DE19539166A1

DE19539166A1 - Superweitwinkel-Varioobjektiv

Info

Publication number: DE19539166A1
Application number: DE19539166A
Authority: DE
Inventors: Jun Hirakawa
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1994-10-21
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2015-10-21
Also published as: JPH08171053A; JP3315839B2; DE19539166B4; US5724193A

Description

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv für eine einäugige Spiegelreflexkamera oder dergleichen und insbesondere ein Superweitwinkel-Varioobjektiv, das ähnlich einem Fischau gen-Objektiv insbesondere auf der Weitwinkelseite ist.

In einem herkömmlichen Varioobjektiv, das ein Superweitwin kel-Objektiv miteinschließt, besteht die dem zu fotografie renden Objekt am nächsten gelegene Linse aus einer asphäri schen Linse, um eine Verzeichnung in einem weiten Bildwin kel zu kompensieren. Dies führt jedoch zu einem großen und komplexen Varioobjektiv. Darüber hinaus kann ein maximaler Bildwinkel von mehr als 60° nicht erzielt werden. Ein Fischaugenobjektiv wird im wesentlichen für Spezialaufgaben (spezielle Projektionsformel) verwendet, beispielsweise um ein Bild zu erzeugen, das eine zunehmende Verzeichnung hat. Das Fischaugenobjektiv wird hauptsächlich im wissenschaft lichen oder technologischen Bereich als Meßsystem verwen det. Ein kürzlich entwickeltes Diagonal-Fischaugenobjektiv kann auch für den normalen Fotografierbetrieb verwendet werden, bei dem die vorhandene Verzeichnung bewußt als De formation zur Erzeugung eines Bildes eingesetzt wird.

Beim Fotografieren einer solchen speziellen Bildkreation ist es nicht notwendig, strikt die Projektionsformel zu be rücksichtigen. Die Projektionsformel sollte eher nicht be grenzt werden, um die Freiheit für den Entwurf des Objek tivs zu erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Superweitwin kel-Varioobjektiv anzugeben, bei dem am Weitwinkelende der halbe Bildwinkel mehr als 60° ist und auch 80° erreichen kann, was den Bildwinkelbereich eines Fischaugenobjektivs darstellt, wobei eine Verzeichnung auf der Weitwinkelseite positiv verwendet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Super weitwinkel-Varioobjektiv angegeben, umfassend eine erste Linsengruppe negativer Brechkraft und eine rückwärtige Lin sengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite aus angeordnet sind, so daß die Brech kraft durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe verändert werden kann, wobei das Superweitwinkel-Varioobjektiv am Weitwinkelende einen halben Bildwinkel von mehr als 60° hat, so daß es als Fischaugenobjektiv dienen kann.

Vorzugsweise umfaßt die erste Linsengruppe negativer Brech kraft eine negative Meniskuslinse mit einer zur Bildseite hinweisenden konkaven Oberfläche und genügt den Forderun gen, die durch die folgenden Formeln (1) und (2) festgelegt werden:

r_a/r_b < 5 (1)

h(w:60)/r_b < 0,7 (2)

Dabei bezeichnet "r_a" den Krümmungsradius der auf der Ob jektseite liegenden Fläche der negativen Meniskuslinse, "r_b" den Krümmungsradius der auf der Bildseite der negati ven Meniskuslinse liegenden Fläche und "h(w:60)" die maxi male Höhe bezüglich der optischen Achse, in der ein Licht bündel, das unter einem Winkel von 60° auf die der Objekt seite nächstgelegene Fläche der ersten Linsengruppe fällt, durch die Bildseite der negativen Meniskuslinse hindurch tritt (siehe Fig. 25).

Vorzugsweise erfüllt ein Superweitwinkel-Varioobjektiv die folgende Formel (3):

0.5 < D_w/|f₁| < 1.4 (3)

wobei "D_w" den räumlichen Abstand zwischen der ersten Lin sengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe der Weitwinkel- Endstellung und "f₁" die Brennweite der ersten Linsengruppe bezeichnet.

Ein Superweitwinkel-Varioobjektiv erfüllt vorzugsweise die folgende Formel (4):

r_c < 0 (4)

in der "r_c" den Krümmungsradius der auf der Objektseite liegenden Fläche einer Linse bezeichnet, die - gerechnet von der Objektseite aus - auf die negative Meniskuslinse folgt.

Vorzugsweise erfüllt ein Superweitwinkel-Varioobjektiv die folgende Formel (5):

0.6 < f_w/|f₁| < 1.0 (5)

Darin bezeichnet "f_w" die Brennweite des gesamten Objektiv systems in der Weitwinkel-Endstellung.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung be trägt der halbe Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung mehr als 70° und die negative Meniskuslinse erfüllt die folgende Formel (2′):

h(w:70)/r_b < 0.8 (2′)

Darin bezeichnet "h(w:70)" die maximale Höhe bezüglich der optischen Achse, in der ein Lichtbündel, das unter einem Winkel von 70° auf die der Objektseite nächstgelegene Flä che der ersten Linsengruppe fällt, durch die Bildseite der negativen Meniskuslinse hindurchtritt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung be trägt der halbe Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung mehr als 80° und die negative Meniskuslinse erfüllt die folgende Formel (2′′):

h(w:80)/r_b < 0.85 (2′′)

Darin bezeichnet "h(w:80)" die maximale Höhe bezüglich der optischen Achse, unter der ein Lichtbündel, das unter einem Winkel von 80° auf die der Objektseite nächstgelegene Ober fläche der ersten Linsengruppe einfällt, durch die Bild seite der negativen Meniskuslinse tritt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Er findung ist ein Superweitwinkel-Varioobjektiv vorgesehen, umfassend eine erste Linsengruppe negativer Brechkraft und eine rückwärtige Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, so daß die Brechkraft durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe variiert werden kann, wobei die Position einer Eingangspupille, an welcher ein Lichtbündel mit dem maximalen Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung hindurchtritt und die Position einer Eingangspupille, an welcher paraxiales Licht hindurchtritt, die folgende Beziehung erfüllt:

(ENP_(O)-ENP_(P))/f₁ < 0.3, (f₁ < 0) (6)

wobei "ENP_(O)" den Abstand der Eingangspupille, durch wel che Licht mit dem maximalen Bildwinkel in der Weitwinkel- Endstellung hindurchtritt, von der ersten Fläche und "ENP_(P)" den Abstand der Eingangspupille, durch welche pa raxiales Licht in der Weitwinkel-Endstellung fällt, von der ersten Oberfläche bezeichnen.

Der Wert von ENP_(O)-ENP_(P) gibt den Abstand zwischen den oben genannten beiden Eingangspupillen an und ist ein nega tiver Wert.

Auch bei dieser Ausführungsform erfüllt das Superweitwin kel-Varioobjektiv vorzugsweise die Formeln (3) und (4).

Es ist eine Blende vorgesehen, die zusammen mit der rück wärtigen Linsengruppe unabhängig von der ersten Linsen gruppe während der Varioverstellung beweglich ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand von Aus führungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 1 dargestellten Linsensystems in einer Weitwin kel-Endstellung,

Fig. 3 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 1 dargestellten Linsensystems bei einer mittle ren Brennweite,

Fig. 4 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 1 dargestellten Linsensystems in einer Tele- Endstellung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 5 dargestellten Linsensystems in einer Weitwin kel-Endstellung,

Fig. 7 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 5 dargestellten Linsensystems bei einer mittle ren Brennweite,

Fig. 8 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 5 dargestellten Linsensystems in einer Tele- Endstellung,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 9 dargestellten Linsensystems in einer Weitwin kel-Endstellung,

Fig. 11 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 9 dargestellten Linsensystems bei einer mittle ren Brennweite,

Fig. 12 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 9 dargestellten Linsensystems in einer Tele- Endstellung,

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 13 dargestellten Linsensystems in einer Weit winkel-Endstellung,

Fig. 15 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 13 dargestellten Linsensystems bei einer mitt leren Brennweite,

Fig. 16 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 13 dargestellten Linsensystems in einer Tele- Endstellung,

Fig. 17 eine schematische Darstellung einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs in einer Tele- Endstellung und einer Weitwinkel-Endstellung und Positionen der Linsen während der Variooperation gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 18 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 17 dargestellten Linsensystems in einer Weit winkel-Endstellung,

Fig. 19 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 17 dargestellten Linsensystems bei einer mitt leren Brennweite,

Fig. 20 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 17 dargestellten Linsensystems in einer Tele- Endstellung,

Fig. 21 eine schematische Darstellung einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 22 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 21 dargestellten Linsensystems in einer Weit winkel-Endstellung,

Fig. 23 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 21 dargestellten Linsensystems bei einer mitt leren Brennweite,

Fig. 24 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in Fig. 21 dargestellten Linsensystems in einer Tele- Endstellung und

Fig. 25 eine Darstellung der maximalen Höhe bezüglich der optischen Achse, in der ein Lichtbündel, das unter einem Winkel von 60° auf die der Objektseite nächstgelegene Fläche der ersten Linsengruppe ein fällt, durch die Bildseite der negativen Meniskus linse tritt.

Gemäß dem wesentlichsten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird in einem Varioobjektiv, das ein Superweitwinkel ein schließt, eine Verzeichnung nicht korrigiert. Vielmehr wird eine negative Verzeichnung großen Ausmaßes bewußt durch die auf der Objektseite liegende Linsengruppe erzeugt, um den Bildwinkel auf der Weitwinkelseite zu vergrößern und so den Bildwinkel eines Fischaugenobjektivs zu erreichen.

Wie oben erwähnt wurde, wird die erste Linsengruppe groß und kompliziert, wenn die Verzeichnung reduziert wird, um den Bildwinkel bis auf einen Wert zu erhöhen, der ein Su perweitwinkel umfaßt. Wenn aber eine Verzeichnung bewußt erzeugt wird, benötigt man keine komplizierte Struktur.

In einem Objektiv mit einer zunehmenden Verzeichnung auf der Weitwinkelseite wird bei einer Veränderung der Brenn weite in Richtung zur Teleseite hin während des Variovor ganges ein nachteiliger Einfluß durch die Verzeichnung re duziert, wenn der Bildwinkel klein wird, so daß das Projek tionssystems beinahe identisch mit einem herkömmlichen Ob jektiv realisiert werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Variosystem umfaßt eine erste Linsen gruppe negativer Brechkraft, eine Blende und eine rückwär tige Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Rei henfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Es hat einen halben Bildwinkel von mehr als 60° in der Weitwinkel- Endstellung, um als Fischaugenobjektiv zu dienen.

Die Formel (1) bestimmt das Verhältnis der Krümmungsradien der sich gegenüberliegenden Flächen der negativen Meniskus linse, um den Bildwinkel zu erhöhen. Die negative Brech kraft der ersten Linsengruppe ist nämlich groß genug, um einen zunehmenden Betrag einer negativen Verzeichnung zu erzeugen. Wenn der Wert von "r_a" oder "r_b" gering oder groß genug gemacht wird, damit das Verhältnis unter der durch die Formel (1) liegenden Grenze liegt, so ist die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe zu klein, um ein Super weitwinkel realisieren zu können.

Die Formel (2) bestimmt die Höhe des nichtaxialen Lichtes, das auf die Fläche mit dem Radius "r_b" der negativen Menis kuslinse einfällt, die auf der Bildflächenseite liegt. Das nichtaxiale Licht nämlich, das durch die Fläche mit einem Radius "r_b" der negativen Meniskuslinse fällt, wobei diese Fläche auf der Bildflächenseite in der hohen Position liegt, verursacht eine hohe Verzeichnung, um den Bildwinkel zu vergrößern.

Die Formel (3) bezieht sich auf die Forderung für die Va rioverstellung. Sie bestimmt nämlich den Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe, um die Varioverstellung vornehmen zu können. Ist das Ver hältnis kleiner als die untere Grenze, ist der Abstand zwi schen den Linsengruppen in der Weitwinkel-Endstellung so klein, daß auch der Betrag der Varianz in dem Abstand zwi schen den Linsengruppen klein ist, so daß kein wünschens wertes Varioverhältnis erreicht werden kann. Wenn dagegen das Verhältnis über dem oberen Grenzwert liegt, ist der Ab stand zwischen den Linsengruppen so groß, daß es sehr schwierig für das Licht ist, die rückwärtige Linsengruppe zu erreichen. Dies führt zu einer ungenügenden Lichtmenge in dem Umfangsbereich der Linsen.

Die Formel (4) beschreibt die Forderung, die man stellen muß, um zu erreichen, daß Licht, welches in die stark nega tive Meniskuslinse eintritt, tatsächlich auf die rückwär tige Linsengruppe fällt. Unter Linsen in der ersten Linsen gruppe ist nämlich die der negativen Meniskuslinse von der Objektseite her nächstgelegene Linse mit einer divergenten Fläche auf der Objektseite versehen. Der Einfallwinkel von Licht, das auf die rückwärtige Linsengruppe fällt, wird klein. Infolgedessen kann man nicht nur den notwendigen räumlichen Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe erhalten, sondern es kann auch der Durchmesser der rückwärtigen Linsengruppe reduziert werden.

Die Formel (5) befaßt sich mit der negativen Brechkraft der ersten Linsengruppe, die benötigt wird, um die ersten Lin sengruppe klein zu machen und damit das gesamte optische System zu miniaturisieren. Wenn das Verhältnis unter dem unteren Grenzwert liegt, ist die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe so klein, daß die Verschiebung der er sten Linsengruppe beträchtlich erhöht werden muß, um ein Varioverhältnis von mehr als 1,6 zu erhalten, so daß man ein großes optisches System erhält.

Wenn dagegen das Verhältnis über dem oberen Grenzwert liegt, kann zwar eine Miniaturisierung des optischen Sy stems erzielt werden, jedoch ist dies begleitet von einer Änderung des Astigmatismus bei der Varioverstellung.

Die Formel (2′) beschreibt die Forderung, welche Licht er füllt, das aus der zur ersten Linsengruppe gehörenden nega tiven Meniskuslinse austritt, um einen halben Bildwinkel von mehr als 70° zu erhalten. In der gleichen Weise be schreibt Formel (2′′) die Forderung, die Licht erfüllt, das aus der zur ersten Linsengruppe gehörenden negativen Menis kuslinse austritt, um einen halben Bildwinkel von mehr als 80° zu erreichen. Ein vergrößerter halber Bildwinkel kann durch achsferne Strahlen erreicht werden, die durch die Fläche mit dem Krümmungsradius "r_b" der negativen Meniskus linse auf der Bildseite in einem hohen Abschnitt derselben treten und die in einem erhöhten Maß verzeichnet werden.

Formel (6) beschreibt die Forderung für eine effektive Auf nahme von nichtaxialen Strahlen in der Weitwinkel-Endstel lung. Die Position der Eintrittspupille wird nämlich in Richtung auf die Objektseite in Übereinstimmung mit einer Erhöhung des Bildwinkels bewegt, um so ein Lichtbündel mit einem großen Bildwinkel zu empfangen und damit die Eigen schaften eines Fischaugenobjektivs zu realisieren. Wenn das Verhältnis in Formel (6) unter dem unteren Grenzwert liegt, ist es unmöglich, ein Lichtbündel zu empfangen, dessen Bildwinkel groß genug ist, um das Objektiv als Fischaugen objektiv zu verwenden.

Die Blende des Superweitwinkel-Varioobjektivs gemäß der Er findung wird unabhängig von der ersten Linsengruppe bewegt, so daß die Eingangspupille bei der Varioverstellung bewegt werden kann. Zu diesem Zweck wird die Blende vorzugsweise mit der rückwärtigen Linsengruppe bewegt, um die Struktur zu vereinfachen.

Im folgenden werden verschiedene numerische Beispiele (Ausführungsformen) eines Superweitwinkel-Varioobjektivs gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.

Ausführungsform 1

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Linsenanord nung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In Fig. 1 be steht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe nega tiver Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Lin sengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste Linsen gruppe besteht aus vier Linsen, von denen zwei miteinander verkittet sind und die zusammen bewegt werden. In der er sten Linsengruppe ist die dem Objekt nächstgelegene Linse eine negative Meniskuslinse, welche die Bedingungen der Formel (1) erfüllt. Die rückwärtige Linsengruppe besteht aus fünf Linsen, von denen zwei miteinander verkittet sind und die miteinander verstellt werden. Die Blende ist zusam men mit der rückwärtigen Linsengruppe unabhängig von der ersten Linsengruppe verstellbar.

Numerische Daten des Linsensystems sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt. Abbildungsfehler in der Weitwinkel- Endstellung, bei einer mittleren Brennweite und in der Te le-Endstellung sind in den Fig. 2, 3 bzw. 4 wiedergegeben.

In den Zeichnungen und den folgenden Tabellen bezeichnet "SA" die sphärische Aberration, "SC" die Sinusbedingung, "d-Linie", "g-Linie" und "C-Linie" die chromatischen Aber rationen wiedergegeben durch die sphärischen Aberrationen und die Farbquerfehler bei den entsprechenden Wellenlängen. "S" und "M" bezeichnen den sagittalen Strahl bzw. den meri dionalen Strahl. Ferner bezeichnet "F_N0" die F-Zahl, "f" die Brennweite, "W" den halben Bildwinkel, "f_B" die hintere Schnittweite oder Bildschnittweite, "r" den Krümmungsradius jeder Linsenfläche, "d" die Linsendicke oder den Abstand zwischen den Linsen, "N_d" den Brechungsindex bei der d-Li nie und "ν_d" die Abbe-Zahl bei der d-Linie.

Tabelle 1

Ausführungsform 2

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Linsenan ordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In Fig. 5 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe ne gativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihen folge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste Linsengruppe besteht aus drei Linsen, die zusammen bewegt werden. In der ersten Linsengruppe ist die dem Objekt nächstgelegene Linse eine negative Meniskuslinse, welche die Formel 1 erfüllt. Die rückwärtige Linsengruppe besteht aus fünf Linsen, die gemeinsam bewegt werden. Die Blende wird zusammen mit der rückwärtigen Linsengruppe unabhängig von der ersten Linsengruppe bewegt.

Numerische Daten des Linsensystems sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Abbildungsfehler in der Weitwinkel- Endstellung, bei einer mittleren Brennweite und in der Te le-Endstellung sind in den Fig. 6, 7 bzw. 8 gezeigt.

Tabelle 2

Ausführungsform 3

Fig. 9 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Linsenan ordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In Fig. 9 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe ne gativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihen folge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste Linsengruppe besteht aus drei Linsen, die zusammen ver stellt werden. In der ersten Linsengruppe ist die dem Ob jekt nächstgelegene Linse eine negative Meniskuslinse, wel che die Formel (1) erfüllt. Die rückwärtige Linsengruppe besteht aus vier Linsen, die gemeinsam bewegt werden. Die Blende wird zusammen mit der rückwärtigen Linsengruppe un abhängig von der ersten Linsengruppe bewegt.

Numerische Daten des Linsensystems sind in Tabelle 3 ange geben. Abbildungsfehler in der Weitwinkel-Endstellung, bei einer mittleren Brennweite und in der Tele-Endstellung sind in den Fig. 10, 11 bzw. 12 angegeben.

Tabelle 3

Ausführungsform 4

Fig. 13 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Linsenan ordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In Fig. 13 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe ne gativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihen folge von der Objektseite angeordnet sind. Die erste Lin sengruppe besteht aus fünf Linsen, von denen zwei miteinan der verkittet sind und die gemeinsam verstellt werden. In der ersten Linsengruppe ist die zweite Linsengruppe - vom Objekt her gezählt - eine negative Meniskuslinse, welche die Formel (1) erfüllt. Die rückwärtige Linsengruppe be steht aus fünf Linsen, von denen zwei miteinander verkittet sind und die zusammen bewegt werden. Die Blende wird zusam men mit der rückwärtigen Linsengruppe unabhängig von der ersten Linsengruppe bewegt.

Numerische Daten des Linsensystems sind in der folgenden Tabelle 4 angegeben. Abbildungsfehler in der Weitwinkel- Endstellung, bei einer mittleren Brennweite und in der Te le-Endstellung sind in den Fig. 14, 15 bzw. 16 darge stellt.

Tabelle 4

Ausführungsform 5

Fig. 17 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Linsenan ordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In Fig. 17 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe ne gativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihen folge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste Linsengruppe besteht aus vier Linsen, von denen zwei mit einander verkittet sind und die gemeinsam verstellt werden können. In der ersten Linsengruppe ist die dem Objekt nächstgelegene Linse eine negative Meniskuslinse, welche die Formel (1) erfüllt. Die rückwärtige Linsengruppe be steht - von der Objektseite her betrachtet - aus einer er sten Untergruppe (drei Linsen) mit positiver Brechkraft, einer zweiten Untergruppe (zwei Linsen) mit negativer Brechkraft und einer dritten Untergruppe (drei Linsen) mit positiver Brechkraft. Die Linsen jeder Untergruppe werden gemeinsam verstellt. Die obere Hälfte und die untere Hälfte der Fig. 17 zeigen die Anordnung in der Weitwinkel-End stellung bzw. der Tele-Endstellung. Die Bewegungsbahnen der ersten Linsengruppe und der ersten, zweiten und dritten Un tergruppe sind ebenfalls in Fig. 17 dargestellt.

Numerische Daten des Linsensystems sind in der folgenden Tabelle 5 angegeben. Abbildungsfehler in der Weitwinkel- Endstellung, bei einer mittleren Brennweite und in der Tele- Endstellung sind in den Fig. 18, 19 bzw. 20 gezeigt.

Tabelle 5

Ausführungsform 6

Fig. 21 zeigt eine sechste Ausführungsform einer Linsenan ordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In Fig. 21 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe ne gativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Lin sengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste Linsen gruppe besteht aus drei Linsen, von denen zwei miteinander verkittet sind und die gemeinsam verstellbar sind. In der ersten Linsengruppe ist die dem Objekt nächstgelegene Linse eine negative Meniskuslinse, welche die Formel (1) erfüllt. Die rückwärtige Linsengruppe besteht - von der Objektseite her betrachtet - aus einer ersten Untergruppe (vier Linsen) mit positiver Brechkraft, die während der Varioverstellung gemeinsam verstellt werden und einer zweiten unbeweglichen Untergruppe (vier Linsen) mit positiver Brechkraft. Die Blende ist in der zweiten Untergruppe eingeschlossen, so daß bei einer Verstellung der ersten Untergruppe eine Rela tivbewegung der Blende bezüglich der ersten Linsengruppe erfolgt. Die sechste Ausführungsform wird bei einer Moni tor-Kamera (CCTV) verwendet, wobei mindestens zwei Flächen die Flächen einer Glasabdeckung für das CCD-Element sind. Die Bewegungsbahn der ersten Linsengruppe und der ersten und zweiten Untergruppe sind ebenfalls in Fig. 21 angege ben. "S" und "L" bezeichnen die Weitwinkel-Endstellung bzw. Tele-Endstellung.

Numerische Daten des Linsensystems sind in der folgenden Tabelle 6 angegeben. Abbildungsfehler in der Weitwinkel- Endstellung, bei einer mittleren Brennweite und in der Te le-Endstellung sind in den Fig. 22, 23 bzw. 24 darge stellt.

Tabelle 6

Tabelle 7 zeigt numerische Werte (Ergebnisse) der Formeln (1) bis (6) für die oben genannten Ausführungsformen.

Wie man der Tabelle 7 entnehmen kann, erfüllen die numerischen Werte jeder Ausführungsform die Formeln (1) bis (6) ebenso wie die Formeln (2′) und (2′′). Es ist zu bemerken, daß bei der sechsten Ausführungsform, welche für die CCTV verwendet wird, die Bildgröße klein ist, da die Brennweite kurz ist. Da das Objektiv klein ist, ist es nicht notwendig, die Formel (5) zu erfüllen, welche die Forderung für die Miniaturisierung beschreibt. Die sechste Ausführungsform erfüllt aber die Beziehung, welche durch alle Formeln mit Ausnahme der Formel (5) definiert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Superweitwinkel-Varioobjektiv ist der halbe Bildwinkel größer als 60° und erreicht 80° und mehr in der Weitwinkel-Endstellung. Der Bildwinkel erreicht somit den Bereich eines Fischaugenobjektivs. Es wurde experimentell bestätigt, daß die Abbildungsfehler bei dem erfindungsgemäßen Superweitwinkel-Varioobjektiv gut korrigiert werden konnten.

Es versteht sich aus der obigen Diskussion, das gemäß der Erfindung ein einfaches Superweitwinkel-Varioobjektiv angegeben wird, dessen halber Bildwinkel mehr als 60° beträgt und auch mehr als 80° erreichen kann, was den halben Bildwinkel eines Fischaugenobjektivs darstellt.

Claims

1. Superweitwinkel-Varioobjektiv mit einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Varioverstellung durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe bewirkt wird und daß das Superweitwinkel-Varioobjektiv in der Weitwinkel- Endstellung einen halben Bildwinkel von mehr als 60° hat.

2. Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste negative Linsengruppe eine negative Meniskuslinse mit einer der Bildseite zugewandten konkaven Fläche hat, welche den Bedingungen genügt, die durch die folgenden Formeln (1) und (2) wiedergegeben werden: r_a/r_b < 5 (1)h(w:60)/r_b < 0,7 (2)wobei "r_a" den Krümmungsradius der objektseitigen Fläche der negativen Meniskuslinse bezeichnet, "r_b" den Krümmungsradius der bildseitigen Fläche der negativen Meniskuslinse bezeichnet und "h(w:60)" die maximale Höhe bezüglich der optischen Achse angibt, in der ein Lichtbündel, das unter einem Winkel von 60° auf die der Objektseite nächstgelegene Fläche der ersten Linsengruppe fällt, durch die Bildseite der negativen Meniskuslinse hindurchtritt.

3. Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgende Formel (3) erfüllt: 0.5 < D_w/|f₁| < 1.4 (3)wobei "D_w" den räumlichen Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe in der Weitwinkel-Endstellung und "f₁" die Brennweite der ersten Linsengruppe bezeichnet.

4. Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgende Formel (4) erfüllt: r_c < 0 (4)wobei "r_c" den Krümmungsradius der objektseitigen Fläche einer auf die negative Meniskuslinse folgenden - von der Objektseite aus betrachtet - Linse bezeichnet.

5. Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgende Formel (5) erfüllt: 0.6 < f_w/|f₁| < 1.0 (5)wobei "f_w" die Brennweite des gesamten Linsensystems in der Weitwinkel-Endstellung bezeichnet.

6. Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung mehr als 70° beträgt und die negative Meniskuslinse die folgende Formel (2′) erfüllt: h(w:70)/r_b < 0.8 (2′)wobei "h(w:70)" die maximale Höhe bezüglich der optischen Achse bezeichnet, in der ein Lichtbündel, das unter einem Winkel von 70° auf die der Objektseite nächstgelegene Fläche der ersten Linsengruppe fällt, durch die Bildseite der negativen Meniskuslinse hindurchtritt.

7. Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung mehr als 80° beträgt und daß das die negative Meniskuslinse die folgende Formel (2′′) erfüllt: h(w:80)/r_b < 0.85 (2′′)wobei "h(w:80)" die maximale Höhe bezüglich der optischen Achse bezeichnet, in der ein Lichtbündel, das unter einem Winkel von 80° auf die der Objektseite nächstgelegene Fläche der ersten Linsengruppe fällt, durch die Bildseite der negativen Meniskuslinse hindurchtritt.

8. Superweitwinkel-Varioobjektiv mit einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Varioverstellung durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe erzielt wird und daß die Position einer Eintrittspupille, an der ein Lichtbündel mit dem maximalen Bildwinkel in der Weitwinkel- Endstellung durchtritt, und die Position einer Eintrittspupille, an der paraxiales Licht durchtritt, die folgende Beziehung erfüllt: (ENP_(O) - ENP_(P))/f₁ < 0.3, (f₁ < 0) (6)wobei "ENP_(O)" den Abstand der Eintrittspupille, durch welche das Licht mit dem maximalen Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung hindurchtritt, von der ersten Fläche bezeichnet und "ENP_(P)" den Abstand der Eingangspupille, durch welches paraxiales Licht in der Weitwinkel-Endstellung hindurchtritt, von der ersten Oberfläche bezeichnet.

9. Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgende Formel (3) erfüllt: 0.5 < D_w/|f₁| < 1.4 (3)wobei "D_w" den räumlichen Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe in der Weitwinkel-Endstellung und "f₁" die Brennweite der ersten Linsengruppe bezeichnet.

10. Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgende Formel (4) erfüllt: r_c < 0 (4)wobei "r_c" den Krümmungsradius der objektseitigen Fläche einer auf die negative Meniskuslinse folgenden - gerechnet von der Objektseite an - Linse bezeichnet.

11. Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1 oder Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Blende, die zusammen mit der rückwärtigen Linsengruppe unabhängig von der ersten Linsengruppe während der Varioeinstellung verstellbar ist.