CH681114A5 - - Google Patents

Description

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CH 681 114 A5

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Weitwinkelobjektiv gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches. Der Erfindungsgegenstand kann als Aufnahmeobjektiv in Luftbildmesskammern eingesetzt werden.

Bei Objektiven für die Luftbildaufnahmetechnik sind flächengewichtetes Auflösungsvermögen (AWAR). Auflösung an der schlechtesten Bildstelle. Verzeichnung und Färbquerfehler die Hauptleistungskenndaten zur Beschreibung der optischen Abbildungsleistung. Sie müssen in Relation zum technologischen Schwierigkeitsgrad zum Materialeinsatz und zur Masse bzw. Abmessung des Objektivs gesehen werden.

Es existieren derzeit drei qualitätsmässig vergleichbare Aufnahmeobjektive für Luftbildmesskammern:

- Das Universal Aviogon 15/4 UAG (f:4) besitzt mit einem AWAR von 75 L/mm, einer Auslösung von 40 L/mm an der schlechtesten Bildstelle und einer Verzeichnung von +/- 3 um, gemessen an der Baulänge von ca. 372 mm und dem maximalen Linsendurchmesser von ca. 234 mm, und einer 13linsigen Objektivausführung mit je einer 3- und 4fach-Ansprenggruppe relativ niedrige Leistungsdaten. Diese Leistungskenndaten für das AWAR und die Auflösung von der schlechtesten Bildstelle werden ausserdem nicht für die volle Öffnung k = 4 erreicht, sondern erst im abgeblendeten Zustand mit k = 5,6. Damit ist die maximale Öffnung bei einer Forderung nach möglichst hoher Auflösung praktisch nicht nutzbar. Für dieses Objekt ist etwa 550 nm als Achromatisierungswellenlänge gewählt worden. Dadurch bleibt der Farbquer-fehler im kurzwelligen Bereich für 480 nm unter 20 p.m. Im langwelligen Spektralbereich treten aufgrund des relativ grossen sekundären Spektrums bereits bei 650 nm 5 Farbquerfehler bis 20 um auf.

- Das Pleogon A 4/150 hat ein AWAR von 80 L/mm, eine Auflösung von 67 L/mm an der schlechtesten Bildstelle und eine Verzeichnung von +/- 5 um. Darüber hinaus ist bekannt, dass die besten Exemplare dieses Typs ein AWAR bis 96 L/mm und eine Verzeichnung von +/- um erreichen. Für die Achromatisie-rung des Farbquerfehlers wurde die Wellenlänge X = 610 nm gewählt. Aufgrund des relativ grossen sekundären Spektrums verbleibt für X = 480 nm ein Farbquerfehler von ca. 60 um und für 650 nm von ca. 5 um. Über Masse und Abmessung des Objektives ist nichts bekannt. Der materielle Aufwand ist mit 9 Linsen relativ gering. Das Objektiv besitzt jedoch extreme Linsenformen mit einem Mittendickenverhält-nis von etwa 30:1 und extremen Durchbiegungen, so dass es technologisch schwer herstellbar ist.

- Das Lamegon 4,5/150 DM besitzt ein AWAR von 90 L/mm, eine Auflösung von 70 L/mm an der schlechtesten Bildstelle und eine Verzeichnung von +/- 1 um. Leistungsbegrenzend bei der optischen Abbildung wirkt sich bei diesem Objektiv der Farbquerfehler aus. Er beträgt für 480 nm, bezogen auf die Wellenlänge 640 nm, bei der die Achromatisierung liegt, 30 um. Im langwelligen Spektralbereich von 768 nm beträgt der Farbquerfehler 20 p.m. Das realtiv grosse sekundäre Spektrum aller bekannten technischen Lösungen gewährleistet keine Unabhängigkeit der Verzeichnung von der spektralen Empfindlichkeit des Films. Es führt bei Farbaufnahmen zwangsläufig zu deutlich erkennbaren Farbsäumen und beeinträchtigt bei breitbandig sensibilisierten Schwarzweiss-Filmen das Auflösungsvermögen nachteilig. Das erzielte AWAR und das Auflösungsvermögen an der schlechtesten Bildstelle genügt nicht den höchsten Ansprüchen in der photogrammetrischen Aufnahmetechnik.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Weitwinkelobjektivs als Aufnahmeobjektiv für Luftbildmesskammern mit anspruchsvollen Leistungskenndaten und fertigungstechnisch günstigen Parametern unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochauflösendes Weitwinkelobjektiv mit einem Bildwinkel 2 8 = 90° und einer relativen Öffnung k = 4 zu schaffen, das für eine Brennweite von 150 mm auf international üblichen hochauflösenden Luftbildfilmen ein AWAR von 115 L/mm, an der schlechtesten Bildstelle eine Auflösung von 80 L/mm und eine Restverzeichnung kleiner +/-1 pm aufweist, wobei das maximale Auflösungsvermögen für eine relative Öffnung k = 4,5 erreicht werden und für die volle Öffnung der Leistungsabfall gering sein soll. Des weiteren sollen der Farbquerfehler im breitbandigen Spektralbereich von 480 nm-770 nm im gesamten Bildfeld kleiner als 10 pm und der maximale Linsendurchmesser kleiner als 2/3 der Bilddiagonale sowie die Baulänge nicht grösser als die Bilddiagonale sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Weitwinkelobjektiv, bestehend aus 11 Linsen und 14 Glas-Luft-Flächen, wobei in Lichtrichtung zentrisch zu einer optischen Achse 6 Linsen in Form eines zerstreuenden Meniskus, einer zerstreuenden Zweifach-Verbundgruppe und einer sammelnden Drei-fach-Verbundgruppe vor einer Mittenblende und nach der Mittenblende 5 Linsen in Form einer sammelnden Zweifach-Gruppe, einer sammelnden Zweifach-Verbundgruppe und eines abschliessenden zerstreuenden Meniskus angeordnet sind, wobei eine Linse aus Flussspat oder Fluorphosphatglas gefertigt ist, dadurch gelöst, dass die sammelnde Dreifach-Verbundgruppe aus einer Sammellinse, einer Zerstreuungslinse und einer weiteren Sammellinse aufgebaut ist, und dass die sammelnde Zweifach-Gruppe nach der Mittenblende eine sammelnde, aus Flussspat oder Fluorphosphatglas gefertigte Linse und einen zerstreuenden Meniskus enthält, die durch einen Luftabstand von < 0,01 mm voneinander getrennt sind.

Der Einsatz einer stark sammelnden Linse extrem niedriger Dispersion und hoher relativer Teildispersion, wie z.B. Flussspat oder Fluorphosphatglas, in unmittelbarer Nähe der Blende ermöglicht eine gleichzeitige Realisierung eines geringen sekundären Spektrums für den Farblängs- und Farbquerfeh-

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1er ohne störende Zonen des Farbquerfehlers. Die sehr grosse Brechzahldifferenz zwischen der Flussspatlinse und dem darauffolgenden Meniskus in Verbindung mit dem zwischen beiden Linsen vorhandenen, sehr schmalen Luftspalt schafft die Voraussetzung für eine sehr gute Korrektion des Öffnungsfehlers für die grosse relative Öffnung. Die nachteilige Wirkung der niedrig brechenden Flussspatlinse auf die Koma wird durch die hochbrechende blendenraumseitige Sammellinse der Dreifachgruppe kompensiert.

Die gewählten Linsenformen haben ein maximales Mittendickenverhäitnis von 1:10 und sind damit einfach herstellbar.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Linsenschnittbild eines erfindungsgemässen Objektivs,

Fig. 2 den Öffnungsfehler,

Fig. 3 die Bildfeldwölbung,

Fig. 4 die Verzeichnung und

Fig. 5 das sekundäre Spektrum für das konkrete Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 sind längs der optischen Achse 0-0', in Lichtrichtung gesehen, Linsen L1 bis L11 folgender-massen angeordnet:

- Vor einer Mittenblende B ein zerstreuender Meniskus L1, eine zerstreuende Zweifach-Verbundgruppe L2, L3 und eine sammelnde Dreifach-Verbundgruppe L4, L5, L6 und nach der Blende B

- eine sammelnde Gruppe aus einer sammelnden Linse L7 und einem zerstreuenden Meniskus L8, die durch einen geringen Luftabstand getrennt sind, und eine sammelnde Verbundgruppe L9, L10 sowie abschliessend einem zerstreuenden Meniskus L11.

Die Linsen L1 bis L11 sind durch die Krümmungsradien r1 bis r13 ihrer Linsenflächen in fortlaufender Numerierung in Lichtrichtung bezeichnet.

In der gleichen Numerierung sind die längs der optischen Achse gemessenen Linsendicken d1 bis d11 und die Luftabstände £1 bis £6 zwischen den axialen Scheiteln der Linsen bezeichnet.

Die Brechzahlen der verwendeten Gläser sind mitnl bis n11, die Abbe-Zahlen mit V1 bis V11 in bekannter Weise ebenso gekennzeichnet, wobei diese Zahlen auf die e-Linie, d.h. X = 546,0740 nm, bezogen sind.

Die folgende Datentabelle enthält die konkreten Konstruktionsdaten eines erfindungsgemässen Weit-winkelobjektives, wobei die Längenangaben auf die Brennweite f = 1 normiert sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die gute geometrische optische Korrektion als Voraussetzung für die gute Auflösung.

In Fig. 4 ist die Verzeichnung und in Fig. 5 der Farbquerfehler des Objektivs dargestellt.

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Linsen Radien Dicken/ Brechzahlen Abbe-Zahlen

Luftabstände ne Ve

r1 =+4,2149

L1

r2 =+0,4770 r3=+0,6420

d1 =0,0722 11 =0,2196

n1 =

1,51985

V1 =60,80

L2

r4 =+1,9039

d2 = 0,2297

n2 =

1,70065

V2 = 46,67

L3

r5 =+0,7094 r6 =+0,6349

d3 = 0,0984 12 = 0,0345

n3 =

1,52294

V3 = 59,90

L4

r7=-0,6241

d4 = 0,1967

n4 =

1,69649

V4 = 53,29

L5

r8 = +0,7164

d5 = 0,0394

n5 =

1,55156

V5 = 45,13

L6

r9 =+1,6418 r10 =-6,4468

d6 = 0,0623 13 = 0,0842

n6 =

1,69649

V6 = 53,29

L7

r11 =-0,2319 r12 = -0,2333

d7 = 0,1280 14 = 0,0017

n7 =

1,43495

V7 = 94,74

L8

r13 = -0,4537 r14 = +1,4434

d8 = 0,1588 15 = 0,0013

n8 =

1,73430

V8 = 28,12

L9

r15 =-3,0995

d9 = 0,1645

n9 =

1,72794

V9= 37,73

L10

r16 = +1,3011 r17 =-0,4671

d10 = 0,0722 16 = 0,3330

n10

= 1,57126

V10 = 55,73

L11

r18 =-1,2586

d11 =0,0722

n11

= 1,51859

V11 =63,86

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Weitwinkelobjektiv, bestehend aus 11 Linsen und 14 Glas-Luft-Flächen, wobei in Lichtrichtung zentrisch zu einer optischen Achse (0-0') 6 Linsen (L1, L2, L3, L4, L5, L6) in Form eines zerstreuenden Meniskus (L1), einer zerstreuenden Zweifach-Verbundgruppe (L2, L3) und einer sammelnden Dreifach-Verbundgruppe (L4, L5, L6) vor einer Mittenblende (B) und nach der Mittenblende (B) 5 Linsen (L7, L8, L9, L10, L11), in Form einer sammelnden Zweifach-Gruppe (L7, L8), einer sammelnden Zweifach-Verbundgruppe (L9, L10) und eines abschliessenden zerstreuenden Meniskus (L11) angeordnet sind, wobei eine Linse aus Flussspat oder Fluorphosphatglas gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die sammelnde Dreifach-Verbundgruppe (L4, L5, L6) aus einer Sammellinse (L4), einer Zerstreuungslinse (L5) und einer weiteren Sammellinse (L6) aufgebaut ist, und dass die sammelnde Zweifach-Gruppe (L7, L8) nach der Mittenblende (B) eine sammelnde, aus Flussspat oder Fluorphosphatglas gefertigte, Linse (L7) und einen zerstreuenden Meniskus (L8) enthält, die durch einen Luftabstand von < 0,01 mm voneinander getrennt sind.

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