DE2036835C2

DE2036835C2 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE2036835C2
Application number: DE2036835A
Authority: DE
Inventors: Ryusho Machida Tokyo Hirose; Eiichi Tokyo Takano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1969-07-26
Filing date: 1970-07-24
Publication date: 1984-02-23
Also published as: FR2053187A1; US3659921A; FR2053187B1; JPS4832387B1; DE2036835A1; GB1321060A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Varioobjektiv gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solches Objektiv ist aus de·· DE-AS 12 79 962 bekannt. Dieses umfaßt eine positive Frontlinsengruppe, einen negativen Variaior, einen negativen Kompensator und eine positive Relais-Linsengruppe, wobei die Scharfeinstellu:.% durch Verschieben der gesamten Frontlinsengruppe oder nur eines Teils dieser erfolgt; durch letztere Maßnahme wird auch eine Fokussierung auf extrem nahe Objektabstände ermöglicht. Bei diesem '5 Prinzip der Scharfeinstellung muu jedoch ein relativ langer Verstellweg des einstellenden Glieds in Kauf genommen werden, da aus Gründen der optischen Korrektion die Brennweite der Frontlinsengruppe nicht beliebig klein gehalten werden kann. Ferner muß die Brechkraft der Frontlinse auf weitere Einzellinsen verteilt werden, damit die Stabilität der Farbkorrektion bei allen Brennweiteneinstellungen gewährleistet ist.· Aus diesen Gründen werden die Baulänge sowie die Linsendurchmesser des Objektivs groß, wodurch die Handhabung verschieehieri ist

Aus der DE-AS 11 01 793 ist ein weiteres Varioobjektiv bekannt, bei dem zur Fokussierung auf unterschiedliche Objektabstände mindestens eine Linsr bzw. Linsengruppe verwendet wird, die hinter der vordersten der zur Brennweitenänderung beweglichen Linsen angeordnet ist Die Frontünsengruppa des Objektivs kann zur Fokussierung ebenfalls mitbenutzt werden. Der Verstellweg der zur Fokussierung dienenden Linsengruppe ist jedoch nicht nur vom Objektabstand, sondern auch von der eingestellten Brennweite des Objektivs abhängig. Duruii uicsc Kuppciuug lici Einsteilung für Objektabstand und Brennweite ist beispielsweise nicht möglich, im Nahaufnahmebereich bei Scharfeinstellung auf einen gegebenen Objektab- &o stand die Brennweite bei Aufrechterhaltung der Bildschärfe zu ändern. Dies kann nur durch eine gleichzeitige Verschiebung der für die Fokussierung maßgeblichen Linsengruppe erfolgen; hierzu ist ein aufwendiges, beide Verstellwege verknüpfendes Funktionsgetriebe erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Varioobjektiv zu schaffen, das Aufnahmen von Objekten in unendlicher Entfernung bis herab zu extremem Nahbereich bei einfachster Bedienung und mit großem Brennweitenverhältnis ermöglicht, ohne daß ein aufwendiger Steilantrieb für die Verschiebung der einzelnen Linsengruppen sowie nachteilige Auswirkungen auf die Baugröße oder Fehlerkorrektur in Kauf genommen werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in den Patentansprüchen gekennzeichnete Varioobjekti gelöst

Durch die Aufteilung der bei Brennweitenänd<;rung ortsfesten Linsengruppe in eine vordere und eine hintere feststehende Teillinsengruppe wird eine Entkopplung von Brennweitenänderung und Scharfeinstellung erreicht, da letztere im extremen Nahbereich nur durch diese vordere Teillinsengruppe und bei allen übrigen Entfernungen nur durch die positive Frontlinsengruppe durchgeführt wird. Durch die Betätigung beider Teillinsengruppen kann zusätzlich eine Feinfokussierung vorgenommen werden. Die Brennwe-tenänderung erfolgt nur durch von der Scharfeinstellung unabhängige Bewegung des Variators und Kompensators, wodurch eine genaue und einfache EinsteHung gewährleistet ist ohne daß ein aufwendiges Funktionsgetriebe erforderlich ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen ausführlich erläutert Es zeigi

F i g. 1 ein Abbildunys-Schema eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Objektivs mit veränderlicher Brennweite,

F i g. 2,3 und 4 Abbildungs-Schemati der Beziehungen zwischen jeweils abzubildenden Gegenständen und den durch die einzelnen Linsengruppen erzeugten Bildern,

Fig.5 eine schematisierte Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig.6 und 7 übliche Aberrationskurven für ein erfindungsgemäßes Objektiv bei kürzester Brennweite und Entfernungen des abzubildenden Gegenstandes von Unendlich bzw. 12,5 cm.

Das F i g. 1 schaubildlich verein'acht dargestellte erfindungsgemäße Objektiv weis: eine Linsengruppe F zur positiven Scharfeinstellung im Fernaufnahmebereich einen negativen Variator A, einen Kompensator C und eine aus einer vorderen sowie einer hinteren Lifisengruppc Li bzw. Lz zusammengesetzte bei Brennweitenänderung ortsfeste Linsengruppe L auf, deren vordere Linsengruppe L\ beweglich ist Zur Brennweitenverkleinerung wird der Variator A in Richtung des gestrichelten Pfeiles verschoben und der Kompensator C vor- und zurückbewegt wie durch den gestrichelten Pfei! angedeutet ist Zur Scharfeinstellung wird die positive Linsengruppe F in Pfeilrichtung verschoben, falls sich der abzubildende Gegenstand zwischen Unendlich und einem üblichen Abstand befindet Für Aufnahmen im extremen Nahbereich wird die Linsen-

VUIUVIV l~lIUaiV,l

vordere Linsengruppe L\ in Pfeilnchtung zur Bildebene hin verschoben.

In F i g. 2 entspricht der Punkt P\ dem kürzesten bzw. räumlich nächsten Punkt, der bei in vorderer Endstellung befindlichen Linsengruppe F abbildbar ist, und zwar mit Qi als Abbild des Punktes P\. Ein in noch kürzerer Entfernung zur Linsengruppe F befindlicher Punkt Pz wird in einen Punkt Qi abgebildet. Die in dsn Punkten bzw. Ebenen Q\ und Qi erzeugten Abbilder werden ihrerseits durch den Variator A und den Kompensator C des Brennweiten-Verstellsystems bei

R'i und R'i abgebildet (Fig.3). Die Zwischenbilder R', und R'i wiederum werden mittels der in ihrer normalen Stellung befindlichen hinteren IJnsengruppe L bei S\ und Sz abgebildet Da sich der fotografische Film bei Si befindet, wird der erste Gegenstand /Ί richtig darauf abgebildet, während der näher an der positiven Linsengruppe F gelegene Gegenstand P? nicht klar abbildbar, d.h. nicht scharf einstellbar ist- Durch die erfindungsgemäße Unterteilung der Lmsengrnppe L in eine vordere und eine hintere LJnsengnippe L\ bzw. L₂ '° und durch die Verschiebung der vorderen IJnsengruppe Li zur Bildebene hin, ist das Zwischenbild Ä'2 an der Stelle bzw. Ebene S\ abbildbar ist, an welcher entsprechend der vorstehenden Erläutei-jng das ZwischenbildÄ'i abgebildet ist t5

Wird das Zwischenbild R'i um eine Längeneinheit (= 1) bezüglich des Zwischenbilds ΡΛ ver·. ΐ-ο>·-:.τ, so ist der erforderliche Verschiebeweg χ <L.r ?*"«-: gruppe L\ durch die nachstehende Gleichung '** gegeben, wobei deren Abstand zum Kompensator C vet aach'ässigt ist.

(/77+L₁)²

Hierbei bedeuten:

_ _ C(Z-e_AC)

(D

C-e_AC + Z

_{z =} A(F-e_FA) A+F-e_FA

e_AC - Abstand zwischen den Hauptpunkten des Variators A und des Kompensator C bei beliebiger Brennweiteneinsteüung,

e_FA = Abstand zwischen den Hauptpunkten der positiven Linsengruppe F und des Variators A bei beliebiger Brennweiteneinsteli'ng,

Lj bzw.

L₂ = Brennweiten der vorderen bzw. hinteren Linsengruppe L₁ bzw. L₂ der bei Brennweitenänderung ortsfesten Linsenenjnpe L

C = Brennweite des Kompensator C, A = Brennweite des Variaiors A und
F = Brennweite der Linsengruppe F.

e/vi und e^c sind derart in gegenseitige Beziehung gesetzt, daß die Einstellebene bei der normalen Brennweitenverstellunr' konstant bleibt

Die Linsengruppe F, der Variator A und der Kompensator C ähneln den in herkömmlichen Brennweiten-Verstellsystem bzw. Varioobjektiven verwendeten, so daß Fehler gut korrigierbar sind, ohne daß der Durchmesser der Linsengruppe F oder die Gesamtabmessungen des Brennweiten-Verstejlsystems vergrößert werden müßten. Bei einem Objektiv mit Brennweitenverstellung der vorstehend beschriebenen Art schneidet die Mittellinie eines nichtaxialen Lichtbündels die optische Achse vo. der Linsengruppe L. Daher sind Fehler selbst dann ohne übermäßige Änderung des Astigmatismus gut ausgleichbar, wenn die vordere IJnsengruppe Lt der linsengruppe L in die Nähe des Punktes verschoben ist, an dem die Mittellinie des nicht-axialen Lichtbündels die optische Achse schneidet

Im Hinblick auf die Konstruktion wäre es zweckmäßig, eine vordere Linsengruppe L\ mit einem höheren Brechungsindex zu verwenden, da sich damit der Verschiebungsweg für Nahaufnahmen stark verringern ließe.

Bei erheblich größerem Brechungsindex steigt jedoch auch die sphärische Aberration bis zu nicht mehr vernachlässigbaren Werten. Die Brennweite Li der vorderen Linsengruppe ist daher so gewählt, daß die folgende empirische Beziehung besteht, in der sämtliche Größen dimensionslos bezogen auf die Brennweite in Weitwinkelstellung einzusetzen sind.

' -^- + e'_AC (2,

Darin ist:

Zo = Brenn weiten-Verstellverhalcnis und

e\c = Abstand zwischen den Hau;, punkten des

Varia torsatzes A und des Kompen;atorsatzes

Cin Weitwinkelstellung.

Damit läßt sich die nachteilige Wirkung der sphärischen Aberration vermeiden, und Abbildungsfehler bei extremen Nahaufnahmen sind gut kompensierbar.

Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, dessen Konstruktionsdaten nachstehend angegeben sind:
Brennweite/= 11 bis 26,5 mm;

Öffnungsverhältnis 1 :1,8;

Brennweitenverstellbereich 1 :2,5.

Tabelle I

40	Ri	= 146,16	A	= 1,40	Glassorte
	R₂	36,27	A	= 4,50	SF 13
	R,	= -182,19	A	= 0,20	SSK 5
	R₄	= 40,85	D₄	= 3,00
45	R₅	= 353,33	A	= vanabci	SK 14
	R₆	= 106,25	D₆	= 0,90
	Ri	= 23,36	A	= 2,00	SK 7
	A₈	= - 30,59	A	= 1,00
50	R₉	15,14	A	= 1,75	SSK 2
	Rio	= 30,41	Ao	= variabel	SF 13
	Ru	= - 53,74	Ai	= 0,90
	Rn	= -496,35	D_n	= variabel	SK 14
55	A₁₃	= 61,00	A₃	= 1,50
	Ä14	= - 35,43	A4	= variabel	LaKOl
	R_]S	11,02	A₅	= 2,50
	Al6	= -110,00	A6	= 3,14	LaK 8
60	Rn	= - 14,67	D₁₇	= 4,73
	Ai₈	10,92	D_n	= 0,85	SFIl
	A₁₉	= - 44,00	D_[9	= 2,50
	R₂₀	= - 14,50	Ao	= 0,10	LaK 02
65	A··,	15,67	Ai	= 2,40
				LaK 09

= - 24,65

Darin bezeichnen die Buchstaben R mit tiefgcstcllten Indizes die Krümmungsradien der Grenzflächen der verschiedenen Linsen, und die Buchstaben D mit tiefgestellten Indizes bezeichnen die Dicke der Unsere bzw. des Luftabstandes in Richtung der optischen Achse.

Die veränderlichen Luftabstände betragen für verschiedene Brennweiten:

tabelle II

to

17,9

26,5

D_s	1,208	10,930	17,212
Dw	17,862	5,032	1,858 ^l5
D_n	1,487	4491	1,487
Du	12,0	12,0	12,0
F =51,7; A	= -17,75; C =	-99,92; L,	= 35,23 und 20
L₁ = 17,4.

Mittels des in dem Ausführungsbeispiel dargestellten Objektivs ist ein Gegenstand zwischen Unendlich und 123 cm abbildbar. Dabei wird ein Gegenstand zwischen Unendlich und 13 m durch Vorschieben der positiven Linsengruppe Fund ein Gegenstand in einer Entfernung unter 1,5 m durch Verschieben der vorderen Linsengruppe Li der Linsengruppe L zur Bildebene hin scharf eingestellt

Zusätzlich kann durch Verschieben beider Glieder eine Feinfokussierung vorgenommen werden.

Fig.6 zeigt in üblicher Darstellung Kurven der sphärischen Aberration, des Astigmatismus und der Verzeichnung für ein erfindungsgemäßes Objektiv mit einer Brennweite /= 11 mm bei einem Abstand Unendlich des aufzunehmenden Gegenstandes. Fig.7 zeigt die entsprechenden Kurven Für ein erfindungsgemäBes Objektiv mit einer Brennweite /"= 11 mm bei einem Abstand des aufzunehmenden Gegenstandes von 12,5 cm. Daraus wird ersichtlich, daß die Abbildungsfehler bzw. Aberration gut korrigiert sind.

Durch das erfinduiigsgemäße Objektiv mit veränderlicher Brennweite sind bisher mit bekannten Varioobjektiven nicht mögliche extreme Nahaufnahmen ausführbar, ohne daß es notwendig wäre, die Durchmesser der einzelnen Linsen oder die Gesamtlänge des Objektivs zu vergrößern und ohne daß die Abbildungsfehler im Vergleich zu bekannten derartigen Objektiven verstärkt wurden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Varioobjektiv mit einer positiven Linsengruppe (F) zui Scharfeinstellung im Fernaufnahmebereich, einem negativen Variator (A), einem Kompensator (Q und einer positiven, bei Brennweitenänderung ortsfesten Linsengruppe (L), die ihrerseits aus einer vorderen linsengruppe (Lt) und einer feststehenden hinteren Linsengruppe ^L₂) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Scharfeinstellung auf ein Objeirl im Nahaufnahmebereich die vordere Teil-Linsengruppe (Li) der letzten, ortsfesten Linsengruppe (L) unabhängig von der ersten, positiven Linsengruppe (F) bewegbar ist, wobei die Bewegung ι s zum Bild hin erfolgt.

2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Linsengruppe (L2) der bei der Brennweitenänderung ortsfesten Linsengruppe (L) aus einer Mehrzahl von Einzellinsen besteht und insgesamt positiv ist.