DE3220350A1 - Linsensystem mit ebenem bildfeld - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein optische Linsensysteme und insbesondere Linsensysteme, die ein ebenes Bildfeld besitzen.

Die meisten Brechungslinsensysteme besitzen grundsätzlich eine beträchtliche Bildfeldwölbung als grundlegende Eigenschaft. Es bestehen aber bestimmte Anwendungsfälle, bei denen ein wölbungsfreies, d.h. ebenes Bildfeld notwendig ist. Beispielsweise sind zwei solche Anwendungsfälle fotografische Objektive und, in etwas geringerem Ausmaß, Endoskop-übertragungsoptiken. Unglücklicherweise ist unter den Abbildungsfehlern die Bildfeldwölbung am schwersten zu korrigieren, da eine solche Korrektur die Kompliziertheit der Linsensysteme in weit größerem Ausmaß vermehrt, als die Korrekturen von sphärischen und chromatischen Abbildungsfehlern. Während optische Übertragungs- und Weiterleitungssysteme typischerweise nicht im gleichen Ausmaß eine Bildfeldwölbung skorrektur benötigen wie fotografische Objektive, sind Mehrfach-Übertragungssysteme (Feldlinsen und auch Weitergabe-Linsen) viel schwerer zu korrigieren. Aus diesem Grunde sind beträchtliche Anstrengungen unternommen worden, um Linsensysteme zu entwerfen, die sich durch ebene Bildfelder auszeichnen.

Nach Petzval hängt die Bildfeldwölbung mit der sog. Petzvalsumme P zusammen, die nach folgender Formel errechnet wird:

~ i

wobei φ. die Brechkraft der i-ten Brechfläche und

n. de
bezeichnen.

n. den Brechungsindex an der i-ten Brechfläche

Insbesondere ist bei nicht vorhandenem Astigmatismus die Bildfeldwölbung = P. Das heißt, daß der Krümmungsradius des Bildfeldes einer Einzellinse mit Einheitsbrechkraft = - 1/P =-n ist, wodurch ein stark gewölbtes Feld bezeichnet wird. Im Falle von aus mehreren Elementen bestehenden Linsensystemen neigt die Petzvalsumme stark dazu, positiv zu werden, da die Brechkraft des Linsensystems positiv ist.

Es sind drei grundsätzliche Verfahren bekannt, um die Bildfeldwölbung zu korrigieren, das heißt die Petzvalsumme zu verringern, nämlich Abstandsveränderung, Biegung und Differenzierung des Brechungsindex. Jedes dieser Verfahren wurde als Meilenstein bei dem Entwurf von Linsensystemen mit flachem Bildfeld angekündigt, und ist bis heute wichtig geblieben. Das erste Verfahren, d.h. die Abstandsveränderung, wird durch die berühmte Cooke'sche Triplet-Linsenform dargestellt, die von H. Dennis Taylor entworfen wurde und in der US-PS 568 052 beschrieben ist. Dieses Verfahren beruht auf der einfachen Idee, daß ein Objektiv aus einer positiven und einer negativenLinse mit entgegengesetzt gleicher Brechkraft und gleichem Brechungsindex eine Petzvalsumme P=O besitzt, wobei die Gesamtbrechkraft des Systems durch den Abstand der Elemente bestimmt wird. Da noch weitere Abbildungsfehler notwendigerweise korrigiert werden müssen, ergibt sich tatsächlich ein Triplet-System..

Das zweite grundsätzliche Verfahren zur Korrektur der Bildfeldkrümmung wird beispielsweise durch das Hypergon dargestellt, das von Goerz entworfen und in der US-PS 706 650 beschrieben wurde. Bei diesem Verfahren wird die Biegung der Elemente benutzt. In diesem Sinne besitzt ein rein ungebogenes Element entgegengesetzt gleiche Krümmungen an beiden Seiten, während das gebogene Urelement gleich große

Krümmungen an beiden Flächen besitzt. Es ist zu bemerken, daß ein solches gebogenes Element mit gleichen Krümmungen an den entgegengesetzt liegenden Oberflächen mit Abstand voneinander angeordnete positive und negative Flächen gleicher Brechkraft mit gleichem Index darstellt, so daß die Petzvalsumme gleichzeitig mit der Gesamtbrechkraft verschwindet, die durch Trennung der beiden Oberflächen erzeugt wird. Damit stellt sich die Biegung als Spezialfall der Trennung bei einem einzelnen Element dar. Die Verwendung von Biegung zur Korrektur der Bildfeldkrümmung ist auch die Grundlage des Doppel-Gauss-Linsensystems, das weiterhin ein Linsensystem-Typ von außerordentlicher Wichtigkeit ist.

Das dritte grundsätzliche Verfahren zur Korrektur der Bildfeldkrümmung, die Indexdifferenzierung, wird auch als "neues Achromatprinzip" bezeichnet und benutzt Unterschiede der Brechungsindices der positiven und negativen Linsenelemente. Dieses Prinzip wurde früher als sehr wichtig angesehen, es ergaben sich jedoch Probleme, die seiner nutzbaren Anwendung im Wege standen. Beispielsweise erfordert die Verwendung von Indexdifferenzierung zum Korrigieren der Petzvalsumme, daß die Elemente Brechungsindices besitzen, die in entgegengesetzter Richtung von dem Wert abweichen, der zur Korrektur sphärischer Abbildungsfehler nötig ist.. Damit mußten gebogene und mit Abstand versehene Elemente bei jedem Versuch mitaufgenommen werden, die Petzvalsumme unter Benutzung von Indexdifferenzierung zu korrigieren.

Es ist nun möglich, die Situation von einem etwas abweichenden Standpunkt aus zu erfassen. Statt die Verwendung von Abstandveränderung, Biegung und Indexdifferenzierung als Mittel zur Korrektur von Bildfeldwölbung anzusehen, kann man ebenso gut erkennen, daß die Bildfeldwölbung weithin unabhängig von

Abstandsveränderung, Biegung und Indexdifferenzierung ist. Dementsprechend kann man Elemente so auswählen, daß die Petzvalsumme verschwindet und dann Biegung, Abstandsveränderung und Indexdifferenzierung dazu benutzen, die Gesamtbrechkraft zu erzeugen.

Die meisten Linsensystem-Auslegungen beruhen auf einer Kombination der drei bekannten Verfahren. Es wurde bisher noch nie anerkannt, daß ein System der Linsenklassifizierung mit großer Bedeutung auf Grundlage der relativen Einflüsse von Biegung, Abstandsveränderung und Indexdifferenzierung bei der Korrektur der Petzvalsumme (oder Erzeugung der Brechkraft) errichtet werden kann. So ist es, wie später näher beschrieben wird, möglich, die Petzvalsummenkorrektur in Beiträge aufzubrechen, die den genannten Verfahren entspreche^ und aus den relativen Größen der einzelnen Beiträge bedeutungsvolle Informationen über die "innere Arbeitsweise" der Linsensysteme zu schöpfen.

Es ist zu erkennen, daß die Verwendung von Abstandsveränderung und Biegung beim Erreichen eines Linsensystems mit ebenem Bildfeld gewisse Probleme erzeugt. Wenn beispielsweise viele Elemente mit Abstand zu versehen sind, wird das System sehr empfindlich für Kippfehler und Zentrierfehler der Elemente und erfordert demgemäß eine große Präzision bei der Montage der Linsen. Tatsächlich erweist sich die Abstandsveränderung nur bei Bestandteilen -mit relativ hoher Brechkraft als wirksam, wodurch wieder der Abstand besonders kritisch wird. "Scharf" gebogene Elemente besitzen den Nachteil, daß sie sehr teuer in der Herstellung sind, da nur eine kleine Anzahl von Elementen auf die sphärischen Schleif- oder Polierblöcke während der Herstellung aufgesetzt werden können. Dementsprechend erwiesen sich bisher Linsensysteme mit ebenem

Bildfeld als sehr teuer sowohl in der Herstellung der Elemente als auch bei der Montage.

Die vorliegende Erfindung ergibt Linsensysteme mit ebenem Bildfeld, bei denen die Petzvalsumme im wesentlichen korrigiert wird, ohne daß mit Abstand versehene Elemente mit hoher Brechkraft oder scharf gebogene Elemente erforderlich sind. Das System eignet sich sehr für die Massenherstellung und erweist sich weitgehend unempfindlich gegen Kipp- und Zentrierungsfehler der Bestandteile.

Im breitesten Sinne werden diese Vorteile bei einem Linsensystem erreicht, bei dem die Korrektur der Petzvalsumme durch Verwendung von Indexdifferenzierung dominiert wird. Im physikalischen Sinne bedeutet das, daß die erfindungsgemäßen Linsensysteme durch verkittete positive Gruppen mit sanften Krümmungen an den freiliegenden Oberflächen charakterisiert sind. Eine Art, die Linsensysteme mathematisch zu charakterisieren, besteht darin, daß der Beitrag N durch Indexdifferenzierung die Gesamtkorrektur dominiert, wobei N auf folgende Weise definiert wird:

N =■

η i in. pos χ

wobei φ. die Brechkraft der i-ten Brechfläche,

n. der Brechungsindex der i-ten Brechfläche und η ein für die positiven Elemente oder das positive Element repräsentativer Brechungsindex sind. Andere Möglichkeiten, die Dominanz der Verwendung von Indexdifferenzierung auszudrücken, werden im einzelnen anhand der späteren Beschreibung diskutiert.

Bei einer zur Verwendung in Endoskop-Weitergabeoptiken einsetzbaren Ausführung, bei denen mittlere oder hohe Apertur erforderlich ist, wird die sphärische Aberration am besten durch Verwendung einer asphärischen Oberfläche an einem Material mit niedrigem Brechungsindex korrigiert. Gewisse Kunststoffe, wie z.B. Polykarbonat, Polystyrol und die Copolymere mit Methyl-Methacrylat besitzen eine ideale Kombination von niedrigem Brechungsindex und hoher Dispersion. Wenn keine hohe Apertur erforderlich ist, wie beispielsweise bei Weitwinkelobjektiven für fotografische Zwecke, kann die sphärische Aberration durch Verwendung einer relativ kleinen Apertur niedrig gehalten werden.

Zum besseren Verständnis der Natur und Einsicht in den Aufbau der folgenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zecihnung einzelne Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1A bis 1F optische Schemadarstellungen von als

beispielhaft betrachteten bekannten Linsensystemen,

Fig. 2A bis 2B optische Schemadarstellungen eines Endo-

skop-Linsensystems bzw. einer Endoskop-Übertragungslinsenanordnung nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erf ind.ung,

Fig. 3A bis 3B optische Schemadarstellungen eines Endo-

skop-Linsensystems bzw. einer Endoskop-Übertragungslinsenanordnung nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4A bis 4B optische Schemadarstellüngen eines Endo-

skop-Linsensystems bzw. einer Endoskop-Übertragungslinsenanordnung nach einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5A bis 5B optische Schemadarstellungen eines Endo-

skop-Linsensystems bzw. einer Endoskop-Übertragungslinsenanordnung nach einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 6 eine optische Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen Weitwinkel-Linsensystems.

In allen Darstellungen wurde die übliche Kreuzschraffierung der Linsenelemente weggelassen, um die Strahlenwege klar hervortreten zu lassen.

Zwar wurden Linsensysteme bisher typischerweise entweder nach ihrem Entwicklungsdatum, ihrer Komplexheit oder ihrer Form klassifiziert, jedoch ergibt keine dieser Klassifizierungsarten eine größere Einsicht in die Grundlagen der verschiedenen Linsensystem-Auslegungen.

Um eine geeignete Grundlage zur Klassifizierung von Linsensystemen zu finden, ist es nützlich, zu überlegen, was bei dem Entwurf eines Linsensystems zu erreichen versucht wird. In breitester Hinsicht besteht das Ziel darin, optische Brechkraft zu schaffen und die damit verbundenen Abbildungsfehler zu korrigieren. Falls die Kompliziertheit der Linse als die Summe der Absolutwerte der Krümmungen der Elemente definiert wird, kann gezeigt werden, daß die größte Zunahme

der Kompliziertheit von dem Versuch herrührt, die Bildfeldwölbung zu korrigieren.

Es wurde in der Vergangenheit erkannt, daß positive Brechkraft ohne Erhöhung der Bildfeldwölbung dadurch erzeugt werden kann, daß der Abstand der Linsensysteme erhöht, die Biegung der Linsenelemente vergrößert und die Brechungsindex-Differenzierung benutzt wird. Es wurde jedoch anscheinend bisher nicht erkannt, daß eine Prüfung der relativen Größen dieser unterschiedlichen Beiträge zur Korrektur der Petzvalsumme ein äußerst nützliches Verfahren ergibt, die Linsen nach ihren tatsächlichen Entwurf-Gegebenheiten zu klassifizieren. Man kann es auch anders sagen: Eine überprüfung der Art und Weise,mit der die Brechkraft des Linsensystems erzeugt wurde unter gleichzeitiger Geringhaltung der Patzvalsumme, ergibt eine derartige Information.

Die nachfolgende Diskussion wird aufgrund der Beiträge bei den einzelnen Linsensystemen zur Petzvalsummenkorrektur geführt, da diese Korrektur dem Linsensystementwerfer als das natürlichste erscheint. Um die verschiedenen Beiträge zu überprüfen, wird das Linsensystem zunächst "entkrümmt" (d.h. von seinen Zusatzkrümmungen befreit), dann "zusammengebracht" (d.h. die Abstände beseitigt) und dann werden der Beitrag der Indexdifferenzierung und der Restwert (der Petzvalsumme) berechnet. Dies wird anschließend im einzelnen beschrieben.

Der erste Schritt bei der Auswertung der Beiträge besteht darin, alle Elemente zu "entkrümmen" und die Gesamtbrechkraft des Linsensystems neu zu berechnen (unter der Annahme, daß das Linsensystem im Ausgangszustand die Brechkraft 1

besitzt). Um jedes Element zu "entkrümmen", wird zu jeder Oberfläche die gleiche Krümmung so lange hinzugefügt, bis beide Oberflächen jedes Elementes entgegengesetzt gleiche Krümmung aufweisen. Der Krümmungsbeitrag zur Korrektur der Petzvalsumme ergibt sich dann durch den Negativwert der Brechkraftänderung geteilt durch den repräsentativen Brechungsindex η . Vorzugsweise ist η der über die Brechkraft gemittelte Brechungsindex über alle Oberflächen aller positiven Elemente (wobei, wenn notwendig, ent-kittet wurde). Wenn beispielsweise die Gesamtbrechkraft des Linsensystems vom "Krümmen" herrührte, wird die Brechkraftänderung die Größe -1 erreichen, und damit wird der von der Krümmung herrührende Beitrag die Größe 1/1,62 = 0,62 erhalten (bei Verwendung der Glassorte Schott SK16 mit einem Brechungsindex von 1,62).

Der zweite Schritt bei der Auswertung der Beiträge besteht darin, die Lufträume und die Elemente "kollabieren" zu lassen (to "collapse" the airspaces and the elements), indem man alle sphärischen Brechflächen an einen einzigen Ort bringt und dann die Gesamtbrechkraft des Linsensystems neu berechnet. Das bedeutet gleichviel wie die Auswertung der algebraischen Summe aller Oberflächen-Brechkräfte, unabhängig von ihrer Stellung. Die von den Abständen stammenden Beiträge zur Petzvalsummenkorrektur ergeben sich dann durch den negativen Wert der Brechkraftänderungen, geteilt durch η

Der nächste Schritt besteht darin, direkt den Beitrag des Brechungsindex auszuwerten. Das geschieht nach der folgen den Formel:

„ _■ 1 Σ ψ Σ Ii

Die Rest-Petzvalsuirane ergibt sich dann als

^{p = x n}i

Wenn man so die verschiedenen Beiträge ausgewertet hat, kann die "innere Arbeitsweise" des Linsensystems verstanden werden. Einige konkrete Beispiele sind in den Fig. 1A bis 1F dargestellt, wobei die geometrischen und optischen Parameter in den zugehörigen Anhängen 1A bis 1F tabelliert sind.

In der nachfolgenden Tabelle 1 wird in tabellarischer Form der Biegungsbeitrag B, der Abstandsbeitrag S und der Index-Differenzierungsbeitrag N, die Rest-Petzvalsumme P und die Werte 1/n bei den verschiedenen in den Fig. 1A bis F dargestellten Linsensystemen zusammengefaßt. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Werte in den Anhängen 1A bis 1F auf Grundlage von Linsensystemen errechnet sind, die zu Brechkraft = 1 normalisiert sind, und dann wurden entsprechend die Beiträge errechnet.

	O,	B	Tabelle	S	1	N	0	P	1/n	pos
Linsensystem	O,	62		00	0,00	0	,04	0,	66
Goerz Hypergon	O,	68	of	02	-0,09	0	,00	0,	62
Richter Topogon	O,	04	0,	36	0,06	0	,12	0,	59
Nikon retrofocus	O,	09	0,	28	-0,08	0	,31	0,	61
Sonnar	0,	24	0,	07	0,07	0	,19	0,	56
Zeiss P/1.4		05	0,	15	0,29		,10	0,	59
Pentac	0,

Das Hypergon nach Fig. 1A stellt einen nahezu reinen Fall von Petzvalsummenkorrektur durch Biegung dar. Gleicherweise wird auch das Topogon nach Fig. 1B durch Biegung dominiert, wobei sich eine gewisse Korrektur auch durch Abstandsveränderung ergibt, die dann durch einen negativen Beitrag durch Indexdifferenzierung ausgeglichen wird. Das Nikon-retrofocus-System nach Fig.1C beruht auf einer Korrektur der Petzvalsumme in erster Linie mittels der Abstandsveränderung. Das Sonar nach Fig. 1D wird durch eine ziemlich große Restsumme P gekennzeichnet, jedoch stammt der dominierende Beitrag für die Gesamtkorrektur aus Abstandsveränderung. Das moderne Doppel-Gauss-Objektiv nach Fig. IE benutzt alle drei Verfahren, um die Petzvalsumme zu korrigieren, während das Pentac nach Fig. 1F im wesentlichen die Korrektur zwischen Abstandsveränderung und Indexdifferenzierung aufteilt.

Die illustrativen Ausführungsbeispiele, die nachfolgend beschrieben werden, zeigen vier Ausführungen (mit jeweils einem Ausführungsbeispiel) eines optischen Übertragungssystems, wie es beispielsweise in einem Endoskop oder dergl. eingesetzt werden kann, und eine Ausführung (mit zwei Ausführungsbeispielen) , eines Weitwinkelobjektivs. Das übertragungssystem wird anhand von "Transfermoduln" oder Übertragungsmoduln beschrieben, mit denen die Abschnitte zwischen aufeinanderfolgenden Bildebenen oder Pupillenebenen gemeint sind, oder aber bei den nachfolgenden symmetrischen Ausführungen anhand von Halbmoduln,.d.h. in Abschnitten zwischen einer Bildebene und einer Pupillenebene. Es ist jedoch auch anzuerkennen, daß man jeweils die zwei benachbarten 1/4-Moduln zu beiden Seiten einer Bildebene oder einer Pupillenebene (d.h. die mittlere Hälfte des ganzen Moduls) als ein Feldlinsensystem oder ein Übergabelinsensystem ansehen kann, für das die Brechkraft wohldefiniert ist.

Fig. 2A zeigt eine optische Schemadarstellung einer ersten Ausführung eines Endoskop-Optiksystems. Das System enthält ein Objektiv 10, das ein Bild auf eine erste Ebene 12 entwirft, ein Übertragungssystem 15, das das Bild in der Ebene 12 zu einer zweiten Bildebene -17 überträgt und ein Okular 18 zum Anschauen des übertragenen Bildes. Das Objektiv 10, das Übertragungssystem 15 und das Okular besetzen eine Röhre mit relativ geringem Durchmesser, die typischerweise durch ein ringförmiges Bündel von Faseroptik umgeben wird. Im Gebrauch wird das Endoskop in einen Körperhohlraum oder dergl. eingeführt, damit ein Arzt die inneren Körperbereiche betrachten kann. Das Objektiv 10 ergibt ein Abbild des zu betrachtenden Bereiches an der ersten Bildebene 12 und dieses Abbild wird durch das Übertragungssystem 15 zur zweiten Bildebene 17 in der Nähe des Okulars 18 übertragen, durch das der untersuchende Arzt blickt,

Bei einer ersten Ausführung besteht das Übertragungssystem aus einer Vielzahl von miteinander verkitteten Triplet-Anordnungen 20 (Triplet¹= Dreilinsen-System) , wobei jede Anordnung eine bezeichnende Ausführung der vorliegenden Erfindung bildet. Es ist zu erkennen, daß die Triplets 20 sich durch ein gut korrigiertes Bildfeld auszeichnen sollten,damit das in der Ebene 12 vorhandene Abbild richtig zu dem Okular 18 übertragen wird. Die Triplets 20 sind jeweils paarweise angeordnet, wobei jedes Paar einen Übertragungsmodul ergibt. ·

Fig. 2B zeigt das optische Schema eines Triplets 20 mit den konstruktiven Einzelheiten. Bei der bevorzugten Ausführung sind alle Triplets 20 identisch und, wie sich zeigt, auch symmetrisch von beiden Enden her. Das Triplet 20 enthält ein erstes und ein zweites negatives Endelement

bzw. 22, und diese sind durch ein zentrales längliches positives Element 23 getrennt. Die geometrischen Eigenschaften des Triplets 20 werden durch eine Eintrittspupillenebene 2Oa₇ eine Vorderfläche 20b, eine erste gekittete Fläche 20c, eine zweite gekittete Fläche 2Od, eine Rückfläche 20e und eine Bildebene 2Of definiert. Eine Aperturfläche ist in der Ebene 2Of vorgesehen, um das Bildfeld zu difinieren, und Reflexionen von der optischen Hülse des Endoskops zu vermeiden. Der richtige Abstand der Triplets 20 und die Definition der Eintrittspupille und des Bildfeldes werden üblicherweise durch (nicht dargestellte) Abstandsringe erzeugt, die vor dem Einführen der Linsen in die Hülse aufgekittet werden können. Die geometrischen und optischen Parameter für eine spezifische Ausführung des Triplets 20 sind im Anhang 2 gegeben. Dabei wird das folgende Nomenklatur-System jeweils beibehalten. Der Radius einer bestimmten Oberfläche 20i erhält die Bezeichnung r.; der Abstand zwischen zwei benachbarten Oberflächen 20j und 20k wird mit 20. und 20, bezeichnet, der Brechungsindex und die Abbe'sehe Zahl des Mediums zwischen den Oberflächen 1Oj und 10k mit mit n, und , bezeichnet, und der Durchmesser einer Blende in der Ebene 2Oi wird mit d. bezeichnet. Die Abmessungen sind so normalisiert, daß ein vollständiger Übertragungsmodul eine Länge von vier Einheiten besitzt, die der Einheitsbrennweite entsprechen. Die vordere Oberfläche 20a und die hintere Oberfläche20e besitzen auch eine asphärische Komponente, die durch die asphärischen Koeffizienten AD, AE, AF und AG gekennzeichnet ist. Diese Koeffizienten bestimmen eine Oberfläche mit einem Grundradius R und einer Tangente an die X/Y-Ebene am Ursprung mit folgender Gleichung:

Z=R -VR² - ρ + AD p⁴ + AE p⁶ + AF p⁸ + AG p¹⁰

2 2 2

wobei ρ = χ + y »

Das allgemeine Verfahren zur Auslegung der Tripletanordnung 20 kann folgendermaßen dargelegt werden: Zunächst werden unter Beachtung der allgemeinen Auslegung zwei gebräuchliche Brechungsindexwerte aus einer Auswahl von erhältlichen Materialien festgelegt. Beispielsweise werden die Endelemente 21 und 22 aus Polystyrol gebildet, das sich durch eine hohe Dispersion und einen niedrigen Brechungsindex auszeichnet und leicht durch Spritzguß geformt werden kann. Das Zentralelement 23 wird aus einem Kronglas mit niedriger· Dispersion und hohem Brechungsindex gebildet. Das Zentralelement 23 verleiht der gekitteten Anordnung Festigkeit.

Wenn nun die Brechungsindicec bestimmt sind/werden unter der weiteren Anforderung, daß die Anordnung symmetrisch sein soll, die Brechkräfte der Einzelelemente so bestimmt, daß die Petzvalsumme verschwindet und gleichzeitig eine bestimmte Gesamtbrechkraft erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt können die Dispersionen der Materialien so ausgewählt werden, daß chromatische Abbildungsfehler korrigiert werden. Sphärische Aberration, Koma und Astigmatismus werden noch nicht korrigiert. Wenn man beachtet, daß eine asphärische Oberfläche an den Außenelementen 21 und 22 einen sphärischen Abbildungsfehler, d.h. eine sphärische Aberration korrigiert, so ist darauf hinzuweisen, daß mit Spritzgußverfahren die Herstellung von asphärischen Oberflächen nicht schwieriger ist -als die von sphärischen Oberflächen. Dann wird der Blendenort ausgewählt, um Astigmatismus zu korrigieren, während Koma und Verzerrung dadurch korrigiert werden, daß eine symmetrische Auslegung benutzt wird mit zwei identischen, axial ausgerichteten Anordnungen. Dabei ist zu bemerken, daß diese Ausführung einen Restastigmatismus besitzt, der zum Ausgleich von Astigmatismus entweder im Objektiv oder im Okular benutzt werden kann.

Der Vorteil der Auslegung der Anordnung 20 ist nun zu sehen. Erstens sind, obwohl hier der Übertragungsmodul sechs Elemente umfaßt, nur zwei wirklich unterschiedliche Elemente vorhanden, nämlich die aus Kunststoff bestehenden Endelemente und die zentralen Glaselemente. Ferner können, wie bereits beschrieben, die aus Kunststoff bestehenden Endelemente durch Spritzguß hergestellt werden. "Steile" Oberflächen, wie sie für "scharf" gebogene Elemente charakteristisch sind, werden vermieden, und die Montage des Gesamtsystems ist einfach.

Fig. 3A zeigt nun eine optische Schemadarstellung einer zweiten Ausführung eines Endoskop-Optiksystems, das sich durch sein übertragungssystem 15' von dem optischen System nach Fig. 2A unterscheidet. Ansonsten sind das Objektiv, das Okular, die erste und die zweite Bildebene mit den gleichen Bezugszeichen 10, 18, 12 bzw. 17 bezeichnet. In dieser zweiten Ausführung besteht das übertragungssystem 15" aus einer Vielzahl von verkitteten Zweilinsen-Anordnungen 30 (Dublett-Systemen), die jeweils in Vierergruppen angeordnet sind, wobei jede Vierergruppe einen Übertragungsmodul bildet.

In Fig. 3B ist nun ein Optikschema von einem Dublett-Paar gegeben, das einen halben Übertragungsmodul ergibt. Das Paar enthält ein erstes positives Element 31, ein erstes, damit verkittetes nega-tives Element 32, ein zweites negatives Element 33 mit Abstand vom ersten ·. negativen Element 32 und ein zweites, mit dem Element 33 verkittetes positives Element 34. Die negativen Elemente 31 und sind, ebenso wie die positiven Elemente 32 und 34 vorzugsweise zueinander identisch ausgeführt. Die geometrischen Charakteristiken werden durch eine Eingangspupillenebene 30a,

eine Vorderfläche 30b, eine erste gekittete Fläche 30c, eine erste Innenfläche 3Od, eine zweite Innenfläche 3Oe, eine zweite gekittete Fläche 3Of, eine Rückfläche 30g und eine Bildebene 30h definiert. Der richtige Abstand der Dublettanordnungen 30 und die Definition der Eingangspupille und des Bildfeldes ergeben sich üblicherweise durch (nicht dargestellte) zylindrische Abstandsstücke. Die geometrischen und optischen Parameter bei einer bestimmten Ausführung der Dubletts 30 sind in Anhang 3 festgelegt. Wie bereits festgestellt, sind alle Dubletts 30 vorzugsweise identisch ausgeführt, jedoch abwechselnd einander zugekehrt. Es wird das gleiche Nomenklatursystem wie bei Anhang 2 benutzt. Die erste und die zweite innere Fläche 3Od bzw. 3Oe besitzen eine asphärische Komponente, die durch die asphärischen Koeffizienten AD, AE, AF und AG jeweils definiert ist.

Die Entwurfsüberlegungen für die Dublett-Anordnungen 30 sind allgemein ähnlich denen, die für die Tripletanordnungen 20 beschrieben wurden. Das Transfersystem 15' zeichnet sich durch eine im wesentlichen vollständige Eliminierung des Astigmatismus aus, wie sie bei bestimmten Anwendungen Vorteile erbringen kann. Wie das Übertragungssystem 15 erfordert auch das Übertragungssystem 15' nur zwei verschiedene Elemente.

Fig. 4A zeigt ein Optikschema einer dritten Ausführung eines Endoskop-Optiksystems mit einem weiteren unterschiedlichen Übertragungssystem 15". Das Übertragungssystem 15" ist ähnlich aufgebaut wie das Übertragungssystem 15' und kann aufgefaßt werden als der Grenzfall, bei dem die den Flächen 30b und 30h entsprechenden Flächen Ebenen sind und der Abstand zwischen den Flächen 30g und 30h gleich 0 ist, so daß benachbarte Dublett-Paare zu Tripletts werden. Damit

besteht das Übertragungssystem 15" aus einer Vielzahl von verkitteten Triplett-Anordnungen 40, wobei jedes Ende von einem halben Triplett (ein Duplett) 40' gebildet wird. Ein vollständiges Übertragungsmodul bei dem übertragungssystem 15" besteht also aus einem Halbtriplett (oder Dublett), einem Triplett und einem zweiten Halbtripletij (oder Dublett).

Ein Optikschema der Abschnitte zwischen aufeinanderfolgenden Mittenebenen von Tripletts 40 ist in Fig. 4B dargestellt, die also einem halben Übertragungsmodul entspricht. Es kann dabei gesehen werden, daß jedes der gezeigten HaIb-Tripletts eines der Dubletts 40' sein kann. Jedes Triplett besteht aus einem ersten negativen Element 41, einem zentralen positiven Element 42 und einem zweiten negativen Element 43. Zur Aufrechterhaltung der Nomenklatur werden die Oberflächen der Reihe nach von einer Mittenebene zur nächsten benannt. Das System wird durch eine Mittenebene 40a innerhalb des ersten Tripletts, eine gekittete Oberfläche 40b im ersten Triplett, eine freiliegende Oberfläche 40c an dem ersten Triplett, eine freiliegende Oberfläche 40d an dem zweiten Triplett, eine gekittete . Oberfläche 4Oe in dem zweiten Triplett und eine Mittenebene 40f im zweiten Triplett charakterisiert. Der richtige Abstand der Linsensysteme 40 und 40" wird üblicherweise durch (nicht dargestellte) zylindrische Abstandsstücke eingehalten. Die Aperturblende und"die Bildfeldblende sind in den jeweiligen Mittenebenen vorgesehen. Die geometrischen und optischen Parameter einer bestimmten Ausführung sind in Anhang 4 gegeben. Die freiliegenden Oberflächen der negativen Elemente 41 und 43 (die Oberflächen 40c bzw. 4Od) werden durch einen Grundradius und asphärische Koeffizienten AD, AE, AF und AG jeweils bestimmt.

Es ist zu bemerken, daß, obwohl das Übertragungssystem 15" weniger Bestandteile besitzt als das Übertragungssystem 15) es drei unterschiedliche Elemente aufweist, nämlich das aus Kunststoff bestehende Endelement, das aus Glas bestehende Zentralelement für das Triplett und das aus Glas bestehende "Halbelement" für das Dublett. Dabei kann das übertragungssystem 15" auch nur mit Benutzung von Tripletts hergestellt werden, wenn nur bei der Auslegung des Okulars und des Objektivs darauf geachtet wird, daß effektiv zusätzliche Halbtripletts an der Vorder- und Rückseite des gesamten Systems berücksichtigt werden müssen.

Fig. 5A zeigt ein Optikschema einer vierten Ausführung eines Endoskop-Optiksystems mit wieder einem anderen Übertragungssystem 15"'. Das Übertragungssystem 15"' ist insoweit dem Übertragungssystem 15' ähnlich, daß ein Übertragungsmodul vier verkittete Dublett-Anordnungen 50 enthält, unterscheidet sich jedoch insoweit von diesem, daß der große Luftraum innerhalb jedes Halbmoduls nun durch einen Glaszylinder 55 ersetzt ist. Dad^urch, daß ein Zylinder in diesen Luftraum eingesetzt ist, ergibt sich eine größere Informationsübertragung. Es sei als Randbemerkung angefügt, daß eine gleichartige Abwandlung mit in geeigneter Weise abgewandelten Tripletts entsprechend den Tripletts 40 des Übertragungssystems 15" nach Fig. 4A und 4B ausgeführt werden kann.

Fig. 5B zeigt wiederum ein Optikschema eines halben Übertragungsmoduls bestehend aus zwei symmetrisch angeordneten Dubletten 50 mit dazwischenliegendem Zylinder 55. Jedes Dublett 50 enthält ein positives Element 51 und ein negatives Element 52,und das Halbmodul wird gekennzeichnet durch eine Eingangspupillenebene 50a, eine Vorderfläche 50b

eine erste gekittete Fläche 50c, eine erste innere Fläche 5Od, eine erste und eine zweite Zylinderfläche 5Oe bzw. 5Of, eine zweite Innenfläche 50g, eine zweite gekittete Fläche 50h, eine Rückfläche 50i und eine Bildebene 5Oj. Die geometrischen und optischen Parameter einer besonderen Ausführung von Dubletten 50 und Zylinder 55 sind in Anhang gegeben. Es ist zu bemerken, daß die erste bzw. zweite Innenfläche 50d bzw. 50g durch einen Grundradius und asphärische Koeffizienten AD, AE, AF und AG jeweils gegeben sind.

Fig. 6 zeigt nun ein Optikschema eines Weitwinkellinsensystems 60, das ebenfalls erfindungsgemäß aufgebaut wurde. Das Weitwinkellinsensystem 60 enthält vier jeweils paarweise verkittete Elemente, nämlich ein negatives Frontelement 61, ein damit verkittetes positives Element 61, ein mit Abstand davon angeordnetes positives Element 63 und ein negatives, damit verkittetes hinteres Element 64. Das Linsensystem 60 wird durch eine Frontfläche 60a, eine erste gekittete Fläche 60b, eine erste Innenfläche 60c, eine Aperturblendenebene 60d, eine zweite Innenfläche 60e, eine zweite gekittete Fläche 60f und eine Rückfläche 60e gekennzeichnet. Die geometrischen und optischen Parameter für zwei Ausführungen von Weitwinkellinsensystemen 60 sind in den Anhängen 6A und 6B niedergelegt, wobei die gleiche Nomenklatur wie bei den besprochenen Endoskop-Übertragung s sy steinen beibehalten wurde. Es ergeben sich Linsensysteme mit äußerst großem öffnungswinkel (entsprechend 18 mm Brennweite bei Auslegung für 35 mm-Fotografensysterne. Sie sind zwar etwas "langsam", jedoch ergeben sie eine extrem niedrige Verzerrung und können deshalb in exzellenter Weise für Gebäudefotografie eingesetzt werden.

In der folgenden Tabelle 2 sind in Tabellenform die Korrekturbeiträge B, S und N für die Petzvalsumme, die Rest-Petzvalsumme P und der Wert 1/n für die Endoskop-Übertragungslinsensysteme nach Fig. 2B, 3B, 4B und 5B und für die beiden Breitwinkel-Objektive nach Fig. 6 zusammengefaßt. Alle Werte sind auf Einheitsbrechkraft normalisiert. Es ist darauf hinzuweisen, daß bei jedem Übertragungssystem die Werte und die Brechkraft für die Mittelhälfte eines Übertragungsmoduls zutreffen.

Tabelle 2

Linsensystem B S

Endoskop (Anhang 2) 0,00 O.OO

Endoskop (Anhang 3) 0.00 - 0.04

Endoskop (Anhang 4) 0.00 - 0.02

Endoskop (Anhang 5) 0.00 - 0.02

Weitwinkel (Anh.6A) 0.06 - 0.02

Weitwinkel (Anh.6B) 0.08 - G.02

	N	o.	I	35	1/n ' pos
0	.20	0.	43	0.55
0	.17	0.	19	0.56
0	.36	0.	26	0.53
0	.29	0.	03	0.53
0	.54	0.	01	0.56
0	.49	0.53

Damit werden die Grundzüge der vorliegenden Erfindung erkennbar. Am meisten fällt ins Auge, daß der Beitrag N durch Indexdifferenzierung den Gesamtbeitrag B+S+N der Petzval-Summenkorrektur dominiert, und zwar liegt er im Bereich von 90 % bis 130 % dieses Gesamtbeitrages. Das Pentac-Linsensystem (Fig. 1F) ist ein extremes Beispiel nach dem Stand der Technik für großen Indexierungs-Beitrag, und hier beträgt der Anteil weniger als 60 %. Ein Beitragsanteil von etwa 2/3 bis 3/4 scheint eine gute Feststellung

für die üntergrenze des Indizierungs-Beitragsanteils der erfindungsgemäßen Art zu sein. Es ist auch zu bemerken, daß die fotografischen Objektive sehr gut korrigiert, tatsächlich sogar ein wenig überkorrigiert sind. Zwar er-. scheinen auf den ersten Blick die Restwerte P der Petzvalsummen bei den Übertragungssystemen etwas groß, jedoch müssen dabei verschiedene Punkte berücksichtigt werden. Zunächst sind diese Werte dennoch im allgemeinen niedriger als bei anderen bekannten Übertragungssystemen. Zweitens ist das Objekt bei endoskop!sehen Untersuchungen typischerweise gekrümmt, und deswegen kann eine gewisse Bildkrümmung zum Ausgleich dieser Objektkrümmung vorzugsweise benutzt werden. Drittens erlaubt diese Entwurfsart ohne Schwierigkeit jede beliebige Reduzierung der Petzvalsumme, jedoch macht eine größere Reduzierung "schärfere" Innenkrümmungen erforderlich. Die angegebenen Beispiele repräsentieren einen Kompromiß, der relativ sanfte Krümmungen ergibt und damit leicht herzustellen ist.

Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß durch die vorliegende Erfindung ein Linsensystem mit ebenem Bildfeld geschaffen wird, das die Notwendigkeit umgeht, Mehrfachelemente mit Abstand voneinander und dazu noch scharfgekrümmte Elemente anzuwenden, und das in hohem Grade unempfindlich gegen Kippungs- und Zentralisationsfehler der Bestandteile ist. Die erfindungsgemäßen Linsensysteme können in unterschiedlicher Weise.zur Verwendung bei vielen Anwendungsfällen ausgelegt werden.

Auf bestimmte mögliche Abweichungen von den dargestellten Beispielen soll noch hingewiesen werden. So können beispielsweise statt der ausgezeichnet in bezug auf Bildfeldwölbung korrigierten fotografisehenObjektive (die Restpetzvalsumme P

ist ja sehr klein) auch erfindungsgemäß Objektive mit nicht ganz ausgeglichener Petzvalsumme geschaffen werden, wenn nur der Beitrag der Indexdifferenzierung die Gesamtkorrektur dominiert. Die vorliegende Erfindung wird also so angesehen, daß die Indexdifferenzierung der dominante Mechanismus zur Erzielung der Petzvalsummenkorrektur zu jedem erforderlichen Niveau ist. Dabei können die Einzelbeiträge auch in anderer als der gezeigten Weise berechnet werden, solange feststeht, daß sich dadurch nur geringfügige Veränderungen ohne materielle Beeinflussungen der relativen Größen ergeben. Beispielsweise kann der Biegungsbeitrag so berechnet werden, daß Krümmungen zu den entgegengesetzten Oberflächen eines Elemente solange hinzugefügt werden, bis eine der Oberflächen sich als eben ergibt, statt bis sich eine symmetrische Ausbildung ergibt, wie hier benutzt.

322C350

Goerz Hypergon

Brennweite : EFL = 1.0000

Of fnungsverhältn-isi: 32 Hintere Brennweite : BFL =0,8986 Bildfeldwüikel : 2 χ 65° .

Fläche	Radius	instand zur -	Brechungs-	Abbe1' sehe
.Nr-.	0,0846	nächsten Fläche	Index	Zahl -
1
	0,0850	0,0220	1,5201	64,9
2
	Apertur-Blende	0,0679
3
	-0,0850	0,0679
4
	-0,0846	0,0220	1*5201	64,9
5

. Anhang JLB

Richter Topogon

Brennweite '-■ EFL = 1,0000 Öffnungsverhältniä: 1:6,3 Hintere Brennweite: BFL =0,7860 Bildfeldwinkel-·: 2 χ 50°

■Fläche	Radius	Abstand zur	Brechungs-	Abbe" sehe
Nr.	0,707	nächsten Fläche	Index	Zahl
1
	0,2511	0,0674	1,6229	60,1
2
	0,1380	„ 0,0003
3
	0,1115	0.0076	1,7231	29,3
4
	Apertur-Blende	0,0985
5
	-0,1115	0,0985
6
	-0,1380	0,0076	1,7231	29,3
7
	-0,2511	0f0003
8
	-0,1707	0,0674	1,6229	60,1
9

322U350

- _ Anhang 1C

Nikon Retrofocus (35mm)

Brennweite : EFL = 1,0000 Öffnungsverhältnis >: 1:2,8 Hintere Brennweite .: BFL = 1,0844 Bildfeldwinkei:2 χ 31°

Fläche

Nr . Radius

1 1,5546

2 0,4066

3 0,6884

4 -1,1160

5 Apertur-Blende

6 -0,4995

Abstand zur	Brechungs-	Abbe' sehe
nächsten Fläche	Index	Zahl
0,0700	lf5203	58,7
0,3966
0r3717	1,7162	53.6

0,0619 0,1100

0,0360 1,7231 29.3 7 1,3178

0,0360

8 -1,3877

0.0700 1,7468 47,9

9 -0,4716

0 0030 3,2470

-l_f8467

0_;0700 1,6229 60,1

Anhang ID

Sonnar

·.: EFL = 1,0000

Brennweite
Öffnungsverhältnis: 1:1,9 Hintere Brennweite: BFL = O₁ 5793 Bildfeldwinkel: 2 χ 13°

äche	Radius	Abstand zur . _	Brechungs--	Abbe" sehe
Nr.	1,8792	nächsten Fläche	Index	Zahl
1
	-1,8792	0,1000	1,5187	64,0
2
	0,4240	0;0050
3
	0,7659	0;2719	1,6152	58,4
4
	-1,3207	0,0400
5
	0,3253	0,0300	1,7231	29,3
6
	Apertur-Blende	0,0600
7
	1,0864	0,1098
8
	-0,5267	0,1100	1,6940	54,5
9	/

^ Anhang je

Zeiss Coppel-Gauss (50iruri)

Brennweite : EFL = I₇OOOO Öffnungsverhältnis: 1:1,4 Hintere "Brennweite .: BFL = Q 7098 Bildfeldwinkel:. 2 χ 23 1/2°

Fläche

Nr-.	Radius
1	0,8890
2	5,7732
3	0,4361
4	0r6812
5	0,9417
6	0,3065
7	Apertu
8 .	-0,3464
9	7,4804
10	-0,6071
11	-1,7485
12	-0,5650
13	3r2936
14	-2.6223

Abstand zur	Brechungs-	Abbe' sehe
nächsten Fläche	Index	• .JZahl
0,1018	1,7206	47,7
0,0012
0,0971	lf7927	47,2
0,0318
0,0237	1,6942	31,0
0,1400
0,1455
0,0230	1,7343	28,5
0,1030	1,7923	47,2
0,0057
0,0877	Ij7923	47,2
0,0026
0.0567	1,7479	44 5

- 34 Anhang 2F

Pentac

Brennweite : EFL = 1,0000 Öffnungsverhältnis: 1:5-6 Hintere Brennweite -P: BFL =0,8594 Bildfeldwinkel.- 2 χ 15°

Fläche

Nr .	Radius
1	0,3726
2	-0,5476
3	1,2182
4	Apertu:
5	-0,4129
6	0,3471
7	-15,4561
8	0j3748
9	-0,3983

Abstand zur nächsten Fläche

O_f0423 "0,0159 0_f0700 0,0155 0,0129 0,0704 0,0159

0_;0358

Brechungs-	Abbe sehe
Index	■ Zahl
1,6940 1,5848	54,5 40,6

1,5510

1,5848 1,6940

45,5

40,6

54,5

220350

Anhang 2

Brechung-, Abbej_sche

Radius --ninke - Medium Index Zahl

d_a=0_f3

t_ab=0,OOl Luft

r_b=.Ebene Grundlinie asphärisch,

t^· =(LOQ1 Kopolymer n, =1.567 V, =33.5

DC XDC DC

r_c=()2710

r_d=-Ö,2710

t_de=^001 Kopolymer n_de=1.567 V_de=33.5

r = Ebene.. Grundlin?.e asphärisch

t_ef=0,001 Luft
d_f=0_/3

AD, =-2,04 e-8 AE, =-1.55 e-11 AF, =-1.59 e-14 AG,=-3,03 e-17 b' b' b b^?

AD = 2.04 e-8 AE = 1,55 e-11 AF = 1,59 e-14 AG = 3,03 e-17 e ^r e * e e '

t_cd=l_f996 Schott LaSFN3 n_cd=1.8127 V_cd ⁼⁴⁰-5

Radius

Dicke

- 36 -

Anhang 3

Medium

krechurigs-Index

Abbe' sehe Zahl

Luft

r_b=-3,0000

•^=0,200 Schott LaF21

t ,=0,020 copolymer r_d=-1.9957, asphärisch

t_de=l.54 Luft r =-1 j 9957, asphärisch

r_f=0₍4000

r =3.0000

g ^f

t ^=O₇020 Kopolymer

t_f =0,200 Schott LaF21

Luft

V_bc=47,4

n_ef=l_r567 jr_ef=33,5 ⁿfg⁼¹/⁷⁹²³ V_fg=47_?4

AD,= 9,37 e-9 AE,= 2,91 e-12 AF,= 1,69 e-15 AG,= 1.32 e-16

d ' d ' α ' α '

AD =-9.37 e-9 AE =-2,91 e-12 AF =-1,69 e-15 AG =-1,32 e-16

e ι e ' e ' e "

	Dicke	Anhanq 4	Brechungs	Abbe	' sehe
	tbc=0/O2 asphärisch		index	Zahl
Radius	Wedium	nbc=1'567
da=0,3 rb=-0,3777 r =2.0000,	Schott LaSF5 kopolyiTier

t =1 66 ^Luft

r_d=-2_f0000, asphärisch

tde=⁰.⁰² Kopolymer n_de=l,567 V_de=33,5

r_e=0,3777

t .=0.150 Schott LaSF5 η .=1,8858 γ ^=40.8

ei ' ei ' ^v ei '

AD_c= 1,97 e-8 AE_c= 1,26 e-11 AF_c= 1,14 e-14 AG_c= 1,68 e-17

AD,=-1,97 e-8 AE,=-1.26 e-11 AF,=-1.14 e-14 AG,=-1.68 e-17 d' a' d' a»

Radius d =0 ,3

r. =1,2000 r_c=-0_?4366 r_d=l,0000

Di-ck-e-

- 38 -

Anhang

Medium Brechungs-Index

Luft

t _d=0,O2O Kopolymer

t, =ö,010 Luft

de

r e~	eben	.4366	tef=lf700	Schott SF6
rr	:eben	-1.2000	tfg=C^010	Luft
r =-1.0000 σ	d.=0.3	tgh=Oi020	Kopolymer
rh=	thi=0,12O	Schott LaS
ri=	t±j=0	Luft

'bc

'hi-

Abbe' sehe Zahl

Schott LaSF5 11^^=1,8858 v_>>r,=40_|8

n_cd=l,5670 v_cd=33,5

n_ef=l,8l26 v_ef=25,2

n_gh=l,5670 v_gh=33,5

'hi"

AD_d= 2.35 e-8 AE_d= l_f88 e-11 AF_d= 1,93 e-14 AG_d= 3,69 e-17

AD =-2.35 e-8 AE =-1.88 e-11 AF =-1,93 e-14 AG =-3,69 e-17 g g l g ' g '

- .Anhang; 6A

Brennweite " EFL = l_f000
Öffinungsverhältnis : 1:16
Hintere Brennweite . .: BFL = 0,8658 Bildfeldwlnkelx: 2 χ 50°

Brechungs- Abbe 'sehe

Radius picke Medium Index Zahl

r =0,9888

t_ab=0,0100 Schott LLFl η _b=l,5510 v_ab=45,5

r_b=0,1507

^=0,0500 Schott LaF21 n_bc=l,7923 v_bc=47,4

r_c=0,4586

t ,=0.0848 Luft

cd ^T

d ,=AperturjBl-eridendürchTnesser= 0_; 056

t, =0,0789 -Luft

de ¹

r_e=-0,5200

t_ef=0,0500 Schott LaF21 n_ef=l,7923 v'_ef=47_;4

r_f=-0,1524

r =-1,2519

t_f =0 j 0100 Schott LLFl n_f =1,5510 v_f =45,5

Anhang ; 6 B

Brennweite : EFL = 1,000
Öffnungsverhältnis: 1:16
Hintere Brennweite .: BFL = 0,8302 BildfeldwinkeL: 2 χ 50°

Brechungs- Abbe'sehe Radius Dicke Medium Index -Zahl

r_a=0,8394

t_ab=0_f0100 Kopolymer η _b=l,5510 ν , =33_r5

r_b=0,l863

=0,0500 Schott LaSF5 11^=1,8858 v_bc=40,8

r_c=0,4565

t_cd=0,1123 Luft

d ,= £pertur-Blendendurchmesse:e= 0, 054

t, =0.1121 Luft
de '

r =-0,4420
e

r_f=-0,1926

r =-0,7080

t =0,0500 Schott LaSF5 n_ef=l,8858 v_ef=40,8 t_f =0,0100 Kopolymer n_f =1,567 v_f =33,5

Claims (21)

entansprüche:

1. Aus mehreren Elementen bestehendes Linsensystem, dadurch gekennzeichnet, daß der auf unterschiedlichem Brechungsindex beruhende Beitrag zur Petzvalsummenkorrektur mindestens zwei Drittel der Summe aus den auf Biegung, Abstand und Brechungsindexunterschied bestehenden Beiträgen beträgt, wobei ein erwünschter Korrekturgrad für sphärische und chromatische Abweichungen aufrechterhalten wird.

2. Linsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Linsensystem eine asphärische Fläche bestimmende Abschnitte vorhanden sind, um sphärische Aberration zu korrigieren.

3. Linsensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aperturblende (6Od) zur Reduzierung der Öffnung der Linse vorgesehen ist, um die sphärische Aberration bei einem zulässig niedrigen Wert zu halten.

4. Linsensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Teil eines optischen Übertragungssystems, gekennzeichnet durch ein zentrales positives Element (23; 42),aufgebaut aus einem ersten Material aus einem relativ hohen Brechungsindex und ersten und zweiten negativen Elementen (21,22; 41, 43), die in Axialrichtung durch das positive Element (23, 42) auf Abstand gehalten und mit diesem verkittet sind, aufgebaut aus einem zweiten Material mit einem relativ niedrigen Brechungsindex, wobei die Dispersionswerte des ersten und zweiten Materials so gewählt sind, daß Farbabweichung (chromatische Aberration) im wesentlichen korrigiert ist und jedes erste und zweite negative Element (21, 22; 41, 43) Abschnitte (20b, 2Oe; 40c, 4Od) enthält, die eine äußere asphärische Fläche zur Korrektur von sphärischer Aberration bestimmen.

5. Linsensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Glas und das zweite Material Kunststoff ,ist, und daß das erste und das zweite negative Element (21, 22; 41, 43) Gieß-, Spritz- oder anderweitig geformt ist.

6. Linsensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen und optischen Parameter des positiven Elementes und des ersten und des zweiten negativen Elementes im wesentlichen die in Anhang 2 aufgeführten Werte besitzen.

7. Linsensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen und optischen Parameter des positiven Elementes und des ersten und des zweiten negativen Elementes im wesentlichen die in Anhang 4 aufgeführten Werte besitzen.

8.Linsensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Teil eines optischen Übertragungssystems, gekennzeichnet durch ein positives Element (31; 51) aus einem ersten Material mit einem relativ hohen Brechungsindex und ein mit dem positiven Element verkittetes negatives Element (32; 52) aus einem zweiten Material mit einem relativ niedrigen Brechungsindex, wobei die Dispersionswerte des ersten und des zweiten Materials so ausgewählt sind, daß Farbfehler (chromatische Aberration) im wesentlichen korrigiert sind, und wobei "das negative Element (32; 52) eine äußere asphärische Fläche bestimmende Abschnitte (3Od, 3Oe; 5Od, 50g) «i. ' ·
Aberration.

9. Linsensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das positive Element und das negative Element geometrische und optische Parameter aufweist,wie sie im wesentlichen in Anhang 3 niedergelegt sind.

10. Linsensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das positive Element und das negative Element geometrische und optische Parameter aufweist, wie sie im wesentlichen in Anhang 5 niedergelegt sind.

11. Linsensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Weitwinkelobjektiv, gekennzeichnet durch ein erstes negatives Element (61), ein erstes, mit dem ersten negativen Element verkittetes positives Element (62), ein zweites mit Abstand von dem ersten positiven Element versehenes positives Element (63), ein mit dem zweiten positiven Element verkittetes zweites negatives Element (6 4) und eine zwischen dem ersten und dem zweiten positiven Element angeordnete Apertur-Blende (6Od) zur Reduzierung von sphärischer Aberration.

12. Linsensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen und optischen Parameter des ersten und des zweiten positiven Elementes und des ersten und des zweiten negativen Elementes im wesentlichen wie in Anhang 6A niedergelegt sind.

13. Linsensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen und!optischen Parameter des ersten und des zweiten positiven Elementes und des ersten und des zweiten negativen Elementes im wesentlichen wie in Anhang 6B niedergelegt sind.

14. Optisches Übertragungsmodul aus einem symmetrisch angeordneten, axial ausgerichteten Paar zusammengesetzter Linsensysteme, dadurch gekennz eichnet, daß jedes Linsensystem ein zentrales positives Element aus einem ersten Material mit einem relativ hohen Brechungsindex und ein erstes und ein zweites negatives Element, die in Axialrichtung durch das positive Element auf Abstand gehalten und mit diesem verkittet sind,aufweist ,wobei die negativen Elemente aus einem zweiten Material mit relativ niedrigen Brechungsindex aufgebaut sind, die relativen Brechstärken des zentralen positiven Elementes und des ersten und des zweiten negativen Elementes so ausgelegt sind, daß die Petzvalsumme einen erwünschten niedrigen Wert annimmt, die Dispersionswerte des ersten und des zweiten Materials so ausgewählt sind, daß die Farbabweichung des Übertragungsmoduls einen erwünschten niedrigen Wert annimmt und das erste und das zweite negative Element eine äußere asphärische Oberfläche zur Korrektur von sphärischer Aberration bestimmende Abschnitte besitzen und das erste und das zweite negative Element und das zentrale positive Element so gestaltet sind, daß der auf Brechungsindex-Unterschied beruhende

Beitrag zur Petzvalsummenkorrektur die auf Biegung und
Abstand beruhenden Beiträge dominiert.

15. Optisches Übertragungsmodul nach Anpsruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß das positive Element

und das erste und das zweite negative Element geometrische und optische Parameter entsprechend den in Anhang 2 niedergelegten Werten besitzen.

16. Linsensystern-Anordnung für ein optisches übertragungssystem, gekennzeichnet durch ein zentrales positives Element aus einem ersten Material mit einem relativ hohen
Brechungsindex und erste und zweite negative Elemente , die in Axialrichtung durch das positive Element voneinander getrennt und mit diesem verkittet sind, wobei die negativen Elemente aus einem zweiten Material mit einem relativ niedrigen Brechungsindex gebildet sind, die relativen Brechkräfte des zentralen positiven Elementes und des ersten und des
zweiten negativen Elementes so ausgelegt sind, daß die
Petzvalsumme einen erwünschten niedrigen Wert anzunehmen
gebracht ist, wobei die Dispersionswerte des ersten und

des zweiten Material so sind, daß die chromatische Aberration der Linsensystem-Anordnung einen erwünschten niedrigen Wert annimmt, wobei jedes erste und zweite negative Element eine äußere asphärische Fläche zur Korrektur von sphärischer Aberration bestimmende Abschnitte besitzt und das erste und das zweite negative Element und das zentrale positive Element so ausgelegt sind, daß der von der Indexdifferenz herrührende Beitrag zur Petzvalsummenkorrektur die von Biegung und
Abstand herrührenden Beiträge dominiert.

17. Linsensystem-Anordnung nach Anspruch 16, dadurch g e kennz eichnet, daß die Parameter der Elemente

im wesentlichen den in Anhang 2 niedergelegten Werten entsprechen.

18. Linsensystem-Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der Elemente im wesentlichen den in Anhang 4 niedergelegten Werten entsprechen.

19. Linsensystem-Anordnung für ein optisches übertragungssystem, gekennzeichnet durch ein positives Element aus einem ersten Material mit einem relativ hohen Brechungsindex und ein mit dem positiven Element verkittetes negatives Element aus einem zweiten Material mit einem relativ niedrigen Brechungsindex, wobei das positive und das negative Element so ausgelegt sind, daß die Petzvalsumme einen erforderlichen niedrigen Wert annimmt, die Dispersionswerte des ersten und des zweiten Material so sind, daß die chromatische Aberration der Linsensystemanordnung einen erwünschten niedrigen Wert annimmt, das negative Element eine äußere asphärische Oberfläche bestimmende Abschnitte zur Korrektur von sphärischer Aberration besitzt und das positive und das negative Element so ausgelegt sind, daß der auf Indexdifferenz beruhende Beitrag zur Petzvalsummenkorrektur die auf Biegung und Abstand beruhenden Beiträge dominiert.

20. Linsensystem-Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der Systemelemente im wesentlichen wie in Anhang 3 niedergelegt sind.

21. Linsensystem-Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der Systemelemente im wesentlichen wie in Anhang 5 niedergelegt sind.