DE932162C

DE932162C - Lichtstarker Tele-Anastigmat

Info

Publication number: DE932162C
Application number: DEV6290A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Wilhelm Dr Tronnier
Original assignee: Voigtlander AG
Current assignee: Voigtlander AG
Priority date: 1953-09-18
Filing date: 1953-09-19
Publication date: 1955-08-25

Description

Die Erfindung betrifft einen lichtstarken Anastigmaten nach Art der Tele-Systeme, dessen bildseitige Schnittweite für das ferne Objekt deutlich kleiner ist als ein Drittel seiner Äquivalentbrennweite. Objektive dieser Art sind grundsätzlich in der Weise aufgebaut, daß ein zusammengesetztes und der Seite der längeren Strahlungsweite zugekehrtes Vorderglied von positiver Gesamtbrechkraft durch einen großen Luftabstand von einem ebenfalls zusammengesetzten und auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite stehenden Hinterglied, welches eine zerstreuende Gesamtwirkung besitzt, getrennt ist, wobei die Systemblende im allgemeinen in dem genannten großen Luftabstand zwischen den beiden Doubletgliedern angeordnet ist.

Die vorbekannten Objektive dieser Art sind im allgemeinen derart aufgebaut, daß die Vorderglieder nach Art des Fraunhofer sehen Objektivtyps aus einer bikonvexen Sammellinse und einer nachfolgenden ungleichschenkligen Zerstreuungslinse zusammengesetzt sind, während das im Sinn der photograp'hischen Aufnahme diesem sammelnden Vorderglied nachfolgende zerstreuende Hinterglied meist dem Typus der Gauss-Objektivhälfte angehört. Es sind jedoch auch Telephoto-Objektive bekanntgeworden, bei denen dieses bildseitige negative Hinterglied ebenfalls die Form des Fraunhoferschen Objektivtyps besitzt, dessen bikonvexe Sammellinse dem positiven Vo,rderglied zugekehrt ist, der auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite ein ungleichschenkliges Negativglied nachfolgt. Eine neuerdings vorgeschlagene Unterart dieser letzteren Bauform, besitzt dabei ein solches im Sinn der photograpfaischen Aufnahme bildseitiges Negativglied, dessen stärkst gekrümmter Hohlradius dem sammelnden Vorderglied zugekehrt ist. Der Telephoto-Effekt — als der Kehrwert des Verhältnisses der resultierenden bild-

seitigen Sdinittweite zur Gesamtbrennweite — liegt bei den leistungsfähigsten Systemen dieser Art in der Nähe von 2,5.

Es ist bereits gemäß älteren Vorschlägen versucht worden, die Gesamtleistung derartiger TeIe- - Anastigmate dadurch zu steigern, daß man eines oder mehrere dieser Bauelemente aufgespalten oder durch verkittete Linsengruppen ersetzt hat. E,s ist weiterhin versucht worden, die angestrebte Leistungssteigerung durch die Einführung sehr stark gekrümmter Flächen, insbesondere sehr stark gekrümmter Kittflächen, zu erreichen. Auch diese Bemühungen führten im allgemeinen nicht zum Ziel, da sehr starke Flächenkrümmungen, insbesondere bei weit geöffneten Linsen, immer mit großen Nachteilen behaftet sind.

Durch die Erfindung wird ein neuer Weg beschriften und damit das Ziel der Schaffung besonders leistungsfähiger Tele-Objektive in vollem Umfange erreicht durch die Weiterentwicklung jener neuerdings vorgeschlagenen Objektivunterart, bei der dem sammelnden Vorderglied I, II Fraunhoferscher Bauart ein zerstreuendes Hinterglied III, IV ebenfalls Fraunhoferscher Linsenform derart nachgeschaltet ist, daß in Übereinstimmung mit den anspruchsgemäßen Kennzeichnungsmerkmalen der zwischen Vorder- und Hinterglied angeordnete große Luftabstand a₂ größer ist als ein Drittel der Äquivalentbrennweite des Gesamtobjektivs und seinerseits auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite von einer bikonvexen Sammellinse III begrenzt wird, der eine ungleichschenklige Zerstreuungslinse IV nachfolgt, die ihrerseits der voraufgehenden Sammellinse III ihre stärkst zerstreuende Außenfläche R₂ als Hohlfläche zukehrt, deren Krümmungsradius deutlich größer ist als i8°/o der Äquivalentbrennweite des Gesamtobjektivs, jedoch den Betrag von 36% derselben nicht überschreitet, und deren Flächenscheitel vom Scheitel der im Sinn der photographischen Aufnahme letzten Fläche des Vordergliedes einen längs der optischen Achse gemessenen Abstand besitzt, der größer ist als 40% der Äquivalentbrennweite des Gesamtobjektivs. Durch die Anwendung dieses neuen Konstruktionsprinzips gelingt es, der ausübenden Technik Tele-Anastigmate zu erschließen, deren Telephoto-Effekt deutlich größer ist als 3,5.

Im Verlauf der zur vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen hat es sich weiter gezeigt, daß der Telephoto-Effekt über 4 hinaus gesteigert werden kann, wenn dem der Blende nachfolgenden Sammelglied III eine Eigenbrechkraft erteilt wird, die größer ist als das i,2fache der Äquivalenthrechkraft des Gesamtobjektivs. Es wurde weiter gefunden, daß unter Erhaltung der durch den Stand der Technik bekannten Abbildungsleistung der Telephoto-Effekt noch in überraschender Weise dadurch .steigerfoar ist, daß die stark brechende Sammellinse III derart gestaltet wird, daß ihr der längeren Strahlungsweite zugekehrter Vorderradius einerseits größer ist als der Vorderradius der Frontlin.se I und andererseits kleiner ist als der Vorderradius des dieser Frontlinse nachfolgenden Zerstreuungsgliedes II des Tele-Positiv,s Fraunhoferscher Bauform.

Hierdurch werden der ausübenden Technik TeIe-Anastigmate erschlossen, deren Telephoto-Effekt noch über 4,4 hinausgeht.

Telephoto-Systeme mit einem Telephoto-Effekt von etwa 3,5 bis 4 sind .an sich bereits vor einigen Jahrzehnten vorgeschlagen worden. Sie konnten jedoch keine praktische Bedeutung erlangen, da sie zwar Tele-Ob j ekti ve, aber keine Tele-Anastigmate waren. Ihnen mangelte die erforderliche anas tigmatische Bildfeldebnung, die eine unabdingbare Voraussetzung für ihre praktische Brauchbarkeit bildet. Bei diesen älteren Vorschlägen ist die Bildentstehung in den seitlichen Gesichtsfeldteilen dadurch einschlägig gestört, daß sie mit zunehmendem Bildwinkel eine stark zunehmende Bäldfeldkrümmung und zusätzlich noch einen mit der Strahlenneigung progressiv zunehmenden Astigmatismus besitzen.

Demgegenüber betrifft die Erfindung TeIe-Anastigmate, bei denen innerhalb ihres gesamten nutzbaren Gesichtsfeldes eine .anastigmatische BiIdfeldebnung vorliegt, wobei also das ausgedehnte Objekt wirklich in der Schichtebene der photographischen Emulsion als der Auffangbildebene abgebildet wird. Diese Tele-Anastigmate finden durch die Anwendung des vorliegenden neuen Konstruktionsprinzips auif die beschriebene Bauform ihre dargelegte fortschrittliche Weiterentwicklung.

Die Linsenglieder der neuen Objektive besitzen dabei vorteilhaft eine bauliche Gestaltung, welche durch folgende Radiengrenzen der an Luft grenzenden Außenflächen R und R' umrissen wird, wobei für jedes Glied mit R der der längeren Strahlungsweite zugekehrte Vorderradius und mit R' der rückseitige Außenradius, der das Glied auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite begrenzt, bezeichnet ist:

0,25 f < R < 0,60 f

Glied I

Glied II

0,60 f < —R' < 00 o,6of < —R < 1,50 f ± f < R' < 00

Blendenraum : a_% >

Glied III

Glied IV

R₁ < R <—R_u 0,50 f < —22' <2,5of

0,18 f < -R₂ < 0,36 f ± 0,5 f < R' < 00

wobei mit R% die charakteristische stärkst gegekrümmte und gegen die B lende und damit gegen die längere Straihlungsweite hohle zerstreuende Außenfläche des negativen Hintergliedes bezeichnet ist.

In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand durch Linsenachsenschnitte dargestellt. In der Fig. ι ist zugleich das Bezeichnungsschema eingetragen. Die zu beiden Seiten der mit B bezeichneten Blende angeordneten Linsengruppen I,

II und III, IV sind ebenso wie die Radien R, Linsendicken d und Luftabstände α der Reihe nach von der Seite der längeren Strahlungsweite nach der Seite der kürzeren Strahiungsweite hin durchnumeriert. Die verwendeten Gläser sind in gleicher Reihenfolge durch ihre mittleren, auf die gelbe Spektrallinie des Heliumlichtes bezogenen Brechzahlen πα ^un(i iⁿ bezug auf ihre Farbenzerstreuung durch den ihnen jeweils zugeordneten numerischen Wert der Abbeschen Zahl ν charakterisiert.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung für eine Äquivalentbrennweite von f = 150 mm in natürlicher Größe gegeben, dessen relative Öffnung 1:5,9 ist.

In Fig. 3 ist eine sehr lichtstarke Ausführungsform dargestellt, bei der beide zerstreuend wirkenden Teilglieder II und IV in Vorder- und Hinterglied aus verkitteten Linsen .zusammengesetzt sind, wobei beiden Kittflächen vorwiegend chromatische Korrektionswirkungen zuerteilt wurden. Sollen diese Kittflächen außerdem noch eine stärkere Wirkung auf monochromatische Bildfehler ausüben, so wird für sie in an sich bekannter Weise eine Glaswahl vorgesehen, bei der an ihnen eine stärkere Differenz der %-Werte der Brechzahlen vorliegt. Die der Abbildung zugrunde gelegte Brennweite beträgt ebenfalls f = 150 mm und gibt ein lichtstarkes System, dessen relative öffnung 1:4,7 beträgt und dessen Aufbau dem nachfolgenden Zahlenbeispiel proportional ist.

Die Daten der Zahlentafel für diese Ausführungsform beziehen sich auf die Brennweite f = 100 mm. Dementsprechend sind auch die Radien der Linsen sowie die längs der optischen Achse gemessenen Linsendicken und Luftabstände in Millimeter angegeben. Die bildseitige Schnittweite des Objektivs ist mit P₀' bezeichnet. Der Telephoto-Effekt beträgt 4,442.

Das Objektiv, gemäß diesen Daten, beinhaltet gleichzeitig auch die verschiedenen Nebenregeln zur baulichen Ausgestaltung der vorliegenden TeIe-Objektivart. Diese Nebenregeln sind in den Unteransprüchen im einzelnen gekennzeichnet. Sie beziehen sich auf das im Hauptanspruch niedergelegte Konstruktionsprinzip; selbständiger Schutz wird für sie nicht begehrt.

Zahlenbeispiel

II

III

f =	ioo mm	38,146 162,87	A₁ =	ι :4,	7	»,=	i,5i566	Po =	22,51 mm
R, =	-I-			2,4290	Luft			= 60,8
		89,061 66,648 plan	d₃ =	2,2294	n.₂ =	1,66894 1,67326
R_s =	+		H =	0,8318 1,9964		"3	= 32,2 = 47.1
		52,706 98,637	4.-	45,685	^: 1,60393
R_a = A₇ =	+		«3 =	1,6970			= 54.6
		24,687 21,302	*,=	5.1575	1,67326 1,66894
Rz = R_s = R, =	+ +		0,5989 1,6970	Blendenraum	"5 "β	= 47,i = 32,2
«4 =
Luft
W₅ = W₈ =

IV

Es ist also a₂ = 45,685 größer als 33»333· Der Krümmungsradius der Fläche R_z = R₈ ist mit 24,687 also größer als 18 und zugleich kleiner als 36. Der Abstand zwischen der letzten Fläche des Vordergliedes R₅ und dieser charakteristischen Zerstreuungsfläche R₂ = R₈ ist gleich der Summe der Flächenabstände a₂ + d_i + α_Ά = 52,5395, ist also größer als 40.

Die positive Brechkraft des Gliedes III ist Ψιιι — 15'dptr. und beträgt somit das i,5fache der

Äquivalentbrechkraft des Gesamtobjektivs, ist also größer als das i,2fache derselben.

Weiter ist R₆ = 52,706 größer als R'_t = 38,146 und kleiner als |i?₃| = 89,061.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Lichtstarker Tele-Anastigmat aus zwei durch einen großen Luftabstand getrennten zusammengesetzten Gliedern, von denen sowohl

das der Seite der längeren Strahkingsweite zugekehrte sammelnde Vorderglied als auch'das nachfolgende zusammengesetzte, zerstreuend wirkende Hinterglied die Bauform des Fraunhoferschen Objektivtyps besitzen und somit aus einer bikonvexen Sammellinse und einer nachfolgenden ungleichschenkligen Zerstreuungslinse, welche ihre stärkst gekrümmte Außenfläche als zerstreuend wirkende Hohlfläche der

ίο Seite der längeren Strahlungsweite zukehrt, zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der große Luftabstand (a₂) zwischen dem sammelnden Vorderglied (I, II) und dem zerstreuend wirkenden Hinterglied (III, IV) größer ist als ein Drittel der Äquivalentbrennweite des Gesamtobjektivs, dessen im Sinn der photographischen Aufnahme als letztes Glied zählendes Negativsystem (IV) seine charakteristische stärkst zerstreuende Außenfläche (Rz) den voraufgehenden Gliedern als Hohlfläche zukehrt, deren Krümmungsradius deutlich größer ist als i8°/o der Äquivalentbrennweite, jedoch den Betrag von 36% derselben nicht überschreitet, und deren Flächenscheitel vom Scheitel der im Sinn der photographischen Aufnahme letzten Fläche des Vordergliedes einen längs der optischen Achse ,gemessenen Abstand besitzt, der größer ist als 40% der Äquivalentbrennweite des Gesamtobjektivs.
2. Lichtstarker Tele-Anastigmat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenbrechkraft des den Blendenraum auf der Seite der kürzeren Strahlungsiweite begrenzenden Sammelgliedes (III) größer ist als das i,2fache der Äquivalentbrechkraft des Gesamtobjektivs.
3. Lichtstarker Tele-Anastigmat nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Blendenraum auf der Seite der kürzeren Strahlungsweite begrenzende Vorderradius des Sammelgliedes (III) einerseits größer ist als der Vor der radius des Frontgliedes (i) und andererseits kleiner ist als der absolute Wert des gegen die Seite der längeren Strahlungsweite ho'hlen Vorderradius des diesem Frontglied nachfolgenden Zerstreuungsgliedes (II) des Tele-Positivs Fraunhoferscher Bauform.
4. Lichtstarker Tele-Anastigmat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der Teilglieder (I bis IV) aus zusammengesetzten Einzelelementen aufgebaut sind, deren Gläser unterschiedliche physikalische Eigenschaften nach Brechung oder nach Farbenzerstreuung oder nach Brechung und Farbenzerstreuung besitzen.
5. Lichtstarker Tele-Anastigmat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende bauliche Gestaltung der Linsenglieder:

Glied I

Glied II

Glied III

Glied IV

0,25 f < R < 0,60 f 0,60 f < —R' < 00 0,60 f < —R < 1,50 f

± f < R' = 00

Blendenraum: «₂ > fls

R₁ < R < -R_n 0,50 f <—R' < 2,50 f 0,18 f < -Rz < 0,36 f ± 0,5 f < R' < 00
6. Lichtstarker Tele-Anastigmat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende bauliche Gestaltung der Linsenglieder:

Glied I

Glied II

Glied III

Glied IV

-R=+ 0,38 R' = — 1,6 R = — 0,9 R' = plan

Blendenraum: a₂ = 0,45 R = + 0,5 R' = — ι R_z = R = — 0,24

R' = + i,5 für die Brennweite als Einheit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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