DE2412847C2

DE2412847C2 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE2412847C2
Application number: DE2412847A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Doi; Kenzo Omiya Sado; Yutaka Sakai
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1973-08-17
Filing date: 1974-03-18
Publication date: 1983-12-08
Also published as: CA990987A; FR2241084B1; DE2412847A1; GB1432072A; FR2241084A1; JPS5040144A

Description

N18 = 1.5163
W19 = 1.7440

ν 16 = 27.7

ν 17 = 64.0

ν 18
ν 19

64.0
44.9

mit Ri dem Radius der /-ten Linsenfläche, di der is chungsindex der /-ten Linse für die d-Linie des

Mittendicke oder dem Luftabstand, N; dem Bre-Heliums und v/der Abbe'schen-Zahl der /-ten Linse.

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv bestehend aus einem Grundobjektiv und einem Varioteil mit festen und axial verstellbaren Gliedern zum Ändern der Brennweite des Gesamtobjektivs, wobei das Grundobjektiv ein axial verstellbares Glied aufweist.

Aus der DE-AS 11 03 046 ist ein Varioobjektiv mit einer Einrichtung zur Kompensation der Schnittweite auf optisch-mechanischem Wege bekannt, welches aus einem Grundobjektiv und einem mehrgliedrigen Vorsatzsystem mit festen und axial verstellbaren Gliedern zum Ändern der Brennweite des Gesamtsystems besteht. Ferner ist ein zusätzliches optisches Fokussierungsglied zwischen dem Grundobjektiv und dem Varioteil eingeschaltet. Dieses Fokussierungsglied kann aus zwei Einzellinsen entgegengesetzter Brechkraft bestehen, von denen eine in axialer Richtung verstellbar ist. Durch die axiale Verstellung soll die Lage des Bildpunktes korrigiert werden, wobei eine Defokussierung, die durch das Varioteil hervorgerufen wird, wegen der Eigenbrechkraft dieser Linse korrigiert werden kann.

Auch bei dem aus der GB-PS 11 67 373 bekannten Varioobjektiv ist zusätzlich zu dem Varioteil ein axial verstellbares Linsenglied vorgesehen, welches dem Grundobjektiv zugeordnet werden kann. Dieses axial verstellbare Linsenglied weist eine Eigenbrechkraft auf und dient dazu, die Lage des Bildpunktes zu korrigieren.

Da die Änderung der Größe der Abbildungsfehler bei Brennweitenänderungen in sehr komplizierter Weise miteinander verknüpft sind, wird im allgemeinen ein Kompromiß dahingehend angestrebt, daß keiner der Abbildungsfehler dominant ist, sondern daß die verschiedenen Abbildungsfehler mit in etwa der gleichen Größe auftreten, so daß insgesamt eine Abbildung ausreichender Qualität erhalten wird. Insbesondere ist es schwierig, die vom Bildwinke! abhängenden Abbildungsfehler zu korrigieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Varioobjektiv zu schaffen, bei dem für alle einstellbaren Objektabstände die bei Brennweitenänderungen auftretenden Änderungen der vor allem vom Bildwinkel abhängigen Bildfehler, insbesondere der Bildfeldkrümmung, kompensiert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Glieder des Varioteils und die sich zwischen diesem und dem axial verstellbaren Glied des Grundobjektivs befindenden Glieder zusammen ein afokales Linsensystem bilden, in dessen parallelen Strahlengang das axial verstellbare Glied angeordnet ist, und daß dieses Glied brechkraftlos ist, jedoch sphärische Aberration und Koma aufweist.

Beim Erfindungsgegenstand hat die Bewegung des axial verstellbaren Gliedes des Grundobjektivs keine Wirkung auf die Scharfeinstellung mittels der übrigen

»5 Linsengruppen des Varioobjektivs, da disses axial verstellbare Glied in einem parallelen Strahlengang bewegt wird und im wesentlichen keine Eigenbrechkraft aufweist. Weil jedoch dieses axial verstellbare Glied des Grundobjektivs sphärische Aberration und Koma aufweist, werden die Aberrationsänderungen bei der Krümmung der Bildebene bei der Brennweitenänderung durch die Bewegung des brechkraftlosen Gliedes korrigiert. Wegen der im wesentlichen fehlenden Eigenbrechkraft des axial verstellbaren Gliedes des Grundobjektivs wird bei relativ einfacher optischer Konstruktion ein Varioobjektiv hoher Leistung mit einem großen Bildfeldwinkel und einem hohen Brennweitenänderungsverhältnis und nicht zu großer Bauform erhalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schnittbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs,

F i g. 2A, 2B und 2C Darstellungen der sphärischen Aberration, der Verzeichnung und der Bildfeldkrümmung bei herkömmlichen Varioobjektiven, und

F i g. 3A, 3B und 3C Darstellungen der sphärischen Aberration, der Verzeichnung und der Bildfeldkrümmung bei dem Ausführungsbeispiel eines Varioobjektivs nach der Erfindung.
Das in F i g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Varioobjektivs nach der Erfindung umfaßt einen Varioteil und ein Grundobjektiv; das Varioteil weist eine Fokussierlinsengruppe L 1, einen Variator L 2 und einen Kompensator L 3 auf. Das Grundobjektiv umfaßt drei Linsengruppen L 4, L 5 und L 6. Die Linsengruppe L 5 ist im wesentlichen brechkraftlos, weist jedoch sphärische Aberration und Koma auf. Diese Linsengruppe L 5 ist in einem parallelen Strahlengang hinter dem aus den Linsengruppen Ll bis LA gebildeten Linsensystem, welches afokal ist, axial bewegbar. Bei einer Brennweitenänderung werden der Variator L 2 und der Kompensator L 3 axial bewegt, um die Brennweite ohne eine Verschiebung der Bildebene zu verändern. Die im wesentlichen brechkraftlose Linsen-

gruppe LS wird axia, in Verbindung mit dem Vana.r

JLÄÄ SÄdieseTA= nung wird hauptsächlich die Bildfeldkrümmung korn-

ΐ dem in Pig. 1 dargestellten -führung^ St

^g _{der Bet} ^P _{rag der}

wie bereits erwähnt, ein afokales Linsensystem^ D,e genunten JB^mdaften s.nd

zweite, axial bewegbare Linsengruppe L 5 ,st praktisch ^ennbar, d.ed« Anae: g ._{nes Vario}

brechkraftlos und zwischen der ersten L.nsengruppe L 4 men des £us^funrungs μ

und der dritten Linsengruppe L6 des Grundobjekuvs f^^

axial bewegbar angeordnet. Die dntte Lmsengruppe L 6 .,

des Grundobjektivs weist positive Brechkra t auf und _{enes Variooj} μ dargestellte

i a^e ^ ^

i ist an dem

Aberration oder den Farbquerfehler auf. Da h.ngegen Tabelle I
Al =-263.158 R 2 = 63.091 A3 =-133.333 A4 = 76.336 R₅ =-256.41 Λ 6 = 36.496 Rl = 58.824 Λ 8 = 28.986 R₉ = 14.245 Λ 10= -29.586 All= 29.586 Λ 12= -51.282 Λ 13= 44.944 Λ 14= -14.903 R 15 = Ϊ2.Ι07 R 16= 81.633 Λ 17= 337.268 Ä18= -23.627 Ä19= 39.093 «20= -49.963 Ä21= -21.115 _{rf21 =}

Ä22= -30.626 _{rf22 =}

Ä23= 16.793 ^_{23 =}

₌

_{= 3}

_{= 1067}

_

₌

_{= og}

₌

_{= og}

27.82

₁₃

rf!5 = 1.64 _dXb= ₉₆₃₁

_{dy] =} ^{n Tabelle} ^l ^dargeste11"

Konstrukt.onsdaten aut.

_N\ =1.7618 vl =26.5

_N2 =1.5725 ν2 =57.5

=1.6935

= 1.6935

_N5 = 1.6936

3 =53.4

v4 =53.4

5 =53.4

_V6 = 1.6935 v6 =53.4

_{N7 =1}.7847 v7 =25.7

^₈ = i.₆₉3₅ v8 =53.4

^_{9 =}i.₆935 v9 =53.4

NlO = 1.7847 ν iö =25.7

NIl = 1.5163

1.5163

N13= 1.7400

N14= 1.5163

ν 11 =64.0

vl2=64.0

13 = 27.7

ν 14 = 64.0

Fortsetzung	- 74.349	t/24 =	1.2	Α/15 =	1.7495	ν 15	= 35.0
Λ 24 =	-41.667	ί/25 =	1.0
«25 =	-31.223	i/26 =	5.0	/V 16 =	1.7408	ν 16	= 27.7
Λ 26 =	25.214	£/27 =	1.0
Λ 27 =	16.851	£/28 =	1.25	Α/17 =	1.5163	ν 17	= 64.0
Ä28 =	27.647	C/29 =	3.0
«29 =	-21.801	£/30 =	0.2	Α/18 =	1.5163	ν 18	= 64.0
«30 =	20.282	«/31 =	2.4	/V 19 =	1.7440	ν 19	= 44.9
«31 =	-25.006	£/32 =	1.0
«32 =	187.273
Λ 33 =

mit Ri dem Radius der /-ten Linsenfläche, di der Mittendicke oder dem Luftabstand, Niden Brechungsindex der /-ten Linse für die d-Linse des Heliums und vi der Abbe'schen-Zahl der /-ten Linse.

Die Änderung der Seideischen Summen dieses Varioobjektivs ist in Tabelle HI dargestellt, in der die Seideischen Summen für die Linsengruppen L 5 und L 6 des Grundobjektivs bei den Werten von f\ der Tabelle Il angegeben sind, wobei sich die Abstände d22 und d26 zwischen den Linsengruppen L 4 und L 5 bzw. L 6 und

Tabelle II

L 7 von 1,5 bis 7,0 bzw. von 7,0 bis 1,5 ändern, und wobei die Werte um '/20 bezüglich der in Tabelle I angegebenen verringert sind. Die unter A im ersten Teil der Tabelle III angegebenen Seideischen Summen gelten bei den Werten von d 22 =1,5 und d 26 = 7,0. Diejenigen, die unter B im zweiten Teil der Tabelle III angegeben sind, gelten für d22 = 7,0 und d 26= 1,5. Die Bewegung der Linsengruppen ist in der folgenden Tabelle II gezeigt.

/1

/2

/5

dl =	1.067	15.64	22.651	28.99	31.48
i/13 =	27.82	12.643	6.157	2.707	3.506
i/16 =	9.631	10.237	9.71	6.823	3.532
i/22 =	3.5	1.78	2.76	4.28	1.88
i/26 =	5.0	6.72	5.74	4.22	6.62

Die Seidel'schen Summen an den Linsengrappen L 5 und L 6 ergeben sich aus der folgenden Tabelle III, in der bedeuten

I = SeideFsche Summe der sphärischen Aberration, IV = Seidel'sche Summe der Bildfeldkrümmung, II = Seidel'sche Summe der Koma, 50 V = Seidel'sche Summe der Verzeichnung.

III = Seidei'sche Summe des Astigmatismus,

Tabelle III

23	74.625	6.806	0.621	1.026	0.094
24	87.944	-3.293	0.123	0.215	-0.008
25	-147.372	3.555	-0.086	-0.291	0.007
26	-7.673	-1.455	-0.276	-0.550	-0.104
27	14.544	2.825	0.549	0.886	0.172
28	-114.984	-16.773	-2.447	-2.952	-0.431
29	38.074	6.804	1.216	1.462	0.261
30	' 134.710	4.505	0.151	0.463	0.015
31	-1.963	-0.642	-0.210	0.126	0.041

I ES I	Fortsetzung	9	24	Ha	12 847	10	IV_A	V_A
i	A	U	-4.874 -1.022	IHa	-0.352 -0.012	-0.021 0.0
I >9	32 33	-83.794 30.268	-0.284 0.034

TA

24.378

-3.565

-0.608

0.020

0.028

B	Ib	74.625	"b	8.271	HIb	IV_B	Vb
23	87.944	-1.566	0.917	1.322	0.147
24	-147.372	0.660	0.028	0.119	-0.002
25	, -7.673	-1.606	-0.003	-0.209	0.001
26	14.544	2.743	-0.336	-0.611	-0.128
27	-114.984	-16.130	0.517	0.855	0.161
28	38.074	6.592	-2.263	-2.768	-0.388
29	134.710	3.752	1.141	1.388	0.240
30	- 1.963	-0.631	0.104	0.417	0.012
31	-83.794	- 4.406	-0.203	0.133	0.043
32	30.268	-1.191	-0.232	-0.301	-0.016
33	0.047	0.0	0.0

TB

24.378

-3.511

-0.282

0.347

0.069

IV

TB-TA

0.0

0.054

0.326

0.042

Wie man aus dem dritten Teil der Tabelle 111 entnehmen kann, ändert sich die Seideische Summe der sphärischen Aberration nicht, wenn die verstellbare zweite Linsengruppe L 5 des Grundobjektivs längs der optischen Achse um 5,5 nach rückwärts bewegt wird. Die Seideische Summe des Astigmatismus !!! und diejenige der sagittalen Bildfeldkrümmung IV ändern sich um vergleichsweise große Beträge in bezug auf die anderen Seideischen Summen, wie diejenigen der Koma II und der Verzeichnung V. Daher ist es möglich, die mit der Brennweitenänderung verbundene Änderung des Astigmatismus durch Bewegung der zweiten Linsengruppe L 5 des Grundobjektivs in einer solchen Richtung zu verringern, daß die bei einer Brennweitenänderung auftretende Änderung der Aberration kompensiert wird.

In den Fig.2A, 2B, 2C, 3A, 3B und 3C sind die tatsächlichen Änderungen von Aberrationen dargestellt. Die Fig.2A, 2B und 2C zeigen die sphärische Aberration, die Verzeichnung und die Bildfeldkrümmung bei üblichen Variobjektiven, bei denen der Abstand auf beiden Seiten der zweiten Linsengruppe L 5 des Grundobjektivs unveränderlich ist. Die bei einem Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung ausgebildeten Varioobjektivs auftretenden Aberrationen sind in den F i g. 3A, 3B und 3C dargestellt, die die

4Ii sphärische Aberration, die Verzeichnung und die Bildfeldkrümmung zeigen. Die Buchstaben f\ bis f₅ beziehen sich auf die in Tabelle 11 angegebenen Werte. Wie sich ohne weiteres aus einem Vergleich der F i g. 3C und 2C ergibt, ist die Bildfeldkrümmung bei dem nach

π der Erfindung ausgebildeten Varioobjektiv wesentlich kleiner. Die Verzeichnung in der bildseitigen Schnittebene aufgrund der Änderung der sphärischen Aberration kann dadurch kompensiert werden, daß der Kompensator L 3 des Varioteils entsprechend bewegt wird.

j» Obwohl in der obigen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung die der Bildkorrektur dienenden Änderungen von Aberrationen durch Bewegung der mittleren Linsengruppe des Grundobjeküvs erfolgt, ist es jedoch für den Fachmann selbstverständ-

lieh, daß das gleiche Ergebnis auch dadurch herbeigeführt werden kann, daß ein anderer Teil bzw. eine andere Linsengruppe des Grundobjektivs praktisch brechkraftlos gemacht und bewegt wird. Es versteht sich auch, daß eine Veränderung der chromatischen Aberration durch entsprechende Steuerung der Bewegung der für die Korrektur de„s Farbfehlers maßgeblichen Linsenglieder des Grundobjektivs herbeigeführt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Varioobjektiv bestehend aus einem Grundobjektiv und einem Varioteil mit festen und axial verstellbaren Gliedern zum Ändern der Brennweite des Gesamtobjektivs, wobei das Grundobjektiv ein axial verstellbares Glied aufweist dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder des Varioteils (Lu i-2, Li) und die sich zwischen diesem und dem axiai verstellbaren Glied (L₅) des Grundobjektivs befindenden Glieder (/^zusammen ein afokales Linsensystem bilden, in dessen parallelen Strahlengang das axial verstellbare Glied (L₅) angeordnet ist, und daß dieses Glied CL₅) brechkraftlos ist, jedoch sphärische Aberration und Koma aufweisen.

2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fokussierlinsengruppe (Li), einen Variator (Lt), einen Kompensator (Lz), eine erste, feststehende, positive Linsengruppe (La) des Grundobjektivs, eine zweite, bewegbare Linsengruppe (Ls) des Grundobjektivs, die nahezu brechkraftlos ist, jedoch sphärische Aberration und Koma aufweist, und eine dritte, feststehende, positive Linsengruppe (Le) des Grundobjektivs.

3. Varioobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verstellbare Glied (Ls) des Grundobjektivs mit der Bewegung des Variators (L2) oder Kompensators (L₃) bewegbar ist.

4. Varioobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Konstruktionsdaten aufweist:

Al = -263.158 R2 = - 63.091 Λ3 = -133.333 A4 = 70.336 Λ5 = -256.41 Λ6 = 36.496 Rl 58.824 Ri 28.986 Ä9 14.245 Λ 10 = -29.586 R 11 29.586 R 12 = -51.282 R 13 44.944 R 14 = -14.903 Λ 15 12.107 R 16 81.633 Λ 17 = 337.268 Λ 18 = -23.627 R 19 39.093 Λ 20 = - 49.963 Λ 21 = -21.115 Λ 22 = - 30.626 Λ 23 16.793 Λ 24 = -74.349 Λ 25 = -41.667 Λ 26 = -31.223

rfl = 1.3 rf2 = 7.02 rf3 = 0.2 rf4 = 4.62 rf5 = 0.2 rf6 = 3.15 dl = 1.067 rf8 = 1.0 rf9 = 6.0 rf 10 = 0.8 rfll = 2.8 rf 12 = 0.8 rf 13 = 27.82 rf 14 = 0.8 rfl5 = 1.64 rf 16 = 9.631 rf 17 = 2.4 rfl8 = 0.2 rf 19 = 2.4 rf 20 = 1.0 rf 21 = 1.0 rf 22 = 3.5 rf 23 = 3.0 rf 24 = 1.2 rf 25 = 1.0 rf 26 = 5.0

Nl = 1.7618 N 2 = 1.5725 N 3 = 1.6935 N 4 = 1.6935 NS= 1.6936

N 6 = 1.6935 Nl = 1.7847 N 8 = 1.6935

N 9 = 1.6935 NlO= 1.7847 Ml = 1.5163 ΛΊ2 = 1.5163 ΛΊ3 = 1.7400 /V 14 = 1.5163 N 15 = 1.7495

ν 1 = 26.5

ν 2 = 57.5

ν 3 = 53.4

ν 4 = 53.4

ν 5 = 53.4

ν 6 = 53.4

ν 7 =25.7

ν 8 = 53.4

ν 9 = 53.4

vlO = 25.7

vll= 64.0

ν 12 = 64.0

ν 13 = 27.7

ν 14 = 64.0

ν 15 = 35.0

3 Λ 27 = 25.214 Ä28 = 16.851 R 29 = 27.647 Λ 30 = -21.801 /?31 = 20.282 «32 = -25.006 Ä33 = 182.273

rf 27 = 1.0

rf 28 -= 1.25

J 29 = 3.0

rf 30 = 0.2

rf 31 = 2.4

rf 32 = 1.0

. N16 = 1.7408
JV ι7 = 1.5163