Das Photo-Objektiv: Aufbau und Wirkungsweise der wichtigsten Markenobjektive der Weltproduktion

266 Pages·1956·9.873 MB·German

by  Dr. Hans-Martin Brandt (auth.)

DAS PHOTO-OBJEKTIV
HANS-MARTIN BRANDT
DR.HANS-MARTIN BRANDT
Das Photo-Objektiv
Aufbau und Wirkungsweise
der wichtigsten Markenobjektive der Weltproduktion
Mit 91 Abbildungen
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
19 56
Alle Rechte, auch die des auszugsweisen Nachdrucks,
der photomechanischen Wiedergabe und der Übersetzung vorbehalten.
!!:>Springer Fachmedien Wiesbaden 1956
Ursprünglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig 1956
Softcoverreprint ofthe bardeover Istedition 1956
ISBN 978-3-663-19850-5 ISBN 978-3-663-20188-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-20188-5
VORWORT
Die Kenntnis von Entwicklung und Konstruktion moderner photographischer
Objektive sowie das Wissen um ihre mannigfaltigen Ausführungsformen einem
möglichst großen Leserkreis nahezubringen, ist Aufgabe dieses Buches. Es
wendet sich dabei gleicherweise an den Fachphotographen, den Photohändler,
den, Photodrogisten wie an die große Zahl interessierter Amateure, die sich
über die auf dem Weltmarkt befindlichen Objektivtypen, ihren Bau und ihre
Wirkungsweise unterrichten wollen.
Es ist zugleich aber auch ein Nachschlagebuch für den Handel und die ein
schlägige Industrie und ein Unterrichtswerk für den Berufsnachwuchs.
Der erste Teil, der die Grundlagen der geometrischen Optik und ihre Anwendung
behandelt, macht den Leser mit den für seine Arbeit notwendigen Grundkennt
nissen und Definitionen vertraut, ohne ihn durch schwierige theoretische Ab
leitungen zu belasten. Für einige Grundgleichungen sind Rechnungen und
Ableitungen im Kleindruck angegeben; sie können ohne Nachteil vom Leser
übergangen werden.
Der zweite Teil des Buches bringt in tabellarischen Übersichten Angaben über
die optischen Daten der Objektive (Lichtstärke, Brennweite, Bauformen, Bild
winkel, Patentnummern) und über den Einbau in verschiedene Kameratypen
deutschen, englischen, französischen, amerikanischen, holländischen, schweize
rischen, italienischen und japanischen Ursprungs. Diese Zusammenstellungen
dürften für die praktische Arbeit von besonderem Wert sein.
Alle;n Firmen, die durch Überlassung von Zeichnungen, Konstruktionsunter
lagen und Druckschriften zur Vervollständigung des Buches beigetragen haben,
sei auch an dieser Stelle gedankt.
Braunschweig, Herbst 1956 Dr.Brandt
INHALTSVERZEICHNIS
Das optische Glas ......................................................... .
1. Die Zusammensetzung des optischen Glases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2. Die Herstellung des optischen Glases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3. Die optischen Eigenschaften eines Glases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Geometrische Optik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
I. Die wichtigsten optischen Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
A. Reflexions- und Brechungsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1. Die Ausbreitung des Lichtes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2. Das Brechungsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3. Die Reflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 8
4. Die Reflexionsverminderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5. Die Brechung des Lichtes an zwei Ebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
6. Spiegelung an einer Kugelfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
7. Brechung durch eine Kugelfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
B. Die Abbildung durch ein System zentrierter Kugelflächen . . . . . . . . . . . . . . . 16
1. Zentriertes System von Kugelflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2. Linsenformen.................................................... 16
3. Die einfache Linse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . 17
4. Die Abbildungsgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5. Lichtstärke und Helligkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6. Blenden und Pupillen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
7. Tiefenschärfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.
li. Abbildungsfehler und ihre Korrektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1. Die chromatische Aberration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2. Die sphärische Aberration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3. Die Sinusbedingung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4. Der Astigmatismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5. Die Bildfeldwölbung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6. Die Koma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
7. Die Verzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
8. Auflösung und Kontrast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Bauarten der photographischen Objektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
A. Astigmate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
1. Allgemeines über photographische Objektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2. Einfache Sammellinsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3. Achromatische Sammellinsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4. Symmetrische Objektive einfachster Art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5. Das Petzval-Objektiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Inhaltsverzeichnis VII
B. Anastigmate 50
1. Einfache Anastigmate .................................... ·. . . . . . . . 51
2. Doppelanastigmate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3. Satzobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4. Doppelobjektive mit vier freistehenden Linsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5. Die Cooke-Linse von Tc<ylor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6. Weitwinkelobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7. Teleobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Neuere photographische Objektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
I. Aufnahmeobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
A. Triplet und Tripletvariationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
1. Tripletobjektive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2. Tripletvariationen mit verkittetem Hinterglied . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3. Tripletvariationen mit verkittetem Vorderglied . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4. Tripletvariationen mit verkittetemVorder-und Hinterglied . . . . . . . . . . . 67
5. Weitere Tripletvariationen, deren Glieder teils aus einfachen, teils aus ver-
kitteten Linsen bestehen ......................... , . . . . . . . . . . . . . . . . 68
B. Gauß-Variationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
1. Objektive der Lichtstärke l : 2,8 und geringer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2. Lichtstärkste Objektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
C. Doppelobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
II. Kurzbrennweitige Objektive und Weitwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
III. Teleobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
IV. Spezielle Aufnahmeobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
1. Objektive mit Wechseloptik ................................. :. . . . . 93
2. Weichzeichner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3. Objektive mit veränderlicher Brennweite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
V. Reproduktionsobjektive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
VI. Vergrößerungsobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
VII. Stereoobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
VIII. Projektionsobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
IX. Sonderobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
1. Kinoobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2. Spiegelobjektive ................................................. 107
3. Fernsehobjektive ................................................ 108
4. Röntgenobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
X. Optisches Zubehör .................................................... 109
1. Vorsatzlinsen .................................................... 109
2.Filter ........................................................... 111
3. Sonnenblenden .................................................. lll
XI. Pflege und Reinigung der Objektive ..................................... 112
Tafel 1: Fraunhofersche Linien im sichtbaren Spektralbereich ................... 116
Tafel 2 : Optische Glasarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Tafel 3: Parallelverschiebung für verschiedene Brechzahlen ...................... 116
Tafel 4: Verlängerung der Belichtungszeit bei Nahaufnahmen ........ . 117
VIII Inhaltsverzeichnis
Tafel 5: Änderung des Abbildungsmaßstabes mit der Einstellentfernung . . . . . . . . . . 117
Tafel 6: Bildfeld des Apo-Skopars 1:9/750mm bei Abblentlung auf 1:22 ........ 117
Tafel 7: Simplet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Tafel 8: Dreilinser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Tafel 9: Tripletvariationen mit verkittetem Hinterglied ....................... 130
Tafel10: Tripletvariationen mit verkittetem Vorderglied ........................ 142
Tafel ll: Tripletvariationen mit verkittetemVorder-und Hinterglied ............. 143
Tafel 12 : Weitere Tripletvariationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Tafel 13: Gauß-Variationen der Lichtstärke 1:2,5 und geringer .................. 148
Tafel 14: Lichtstärkste Gauß-Objektive der Lichtstärke 1:2 und größer . . . . . . . . . . . 150
Tafel15: Verkittete Doppelobjektive ......................................... 154
Tafel16: Doppelobjektive aus 4 etwa bi-förmigen Gliedern ...................... 156
Tafel 17: Kurzbrennweitige Objektive und Weitwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Tafel18: Teleobjektive ..................................................... 165
Tafel 19: Objektive mit Wechseloptik ........................................ 172
Tafel 20: Weichzeichner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Tafel 21: Objektive mit veränderlicher Brennweite ............................. 175
Tafel 22: Reproduktionsobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Tafel 23: Vergrößerungsobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Tafel 24: Stereoobjektive ................................................... 185
Tafel 25: Projektionsobjektive ............................................... 187
Tafel 26: Kinoobjektive .................................................... 200
Tafel 27: Spiegelobjektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Tafel 28: Fernsehobjektive .................................................. 217
Tafe129: Röntgenobjektive ................................................. 219
Sach-und Namenverzeichnis ................................................. 220
Objektiv-und Kameraverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Anhang: Bezugsquellenverzeichnis
DAS OPTISCHE GLAS
1. Die Zusammensetzung des optischen Glases
Als Material für die verschiedenen optischen Konstruktionselemente, wie Sam
mel- und Zerstreuungslinsen, Prismen und Planp latten, dient das optische Glas,
das von einigen wenigen Spezialglaswerken je nach dem Umfang ihres Arbeits
programms in 150 bis 250 verschiedenen Ausführungsarten hergestellt wird.
Glas, eines der im täglichen Leben gebräuchlichsten Materialien, ist im Gegen
satz zum Kristall ein strukturloses, amorphes Material, das aus einer Mehrzahl
sehr verschiedener anorganischer Grundstoffe erschmolzen und zu einem schein
bar festen Zustand abgekühlt ist. Dieser sog. glasige Zustand, in dem das Ma
terial beim Übergang aus dem flüssigen in den Erstarrungszustand seine Unregel
mäßigeAnordnung der Moleküle beibehält und sie nicht wie im festen kristallinen
Zustand ideal ordnet - man spricht von dem glasigen Zustand als dem vierten
Aggregatzustand-, kann grundsätzlich von jedem Stoff angenommen werden,
doch kommen als geeignete Glasbildner in erster Linie nur einige oxydische
Verbindungen bestimmter chemischer Elemente in Frage. Da an die optischen
Gläser die höchsten Anforderungen in bezug auf Gleichmäßigkeit und Licht
durchlässigkeit gestellt werden, können nur chemisch außerordentlich reine,
möglichst eisenfreie Rohmaterialien zu ihrer Herstellung verwendet werden.
Die Glaseigenschaften sind stark abhängig von der chemischen Zusammen
setzung des Glases. Kieselsäure, Alkalien, Erdalkalien sowie bestimmte Zusätze
von seltenen chemischen Elementen bilden die wesentlichsten Rohstoffe zur
Glasbildung. Neben Silikaten und Boraten finden sich in dem "Gemenge"
Phosphate und ihre Gemische, außerdem sind fast alle Basen Kali, Kalk, Natron
vertreten. Ferner spielen Baryt-, Antimon-, Zink- und Bleiverbindungen eine
große Rolle. Entsprechendihren physikalischen und optischen Eigenschaften wer
den die optischen Gläser in zwei Hauptgruppen, die Kron-und die Flintgläser,
eingeteilt, die ihrerseits wieder in verschiedene charakteristische Untertypen
gegliedert sind, deren Grenzen sich teilweise überschneiden und verwischen.
Die meisten seit langem verwendeten optischen Gläser sind verhältnismäßig
einfach auf Silikatbasis aufgebaute Systeme, die entsprechend dem überwiegen
den Gehalt eines oder mehrerer Grundstoffe der Kron- oder der Flintgruppe
angehören. So ist z. B. ein starker Gehalt an Bleioxyd charakteristisch für die
Vertreter der Flintgläser.
Werden dem Gemisch Oxyde gewisser seltener Erden und Schwermetalle, wie
Lanthan, Molybdän, Tantal, Thorium, Wolfram und anderer Elemente, bei
gefügt, lassen sich ganz neuartige Gläser erschmelzen, die sich durch besonders
günstige Eigenschaften gegenüber den bekannten älteren Glassorten aus
zeichnen. Sie sind wegen ihres starken Prozentgehaltes an Metalloxyden keine
Silikatschmelzen im eigentlichen Sinne mehr und nur noch bedingt als "Gläser"
im landläufigen Sinne anzusprechen. Ihre Verwendung und ihr Einsatz bei der
1 Brandt, Photo-Objektiv
2 Das optische Glas
Berechnung optischer Systeme gab die Möglichkeit zu einer beträchtlichen Lei
stungssteigerung und Verbesserung, die vor allem bei der Entwicklung licht
starker Kleinbildobjektive und spezieller für Zwecke des Farbfilmes bestimmter
Aufnahmeobjektive zum Tragen kam.
2. Die Herstellung des optischen Glases
Große Schamottegefäße, die aus feuerfestem Material (40% Tonerde, 46% Kie
selsäure, 14% Wasser) gefertigt sind, dienen zur Aufnahme des Schmelzgutes,
des genau abgewogenen und gemischten "Gemenges". Diese "Hafen''" genann
ten Behälter können mit der Hand geformt oder in vorbereiteten Gipsformen
gegossen werden. Nachdem sie mehrere Monate in der Luft getrocknet sind,
werden sie in einen Ofen eingebracht und erhitzt, um das chemisch gebundene
Wasser aus der Hafenmasse zu entfernen. Im eigentlichen Schmelzofen wird der
Hafen anschließend gebrannt, die Poren des Hafenmaterials schließen sich
durch Zusammensintern.
Der bis auf Rotglut (etwa 500 °0) erhitzte Hafen wird nun sehr sorgfältig und
langsam mit dem Gemenge aus chemisch reinen Rohstoffen gefüllt. Die Tem
peratur im Ofen wird immer weiter gesteigert, bis die notwendige Schmelz
temperatur des Glassatzes, die entsprechend dem Gemisch zwischen ll00° bis
1600 °Ü und höher liegen kann, erreicht ist. Schon bei mittleren Temperaturen
schmilzt das Gemenge laufend mehr und mehr ein, die einzelnen Gemenge
bestandteile vereinigen sich zu einer brodelnden Glasmasse, die alle Verunreini
gungen bei den höheren Temperaturen ausscheidet. Sie sammeln sich an der
Schmelzoberfläche und können dort abgeschöpft werden.
Zur Entfernung der entstehenden Luftblasen wird der Glasfluß mit einem Ton
rührer ständig durchgerührt. Ist die Glasmasse klar geworden, was erst nach
Stunden erfolgt, kann der Schmelzprozeß als beendet angesehen werden. Der
Hafen mit der glühenden flüssigen Glasmasse wird in einen Kühlofen gebracht
und dort in langsamer, mehrere Wochen dauernder Kühlung auf die normale
Außentemperatur abgekühlt. Die Glasmasse zieht sich zusammen, die Ober
fläche erstarrt und wird fest. Allerdings ist die Abkühlung der Hafenmasse recht
unterschiedlich, sie verläuft an der Oberfläche anders als im Kern. So entstehen
Spannungen, die beim Herausnehmen des Hafens aus dem Kühlofen zum Zer
springen des Hafens und seines Inhalts in größere oder kleinere Stücke führen.
Von diesen Glasbrocken werden alle Stücke mit größeren Blasen, Schlieren,
Verunreinigungen ausgesondert und für den weiteren Bearbeitungsprozeß aus
geschieden. Die für gut befundenen Glasstücke dagegen werden in kleinere vier
eckige Schamotteformen gelegt, die anschließend bis zur Erweichungstempera
tur des Glases (etwa 600 °0) erhitzt werden. Die Glasbrocken werden weich, sie
senken sich dabei in die Formen und füllen sie aus. In einen Spezialkühlofen
gebracht, werden sie ganz langsam wieder abgekühlt. Diese sog. Feinkühlung,
die auf die Qualität der erhaltenen Glasschmelzen von größtem Einfluß ist,
kann sich über Monate erstrecken. Je langsamer die Feinkühlung verläuft, um
so spannungsfreier werden die gesenkten Glasstücke 'sein. Trotz dieser Vor
sichtsmaßnahmen halten die meisten dieser viereckigen Glasklötze, die für die
Überprüfung auf zwei gegenüberliegenden Flächen augeschliffen und poliert
werden, der genauen Prüfung und Kontrolle nicht stand. Nicht mehr als 20%
an gutem Glas beträgt die mittlere Ausbeute einer Schmelze.