DE2115407C2

DE2115407C2 - Photoobjektiv mit großer relativer Öffnung

Info

Publication number: DE2115407C2
Application number: DE19712115407
Authority: DE
Inventors: Kikuo Tokio/Tokyo Momiyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1970-03-30
Filing date: 1971-03-30
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE2115407A1

Description

/ = 1, Lichtstärke 1 :1, 8; 2ω = 46°

Die Erfindung betrifft ein Photoobjektiv mit großer relativer öffnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. .

Übliche Objektive ermöglichen eine Korrektur von Abbildungsfehlern bis zu einer gewissen Vergrößerung, während sich bei anderen Bereichen der Vergrößerung Änderungen von Abbildungsfehlern ergeben. Übliche Objektive, die für eine unendliche Entfernung korrigiert sind, zeigen eine Verschlechterung bei Nahaufnahmen auf Grund von Änderungen der Abbildungsfehler.

Die damit verbundenen Nachteile wurden bisher in einem gewissen Ausmaß als unvermeidbar akzeptiert,

obwohl derartige Nachteile bei Nahaufnahmen bedeutsam sein können, wenn ein großes Auflösungsvermögen

erforderlich ist Änderungen von Abbildungsfehlern werden weitgehend durch den Objektivfyp bestimmt Insbesondere Objektive vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit großem Bildfeld, sowie Objektive mit einem großen Öffnungsverhältnis haben den Nachteil, Aberrationen in einem großen Ausmaß zu ändern.

Ein derartiges Linsensystem mit großer öffnung ist unsymmetrisch ausgebildet, um einen großen Abstand zwischen der Hauptebene und der Pupillenebene vorzusehen, so daß eine große Änderung des Astigmatismus verursacht wird, was zu einem überkorrigierten Astigmatismus im Bereich geringer Entfernungen führt Bei üblichen Linsensystemen für Piiotoobjektive mit einem großen Öffnungsverhältnis und verhältnismäßig symmetrischer Form wird jedoch eine Änderung des Astigmatismus in einem geringeren Ausmaß verursacht als bei einem Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive und großem öffnungswinkel. Dabei tritt jedoch eine Änderung der sphärischen Aberration und der Koma-Aberration in einem großen Ausmaß auf, was dazu führen kann, daß die sphärische Aberration darunter aber die Koma-Aberration darüber liegt.

Bisher bekannte Verfahren werden zur Korrektur der Änderung der Aberration von Objektiven vom Typ umgekehrter Teleobjektive und großer öffnung derart durchgeführt, daß der Abstand zwischen der vorderen negativen Linsengruppe und der hinteren positiven Linsengruppe im Falle der Fokussierung auf das Objekt bei Nahaufnahmen verkürzt werden kann, um eine Verringerung des Astigmatismus für die Korrektur des Überwerts im Bereich der Nahaufnahmen zu bewirken. Das erwähnte Verfahren, welches zur Korrektur der Änderung des Astigmatismus für Objektive mit Retro-Fokussierung und großem öffnungswinkel geeignet ist ist jedoch nicht für die Korrektur der Änderung einer sphärischen Aberration oder einer Koma-Aberration in Objektiven mit großen Öffnungsverhältnis verfügbar.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Photoobjektiv mit großer relativer öffnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art anzugeben, das Änderungen der Aberrationen vermeidet, welche durch eine Änderung der Vergrößerung bedingt sind, und das für Aufnahmen in einem Entfernungsbereich mit einer so Vergrößerung von/?= 0—0,3 geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspuchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Es wurde festgestellt, daß zur Korrektur der Änderung der Aberration auf Grund der Differenz der Vergrößerung von/?=0—0,3 es am besten ist, die Bedingung

0,10 < -jg < 0,20

zu realisieren, wobei die Brennweite der hinteren Linsengruppe /R ist.

Wenn das gesamte Objektiv in eine vordere und eine hintere sammelnde Gruppe unterteilt ist und wenn der Abstand dazwischen vergrößert werden soll, wird die Koma in der hinteren Gruppe zu der unterkorrigierten Seite auf Grund der verschobenen Lage der Eintrittspupille zur Objektseite verstellt.

Wegen der ortsfesten Anordnung der zweiten Linsengruppe und wegen der Vergrößerung des Abstands

durch die allein verschiebbare erste Linsengruppe wird die Einfallshöhe des axialen Strahles, der auf die zweite Linsengruppe auffällt, niedrig. Dadurch wird die sphärische Aberration, die an der zweiten Linsengruppe erzeugt wird, in positiver Richtung geändert, während die Koma in der negativen Richtung geändert wird, wodurch eine Verschlechterung beider Aberrationen verhindert wird.

Deshalb kann beim Fokussieren in einem Bereich geringer Entfernung eine geeignete Korrektur der unterkorrigierten sphärischen Aberration und der überkorrigierten Koma im Nahaufnahmebereich erfolgen, indem

das Linsensystem unter Vergrößerung des Abstands zwischen der vorderen und der hinteren Gruppe verstellt wird.

Eine Änderung des Abstands zwischen der vorderen und der hinteren Gruppe ist in bezug auf die Brennweite der hinteren Gruppe aus Sammellinsen definiert, was bedeutet, daß bei kleinerer Brennweite der hinteren Gruppe der Einfluß der Abstandsänderung auf die sphärische Aberration und Koma um so größer ist, so daß es vorzuziehen ist eine Scharfeinstellung auf das Objekt in. Falle der Vergrößerung des Abstands unter der Bedingung

0,10 < -jß <0,20

vorzunehmen, um eine geeignete Korrektur hinsichtlich der Änderung der Aberration zu erhalten.

Wenn der durch diese Beziehung gegebene Wert jedoch die obere Grenze überschreitet wird die sphärische Aberration überkorrigiert und die Koma-Aberration wird unterkorrigiert wenn die Scharfeinstellung auf das Objekt bei kurzer Entfernung erfolgt während bei einem Wert unter der unteren Grenze die sphärische Aberration unterkorrigiert wird.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Objektiv entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei unendlicher Objektentfernung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung von Aberrationen bei diesem Objektiv,

F i g. 3 ein Objektiv entsprechend dem Ausführungsbeispiel, bei einer Aufnahme mit einer Objektentfernung von 5,814 (Vergrößerung/?= 0,2878),

F i g. 4 eine graphische Darstellung von Aberrationen bei diesem Ausführungsbeispiel,

F i g. 5 graphische Darstellungen der Aberrationen bei einer Scharfeinstellung auf eine Objektentfernung von 5,814 (Vergrößerung ß— 0,26689), ohne Änderung des Abstands zwischen der vorderen und der hinteren Linsengruppe.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Gauß-Objektiv ausgebildet wobei ein bildseitig angeordnetes Linsenglied gegenüber der Bildebene feststehend ist Es wird ein solcher Linsenaufbau gewählt daß die Korrektur der Aberrationen dadurch erzielbar ist daß die Entfernung zwischen dem hintersten positiven Linsenglied und der davor angeordneten Linsengruppe geändert wird. Dieses Gaüß-Objektiv enthält zwei Kittglieder mit negativen Meniskuslinsen, die eine Blende einschließen, eine einzige positive Linse auf der Objektseite, und zwei einzeln stehende positive Linsen, die bildseitig angeordnet sind.

Im folgenden sollen die Konstruktionsdaten für das beschriebene Ausführungsbeispiel angegeben werden:

R ist jeweils der Krümmungsradius,

D ist jeweils die Dicke oder der Luftabstand,

N ist jeweils der Brechungsindex bezogen auf die c/-Linie des Spektrums; und

V ist jeweils die Abbe'sche Zahl.

Ausführungsbeispiel:

A= 1,	Lichtstärke	0,76737	1 :1,8, 2ω = 46°
Die vordere Gruppe:	0,0678
R\ =	2,6386
D₁ =	0,0058	Μ = 1,80610, ^=40,8
R₂ =	0,46085
D₂ =	0,1527
R₃ =	26,438
D₃ =	0,0291	N₂ = 1,59551, V₂ = 39,0
K₄ =	0,30997
D₄ =	0,2944	N₃ = 1,71736, V₃ = 29,5
Rs =	- 0,26919
D₅ =	0,0194
Re =	OO
D₆ =	0,1035	Na = 1,75520, V₄ = 27,5
Ri =	0,35198
Di =	0,0019	TV₅= 1,80610, V₅ = 40,8
Rs =	13,581
D₈ =	0,0581
R₉ =	- 0,93118
D₉ =	AZ₆= 1,80610, V₆ = 40,8
Λιο =
Din =	veränderlicher Luftabstand

10

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Hintere Gruppe:

Ru= 9,1817

Dn= 0,0349 M = l,58913, V₇ = 61,0

R₁₂= - 6,4864

hintere Schnittweite = 0,71250

Brennweite der vorderen Gruppe = 1,12580

Brennweite der hinteren Gruppe = 6,45738

-L = 0,1549

Entfernung von der Bildebene zu dem Objekt Vergrößerung/?

Verschiebungslänge der vorderen Gruppe aus der Bildebene

Die folgenden Tabellen 1 und 2 zeigen die Koeffizienten der Seidel'schen Aberration, wobei die Tabelle 1 den Fall der Objektentfernung unendlich und die Tabelle 2 den Fall der Objektentfernung 5,814 (Vergrößerung = 0,2878) betrifft.

Tabelle

OO	5,814
0	0,2878
0,0039	0,3648
0	0,3609

Linsenfläche	I	0,5469	II	0,1754	III	0,0562	P	0,5816	V	0,2045
30 1	0,0645	-0,1972	0,6029	-0,1692	-1,3260
2	0,0427	0,0167	0,0066	0,8099	0,3204
3	-0,3072	0,2893	-0,2724	0,0017	0,2550
4	-1,1581	-0,4911	-0,2083	-1,3476	-0,6598
5	-3,6695	0,7069	-0,1362	-1,5984	03342
35 6	0,0401	0,0571	0,0813	0	0,1153
7	2,6779	-0,1312	0,0064	1,2680	-0,0624
8	-0,0022	0,0185	-0,1538	0,0329	1,0067
9	1,6849	-03665	0,0797	0,4793	-0,1216
10	-0,2481	0,2702	-0,2944	0,0404	0,2766
40 11	0,5526	-03450	0,2154	0,0572	-0,1701
12	0,2245	0,0031	-0,0165	0,1558	0,1732
Σ

Tabelle 2

Linsenfläche I II III

1 2,0392 0,3780 0,0701 0,5816 0,1208

2 0,0076 -0,0471 0,2906 - 0,1692 -0,7509

3 0,7784 0,1740 0,0389 0,8099 0,1897

4 -0,3657 0,2715 -0,2016 0,0017 0,1485

5 -5,1072 -1,2254 -0,2940 -1,3476 -0,3939

6 -7,4562 0,9315 -0,1164 -1,5984 0,2142 ίο

7 0,2637 0,1761 0,1176 O 0,0785

8 6,1243 -0,1882 0,0058 1,2680 -0,0391

9 0,0026 0,0150 0,0875 0,0329 0,7009

10 3,9104 -0,5549 0,0788 0,4793 -0,0792

11 -0,2481 0,2208 -0,1965 0.0404 0.1390

12 0,5526 -0,2349 0,0998 0,0572 -0,0667 Σ 0,5016 -0,0836 -0,0193 0,1558 0,2617

Die F i g. 2 und 4 zeigen die korregierte Aberrationen im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel im Falle der Objektentfernung unendlich bzw. 5,814, woraus ersichtlich ist, daß die Änderung der Aberration gegenüber der Änderung der Vergrößerung auf ein Minimum gelangt. Ferner ist daraus ersichtlich, daß eine Änderung der Aberration dieses Objektivs im Nahaufnahmebereich minimal ist, im Vergleich mit der Bezugs-Aberration in F i g. 5 im Falle der Fokussierung auf den Objektabstand 5,814 (in diesem Falle wird die Vergrößerung 0,2669), verursacht durch Verschiebung des Objektivs als Einheit in der bisher üblichen Art, also ohne Änderung des Abstands zwischen der vorderen Gruppe und der hinteren Gruppe wie in F i g. 3 dargestellt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Photoobjektiv mit großer relativer öffnung, bestehend aus einer zur Scharfeinstellung bewegbaren positiven ersten Linsengruppe, die die Aperturblende des Objektivs enthält, und einer positiven zweiten Linsengruppe, bei dem der Abstand der ersten von der zweiten Linsengruppe bei Scharfeinstellung des Objektivs auf nahe Objekte vergrößerbar ist,dadurchgekennzeichnet, daß die zweite Linsengruppe bei Scharfeinstellung des Objektivs auf nahe Objekte ortsfest ist, und daß die Brechkraft der zweiten Linsengruppe der Beziehung0,1 <Mr<0,2 genügt, wobei /«die Brennweite der zweiten Linsengruppe und f die Brennweite des Objektivs ist

ίο 2. Photoobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv ein Gaußsches Linsensystem

ist und zwei Kittglieder mit negativen Menisken aufweist, deren innenliegende Oberflächen eine Blende zwischen sich einschließen, wobei positive Linsen an der Außenseite der Kittglieder angeordnet sind.

3. Photoobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die folgenden Konstruktionsdaten: