DE2163430C3 - Apochromatisches Teleobjektiv - Google Patents

Description

JIc =

n„- η_Λ

"f- "rf

"j" «rf

Die Indizes c, d, g beziehen sich auf die entsprechenden Linien des Spektrums und die Indexziffern 1 und 2 auf die positiven und negativen Linsen. Zur Beseitigung des sekundären Spektrums für eine dritte Wellenlänge ist es notwendig, eine der Linsen aus einem Material außerhalb der sogenannten »Normalgeraden« herzustellen. Ein solches Material ist optischer Quarz, welcher jedoch teuer ist. Es werden deshalb Glassorten mit abweichendem Verhalten der relativen Teildispersion K eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gut korrigierte Teleobjektive zu schaffen, bei denen auch das sekundäre Spektrum weitgehend behoben ist.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Teleobjektivs mit den Konstruktionsdaten gemäß einer der in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 5 aufgeführten Datentabellen gelöst

In Anbetracht der zuvor erwähnten Betrachtung kann der Wert von D wie folgt verringert werden: Es wird eine dritte positive Komponente aus Glas mit einem Wert von v, hinzugefügt, der äquivalent dem der negativen Komponente ist, jedoch einen kleineren absoluten Wert von fc aufweist, als die negative Komponente, ferner wird die negative Brechkraft der negativen Komponente vergrößert, so daß die Brechkraft der zusätzlichen positiven Komponente kompensiert wird, das zusammengesetzte negative Objektivglied ans der negativen Komponente und der dritten positiven Komponente kann demnach so hergestellt werden, daß es eine geringe Variation in dem Wert von v_g besitzt und einen scheinbaren Wert von k aufweist, der nahezu äquivalent zu dem der ersten positiven Komponente jst. jUp aus K vjnofe« a>'f der Bsms ves, Phosphat oder FiüorphÖspnbrsäure Besteht,' wobei der scheinbare Wert von D aus Gleichung 1 verringert wird. Dies bedeutet, daß in Gleichung 1 die Größe des Wertes von k zwischen der negativen Komponente und der zusätzlichen oder dritten positiven Komponente umgekehrt wird, so daß das positive oder negative Vorzeichen von D sich umkehrt und zu einem sekundären Spektrum von entgegengesetzten Vorzeichen führt, woraus wiederum ein optisches System erhalten wird, welches eine verringerte Größe des sekundären Spektrums besitzt.

Darüber hinaus wird gleichzeitig der achromatische Fehler behoben, und wenn der kombinierte Wert von k des negativen und der dritten positiven Komponente gleich dem Wert von k der ersten Komponente wird, wird ein Apochromatismus für drei Wellenlängen erhalten. Im extremen Fall wird ferner das Vorzeichen des sekundären Spektrums umgekehrt. Indem »1 Arten von unterschiedlichen Glassorten zur Herstellung von π Komponenten verwendet werden und indem in geeigneter Weise die Brechkräfte der jeweiligen Komponenten bestimmt werden, kann allgemein gezeigt werden, daß der Apochromatismus für η unterschiedliche Wellenlängen erzielt werden kann.

Bei Verwendung des optischen Systems im sichtbaren Spektralbereich würde jedoch ein Apochromatismus für drei Wellenlängen, nämlich in der Nähe von d, g und c oder d, F und c genügen, da die anderen Wellenlängen nicht stark hiervon abweichen, das sekundäre Spektrum mithin klein bleibt. Zu diesem Zweck sind mindestens drei Komponenten aus mindestens drei verschiedenen Glassorten erforderlich.
Als Ergebnis von Experimenten, die bezüglich ver-

schiedener Kombinationen dieser drei unterschiedlichen Glassorten ausgeführt wurden, wurde festgestellt, daß die Kombination von Kronglas auf der Basis von Phosphat oder Fluorphosphat von geringer Dispersionskraft für die positiven Komponenten und

Lanthanglas oder Antimonglas für die negative Komponente des Bariumflintglases zu einem guten Ergebnis führt. Dies beruht auf der Tatsache, daß Phosphatkronglas und Fluorphosphatkronglas jeweils eine geringe Dispersionskraft aufweisen, daß der absolute Wert von k von Lanthan- oder Antimonglas, die für die negative Komponente verwendet werden, relativ groß ist und daß Bariumflintglas einen Wert von v_t aufweist, der nahezu gleich dem von Lanthan- oder Antimonglas ist und einen absoluten Wert von k besitzt, der kleiner ist als der von Lanthan- oder Antimonglas.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem zuvor beschriebenen Gedanken, und die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen Anwendun-

gen dieses Gedankens auf die vordere Linsengruppe eines fotographischen Teleobjektivs dar, welches als 4b di 83

bar isL

7 8

Das optische System gemäß Erfindung besteht aus ponente benutzt. In Fig. 5A (Beispiel V) sind drei

einem Objektiv, deren vordere Linsengruppe aus drei positive Komponenten und zwei negative Kompo-

l»is fünf Komponenten besteht, von denen mindestens nenten benutzt. In allen diesen verschiedenen Bei-

iwei konvergierend und mindestens eine divergierend spielen ist mindestens eine Komponente in dei

ist. Mindensts eine der drei Komponenten ist ein posi- 5 Vordergruppe eine positive Komponente, die aus

tives Glied, hergestellt aus Phosphatkronglas oder Phosphatkronglas oder Fluorphosphatkronglas be-

Fluorphosphatkronglas, mindestens ein Glied ist eine steht, mindestens eine Komponente ist eine positive

positive Komponente, gebildet aus Bariumflintglas Komponente, die aus Bariumflintglas besteht, und

und mindestens ein Glied ist eine negative Kompo- mindestens eine Komponente ist eine negative Korn-

nente, hergestellt aus Lanthanglas oder Antimon- io ponente, die aus Lanthanglas oder Antimonflintglas

flintglas. Auf diese Weise wird eine Korrektur der chro- besteht.

matischen Aberration in der Vordergruppe des Ob- Die verschiedenen Daten der jeweiligen Beispiele

jektivs durchgeführt. sind in Tabellenform in den Ansprüchen enthalten

Kurze Beschreibung der Zeichnungen: und es gelten die folgenden Definitionen:

Fig. IA stellt einen Längsschnitt durch ein opti- 15 r stellt den Krümmungsradius der jeweiligen Korn-

sches System gemäß Erfindung dar; ponente dar, d bezieht sich auf die Dicke der Kompo-

Fig. IB ist ein Diagramm der sphärischen Aber- nente bzw. auf den Luftspalt zwischen zwei Kompo·

ration des optischen Systems nach Fi g. IA; nenten, gemessen jeweils an der optischen Achse

F i g. 1C ist ein Diagramm des Astigmatismus des n_d ist der Brechungsindex und v_d die Abbesche Zah

optischen Systems nach F i g. IA; 20 des jeweiligen optischen Glases, und zwar für di<

F i g. 1 D ist ein Diagramm der Verzeichnung des Helium-<i-Linie des Spektrums,

optischen Systems nach F i g. IA; Die monochromatischen Linsenfehler für die Bei

Fig. 2 stellt ein zweites Objektiv nach der Er- spiele I bis V sind in Fig. IB, IC, ID bis 5 B, 5 C, 5 E findung dar, und die Ziffern A bis D beziehen sich auf dargestellt, wobei die Kurve m den Astigmatismui

ähnliche Darstellungen wie in F i g. 1; 25 für Strahlen im meridionalen Schnitt und die Kurve,

Fig. 3 stellt ein drittes Objektiv nach der Erfin- den Astigmatismus für Strahlen im sphärischen Schnit

dung dar, wobei die Einzeldarstellungen A bis D die darstellen,

erläuterte Bedeutung haben; Die Schnittweiten für verschiedene Wellenlänge!

F i g. 4 gibt ein viertes Objektiv nach der Erfindung für die Beispiele II und V sind in F i g. 8 bzw. 9 dar

wieder mit den Ziffern A bis D in erläuterter Be- 30 gestellt, wobei die Brennweite auf / = 100 mm um

deutung; gerechnet ist.

F i g. 5 gibt ein fünftes Objektiv nach der Erfin- Nachfolgend werden die Glaskatalogbezeichnun

dung wieder mit den Ziffern A bis D in erläuterter gen für die verwendeten Gläser der vorderen Linsen

Bedeutung; gruppe aufgeführt, deren einzelne Linsen — von

F i g. 6 ist ein Diagramm zur Darstellung des Ver- 35 Objekt aus gesehen — mit L₁, L₂, L₃ usw. bezeichne

laufs der Schnittweiten in Abhängigkeit von der sind.

Wellenlänge in dem achromatischen Objektiv mit Objektiv I einer Brennweite von / = 100 mm, wobei zwei bekannte Glassorten verwendet werden; L₁ FK 50 (Schott-Katalog)

F i g. 7 ist ein Diagramm der Schnittweiten für ver- 40 L₂ LAF 202 (Nikon-Katalog

schiedene Wellenlängen, wenn die Brennweite des der Fa. Nippon)

bekannten fotographischen Teleobjektivs mit zwei L₃ BAF 12 (desgl.)

Komponenten aus Quarzit auf / = 100 mm umge- L₄ FK 50 (Schott-Katalog)

wandelt wird; Objektiv II

F i g. 8 ist ein Diagramm der Schnittweiten für ver- 45

schiedene Wellenlängen, wenn die Brennweite des L₁ FK 50 (Schott-Katalog)

Objektivs nach Anspruch 2 auf / = 100 mm umge- L₂ LAF 202 (Nikon-Katalog

rechnet wird; L₃ BAF 2 (desgl.)

F i g. 9 ist ein Diagramm der Schnittweiten für ver-

schiedene Wellenlängen, wenn die Brennweite des 50 upjeimv 111

Objektives nach Anspruch 5 auf / = 100 mm umge- L₁ FK 50 (Schott-Katalog)

rechnet wird. L₂ SBF104 (Nikon-Katalog;

EswirdBezugaufdieFig. lA,2A,3A,4Aund5A L₃ BAF2(desgl.)

genommen, wo im axialen Längsschnitt fünf Beispiele . , . _v

von optischen Systemen gemäß der Erfindung darge- 55 ^{UDje 1V}

stellt sind Wie ersichtlich, stellt das optische System L₁ FK 50 (Schott-Katalog)

ein Objektiv mit einer Vordergruppe dar, welches L₁ LAF 202 (Nikon-Katalog

mindestens zwei positive Komponenten und minde- L₃ BAF 2 (desgl.)

stens eine negative Komponente umfaßt Die Gesamt- „. . . ..

zahl der Komponenten in der Vordergruppe kann 60 v-ojeniv

von drei bis fünf reichen, ϊη F i g. 1A (Beispiel I) um- L₁ DC 9 (Nikon-Katalog)

faßt die Vordergruppe vier Komponenten, von denen L₂ SBF 104 (desgl.)

drei positiv und eine negativ ausgebildet ist In den L₃ FK 50 (Schott-Katalog)

Fig. 2A, 3A und 4A (Beispieleil, III und IV) sind L₄ LAC8 (Nikon-Katalog)

zwei positive Komponenten und eine negative Korn- 65 L₅ BAF 8 (desgl.)

Hieraa -ⁿ Bfau

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Apochromatisches Teleobjektiv aus mindestens zwei Linsengruppen, folgende Konstruktionsdaten:

gekennzeichnet durch

»Ί = +35,333 di = 3,666 nd = 1,48606 V_d = 81,5 FK 50 ^r2 — -50,333 d₂ = 1,333 r₃ = -48,000 d₃ = 1,000 nd = 1,74400 V₄ = 44,9 LAF 202 r* = +43,333 d* = 4,000 nd = 1,63930 V_d - 45,0 BAF 12 r₅ — +216,666 ds = 0,333 »6 = + 31,666 d_b = 2,566 nd = 1.48606 V_d = 81,5 FK 50 »7 = + 292,933 dn = 39,766 »"β = -14,333 ds = 0,333 nd = 1,62041 V_d = 60,3 »9 = + 50,000 dg = 1,166 nd = 1,62004 V_d = 36,3 fin = -34,940

Brennweite / = 100, Relative öffnung 1:4,5, Bildwinkel 8,4°,
Schnittweite 23,4.

2 Apochromatisches Teleobjektiv aus mindestens zwei Linsengruppen, Konstruktionsdaten:

gekennzeichnet durch folgend«

+33,333 J₁ = 2,500 nd = 1,48606 8°, v_d = 81,5 Schnitt weite 41,15. T₂ = -46,224 d₂ = 1,000 d₃ = 1,000 nd = 1,74400 v_d = 44,9 *3 = -46,224 ^r4 = + 64,549 a* = 0,250 ^r5 ⁼ +37,470 ds = 1,666 nd = 1,56965 Vä = 49,5 ^r6 = +738,450 d₆ = 42,333 ■ T₁ = -15,500 ά_Ί = 0,250 nd = 1,52682 v_d = 51,1 r₈ = +30,000 ds = 1,000 nd = 1,62374 v_d = 47,0 T₉ = -24,820 Brennweite ; f = 100, Relative öffnung 1:5,6, Bildwinkel

FK 50

LAF 202

BAF 2

3. Apochromatisches Teleobjektiv aus mindestens zwei Linsengruppen. Konstruktionsdaten:

gekennzeichnet durch folgend

r, = +37,500

r₂ = -53,750

r₃ = -47,812

U = +38,750

d_x = 1,625

d₂ = 0,912

d₃ = 0,937

dt = 0,187

nd = 1,48614

nd = 1,61266

V_d = 81,5 V₀ = 44,3

FK 50

SBF 104

= +36,500 = -206,800 = -18,750

= -29,158

T 21 63430 K_d 4 = 1,250 nd = 1,56953 = 49,5 = 54,375 v_d = 0,250 nd = 1,51885 ν_Λ = 59,0 = 0,625 nd = 1,62399 = 47,0 Brennweite/ = 100,
Relative Öffnung 1:8,
Bildwinkel 6°,
Schnittweite 30,23.

BAF:

4. Apochromatisches Teleobjektiv aus mindestens zwei Linsengruppen, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

_r, = +33,583

r₂ = -34,416

r₃ = -35,666

^ ₌ +97,341

r₅ = +45,833

r₆ = -519,225

_r, = -15,833

r_B = +35,833

r₉ = -37,491

dj. = 1,083

d₂ = 0,666

d₃ = 0,500

d₄ = 0,166

d, = 0,833

d₆ = 47,916

d₇ = 0,166

d_B = 0,583

nd = 1,48606 V_d = 81,5

nd -- 1,74400 K_- = 44,9

nd = 1,56965 V_d = 49,5

nd = 1,51680 V_d = 64,2

mi = 1,62374 V_d = 47,0

FK

LAF

BAF

Brennweite/ = 100, Relative öffnung 1:11, Bildwinkel 4°,
Schnittweite 29,33.

5. Apochronratisches Teleobjektiv aus mindestens zwei Linsengruppen, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

_ri = +25,833

r₂ = -43,750

r₃ = -52,500

r₄ = +26,083

r₅ = +28,441

r₆ = -46,416

r₇ = -34,416

r₈ = +67,833

r₉ = +58,333 r₁₀= -198,841 r„= -15,833

J₁ = 0,916

d₂ = 0,416

d₃ = 0,625

dt = 0,333

d₅ = 0,833

d_b = 0,583

d_n = 0,625

</₈ = 0,083

d_g = 0,830

d₁₀ = 44,416

d_n = 0,166

nd = 1,61405 = 1,61150

nd = 1,48606 = 1,71300 = 1,62374

nd = 1,51680

= 55,1

V_d = 44,3

= 81,5

V_d = 53,9

V_d = 47,0

= 64,2

DC

SBF

FK

LAC

BAF

S"

r_a = +25,833
r₁₃ = -39,402

</,, = 0,583

21 63 430 6 nd = 1,62374 \ 'i = 47,0 Brennweite/ = 100,
Relative öffnung 1:11,
Bildwinkel 4°.

Die Erfindung bezieht sich auf ein apochromalisches Teleobjektiv aus mindestens zwei Linsengruppen.

Die Behebung des sogenannten sekundären Spektrums macht die zusätzliche Verwendung wenigstens eines Glases mit einer von der »Normalgeraden« abweichenden Teildispersion erforderlich (Rohr, Bilderzeugung in optischen Instrumenten 1904, S. 357 bis 366, und Jacobs, Fundamentals of Optical Engineering 1943, S. 402 bis 406). Das sekunäre Spektrum 1/_c kann wie folgt ausgedrückt werden: