedergabezwecke konstruiert und besitzt eine Reihe von Linsen bzw. Linsengruppen (Teilsysteme), die entlang der optischen Achse 1 von vorn nach hinten, in Fig. 1 von links nach rechts, angeordnet sind. Zur Verdeutlichung ist hier ein Schirm 2 und ein Film 3 angedeutet. Das Objektiv beginnt vorn, also auf der Seite des Schirms 2, mit einem ersten Teilsystem G₁ mit negativer Brennweite F₁. Das erste Teilsystem G₁ ist aus den Linsen L₁ und L₂ zusammengesetzt. In Richtung auf den Film 3 schließt sich ein zweites Teilsystem G₂ mit positiver Brennweite F₂ an, das aus den beiden Linsen L₃ und L₄ zusammengesetzt ist. Das dritte Teilsystem G₃ als Negativglied besteht lediglich aus einer Linse L₅. Es schließt sich ein viertes Teilsystem G₄ mit positiver Brennweite F₄ an, die die beiden Linsen L₆ und L₇ aufweist. Schließlich ist ein Teilsystem G₅ mit positiver Brennweite F₅ vorgesehen, das aus den Linsen L₈, L₉, L₁₀ und L₁₁ zusammengesetzt ist. Zwischen den Teilsystemen G₄ und G₅ ist eine Blende 4 mit variabler Öffnung angedeutet. Die Blende 4 ist hier effektiv an ihrem nutzbaren Ort positioniert. Rein rechnerisch ergibt sich eine optimale Position der Blende, die durch die Ebene 5 angedeutet ist (Bild der Eintrittspupille). Bereits aus Fig. 1 ist es gut ersichtlich, daß das Teilsystem G₅ ein Triplet darstellt, bei dem die mittlere Linse L₉ ein Negativglied darstellt und die der Blende 4 benachbarte Linse L₈ eine positive Brennweite besitzt. Dem Bild 3 zugekehrt sind zwei positive Linsen L₁₀ und L₁₁ vorgesehen.The first exemplary embodiment of the wide-angle lens, which is illustrated in FIGS. 1 to 9, is constructed for reproduction purposes and has a series of lenses or lens groups (subsystems) that run along the optical axis 1 from front to back, in FIG. 1 from left to right, are arranged. A screen 2 and a film 3 are indicated here for clarification. The lens begins at the front, ie on the side of the screen 2 , with a first subsystem G 1 with a negative focal length F 1. The first subsystem G₁ is composed of the lenses L₁ and L₂. Towards the film 3 , a second subsystem G₂ with a positive focal length F₂ follows, which is composed of the two lenses L₃ and L₄. The third subsystem G₃ as a negative element consists only of a lens L₅. This is followed by a fourth subsystem G₄ with a positive focal length F₄, which has the two lenses L₆ and L₇. Finally, a subsystem G₅ with a positive focal length F₅ is provided, which is composed of the lenses L₈, L₉, L₁₀ and L₁₁. Between the subsystems G₄ and G₅ an aperture 4 with a variable opening is indicated. The aperture 4 is effectively positioned here in its usable place. From a purely arithmetical point of view, the optimal position of the diaphragm is indicated by plane 5 (image of the entrance pupil). Already from Fig. 1 it can be clearly seen that the subsystem G₅ represents a triplet in which the middle lens L₉ represents a negative member and the lens 4 adjacent the aperture 4 4 has a positive focal length. The picture 3 facing two positive lenses L₁₀ and L₁₁ are provided.

Das in Fig. 1 dargestellte Weitwinkelobjektiv hat eine Lichtstärke 2,7, weil der Film 3 bei der Projektion eine Krümmung von etwa 0,16 mm hat und infolge der Filmführung etwas flattert. Aus diesem Grund wäre eine größere Lichtstärke nicht nutzbar. The wide-angle lens shown in FIG. 1 has a light intensity of 2.7 because the film 3 has a curvature of approximately 0.16 mm during projection and flutters somewhat as a result of the film guidance. For this reason, a higher light intensity would not be usable.

In Fig. 1 ist in durchgezogenen Linien ein Strahlenbündel 6, 7 und in durchgezogenen Linien ein Strahlenbündel 8, 9 dargestellt. Das Strahlenbündel 6, 7 geht durch die Blende 4 und stellt das die Bildmitte abbildende Strahlenbündel dar. Das Strahlenbündel 8, 9 ist das der Ecke des Bilds zugeordnete Strahlenbündel.In Fig. 1, a beam 6, 7 is shown in solid lines and a beam 8, 9 in solid lines. The ray bundle 6, 7 passes through the diaphragm 4 and represents the ray bundle representing the center of the image. The ray bundle 8, 9 is the ray bundle assigned to the corner of the image.

Das in Fig. 1 bis 9 dargestellte Weitwinkelobjektiv weist die folgenden Konstruktionsdaten aufThe wide-angle lens shown in Figs. 1 to 9 has the following design data

In der Spalte der Glassorten ist jeweils eine 6stellige Zahl angegeben, von denen die ersten drei Zahlen dem Brechungsindex -1 entsprechen, während die zweiten drei Ziffern das 10fache des Dispersionswertes angeben. Schließlich ist noch der Hersteller dieser Glassorte angegeben.There is a 6-digit number in the column of glass types specified, of which the first three numbers correspond to the Refractive index correspond to -1, while the second three Digits indicate 10 times the dispersion value. Finally, there is the manufacturer of this type of glass specified.

Die in obiger Tabelle wiedergegebenen Konstruktionsdaten gelten für eine Gesamtbrennweite des Objektivs von 38 mm. Wenn man eine andere Brennweite wünscht, so können die Radien, die Oberflächenabstände und auch die Durchmesser mit einem Faktor, der kleiner als 1,8 ist, multipliziert werden, um wiederum andere Ausführungsbeispiele zu erreichen. Bei einer Multiplikation mit einem Faktor 1,8 ergibt sich eine maximale Brennweite, die noch nutzbar ist, von etwa 70 mm.The design data shown in the table above apply to a total focal length of the lens of 38 mm. If you want a different focal length, they can Radii, the surface distances and also the diameter with multiplied by a factor less than 1.8, in order to achieve other exemplary embodiments. At multiplication by a factor of 1.8 results in a maximum focal length, which is still usable, of about 70 mm.

Die in den Fig. 2 bis 9 dargestellten Diagramme der Übertragungsfunktion des Objektivs gemäß Fig. 1 sind mit einer doppelt gewichteten Wellenlänge d (grün) von 587,562 nm gerechnet. C (rot) ist 656,272 nm und F (blau) hat 486,133 nm. Es ist eine Schrittweite D von 0,016 mm gewählt, wobei die Schrittweite λ durch sin²u der theoretischen Tiefenschärfe entspricht. t ist der Nullpunkt des Diagramms von der Paraxialebene und beträgt -0,053 mm. z ist die Entfernung des Bildorts von der Paraxialebene. o stellt einen Parameterwert dar. sin u ist die numerische Apertur des Systems. λ bedeutet die mittlere Wellenlänge. Für die Fig. 2 bis 9 ist auf den jeweiligen Zeichnungsblättern der Sehwinkel des Objekts angegeben, und zwar ein Winkel wz zwischen der optischen Achse und dem einfallenden Hauptstrahl. Der Winkel wx gibt den Winkel zwischen einer Ebene durch die optische Achse und den Hauptstrahl der xz- Ebene wieder. Die Bildkoordinaten sind mit x, y, z bezeichnet, wobei z der Abstand von der Paraxialebene darstellt. Die verschiedenen Linien, durchgezogen, gestrichelt, gepunktet und strichpunktiert geben die Richtung der Beleuchtungsstärkeverteilung in der Bildebene augenfällig wieder. Die Fig. 2, 4, 6 und 8 gelten für eine Frequenz von 50 c/mm. Die Kurven geben die Übertragungsfunktion über dem Bildort wieder. Das angegebene Zahlenverhältnis, z. B. 376/384 in Fig. 2 gibt die Durchlässigkeit des Weitwinkelobjektivs bei dem betreffenden Einfallswinkel an.The diagrams of the transfer function of the objective according to FIG. 1 shown in FIGS. 2 to 9 are calculated with a double-weighted wavelength d (green) of 587.562 nm. C (red) is 656.272 nm and F (blue) is 486.133 nm. A step size D of 0.016 mm is selected, the step size λ by sin²u corresponding to the theoretical depth of field. t is the zero point of the diagram from the paraxial plane and is -0.053 mm. z is the distance of the image location from the paraxial plane. o represents a parameter value. sin u is the numerical aperture of the system. λ means the mean wavelength. For the Fig. 2 to 9 of the object is indicated on the respective sheets of drawings, the visual angle, namely an angle wz between the optical axis and the incident principal ray. The angle wx represents the angle between a plane through the optical axis and the main ray of the xz plane. The image coordinates are denoted by x, y, z, where z represents the distance from the paraxial plane. The various lines, solid, dashed, dotted and dash-dotted, clearly show the direction of the illuminance distribution in the image plane. Figs. 2, 4, 6 and 8 are for a frequency of 50 c / mm. The curves represent the transfer function over the image location. The specified ratio, e.g. B. 376/384 in Fig. 2 indicates the permeability of the wide-angle lens at the relevant angle of incidence.

In den Fig. 3, 5, 7, 9 ist die Übertragungsfunktion über dem angegebenen Bildort gezeichnet. v ist ein Parameter zwischen den Werten 0 und 1. c ist die Anzahl der zu gehörenden Zyklen.In Figs. 3, 5, 7, 9, the transfer function is drawn on the specified image location. v is a parameter between the values 0 and 1. c is the number of cycles to be associated.

Aus den Fig. 2 bis 9 kann man sehen, daß die Bildfeldschale mit der Filmwölbung gut übereinstimmt. Weiterhin ist ersichtlich, daß bei 50 c/mm noch 30% Übertragungsfunktion in der Bildecke vorhanden ist.It can be seen from FIGS . 2 to 9 that the image field shell matches the film curvature well. It can also be seen that at 50 c / mm there is still a 30% transfer function in the image corner.

Die nachfolgende Tabelle gehört ebenfalls noch zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 9:The following table also belongs to the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 9:

Es sind hier die Verhältnisse und auch das im Anspruch 1 erwähnte Produkt angegeben und man erkennt, daß das Ausführungsbeispiel diesen Formeln genügt.It is the conditions here and also in claim 1 mentioned product and you can see that the Embodiment satisfies these formulas.

Aus obiger Tabelle ist erkennbar, wie günstig die sphärische Abberation dritter Ordnung, Koma, Astigmatismus und Bildfeldwölbung sind.The table above shows how cheap the spherical one is Third order aberration, coma, astigmatism and Are field curvature.

Mit Hinblick auf die im Anspruch 1 und im Ausführungsbeispiel oben wiedergegebenen Verhältnisse C und D sowie das Produkt A×B wurden die betreffenden Werte gemäß dem Objektiv aus der DE-AS 23 59 156 berechnet, und zwar mit übereinstimmender Brennweite von 38 mm. Es ergeben sich folgende Werte:With regard to that in claim 1 and in the embodiment Ratios C and D shown above and the product A × B were the relevant values according to the lens the DE-AS 23 59 156 calculated, with a matching Focal length of 38 mm. The following values result:

A = F1/F2 = -0,3074
B = F3/F4 = -3,4100
A × B = 1,0484
C = F1/F5 = -0,7342
D = F5/F = 2,4004A = F 1 / F 2 = -0.3074
B = F 3 / F 4 = -3.4100
A × B = 1.0484
C = F 1 / F 5 = -0.7342
D = F 5 / F = 2.4004

Man sieht, daß der Stand der Technik den im Anspruch angegebenen Formeln nicht genügt.It can be seen that the prior art claims specified formulas are not sufficient.

In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Weitwinkelobjektivs dargestellt, welches für Aufnahmezwecke bestimmt ist. Es liegen das gleiche Konstruktionsprinzip und die gleichen Glassorten zugrunde wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Die Bildfeldwölbung ist auf eine Ebene minimalisiert. An die Stelle des Schirms 2 tritt hier vorn das Objekt 10, während das Bild 11 hinten dem Film 3 entspricht. Die Bezeichnung der Linsen und Teilsysteme ist analog.In Fig. 10, a further embodiment of the wide angle lens is shown, which is intended for recording purposes. The same design principle and the same types of glass are used as in the exemplary embodiment in FIG. 1. The field curvature is minimized to one level. The object 10 takes the place of the screen 2 at the front, while the image 11 at the back corresponds to the film 3 . The designation of the lenses and subsystems is analog.

Es gelten folgende Konstruktionsdaten:The following design data apply:

Auch die Ergebnisse des Ausführungsbeispiels 2 stimmen mit denen des Ausführungsbeispiels 1 im wesentlichen überein. Dies gilt auch für die Übertragungsfunktion. Auch dieses Objektiv ist bis zu einer maximalen Brennweite von etwa 70 mm nutzbar.The results of embodiment 2 also agree those of embodiment 1 essentially match. This also applies to the transfer function. This too Lens is up to a maximum focal length of about 70 mm usable.

In Fig. 11 ist schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches ebenfalls für Aufnahmezwecke gestaltet wurde. Durch Vergleich der Ausführungsbeispiele 1, 10 und 11 erkennt man, daß das fünfte Teilsystem G₅ immer mindestens aus vier Linsen besteht, während im Stand der Technik mindestens drei Linsen vorgeschrieben werden. Außerdem ist bei dem Triplet das Negativglied in der Mitte angeordnet.Finally, FIG. 11 shows a third exemplary embodiment, which was also designed for recording purposes. By comparing the embodiments 1, 10 and 11 it can be seen that the fifth subsystem G₅ always consists of at least four lenses, while at least three lenses are prescribed in the prior art. In addition, the negative member is arranged in the middle of the triplet.

Für das Ausführungsbeispiel der Fig. 11 gelten folgende Konstruktionsdaten:The following design data apply to the exemplary embodiment in FIG. 11:

Diese Konstruktionsdaten können mit einem Faktor, der kleiner ist als 1,3, maximal multipliziert werden. Man kann hier gut erkennen, welche Rolle die Baulänge spielt. Die Baulänge ist besonders kurz. Es ist daher nicht möglich, eine größere Brennweite als 38×1,3 mm zu erzielen. Vorteilhaft ist das Volumen der ersten Linse L₁ etwa halb so groß wie bei den Ausführungsbeispielen 1 und 2.This design data can be reduced by a factor is to be multiplied as 1.3, maximum. You can do well here recognize which role the overall length plays. The overall length is particularly short. It is therefore not possible to have a larger one Achieve focal length as 38 × 1.3 mm. That is advantageous Volume of the first lens L₁ about half the size of the Embodiments 1 and 2.

Brennweiten und Verhältnisse Focal lengths and ratios

Bezugszeichenliste:Reference symbol list:

1 optische Achse
2 Schirm
3 Film
4 Blende
5 Ebene
6, 7 Strahlenbündel
8, 9 Strahlenbündel
10 Objekt
11 Bild 1 optical axis
2 umbrella
3 film
4 aperture
5 level
6, 7 beams
8, 9 beams
10 object
11 picture

Claims

1. Wide-angle lens with focal length F and long image-side focal length, the at least five subsystems arranged in the direction from the object to the image G₁, G₂. . . G₅ with the focal lengths F₁, F₂. . . F₅, of which at least the fifth subsystem G₅ is arranged behind an aperture and the first and third subsystems G₁, G₃ have a negative focal length and the second, fourth and fifth subsystems G₂, G₄, G₅ have a positive focal length, the lens being condition fulfilled, characterized in that the focal lengths of the subsystems meet the following conditions:

2. Wide-angle lens according to claim 1, characterized in that the fifth subsystem G₅ with the focal length F₅ consists of at least one triplet, the central lens of which has a negative focal length and the subsystem facing the aperture ( 4 ) has a positive focal length.

3. Wide-angle lens according to claim 1 or 2, characterized in that the first subsystem G₁ is constructed from two single lenses L 1 , L 2 to achieve a particularly large light intensity.

4. Wide-angle lens according to claims 2 and 3, characterized by the following design data

where the radii and the surface distances are by a factor less than 1.8 can be multiplied.

5. Wide-angle lens according to claim 2 and 3, characterized by the following design data

taking the radii and surface distances by a factor less than 1.8 can be multiplied.

6. Wide-angle lens according to claim 2, characterized by the following design data

where the radii and the surface distances are by a factor less than 1.3 can be multiplied.