Vierlinsiges photographisches Objektiv grof & er relativer Öffnung, bestehen aus drei durch Lufträume getrennten Gliedern. Die Erfindung betrifft ein vierlinsiges photographisches Objektiv grosser relativer Üffnung, bestehend aus drei durch Lufträume getrennten Gliedern, bei dem das der Blende objektseitig (hier und im folgenden immer im Sinne der photographischen Aufnahme zu verstehen), benachbarte Mittelglied eine Negativlinse und das vorangehende ungleich <B>e</B> erste Glied eine Sammellinse ist,
wobei das erste und mittlere Glied eine zer streuend wirkende Luftlinse einschliessen und ihre stärker gekrümmten Aussenflächen gegen (las Objekt zu konvex gekrümmt sind, während auf der andern Blendenseite als drittes Glied ein verkittetes Sammelglied steht, welches aus zwei Einzellinsen entgegengesetzten Stärke vorzeichens zusammengesetzt ist lind deren Kittfläelie ebenfalls gegen das Objekt zu kon vex gekrümmt ist,
wobei die Krümmungs- radien jeder dieser genannten Flächen grösser sind als 85% des nutzbaren Aperturdurch- niessers der Frontöffnung des Objektivs, orunter der Quotient ans seiner Brennweite dividiert durch die Anfangs öffnungszahl des selben verstanden wird.
Objektive dieser Art gestatten die Durch führung einer guten Korrektion der Bild fehler in und ausser der Achse bei einer im allgemeinen recht befriedigenden Behebung der chromatischen Restfehler. Sofern dieses Objektiv jedoch eine besonders weit getriebene Beseitigung der chromatischen Restfehler auf weisen soll, war bisher die Herbeiführung einer solchen Farbkorrektion höherer Ordnung nur für kleine relative Öffnungen oder aber für ein kleines Gesichtsfeld durchzuführen.
Das Objektiv nach vorliegender Erfindung besitzt die für die Zwecke der Farb-Photo- graphie und Farb-Reproduktionstechnik er forderliche chromatische Korrektion höherer Ordnung auch über ein relativ ausgedehntes Gesichtsfeld hinweg für grosse relative Öff nungen, die bis über l.:3,5 hinausgehen kön nen.
Das erfindungsgemässe Objektiv ist in Übereinstimmung mit vorbekannten Objek tiven dieser Art derart aufgebaut, dass die beiden der Blende benachbarten Zerstreuungs linsen aus Gläsern bestehen, deren Brech- mIilen für die d.-Linie des Heliumspektrums (5876 AE) deutlich kleiner sind als 1,60. Unter deutlich ist hier und im folgenden stets eine Wertabweichung von mindestens 0,5 % zll verstehen.
Das der Erfindung zugrunde lie gende Ziel der Herbeiführung eines chromati schen Korrektionszustandes höherer Ordnung bei gleichzeitiger Herbeiführung einer sphäri Khen, astigmatischen und komatischen Kor rektion für eine grosse relative Öffnung und über ein ausgedehntes Gesichtsfeld hinweg wird dadurch erreicht, dass die beiden der Blende benachbarten Zerstreuungslinsen aus Gläsern bestehen, deren mittlere Farbenzer streuung (Dispersion)
für den durch die Fraunhoferschen Linien C und F be- crenzten Spektralbereich von 4861 AE bis 6563 AE Wellenlänge zwischen den Werten 0,01175 und 0,01475 liegt, wobei gleichzeitig die der Blende abgekehrte Sammellinse des Kittgliedes aus einem Glase besteht, dessen Brechzahl (n,1) für die d-Linie des Helium spektrums zwischen den Werten 1,625 und 1,675 liegt, wobei diese Linse ausserdem aus einem solchen Glase besteht,
dass die Differenz der mittleren Farbzerstreuung für den durch die Fraunhoferschen Linien C und F begrenzten Spektralbereieh zwischen dieser Sammellinse (L IV) und der einzelstehenden Negativlinse (L II), welches die beiden di- optriseh am stärksten wirkenden Linsen des Objektives sind, deutlich kleiner ist als 0,00275.
Unter Beibehaltung der vorbesehriebenen Restfehlerkorrektion kann die Anfangsöff nung des Objektivs wesentlich über 1:4,5 hinaus durch eine Erhöhung der positiven Brechkraft des Kittgliedes gesteigert werden, indem die Gläser des Kittgliedes in der Weise gewählt sind, dass das arithmetische Mittel der Brechzahlen dessen beider Linsen grösser ist als 1,60, bezogen auf die Linie d des Spek trums des Heliumlichts. Darüber hinaus kann das Öffnungsverhältnis des Objektivs bis über 1:
3,5 gesteigert werden unter Erhaltung jener feinen Auskorrektion der Restbildfehler, wenn der Absolutwert des Radius der Aussen fläche der Sammellinse des Kittgliedes (R7) grösser ist als der Radius der dem Objekt zu gekehrten Fläche der einzelstehenden Front linse (R1), und zwar derart,
da.ss die Differenz der Absohitwerte diser beiden Krümmungs- radieu zwischen 101/o und 20% der Brenn- weite des Objektives liegt.
Weiterhin hat sieh gezeigt, dass bei dem Objektiv nach der Erfindung das Gesichtsfeld über den Betrag von etwa 4011 hinaus bis auf über 5011 gesteigert und damit die Bildfeld ausdehnung von bekannten Universal-Objekti- ven erreicht werden kann, wenn die Summe der Absolutwerte der Krümmungsra,dien <B>(B,</B> -E- 1 R , 1) des sammelnden Elementes des Kittgliedes grösser ist als der absolute Wert des Radius (R3) der objektseitigen Flächen der einzelstehenden Zerstreuungslinse.
Der erfindungsgemäss erzielte technische Fortschritt wird durch die nachfolgende ver- gleichende Gegenüberstellung der seitlichen Farbkorrektion zwischen einem bekannten, normalerweise als apoehromatisch bezeichne ten lichtschwachen Reproduktions-Objektiv mit einer relativen Maximalöffnung von 1:9 und einem Ausführungsbeispiel des Objektivs nach vorliegender Erfindung dargestellt.
Hierzu sei ein durch den Mittelpunkt der Blende gehender Hauptstrahl betrachtet, der im Blendenraum eine Neigung von 200 gegen die optische Achse besitzt und der auf der Objektseite in das Objektiv aberrationsfrei eintritt.
Dieser Hauptstrahl verlässt das Ob jektiv nach seiner chromatischen Aufspaltung innerhalb des Objektivs schliesslich mit einer angularen chromatischen Reststreuung, die für den Spektralbereich von A' bis h entspre chend einem Wellenlängenberei.eh von ins gesamt 3635<B>AB</B> im allgemeinen einen Streuungsgrössenwert von etwa 8 bis 12 Win kelsekunden beim lichtschwachen Apoehromat- Anastigmaten besitzt.
Zur beispielsweisen Gegenüberstellung wird das nachfolgende Aus- führungsbeispiel herangezogen, bei dem für den unter einer Neigung von 20 zur optischen Achse die Blende passierenden Hauptstrahl der objektseitige Eintrittswinkel 1511 28' 40", 296 beträgt und der nach seinem Austritt nur noch mit folgenden angularen chromati schen Neigungs-Aberrationen behaftet ist <I>Austrittswinkel</I> <B>150</B> 24' 10",440 für A' mit 7682 AE 15 24' 1211,204 für C mit 6563 AE <B>150</B> 24' 11",
952 für d mit 5876 AE <B>150</B> 24' 11",052 für e mit 5461 AE <B>150</B> 24' 10",692 für F mit 4861 AE <B>150</B> 24' 10",512 für g mit<B>4</B>358 AE 1511 24' 12",096 für lt mit. 4047 AE Diese angularen Abweichungen sind durch strenge exakte trigonometrische Durehrech- nung (8stellige Rechnung) ermittelt, was im Hinblick auf. diese sorgfältige Fehlerbehebung notwendig war.
Die Abweichungen in bezug auf die d-Linie des Heliumspektrums ergeben sieh durch Differenzenbildung wie folgt: <I>Für</I> den, <I>Bereich</I> 1:
01r <B><I>-l'-</I></B> d = -1",512 <I>C - d =</I> + 0",252 d = 0 d - e = -0",900 <I>d -F =</I> -1",260 d - g = -1",440 d-h <I>=</I> +0",144 , womit also innerhalb dieses weiten Spektral- bereiches die maximale chromatische Strahlen divergenz für diesen Neigungswinkel zwischen -1",512 und +0",252 liegt und damit einen Totalwert über diesen gesamten Wellenlängen bereich von 3635 AE hinweg von nur 1",764 besitzt.
In der Abb. 1. ist ein Ausführungs beispiel des Objektives nach vorliegender Er findung dargestellt, das eine Brennweite von f = 200 mm besitzt und dessen Aufbau mit dem in Abb. 3 dargestellten, auf die normale Einheitsbrennweite von f =100 mm bezogenen nachfolgenden Zahlenbeispiel übereinstimmt. In Abb. 2 ist die oben angegebene ang21- lare chromatische Hauptstrahlen-Korrektion innerhalb des ebenfalls oben gegebenen Wel lenlängenbereichs graphisch dargestellt.
Die Krümmungsradien des Ausführungs- beispiels nach Abb. 3 sind mit R, die Mitten dicken der Linsen mit d und die Luftabstände mit l bezeichnet. Die Brechzahlen der Gläser beziehen sieh auf die d-Linie des Helium spektrums, während ihre zugehörige Farben zerstreuung durch die Abbesche Zahl v charakterisiert ist.
Die Blende ist lnit B be zeichnet, und pp' ist der Abstand der gau- ssischen Bildebene vom Scheitel der letzten Linse. Die relative Öffnung des Objektivs nach Abb. 1 ist 1:3,5 entsprechend einen Offnungsdurchmesser von 0,28571 X f.
<I>Beispiel:</I> F = 100,0 1:3,5 pö = 83,355 R, = -f- 33,9730 d, = 6,1878 n, = 1,62166 v, = 60,3 R2 = unendlich 12 = 6,9862 Luft R3 =<B>-62,6724</B> d3 = 2,4951 n2 = 1,57911 v2 = 41,7 R4 = -E- 29,5817 14 = 7,4852 Luft Rb = -f- 1625,595 d, = 2,1957 n3 = 1,57911 v3 = 41,
7 RB = + 27,3401 d<B><I>6</I></B> = 8,1839 n4 = 1,65770 v4 = 50,8 R7 =<B>-46,3666</B> Dispersion für Linse I = 0,01029 von C bis F Linse II = 0,01387 Linse III = 0,01387 Linse IV = 0,01295 Es ist also: n2 =1,57911 und n3 =1,5791l, beide Brechzahlen sind somit kleiner als 1,60, ihre mittlere Farbenzerstreuung von C bis F liegt mit je 0,01387 zwischen 0,01175 und 0,01475.
Die Brechzahl des Glases 7z4 liegt mit 1,6577 zwischen 1,625, seine Farbenzer streuung für den Bereich von C bis F be trägt 0,01295, und die Dispersions-Differenz gegenüber der Linse II beträgt 0,01387 bis G,01295 = 0,00092, wobei dieser Wert also deutlich kleiner ist als 0,00275.
Weiterhin sind die Breehzahlen der Gläser des sammelnden Kittgliedes für die d-Linie des Heliumspektrums gleich 1,57911 und <B>1,65770,</B> ihr arithmetisches Mittel ist mit 1,618405 deutlich grösser als 1,60. Ausserdem ist die Differenz der Absolutwerte der beiden Aussenradien IR7I-R1 = 12,3936 und liegt somit zwischen 10 % und 20 % der Brennweite des Objektivs, welche 100 mm beträgt.
Weiter hin ist die Summe der Absolutwerte der Ra dien des sammelnden Elementes des Kitt gliedes B6 -f- IR, 1 = 73,7067 und somit grösser als der absolute Wert des Radius R3 = 62,6724.
Four-lens photographic objective with a large relative aperture, consisting of three members separated by air spaces. The invention relates to a four-lens photographic objective with a large relative aperture, consisting of three members separated by air spaces, in which the aperture on the object side (here and in the following always to be understood in the sense of the photographic recording), the adjacent middle member a negative lens and the preceding one unequal <B > e </B> first link is a converging lens,
The first and middle members include a dispersing air lens and their more strongly curved outer surfaces are curved to convex against the object, while on the other side of the diaphragm there is a cemented collecting member as the third member, which is composed of two individual lenses of opposite strength and their sign The putty surface is also curved too convexly towards the object,
The radii of curvature of each of these surfaces are greater than 85% of the usable aperture diameter of the front opening of the objective, or the quotient of its focal length divided by the initial number of openings of the objective.
Lenses of this type allow the implementation of a good correction of the image errors in and out of the axis with a generally quite satisfactory elimination of the residual chromatic errors. However, if this objective is to have a particularly extensive elimination of residual chromatic errors, such a higher-order color correction had to be carried out only for small relative openings or for a small field of view.
The objective according to the present invention has the higher order chromatic correction required for the purposes of color photography and color reproduction technology, even over a relatively extensive field of view for large relative openings that can go beyond 1: 3.5 nen.
The objective according to the invention is constructed in accordance with previously known objectives of this type in such a way that the two diverging lenses adjacent to the diaphragm consist of glasses whose refractive mileage for the d.-line of the helium spectrum (5876 AU) is significantly smaller than 1.60 . Here and in the following, “clear” always means a value deviation of at least 0.5%.
The underlying goal of the invention of bringing about a higher order chromatic correction state while simultaneously bringing about a spherical, astigmatic and comatic correction for a large relative aperture and over an extended field of view is achieved in that the two diverging lenses adjacent to the aperture Glasses whose mean color dispersion (dispersion)
for the spectral range from 4861 AU to 6563 AU, limited by the Fraunhofer lines C and F, the wavelength lies between the values 0.01175 and 0.01475, whereby at the same time the converging lens of the cemented element facing away from the diaphragm consists of a glass whose refractive index (n , 1) for the d-line of the helium spectrum lies between the values 1.625 and 1.675, whereby this lens also consists of such a glass,
that the difference in the mean color dispersion for the spectral range delimited by Fraunhofer lines C and F between this converging lens (L IV) and the single negative lens (L II), which are the two dioptric lenses of the objective, is significantly smaller than 0.00275.
While maintaining the prescribed residual error correction, the initial opening of the objective can be increased significantly beyond 1: 4.5 by increasing the positive refractive power of the cemented element, in that the lenses of the cemented element are chosen in such a way that the arithmetic mean of the refractive indices of both lenses is greater than 1.60, based on the line d of the spectrum of helium light. In addition, the focal ratio of the lens can be over 1:
3.5 are increased while maintaining that fine correction of the residual image errors, if the absolute value of the radius of the outer surface of the converging lens of the cemented element (R7) is greater than the radius of the surface of the individual front lens (R1) facing the object, namely in this way ,
that the difference between the absolute values of these two radii of curvature is between 101 / o and 20% of the focal length of the objective.
Furthermore, it has shown that with the objective according to the invention the field of view is increased beyond the amount of approximately 4011 up to over 5011 and thus the image field extension of known universal objectives can be achieved if the sum of the absolute values of the curvature the <B> (B, </B> -E- 1 R, 1) of the converging element of the cemented link is greater than the absolute value of the radius (R3) of the object-side surfaces of the individual diverging lens.
The technical progress achieved according to the invention is illustrated by the following comparative comparison of the lateral color correction between a known, normally referred to as apoehromatic th low light reproduction lens with a relative maximum aperture of 1: 9 and an embodiment of the lens according to the present invention.
For this purpose, consider a main ray passing through the center point of the diaphragm, which in the diaphragm space has an inclination of 200 to the optical axis and which enters the objective on the object side without aberrations.
After its chromatic splitting within the lens, this main ray finally leaves the objective with an angular chromatic residual scattering, which for the spectral range from A 'to h corresponds to a wavelength range of a total of 3635 <B> AB </B> in general Scatter magnitude value of around 8 to 12 angular seconds in the case of the dimly lit Apoehromat anastigmate.
For an example comparison, the following exemplary embodiment is used, in which the object-side entry angle 1511 is 28 '40 ", 296 for the main ray passing the aperture at an inclination of 20 to the optical axis and which after its exit is only with the following angular chromatic Inclination aberrations is afflicted with <I> exit angle </I> <B> 150 </B> 24 '10 ", 440 for A' with 7682 AE 15 24 '1211,204 for C with 6563 AE <B> 150 </ B> 24 '11 ",
952 for d with 5876 AE <B> 150 </B> 24 '11 ", 052 for e with 5461 AE <B> 150 </B> 24' 10", 692 for F with 4861 AE <B> 150 </ B> 24 '10 ", 512 for g with <B> 4 </B> 358 AE 1511 24' 12", 096 for lt with. 4047 AE These angular deviations are determined by strict, exact trigonometric calculation (8-digit calculation), which is with regard to. this careful troubleshooting was necessary.
The deviations in relation to the d-line of the helium spectrum result from the formation of the differences as follows: <I> For </I> the, <I> range </I> 1:
01r <B><I>-l'-</I> </B> d = -1 ", 512 <I> C - d = </I> + 0", 252 d = 0 d - e = - 0 ", 900 <I> d -F = </I> -1", 260 d - g = -1 ", 440 ie <I> = </I> +0", 144, which means within this wide spectrum - The maximum chromatic beam divergence for this inclination angle is between -1 ", 512 and +0", 252 and thus has a total value of only 1 ", 764 over this entire wavelength range of 3635 AU.
In Fig. 1. An embodiment example of the lens according to the present invention is shown, which has a focal length of f = 200 mm and its structure with the following numerical example shown in Fig. 3, based on the normal unit focal length of f = 100 mm matches. In Fig. 2, the angular chromatic chief ray correction given above is graphically represented within the wavelength range also given above.
The radii of curvature of the exemplary embodiment according to Fig. 3 are denoted by R, the center thicknesses of the lenses with d and the air gaps with l. The refractive indices of the glasses refer to the d-line of the helium spectrum, while their corresponding color dispersion is characterized by the Abbe number v.
The diaphragm is labeled B, and pp 'is the distance between the Gaussian image plane and the vertex of the last lens. The relative aperture of the objective according to Fig. 1 is 1: 3.5, corresponding to an aperture diameter of 0.28571 X f.
<I> Example: </I> F = 100.0 1: 3.5 pö = 83.355 R, = -f- 33.9730 d, = 6.1878 n, = 1.62166 v, = 60.3 R2 = infinite 12 = 6.9862 air R3 = <B> -62.6724 </B> d3 = 2.4951 n2 = 1.57911 v2 = 41.7 R4 = -E- 29.5817 14 = 7.4852 air Rb = -f- 1625.595 d, = 2.1957 n3 = 1.57911 v3 = 41,
7 RB = + 27.3401 d <B> <I> 6 </I> </B> = 8.1839 n4 = 1.65770 v4 = 50.8 R7 = <B> -46.3666 </B> Dispersion for lens I = 0.01029 from C to F lens II = 0.01387 lens III = 0.01387 lens IV = 0.01295 So it is: n2 = 1.57911 and n3 = 1.5791l, both refractive indices are thus less than 1.60, their mean color dispersion from C to F is 0.01387 each between 0.01175 and 0.01475.
The refractive index of the glass 7z4 is 1.6577 between 1.625, its color scatter for the range from C to F is 0.01295, and the dispersion difference compared to lens II is 0.01387 to G, 01295 = 0.00092 , whereby this value is significantly smaller than 0.00275.
Furthermore, the breeh numbers of the glasses of the collecting cemented link for the d-line of the helium spectrum are equal to 1.57911 and <B> 1.65770, </B> their arithmetic mean of 1.618405 is significantly greater than 1.60. In addition, the difference between the absolute values of the two outer radii IR7I-R1 = 12.3936 and is therefore between 10% and 20% of the focal length of the lens, which is 100 mm.
Furthermore, the sum of the absolute values of the radii of the collecting element of the cement member B6 -f- IR, 1 = 73.7067 and thus greater than the absolute value of the radius R3 = 62.6724.