DE961136C

DE961136C - Mehrgliedriges Austauschlinsensystem fuer fotografische oder kinematografische Objektive

Info

Publication number: DE961136C
Application number: DEO2680A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Pennig
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1952-12-04
Filing date: 1952-12-04
Publication date: 1957-04-04

Description

Mehrgliedriges Austauschlinsensystem für fotografische oder kinematografische Objektive Es ist bekannt, durch Vorsetzen von mehrteiligen, insbesondere telezentrischen Linsensystemen dieBrennweite fotografischer Objektive zu verändern, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn aus konstruktiven Gründen das Objektiv nicht ausgewechselt werden kann. Gute Ergebnisse sind bei solchen Systemen nur in der Schmalfilmoptik bekannt, wo die Bildwinkel klein sind und an die Korrektion der Bildfehler wegen der verhältnismäßig kleinen absoluten Beträge relativ große Zugeständnisse gemacht werden können.
Für das Kleinbildformat und für größere Bildformate ist eine hinreichende Korrektion der Bildfehler schiefer Büschel wegen der größeren Bildwinkel und eine gleichmäßige Helligkeit über das Bildfeld mit wirtschaftlichen Mitteln nicht erzielbar. Hierfür mußte also nach einer anderen Lösung gesucht werden.
Eine solche ist das Auswechseln der vor der Blende liegenden Teile eines fotografischen Objektives gegen ein anderes Linsensystem, ohne den Abstand der bildseitigen Brennebene vom Hinterglied des Objektivs, d. h. den hinter der Blende liegenden Linsen, zu verändern. Solche Auswechselsysteme sind mehrfach bekanntgeworden, beispielsweise für ein dreilinsiges Objektiv, dessen größte relative Öffnung = : 3,5 ist.
Wählt man jedoch als ursprüngliches System ein modifiziertes Gauss-Objektiv der Öffnung z : 2, dann müssen an die Bildfehlerkorrektion des Austauschlinsensystems erheblich größere Anforderungen gestellt werden, die sich vor allem auf die Korrektion der schiefen Büschel, vor allem hinsichtlich der Koma, beziehen. Sie müssen wegen der großen Durchmesser des unverändert beibehaltenen Hintergliedes des ursprünglichen Objektivs besonders sorgfältig berücksichtigt werden, wenn die gesamte Korrektion dem heutigen hohen Stand der Technik entsprechen soll und die Bildgüte des Austauschsystems derjenigen des ursprünglichen Objektivs keineswegs merklich nachstehen darf.
Die Erfindung bezieht sich also auf ein solches Austauschsystem in Verbindung mit dem unveränderten hinter der Blende liegenden Teil eines ursprünglich vorhandenen lichtstarken, viergliedrigen Gauss-Objektivs, wobei durch das Austauschsystem die Brennweite so vergrößert wird, daß ein Gesamtsystem mit Telewirkung entsteht, dessen Brennweite mindestens doppelt so groß wird wie die unverändert gebliebene Schnittweite. Eine geringere Zunahme der Brennweite ist technisch ohne Interesse.
An sich könnte die Verlängerung der Brennweite durch ein galiläisches Fernrohr geschehen, das dem ursprünglichen Objektiv vorgesetzt wird, und dessen Vergrößerung dem Verhältnis der verlängerten, gewünschten Brennweite zu der ursprünglichen entspricht. Die Linsen dieses Fernrohres kann man sich gedanklich so mit den Vorderlinsen des ursprünglichen Gauss-Objektivs verschmolzen denken, daß zwar das Objektiv des galiläischen Fernrohres etwa erhalten bleibt, sein Okular negativer Brechkraft aber mit den Vorderlinsen des Gauss-Objektivs zusammen ein zur Fehlerbehebung mehrlinsig auszuführendes Negativglied ergibt.
Somit ergibt sich erfindungsgemäß für den in Rede stehenden Austauschzweck ein Linsensystem, das aus einem sammelnden und einem durch einen kleinen Luftraum getrennten zerstreuenden Systemteil besteht, wobei erfindungsgemäß der sammelnde Teil entweder aus zwei verkitteten Linsen besteht oder aus zwei durch einen Luftraum getrennten Komponenten, von denen die eine wiederum aus zwei Linsen verkittet sein kann. Der zerstreuende Teil besteht aus zwei Menisken; die nach der Bildebene zu hohl sind; einer dieser beiden Menisken kann aus zwei Linsen verkittet sein.
Es ist bekannt, daß man ein Vorsatzfernrohr der hier gedanklich vorausgesetzten Art grundsätzlich in beliebigem Maßstab bauen kann. Je größer es entworfen wird, um so leichter ist es korrigierbar; um so teuerer ist aber seine Herstellung. Eine in jeder Hinsicht zweckmäßige Größe bei der in Rede stehenden Brennweite des Gesamtsystems ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß der sammelnde Teil des Austauschsystems eine Brennweite zwischen zwei Drittel und vier Drittel der Brennweite des Gesamtsystems hat. Hierbei ergeben sich, bedingt durch das auszuzeichnende Bildformat bzw. den Bildwinkel, wirtschaftlich und technisch zweckmäßige Durchmesser und Dicken für alle Linsen, und als weiteres Kennzeichen der Erfindung eine Summe der Luftabstände zwischen allen Linsen des Austauschsystems, die kleiner ist als sein Abstand vom unveränderten Hinterglied des ursprünglichen Objektivs. Andererseits bleibt erfindungsgemäß die Baulänge kleiner als die Brennweite des Gesamtsystems. Insbesondere für die Korrektion der Koma und weiterhin für die Form der astigmatischen Bildschalen ist der Durchbiegungszustand der Linsen des sammelnden Frontteiles wesentlich. Es ist ein Kennzeichen der Erfindung, daß das Verhältnis des dingseitigen zum bildseitigen Außenradius der ersten Komponente des Sammelteiles kleiner als 0,35 ist.
Der Durchbiegungszustand des blendennahen Negativteiles ist für den Astigmatismus und die Verzeichnung maßgebend. Das Verhältnis des dingseitigen zum bildseitigen Radius soll bei dem dem Objekt zugekehrten streuenden Meniskus erfindungsgemäß kleiner sein als das entsprechende Verhältnis bei dem dem Bild bzw. der Blende zugekehrten Meniskus, der also mit anderen Worten ausgedrückt, stärker durchgebogen ist. Das zweckmäßigste Maß der Durchbiegung ist dadurch gegeben, daß der Bild- bzw. blendenseitige Radius des der Blende benachbarten Meniskus zwischen 18 und 25 % der Brennweite des Gesamtsystems betragen soll und gleichzeitig zwischen dem 0,5- und dem o,7fachen des dingseitigen Radius der dingseitigen Streulinse liegen soll.

In der folgenden Tabelle sind als Beispiel die Konstruktionsdaten für eine Ausführung des ursprünglichen Objektivs angegeben. Die Werte entsprechen einer Objektivbrennweite von o,6165, das Öffnungsverhältnis ist x : 2. Die Zeichnung (Abb. i) entspricht einer Obtektivbrennweite von 123,3o mm.

Radien Dicken und Glasarten

Luftabstände

@zd v

-I-- 0,4656

d,_ = 0,0405 1,6667 48,4

7s = + 1,3516

h = 0,0013

y3 = -f- 0,2014

d2 = 0,o641 1,6584 5o,8

v4 = cc,

.

d3 = 0,0131 1,6513 38,5

7s = -i- 0,1495

b1 = 0,o628

b2 = o,0849

y6 = -- o,1821

d4 = 0,0150 1,6477 33,9

77 _ @- 2,8524

d, = 0,o647 i,6gio 54,8

Y$ _ - 0,2582

13 = 0,0007

Yy =

da = 00353 1,6700 47,2

yio = - 0,3919

Drei Ausführungsbeispiele des Austauschlinsensystems gemäß der Erfindung, das an Stelle des vor der Blende liegenden Teils des ursprünglichen Objektivs tritt und mit dem hinter der Blende liegenden unveränderten Teil desselben die Brennweite i ergibt, sind im folgenden dargelegt. Die Abb. 2 bis q. stellen die entsprechenden Gesamtsysteme für eine Brennweite von Zoo mm dar. Bei allen Ausführungsbeispielen ist die Schnittweite o,451, also gleich der Schnittweite des ursprünglichen Objektivs. Der Gesamtbildwinkel beträgt 32°.

Ausführungsbeispiel i (Öffnungsverhältnis i : 5,4)

Austauschsystem nach Abb. 2

Radien Dicken und Glasarten

Luftabstände

Y1' = -I- 0,5156 na v

di' = 02497 16204 6o,3

Y2 = - 0,9353

d2' = 0,o582 1,7847 25,7

Y3

l1 = 0,0301

Y4 = + 03446

d3 = 0,12o3 1,7847 25,7

Y5' = + 03052

12' = o,oo98

7s' = + 06295

d4 = 00451 1,62o4 6o,3

Y,' = + o,2198

bi' = o,io86

b2 = 0,0849

Ausführungsbeispiel 2 (Öffnungsverhältnis i : 5,4)

Austauschsystem nach Abb. 3

Radien Dicken und Glasarten

Luftabstände

7l' _ -I- 07500 na v

dl' = o,iooo 1,6204 60,3

Y2 = +3,5000

h, = 00438

Y3 = +0,5500

d2' = 0,=500 1,62o4 6o,3

Y4 = +0,9000

12' = 0,0100

Yä' = +0,3501

d3 = o,1000 1,7o15 41,I

r6' = ± ;x.

d4 = 0,0200 1,7847 25,7

Y,' _ + 0,28o0

13' = 0,o200

Y$ = +0,3870

d5' = 0,0400 1,6228 56,9

Y9' = +0,2115

b,' = 0,1114

b2 = 0,0849

Ausführungsbeispiel 3 (Öffnungsverhältnis i : 4,5)

Austauschsystem nach Abb. 4

Radien Dicken und Glasarten

Luftabstände

Yi = -f07512 na v

d,' = 0,o811 1,6204 6o,3

72' _ + 35228

1i = 0,0013

Y3 _ + 05495

d2' = 0,i242 1,62o4 6o,3

74' = - 2,530=

d 3 ' = 00392 47847 25,7

Y5' = + =3056

12' = 0,o196

7s' = + 0329$

d,'-= o,io46 1,6385 55,5

Y7' = + 02294

13' = 00405

Radien Dicken und Glasarten

Luftabstände

Y3 = + 0,3804 na v

d5' = 0,0301 1,62o4 38,o

d5' = 0,01o5 1,6228 56,9

Ylp'= -i-' 0,2108

b1' = 0,1174

b2 = 00849

In der Abb. 5 ist der Korrektionszustand des Austauschsystems gemäß Beispiel III dargestellt: in Abb. 5 a ist in der üblichen Weise die Kurve der sphärischen Aberration und die Abweichung gegen die Sinusbedingung, in Abb. 5 b die sagittale und meridionale Abweichung gegen die ideale Bildebene und in Abb. 5 c die Verzeichnung wiedergegeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Linsensystem, das nach Austausch gegen den vor der Blende liegenden Systemteil eines viergliedrigen modifizierten Gauß-Objektivs in Verbindung mit dessen hinter der Blende befindlichen restlichen Linsen ein sphärisch, chromatisch, komatisch, astigmatisch und verzeichnungsfrei korrigiertes Objektiv mit gleicher Schnittweite, aber größerer Brennweite ergibt, die mindestens doppelt so groß wie die Schnittweite ist, gekennzeichnet durch einen sammelnd wirkenden Systemteil aus entweder zwei verkitteten Linsen oder aus zwei durch einen Luftraum getrennten sammelnden Komponenten, von denen eine aus zwei miteinander verkitteten Linsen bestehen kann, und einen zerstreuend wirkenden Systemteil aus zwei nach der Bildebene zu hohlen durch einen Luftraum getrennten zerstreuenden Menisken, von denen einer aus zwei Linsen verkittet sein kann, wobei alle Lufträume klein gegenüber der Objektivbrennweite sind.
2. Linsensystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das sammelnde Glied eine Brennweite zwischen zwei Drittel und vier Drittel der Brennweite . des kombinierten Gesamtsystems hat, daß die Summe der Luftabstände zwischen allen Linsen des Austauschsystems kleiner ist als sein Abstand vom unveränderten Rest des ursprünglichen Objektivs, und daß die Baulänge des Gesamtsystems kleiner als seine Brennweite ist.
3. Linsensystem nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des dingseitigen zum bildseitigen Außenradius der ersten Komponente des Sammelgliedes kleiner als 0,35 ist.
4. Linsensystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des dingseitigen zum bildseitigen Radius des dem Objekt zugekehrten streuenden Meniskus kleiner als das entsprechende Verhältnis bei dem dem Bild zugekehrten streuenden Meniskus ist, dessen bildseitiger Radius zwischen 18 und 25 °/o der Brennweite des Gesamtsystems und damit gleichzeitig zwischen dem o,5-und dem o,7fachen des dingseitigen Radius der dingseitigen Streulinse ist.
5. Linsensystem nach Anspruch 1, gemäß den folgenden Daten, in beliebigen Einheiten oder Teilen oder Vielfachen hiervon, mit Abweichungen von ± 5 % der Krümmungen, bezogen auf die Gesamtbrechkraft, von :L 1o o% der Dicken und Abstände, bezogen auf die Gesamtbrennweite, und mit IL 0,o2, bezogen auf die Brechzahlen der Gläser: Radien Dicken und Glasarten Luftabstände 71' _ + 05156 1% d v d1' = 02497 16204 6o,3 0,9353 d2 = 0,0582 1,7847 25,7 y3 = CC li = 0,0301 y4 = + o,3446 d3' = o,1203 17847 25,7 75' _ + 0,3052 l2 = o,oo98 yc = + 0,6295 d4 = 0,0451 1,6204 6o,3 y7' = + 0,2198 bi' = o,1086 b2' = 0,0849 y$' = ys = - o,1821 d5' = 0,0150 1,6477 33,9 y9' = y7 = + 2,8524 d,' = 0,o647 1,691o 54,8 y10'= y$ = - 0,2582 1g' = 0,0007 yü=y9=@ 00 d7' = 00353 1670o 47,2 r"'= y10= - 03919
6. Linsensystem nach Anspruch 1, gemäß den folgenden Daten, in beliebigen Einheiten oder Teilen oder Vielfachen hiervon, mit Abweichungen von + 5 0% der Krümmungen, bezogen auf die Gesamtbrechkraft, von -:L 1o "/o der Dicken und Abstände, bezogen auf die Gesamtbrennweite, und mit #- 0,o2, bezogen auf die Brechzahlen der Gläser: Radien Dicken und Glasarten Luftabstände yi = + 0,7500 na v di = o,iooo 1,6204 6o,3 y3 = + 3,5000 = 0,0438 y,' _ + 0,5500 d2' = 0,1500 1,6204 60,3 y4 = + 0,9000 L2' = o,O1oo ys' _ + 0,3501 d3 = o,looo 1,7o15 41,1 ys. _ + d4 00 = 0,0200 1,7847 25,7 y,' _ + 0,280o Lg' = 0,0200 -

Radien Dicken und Glasarten Luftabstände y9' _ + 0,3870 "d v d5' = o,o4oo 1,6228 56,9 y3 = + 0,21r5 bi = 0,1114 b2 = o,0849 ylo'= - o,1821 d6' = 0,015o 1,6477 33,9 y11'= + 2,8524 d,' = 0,o674 1,691o 54,8 y12'= - 0,2582 4' = 0,0007 y13 ds' = 00353 1,6700 47,2 7i4'= - 0,3919
7. Linsensystem nach Anspruch 1, gemäß den folgenden Daten, in beliebigen Einheiten oder Teilen oder Vielfachen hiervon, mit Abweichungen von ± 5 0% der Krümmungen,. bezogen auf die Gesamtbrechkraft, von ± 1o % der Dicken und Abstände, bezogen auf die Gesamtbrennweite, und mit + 0,o2, bezogen auf die Brechzahlen der Gläser: Radien Dicken und Glasarten Luftabstände 7i = + 0,7512 na v d,' = 0,o811 1,62o4 60,3 72' = + 3,5228 l,' = 0,0013 ys = + 0,5495 d2' = o,1242 1,62o4 6o,3 y4' = - 2,5301 da' = 0,0392 1,7847 25,7 75' = + 1,3o56 l2' = o,oig6 y,' = +0,3298 d4 = 0,1046 1,6385 55,5 y7' = +0,22,94 l,, = 0,0405 y8' = +0,3804 d5' = 0,0301 1,62o4 38,0 y3 = + d,' = 0,0105 1,6228 56,9 y1,'= +0,2108 bi' = o,1174 b2' = 0,0849 y11'= -O,1821 d7' = 0,0150 1,6477 33,9 r12,= + 2,8524 d$' = 0,o647 1.691o 54,8 y13 = - o,2582 l4 = 0,0007 v14'= + a@ d3 = 0,0353 1,6700 47,2 71s'= - 0,39I9