DE19539166B4

DE19539166B4 - Superweitwinkel-Varioobjektiv

Info

Publication number: DE19539166B4
Application number: DE19539166A
Authority: DE
Inventors: Jun Hirakawa
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1994-10-21
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2015-10-21
Also published as: US5724193A; JPH08171053A; DE19539166A1; JP3315839B2

Abstract

Superweitwinkel-Varioobjektiv mit einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft und einer zweiten Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, wobei
die Varioverstellung durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe bewirkt wird,
das Superweitwinkel-Varioobjektiv in der Weitwinkel-Endstellung einen halben Bildwinkel von mehr als 60° hat,
die erste Linsengruppe eine negative Meniskuslinse mit einer der Bildseite zugewandten konkaven Fläche hat, welche den Bedingungen (1) und (2) genügt: ra/rb > 5 (1), h(w:60)/rb > 0.7(2) ,worin r_a den Krümmungsradius der objektseitigen Fläche der negativen Meniskuslinse, r_b den Krümmungsradius der bildseitigen Fläche der negativen Meniskuslinse 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, und folgende Bedingung erfüllt ist 0.5 < Dw/|f1| < 1.4 (3),worin D_w den Abstand zwischen der...

Description

Superweitwinkel-Varioobjektiv
Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv für eine einäugige Spiegelreflexkamera oder dergleichen und insbesondere ein Superweitwinkel-Varioobjektiv, das ähnlich einem Fischaugen-Objektiv insbesondere auf der Weitwinkelseite ist.
In einem herkömmlichen Varioobjektiv, das ein Superweitwinkel-Objektiv miteinschließt, besteht die dem zu fotografierenden Objekt am nächsten gelegene Linse aus einer asphärischen Linse, um eine Verzeichnung in einem weiten Bildwinkel 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 wissenschaftlichen oder technologischen Bereich als Meßsystem verwendet. Ein kürzlich entwickeltes Diagonal-Fischaugenobjektiv kann auch für den normalen Fotografierbetrieb verwendet werden, bei dem die vorhandene Verzeichnung bewußt als Deformation zur Erzeugung eines Bildes eingesetzt wird.
Beim Fotografieren einer solchen speziellen Bildkreation ist es nicht notwendig, strikt die Projektionsformel zu berücksichtigen. Die Projektionsformel sollte eher nicht begrenzt werden, um die Freiheit für den Entwurf des Objektivs zu erhöhen.

Aus der Druckschrift US 4 406 523 ist ein Varioobjektiv mit einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft und einer zweiten Linsengruppe positiver Brechkraft bekannt, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind und bei dem die Varioverstellung durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe bewirkt wird. Dieses Varioobjektiv hat in der Weitwinkelendstellung einen halben Bildwinkel von 42°.

Aus der Druckschrift US 4 412 726 ist ein Fischaugen-Objektiv bekannt, das einen halben Bildwinkel von 90° aufweist. Dieses Objektiv ist jedoch kein Varioobjektiv.

In der Druckschrift US 5 329 402 ist ein Weitwinkel-Varioobjektiv beschrieben, das eine erste Linsengruppe negativer Brechkraft und eine zweite Linsengruppe positiver Brechkraft enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Auch bei diesem Varioobjektiv wird die Varioverstellung durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Superweitwinkel-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.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Superweitwinkel-Varioobjektiv angegeben, umfassend eine erste Linsengruppe negativer Brechkraft und eine zweite Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite aus angeordnet sind, so daß die Brechkraft durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der zweiten 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.

Die erste Linsengruppe negativer Brechkraft umfaßt eine negative Meniskuslinse mit einer zur Bildseite hinweisenden konkaven Oberfläche und genügt den Bedingungen (1) und (2): ra/rb > 5 (1), h(w:60)/rb > 0.7 (2).

Dabei bezeichnet r_a den Krümmungsradius der auf der Objektseite liegenden Fläche der negativen Meniskuslinse, r_b den Krümmungsradius der auf der Bildseite der negativen Meniskuslinse liegenden Fläche und h(w:60) die maximale Höhe bezüglich der optischen Achse, in der ein Lichtbündel, das unter einem Winkel von 60° auf die der Objekt seite nächstgelegene Fläche der ersten Linsengruppe fällt, durch die Bildseite der negativen Meniskuslinse hindurchtritt (siehe 25).

Das Superweitwinkel-Varioobjektiv erfüllt die folgende Bedingung (3): 0.5 < Dw/|f1| < 1.4 (3),worin D_w den Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe in der Weitwinkel-Endstellung und f₁ die Brennweite der ersten Linsengruppe bezeichnet.

Das Superweitwinkel-Varioobjektiv erfüllt vorzugsweise die folgende Bedingung (4): rc < 0 (4),in der r_c den Krümmungsradius der auf der Objektseite liegenden Fläche einer Linse bezeichnet, die – von der Objektseite aus betrachtet – auf die negative Meniskuslinse folgt.

Vorzugsweise erfüllt das Superweitwinkel-Varioobjektiv die folgende Bedingung (5): 0.6 < fw/|f1| < 1.0 (5).

Darin bezeichnet f_w die Brennweite des gesamten Objektivsystems in der Weitwinkel-Endstellung.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung beträgt der halbe Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung mehr als 70° und die negative Meniskuslinse erfüllt die folgende Bedingung (2'): h(w:70)/rb > 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 Fläche der ersten Linsengruppe fällt, durch die Bildseite der negativen Meniskuslinse hindurchtritt.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung beträgt der halbe Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung mehr als 80° und die negative Meniskuslinse erfüllt die folgende Bedingung (2''): h(w:80)/rb > 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 Oberfläche der ersten Linsengruppe einfällt, durch die Bildseite der negativen Meniskuslinse tritt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 6 vorgesehen, umfassend eine erste Linsengruppe negativer Brechkraft und eine zweite 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 zweiten Linsengruppe variiert werden kann, wobei die Position einer Eintrittspupille, an welcher ein Lichtbündel mit dem maximalen Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung hindurchtritt und die Position einer Eintrittspupille, an welcher paraxiales Licht hindurchtritt, die folgende Bedingung erfüllt: (ENP(O) – ENP(P))/f1 > 0.3, (f1 < 0) (6),wobei (ENP_(O) den Abstand der Eintrittspupille, durch welche Licht mit dem maximalen Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung hindurchtritt, von der ersten Fläche und ENP_(P) den Abstand der Eintrittspupille, durch welche paraxiales Licht in der Weitwinkel-Endstellung fällt, von der ersten Fläche bezeichnet und f₁ die Brennweite der ersten Linsengruppe bezeichnet.

Der Wert von (ENP_(O) – ENP_(P) gibt den Abstand zwischen den oben genannten beiden Eintrittspupillen an und ist ein negativer wert.

Auch bei dieser Ausführungsform erfüllt das Superweitwinkel-Varioobjektiv vorzugsweise die Bedingungen (3) und (4).

Es ist eine Blende vorgesehen, die zusammen mit der zweiten Linsengruppe unabhängig von der ersten Linsengruppe 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 Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

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

2 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 1 dargestellten Linsensystems in einer Weitwinkel-Endstellung,

3 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 1 dargestellten Linsensystems bei einer mittleren Brennweite,

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

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

6 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 5 dargestellten Linsensystems in einer Weitwinkel-Endstellung,

7 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 5 dargestellten Linsensystems bei einer mittleren Brennweite,

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

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

10 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 9 dargestellten Linsensystems in einer Weitwinkel-Endstellung,

11 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 9 dargestellten Linsensystems bei einer mittleren Brennweite,

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

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

14 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 13 dargestellten Linsensystems in einer Weitwinkel-Endstellung,

15 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 13 dargestellten Linsensystems bei einer mittleren Brennweite,

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

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,

18 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 17 dargestellten Linsensystems in einer Weitwinkel-Endstellung,

19 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 17 dargestellten Linsensystems bei einer mittleren Brennweite,

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

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

22 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 21 dargestellten Linsensystems in einer Weitwinkel-Endstellung,

23 Diagramme verschiedener Abbildungsfehler des in 21 dargestellten Linsensystems bei einer mittleren Brennweite,

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

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 einfällt, durch die Bildseite der negativen Meniskuslinse tritt.

Gemäß dem wesentlichsten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird in einem Varioobjektiv, das ein Superweitwinkel einschließt, 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 Superweitwinkel 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 Brennweite in Richtung zur Teleseite hin während des Variovorganges ein nachteiliger Einfluß durch die Verzeichnung reduziert, wenn der Bildwinkel klein wird, so daß das Projektionssystems beinahe identisch mit einem herkömmlichen Objektiv realisiert werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Variosystem umfaßt eine erste Linsengruppe negativer Brechkraft, eine Blende und eine rückwärtige Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge 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 Meniskuslinse, um den Bildwinkel zu erhöhen. Die negative Brechkraft 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 Superweitwinkel realisieren zu können.
Die Formel (2) bestimmt die Höhe des nichtaxialen Lichtes, das auf die Fläche mit dem Radius "r_b" der negativen Meniskuslinse 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 Varioverstellung. Sie bestimmt nämlich den Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der rückwärtigen Linsengruppe, um die Varioverstellung vornehmen zu können. Ist das Verhältnis kleiner als die untere Grenze, ist der Abstand zwischen den Linsengruppen in der Weitwinkel-Endstellung so klein, daß auch der Betrag der Varianz in dem Abstand zwischen den Linsengruppen klein ist, so daß kein wünschenswertes Varioverhältnis erreicht werden kann. Wenn dagegen das Verhältnis über dem oberen Grenzwert liegt, ist der Abstand 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 rückwärtige Linsengruppe fällt. Unter Linsen in der ersten Linsengruppe 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 Linsengruppe 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 ersten 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 Systems erzielt werden, jedoch ist dies begleitet von einer Änderung des Astigmatismus bei der Varioverstellung.
Die Formel (2') beschreibt die Forderung, welche Licht erfüllt, das aus der zur ersten Linsengruppe gehörenden negativen Meniskuslinse austritt, um einen halben Bildwinkel von mehr als 70° zu erhalten. In der gleichen Weise beschreibt Formel (2'') die Forderung, die Licht erfüllt, das aus der zur ersten Linsengruppe gehörenden negativen Meniskuslinse 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 Aufnahme von nichtaxialen Strahlen in der Weitwinkel-Endstellung. 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 Eigenschaften 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 Fischaugenobjektiv zu verwenden.
Die Blende des Superweitwinkel-Varioobjektivs gemäß der Erfindung 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:
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In 1 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste Linsengruppe besteht aus vier Linsen, von denen zwei miteinander verkittet sind und die zusammen bewegt werden. In der ersten 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 zusammen 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 Tele-Endstellung sind in den 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 Aberrationen wiedergegeben durch die sphärischen Aberrationen und die Farbquerfehler bei den entsprechenden Wellenlängen. "S" und "M" bezeichnen den sagittalen Strahl bzw. den meridionalen Strahl. Ferner bezeichnet "F_NO" 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-Linie und "ν_d" die Abbe Zahl bei der d-Linie.
Tabelle 1
Ausführungsform 2:
5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In 5 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge 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 Tele-Endstellung sind in den 6, 7 bzw. 8 gezeigt.
Tabelle 2
Ausführungsform 3:
9 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In 9 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste Linsengruppe besteht aus drei Linsen, die zusammen verstellt werden. In der ersten Linsengruppe ist die dem Objekt nächstgelegene Linse eine negative Meniskuslinse, welche die Formel (1) erfüllt. Die rückwärtige Linsengruppe besteht aus vier Linsen, die gemeinsam bewegt werden. Die Blende wird zusammen mit der rückwärtigen Linsengruppe unabhängig von der ersten Linsengruppe bewegt.
Numerischen Daten des Linsensystems sind in Tabelle 3 angegeben. Abbildungsfehler in der Weitwinkel-Endstellung, bei einer mittleren Brennweite und in der Tele-Endstellung sind in den 10, 11 bzw. 12 angegeben.
Tabelle 3
Ausführungsform 4:
13 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In 13 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite angeordnet sind. Die erste Linsengruppe besteht aus fünf Linsen, von denen zwei miteinander 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 besteht aus fünf Linsen, von denen zwei miteinander verkittet sind und die zusammen 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 4 angegeben. Abbildungsfehler in der Weitwinkel-Endstellung, bei einer mittleren Brennweite und in der Tele-Endstellung sind in den 14, 15 bzw. 16 dargestellt.
Tabelle 4
Ausführungsform 5:
17 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In 17 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärtigen Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste Linsengruppe besteht aus vier Linsen, von denen zwei miteinander 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 besteht – von der Objektseite her betrachtet – aus einer ersten 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 17 zeigen die Anordnung in der Weitwinkel-Endstellung bzw. der Tele-Endstellung. Die Bewegungsbahnen der ersten Linsengruppe und der ersten, zweiten und dritten Untergruppe sind ebenfalls in 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 18, 19 bzw. 20 gezeigt.
Tabelle 5
Ausführungsform 6:
21 zeigt eine sechste Ausführungsform einer Linsenanordnung eines Superweitwinkel-Varioobjektivs. In 21 besteht das Varioobjektiv aus einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft, einer Blende und einer rückwärten Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste Linsengruppe 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 Relativbewegung der Blende bezüglich der ersten Linsengruppe erfolgt. Die sechste Ausführungsform wird bei einer Monitor-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 21 angegeben. "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 Tele-Endstellung sind in den 22, 23 bzw. 24 dargestellt.
Tabelle 6
Tabelle 7 zeigt numerische Werte (Ergebnisse) der Formeln (1) bis (6) für die oben genannten Ausführungsformen. Ausführungsform
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 experimentel 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

Superweitwinkel-Varioobjektiv mit einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft und einer zweiten Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, wobei die Varioverstellung durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe bewirkt wird, das Superweitwinkel-Varioobjektiv in der Weitwinkel-Endstellung einen halben Bildwinkel von mehr als 60° hat, die erste Linsengruppe eine negative Meniskuslinse mit einer der Bildseite zugewandten konkaven Fläche hat, welche den Bedingungen (1) und (2) genügt: ra/rb > 5 (1), h(w:60)/rb > 0.7(2) ,worin r_a den Krümmungsradius der objektseitigen Fläche der negativen Meniskuslinse, r_b den Krümmungsradius der bildseitigen Fläche der negativen Meniskuslinse 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, und folgende Bedingung erfüllt ist 0.5 < Dw/|f1| < 1.4 (3),worin D_w den Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe in der Weitwinkel-Endstellung und f₁ die Brennweite der ersten Linsengruppe bezeichnet.
Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Bedingung (4) erfüllt: rc < 0 (4),worin r_c den Krümmungsradius der objektseitigen Fläche einer – von der Objektseite aus betrachtet – auf die negative Meniskuslinse folgenden Linse bezeichnet.
Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Bedingung (5) erfüllt: 0.6 < fw/|f1| < 1.0 (5),worin f_w die Brennweite des gesamten Linsensystems in der Weitwinkel-Endstellung bezeichnet.
Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung mehr als 70° beträgt und die negative Meniskuslinse folgende Bedingung (2') erfüllt: h(w:70)/rb > 0.8 (2'),worin 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.
Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Bildwinkel in der Weitwinkel-Endstellung mehr als 80° beträgt und daß die negative Meniskuslinse folgende Bedingung (2'') erfüllt: h(w:80)/rb > 0.85 (2''),worin 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.
Superweitwinkel-Varioobjektiv mit einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft und einer zweiten Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, wobei die Varioverstellung durch eine Relativbewegung der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, 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, folgende Bedingung (6) erfüllt: (ENP(O) – ENP(P))/f1 > 0.3, (f1 < 0) (6),worin 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 Eintrittspupille, durch welches paraxiales Licht in der Weitwinkel-Endstellung hindurchtritt, von der ersten Fläche bezeichnet und f₁ die Brennweite der ersten Linsengruppe bezeichnet.
Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Bedingung (3) erfüllt: 0.5 < Dw/|f1| < 1.4 (3),worin D_w den Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe in der Weitwinkel-Endstellung bezeichnet.
Superweitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgende Bedingung (4) erfüllt: rc < 0 (4),worin r_c den Krümmungsradius der objektseitigen Fläche einer – von der Objektseite aus betrachtet – auf die negative Meniskuslinse folgenden Linse bezeichnet.
Superweitwinkel-Varioobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Blende, die zusammen mit der zweiten Linsengruppe unabhängig von der ersten Linsengruppe während der Varioeinstellung verstellbar ist.