DE906520C

DE906520C - Weitwinkelobjektiv

Info

Publication number: DE906520C
Application number: DE1951B0013727
Authority: DE
Inventors: Ludwig Bertele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-02-13
Filing date: 1951-02-13
Publication date: 1954-03-15
Also published as: CH283114A; FR64943E; FR1032422A; DE945959C; US2734424A; GB680185A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus wenigstens sechs luftraumgetrennten Linsengliedern zusammengesetztes Weitwinkelobjektiv, in dem vier Glieder negative und zwei Glieder positive Brechkraft aufweisen. Die Linsenglieder sind so angeordnet, daß je zwei negative Glieder die beiden positiven Glieder umfassen.

Es sind bereits Objektive mit vier luftraumgetrennten Gliedern bekanntgeworden, worin zwei sammelnde aus Einzellinsen zusammengesetzte Glieder von je einer extrem meniskenförmig durchgebogenen Zerstreuungslinse eingeschlossen werden. Die Hohlflächen dieser Zerstreuungslinsen sind den sammelnden Gliedern zugekehrt, mit dem besonderen Kennzeichen, daß die nach dem Objekt zu liegende Zerstreuungslinse eine Hohlfläche aufweist, welche bis zu einem Zentriwinkel von 170 bis 190° optisch beansprucht wird.

Es hat sich gezeigt, daß Objektive dieser Bauart den neueren Anforderungen der Vermessungstechnik an Gleichmäßigkeit und Qualität der Bildschärfe bei genügend großem Öffnungsverhältnis nicht mehr nachkommen. Wohl gestattet schon diese Linsenfolge eine erhebliche Verringerung des Lichtabfalls nach den Bildecken; um jedoch diese Eigenschaft auch ausnutzen zu können, muß noch die Möglichkeit gegeben sein, die komatischen Abweichungen der Büschel verschiedener Neigungen gegen die optische Achse in so engen Grenzen zu halten, daß eine hohe Bildschärfe erzielt wird. Aus diesem Grunde weist das erfindungsgemäße Weitwinkelobjektiv wenigstens sechs luftraumgetrennte Linsenglieder auf, von denen die beiden positiven, die Irisblende einschließenden Glieder sowohl objekt- als auch bildseitig von je zwei negativen

Gliedern umfaßt werden. Die Lufträume zwischen den beiden aufeinanderfolgenden negativen Linsengliedern haben zweckmäßig die Form eines sammelnden Meniskus, der die schwächer gekrümmte Seite der Irisblende zukehrt.

Ein befriedigender Verlauf der sphärischen Aberrationskurve kann beispielsweise erzielt werden, wenn je nach dem gewünschten Öffnungsverhältnis der Abstand der konvexen, den negativen Gliedern zugekehrten Außenflächen der sammelnden Glieder größer als o,6 f und kiemer als 1,4 f ist, wobei f die Gesamtbrennweite des Objektivs bedeutet. Bei kleinerem Öffnungsverhältnis des Objektivs oder geringen Anforderungen an die Zonenfreiheit der sphärischen Aberrationskurve genügt die Einhaltung des unteren Grenzwertes. Bei zunehmendem Öffnungsverhältnis und hohen Ansprüchen an die Zonenfreiheit der sphärischen Aberrationskurve ist der obere Grenzwert richtungsweisend.

Falls für die Korrektion der sphärischen Aberration der Einfluß der erwähnten negativen Linsenglieder nicht ausreicht, kann in jedes sammelnde Glied eine Kittfläche eingefügt werden mit einer an der erhabenen Seite derselben höheren Brechzahl als an der hohlen Seite. Die Krümmungsmittelpunkte dieser verkitteten Flächen liegen innerhalb der beiden Flächen. Die sphärische Aberration kann auch beseitigt werden durch Einfügung eines unverkitteten Linsenflächenpaares mit unterschiedlicher Krümmung, wobei der trennende Luftraum die Form eines nach der Irisblende zu hohlen Meniskus aufweist. Ein auf diese Weise unterteiltes positives Glied gilt im Sinne der Erfindung als ein einziges Linsenglied.

Damit der meridionale Ast der astigmatischen Kurve für alle Bildwinkel möglichst in der Ebene der besten Mittenschärfe verbleibt, ist zweckmäßig der die beiden positiven Glieder trennende Luftraum größer als 0,03 f. Wenigstens in einem der beiden positiven Glieder kann sich eine Kittfläche befinden, die ihre erhabene Seite der Irisblende zukehrt und die Aufgabe hat, komatische Restfehler zu beseitigen, wobei zweckmäßig die Brechzahl an der erhabenen Seite dieser Kittfläche kleiner ist als an der hohlen Seite. Ist diese Kittfläche in dem vor der Irisblende liegenden positiven Glied angebracht, zeigt sich ein komatischer Einfluß auf jene schrägen Büschel, welche das Objektiv mit größerer Neigung gegen die optische Achse verlassen als der Blendenstrahl. Schräge Büschel, welche das Objektiv mit kleinerer Neigung gegen die optische Achse verlassen als der Blendenstrahl, erfahren einen ähnlichen Einfluß, wenn eine derartige Kittfläche in dem positiven Glied nach der Irisblende angebracht wird.

Die Summe der Brechzahlen für die d-IArae der vier zerstreuenden Glieder kleiner zu wählen als 6,30, wirkt sich günstig für die Ebnung des Bildfeldes aus.

Mit einer solchen Linsenfolge ist es möglich, eine weitgehende Beseitigung der Abbildungsfehler zu erzielen. Der Verlauf der sphärischen und chromatischen Aberrationskurve sowie der astigmatischen Kurve kann derart gestreckt werden, daß nur geringe Zwischenfehler vorhanden sind.

An Hand der Zeichnung werden nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Objektivs beschrieben. Beim Beispiel nach der Fig. 1 sind die sechs Glieder mit A bis F bezeichnet. Das Glied A und das Glied B sind einfache, nach dem Objekt zu durchgebogene Zerstreuungslinsen. Glied C ist aus drei Linsen zusammengesetzt, und zwar aus einer dicken Zerstreuungslinse L₃ mit hoher Brechzahl und mittlerer Farbenzerstreuung sowie aus einer Sammellinse L₄ mit mittlerer Brechzahl und einer Zerstreuungslinse L₅ mit niedriger Brechzahl. Glied D zeigt mit den Linsen L₆, L₇ und L₈ spiegelbildlich im wesentlichen dieselbe Ausgestaltung wie Glied C. Glied E und F sind zwei einfache durch Lufträume getrennte Zerstreuungslinsen, die nach dem Bilde zu durchgebogen sind. Der Abstand der den negativen Gliedern zugekehrten konvexen Außenflächen r_s und r₁₂ der Positivglieder ist 0,967 f, und der die Irisblende enthaltende Luftraum zwischen den beiden positiven Gliedern ist 0,0385 f. Die Summe für die i-Linie ist 6,033.

Beim Beispiel nach der Fig. 2 sind die sechs Glieder ebenfalls mit A bis F bezeichnet. Das Glied A und das Glied B sind einfache nach dem Objekt zu durchgebogene Zerstreuungslinsen. Glied C ist aus zwei Linsen zusammengesetzt, und zwar aus einer dicken Zerstreuungslinse L₃ mit hoher Brechzahl und mittlerer Farbenzerstreuung sowie aus einer Sammellinse L₄ mit niedrigerer Brechzahl. Beide Linsen haben eine gemeinsame Kittfläche, die ihre hohle Seite der Blende zukehrt. Glied D ist aus drei Luisen zusammengesetzt und besitzt eine Zerstreuungslinse L₅ mit niedriger Brechzahl. Die darauffolgende sammelnde Linse L₆ hat eine mittlere Brechzahl und ist mit der Linse L₅ durch eine nach der Blende zu erhabene Kittfläche verbunden. Die zerstreuende, mit L₆ durch eine nach der Irisblende zu hohle Kittfläche verbundene Linse L₇ weist die höchste Brechzahl im Glied D auf. Glied E und F sind zwei einfache, durch Lufträume getrennte Zerstreuungslinsen und nach dem Bild zu durchgebogen. Der Abstand der beiden, den negativen Gliedern zugekehrten konvexen Außenflächen r₅ und r_u der Positivglieder ist 0,973 f, und der die Irisblende enthaltende Luftraum zwischen den beiden positiven Gliedern ist 0,0389 f. Die Summe der Brechzahlen für die iZ-Linie der vier zerstreuenden Glieder ist 6,033.

Verkittete Flächen können auch unverkittet bleiben, durch Lufträume voneinander getrennt werden und unterschiedliche Krümmungen aufweisen, sofern kerne Totalreflexion der für die Bilderzeugung nötigen Lichtbüschel zu befürchten ist.

Auf die in den Beispielen enthaltenen Kittflächen kann ganz oder teilweise verzichtet werden. Sie dienen lediglich zur Verfeinerung der Korrektion der Bildfehler.

Falls in dem einen oder anderen Linsenglied eine die Gesamtleistung des Objektivs unwesentlich beeinflussende Luftschicht eingeführt wird, ist das auf diese Weise unterteilte Glied im Sinne der Erfindung als ein einziges Glied zu betrachten.

Es folgen nun noch die optischen Daten der dargestellten Objektive.

Beispiel I

Brennweite f = ioo mm, Öffnungsverhältnis ι: 5, nutzbarer Bildwinkel etwa go⁰

Radien

L₁

L₃ L,

L₇ L_a

L_v

+ 100,06
+ 53,68

r₃ + 107,26
η + 53,44

r_s + 56,55

r_e + 25,34

^r ₇ 73, ^"

r_s +1094,90

r_% — 626,30
57,76
25,85
56,30

50,25
98,96

51,60
94,24

'10

'13^-

'15

Dicken und Abstände

d₁ 3,9°

I₁ 13,28

d₂ 2,88

h 37,35

^₃ 24,88

if₄ 21,18

d_s i,93

3,85

de ^z>93

d₇ 27,34

d₈ 15,56

h 36,20

d_g 2,88

h 13,28

<*io 3,o8

Brechungsindex

1,7200 1,6138

1,6138 1,7200

1,5001

Abbesche

Zahl

64,0 64,0

50,3 58,6 52,2

52,2 50,8 29,3

61,6

Beispiel II

Brennweite f = 100 mm, Öffnungsverhältnis 1: 5, nutzbarer Bildwinkel etwa

Radien	101,07 54,22	Dicken und Abstände	3,94	Brechungs index	Abbesche Zahl V
^£l ί +		d₁	13,41	1,5X63	64,0
	108,35 53,98	h	2,91
^L% rl +			37,73		64,0
	57,12	k	25,13
i ^r5 + 8 Y -L-	25,59 7ii,5o	d₃	23,57	1,7200	50,3
Γ (J 1"		*d_t*	3,89	1,6138	58,6
	632,60 58,34 26,07	h	1,95 30,34
	57,23	X	12,45	ON Öl H H OJ ON OO OJ	52,2 50,8
		d₇	36,56	1,7200	29,3
	50,76 99,96	h	2,91
Ö « '13		d₈	13,41	1,5001	6l,6
	51,65 92,07	k	3,ii
^{9 y}l6	d,	1,5001	6l,6

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Weitwinkelobjektiv, bestehend aus wenigstens sechs luftraumgetrennten Linsengliedern, von denen vier Glieder negative und zwei Glieder positive Brechkraft aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei negative Linsenglieder die beiden positiven Glieder objekt- und bildseitig umfassen.
2. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl objekt- als auch bildseitig der die beiden negativen Linsenglieder trennende Luftraum die Form eines sammelnden Meniskus hat, der die schwächer gekrümmte Seite der Irisblende zukehrt.
3. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden den negativen Gliedern zugekehrten konvexen Außenflächen der Positivglieder größer ist als 0,6 f, jedoch kleiner als 1,4 f, wobei f die Gesamtbrennweite des Objektivs ist.
4. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in jedem der positiven Glieder ein verkittetes oder ein der optischen Wirkung einer Kittfläche gleichkommendes unverkittetes Flächenpaar befindet, deren Krümmungsmittelpunkte zwischen diesen beiden Flächenpaaren liegen.
5. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl an der erhabenen Seite der in dem positiven Glied befmdlichen, nach der Irisblende zu hohlen Kittfläche größer ist als an der hohlen Seite.
6. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in einem der positiven Glieder eine sammelnde, nach der Blende zu erhabene Kittfläche angebracht ist.
7. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabstand der beiden positiven Glieder größer ist als 0,03 f.
8. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Brechzahlen für die ίί-Linie der vier zerstreuenden Glieder kleiner ist als 6,30.

9. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

Radien Dicken und
Abstände 3,90 Brechungs
index Abbesche
Zahl
V L₁ H Λ
^r% Λ d₁ 13,28 I,5l63 64,0 k 2,88 L₂ ^ri - d₂ 37,35 I,5l63 64,0 h 24,88 L₃ ^r5 ^
ν 4 d₃ 21,18 1,7200 50,3 Z₄ 'β τ
y d, i,93 1,6138 58,6 L₅ ⁷I
H ^ d₅ 3,85 I,5l63 52,2 h i,93 L₆ h - 27,34 I,5l63 52,2 L₇ d₇ 15,56 1,6138 50,8 L₈ d₈ 36,20 1,7200 29,3 h 2,88 U d₉ 13,28 1,5001 61,6 h 3,o8 ^₁₀ d₁₀ 1,5001 61,6 - 100,06
- 53,68 - 107,26
- 53,44 - 56,55 — ^7O t(\ 73>^IO
- 1094,90 - 626,30
C7 76 D/ ,/^w - 56,30 - 50,25
- 98,96 - 5I,6O
- 94,24

ίο. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch ι bis 8, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

Radien

+ ioi,o7

+ 54,22

-f 108,35

+ 53,98

+ 57,12
+ 25,59

Dicken und Abstände

«1 3,94

h ^χ3,4ΐ

d_% 2,91

h 37,73

d_a 25,13

di 23,57

k 3,89

Brechungs index

1,5163 1,5163

1,7200 1,6138

Abbesche Zahl

64,0 64,0

50,3 58,6

Radien Dicken und
Abstände Brechungs
index Abbesche
Zahl
V J₃ 3,89 r₈ —632,60
r₀ + 58,34
r₁₀— 26,97
^u- 57,23 da 1,95
d₆ 30,34 1,5163
1,6138 52,2
50,8 L₇ d₇ 12,45 1,7200 29,3 r-vt— 50,76
^riz— 99,96 h 36,56 Ls d₈ 2,91 1,5001 61,6 r₁₅— 92,07 ^s 13,41 L, >. 3.IX ■ 1,5001 - 61,6

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

' 5812 3.54