DE677592C - Weitwinkelobjektiv - Google Patents

Description

• Weitwinkelobjektiv Bei den bekannten, iür Aufnahme oder Bildwurf bestimmten Systemen gilt allgemein, daß außergewöhnlichen Leistungen nach einer Richtung hin Einschra«'nkungen in bezug auf andere wichtige Eigenschaften gegenüberstehen, die die Entwicklung allseitig leistungsfähiger Konstruktionen auszuschließen scheinen. So findet man, daß bei Steigerung der Lichtstärke auf ein Öffnungsverhältnis von 1.1,5 oder gar 1.-1,25 eine erträgliche Bildschärfe nur innerhalb eines Bildwinkels von annähernd 2o0 erreicht werden kann, und entsprechend ist bei Weitwinkelobjektiven, also solchen von mehr als ioo' Bildfeld, ein Öffnungsverhältnis von mehr als I: 2o nur unter Verzicht auf eine normalen Ansprüchen genügende Schärfe derAbbildung möglich gewesen.
• Für eine Reihe wissenschaftlicher und technischer Aufgaben ist es aber erwünscht, Objektive zu haben, bei denen bei großem Bildwinkel zum mindesten eine mittlere Lichtstärke erzielt wird, um beispielsweise ausgedehnte Gegenstände auf einem Projektionsschirm mit hinreichender Helligkeit abbilden zu können oder umgekehrt bei Verwendung kleiner Diapositive einen Bildwinkel von mehr als ioo' erzielen zu können.
• Die Lösung der vorstehend gekennzeichneten Aufgabe ist möglich, wenn man auf die Forderung einer verzeichnungsfreien Ab- bildung verzichtet. In diesem Falle lassen sich die abbildenden Büschel so leiten, daß der bildseitige Öffnungswinkel bei Aufnahmesystemen, der dingseitige bei Projektionssystemen eine gewisse Größe nicht unterschreitet und somit eine Begrenzung des Bildwinkels durch den bei den üblichen Systemen vorhandenen Helligkeitsabfall von der Mitte des Auffangschirmes nach dem Rande zu nicht eintritt. Erzeugt man zunächst von einem ausgedehnten Gegenstand in bekannter Weise durch ein geeignetes Negativsystem ein verkleinertes virtuelles Bild, so läßt sich dieses durch ein folgendes Sammelsystem in ein reelles ebenes Bild verwandeln, vorausgesetzt, daß das Negativsystem in Brennweite und Krümmung geeignet gewählt wird. Dabei sind im Gegensatz zu früheren Weitwinkelobjektiven noch bei öffnungsverhältnissen, die bis zu etwa 1: 5 gesteigert werden können, hinreichend scharfe Bilder zu erzielen. Wie die folgenden Ausführungsbeispiele erkennen lassen, sind die Krümmungen der negativen Vorderlinse gemäß der Erfindung so gewählt, daß die Radien des als einfache Linse ge# dachten Negativsystems kleiner sind als die Gesamtbrennweite.

  Ausführungsbeispiele

  a) Gesamtbrennweite = o,962 b) Gesamtbrennweite = o,92i

  Blendenort Z, = o,264 Blendenort Z, = 0,463

  Öffnungsverhältnis I : 5,5 Öffnungsverhältnis i : 5,5

  ri + 0,33 ri - + 0,50

  d = 0,02 ni) :--- 1,54 li 59,6 d 0,03 nL) - 1,54 -v = 59,4

  r.2 + 0,22 r2 - + 0,34

  d = o,45 Luft d o,59 Luft

  3,53

  r,1 + o,65 d == 0,02 ni) = 1,58 Y 40,7 "r4 + 2,07 d o,o64 "D =: 1,62 Y z- 36,3

  d;:-- o,ooi Luft d - o,26,n,) = 1,52 Y = 6o,i

  + 0,77 r, 0,51

  r, 0,36 d = 0,05 ni) 7--- 1,52 v 6o,i ro + 2,25 d = o,oM - Luft

  d = o,16 mD 1,52 P = 60,1

  r7 - 0199

  d = 0,04 nD 1,62 v = 36,3

  r" - 3,65

  In der Abbildung ist das Ausführungsbeispiel b des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Darin ist i das Negativsystem, 2 das Positivsystem; 3 und 4 sind die beiden KrürD-mungsmittelpunkte der Flächen des Negativsystems; 5 ist die in den Strahlengang eingeschaltete Blende, 6 die Bildebene.
• Es ist bereits ein Weitwinkelobjektiv bekannt, Welches aus einem negativen System von großem Durchmesser und einem saminelnden Zusatzsystem aus einer bikonkaven und einer plankonvexen Linse und aus einer kurz -vor der zweiten Linse angeordneten Blende besteht, Dieses System besitzt ein ausreichend großes Gesichtsfeld, ist aber nur mit sehr geringem Öffnungsverhältnis (1:30) brauchbar. Ferner wird durch die starke Neigung der einfallenden Strahlen an der ersten Fläche die Helligkeit der äußeren Bildteile stark vermindert. Der Unterschied in der Leistung beider Systeme beruht darauf, daß bei dem neuen System das öffnungsverhältnis außerordentlich gesteigert ist. Dieses ist durch die Form- und Brennweitenänderung der ersten Linse, also des Negativsysteins, erreicht worden, welches bei dem erwähnten bekannten Objektiv eine Vorderfläche von sehr geringem Krümmungswert o, hat, während bei dem Erfindungsgegenständ, wie die Ausführungsbeispiele und die Ab- bildung zeigen, der Krümmungsradius der ersten Fläche sehr klein, ihr Krümmungsmaß also sehr groß ist, im Beispiela ungefähr-3, im Beispielb gleich 2.
• Diese Wahl einer starken Krümmung ist begrU*;ndet durch das Ergebnis allgemeiner Untersuchungen. Die für die Leistung maßgeblichen Fehler, nämlich die sphärische Aberration JA., die Abweichung gegen die Sinusbedingung EB, und der Astigmatismus Y,F", müssen theoretisch gleichzeitig möglichst klein werden.
• Das Resultat einer vollständigen Durchrechnung ist in der Tabelle am Schluß der Beschreibung gegeben, in welcher außer den drei oben angegebenen Fehlern und ihren Teilkoeffizienten A.., B, und P, auch noch zwei weitere Größen berücksichtigt sind, nämlich die Flächenteilkoeffizienten P, der Bildfeldkrümmungen und die Flächenteilkoeffizienten D, der Verzeichnung bzw. die Summen,#verte dieser Teilkoeffizienten.
• Hinsichtlich der Definition der angegebenen Fehlergrößen wird auf M.Berek, Grundlagen der praktischen Optik, Berlin-Leipzig 1930, insbesondere Seite 52, hingewiesen. In der folgenden Tabelle sind diese Fehlergrößen des Vergleichs halber außer für das Weitwinkelobjektiv nach der Erfindung und das Sy-stem von Hill auch noch für den von Berek auf Seite 66 als Beispiel angegebenen Weitwinkelastiginaten von S c h r ö d e r angeführt. Letzterer hat ein öffnungsverhältnis 1: 18, würde also bei dem für das den Gegenstand der Erfindung bildende Objektiv vorhandenen öffnungsverhältnis von 1: 5,5 eine viel zu große sphärische Aberration aufweisen.
• Die Zahlen der Tabelle zeigen ebenso wie Versuchsaufnahmen, daß der Erfindungsgegenstand in seiner Gesamtwirkung den angegebenen bekannten Objektiven wesentlich überlegen ist. Zum Schluß sei bemerkt, daß die Ausführung so getroffen sein kann, daß der der Bildseite zugekehrteTeil des sammelnden Systems brennweitenlos ist. Dies führt zu einer besonders günstigen Korrektion der Abbildungsfehler.

  Objektiv gemäß Erfindung Beispiel b

  0,921; si =* 00; Z, = 0,463

  V ry #V ny sy hIh, A, B, -r#I P UV

  1 +0,50 0,03 1,54 + 1,426 1,000 + 1,82 +o9I +0,45 +0,70 + 0,58

  2 +0,34 0,59 1,00 -2,o62 0,979 -10,25 - 3:33 -1,08 - IC,03 -o,68

  +0,03 +o,ig 0 +o,6o

  73,53 O,o64 1,62 21931 1 : 259 + 0 : 00

  4 2,07 0,26 1,52 -2,580 1286 - 024 -0,23 -0,23 -002 -0,24

  5 _ 0,51 o,o66 i,oo

  -+

  -

  2,o63 1416 +l7,22 +MI +2,94 +o,67 + 1,49

  6 +225 o,16 152 +2077 INI - 000 +o02 -016 +0 5 +0,07

  7 # 0:99 0,04 1:62 + 2:342 1:265 - i:ii - o:49 - o:22 - 0:02 -0J2

  8 --3,65 - - I,001 +IJ45

  1,244 + 1,91 +0,31 +0,05 +OJI +0,03

  Y:

  1,21 88 = 0,727; Nz

  + 9,36 +4,33 + 1,96 +0,43

  + 1,72

  Weitwinkelanastigmat von H. Schröder 1887

  i : 18

  1,037; si = 00; Zi = 0,075

  V rv ev 141 s, h.,1h, AY BY rv PY Li V

  I +OJII 0,014 1,60 +o,296 i,ooo +171,4 +19,02 +2,11 +.3,38 + o,61

  2 00 0,004 1:,53 +0,270 0,953 + 5,5 - 1,02 +0J9 0,00 -0,03

  3 +0J02 OJ00. 1,00, + 1,776 o,939 -125,7 . - 16,97 -2,29 -3,40 -0,77

  4 01102 0,004 153 0,333 0886 - 170,5 - 168 - 0 2 340 0,03

  5 00 0,014 1 6o -0,352 o896 + 2,2 + 091 +037 :0 -000 +0,15

  6- o,iii _i oo + o,967 0,932 +2o8,6 + 6,58 + o,2i +3,38 +OJI

  Z: OJ36 8,9 = o,i46; 1: + gi,5 + 6,851 +0,57

  -0,04

  +0,04

  1 .

  Objektiv nach briti§cher Patentschrift 225398

  I,000; s, =- 00; Z, == 0,396

  V ry ey ny Sy h,1h, AY BV A U.'

  1 +2,54 0,046 1,54 +7,226 1,000 + 0,oi + 004 + OJ +0,14 +0,58

  2 +0,58 o,6oo 400 -1,4o6 0,994 - 4,59 2:o6 0,92 -o,6o -1,40

  5 0 162 1985 1417 +O,ooo 0:01 + 02 - 0:20 +0,47

  3

  71,9 025

  95 0- 1 oo

  -o889 -020

  4 1,

  :015 1:434 9,28 708 - 541 ---4,27

  5 0,077 152 -+ 11:375 1459 + 348 + 3 3 + 281 0 +2,52

  + 673 + 429 112

  6 -MO,307 - 1:00 541 1:540 + 94:41 3 :1 1 : + :o +5,99

  1:

  0,763 36 = 0,497; 1: +8,1,04 +30,75 + 11'05 +0,26

  -+3,89

Claims (2)

1. PATri,NTAN SPR ü CIIE: i. Weitwinkelobjektiv mit einem vor einer Blende angeordneten zerstreuenden Svstem. und einem hinter der Blende angeordneten sammelnden System, dadurch gekennzeichnet, daß alle Krümmungsradien des zerstreuenden Systems kleiner sind als die Gesamtbrennweite des Ob- jektivs und daß alle Krümmungsmittelpunkte des zerstreuenden Vordersystems vor der in unmittelbarer Nähe des sammelnden Systems angeordneten körperlichen Blende zwischen dieser und dem Scheitel der letzten Innenfläche des zerstreuenden Vurdersystems liegen.
2. 2 Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sammelnde System aus mindestens drei, vorzugsweise zum Teil miteinander verkitteten Linsen besteht, von denen das sammelnde Element bzw. die sammelnden Elemente zwischen den zerstreuenden Eleinenten angeordnet sind, 3. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der Bildseite zugekehrte Teil des sammelnden Systems brennweitenlos ist und nur zur Korrektion der Abbildungsfehler dient.