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Objektiv mit größerem Uffnungsverhältnis für eine Kamera Die Erfindung
betrifft ein Objektiv mit größerem Öffnungsverhältnis fUr eine Kamera, und insbesondere
ein verbessertes fotographisches Objektiv vom modifizierten Gauß-Typ mit einem größeren
Offnungsverhältnis, das 6 Gruppen und 7 Elemente, einen Bildwinkel von 460 und eine
Lichtstärke von 1,4 aufweist, wobei Linsenfehler in befriedigendem Maße korrigiert
werden.
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Fotographische Objektive mit 6 Gruppen und 7 Elementen bei einem Bildwinkel
von 46° sind seit langem verwendet worden, aber es ist außerordentlich schwierig
gewesen, fotographische Objektive
mit einer hinteren Brennweite
( back focus = BF )2 o,78 f, dem maximalen äusseren Durchmesser ( + max ) o,78 f
und einer Gesamtlänge ( L ) ir o,8 f zu entwickeln, wobei f eine zusammengesetzte
Brennweite ist , da sich die Korrektur der Linsenfehler als sehr kompliziert herausgestellt
hat.
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Bei dem in der japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. 41 - 17176
offenbarten fotographischen Objektiv beträgt das Öffnungsverhältnis 1 : 1,4 , und
der Bildwinkel ist 410, wenn die zusammengesetzte Brennweite loo mm ist. Die Gesamtlänge
des optischen Systems beträgt 87,7 mm. Bei einem ähnlichen fotographischen Objektiv
des in der japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. 44-15515 offenbarten Typs beträgt
bei einer zusammengesetzten Brennweite von loo mm das Öffnungsverhältnis 1 : 2,
der Bildwinkel 46° und die Gesamtlänge des optischen Systems 89,7 mm. Bei einem
fotographischen Objektiv des in der japanischen Patentschrift Nr. 47 - 19388 offenbarten
Typs beträgt bei einer zusammengesetzten Brennweite von loo mm das Öffnungsverhältnis
1 : 2, der Bildwinkel 420 und die Gesamtlänge 9o,32 mm.
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Bei einer fotographischen Objektivlinse des in der US-Patentschrift
Nr. 3451745 offenbarten Typs beträgt bei einer zusammengesetzten Brennweite von
so mm das Öffnungsverhältnis 1 : 2, der Bildwinkel 420 und die Gesamtlänge 104,1
mm. Wie oben erläutert wurde, erfüllen die konventionellen fotographischen Objektive
mit großem Öffnungsverhältnis nicht die oben zusammengestellten Bedingungen, und
die Gesomtlängen des optischen Systems liegen immer über 0,8 f. Fotographische Objektive
mit 5 Gruppen und 7 Elementen sind fUr den Einsatz mit H@ndkamer@s sehr gteianet,
insbesondere bei einäugigen Spiegelreflexkamer@s, für Miniaturkameras haben sie
jedoch noch ein zu großes Volumen und ein zu hohes Gewicht.
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Der Erfindung liegt deshalb u.a. die Aufgabe zugrunde, ein fotegraphisches
Objektiv mit großem Öffnungsverhältnis zu schaffen, das von kompakter Größe und
leichtem Gewicht ist und die oben zusammengestellten Bedingungen erfUllt. Weiterhin
sollen die fotographischen Objektive vom modifizierten Gauß-Typ mit 4 Gruppen und
7 Elementen und mit großem Öffnungsverhältnis bei guter Korrektur von Ablichtungs-
bzw. Linsenfehlern verbessert werden.
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Schließlich soll nach der vorliegenden Erfindung ein fotographis ches
Objektiv mit großem Öffnungsverhältnis geschaffen werden, das von kompakter Größe
und geringem Gewicht und optimal fUr den Einsatz mit einer einstufigen Miniatur-Spiegelreflexkamera
ausgebildet ist, so daß eine beträchtliche Verringerung des Gewichtes der Kamera
erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Objektiv -mit großem
öffnungsverhältnis für eine Kamera gelöst, das ein fotographisches Objektiv vom
modifizierten GauR-Typ ist; ein solches Objektiv besteht aus 6 Gruppen und 7 Elementen.
Fotographische Objektive mit 6 Gruppen und 7 Elementen weisen folgende Teile auf:
eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe, die aus einer Meniskus- Sammellinse bestehen,
wobei die positive Seite der Vorderfront oder dem Objektgegenüberliegt; eine dritte
Gruppe, die aus einer Meniskus- Zerstreuungslinse besteht, wobei die positive Seite
der Vorderfront gegenUberliegt; eine vierte Gruppe, die aus einer plankonkaven und
einer plankonvexen Linse besteht, die miteinander verkittet sind; eine fünfte
Gruppe,
die aus einer Sammellinse mit sichelförmigem Querschnitt besteht, wobei die positive
Seite der Bildebene gegenüberliegt; und eine sechste Gruppe, die aus einer plankonvexen
Linse besteht, wobei die positive Seite der Bildebene gegenüberliegt. Wird die gesamte
Brennweite mit f , der Krummungsradius einer Oberfläche einer jeden Linse durch
r. ( i = 1, 2, 3, ..., 13), und die Dicke und die Entfernung einer jeden Linse auf
der Linsenachse durch t ( i = 1, 2, 3 , 12) bezeichnet , so befriedigt eine jede
Linse die folgenden Bedingungen: o,l58 f < d3 + d4 < o,165 f o,o82 f <
d4 + d5 Z o,o9 f 0,4 f < r3 < 0,8 f < r1 < 1,1 f 0,64 f< |r6| + |r7|
< 0,70 f 0,52 f <|rg| < 0,56 f 0,15 f<d7 + d8< 0,16 f Weitere Aufgaben,
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, in der Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
genommen wird.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht eines fotographischen
Objektivs nach der vorliegenden Erfindung; und Fig. 2 graphische Darstellungen seiner
Abbildungsfehler.
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Das in Fig. 1 dargestellte Objektiv mit großem öffnungsverhältnis
für eine Kamera nach der vorliegenden Erfindung weist folgende Teile auf: eine erste
Gruppe, die aus einer Meniskus- Sammellinse G1 besteht, wobei die positive Seite
der Vorderfront oder dem Objekt gegenüberliegt; eine zweite Gruppe, die aus einer
Meniskus- Sammellinse G2 besteht, wobei die positive Seite dem Objekt gegenüberliegt;
eine dritte Gruppe, die aus einer Meniskus- Zerstreuungslinse G3 besteht, wobei
die positive Seite dem Objekt gegenüberliegt; eine vierte Gruppe, die aus einer
plankonkaven Linse G und einer plankonvexen Linse G5 besteht, die miteinander verkittet
sind;
eine fünfte Gruppe, die aus einer Meniskus- Sammellinse G6
besteht, wobei die positive Seite der Bildebene gegenüberliegt; und eine sechste
Gruppe, die aus einer plankonvexen Linse G7 besteht, wobei die positive Seite der
Bildebene gegenüberliegt.
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Es werden fogende Bezeichnungen verwendet: die zusammengesetzte Brennweite
ist f; der Krümmungsradius einer Oberfläche einer jeden Linse ist ri (i = 1, 2,
3, ........13 ); ); die Dicke und die Entfernung einer jeden Linse auf der Objektivachse
ist di ( i = 1, 2, 3 ,12 ); die Brechungszahl einer jeden Linse auf der Objektiv
achse ist N. ( i = 1, 2, 3 ......., , 7 ); und die Abbeschen Zahlen auf der Objektivachse
sind γ ; (i= 1, 2, 3,......., 7 ).
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Ein größeres Öffnungsverhältnis wie z.B. 1 bei einem Objektiv für
eine Kamera des oben beschriebenen Typs kann nicht erreicht werden, wenn nicht die
Meniskus- Linsen G1, G2 und G3 große Brechungszahlen haben.
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Andererseits kann jedoch die Bedingung hintere Brennweite ( BF ) =
o,73 f nicht erfüllt werden, wenn die Brechungszahlen der Linsen G1, G2 und G3 groß
sind. Um diese Bedingung zu erfUllen, mUssen die Dicken d3 und d der Meniskus- Linsen
5 G2 und 63 und die Entfernungen längs der Objektivachse in dem Luftraum zwischen
ihnen so weit wie möglich verringert werden, wodurch aber andererseits Koma und
Astigmatismus so erhöht werden, daß sie durch kein Verfahren korrigiert werden können.
Bei Berucksichtigung der oben angegebenen Bedingung mUssen die Summe der Dicke der
Linse G2 und die Entfernung zwischen den Linsen G2 und G3, also d3 + d4' größer
sein als o,l58 f, aber kleiner sein @ls 0,165 f; weiterhin muß die Summe der Entfernung
zwischen den Linsen G2 und G3 und die Dicke der Linse G3, d. h. also d3 + d4, größer
sein als o,o82 f, aber kleiner sein als o,o95-f.
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Um eine kompakte Größe des optischen Systems zu erreichen, müssen
die Krummungsradien ri und r3 der Oberflöchen der Linsen G1 und G2 klein und die
Brechungszahlen der Linsen G1, G2 und G3 groß sein.
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Wenn jedoch der Krümmungsradius r1, der Linse G1 größer als 1,1 f
ist, dann wird die Verzeichnung erhbht, während die Korrektur des Komas besonders
schwierig wird, wenn bei einem Krümmungsradius rl von weniger als o,85 f die hintere
Brennweite ( BF ) kleiner als o,73 f wird. Das gleiche gilt, wenn der Krümmungsradius
r3 der hinteren Oberfläche der Linse G2 nicht die folgende Beziehung erfüllt: °,45
f c r3 < o,8 f.
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Als Kompromißlösung müssen die Krümmungsradien rl und r3 die folgende
Beziehung erfüllen: 0,45 f < r3 < 0,8 f < r1 < 1,15 f.
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Selbst wenn jedoch diese Bedingung erfüllt wird, können die Abbildungsfehler
bzw. Aberrationen der Linsen G1 , G2 und G3 nicht vollständig beseitigt werden,
so daß die übrigbleibenden Abbildungsfehler durch die hinteren Linsen G4 , G5 ,
G6 und G7 kompensiert werden müssen, wie im folgenden beschrieben werden wird.
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Wenn die Summe |r6|+ |r7| der absoluten Krümmungsradien der Oberflächen,
die den Vorderseiten der Linsen G3 und G4 gegenUberliegen, kleiner als o,64 f ist,
dann werden sowohl die sphärische Aberration als auch das Koma erhöht. Wenn die
Summe |r6| + |r7| über 0,7 f liegt, steigt der Astigmatismus in extremer Weise an.
Unter BerUcksichtigung dieser Bedingungen muß die f@lgende Bedingung erfüllt werden:
0,64 f < |r6 | + |r7| < 0,70 f.
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Wenn der Krümungsradius r9 der hinteren Oberfläche der Linse G5 kleiner
als o,52 f ist, so kann die sphärische Aberration nicht in befriedigender Weise
beseitigt werden, und die Bedingung hintere Brennweite ( BF ) = 0,70 f kann nicht
erreicht werden. Wenn der Krümmungsrodius r9 Uber o,56 f liegt, ergibt sich weiterhin
eine Uberkorrektur der sphärischen Aberration mit dem Resultat, daß das Streulicht
zunimmt. Deshalb muß der Krummungsradius r9 die folgende Bedingung erfüllen: 0,525
f < |r9| < 0,56 f.
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Diese Bedingung ist besonders wichtig fUr die Korrektur der restlichen
Abbildungsfehler der vorderen Linsen G1,G2 und G3.
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Um die Lange des optischen Systems zu verringern, wird angestrebt,
daß die Summe der Dicken d7 und d8 der Linsen G4 und G5 so klein wie möglich sein
soll; wenn sie jedoch kleiner als o,l5 f ist, dann ergibt sich eine Uberkorrek tur
der sphärischen Aberration und des negativen Astigmatismus. Damit kann jedoch eine
befriedigende Abbildung nicht erreicht werden. Wenn die Summe d7 + d8 Uber o,l6
f liegt, kann die Gesamtlänge ( L ) des optischen Systems nicht kleiner oder gleich
o,.85 f gemacht werden.
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Die Daten einet Ausfuhrungsbeispiels eines Objektivs fUr eine Kamera
nach der vorliegenden Erfindung, das die oben angegebenen Beziehungen und Bedingungen
erfUllt, sind in der unten folgenden Tabelle zusammengestellt:
Zusammengesetzte
Brennweite f = Öffnungsverhältnis 1 : 1,4 Bildwinkel 460 Maximaler äusserer Durchmesser
( # max ) = 0,7233 Gesamtlänge ( L ) = o,7936 Hintere Brennweite ( BF ) = o,7348
r1 1,0116 dl 0,0786 N1 1,77250 V1 49,6 r2 9,3832 d2 o,oo20 r3 o,5034 d3 o,loo5 N2
1,76200 V2 40,3 r4 o,8991 d4 o,o623 r5 1,3757 d5 0,0241 N3 1,75520 V3- 27,5 r6 o,3554
d6 o,2492 r7 -o,3375 d7 o,o261 N4 1,69895 V4 30,1
r8 19,2887 d8
o,1286 N5 @,80420 V5 46.5 r9 - o,5407 d9 r10 - 2,4565 d10 0,0542 N6 1,75700 V6 47,8
r11 - 0,9524 d11 0,0020 r12 # d12 o,o643 N7 1,75700 V7 47.8 r13 -o,96oo Bei dieser
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lauten die Summen der Klassifikation
von Seidel fUr die Abbildungsfehler: # SI = 0,273 # SII = 0,011 # SIII =-0,044 #
SIV = 0,196, und # SV = 0,174 wobei SI = sphärische Aberration, SII = Koma SIII=
Astigmatismus SIV = Petzval-Summe,und SV = Verzeichnung bedeuten.
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Aus den graphischen Darstellungen der Abbildungsfehler nach Fig. 2
ist es ersichtlich, daß Linsenfehler in sehr befriedigendm Maße verringert werden.
Patentanspruch