DE2224429B2

DE2224429B2 - Fotografisches Objektiv

Info

Publication number: DE2224429B2
Application number: DE19722224429
Authority: DE
Inventors: Toshinobu Tondabayashi Osaka Ogura (Japan)
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1971-05-24
Filing date: 1972-05-19
Publication date: 1981-02-05
Also published as: JPS482823U; DE2224429C3; DE2224429A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein auf verschiedene Objektentfernungen scharf einstellbares Objektiv, insbesondere ein derartiges Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive.

Bereits bekannte fotografische Objektive sind so ausgebildet, daß nach Einstellung des betreffenden Objektivs auf eine bestimmte Objektentfernung von einem Objekt auf einer senkrecht zur optischen Achse liegenden Ebene, der Bildebene, ein möglichst scharfes , Bild oder ein beliebig weich gezeichnetes Bild erzeugt wird.

In der Praxis gibt es viele Objekte mit unterschiedlicher Tiefe. In einem solchen Fall ist es nicht günstig, wenn nur die Ebene, in der das Hauptobjekt liegt, scharf abgebildet wird. Zum Beispiel gibt es Aufnahmen, bei denen ein Hauptobjekt in einer bestimmten Entfernung in der Mitte des Objektfeldes und ein Nebenobjekt in größerer oder kleinerer Entfernung am Rand des Objektfeldes liegen. Solche Fälle kommen bei Weitwinkelaufnahmen mit einem fotografischen Objektiv mit verhältnismäßig kleiner Brennweite häufig vor. Wenn der Unterschied der Objektentfernung zwischen dem Hauptobjekt und den Nebenobjekt die Schärfentiefe des fotografischen Objektivs überschreitet, wird es schwierig, die beiden Objekte zusammen in der gewünschten Schärfe abzubilden.

Es ist unter Umständen günstig, wenn das Objektiv eine geeignete positive oder negative Bildfeldkrümmung besitzt. Für den Fall, daß außer dem Hauptobjekt noch ein in größerem Abstand als das Hauptobjekt liegendes Nebenobjekt fotografiert werden soll, ist es nämlich wünschenswert, daß eine zum Objektiv konvexe Bildfeldkrümmung vorgesehen ist. Wenn ein in kleinerem Abstand als das Hauptobjekt liegendes Nebenobjekt fotografiert werden soll, ist es wünschenswert, daß das Bildfeld konkav zum Objektiv gekrümmt ist

Bei Weitwinkelobjektiven vom Typ umgekehrter Teleobjektive wird die Schärfentiefe am Rand des Objektfeldes kleiner als in der Mitte, und das Bild wird im allgemeinen am Rand unscharf. Weitwinkelobjektive des genannten Typs sind solche, die kurze Brennweiten bei langer Schnittweite besitzen. Ein Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive besitzt nämlich die Eigenschaft, daß die Bildfeldkrümmung am Bildfeldrand bei kleiner Entfernung des Objekts zum Objektiv konvex und bei großer Entfernung konkav ist das heißt, daß beim Weitwinkelobjektiv dieses Typs der Bildfeldkrümmungsverlauf gerade entgegengesetzt zu dem hier gewünschten Verlauf erfolgt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv zu schaffen, das auf verschiedene Objektentfernungen scharf einstellbar ist und dessen Bildfeldkrümmung entsprechend beliebiger unterschiedlicher Abstände der einzelnen Objekte zum Objektiv durch optische Mittel änderbar ist, wobei die anderen Aberrationen so gut wie unverändert bleiben sollen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein zur Einstellung der Bildfeldkrümmung veränderbarer Luftabstand vorgesehen ist

Vorzugsweise ist das Objektiv ein Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive, und bei Scharfeinstellung des Objektivs auf verschieden weit entfernte Objekte ist der erfindungsgemäße Luftabstand gemäß einer bestimmten Relation in Abhängigkeit von der Objektentfernung änderbar, wobei das Bildfeld im wesentlichen eben bleibt und wobei durch eine zusätzliche von der Objektentfernung unabhängige Änderung des Luftabstandes die Bildfeldkrümmung änderbar ist

Entsprechend der Entfernung eines Objekts und dessen dreidimensionalem Aufbau werden Hauptobjekt und Nebenobjekt nach der Absicht des Fotografen gewählt, und um die Schärfe der Objektbilder regulierbar zu machen, ist zwischen den Linsengruppen des Objektivs ein Abstand belassen, dessen Änderung die Bildfeldkrümmung, jedoch im wesentlichen nicht die anderen Aberrationen ändert; dieser Abstand kann getrennt von der Einstellung der Objektentfernung des Linsensystems vorzugsweise manuell eingestellt werden.

Dadurch können dreidimensionale, d. h. sich auch in die Tiefe erstreckende Aufnahmeobjekte ohne Zuhilfenahme der Schärfentiefe durchgehend scharf abgebildet werden, indem die Bildfeldkrümmung dem Objektverlauf angepaßt wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert:

F i g. 1 erläutert die Bildfeldkrümmung eines Weitwinkelobjektivs vom Typ umgekehrter Teleobjektive,

F i g. 2 zeigt schematisch in Seitenansicht ein fotografisches Objektiv gemäß der Erfindung,

F i g. 3 zeigt ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Objektivs,

F i g. 4 zeigt die Bildfeldkrümmung zu einem Objekt in großer Entfernung, in mittlerer Entfernung und in kleiner Entfernung, wobei in (a) der Fall, in dem der Abstand zwischen den Linsengruppen des Objektivs klein ist, in (b) der Fall, in dem dieser Abstand normal, und in (c) der Fall, in dem dieser Abstand groß ist, dargestellt ist.

F i g. 1 zeigt den normalen Verlauf der Bildfläche eines bekannten Weitwinkelobjektivs vom Typ umgekehrter Teleobjektive. Wie vorher beschrieben, befindet sich das Objekt O\ in mittlerer Entfernung, das Objekt Oi in großer Entfernung und das Objekt Ch in kleiner Entfernung von dem Objektiv L Bei mittlerer Entfernung des Objektis O\ erhält man ein senkrecht zur optischen Achse liegendes ebenes Bild /1 des Objekts O\, bei dem die Bildfeldkrümmung gut korrigiert ist. Dagegen wird das in großer Entfernung befindliche Objekt Oi zwischen dem Bild U und dem Objektiv L als Bild I₂ abgebildet; außerdem ist dessen Bildfeldkrümmung zum Objektiv L konkav, und der Rand des

Bildfeldes hat im Vergleich zum mittleren Teil vom BUd /i einen relativ großen Abstand. Das Bild h des Objekts Oj, das sich in geringer Entfernung vom Objektiv L befindet, wird hinter dem Bild h erz äugt; seine Bildfeldkrümmung ist in Bezug auf das Objektiv L konvex, und der Rand des Bildfeldes hat von der Bildebene des Bildes /i ebenfalls einen größeren Abstand als der mittlere TeiL

Die Bilder h und /3 haben somit an ihren Rändern einen besorders großen Abstand von der idealen Bildebene.

Bei der Erfindung ist das aus mehreren Linsen bestehende fotografische Objektiv L gemäß Fig.2 durch einen Luftabstand zwischen den Linsen der objektseitigen Linsengruppe L\ und der bildseitigen Linsengruppe Li unterteilt, wobei jene die vordere Linsengruppe L\ und diese die hintere Linsengruppe Li genannt wird. Die Abstände zwischen den Linsen der vorderen Linsengruppe L\ wie auch dit Abstände zwischen den Linsen der hinteren Linsengruppe Li sind dabei stets konstant gehalten. Der oben erwähnte Luftabstand wird so gewählt, daß die Aberrationen außer der Bildfeldkrümmung durch die Änderung dieses Luftabstandes kaum beeinflußt werden, jedoch eine erhebliche Änderung der Bildfeldkrümmung erfolgt. Objektive mit einem Luftabstand zwischen Objektivlinsen sind bereits aus der japanischen Auslegt, schrift 9227/1963 und der japanischen Ausiegeschrift 39875/ 1970 bekanntgeworden.

Um die Objektentfernung einzustellen, wird das ganze Objektiv L durch den ersten Schraubenmechanismus H\ gegenüber der Kamera verstellt, wobei der oben erwähnte Luftabstand, nämlich der Luftabstand zwischen der vorderen Linsengruppe L\ und der hinteren Linsengruppe Li unverändert bleiben kann.

Wenn die Bildfeldkrümmung des Linsensystems L bei der wie oben bestimmten Obiekttntfernung geändert werden soll, wird nur die vordere Linsengruppe L\ durch den zweiten Schraubenmechanisimis //2 gegenüber der hinteren Linsengruppe Li verstellt Die Bildfeldkrümmung kann dadurch wesentlich geändert werden. Das Maß der Änderung kann auf der Mattscheibe des Suchers beobachtet werden, damit der Fotograf die gesuchte Einstellung ermitteln kann.

Bei der Erfindung ist es also erforderlich, die manuelle Bewegung des zweiten Schraubenmechanismus Hi innerhalb eines gewissen Bereichs bei Stillstand des ersten Schraubenmechanismus H\ in einer beliebigen Stellung zu ermöglichen.

In Fig.3 ist ein Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive nach der Erfindung gezeigt. Dieses Objektiv ist ein Weitwinkelobjektiv, dessen Brennweite

F= 1.0, dessen Öffnungsverhältnis 1 : 2JS, dessen Bildwinkel 2ω = 84° und dessen hintere Brennweite 1.51 ist und das aus acht Linsengliedern mit insgesamt zehn Linsen aufgebaut ist
Im folgenden sind die Konstruktions'iaten eines erfindungsgemäßen Objektivs aufgeführt

Dabei kann der Luftabstand du eingestellt werden. X sei das Maß der Verschiebung des gesamten Objektivs bei der Scharfeinstellung, λ sei der noch in geeigneter Weise einstellbare Teil der Verstellung des Luftabstandes d\ 1 bei beliebig eingestellter Objektentfernung des ganzen Objektivs. Die nachfolgende Tabelle zeigt mögliche Werte eines solchen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles:

Krümmungsradien	1.7129
^r\ =	0.8413
r-i =	4.4440
	-10.3810
	1.0555
h =	0.5744
	0.8031
	0.5307
''s =	1.5825
r<> =	-0.6718
'Ίο ⁼	- 14.3678
'Ίι =

Abstände der
Linsenflächen

Brechzahlen

Abbe'sche
Zahlen

</, = 0.08

d₂ =0.2992

d_} = 0.1234

d₄ = 0.009

d₅ = 0.08

d_b = 0.1283

d-i =· 0.07

dg = 0.1764

d₉ = 0.2406

d_n, = 0.07

d_u = 0.233 -\x + a = 1.6000

N₂ = 1.6230

N₃ = 1.6204

W₄ = 1.6204

V₅ = 1.7400

N. = 1.5407

v, = 64.2

v, = 58.1

ν, = 60.3

v₄ = 60.3

V₅ = 37.5

v„ = 47.2

	Fortsetzung	22 24 429	= 1.6935	6	Abbe'sche
5	Krümmungsradien				Zahlen
		= 1.7330
/■,2 = 5.6018			V₇ = 53.4

/·ΐ3 = -0.6979			»Ϊ =28.2
	Abstände der Brechzahlen	= 1.7050
/·\|₄ = 1.5841	Linscnflächen

/·._, = -1,5124	rf, 2 = 0.1654 N-,		ν, = 54.8
		= 1.6000
r_]b = -0.7001	rf, 3 = 0.062 /V₈

r„ = -6.9343	rfi4 = 0.11	V₁₀ = 64.2

;,_g = -1.1029	rf, 5 = 0.107 /V₉

rf,,, = 0.007

rf, 7 = 0.105 N₁₀

Der Luftabstand du bei dieser Ausführung ist, wie die Beziehung

d_n = 0,233 - ^X- X + a

zeigt, eine Funktion von X und öl. Diese Formel bedeutet, daß der Luftabstand du, anders als der frei wählbare Verstellweg λ in Abhängigkeit vom Verschiebeweg X der hinteren Linsengruppe bei Scharfeinstellung des Objektivs zum Zwecke der Korrektur der in Abhängigkeit von der Objektentfernung veränderlichen Bildfeldkrümmung automatisch verkleinert wird.

Die F i g. 4(a) bis 4(c) zeigen die Bildfeldschalen des Objektivs nach Fig.3. Die strichlierte Linie zeigt jeweils die meridionale Bildfläche (Bildfeldschale), die ausgezogene Linie die sagittale Bildfläche (Bildfeldschale) und die strichpunktierte Linie die mittlere Bildfläche (des Objektivs bei verschiedenen Einstellungen der Bildfeldkrümmung und jeweils unterschiedlicher Objektentfernung). Das Objektiv ist nach allen F i g. 4(a) bis 4(c) auf ein Objekt in der mittleren Entfernung von D=36,4 / scharf eingestellt. Demgemäß liegt die Gauß'sche Bildebene des Objektes in der Entfernung D= 36,4 /so, daß sie mit der Ordinate in den Fig.4(a) b-ε 4(c) zusammenfällt.

F i g. 4(b) zeigt die Bildfeldschalen bei einem Luftabstand zwischen den Linsengruppen L,, La von dx χ = 0,223 f(X= 0,03 f, Oi = O).

Unter dieser Bedingung wird das ebene Objektfeld in der Entfernung D= 36,4 / auf der Bildebene scharf abgebildet, da die mittlere Bildfläche für D= 36,4/ nahezu eben ist, wie die strichpunktierte Linie zeigt. Da

der Achsenbiildpunkt des Objekts in der Entfernung D=36 4/ auf der Abszisse bei Null liegt, liegt der Achsenbildpunkt eines Objektes in der Entfernung D- oo bei ungefähr —0,03 f, während der Achsenbildpunkt eines Objektes in der kleineren Entfernung von D= 20 /bei ungefähr +0,03 /liegt. Wie aus den für die Objektentfernungen D= oo und D= 20 / geltenden strichpunktierten Linien (mittlere Bildfläche) zu ersehen ist, wird das Bild der Objekte in der Entfernung D= oo und D= 20 /nicht auf der Bildebene fokussiert

F i g. 4(a) zeigt die Bildfeldschalen bei einem Luftabstand zwischen den Linsengruppen L₁, La von du =0,197 / (λ = 0,03 f, χ= -0,026 f). Die strichpunktierte Linie für die mittlere Entfernung von D= 36,4 / zeigt, daß die mittlere Bildfläche für D= 36,4 /entlang der Ordinate, d. h. mit zunehmendem Bildwinkel ω von der idealen Bildebene abweicht Im Gegensalz dazu nähert sich die für die Entfernung D= 20 / geltende mittlere Bildfläche der idealen Bildebene entlang der Ordinate mit steigendem Bildwinkel ω an. Deshalb wird ein Objekt in der Entfernung D= 36,4 / auf der Bildebene in deren mittlerem Bereich und ein Objekt in der Entfernung D= 20 / auf der Bildebene in deren Randbereich scharf abgebildet Das heißt, das konkave Objektfeld wird unter der Bedingung von F i g. 4(a) auf der Bildebene scharf abgebildet

F i g. 4(c) zeigt die Bildfeldschalen bei einem Luftabstand zwischen den Linsengruppen L,, Li von du = 0,257 /(A=0,03 f, «= +0,034 /jl Aus den entsprechenden Betrachtungen wie zu Fig.4(a) ist zu erkennen, daß unter der Bedingung von Fig.4(c) ein konvexes Objektfeld auf der Bildebene scharf abgebildet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Auf verschiedene Objektentfernungen scharf einstellbares Objektiv, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Einstellung der Bildfeldkrümmung veränderbarer Luftabstand (d_u) vorgesehen ist

2. Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Scharfeinstellung des Objektivs auf verschieden weit entfernte Objekte der Luftabstand (du) gemäß einer bestimmten Relation in Abhängigkeit von der Objektentfernung änderbar ist, wobei das Bildfeld im wesentlichen eben bleibt, und daß durch eine zusätzliche, von der Objektentfernung unabhängige Änderung des Luftabstandes (du) die Bikifeldkrümmung änderbar ist