DE2148239B2 - Weltwinkel Objektiv fur foto graphische Zwecke - Google Patents

Description

= 44,9

Vd ₃ = 58,1

H₄ = 1,7725 Vd₄ = 49,5

H₅ = 1,51680 Vd₅ = 64,2

variabel zur Anpassung an den Objektabstand

H₆ = 1,51680 Vd_b = 64,2

M₇ = 1,78470 Vd₁ = 26,1
H₈ = 1,74443 Vd₆ - 47,9

H₉ = 1,713 Vd₉ = 53,9

fc = 1406,3, B.F. = 136,1

Die Erfindung bezieht sich auf ein hochgeöffnetes Weitwinkel-Objektiv für fotografische Zwecke.

Zur Erzielung eines Weitwinkel-Objektivs ist es bekannt (französische Patentschrift 1 145 025), ein Vorsatzsystem aus zwei Wirkungsgruppen vor das eigentliche Objektiv zu schalten, wobei die Vordergruppe des Vorschaltsystems eine einfache sammelnde und zwei einfache zerstreuende Linsen, von denen mindestens eine ein konvexer Miniskus ist, aufweist. Die eine zwischen den Glaslinsen eingeschlossene Luftlinse ist divergierend und die andere konvex konvergierend. Unter diesen Bedingungen wird die Aufeinanderfolge der drei Glaslinsen als unwichtig angesehen.

Es ist auch bereits ein Weitwinkelobjektiv vom umgekehrten Teleobjektiv-Typ bekannt (deutsche Offenlegungsschrifl 2 004 245), die eine ähnliche Linsenunordnung wie der Anmeldungsgegenstand aufweist, ohnejedoch die Leistungsdaten des neuen '.. eitwinkel-Objektivs zu erreichen, insbesonder was die Möglichkeit von Nahaufnahmen angeht. Die Ursache für die mäßige Öffnung der Weitwinkel-Objektive vom umgekehrten Teleobjektiv-Typ liegt darin, daß die negative Brechkraft der vordersten Linsengruppe einen solchen hohen Absolutwert hat, daß es schwierig ist, die negative Verzeichnung, die sphärische Aberration und insbesonder die Koma zu korrigieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fotografisches Weitwinkel-Objektiv mit ausreichend großer Schnittweite, einer öffnung von F 2,0 und einem Bildfeldwinkel größer als 74° zu schaffen, wobei die verschiedenen Objektivfehler, auch für Nahaufnahmen, gut korrigiert sind.

Die gestellte Aufgabe wird auf Grund der im .Anspruch angegebenen Daten gelöst.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

F i g. 1 eine Schnittansicht durch das erfindungv d5 gemäße Objektiv,

F i g. 2 eine graphische Darstellung verschiedener Linsenfehler des Objektivs, nämlich der sphärischen Aberration [A), des Astigmatismus (ß), der Verzeich-

nung (C) für unendlich große Objektentfernung, und der sphärischen Aberration, des Astigmatismus und der Verzeichnung (D), (E) und (F) für eine Nahaufnahme bei einer Vergrößerung von Vio-

Im folgenden wird auf F i g. i Bezog genommen, in welcher das erfindungsgemäße Weitwinkel-Objektiv eine Reihe von — von der Objektseite her gesehen — aufeinanderfolgend angeordneter optischer Glieder aufweist. Diese umfassen eine negative Meniskuslinse Ll mit objektseitig konvexer Vorder- fläche, eine positive Linse L 2, eine negative Meniskuslinse L 3 mit konvexer Vorderfläche, eine bikonvexe Linse L 4, die mit einer negativen Linse L 5 verkittet ist, eine bikonvexe Linse L 6, eine Blende S, eine bikonkave Linse L 7, eine positive Meniskuslinse L 8 mit konkaver Vorderfläche und eine positiver Linse L 9. Bei Betrachtung in Lichteinfallrichtung werden die Krümmungsradien der aufeinanderfolgenden Linien durch r_ur₂... r_l7, die Dicken der Linsen und der Luftspalte mit d_u d₂... d_Xb und die Brechungsindizes der jeweiligen Linsengläser mit n„ n₂ ... n₉ gekennicichnet. Die Linsen von der negativen Meniskuslinse Ll bis zur negativen Linse L 5 bilden zusammen eine vordere Wirkungsgruppe C und die Linsen von der bikonvexen Linse L 6 bis zur positiven Linse L 9 bilden zusammen eine rückwärtige Wirkungsgruppe M, wobei der Abstand zwischen der vorderen Linsengruppe C und der rückwärtigen LinsengruppeM variabel ist, um auch bei geringer Objektentfernung eine gute Korrektion zu erhalten. Das Linsensystem ist so ausgebildet, daß es die folgenden Bedingungen erfüllt:

\fc\> df

(D

M₅ — H₄

5/	/	8	" 10/	I	0,45/	(2)
/I4 — /I5 >	0,1
'Ίο > I	I-»	Ίι Ι			(3)
0,55/ < I	I-»	"l2i	< 0,73/	(4)
0,25/ <	dn	+ I	i/,3 + rfI4 <	(5)

wobei fc die kombinierte Brennweite der vorderen Wirkungsgruppe C und / die Brennweite des Gesamtsystems bezeichnet.

Die Bedingung (1) bedeutet, daß der Absolutwert der kombinierten Brennweite fc der von der negativen Meniskuslinse L1 bis zur negativen Linse L 5 gebildeten Wirkungsgruppe größer als der Wert der Gesamtbrennweite / ist und daß dieser Abschnitt C des Linsensystems en im wesentlichen umgekehrtes afokales Galileisystem als Vorschaltsystem darstellt, während die bikonvexe Linse L 6 bis zur positiven Meniskuslinse L 9 ein Hauptsystem M mit positiver Brechkraft bilden. Es ist also die Kombination eines umgekehrten im wesentlichen afokalen Galileisystems Γ und eines Hauptsystems M vorgesehen. Allgemein gesprochen neigt das umgekehrte Galileisystem zu negativer Verzeichnung, innerer Koma, überkorrigieiter sphärischer Aberration und, relativ zum Hauptsystem, zu kleinem Bildfeldwinkel, was eine geringe Krümmung des Bildfelds zur Folge hat.

Die Korrektur der sphärischen Aberration und der Verzeichnung erfolgt insbesondere in dem umgekehrten Galileisystem C. Die Verwendung von zwei getrennten negativen Linsen, beispielsweise der negativen Meniskuslinse L1 und L 3, ist auf eine zusätzliche Aufteilung des Anteils der Brechkraft gerichtet, wodurch die sphärische Aberration und Koma verringert wird, und die zwischen ihnen angeordnete positive Linse L 2 dient zur Korrektur der negativen Verzeichnung.

Im folgenden wird die Bedingung (2) betrachtet, die lautet:

JL Hfl" "± _1
5/ ^> V ^> 10/

JI₄ — H₅ > 0,1

Diese Bedingung ist für die Korrektur der sphärischen Aberration einzuhalten. Im einzelnen bedeutet sie, daß der Krümmungsradius r₈ eine Brechkraft erfordert, die erheblich größer als die an der Zwischenfläche zwischen zwei Linsen zu erwartende Brechkraft ist, und einen hohen Grad an Korrektur der sphärischen Aberration bewirkt, die bei optischen Systemen mit einer öffnung von F: 2 selbstverständlich berücksichtigt werden muß. Nach dieser Bedingung tritt ein hoher Grad von sphärischer Aberration im negativen Sinn auf, wenn die Brechkraft der Linse ihre obere Grenze überschreitet, und sie nimmt eine positive Krümmung an, wenn die untere Grenze der Brechkraft überschritten wird. Die Vergrößerung des umgekehrten Galileisystenis C liegt bei etwa 0,7, was zur Verminderung des Auftreffwinkels auf das Hauptsystem M und zur Erreichung eines guten endgültigen Bildfeldes dient.

Die Bedingung (3) lautet:

r₁₀ > |-r,,|.

Diese Bedingung bezieht sich auf die Korrektur der inneren Koma. Diese Bedingung führt zu einer Brechkraft in der Vorderfläche der bikonvexen Linse L 6, die geringer als die in der rückwärtigen Fläche dieser Linse ist. Die Form dieser Linse ist angepaßt an die Kurve der sphärischen Aberration in negativem Sinn, wenn ein weiter von der Linse entfernterer Objektpunkt in einen näher an der Linse liegenden Brenn- punkt gebracht werden soll. Eine solche Linsenform führt zu einer positiven Sinusbedingung und schafft äußere Koma, wodurch die von dem umgekehrten Galileisystem C erzeugten inneren Koma unwirksam gemacht werden.

Bedingung (4) dient zur Umwandlung eines durch die bikonvexe Linse L 6 hindurchtretenden konvergierenden Lichtstrahls mit großer negativer sphärischer Aberration in einen divergierenden Lichtstrahl und dadurch zur Korrektur der sphärischen Aberra tion in positivem Sinn, wobei die Sehnittweite erheb lich vergrößert wird. Das bedeutet, daß die Bedingung (4), d. h.

0,55/ < |-r,₂| < 0,73/

anzeigt, daß die Vorderfläche der bikonkaven Linse Ll einen größeren Absolutwert der negativen Brechkraft hat. Diese Bedingung dient deshalb zur Korrektur der von der bikonvexen Linse L 6 erzeugten negativen sphärischen Aberration. Wenn die untere Grenze der Bedingung (4) überschritten wird, wird die sphärische Aberration überkorrigiert, und wenn die obere Grenze überschritten wird, wird die sphärische Aberration

nicht allein unterkorrigiert, sondern es kann auch keine große Schnittweite erreicht werden. Die Bedingung (4) reicht jedoch nicht zur Erhöhung der Schnittweite auf einen erforderlichen Wert hin, und far diesen Zweck muß außerdem die Bedingung (5) erfüllt sein, die lautet:

0,25/ < d₁₂ + d_l3 + d_u < 0,45/.

Diese Bedingung bestimmt den Scheitelabstand zwischen der Vorderfläche der bikonkaven Linse Ll und der rückwärtigen Fläche der positiven Linse L 8. Zwischen diesen Flächen wirkt keine positive Brechkraft, so daß ein größerer Wert von d₁₂ + rf₁₃ + d_u zu einer größeren Schnittweile führt. Mit anderen Worten, wenn der untere Grenzwert der Bedingung (5) erreicht wird, kann die notwendige Größe der Schnittweite nicht mehr erhalten werden, und wenn die obere Grenze überschritten wird, wird die Schnittweite zu lang, und das Bildfeld neigt zu einer Krümmung in positivem Sinn.

Durch Erfüllung sämtlicher vorstehend erläuterter Bedingungen kann ein Weitwinkel-Objektiv geschaffen werden, welches eine öffnung von F: 2, einen Bildfeldwinkel von 74,5^C und eine Schnittweite hat, die l,3mal so groß wie die Brennweite ist.

Allgemein kann gesagt werden, daß bei Objektiven vom umgekehrten Teletypus ein sehr geringer Objekl-Abstand (Nahaufnahme) eine Krümmung des Bildfeldes in positivem Sinn zur Folge hat und daß der Grad dieser Krümmung um so größer ist, je größer die relative öffnung und der Bildfeldwinkel sind. Bei einem Weitwinkel-Objektiv mit relativ großer öffnung, wie bei dem eifindungsgemäßen Objektiv, muß der Abstand für Nahaufnahmen deshalb üblicherweise auf die Größenordnung von 20/ beschränkt werden. Daraus erklärt sich die Tatsache, daß ein Weitwinkel-Objektiv, dessen Bildfeldwinkel in der Größenordnung von 60° liegt, üblicherweise einen kürzeren Nahaufnahmeabstand hat, als ein Weitwinkel-Objektiv, dessen Bildfeldwinkel in der Größenordnung von 74 liegt, obwohl das erstere eine längere Brennweite und eine größere relative öffnung hat. Die erfindungsgemäße Kombination eines im wesentlichen afokalen umgekehrten Galileisystems C und eines Hauptsystems M ermöglicht es, den Abstand d^ zwischen ihnen in Abhängigkeit vom Aufnahmeabstand zu verändern, so daß die positive Krümmung des Bildfeldes praktisch aufgehoben wird. Die Abweichungen in der sphärischen Aberration und der Verzeichnung, die in diesem Fall auftreten können, sind vernachlässigbar, weil sie durch das umgekehrte im wesentlichen afokale Galileisystem C selbst korrigiert werden.

Die Linsenfehler des erfindungsgemäßen Objektivsystems sind in F i g. 2 graphisch dargestellt, wobei (A), (B) und (C) in dieser Reihenfolge die sphärische Aberration, den Astigmatismus und die Verzeichnung für einen unendlich großen Aufnahmeabstand und (D), (£) und (F) die sphärische Aberration, die Astigmatismus und die Verzeichnung für eine Nahaufnahme bei einer Vergrößerung von β — —'/Ίο wiedergeben. Im Falle einer Nahaufnahme bei einer Vergrößerung in der Größenordnung von V10 wird eine gute Korrektion erreicht, ohne daß, verglichen mit den Werten bei unendlichem Aufnahmeabstand, erhebliche Differenzen auftreten. Im vorliegenden Fall liegt die Größe der Änderung des Linsenzwischenraums d₉ bei — 2,2 mm für/ = 100 mm.

Die Seideischen Aberrationsfaktoren der jeweiligen brechenden Flächen des erfindungsgemäßen Objektivs sind in der folgenden Zusammenstellung angegeben, wobei 1, II, III, IV und V die sphärische Aberration, Koma, Krümmung des ersten Hauptschnitts Krümmung des zweiten Hauptschnitts und Verzeichnung bezeichnen:

linse Nr.

9
10
11
12
13
14
15
16
17

0.020

-2.042
0.505

- 0.007
0,144

-8.111
7.005
0.718

-0,013
0.0170 6.568
-10.598

-1.334
0.035
2.043

-0.(HHMH 5.2 58
0.809

"T

11	1 I I 0.295	1 ν
0.029	-0,742	0.211
0,403	0.385	-0,583
0.186	-0,296	0,248
0,026	0.435	-0,103
0.110	-0.850	0.265
0,822	0.596	-0,683
0.723	0.576	0.447
0.348	-0,220	O.23l>
0,022	0,247	-0,144
0.027	2.292	0.159
2.078	-1,779	0.978
1.993	- 2.806	-1.030
1.082	0,895	-1,051
0.111	0.695	0.18:
0.352	-0,079	0.602
O.(H*)7	0,403	0.005
0.366	0.047	0.352
0.131	0.093

0,304 0.115 0.Ü91

-0.379 0,204

-0.069 0,046 0,116

-0,250 0.255

-0.309 0.194

-0.852 0,583 0.080 0,3 V»

- 0.025 Γ..187

Es zeigt sich,daß erfindungsgemä ß ein verbessertes Weit winkel-Objektiv fiir photographische .'.wecke \ crfügba gemacht wird, das im Vergleich zu den bekannten Objektivsystemen überlegene Eigenschaften uz\.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Weitwinkelobjektiv vom Typ emes umgekehrten. Teleobjektivs für photographische Zwecke, gekennzeichnet durch die folgenden Daten:

   Bildfeldwinkel 74,5°, Brennweite 100,0 nun, rel. öffnung 1:2

   T₁ = +227,238

   r₂ = +76,224

   r₃ = +237,762

   r₄ = +5956,748

   r_s = +213,252

   r₆ = +63,986

   r_n = +117,098

   r₈ = -134,266

   r₉ = +321,241

   r₁₀ = +297,203

   r_u = -106,388

   r₁₂ = -67,133

   r_l3 = +253,497

   r₁₄ = -244,755

   r₁₅ = -76,923

   r₁₆ = +875,524

   r₁₇ = -127,295

   rf, = 11,189

   rf₂ = 22,727

   d₃ = 16,434

   tU = 0,350

   d₅ = 6,993

   rf«, = 38,461

   d-, = 23,427

   J₈ = 15,743

   dg = 5,245

   rf_l0 = 17,483

   rf,, = 20,280

   J₁₂ = 18,881

   d,₃ = 4,895

   rf_u = 11,888

   rf, 5 = 0,350

   rf,* = 12,238

   η, = 1,62299
   n₂ = 1,744 π₃ = 1,62299

   Vd₁ = 58,1