DE2319725C2

DE2319725C2 - Mechanisch kompensiertes Vario-Objektiv

Info

Publication number: DE2319725C2
Application number: DE2319725A
Authority: DE
Inventors: Akira Kawasaki Kanagawa Tajima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1972-04-18
Filing date: 1973-04-18
Publication date: 1983-04-21
Also published as: US3848969A; GB1423907A; JPS492548A; DE2319725A1

Description

dadurch j;e kennzeichnet, daß für den Luftab-

10

15

Brechkraft und mit einer hinteren, bewegbaren Linsengruppe positiver Brechkraft, wobei fürdie Brennweite/, der vorderen Linsenpruppe, die Brennweite /2 der hinteren Linsengruppe, die Brennweite /₃ der bildseitigen, stark brechenden Fläche des negativen Linsengliedes der hinteren Linsengruppt, die Brennweite /₄ des hintersten positiven Linsengliedes und die kürzeste Brennweite /,. des Objektivs folgende Bedingungen erfüllt sind:

1,0 </,//,< 1,95

- 0,65 </₃//₂<-0,38,

dadurch gekennzeichnet, daß für den Luftabstand /„ der hinteren Linsengruppe von der vorderen Linsengruppe zusätzlich folgende Bedingung erfüllt ist:

1,1< IJf. < 1,75,
und daß das Objektiv folgende Konstruktionsdaten

stand /». ι	< Uf. <	1,75,	1	: Konstruktiunsuaien	1,1418	Vd	20	aufweist (Fig. 2):	2,0439	1,2999	Nd	s'	die Brechungsindize:	5 für die
jer hinteren Linsengruppe von der vorderen		üas UOjeknv luigcuuc	1,3222		1,3565				0,7975	0,6591		1,1799	N₁, und die	Abbe-Zahlen mit v_d
Linsengruppe zusätzlich folgende Bedingung erfüllt	(Fig. 1):	0,6814		1,7799	27,8		1 :3,5	-11,5886	0,0183	1,74077	1,3946
ist:		0,0406		*				- 1,1526	d		1,8181
1,1 m m «% f\ fX m\ IJ					37,0	25		-1,2061		1,61293
und oau	65°-34^o					Bildfeld: 65°-34°	*1 ΠΛΛ* 7**	0,0648		Vd
aufweist		d		54,0			1 ,U44 / 2,7812	0,2875	1,713
1 :3,5						^f	1,3459	0,1657 *η f\f\cC*	ι 7 ι 7"It	27,8
		0,0648		29,5	30	1	16,3644	0,0056	1, / 1 /JO
Bildfeld:		0,2701				1,3272	4,5543	0,0423	1,58144	37,0
		0,1538		40,7	35	1,9724	-5,6236	Π 1 fiAQ
^f		0,0056	Nj			Nr. r	0,8306	U, 1047 0,0028	1,69680	54,0
1,0		0,0423		55,7			2,9095	0,1294		TO ^
1,3272		0,0390	1,74077			1	0,7545	I	1,62041
1,9724	2,2280	0,1294		60,3		2	1,7120	0,0816		40,7
	0,8603	0,0028	1,61293			3 -	6,4439	0,0028	1,60311
	10,1706	0,1236		60,7	40	4	0,5206	0,1082		55,7
Nr. r	-1,3811	I	1,713			5	2,3344	0,0028	1,80518
	-1,5017	0,0817		25,4		fL	-2,0516	0,1118		60,3
1	1,0803	0,0028	1,71736			O 7		0,1286	1,70154
2	1,1947	0,1010		41,1	45	8		0,1025		60,7
3	4,2054	0,0028	1,58144			9		0,1830
4	1,4206	0,1063			10		0,1041		25,4
5	5,0476	0,1226	1,6968		11
6	2,2331	0,1025			12				41,1
7	- 8,3296	0,1761	1,62041	50	13		der Krümmungsradius
8	0,9935	0,0986			14
9	3,1062		1,60311		15		der entsprechenden
10	0,7713				16		Oberflächen 1 bis 19 mit r, der axiale Luftabstand
11	2,1228		1,80518		17		der Linsen mit rf,
12	11,3901			55	18		Helium-rf-Linie mit
13	0,5528		1,70154		19		bezeichnet sind.
14	!27,281
15	- 1,2749			wobei
16
17			60
18
19 -;
20

wobei der Krümmungsradius der entsprechenden Oberflächen 1 bis 20 mit r, der axiale Luftabstand der Linsen mit d, die Brechungsindizes für die HeliunW-Linie mit N_d und die Abbe-Zahlen mit v_d bezeichnet sind.

2. Mechanisch kompensiertes Vario-Objektiv mit einer vorderen, bewegbaren Linsengruppe negativer

Die Erfindung betrifft ein mechanisch kompensiertes Vario-Objektiv mit einer vorderen, bewegbaren Linsengruppe negativer Brechkraft und mit einer hinteren, bewegbaren Linsengruppe positiver Brechkraft.

Ein Vario-Objektiv der genannten Art ist aus der DE-AS 12 36 817 bekannt. Das bekannte pankratische Objektiv besteht im Prinzip aus einer mehrlinsigen, negativ brechenden, vorderen Wirkungsgruppe und einer mehrlinsigen, positiv brechenden, hinteren Wirkungsgruppe, die bei der Brennweitenverstellung gegeneinander so geschoben werden, daß der Bildort feststehend ist. Durch Verstellen der beiden Wirkungsgruppen können kontinuierlich verschiedene Vergrößerungen ohne Bildebenenverschiebung erhalten werden, ι ο Das Objektiv ist im Hinblick auf eine bequeme Handhabung kompakt gebaut, wobei noch eine gute Abbildungsleistung möglich ist. Da eine negative vordere Wirkungsgruppe vor einer positiven hinteren Wirkungsgruppe angeordnet ist, das Objektiv also vom Typ umgekehrter Teleobjektive ist, wird so der Nachteil bekannter pankratischer Objektive, bei denen die Schnittweite im allgemeinen relativ klein ist, ausgeschaltet Deshalb können Objektive dieser Art in einer einäugigen Spiegelreflexkamera eingebaut werden.

Beim bekannten Objektiv sind Restverzeichnung, sphärische Aberration und Koma im allgemeinen gut korrigier;. Jedoch ist die sphärische Aberration bei Einstellung des bekannten Objektivs auf große Brennweiten nicht befriedigend korrigiert.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein gattungsgemäßes Vario-Objektiv zu schaffen, das bei Beibehaltung der gedrungenen Bauweise über den gesamten Brennweitenänderungsbereich eine gute Abbildungsleistung aufweist, und bei welchem insbesondere auch die sphärische Aberration bei Einstellung des Objektivs auf große Brennweiten befriedigend korrigiert ist.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Varioobjektivs der bekannten Art gemäß dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 aufgeführten Konstruktionsdaten gelöst.

Mit den Datentabellen in den Kennzeichen der Ansprüche 1 uud 2 sind auch Vario-Objektive offenbart, die in ihrem Korrektionszustand der Bildfehler dritter Ordnung mit den Objektiven gemäß den Datentabellen im wesentlichen übereinstimmen. Dies ist der Fall, wenn für jeden Bildfehler dritter Ordnung für alle Brennweiteneinstellungen folgende Bedingungsgleichung erfüllt ist:

mit so

j Flächenteilkoeffizient nach Seidel des Objektivs gemäß der Datentabelle für eine vorgegebene Brennweiteneinstellung,

s Seidelkoeffizient an der entsprechenden Linsenfläche für das von der Datentabelle abweichende Objektiv.

Der Querstrich über einer Größe bedeutet Mittelwertbildung durch Summation der entsprechenden Werte über alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der Linsenflächen, s und s sind für jeweils die gleiche Brennweite und die jeweilige tatsächliche Blendenlage zu rechnen.

Vorteilhaft am erfindungsgemäßen Vario-Objektiv ist, daß man extrem kleine Werte der Restaberration erhält. Deshalb ist die Änderung der Restaberrationen bei der Brennweitenverstellung äußerst gering. Die Baulänge des Objektivs ist auf ein Minimum reduziert. Trotzdem ist seine bildseitige Schnittweite εο groß, daß das Vario-Objekiv in einäugigen Spiegelreflexkameras verwendet werden kann. Daneben kann dieses Vario-Objektiv auch in Laufbild-und Fernsehkameras eingesetzt werden. Es hat ein Bildfeld von 2 X 32,5°.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; die letzteren zeigen

F i g. 1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Vario-Objektiv;

Fig. 2 in schematischer Darstellung ein weiteres erfindungsgemäßes Vario-Objektiv; und

Fig. 3a, 3b und 3c die Aberrationskurven des Varioobjektivs nach Fig. 1 in der Stellung seiner kleinsten Brennweite, einer Zwischenbrennweite und seiner größten Brennweite.

Ersichtlich sind bei dem erfindungsgemäßen Varioobjektiv zwei Linsengruppen vorgesehen, nämlich eine vordere oder objektseitige Linsengruppe mit einer Anzahl von Linsen positiver Brechkraft und einer Anzahl von Linsen negativer Brechkraft, die insgesamt eine negative Brechkraft ergeben, sowie eine hintere Linsengrjppe mit einer Anzahl Linsen positiver Brechkraft und Linsen negativer Brechkraft, die insgesamt eine positive Brechkraft ergeben. Um eine gleichförmige Änderung der Objektivbrennweite zu bewirken, werden die vordere und hintere Linsengruppe mechanisch in axialer Richtung verschoben, wobei die ortsfeste Bildebene über dem gesamten Brennweitenbereich erhalten bleibt.

Da bei einem Vario-Objektiv der beschriebenen Art die Brechkräfte groß sind, ist auch die bildseitige Schnittweite vergleichsweise groß. Gleichzeitig nimmt der Verschiebeweg der Wirkungsgruppen zur stufenlosen Verstellung der Brennweite ab. Hierbei kann jedoch die befriedigende Korrektur der Restaberrationen Schwierigkeiten bereiten. Sofern die Brechkraft der vorderen Linsengruppe gering ist, muß der Luftabstand zwischen den Wirkungsgruppen erhöht werden. Hierbei können vorteilhafterweise Restaberrationen korrigiert werden; jedoch nimmt die Baulänge des Objektivs übermäßig stark zu. Aus den in den Patentansprüchen angegebenen Konstruktionsdaten der erfindungsgemäßen Vario-Objektive ist ersichtlich, daß die vordere Linsengruppe wenigstens zwei positive Linsenglieder und wenigstens zwei negative Linscnglieder aufweist. Ferner gelten einschränkende Bedingungen für die Brennweite /, der vorderen Wirkungsgruppe und für den Luftabstand /„. zwischen der vorderen und der hinteren Wirkungsgruppe bei der kleinsten Brennweite. Wenn die kleinste Brennweite /„. ist, muß eingehalten werden:

-2,4

Jw

1,1 < -~ < 1,75

(1)

(2)

Die obere Grenze der Bedingung 1 verhindert, daß die negative Brechkraft der vorderen Wirkungsgruppe zu groß wird. Beim Überschreiten dieser oberen Grenze ist eine gute Korrektur der Verzeichnung schwierig zu ereichen und die bildseitige Schnittweite nimmt zu und wird zu groß. Wird die untere Grenze nicht eingehalten, so wird die Baulänge größer und die bildseitige Schnittweite wird kleiner; ferner nimmt die zur Brenn-

Weitenänderung erforderliche Verschiebung der Wirkungsgruppen zu.

Wird die obere Grenze der Bedingung 2 überschritten, so erhält man zwar eine gute Korrektur der Restaberrationen, die bildseitige Schnittweite und die Baulänge des Objektivs werden jedoch zu groß.

Die hintere oder bildseitige Linsengruppe besteht aus drei Linsengliedern, von denen das bezüglich des einfallenden Lichtes erste Linsenglied positive Brechkraft, das zweite Glied negative Brechkraft, das dritte Glied positive Brechkraft aufweist. Hierbei weist das erste Linsenglied wenigstens zwei positive Linsen auf. Das zweite negative Linsenglied zeichnet sich durch eine bildseitige Linsenfläche stark negativer Brechkraft aus. Die Brennweite /₃ dieser Linsenfläche muß bezüglich der Brennweite /₂ der hinteren Linsengruppe die Bedingung erfüllen:

-0,65 < -£- < -0,38
h

(3)

Wird der obere Grenzwert überschritten, so erhält man zwar eine gute Korrektur der tonnenformigen Verzeichnung, es ergibt sich jedoch eine beträchtliche Änderung der restlichen sphärischen Aberration beim stufenlosen Verstellen der Brennweite, die schwierig zu korrigieren ist. Wird der untere Grenzwert unterschritten, so kann die tonnenförmige Verzeichnung nicht genügend korrigiert werden, und man erhält eine U nterkorrektur der restlichen sphärischen Aberration und der Bildfeldwölbung.

Das hinterste - also zum Bild benachbarte - positive Linsenglied ist besonders wirksam hinsichtlich der Korrektur der restlichen sphärischen Aberration axialer und axialferner Strahlenbündel. Seine Brennweite /₄ soll nachstehende Bedingung erfüllen:

1,0 < -=£- < 1,95
/2

(4)

Wird der obere Grenzwert der Bedingung 4 überschritten, nimmt die restliche sphärische Aberration zu stark zu. Wird der untere Grenzwert unterschritten, kann eine gute Korrektur der restlichen Verzeichnung und der Bildfeldwölbung nur unter Schwierigkeiten erreicht werden.

Sowohl die vordere wie auch die hintere Linsengruppe muß hinsichtlich der chromatischen Aberration korrigiert sein, um bei der Verstellung der beiden Wirkungsgruppen zur Brennweitenänderung lediglich eine kleine Änderung der chromatischen Aberration zu erhalten. Hierzu soll in der vorderen Linsengruppe wenigstens ein Linsenglied eine Abbesche Zahl kleiner als 35 aufweisen, so daß die Änderung des restlichen Farblängsfehlers auf ein Minimum reduziert ist und der Farbvergrößerungsfehler korrigiert wird. Wird diese Bedingung nicht eingehalten, so wird der Farblängsfehler für Licht der g-Linie (436 nm) im Verhältnis zur chromatischen Aberration für Licht der d-Linie (578 nm) zu stark unterkorrigiert in den Stellungen mit kleiner Brennweite und zu stark überkorrigiert in den Stellungen mit großer Brennweite. Gleichzeitig wird der Farbvergrößerungsfehler unterkorrigiert. Auch in der hinteren Linsengruppe soll das negative Linsenglied eine Abbesche Zahl kleiner als 35 aufweisen, was die chromatische Aberration beseitigt. Ansonsten erfolgt eine Unterkorrektur des Farblängsfehlers sowie des Farbvergrößerungsfehlers, welche an den restlichen Linsen nur schwer kompensierbar ist.

Nachstehend sind die Konstruktionsdaten für zwei Ausfuhrungsformen der erfindungsgemaßen Varioobjektive angegeben. Hierbei bedeuten / die Brennweite, /den Luftabstand zwischen den Linsengruppen, s' die bildseitige Schnittweite, r den Krümmungsradius einer Linsenfläche, d den Abstand zwischen benachbarten Linsen auf der optischen Achse, N einen Brechungsindex eines Glases und ν die Abbesche Zahl. Die Zuordnung der in den nachstehenden Tabellen aufgeführten Parameter ist aus Fig. 1 bzw. 2 ersichtlich.

Ausfuhrungsform gemäß F i g. 1

1:3,5

Bildleid: 65^ö-34°

/	2,2280	-1,2749	/	1,74077	s'	s'
1,0	0,8603	Ausführungsform	1,3222		1,1418	1,1799
1,3272	-10,1706	1:3,5	0,6814	1,61293	1,3565	1,3946
1,9724	-1,3811		0,0406		1,7799	1,8181
Nr. r	-1,5017	Bildfeld: 65°-34°	d	1,713	V₁/	Vd
1	1,0803	/	0,0648		27,8
2	1,1947	1	0,2701	1,71736
3	4,2054	1,3272	0,1538		37,0
4	1,4206	1,9724	0,0056	1,58144
5	5,0476	Nr. τ	0,0423		54,0
6	2,2331		0,0390	1,6968
7	-8,3296		0,1294		29,5
8	0,9935		0,0028	1,62041
9	3,1062		0,1236		40,7
10	0,7713		/	1,60311
11	2,1228	0,0817		55,7
12	11,3901	0,0028	1,80518
13	0,5528	0,1010		60,3
14	19 -227,281	0,0028	1,70154
15	20	0,1063		60,7
16	0,1226
17	0,1025		25,4
18	0,1761
	0,0986		41,1

	gemäß Fig. 2

		Nä
/
1,2999
0,6591
0,0183
d

1	2,0439	0,0648	1,74077	27,8
2	0,7975	0,2875
3	-11,5886	0,1657	1,61293	37,0
4	-1,1526	0,0056
5	-1,2061	0,0423	1,713	54,0
6	1,0447	0,1649	1,71736	29,5
7	2,7812	0,0028

	r	1,3459	23 19	725	Vd
	16,3644			40,7
l-'orlsiU/iing	4,5543	d	N„
Nr.	-5,6236	0,1294	1,58144	55,7
8	0,8306	I
9	2,9095	0,0816	1,69680	60,3
10	0,7545	0,0028
11	1,7120	0,1082	1,62041	60,7
12	6,4439	0,0028
13	0,5206	0,1118	1,60311	25,4
14	2,3344	0,1286
15	-2,0516	0,1025	1,80518	41,1
16	0,1830
17	0,1041	1,70154
18
19	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansp rüche:

1. Mechanisch kompensiertes Vario-Objektiv mit einer vorde ren, bewegbaren Linsengruppe negativer Brechkraft und mit einer hinteren, bewegbaren Linsengruppe positiver Brechkraft, wobei fur die B renn weite /, der vorderen Linsengruppe, die Brennweite /₂ der hinteren Linsengruppe, die Brennweite/3 der bildseitigen, stark brechenden Fläche des negativen Linsengliedes der hinteren Linsengruppe, die Brennweite /« des hintersten positiven Linsengliedes und die kürzeste Brennweite f_w des Objektivs folgende Bedingungen erfüllt sind:

-2,4 </,//„< -1,55

1,0 <hlh< 1,95