Lichtstarkes fünflinsiges Objektiv aus drei in Luft stehenden Gliedern. Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtstarkes, fünflinsiges Objektiv, bestehend aus drei in Luft stehenden Gliedern, von denen die beiden äussern aus je zwei mitein- nder verkitteten Einzellinsen entgegengesetz ten Stärkevorzeichens derart. zusammengesetzt sind, dass jede der beiden verbindenden Kitt- il äehen eine sammelnde Wirkung besitzt.
Diese Objektivform stellt eine Weiterentwicklung der zuerst von H. Harting 1899/1900 vorge schlagenen und in der angewandten Technik als Heliar-Typ bezeichneten Bauform dar.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Wei- terentwicklung jener speziellen Bauform des lleliar-Typus dar, bei dem die sammelnden Kittfläelien gegen die innenstehende Zer streuungslinse und damit auch gegen die Blende konvex sind.' Bei dieser Form sind iiussei-deni die Flächenbrechkräfte auf die bei den Einzelflächen der innenstehenden Zer- sii-euun:
slinse ungleichmässig verteilt, und ihre (Tesamtbreelikraft ist so gross bemessen, dass sie zusammen mit dem auf der Seite der Jüngeren Strahlungsweite angeordneten, sam- iiielnd wirkenden verkitteten Vorderglied eine Kombinationsbreehkraft aufweist, deren Wert zwischen -4,5 und -l-1,5 dptr, bezogen auf eine Objektivbrennweite von 100 mm, liegt, so dass also der Verlauf von Parallelstrahlen, die in das Gesamtsystem auf der Seite der län- ren Strahlungsweite einfallen,
zwischen die ser innenstehenden ungleiehschenkligen Bi konkavlinse und dem ihr nachfolgenden, auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite ange- ordneten stark sammelnden Kittglied, also in dem meistens als Blendenraum dienenden hin- tern Luftabstand, nur schwach divergent oder nahezu parallel oder höchstens schwach kon vergent gegen die optische Achse geneigt ist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Bildgüte in den seit lichen Bildfeldteilen auch für sehr lichtstarke Ausführungsformen des Heliar-Typus, unter spezieller Berücksichtigung einer besonders feinen ausseraxialen Korrektion der chroma tischen Querabweichungen für mehrere Far ben, das heisst also über einen verhältnismässig breiten Spektralbereieh hinweg.
Das Objektiv nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes ist zwecks Herbeiführung einer guten Erfüllung der Schwarzschild-Bedingung derart aufgebaut, dass die beiden in den ver kitteten Aussenkomponenten angeordneten Sammellinsen aus schwerbrechenden Gläsern bestehen, deren Brechzahl (hier und im fol genden stets auf die d-Linie des Heliumspek trums bezogen) grösser ist als 1,63 und dass ausserdem die einzelne innenstehende ungleieh- schenklige Bikonkavlinse aus einem schwer brechenden Baryt-Flint-Glas besteht, dessen Brechzahl grösser als 1,
6 ist und dessen Abbesche Zahl v grösser ist als 42. Diese un- v erkittete Negativlinse ist derart ungleich schenklig gestaltet, dass ihre relative Durch biegung, worunter das Produkt aus dem Ab solutwert des Radien-Quotienten der im Sinne der photographischen Aufnahme objektseitigen Vorderfläche und der bildseitigen Rückfläche mal der Öffnungszahl der Anfangsöffnung des Objektives verstanden ist, zwischen den Wer ten 8,33 und 12,00 liegt.
Zur formelmässigen Darstellung dieses Pro duktes ist in Übereinstimmung mit dem in dem Hauptpatent gegebenen Beschreibungs text der auf der Seite der längeren Strah lungsweite stehende Vorderradius dieser ein zelnen Zerstreuungslinse L3 mit R. und der der kürzeren Strahlungsweite zugekehrte und damit auch meistens der Blende benachbarte hintere Krümmungsradius mit R5 bezeichnet sowie die Öffnungszahl der (relativen) An fangsöffnung des Gesamtobjektives durch das Symbol Z dargestellt.
Damit kann für dieses Produkt PD der relativen Durchbiegung dieser Negativlinse der Ausdruck
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geschrieben werden, womit der BedingLings- ausdruck für diese ungleiehschenklige Baryt- Flint-Linse dann 8,33 < PD < 12,00 lautet.
In diesem durch das Hauptpatent gege benen Rahmen können sehr lichtstarke Bau formen des Heliar-Typus dadurch mit einer besonders feinen Bildfehlerbehebung ausge stattet werden, dass in Übereinstimmung mit den dieser Erfindung zugrunde liegenden Un tersuchungen zusätzliche konstruktive 1-#,Iass- nahmen realisiert werden, die Gegenstand des vorliegenden Patentes sind.
Erfindungsgemäss besitzt das Glas der der kürzeren Strahlungsweite zugekehrten Sam- tnellinse eine Brechzahl, die grösser ist als 1,675, wobei gleichzeitig die Brechzahl des Glases der mit ihr verkitteten Negativlinse kleiner ist als das arithmetische -Mittel der Brechzahlen der beiden andern, in Richtung der längeren Strahlungsweite angeordneten Zerstreuungslinsen.
Das angestrebte Ziel, auch "für sehr licht starke Objektive dieses Typus eine wesent liche Verbesserung der Bildgüte in den seit- lichen Bildfeldteilen herbeizuführen, wird durch diese erfindungsgemässe Verteilung der Brechzahlen der Gläser weitgehend erreicht.
Es gelingt dadurch beispielsweise, die grösste astigmatisehe Differenz innerhalb eines Ge sichtsfeldes, welches von einer Hauptstrahlen- neigung - bezogen auf den Blendenraum von 30 gegen die optische Achse überdeckt wird, von über 0,70 bis 0,75 % auf weniger als die Hälfte, nämlich auf etwa. 0,35 ,ö der Gesamtbrennweite des Objektives, zu reduzie ren bei einer gleichzeitigen vorzüglichen Koma- korrektion in eben diesen seitlichen Bildfeld teilen.
Es hat sich nach durchgeführten Unter suchungen gezeigt, dass in diesen vorgenann ten seitlichen Bildfeldteilen auch die chroma tischen Restaberrationen besonders fein aus korrigiert werden können, wenn an den beiden chromatisch überkorrigierenden Kittflächen eine solche Dispersionsverteihing vorgenom men ist, dass gleichzeitig einerseits die Summe der v-Wert-Differenzen an beiden Kittflächen grösser ist als 27,5 und wenn gleichzeitig die v-Wert-Differenz an der der längeren Strah lungsweite zugekehrten Kittfläche grösser ist als 105 %,
jedoch kleiner ist als '?05 % der v- )V ert-Differenz der Gläser, welche die andere und der kürzeren Strahlungsweite zugekehrte Kittfläche begrenzen. Hierdurch gelingt es beispielsweise, die ehromatisehe Bildhöhen differenz zwischen dem blauen und gelben Hauptstrahl mit den Wellenlängen .1358 AE und 5876 AE, wobei die Neigung des letz teren im Blendenraum gegen die optische Achse \?8,0 beträgt, kleiner zu halten als drei Hunderttausendstel der Gesamtbrenn weite des Objektives.
In der nachfolgenden Zahlentafel wird eine beispielsweise Ausführungsform des Objek tives nach vorliegender Erfindung an--egeben, welche bei einer relativen Öffnung von 1 : 3,5 ein anastigmatiseh geebnetes Bildfeld von nahezu 60 bei einer vorzüglichen sphäro- chromatischen Korrektion nebst einer beson ders feinen Behebung der ehromatisehen La teral-Aberrationen in den seitlichen Bildfeld teilen aufweist.
In diesem Beispiel sind die ILrümmungs- radien der Linsenflächen mit R, die Achsen dicken der Linsen mit cl und ihre Abstände mit. a bezeiehnet. Der der Seite der kürzeren Strahlungsweite zugeordnete hintere Luft abstand (a2) enthält die Blende, deren Ab- stand von den benachbarten Flächenscheiteln (R5 und R6) mit b1 und b2 gegeben ist. Diese Blende ist in der Zeichnung mit B bezeichnet.
Die verwendeten Gläser sind durch ihre Breehzahl und die Abbesehe Zahl v eharak- terisiert.
Die Gesamtbrennweite dieser Ausführungs- form ist gleich 1,0000, und die paraxiale Sehnittweite für das unendlich ferne Objekt ist mit. po' angegeben.
Die nutzbare Sstem- öffnung beträgt<B>0,2857.</B>
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<I>Beispiel:</I>
<tb> F <SEP> = <SEP> 1,0000 <SEP> <B>1</B>: <SEP> 3,5 <SEP> pa' <SEP> = <SEP> 0,8203
<tb> R1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0,30809
<tb> dl <SEP> = <SEP> 0,07702 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1,65110 <SEP> v1 <SEP> = <SEP> 58,6
<tb> R.11 <SEP> = <SEP> -0,89346
<tb> <I>dz</I> <SEP> = <SEP> 0,018-19 <SEP> <I>n@</I> <SEP> = <SEP> 1,60266 <SEP> v2 <SEP> = <SEP> 38,-1
<tb> R3 <SEP> = <SEP> + <SEP> 5,80308
<tb> a1 <SEP> = <SEP> 0,03521 <SEP> Luft
<tb> R-1 <SEP> = <SEP> -0,80630
<tb> d<B>3</B> <SEP> = <SEP> 0,01849 <SEP> n.s <SEP> = <SEP> 1,64282 <SEP> v<B>3</B> <SEP> = <SEP> 17,9
<tb> R5 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0,28344
<tb> <B>bi</B> <SEP> = <SEP> 0,04625
<tb> = <SEP> 0,07179 <SEP> Blendenraum
<tb> <I>b2</I> <SEP> = <SEP> 0,
02554
<tb> R6 <SEP> = <SEP> unendlich
<tb> d4 <SEP> = <SEP> 0,01849 <SEP> % <SEP> = <SEP> 1,58241 <SEP> v.1 <SEP> = <SEP> 40,6
<tb> R7 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0,32195
<tb> <I>c</I>1<I>5</I> <SEP> = <SEP> 0,07271 <SEP> n5 <SEP> = <SEP> 1,69347 <SEP> v5 <SEP> = <SEP> 53,5
<tb> R3 <SEP> = <SEP> -0,52991 Es ist also:
n5 = 1,69347 und somit grösser als 1,675, und -gleichzeitig ist n4 = 1,58241, und dieser Wert ist kleiner als 25-#, 2-denn dieses 2 arithmetische Mittel beträgt
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<U>1,6.1282 <SEP> -E- <SEP> 1,60266</U>
<tb> = <SEP> 1,62274.
<tb> 2 Die v-Wert-Differenz im Frontglied be trägt vl-v2 = 58,6-38,4 = 20,2.
Die v-Wert- Differenz im Ilinterglied beträgt v5-)"1 = 53,5--10,6 = 12,9. Nun sind<B>105%</B> von 12,9 = 13,545 und 205 % von 12,9 = 26,445. Es ist also vl-v2 mit 20,2 grösser als 13,545 und zugleieh kleiner als 26,-14. Weiterhin ist die Summe dieser beiden v-Wert-Differenzen, nämlich 20,2 +<B>12,9</B> = 33,1 und damit grösser als 27,5. Die Brechzahl von L5 ist mit 1,693-17 grösser als die von L1 mit 1,65110.
Ausserdem ist. die Entfernung L5 <I>=</I> L3 <I>=</I> a., + (1.l = 0,09028 grösser als die L1 = L3 = d2 <I>+</I> a1 = 0,05370.
Weiterhin ist n3 = .1,64282 und n5 = 1,69347. Ihr arithmetisches Mittel beträgt 1,668145 und ist somit grösser als n1 = 1,65110.
Durch diese konstruktiven und baulichen Massnahmen konnte das vorgesteckte Ziel in vollem Umfange erreicht und damit eine mass- gebliehe Weiterentwicklung des IIeliar-TYps erzielt werden. Aieh bei der hohen relativen Öffnung von 1 :
3,5 und darüber hinaus besitzt dieses Objektiv eine hervorragende sphäro- ehroniatische Iiorrektion mit einem so weit- gehend verminderten sekundären Spektrum, dass solche Objektive je nach ihrem speziellen Aufbau als Halb-Apoehromate ausgebildet sind oder sogar eine reguläre apoehromatische s Korrektion besitzen.
Powerful five-element lens made up of three parts standing in the air. The present invention relates to a high-speed, five-lens objective, consisting of three elements standing in the air, of which the two outer ones are made up of two individual lenses cemented to one another and have opposite strength signs. are composed so that each of the two connecting putty seams has a collecting effect.
This lens shape represents a further development of the design first proposed by H. Harting in 1899/1900 and referred to as the Heliar type in applied technology.
The present invention represents a further development of that special design of the lleliar type in which the converging putty surfaces are convex towards the interior diffusing lens and thus also towards the diaphragm. In this form, iiussei-deni are the surface powers on the individual surfaces of the inner Zer-sii-euun:
The lens is unevenly distributed, and its total power is so large that it, together with the jointly acting cemented fore link located on the side of the younger radiation range, has a combination refractive power whose value is between -4.5 and -l-1.5 dptr, based on an objective focal length of 100 mm, so that the course of parallel rays that enter the overall system on the side of the longer radiation distance,
between the uneven-sided bi-concave lens on the inside and the strongly converging putty element that follows it and is arranged on the side of the shorter radiation distance, i.e. in the rear air gap, which is mostly used as a diaphragm space, only slightly divergent or almost parallel or at most slightly convergent to the optical axis is inclined.
The aim of the present invention is to improve the image quality in the lateral image field parts even for very bright embodiments of the Heliar type, with special consideration of a particularly fine off-axis correction of the chromatic transverse deviations for several colors, i.e. over a relatively broad spectral range away.
The lens according to the patent claim of the main patent is designed in such a way that the two converging lenses arranged in the cemented outer components consist of glass with a refractive index (here and in the following always on the d-line of the Related to the helium spectrum) is greater than 1.63 and that the single uneven-sided biconcave lens on the inside consists of a hard-to-break barite-flint glass with a refractive index greater than 1,
6 and whose Abbe number v is greater than 42. This uncutted negative lens has such unequal legs that its relative deflection, which is the product of the absolute value of the radius quotient of the front surface on the object side in the sense of the photographic recording, and the image-side rear surface times the number of openings of the initial opening of the lens is understood, between the values of 8.33 and 12.00.
For the formulaic representation of this product, in accordance with the descriptive text given in the main patent, the front radius of this individual diverging lens L3 with R. on the side of the longer beam width and the rear radius of curvature facing the shorter beam width and therefore mostly adjacent to the aperture denoted by R5 and the number of openings of the (relative) initial opening of the overall lens represented by the symbol Z.
This means that the relative deflection of this negative lens can be expressed as PD for this product
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can be written, so that the conditional expression for this uneven-sided barite flint lens is 8.33 <PD <12.00.
In this framework given by the main patent, very bright structures of the Heliar type can be equipped with particularly fine image error correction that additional constructive measures are implemented in accordance with the investigations on which this invention is based, which are the subject of this patent.
According to the invention, the glass of the collector lens facing the shorter radiation range has a refractive index that is greater than 1.675, while the refractive index of the glass of the negative lens cemented with it is smaller than the arithmetic mean of the refractive indices of the other two, in the direction of the longer radiation range arranged diverging lenses.
The desired goal of "bringing about a substantial improvement in the image quality in the lateral image field parts even for very bright lenses of this type is largely achieved by this distribution of the refractive indices of the glasses according to the invention.
This makes it possible, for example, to reduce the greatest astigmatic difference within a field of view, which is covered by a main ray inclination - based on the diaphragm space of 30 against the optical axis, from over 0.70 to 0.75% to less than half, namely on about. 0.35, ö of the total focal length of the lens, with a simultaneous excellent coma correction in precisely this lateral field of view.
After investigations have been carried out, it has been shown that in the aforementioned lateral image field parts, the residual chroma aberrations can also be corrected particularly finely if such a dispersion distribution is carried out on the two chromatically overcorrecting cement surfaces that, on the one hand, the sum of the v- The difference in value on both cemented surfaces is greater than 27.5 and if, at the same time, the difference in v-value on the cemented surface facing the longer radiation width is greater than 105%,
however, it is less than 0.5% of the v-) V ert difference of the glasses that limit the other and the shorter radiation distance facing cemented surface. This makes it possible, for example, to keep the difference in image height between the blue and yellow main rays with the wavelengths .1358 AU and 5876 AU, the inclination of the latter in the diaphragm area from the optical axis being 8.0, less than three hundred thousandths the total focal length of the lens.
In the following table of numbers an example embodiment of the lens according to the present invention is given, which with a relative aperture of 1: 3.5 an anastigmatically leveled image field of almost 60 with an excellent spherochromatic correction and particularly fine correction the Ehromatisehen lateral aberrations in the lateral image field parts.
In this example, the radii of curvature of the lens surfaces are with R, the axes thickness of the lenses with cl and their distances with. a denotes. The rear air gap (a2) assigned to the side of the shorter radiation distance contains the screen, the distance from the adjacent surface vertices (R5 and R6) is given by b1 and b2. This diaphragm is denoted by B in the drawing.
The glasses used are characterized by their number and the number shown.
The total focal length of this embodiment is equal to 1.0000, and the paraxial sight for the object at infinity is with. po 'specified.
The usable system opening is <B> 0.2857. </B>
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<I> Example: </I>
<tb> F <SEP> = <SEP> 1.0000 <SEP> <B> 1 </B>: <SEP> 3.5 <SEP> pa '<SEP> = <SEP> 0.8203
<tb> R1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0.30809
<tb> dl <SEP> = <SEP> 0.07702 <SEP> n1 <SEP> = <SEP> 1.65110 <SEP> v1 <SEP> = <SEP> 58.6
<tb> R.11 <SEP> = <SEP> -0.89346
<tb> <I> dz </I> <SEP> = <SEP> 0.018-19 <SEP> <I> n @ </I> <SEP> = <SEP> 1.60266 <SEP> v2 <SEP> = <SEP> 38, -1
<tb> R3 <SEP> = <SEP> + <SEP> 5.80308
<tb> a1 <SEP> = <SEP> 0.03521 <SEP> air
<tb> R-1 <SEP> = <SEP> -0.80630
<tb> d <B> 3 </B> <SEP> = <SEP> 0.01849 <SEP> ns <SEP> = <SEP> 1.64282 <SEP> v <B> 3 </B> <SEP > = <SEP> 17.9
<tb> R5 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0.28344
<tb> <B> bi </B> <SEP> = <SEP> 0.04625
<tb> = <SEP> 0.07179 <SEP> aperture space
<tb> <I> b2 </I> <SEP> = <SEP> 0,
02554
<tb> R6 <SEP> = <SEP> infinite
<tb> d4 <SEP> = <SEP> 0.01849 <SEP>% <SEP> = <SEP> 1.58241 <SEP> v.1 <SEP> = <SEP> 40.6
<tb> R7 <SEP> = <SEP> + <SEP> 0.32195
<tb> <I> c </I> 1 <I> 5 </I> <SEP> = <SEP> 0.07271 <SEP> n5 <SEP> = <SEP> 1.69347 <SEP> v5 <SEP > = <SEP> 53.5
<tb> R3 <SEP> = <SEP> -0.52991 So it is:
n5 = 1.69347 and thus greater than 1.675, and at the same time n4 = 1.58241, and this value is less than 25- #, 2-because this is 2 arithmetic mean
EMI0003.0032
<U> 1,6.1282 <SEP> -E- <SEP> 1,60266 </U>
<tb> = <SEP> 1.62274.
<tb> 2 The v-value difference in the front link is vl-v2 = 58.6-38.4 = 20.2.
The v-value difference in the Iinterior term is v5 -) "1 = 53.5--10.6 = 12.9. Now <B> 105% </B> of 12.9 = 13.545 and 205% of 12 , 9 = 26.445. Thus, vl-v2 with 20.2 is greater than 13.545 and at the same time less than 26. -14. Furthermore, the sum of these two v-value differences is 20.2 + <B> 12.9 </B> = 33.1 and therefore greater than 27.5. The refractive index of L5 is 1.693-17 higher than that of L1 with 1.65110.
Also is. the distance L5 <I> = </I> L3 <I> = </I> a., + (1.l = 0.09028 greater than the L1 = L3 = d2 <I> + </I> a1 = 0.05370.
Furthermore, n3 = .1.64282 and n5 = 1.69347. Their arithmetic mean is 1.668145 and is therefore greater than n1 = 1.65110.
Thanks to these constructive and structural measures, it was possible to achieve the goal set in full and thus achieve a significant further development of the IIeliar-TYps. At the high relative opening of 1:
3.5 and beyond, this lens has an excellent spheroehronic correction with a secondary spectrum that is so largely reduced that such lenses, depending on their special design, are designed as semi-apoehromatics or even have a regular apoehromatic correction.