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Modifiziertes Gauß-Objektiv mit sehr großem Gesichtsfeld Die Erfindung
betrifft ein Objektiv jener Unterart des modifizierten Gauß-Typus, bei dem die Blende
von je zwei Linsengruppen derart eingeschlossen ist, daß sowohl in dem auf der Seite
der längeren Strahlungsweite stehenden Vorderglied als auch in dem der Blende auf
der Seite der kürzeren Strahlungsweite nachfolgenden Hinterglied im Sinne dieser
Lichtrichtung je einem gegen die Blende hohlen Positivmeniskus eine ebenfalls meniskenförmige
und gegen die Blende hohle Zerstreuungslinse nachfolgt. Modifizierte Gauß-Objektive
dieser Art lassen bei guter Korrektion der Öffnungsfehler ein anastigmatisch geebnetes
Bildfeld von über 5o° nutzbarer Ausdehnung erreichen. Das neue Objektiv nach vorliegender
Erfindung stellt im Rahmen dieser Unterart modifizierter Gauß-Objektive eine neue
Bauform dar, die der ausübenden Technik durch die Anwendung der anspruchsgemäßen
Regeln zum technischen Handeln auf diese spezielle Gestaltung der Gauß-Systeme eine
Konstruktionsform an Hand gibt, die eine Ausdehnung des nutzbaren Bildfeldes auf
mehr als 75° gestattet.
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Das Konstruktionsprinzip dieser neuen Bauform nach der Erfindung findet
seine anspruchsgemäße Kennzeichnung in der neuartigen Gestaltung dieser genannten
Unterart modifizierter Gauß-Systeme, bei der sowohl der die Seite der längeren Strahlungsweite
begrenzende positive Frontmeniskus als auch die
beiden nachfolgenden
und gegen die Blende hohlen meniskenförmigen Zerstreuungslinsen als unverkittete
Einzellinsen ausgebildet sind, von denen die beiden letzteren das der Blende nachfolgende
und gegen eben diese Blende hohle meniskenförmige Positivglied einschließen, welches
als Kittglied aufgebaut ist und eine deutlich sammelnde Kittfläche enthält, die
vorwiegend gegen die Blende konvex gestaltet ist.
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Im Rahmen der Untersuchungen zur vorliegenden Erfindung hat es sich
als vorteilhaft gezeigt, daß an dieser charakteristischen sammelnden Kittfläche
Rg des der Blende nachfolgenden Positivgliedes III zweckmäßig eine Brechzahlendifferenz
eingeführt wird, die größer ist als o,o5o. Durch diese Maßnahme wird eine tiefe
Krümmung dieser Kittfläche sicher vermieden, wodurch die Dicke dieses Gliedes in
solch kleinen Grenzen ' gehalten werden kann, die zur Erzielung relativ kleiner
Linsendurchmesser auch bei sehr großen Bildwinkeln und den damit verbundenen großen
Strahlenneigungen anzustreben sind.
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Es hat sich weiter gezeigt, daß diese neue Konstruktionsform nach
vorliegender Erfindung bereits bei mittleren relativen Öffnungen von über x : 6
nutzbare Bildwinkel von weit über 8o° zu erreichen gestattet, sofern in Übereinstimmung
mit den weiteren Anspruchsmerkmalen eine besonders günstige Durchbiegung der an
Luft grenzenden Außenflächen der Systemglieder herbeigeführt wird. Werden diese
Durchbiegungsverhältnisse in an sich bekannter Weise durch die Angabe einerseits
der Summe und andererseits der Differenz der Längen der beiden aufeinander bezogenen
Krümmungsradien dargestellt und in der gehörigen Weise in ein Prozentverhältnis
zur Äquivalentbrennweite des Gesamtobjektivs gebracht, so werden hiernach zusätzlich
die folgenden weiteren Regeln zum technischen Handeln im Rahmen der vorliegenden
Erfindung offenbart.
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Die beiden den Blendenraum :begrenzenden, --stark zerstreuenden Innenflächen
R4 und RS werden zweckmäßig derart durchgebogen, daß die Summe der absoluten Längen
dieser beiden eine Luftlinse von bikonvexer Form einschließenden Krümmungsradien
zwischen 25 und 75 °/o der Äquivalentbrennweite beträgt und zugleich die Differenz
ihrer Absolutwerte zwischen o und 25 °/o eben dieser Äquivalentbrennweite liegt.
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Die Durchbiegung der beiden den der kürzeren Strahlungsweite zugekehrten
und gegen die Blende hohlen meniskenförmigen Luftabstand des Hintergliedes einschließenden
Radien R6 und R7 wird zweckmäßig so gewählt, daß auch hier die Summe der absoluten
Längen dieser beiden Krümmungsradien zwischen 25 und 75 °/o der Äquivalentbrennweite
beträgt und zugleich die Differenz ihrer Absolutwerte zwischen o und 25 l)/, eben
dieser Äquivalentbrennweite liegt.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß auch die Durchbiegung der beiden Außenradien
des Gesamtobjektivs R1 und R8 zweckmäßig so gewählt, daß hier ebenfalls die Summe
der absoluten Längen dieser beiden Krümmungsradien zwischen 25 und 75 °/o der Äquivalentbrennweite
beträgt und zugleich die Differenz ihrer Absolutwerte zwischen o und 25 °/o eben
dieser Äquivalentbrennweite liegt.
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Es ist ein Objektiv ähnlicher,. aber nicht verwechselungsfähiger Art
mit der charakteristischen Brechkraftsfolge + - Blende -E- - der in Luft stehenden
Glieder bekanntgeworden (britische Patentschrift 459 739), welches aber nicht der
neuen Konstruktionsform nach vorliegender Erfindung angehört, sondern eine Spezialform
des Gauß-Typs darstellt, bei dem ein dreiteiliges, der Blende voraufgehendes Kittsystem
im Vorderglied angeordnet ist, und wobei dieses Kittelement in jener charakteristischen
Weise aufgebaut ist, bei der zwei Linsen aus sehr hoch brechenden Gläsern eine dritte
Linse aus einem Glase mit extrem niedriger Brechzahl einschließen, wobei an den
inneren Kittflächen Brechzahlenunterschiede von über o,2o vorliegen. Diese siebenlinsige
Bauform wird bei relativen Öffnungen von über i : 3 für Bildwinkel von bis zu 6o°
mit Erfolg verwendet. Demgegenüber besitzt das Objektiv nach vorliegender Erfindung
bei geringerer Linsenzahl und für mittlere relative Öffnungen eine wesentlich größere
nutzbare Bildfeldausdehnung.
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Darüber hinaus unterscheidet sich das erwähnte bekannte Objektiv (näeh
der britischen Patentschrift 459 739) von dem neuen Konstruktionstyp nach vorliegender
Erfindung nicht nur hinsichtlich seines generellen Aufbaues und der Linsenzahl,
sondern auch hinsichtlich der Durchbiegungsgestaltung seiner Systemglieder, die
gegenüber den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Konstruktionswerten (bei der angezogenen
Literaturstelle) ganz andersartig, nämlich für die genannten Radiensummen zwischen
125,8 und 4435 °/o der Äquivalentbrennweite und für die zugehörigen Differenzen
zwischen 314 und 3947 % der Gesamtbrennweite liegen. Außerdem ist das der Blende
nachfolgende positive Kittglied kein Meniskus, sondern besitzt die Form einer ungleichschenkligen
Bikonvexlinse.
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- In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand durch Linsenachsenschnitte
dargestellt. In der Fig. i ist zugleich das Bezeichnungsschema eingetragen. Die
zu beiden Seiten der mit B bezeichneten Blende angeordneten Linsengruppen I, II
und III, IV sind ebenso wie die Radien R, Dicken d und Luftabstände
a
der Reihe nach von der Seite der längeren Strahlungsweite nach der Seite
der kürzeren Strahlungsweite hin durchnumeriert. Die verwendeten Gläser sind in
gleicher Reihenfolge durch ihre mittleren, auf die gelbe Spektrallinie des Heliumlichtes
bezogenen Brechzahlen nd 'und in bezug auf ihre Farbenzerstreuung durch ihren jeweils
zugeordneten numerischen Wert der Abbeschen Zahl v charakterisiert.
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In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindungfüreine
Äquivalentbrennweite von f =i5omm in natürlicher Größe gegeben, dessen Aufbau den
nachfolgenden Zahlenbeispielen entspricht. Die Daten dieser beiden folgenden Ausführungsformen
beziehen sich auf die Brennweite i. Dementsprechend sind auch die Radien der Linsen
sowie die längs der optischen Achse gemessenen Linsendicken und Luftabstände in
eben dieser gleichen Einheit angegeben. Die Bezeichnungen der Zahlentafeln stimmen
mit
dem in der Fig. i wiedergegebenen Bezeichnungsschema überein.
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Den beiden Ausübungsbeispielen zur vorliegenden Erfindung wurden verschiedene
Glasfolgen zugrunde gelegt, um darauf hinzudeuten, daß dieser neue Objektivtyp nach
der Erfindung weiten Variationsmöglichkeiten erschließbar ist. Auch die spezielle
Radiengestaltung kann im Rahmen der Erfindung durchaus verschieden sein. So ist
im Beispiel I der der kürzeren Strahlungsweite zugekehrte Außenradius R6 des der
Blende nachfolgenden Positivgliedes III kleiner als der korrespondierende Außenradius
R4 des der Blende voraufgehenden Zerstreuungsgliedes II, während bei dem Beispiel
II der Radius R6 wesentlich größer ist als der genannte andere Radius R4. Dieses
zweite Beispiel zeigt auch die Möglichkeiten auf, mehrere krümmungsgleiche Flächen
und formgleiche Linsen mit Erfolg in diesem neuen Objektivtyp zu realisieren, dessen
Bildfeld im Beispiel II bei diesen Fertigungsvereinfachungen 85° Ausdehnung besitzt.
| Beispiel I |
| f = i,0 i : 5,5 po'=o,8z6o6 |
| R, = + o,24461 |
| d, = 0,o4640 1t, = i,62095 v1 = 60,3 |
| R2 = -I- 047728 |
| ai = 0,00028 Luft |
| R3 = -j-- 0,21487 |
| d2=0,01705 1t2 = i,728oo v2-28,4 |
| R4 = + o,16875 |
| a2=o,13o68 Blendenraum |
| R5 =-0,23103 , |
| d3 = o,oii36 11,=1,51443 V,*-54,7 |
| RK = -i- 053931 |
| d4 = 0,051i4 1a,, =i,60921 v,= 58,8 |
| R6 =-o,16241 |
| a3=o,oo994 Luft |
| R7 =-o,i49o6 |
| d5 = 0,02083 1t5 = 1,56866 v5 = 56,z |
| R8 =-0,24234 |
Die Brechzahlendifferenz der Gläser an der Kittfläche RK ist mit
0,09478
deutlich größer als
0,050,
während diese Fläche selbst ein positives Richtungsvorzeichen
besitzt und damit gegen die voraufgehende Blende konvex ist.
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Weiter ist für die Radienrelation am Blendenraum:
| R4 = o,16875 abs. |
| R5 = 0,23103 abs. und damit die Summe = 0,39978 |
| und die Differenz --- 0,06228. |
Die Summe liegt mit 39,978 °/o zwischen 25 und 75 °/;, der Gesamtbrennweite während
die Differenz mit 6,228 °/o zwischen o und 25 "/" der Systembrennweite beträgt.
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Für die Radiendurchbiegung am Luftabstand a3 gilt analog:
| As = 0,1624i abs. |
| R; = o,i49o6 abs. unddamitistdieSumme= o,3ii47 |
| und die Differenz = 0,01335, |
d. h. also, diese Radiensumme ist 31,147 % von f und die Radiendifferenz beträgt
1,.335 °/o der Brennweite. Für die Außenradien R, und R8 ergibt sich die Summe zu
48,695 °/o von f und die Differenz zu o,227
% von f.
| Beispiel II |
| f = i,0 i : 5.5 pö = 0,84470 |
| R, = -f- 0,23539 |
| di = 0,05347 1ti = 1,59142 v1 = 58,4 |
| R, = -I- 047846 |
| ai = o,oo164 Luft |
| Ra = +0,23539 |
| d2=o,o16oi 1t2 = 1,72800 v2=28,4 |
| R4 = -f- 017538 |
| a2 = 0,12303 Blendenraum |
| R5 =-0,23539 |
| d,#0,01177 n3 = 1,51443 V3= 5417 |
| RK= -E- i,oi977 |
| d,=0,05243 1t4 = 1,65953 V4=57,0 |
| As =-0,2019z |
| a3 = o,oo779 Luft |
| R, =-0,z7538 |
| ds = o,o16oi n5 = 1,6o266 v5 = 38,4 |
| R$ =-0,23539 |
Die Brechzahlendifferenz an der sammelnden Kittfläche RK ist mit o,i45io deutlich
größer als o,o5o. Weiter ist für die Radiendurchbiegung am Blendenraum
| R,4 = 0,17538 abs. |
| R5 = 0,23539 abs., mithin die Summe = 0,41077
und |
| dieRadiendifferenz = 0,o6ooi oder |
in Prozenten der Gesamtbrennweite 41,077 bzw. 6,ooi % von f.
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Für die Radiendurchbiegung am Luftabstand a3 gilt analog:
| R6 = o,zoigi abs. |
| R7 = o,17538 abs., mithin die Summe = 0,37729
und |
| die Radiendifferenz = 0,02653 oder |
in Prozentangabe 37,729 bzw. 2,653 °/o der Brennweite. Für das Durchbiegungsverhältnis
der Außenflächen ergibt sich
| Ri = 0,23539 abs. |
| R$ = 0,23539 abs., mithin die Summe = 0,.17078
und |
| dieRadiendifferenz = o oder in Pro- |
zenten der Äquivalentbrennweite 47,o78 °/o für die Summe und für die Differenz mit
o der kleinstmögliche Grenzwert.