DE2147776C3 - Weitwinkel-(Fischaugen-)Objektiv - Google Patents

Description

F i g. 2A, 2B und 2C graphische Darstellungen der sphärischen Aberration, des Astigmatismus und der Verzeichnung für das in F i g. 1 dargestellte Objektiv,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Objektiv nach Anspruch 2,

F i g. 4A, 4B und 4C graphische Darstellungen ähnlich F i g. 2, jedoch bezogen auf F i g. 3,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch das crnndungsgemäße Objektiv nach Anspruch 3.

F i g. 6A, 6B und 6C graphische Darstellungen ähnlich der F i g. 2, aber auf F i g. 5 bezogen.

Entsprechend der Zeichnung, besonders den Fig. 1. 3 oder 5, weist das Fischaugen-Objektiv der vorliegenden Erfindung eine vordere Linsengruppc auf. die drei Streumenisken Ll,L2und L3 enthält, die mit ihren konvexen Oberflächen zum Objekt hin angeordnet sind, eine bikonkave Linse L4 und eine Sammellinse LS.

Die Sammellinse LS kann mit der bikonkaven Linse LA zusammengekettet sein, wie in F i g. 1 und 3 uezeigt. oder sie kann von ihr getrennt angeordnet sein, wobei ein Luftspalt bleibt, wie in F i g. 5 gezeigt. Die Oberfläche der Linse LS, die neben der Linse L4 angeordnet ist, ist konvex. Diese Linsen sind in der aufgeführten Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet, und genügen den folgenden Beziehungen:

dieser Oberflächen. Diese Bedingungen erlauben den Lichtstrahlen 10 mit Winkeln einzufallen, die gleich oder größer als der Bildfeldwinkel von 90'' sind.

Die Oberfläche der Linse L3, die nach der Linse Ll angebracht ist, hat einen Krümmungsradius, der größer ist als der effektive Durchmesser dieser Linse ist, da flach auftreffende Strahlen, die in die Linse L3 eintreten, schon durch die vorhergehenden Linsen L1 und Ll gebrochen worden sind. Die Linse L4 ist bikonkav. Ihre der Linse L3 benachbarte Oberfläche ist bezüglich dieser Linse L3 konkav. Das von den Linsen LS bis L3 gebrochene Licht wird durch die Linse L4 weiterhin gebrochen, um dann durch die Linse S hindurchzugehen und in eine nachfolgende Sammellinsengruppe mit kleinem Einfallwinkel einzutreten, um so die Flachheit des Bildfeldes wirksam aufrechtzuerhalten.

Sind die Abbezahlen für die Gläser der Zerstreuungslinse L4 und der Sammellinse LS jeweils durch V₄ und K₅ dargestellt, dann stehen sie in folgender

Beziehung zueinander:

2,0 >

² >

ξ²

> 1.0.

> 1,5

f;

wobei R₁ bis R₆ die Krümmungsradien der aufeinanderfolgenden Oberflächen der Linsen Ll bis L3 darstellen, und 0, bis 0,, die effektiven Durchmesser Da die Linsen Ll bis ΙΛ alle Zerstreuungslinsen sind, dient diese Beziehung zur Aberrationskorreklur in den Vergrößerungsoberflächen.

Der beschriebene Aufbau der vorderen Linsengruppe für ein Fischaugen-Objektiv sieht einen Bildfeldwinkel von 220 vor. aber einer solchen Linsengruppe, deren Brennweite negativ ist. muß eine Sammellinsengruppc folgen, da sie kein wirkliches Bild formen kann. Die Ausbildung der positiven Linsengruppe, die der vorderen Gruppe jeweils folgt, ist aus den Patentansprüchen zu sehen. In den Tabellen in diesen Ansprüchen stellt R den Krümmungsradius aufeinanderfolgender Oberflächen der Linsen dar. 0 ist der effektive Durchmesser der aufeinanderfolgenden Linsenoberflächen, d stellt die Linsendicken oder Luftspalte zwischen Linsen dar, η die Brechungsindizes der die Linsen formenden Gläser für die gelbe Helium-d-Spektrallinie, und Vd sind die Abbeschen Zahlen der Linsengläser.

Mit der vorliegenden Erfindung sind Wcitwinkel-Fischaugen-Objektive geschaffen, die in Einfachheit und Wirksamkeit besser sind als Systeme nach dem Stand der Technik.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

'■409 628/344

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Wejtwinke.-Fischaugen-Objektiv mit einer -Streuern ^

   angeordneten rückwärtigen Linsengruppe von positiver B^^^'^uoDe drei negative Meniskuslinsen daß in der Richtung des einfallenden Strahlenganges die vordere Linsengruppe ^{dre ne}^"_e_ _{der bikonkaven} (Ll, LZ, 13) in konvexer Anordnung zum Objekt, eine bikonkave Linse (M) und .«ⁿ« "S^g'K^J Linse angeordnete positive Linse (LS) aufweist und daß die numerischen Daten des Objektivs die lobenden id

   jgj r ^

   angeordneten rückwärtigen Linsengruppe von positiver B^^^'^ di ative Meniskuslinsen dß i d Rih d iflld Shl d v

   Gesamtbrennweite / « 6,3

   Brennweite der hinteren Linsengruppe BJ. - 37,65/

   Relative öffnung jF/2,8

   Bildfeldwinkel 220°

   die

   R, = + 143,47 •0. = 213 äi = 7,0 «1 = 1,5168 t 1,62041 ί 1,64831 Vd = 64,2 33,8 R₂ = + 52,5 02 = 104,6 d₂ = 28,0 K₃ = + 76,4 03 = 100,0 d₃ = 3,8 H₂ = 1,5168 1,72825 1,53375 Vd = 64,2 55,4 K₄ = + 31,521 -04' =fc61,0 < d. = 21,8 1,7725 49,5 K₅ = + 150,00 05 = 56,0 d₅ = 3,0 «3 = 1,5168 1,51823 Vd = 64,2 K₆ = + 17,1 06 = 33,0 d₆ = 16,5 R₇ = -60,0 dj = 7,0 /I₄ = 1,51823 Vd = 60,3 59,0 R₈ = +22,625 d_a = 0,6 1,79631 40,8 R₉ = + 23,9 J₉ = 12,6 «5 = Wd = 28,3 Kio = + 78,988 dia = 25,0 R_n = oo du = 1,8 M₆ = 1,71736 (Filter) 29,5 K₁₂ = 00 d_l2 ---. 2,8 1,5168 64,2 K₁₃ = + 278,333 d_i3 = 3,00 M₇ = Vd = K₁₄ = -185,420 d_i4 = 0,1 K₁₅ = +52,03 dis = 7,0 M₈ = Vd = K₁₆ = -28,5 d_i6 = 2,0 Tl₉ = Vd = K₁₇ = -77,0 dn = 13,0 K₁S = +45,0 dis = 8,0 «10 = Vd = Ki₉ ⁼ -14,4 d_l9 = 0,6 «11 = Vd = K₂o = -34,5 d₂₀ = 0,1 R₂₁ = -110,0 d₂₁ = 1,0 «12 = Vd = K₂₂ = + 35,0 d₂₂ = 3,5 "I₃ = Vd = R₂₃ = -25,763
2. 2. Objektiv mit einer vorderen Linsengruppe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten:

   Gesamtbrennweite/= 2,0

   Brennweite der hinteren Linsengruppe B.f. = 22,306

   Relative Öffnung F/2

   Bildfeldwinkel 220°

   = +143,47 0. = Be 215 isp ld II /I₁ «> 1,51729 Vd = 64,3 - R₁ , Vd = 31,0 = +52,63 02 = 104,5 d\ = 7,0 R₂ = +76,4 03 = 101,2 <h = 28,0 /ι, τ-, 1,51707 Vd - 64,1 K₃ . Vd = 82,0 = +33,0 04- 63,0 = 3.8 R* 'Vd = 31,1 = +125,114 05 = 57,2 d* = 21,2 /I₃ = 1,51707 Vd = 64,1 K₅ Vd =,60,4 = +17,1 06 = 33,0 d₅ = 3,0 Re folgende Daten: = -40,0 db = 16,5 /I₄ = 1,69037 Vd = 54,9 K₇ = +20,0 di = 5,0 /I₅ = 1,68871 Vd = 31,1 K₈ = +139,1 d_a = 15,0 K₉ = +600,0 dg = 240,00 /I₆ = 1,61995 Vd = 60,4 KlO = -234,7 d\o = 3,0 Ru = +53,0 du = 0,1 H₇ = 1,48617 Vd = 82,0 Rn = -53,0 ; H₈ = 1,60321 Vd = 38,1 = +55,0 du = 7,0 13 d_l3 = 1,2 ..Ji₉ = 1,61624 - Vd = 31,0 K₁₄ = -788,91 d\A -. ⁴'7 R₁₅ = +48,789 d_l5 = 48,1 /I₁₀ = 1,48617 Vd = '82,0 R₁₆ = -44,5 d_l6 = 4,7 .H₁₁ = 1,60294 - Vd = 38,1 ,Λ? = +63,1 dn = 0,7 ' ,. H₁₂ =-1,61624 RiH = +1077,78 'Iw = 4,0 ' Ri9 = +40,0 d_ig = i,o ; /I₁₃ = 1,48617 Κ₂ο = -60,0 d₂o = 4,7 /I₁₄ = 1,68871 «21 = +60,0 d_2l = 0,8 H₁₅ = 1,61995 K₂₂ = -1466,043 . Objektiv mit einer d₂₂ = 4,0 gekennzeichnet durch vorderen Linsengruppe 3 nach Anspruch 1,

   Gesamtbrennweite/= 10,2

   Brennweite der hinteren Linsengruppe B.f, — 25,09

   Relative öffnung F/4

   Bildieldwinkel 220°

   R₁ = +143,47

   K₂= +52,5

   K₃ = +76,4

   K₄ = +31,521

   K₅ = +125,0

   0, =215

   02 = 104,5

   0₃ = 101,2 04= 63,0 05 = 56,0

   Beispiel III

   </i = 7,0 </₂ = 28,0 d₃ = 3,8 c/₄ = 21,8 d₅ = 3,0

   /I₁ = 1,5168
   /I₂ = 1,5168
   H₁ = 1.5168

   Vd = 64,2

   Vd = 64,2

   Vd = 64,2

   K₆ = +17,1 0ή- 33,0

   R₇ = -90,0

   K₈ = +25,5

   R₉ = +27,16

   K₁₀= +180,0

   K₁, = +31.0

   R_n = -29,0

   K₁₃ = -58.0

   K₁₄ = +65,00

   K₁₅= -16.0

   K₁₆= -36,14

   K₁₇ = +40,0

   K₁₈ = -26,0

   K₁₉ = -679,823

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Weitwinkel-(Fischaugen-)Objektiv mit einer zerstreuenden vorderen Linsengruppe und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft.

   Fischaugenobjektive unterscheiden sich von üblichen Superweitwinkelobjektiven insbesondere durch ihre nicht verzeichnungsfreie Abbildung, die gerade Linien als gebogene Linien wiedergibt.

   Die Form der zerstreuenden Linsengruppe kann etwa in zwei Kategorien aufgeteilt werden. In einer Kategorie hat der Krümmungsradius der ersten Oberfläche des optischen Systems im Vergleich zum effektiven Durchmesser dieser Oberfläche einen großen Wert, wie es z. B. in der deutschen Patentschrift 672 393 dargestellt ist. In der anderen Kategorie ist die erste Oberfläche des optischen Systems vom Objekt her gesehen konvex, und der Krümmungsradius der ersten Oberfläche ist kleiner als ihr effektiver Durchmesser, wie es z. B. in der deutschen Patentschrift 620 538 dargestellt ist.

   Die zerstreuende Linsengruppe der erstgenannten Kategorie trägt zur Reduzierung der Abmaße des gesamten optischen Systems bei, während es gleichzeitig der große Einfallswinkel für flach auf die erste Fläche auftreffendc Strahlen mit sich bringt, daß die Strahlen an dieser Fläche stark gebrochen werden. Als Folge davon ist die Querschnittsfläche des Lichtstrahls nach der Brechung viel größer als vor der Brechung, und das hat wiederum nicht nur eine ungenügende Menge von Randlichl zur Folge, sondern auch Aberrationen, die wegen der krassen Lichtbrechung entstehen. Wenn die erste Fläche des optischen Systems plan ist, wie in der oben angeführten deutschen Patentschrift 672 393, wird die Menge des Randlichlc"! im Halb-Bildfcldwinkel 90 Null. Es ist somit ohne weiteres einzusehen, daß derartige Linsengruppen wesentliche Schwierigkeiten bereiten, wenn sie als Fischaugen-Objektiv dienen, dessen HaIb-Bildfcldwinkcl 90' überschreitet.

   776 ε 6 - 60,3 •l§§4 2 147 = 15,5 ■lit
   ff ft; = 7,0 lh = 1,62041 28,3 Jj dy = 0,7 Vd = 54.6 ds = 12,6
   = 10,0 "s = 1,72825 26.1 d₉
   d\o = 10,0 "ft = 1,51454 Vd = 54 *
   35,0 ■i
   Ht du Il Il
   oo to
   "ο Ό »7 = 1,7847 Vd = dn
   d_l3 = 11,3
   = f,6 "s =
   M₉ = 1,51454
   1,7495 Vd = 60,8 ■ft du
   d_{5 = 10,0 Vd =
   Vd = 29.5 -' ?f
   m d,6 = 10,0 "10 = 1,56384 . ■ ''V
   ^; C
   ■■'$ dn = 1,0 »11 = 1,71736 Vd = dm Vd =

   Im Fall der zweitgenannten Kategorie sind die Abmessungen des Linsensystems größer, aber die größere Tiefe der ersten Fläche bedingt einen kleineren Einfallswinkel der flach auf diese Fläche auftreffendec Strahlen und schafft dementsprechend in dieser Fläche eine geringere Lichtbrechung. Das wiederum ermöglicht, die Querschnittsflächen des Lichtstrahls vor und nach der Brechung auf einem mäßigen Wert und auf ein Verhältnis von etwa 1 :1 zu halten. Somit ist vermieden, daß die Menge des Randlichtes nicht ausreichend ist, und es ist in Wirklichkeit größer als die Menge des Lichtes, das durch die Mitte des Bildfeldes eintritt. Die geringere Brechkraft der ersten Fläche macht jedoch eine größere Anzahl von Linsen notwendig, um die Lichtstrahlen zur optischen Achse parallel zu machen. Von Vorteil ist jedoch, daß gemäß der zuvor erörterten Arbeitsweise kein Lichtabfall im Randbereich auftritt und ein großer Bildfeldwinkel crzielbar ist.

   Ein bekanntes Weitwinkel-Fischaugen-Objekliv für 6 mm Brennweite besitzt eine relative öffnung von 1 :5,6 und einen Bildwinkel von 220° (Camerart. November 1969, S. 46). Die vordere Linsengruppe umfaßt zwei negative Meniskuslinsen. Ein vorgeschlagenes und auch gebautes Weilwinkel-Fischaugen-Objektiv für 2,8 mm Brennweite, einer relativen öffnung von ί: 6,3 und einem Bildwinkel von 220' (MFM. Moderne Fotolechnik 1971, S. 551, Abb. 14) weist bereits drei vordere Meniskuslinsen auf, ohne daß die Leistungsdaten gemäß Erfindung erzielt worden sind.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in erster Liniedic relative öffnung von Weitwinkel-Fischaugcn-Objektiven zu vergrößern. Die gestellte Aufgabe wird auf Grund der in den Ansprüchen angegebenen Dalcn gelöst.

   In den Zeichnungen zeigt

   F i g. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Objektiv nach Anspruch 1,