DE970935C

DE970935C - Mehrgliedriges Austausch-Linsensystem

Info

Publication number: DE970935C
Application number: DEO2269A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Pennig
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1952-04-06
Filing date: 1952-04-06
Publication date: 1958-11-13

Description

Mehrgliedriges Austausch-Linsensystem Unsymmetrische fotografische Objektive, welche aus zwei sammelnden Linsen bestehen, zwischen denen zwei zerstreuende Menisken so angeordnet sind, daß sie ihre hohlen Flächen einander zukehren, sind bekannt als Viermeniskenobjektive (Gauß-Typ). Abwandlungen dieses Systems - gehören heute zu den gebräuchlichsten fotografischen Objektiven hoher und höchster Lichtstärke. Die Blende ist bei allen bekannten Ausführungen in dem mittleren von . den zerstreuenden und meist aus verkitteten Gliedern bestehenden Menisken eingeschlossenen Luftraum angeordnet.
Man kann nun ein solches System dadurch vielseitiger gestalten, daß man den vor der Blende gelegenen Systemteil gegen einen anderen austauschbar gestaltet, so daß sich die Brennweite des Objektivs verändert. Die Schnittweite, das ist die Entfernung des letzten Linsenscheitels des Gesamtsystems bis zur Brennebene, muß hierbei konstant gehalten werden, unabhängig davon, ob ein solches Objektiv in der alten Zusammensetzung oder durch Austausch des vor der Blende gelegenen Obj ektivteils gegen einen anderen verwendet wird.
Der Vorteil einer solchen Austauschoptik liegt darin, daß man den Anwendungsbereich eines fotografischen Objektivs ohne Änderung des Verschlusses, der Blende und des zwischen Blende und Brennebene liegenden Objektivteils wesentlich erweitert, indem man durch Austausch des vor der Blende gelegenen Objektivteils die Brennweite des Gesamtsystems beispielsweise verkleinert und damit ein wesentlich größeres Gesichtsfeld erzielt. Bei der Einhaltung der Blendenlage wird gleichzeitig durch Einhaltung der Entfernung des letzten Linsenscheitels bis zur Brennebene auch die Auszugslänge bei der Austauschoptik konstant gehalten, ein Vorteil, der hinsichtlich der Anwendung der Austauschoptik für eine bestimmte Kamera von großem Nutzen ist. Es ist ein Austauschsystem für ein fotografisches Linsensystem bekanntgeworden, das aus drei Gliedern besteht und dessen größte relative Öffnung i : 3,5 ist. Der Austausch der beiden vorderen Glieder gegen ein anderes mehrgliedriges Linsensystem dient hierbei zur Vergrößerung der Brennweite des ursprünglichen Objektivs.
Ferner kennt man in der Fototechnik sogenannte Satzobjektive, die sich zu Weitwinkelobjektiven, d. h. zu Objektiven mit verkürzter Brennweite, zusammenstellen lassen.
Weiter sind Weitwinkelobjektive bekanntgeworden, bei denen eine im Verhältnis zu ihrer Brennweite lange Schnittweite dadurch erreicht wurde, daß einem fotografischen Objektiv bekannter Bauart ein zerstreuendes Glied in größerem Abstand vorgesetzt wurde, wobei der Luftraum zwischen diesem und dem fotografischen Objektiv meistens von der Größenordnung der Gesamtbrennweite war, meist aber wesentlich darüber lag, beispielsweise das Dreifache betrug. Dementsprechend war die Brennweite des zerstreuenden Gliedes absolut bis zu zehnmal so groß wie die des nachgeschalteten Objektivs. Derartige raumbeanspruchende Anordnungen können aber für die Entwicklung von Austauschsystemen keine Anregung liefern, da es bei den letzteren auf möglichst kurze Baulänge ankommt, die handliche und nicht zu schwere Systeme ermöglichen, schon im Hinblick auf die mechanische Anordnung zum Befestigen und Auswechseln. Dabei ist der Korrektionszustand der bekannten Systeme von untergeordnetem Interesse, sofern für den Luftabstand zwischen zerstreuendem Glied und nachgeschaltetem Objektiv die Möglichkeit willkürlicher Änderung besteht, ist zu schließen, daß die Bildfehler insbesondere für seitliche Bildpunkte nicht in dem Ausmaß behoben sein können, wie das für das Grundobjektiv allein vorausgesetzt ist.
Somit konnten derartigen bekannten Systemen keine Anregungen im Sinne der vorliegenden Erfindung entnommen werden.
Bei anderen bekanntgewordenen Weitwinkelobjektiven ist einem fotografischen Objektiv normaler Bauart ein teleskopisches System in Gestalt eines verkleinernden gahleischen Fernrohrs vorgeschaltet worden, das also eine meist meniskenförmige Streulinse dem Objekt zukehrt und dicht vor dem fotografischen Objektiv eine Sammellinse enthält. Zwischen dem teleskopischen System und dem Objektiv herrscht dann mehr oder minder telezentrischer Strahlengang. Die Schnittweite des ursprünglichen Objektivs bleibt nach dem Vorsetzen dieses teleskopischen Systems unverändert, aber die Gesamtbrennweite wird verringert.
Es ist offensichtlich, daß bei einer Lichtstärke des ursprünglichen Objektivs von etwa i : 2,o an die Bildfehlerkorrektion des Austauschlinsensystems sehr hohe Anforderungen gestellt werden, die voraussetzen, daß alle Konstruktionswerte, insbesondere die Linsenabstände, ganz eindeutig festgelegt sind. Diese Forderung ergibt sich vor allem hinsichtlich der Korrektion der Koma und des Astigmatismus, da die Glieder des unveränderten Objektivteils, die hinter der Blende liegen, entsprechend der großen relativen Öffnung erhebliche Durchmesser aufweisen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Austauschsystem, das in Verbindung mit dem hinter der Blende liegenden Systemteil eines modifizierten Gauß-Objektivs etwa der Öffnung i : 2,o ein Linsensystem bildet, dessen Brennweite gegenüber der des ursprünglichen Gesamtsystems verkleinert ist, dessen Schnittweite aber mit der des Grundobjektivs übereinstimmt und das sphärisch, chromatisch, komatisch, astigmatisch und verzeichnungsfreikorrigiert ist. Das Austauschsystem gemäß der Erfindung ist durch ein meniskenförmiges, aus zwei miteinander verkitteten oder durch einen kleinen Luftraum getrennte Linsen bestehendes zerstreuendes Vorderglied, dessen dem einfallenden Licht zugewandte Fläche konvex ist, und ein in einem verhältnismäßig großen Abstand dahinterliegendes, aus drei Linsen bestehendes sammelndes Hinterglied gegeben.
Dieses System gemäß der Erfindung entspricht den an ein handliches Austauschsystem zu stellenden Forderungen dadurch, daß seine Baulänge möglichst kurz ist; der Abstand des ersten, dem Gegenstand zugekehrten Flächenscheitels bis zur Blende beträgt nicht mehr als 70 °/o der Gesamtbrennweite. Daraus ergibt sich als Größtwert für den Luftraum zwischen dem zerstreuenden Vorderglied und dem sammelnden Hinterglied etwa 45 °/o der Gesamtbrennweite. Mit Rücksicht auf die durch das ursprüngliche Objektiv vorgesehene Blendenlage, die, wie gesagt, die Korrektion für die schiefen Büschel weitgehend bestimmt, und auf die chromatische Korrektion des Gesamtsystems sowie die Beibehaltung der ursprünglichen Schnittweite darf dann die Brennweite des zerstreuenden Gliedes absolut genommen nur etwa ?,5mal so groß wie die des Gesamtsystems sein, und der Krümmungsradius der dem Bild zuliegenden Außenfläche des zerstreuenden Vordergliedes darf nicht über 8o0/, der Brennweite des Gesamtsystems liegen.
Für die völlige Behebung der sphärischen, astigmatischen und komatischen Bildfehler des Gesamtsystems ist die Zusammensetzung des sammelnden Gliedes des Austauschsystems bestimmend. Trotz einer Beschränkung des Öffnungsverhältnisses des Gesamtsystems auf einen kleineren Wert als beim ursprünglichen Objektiv gestaltet sich die Korrektion der sphärischen Aberration der schiefen Büschel und der Koma deswegen schwierig, weil die Durchmesser des zwischen Blende und Bildebene liegenden Teils des ursprünglichen Objektivs nicht verkleinert werden können. Eine weitgehende Korrektion der gesamten Bildfehler erreicht man erfindungsgemäß, indem man das sammelnde Glied in Lichtrichtung aus zwei durch Luft voneinander getrennten Sammellinsen, von denen mindestens die zweite meniskenförmig ist, und einem zerstreuenden Meniskus zusammensetzt, von denen die beiden letzten Linsen entweder durch einen kleinen Luftraum getrennt oder miteinander verkittet sind, wobei die Summe der Krümmungen der beiden dem Objekt zu liegenden sammelnden Flächen der beiden Sammellinsen größer ist als der absolute Betrag der Krümmung der dem Bild zu liegenden zerstreuenden Fläche des zerstreuenden Meniskus.

In der folgenden Tabelle sind die Konstruktionsdaten für eine Ausführung des ursprünglichen Obj ektivs angegeben. Die Werte entsprechen einer Objektivbrennweite von 1,293, das Öffnungsverhältnis ist i : 2,o. Die Zeichnung (Abb. i) entspricht einer Objektivbrennweite von 129,3 mm:

Radien Dicken und Glasarten

Luftabstände

yi = + 09758 na v

dl = 00849 (Ll) 1,6667 48,4

r2 = -f- 2,8326

1l = 0,0027

r3 = + 0,4222

d2 = 0,1342 (L2) 1,6584 5o,8

r4 = 00

d, = 0,0274 (L3) 1,6513 38,5

r5 = +0,3134

bi = a,2137

b., = 0,0959

76 = - 0,3816

d4 = 0,0315 (L4) 1,6477 33,9

r7 = +5,9778

d 5 = 0,1355 (L,) 1,6910 54,8

7e = -0,5411

l;, = 0,0014

r, CC)

d, = 0,0740 (L,) 1,6700 47,2

Yio = - 0,8213

Drei Ausführungsbeispiele des Austausch-Linsensystems gemäß der Erfindung, das an Stelle der vor der Blende liegenden Glieder des ursprünglichen Objektivs nach Abb. i tritt und mit den hinter der Blende liegenden konstanten Gliedern desselben Objektivs die Brennweite i ergibt, sind im folgenden dargelegt. Das Öffnungsverhältnis ist bei allen Beispielen i : 4,5. Die Abb. 2 bis 4 stellen die entsprechenden Gesamtsysteme für eine Brennweite von ioo mm dar.

Ausführungsbeispiel i

Austauschsystem nach Abb. 2

Radien Dicken und Glasarten

Luftabstände

Yl' _ +1,5330 na v

dl' -- 0,0548 (L1) 1,6477 33,9

Y2' = 00

d2 -- 0,0274 (L2) 1,5477 62,9

y2 = +. o,6591

1l' ° 013561

Y4' _ +0,4912

d3 = 00548 (La) 1,6204 60,3

rs - +. 22563

l2 = 0,0055

Y8 = + 0,3035

d4 = 0,0575 (L4) 1,6031 6o,7

rv = -I- o,6783

l-' = 0,0055

Y2 = + o,6065

d5 = 0,0274 (L5) 1,6210 36,o

Y8 = +0,2244

b1' = 0,0321

b2 = o,0959

Ausführungsbeispiel 2

Austauschsystem nach Abb. 3

Radien Dicken und Glasarten

Luftabstände

r1' = -f- i,o86o na v

dl' = 0,0274 (L1) 1,6385 55,5

r2 = -f- 05300

d2 = 0,0700 (L2) 1,5487 45,4

r3' = + 0,6599

li = 03250

r4 = -I- 04940

dä = 0,0548 (La) 1,6237 47,0

Y6 = -j- 2,2700

121 = 0,0055

ys = + 0,3350

d4' = 0,0575 (L4) 1,6073 59,5

r,' = @-- o,6421

d"' = 0,0273 (L5) 1,6129 37,0

r,' = -f- 0,2592

bi' = 0,0428

b2 = 0,0959

Ausführungsbeispiel 3

Austauschsystem nach Abb. 4

Radien Dicken und Glasarten

Luftabstände

Y1 = + 1,2328 na y

dl' = 0,o274 (Ll) 1,6584 50,8

r2 --- + o,6oo5

Il' = 0,0028

r3' = + o,6127

d2 = 0,o615 (L2) 1,5487 45,4

y4 = -'- 0,7393

12' = 0,2739

r.' = +0,4931

d,' = 0,0548 (L,) 1,6228 56,9

"s' = +2,2601

l3' = 0,0055

y,' = +,4i09

d4' = 0,0575 (L4) 1,6073 59,5

rs - -;- o,6849

14' = 0,0055

y8 = -71o,6267

d5 = 0,0273 (L,) 1,6034 38,0

rio = -f- 0,3005

bi = 0,0462

_ b2 = o,0959

Beim Ausführungsbeispiel i ist gemäß den Patent-

ansprüchen der Luftraum 1i = o,356 < 45 °.o von f ,

r3' = o,659 < 8o 0/ o von f, i ,;'r4' -4.- 1r6' (= 5,3307)

> 1/r2 (= 44563), die Baulänge bis zur Blende

beträgt o,62ii < 7o0/, von f.

Beim Ausführungsbeispiel 2 ist /l' = 0,325 < 45 0/0

von f, r3' --- o,6599 < 8o0/, von f, i/r4' + ilrs

(5,0o94) > i/r$' (3,858o), die Baulänge bis zur Blende

beträgt o,6103 < 700/, von f.

Beim Ausführungsbeispiel 3 ist l2 = 0,2739 < 45 °; o

von f, r4 = 0,7393 < 800/, von f, i!rs ;- i/r,'

(4,4617) > i/ylo' (3,3278) die Baulänge bis zur Blende

beträgt o,5624 < 70 0/, von f.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Austausch-Linsensystem, das durch Verschmelzung der vor der Blende befindlichen Glieder eines modifizierten lichtstarken Gauß-Objektivs mit vorgesetztem Zusatzsystem aus einem streuenden Frontglied und einem durch einen Luftraum davon getrennten, sammelnden objektivseitigen Glied besteht und das mit den hinter der Blende befindlichen Gliedern des Gauß-Objektivs ein korrigiertes System mit gleicher Schnittweite, aber kleinerer Brennweite ergibt und das somit aus einem zweilinsigen, gegebenenfalls verkitteten streuenden Frontglied mit konvexer, dem Licht zugekehrter Außenfläche besteht und aus einem Sammelglied, das aus zwei durch Luft getrennten Sammellinsen und einem zerstreuenden Meniskus zusammengesetzt ist, der seinerseits mit der benachbarten Sammellinse verkittet sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweite des zerstreuenden Frontgliedes absolut genommen etwa 2,5mal so groß ist wie die Brennweite des Gesamtsystems, daß der Luftraum hinter diesem Frontglied höchstens 45 % Brennweite und damit die Baulänge des Austauschsystems bis zur Blende höchstens 7o0/() der Brennweite ausmacht, daß ferner der Krümmungsradius der der Blende zugewandten Außenfläche des zerstreuenden Frontgliedes höchstens 8o0/, der Gesamtbrennweite mißt und daß schließlich die Summe der Krümmungen der beiden dem Objekt zu liegenden sammelnden Flächen der beiden Sammellinsen des sammelnden Hintergliedes größer ist als der absolute Betrag der Krümmung der dem Bild zu liegenden zerstreuenden Fläche des zerstreuenden Meniskus des sammelnden Gliedes.
2. Austausch-Linsensystem nach Anspruch I, gekennzeichnet durch folgende Daten in beliebigen Längeneinheiten, verstanden mit einer Abweichung der Brechkräfte einzelner Flächen bis zu 5 °/s der Gesamtbrechkraft, der Dicken und Abstände bis zu io °/o der Gesamtbrennweite, der Brechzahlen bis zu 0,03 und der Ny-Werte bis zu 5, einschließlich der hinter der Blende folgenden Glieder des Gauß-Objektivs: Radien Dicken und Glasarten Luftabstände + 45330 na v d,' = 0,0548 (Li) 1,6477 33,9 Y2 - 00 d2 = 0,0274 (Lz) 1,5477 62,9 Y3 = +0,6591 li = 03561 y4 = +0,491? d3 = 0,o548 (L3) 1,6204 60,3 22563 12' = 0,0055 y6 = +0,3035 d4 = 0,0575 (L4) 1,6031 60,7 y7' _ +o6783 l3 = 0,0055

Radien Dicken und Glasarten Luftabstände Y3 =- + 0,6o65 nd v d5' = 0,0274 (L5') 1,6210 36,o Ys' = -@- O,2244 bi = 0,0321 b2 = 0,0959 Y6 = - 0,3816 d4 = 0,0315 (L4) 1,6477 33,9 Y7 = + 5,9778 ds = 01355 (L,) 169I0 54,8 7s = - 0,5411 1, = 0,0014 Ys = 00 de = e0740 (L6) 1,6700 47,2 Yla = -o,8213

3. Austausch-Linsensystem nach Anspruch i, gekennzeichnet durch folgende Daten in beliebigen Längeneinheiten, verstanden mit einer Abweichung der Brechkräfte einzelner Flächen bis zu 5 0/s der Gesamtbrechkraft, der Dicken und Abstände bis zu 1o "/o der Gesamtbrennweite, der Brechzahlen bis zu 0,03 und der Ny-Werte bis zu 5, einschließlich der hinter der Blende folgenden Glieder des Gauß-Objektivs: Radien Dicken und Glasarten Luftabstände Y; = + I,o86o na v d,' = 0,0274 L, 1,6385 55,5 Y2' _ +0,5300 d2' = 0,0700 L2 1,5487 45,4 Yä = + 06599 1i = 0,3250 74' = +0,4940 d,' = 0,0548 L3 1,6237 47,0 75' = +2,2700 12' = 0,0055 ys = +0,3350 d4 = 0,0575 L4 1,6073 59,5 77, _ + 0;6421 d5 = 0,o273 L5 1,6129 37,0 Y3 = +0,2592 bi = 0,0428 b2' = 0,0959 Y6 = - 0,3816 b2 = 0,0959 77 = +5,9778 d4 = 0,9315 (L4) 1,6477 33,9 Ys = -0,5411 d5 = 0I355 (L5) 1.6910 54,8 79 = 00 13 = 0,0014 yis =_ - o,8213 d, = 00740 (L,) 1,6700 47,2

4. Austausch-Linsensystem nach Anspruch i, gekennzeichnet durch folgende Daten in beliebigen Längeneinheiten, verstanden mit einer Abweichung der Brechkräfte einzelner Flächen bis zu 5 °/s der Gesamtbrechkraft, der Dicken und Abstände bis zu 1o 0/s der Gesamtbrennweite, der Brechzahlen bis zu 0,03 und der Ny-Werte bis zu 5, einschließlich der hinter der Blende folgenden Glieder des Gauß-Obj ektivs Radien Dicken und Glasarten Luftabstände Yi = -+- 1,2328 na . d 1' = 00274 (Li) 1,6584 5o,8 YZ = ..+_ 0,6o05 l,' = 0,0028 Y3 = -+-- o,6=27 d2 = 0,o615 (L2) 1,5487 45,4 Y4 = -f- 0,7393 ZZ = 0,2739 Y5 = -I- 0,4931 d3 = 0,0548 (1-3') 1,6228 56,9 Y s' --- -+- 2,260I l3' = 0,0055 + 0,4=O9 d4 = 0,0575 (L4) 1,6073 59,5 Y3 = -I- o,6849 14' = 0,0055 Y2 = -+- o,6267 d5 = 0,0273 (L5') 1,6034 38,o

Radien Dicken und Glasarten Luftabstände Yiö = -f- 03005 na v bi' = 0,0462 b2 = 0,0959 Y6 = - 0,3816 Y7 = -I- 59778 bz = 0,0959 y8 = - 0,54=z d4 = 0,0315 (L4) 1,6477 33,9 Yg 00 d 5 = 0,1355 (L5) 1,6910 54,8 Yia = - 0,8213 13 = 0,0014 (L,) 1,6700 47,2 d, = 0,0740

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 722 520, 722 519; deutsche Patentanmeldungen Sch 2849 IX / 42 h (bekanntgemacht am 13.
3. I952), A 11023 IX / 42h (bekanntgemacht am 2. 6. 1951), A 12591 IX / 42h (bekanntgemacht am 11. 11. 101); britische Patentschrift Nr. 555 464; USA.-Patentschriften Nr. 1934 561, 1 955 590.