德国专利DE102004008997A1 Fotografisches Objektiv vom modifizierten Doppelgaußtyp

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专利摘要:
Es wird ein fotografisches Objektiv vom modifizierten Doppelgaußtyp mit einer aus drei Linsengliedern (L1, L2, L3) bestehenden Vordergruppe mit der Brechkraftfolge ++-, einer Blende und einer Linsenglieder (L4, L5, L6) der Brechkraftfolge -++ enthaltenden Hintergruppe beschrieben, das sich dadurch auszeichnet, daß in der Hintergruppe das Linsenglied negativer Brechkraft (L4) als Meniskus mit zur Blende konkaver asphärischer Fläche ausgebildet ist und dem letzten Linsenglied positiver Brechkraft (L6) ein Linsenglied negativer Brechkraft (L7) mit beidseitig konkaven Flächen nachgeordnet ist.
公开号:DE102004008997A1
申请号:DE200410008997
申请日:2004-02-22
公开日:2005-10-27
发明作者:Peter Karbe
申请人:Leica Camera AG；
IPC主号:G02B9-08

专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft ein fotografisches Objektiv vom modifiziertenDoppelgaußtypmit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
[0002] FotografischeObjektive vom Doppelgaußtyp zeichnensich durch eine zur Blende symmetrische Anordnung von Linsengliedernmit der Brechkraftfolge + + –/– + + oder – + +/++ – aus.
[0003] Ausder US 6 519 097 B2 istein solches Objektiv mit der Brechkraftfolge + + –/– + + bekannt,bei dem alle Linsenglieder als Einzellinsen ausgebildet sind. Das Öffnungsverhältnis desObjektivs beträgt1 : 2,9.
[0004] Ausder DE 22 22 892 C3 istein gleiches Objektiv bekannt, bei dem die zur Blende benachbarten beidenLinsenglieder jeweils als zur Blende hohler verkitteter Meniskusausgebildet sind. Das Objektiv hat ein Öffnungsverhältnis von 1 : 2 und weist eine kompakteBaulängeauf.
[0005] Aus DE 40 05 300 C2 istein Weitwinkelobjektiv vom modifizierten Doppelgaußtyp mitder Brennweite f = 35 mm bekannt, das eine kompakte Baulänge, einegute Abbildungsqualitätund eine hohe Öffnungvon 1 : 1,4 aufweist. Die erste Linse ist als objektseitig konkavesKittglied mit insgesamt positiver Brechkraft ausgebildet. Die beidennachfolgenden Linsen positiver und negativer Brechkraft sind ebenfallsals Kittglied ausgeführt,wobei die objektseitig konvexe Fläche asphärisch ausgebildet ist. Bildseitigsind eine Linse negativer und positiver Brechkraft als Kittgliedausgeführt,wobei diesem Kittglied ein objektseitig konkaver Meniskus positiver Brechkraftvorgeschaltet ist. Die weitere bildseitige Linse positiver Brechkraftist mit einer Linse negativer Brechkraft verkittet, wobei die objektseitigkonvexe Flächedieses Linsengliedes asphärischausgebildet ist.
[0006] Diekonkave Frontflächedes Objektivs führt zunächst zueiner Aufweitung des eintretenden Abbildungsstrahlenbündels, derdurch entsprechend starke Brechkräfte der nachfolgenden Linsenzur Blende hin entgegen gewirkt werden muß.
[0007] Diebeiden asphärischenFlächensind relativ teuer in der Herstellung. Außerdem sind diese Flächen sehranfälliggegen Kipp- und Zentrierfehler und führen damit zu erhöhtem Montageaufwandbeim Herstellen der Kittglieder und Einfügen in das Objektivsystem.Die Ausbildung des ersten Linsengliedes als Kittglied erhöht die Anzahlder zu fertigenden Linsen und führtdamit ebenfalls zu einer Kostensteigerung.
[0008] DerErfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein fotografisches Objektivmit einer Brennweite f zwischen 40 mm und 80 mm, einer durch Verringerungder Linsenanzahl verkürztenBaulänge,einer hohen Öffnungvon besser als 1 : 2,8 und einer verbesserten Abbildungsleistungim Nahbereich bis etwa 0,70 m Objektentfernung zu schaffen.
[0009] DieseAufgabe wird bei einem fotografischen Objektiv der eingangs genanntenArt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. VorteilhafteAusgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
[0010] Zuden in den Ansprüchenangegebenen Lösungsmerkmalenist zu beachten, daß beimmodernen Optik-Design üblicherweiseautomatische Korrektionsprogramme, wie z.B. „code V" von Optical Research Association, eingesetztwerden, die in der Lage sind, aus vorgegebenen Linsenfolgen und BrechkraftverteilungenVorschlägefür funktionsfähige Objektivsystememit einem füreine bestimmte Aufgabe optimiertem Korrektionszustand zu berechnen.Aufgrund gezielter Veränderungeneinzelner Parameter durch den Optikkonstrukteur wird der automatischerreichte Korrektionszustand jeweils weiter verbessert.
[0011] Mitden Merkmalen des Anspruchs 1 lassen sich auf diese Weise bereitsdie Konstruktionsdaten fürRadien, Linsendicken, Linsenabstände,Brechzahlen und Abbezahlen der einzusetzenden optischen Gläser gewinnen.Bei Berücksichtigungder in den Unteransprüchenangegebenen Merkmale lassen sich die Konstruktionsparameter schrittweisegezielt verbessern.
[0012] Inder Zeichnung sind Ausführungsbeispiele deserfindungsgemäßen Objektivsschematisch dargestellt. Dabei zeigen
[0013] 1 denLinsenschnitt durch ein Objektiv mit f = 75 mm und einer Öffnung 1: 2,0 in der Unendlich-Stellung,
[0014] 1a denselbenLinsenschnitt in der Naheinstellung von 0,70 m,
[0015] 2 denLinsenschnitt durch ein Objektiv mit f = 50 mm und einer Öffnung 1: 1,4 und
[0016] 2a denselbenLinsenschnitt in der Naheinstellung von 0,70 m.
[0017] Beidem Objektiv nach 1 ist die Frontlinse als konvex-konkavesLinsenglied (L1) aus einem Glas im mittleren Brechzahlbereich ausgebildet.Die Form des Linsengliedes ermöglichteinen relativ großenDurchmesser, der füreine hohe Öffnungdes Objektivs und damit die Erfassung eines weit geöffneten Eintrittsstrahlenbündels günstig ist.Die Teilbrennweite f(L1) der Frontlinse (L1) von z.B. 77 mm ermöglicht bereitseine gute Einschnürungdes Abbildungsstrahlenbündelszum Blendenraum hin, dessen freier Durchmesser allgemein aufgrundmechanischer Vorgaben beschränktist.
[0018] DerNachteil von Gläsernim mittleren und höherenBrechzahlbereich besteht darin, daß sie eine kleine Abbezahlbesitzen und damit eine relativ hohe Farbzerstreuung verursachen.Aus diesem Grunde werden zur Korrektur der Farbzerstreuung in denbeiden nachfolgenden Linsengliedern (L2, L3) der Vordergruppe Gläser mitanomaler Teildispersion eingesetzt. Bei Ausbildung als Kittgliedbesitzt dieses insgesamt eine negative Brechkraft. Die Teilbrennweitef(L2/L3) beträgtz.B. – 94mm.
[0019] Beieiner Ausbildung als zwei Einzellinsen (L2, L3) werden in der FrontgruppezusätzlicheFreiheitsgrade fürdie Korrektion durch Radien- undAbstandsvariationen geschaffen. Die Ausbildung als Kittglied (L2/L3)verringert dagegen die Toleranzempfindlichkeit gegenüber Abstands-,Dicken- und Zentrierfehlern bei der Fertigung und Montage. Es ist bekannt,daß Abstands-und Dickenfehler symmetrisch im Bildfeld liegende Fehler und Zentrierfehler unsymmetrischeBildfehler erzeugen. Die Fertigungsmethoden für Kittglieder schließen zumindest Zentrierfehlerzwischen den verkitteten Linsen aus.
[0020] DieAusbildung des auf die Blende (BL) folgenden negativen Meniskus(L4) mit einer konkaven asphärischenLichteintrittsflächedient primärder Korrektion des sphärischenFehlers bis in den Randbereich des Bildfeldes. Der Verlauf der asphärischen Flächenkrümmung wirddurch üblicheFormeln fürdie Pfeilhöhein Abhängigkeitvon der Sehne bestimmt. Die Fertigung einer konkaven asphärischenFläche istmit modernen Fertigungsmethoden nicht mehr wesentlich schwierigerals die einer konvexen asphärischenFläche.Der Vorteil der vorliegenden Konstruktion besteht darin, daß der Meniskusals Einzellinse (L4) ausgebildet ist, bei der die Zentrierung und axialeAusrichtung mit der weiteren sphärischenFlächewesentlich unproblematischer ist als bei einem Kittglied. Die Teilbrennweitef(L4) dieses Linsengliedes (L4) beträgt z.B. – 76 mm.
[0021] Daserste Linsenglied positiver Brechkraft (L5) im Hinterglied ist alsEinzellinse mit einer Teilbrennweite f(L5) von z.B. 65 mm ausgebildet.Die verwendete Glassorte lieht im hohen Brechzahlbereich, ebensowie bei dem nachfolgenden Linsenglied positiver Brechkraft (L6).
[0022] DieZusammenfassung der beiden letzten Linsenglieder (L6, L7) der Hintergruppezu einem Kittglied (L6/L7) dient der bereits erwähnten Verringerung der Toleranzempfindlichkeitdes Systems insbesondere gegenüberunsymmetrischen Bildfehlern. Die Teilbrennweite f(L6/L7) des Kittgliedes(L6/L7) beträgtz.B. 141 mm.
[0023] Zusätzlich kommtdem Luftabstand zwischen diesem Kittglied (L6/L7) und dem davorstehenden Linsenglied (L5) eine besondere Bedeutung zu.
[0024] BeiFokussierung des Objektivs auf kürzere Objektdistanzenentstehen allgemein Bildfehler, wie z.B. aus der Veränderungder sphärischenAberration. Der Ausgleich dieser im Nahbereich entstehenden Bildfehlerwird bei zunehmender Brennweite des Objektivs immer schwieriger.Der sphärischeAbbildungsfehler kann beim erfindungsgemäßen Objektiv vorteilhafterweiseallein durch Veränderungdes Luftabstandes zwischen dem Kittglied (L6/L7) und dem in Lichtrichtungdavor angeordneten Linsenglied (L5) korrigiert werden. Dabei istes von Vorteil, wenn die beiden Außenflächen des letzten Kittgliedes(L6/L7) annäherndkonzentrisch zu einem auf der optischen Achse (OA) des Objektivsliegenden Bildpunkt (BP) liegen. Das den Bildpunkt (BP) erzeugende,in der 1 dargestellte Strahlenbündel tritt durch das Kittglied(L6/L7) nahezu ohne Brechung hindurch.
[0025] ZurVeränderungdes Luftabstandes bei der Naheinstellung kann das letzte Kittglied(L6/L7) auf einem relativ zur Fassung der übrigen Linsenglieder verschiebbarenbesonderen Fassungsteil angeordnet sein. Die 1 zeigtdas Objektiv in einer auf unendlich fokussierten Stellung. Wirdfür näher gelegeneObjekte eine Fokussierung durchgeführt, bewegt sich der gesamteObjektivkopf von der Abbildungsebene weg, wobei das letzte Kittglied(L6/L7) diese Bewegung langsamer ausführt und sich dadurch der Luftabstandzum vorangehenden Linsenglied (L5) vergrößert (1a).
[0026] DerLuftabstand zwischen den beiden genannten Linsengliedern kann darüber hinausals Setzabstand verwendet werden. Ein Setzabstand dient z.B. derKompensation der Schwankung des durch Fertigungstoleranzen bedingtensphärischen Fehlers.Mit diesem Abstand könnenbeim vorliegenden Objektiv daher am Ende des Montagevorganges diefertigungsbedingten symmetrischen Toleranzen der Radien, Dickenund Abständeder bereits in die Fassung eingesetzten Linsenglieder ausgeglichen werden.
[0027] Derbildseitige Hohlradius am letzten Kittglied (L6/L7) ist zusätzlich zuder bereits erwähnten konzentrischenAnordnung der Außenflächen besondersgeeignet, um Abbildungsfehler fürim Bildfeld außenliegende Bildpunkte (BP',BP'') zu korrigieren.
[0028] Dasin 2 im Schnitt dargestellte Objektiv ist im Vorderteilzu dem in 1 dargestellten Objektiv gleichaufgebaut. In der Frontlinse (L1) wurde lediglich ein hochbrechendesGlas eingesetzt. Die Teilbrennweiten der Linsenglieder sind mitf(L1) = 77 mm und f(L2/L3) = – 97mm aber nahezu gleich zu dem Objektiv nach 1.
[0029] Dasauf die Blende (BL) folgende Linsenglied (L4) mit asphärischerLichteintrittsflächeweist in diesem Ausführungsbeispieleine Teilbrennweite f(L4) = – 369mm auf und unterscheidet sich damit deutlich von dem Objektiv nach 1.Die größere Teilbrennweitedes Linsengliedes (L4) bedeutet wegen des reziproken Zusammenhangsmit der Brechkraft, daß diesemLinsenglied (L4) hier eine geringere negative Brechkraft zukommt.Zum Ausgleich wird das Linsenglied positiver Brechkraft (L5) miteinem Linsenglied negativer Brechkraft (L5') zu einem Kittglied (L5'/L5) mit insgesamtweiterhin positiver Gesamtbrechkraft zusammengefaßt. Dienotwendige negative Brechkraft des Linsengliedes (L4) wird somitauf zwei Linsenglieder aufgeteilt, wodurch mehr Möglichkeiten zurVerringerung der Abbildungsfehler gegeben sind. Die Teilbrennweitender Kittglieder sind mit den Werten f(L5'/L5) = 68 mm und f(L6/L7) = 154 mm wieder inderselben Größenordnungwie bei den korrespondierenden Linsengliedern nach 1.
[0030] DieVeränderungdes Luftabstandes zur Kompensation von Abbildungsfehlern bei derFokussierung auf nahe gelegene Objekte ist hier jedoch deutlichgeringer, wie aus 2a bei einer Naheinstellungauf 0,70 m entfernte Objekte zu entnehmen ist.

权利要求:
Claims (12)
[1] Fotografisches Objektiv vom modifizierten Doppelgaußtyp miteiner aus drei Linsengliedern (L1, L2, L3) bestehenden Vordergruppemit der Brechkraftfolge + + –,einer Blende und einer Linsenglieder (L4, L5, L6) der Brechkraftfolge – + + enthaltenden Hintergruppe, dadurchgekennzeichnet, daß inder Hintergruppe das Linsenglied negativer Brechkraft (L4) als Meniskusmit zur Blende konkaver asphärischerFlächeausgebildet ist und dem letzten Linsenglied positiver Brechkraft(L6) ein Linsenglied negativer Brechkraft (L7) mit beidseitig konkavenFlächen nachgeordnetist.
[2] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß inder Hintergruppe das erste Linsenglied positiver Brechkraft (L5)mit einem der Blende zugewandten Linsenglied negativer Brechkraft(L5') zu einem Kittgliedmit positiver Gesamtbrechkraft zusammengefaßt ist.
[3] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß daserste Linsenglied (L1) der Vordergruppe konvex-konkav und aus einem hochbrechendenGlas und die beiden weiteren Linsenglieder (L2, L3) aus einem Glasmit anomaler Teildispersion ausgebildet sind und die zur Blende(Bl) gerichtete Flächedes dritten Linsengliedes (L3) konkav ist.
[4] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß diebeiden Linsenglieder der Hintergruppe mit positiver Brechkraft (L5, L6)aus einem hochbrechenden Glas gefertigt sind und das nachgeschalteteLinsenglied mit negativer Brechkraft (L7) aus einem Glas mit kleinerAbbezahl besteht.
[5] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß diebeiden letzten Linsenglieder (L6, L7) der Hintergruppe zu einem Kittglied(L6/L7) zusammengefaßtsind.
[6] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß diebeiden Außenflächen desletzten Kittgliedes (L6/L7) nahezu konzentrisch zu einem auf deroptischen Achse (OA) des Objektivs liegenden Bildpunkt (BP) liegen.
[7] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß daszweite und dritte Linsenglied (L2, L3) der Vordergruppe zu einemKittglied (L2/L3) mit negativer Gesamtbrechkraft zusammengesetztsind.
[8] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß zurFokussierung das gesamte Objektiv längs seiner optischen Achseverstellbar ist, wobei die Stellbewegung des letzten Kittgliedes(L6/L7) gegenüberder der übrigenLinsenglieder untersetzt ist, so daß bei einer Fokussierung zumNahbereich hin der Luftabstand zwischen den beiden Linsengruppen(L5, L6/L7; L5'/L5,L6/L7) vergrößert ist.
[9] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß eseine Brennweite von 75 mm und ein Öffnungsverhältnis von 1 : 2,0 aufweist.
[10] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 9, gekennzeichnet durchfolgende Werte ±5%der Teilbrennweiten der Linsenglieder f(L1)= 77mm f (L2/L3)= – 94 mmf(L4)= – 76 mm f(L5)= 65mm f(L6/L7)= 141mm
[11] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß eseine Brennweite von 50 mm und ein Öffnungsverhältnis von 1 : 1,4 aufweist.
[12] Fotografisches Objektiv nach Anspruch 11, gekennzeichnet durchfolgende Werte ±5%der Teilbrennweiten der Linsenglieder f(L1)= 77mm f(L2/L3)= – 97 mm f(L4)= – 369 mm f(L5'/L5) = 68mm f(L6/L7)= 154mm

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