DE2413473C2

DE2413473C2 - Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive

Info

Publication number: DE2413473C2
Application number: DE2413473A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Dipl.-Ing. Tama Tokio/Tokyo Yamashita
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1973-03-20
Filing date: 1974-03-20
Publication date: 1985-07-18
Also published as: JPS5845002B2; JPS49121527A; DE2413473A1; US4029397A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit einem in Abhängigkeit von der Entfernungseinstellung änderbaren Luftabstand zur Korrektur der Änderungen der Aberrationen bei kleinen Objektabständen, in welchem bei Änderung des Luftabstandes eine vergleichsweise große Änderung dor meridionalen Bildfeldkrümmung und vergleichsweise kleiiie Änderungen der sagittalen Bildfcldkrümmung ufd sphärischen Aberration kompensiert werden.

Aus der DE-OS 21 TS 67 ist ein umgekehrtes Teleobjektiv dieser Art bekannt, bei dem die Entfernungseinstel-Iting durch Gesamtverschiebung des Objektivs und die Aberrationenkorrektur durch einen veränderlichen

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Luftabstand in der vorderen zerstreuenden Linsengruppe erfolgt, in welchem das öffnungsstrahlenbündcl von einem Objektpunkt auf der optischen Achse fast parallel zur optischen Achse verläuft.

Aus der US-PS 25 03 789 ist eine Objektfokussierung bekannt, bei der eine Frontlinsengruppc mit positiver Brechkraft ortsfest gehalten ist. während die hintere Linsengruppe mit negativer Brcchkrafi axial verschicblich dazu angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive /ti schaffen, das eine besonders bequeme Scharfeinstellung auf nahe Objekte erlaubt, und im gesamten Einstellbereich einen guten Korrektionszustand aufweist.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale,
ίο Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Weitwinkelobjektivs nach Anspruch 1.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert:

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Schema zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung,

F i g. 2 ein Schnittbild durch ein erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 ein Schnittbild durch ein zweites Ausführungsbeispiel,

F i g. 4A, 4B. 5A, 5B, 6A u. 6B Korrekturkurven des ersten Ausführungsbeispiels,

F i g. 7A, 7B, 8A, 8B, 9A, 9B Korrekturkurven des zweiten Ausführungsbeispiels.

Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen:

Die Brennwerte der vorderen Linsengrupnen werden durch /i. Hie Brennweite der rückwärtigen Linscngruppe durch f₂, die Abbildungsmaßstäbe der vorderen und rückwärtigen Linsengruppen durch ß\ und ß₂, der Abbildungsmaßstab des ganzen Objektivs durch β ausgedrückt, und die Hauptebenen auf der vorderen und rückwärtigen Seite der vorderen und rückwärtigen Linsengruppen seien jeweils durch Wi, Wi, H₂ und H₂, das Objektiv wird durch O, das durch die vorderen Linsengruppe fokussierte Bild mit dem Bezugszeichen O und das Bild des Objekts O, das durch das ganze Objektiv fokussiert wird, mit dem Bezugszeichen O" bezeichnet. Es werden dann die folgenden Formeln für die rückwärtige Linsengruppe unter Zugrundelegung der in I'ig. 1 gezeigten Verhältnisse erhalten:

L = tu- a₂ + H₂H'₂ (I)

Mb₂ " I/.ι? + Ilh (2)

^₂Ia₂ = ßi (3)

Wenn die vorstehenden Gleichungen (1), (2) und (3) differenziert und substituiert werden, erhält man michstcj5 hende Gleichung:

b₂ = 1 - Mß₂ ² (4)

In gleicher Weise erhält man nachstehende Gleichungen für die vordere Linsengruppe:

Mb_x = l/rti + Mf< (5)

b_t/a_t = ß, (6)

Aus den Gleichungen (5) und (6) ergibt sich:

dVda, = ßr (?)

Da das Objektiv durch Vorwärtsbewegung der rückwärtigen Linsengruppe fokussiert wird, ergibt sich nachstehende Gleichung aus dem Verhältnis zwischen den Änderungsbeträgen von O'H₂ und OO", welche sich aufgrund des «lurch die vordere Linsengruppe fokussierten Bildes bei einer Änderung der Entfernung zwischen dem Objekt O und H₁ ergibt.

- dbi = dZ. (8)

Aus den Gleichungen (4), (7) und (8) erhält man nachstehende Gleichung:

Ob₂ZOa₂ = -ßWW - 1) = - ß²l(ßi² - 1) (9)

Unter der Annahme, daß die rückwärtige Linsengruppe um Δ vorbewegt wird, wenn der Absland OH zwischen dem Objektiv und dem Objekt um Ja geändert wird, läßt sich nachstehende Gleichung aus der Gleichung (9) herleiten:

J= -ß^!l(ß₂ ²- X)Ja (10)

Betrachtet man den Fall, daß das ganze Objekt vorbewegt wird, läßt sich das Verhältnis zwischen dem Betrag Jo der Vorwärtsbewegung und der Betrag der Änderung Ja der Entfernung zum Objekt durch folgende Gleichung darstellen:

J„ = -Ji¹Ja (II)

Wird das Verhältnis des Betrages der Vorwärtsbewegung von allein der rückwärtigen l.insengriippe und des Hl-I:'.igs der Vorwärtsbewegung des ganzen Objektivs durch K angegeben, ergibt sich folgende Gleichung aus den Gleichungen (I O) und (I I):

K = JM_n =1/(1 -X'²

(12)

Die Tatsache, daß K groß wird, bedeutet, daß, d. h. der Betrag der Vorwärtsbewegung der rückwärtigen I .insengruppcn groß wird.

Hs ist daher notwendig, den Luftabstand stark zu variieren. Wenn jedoch der Lultabstand zwischen den Linsen i^r> groß gestaltet wird, wird der Durchmesser der vorderen Linse groß und Verzeichnung und Farbvergrößerungsfehler für die Entfernungseinstellung »unendlich« werden ungünstig. Berücksichtigt man Vorstehendes, ist es wünschenswert, für K einen Wert von K < 3 auszuwählen. Dies bedeutet, daß es notwendig ist, aus der GieiL'fiung ^i 2) [p2\ ^ 0,82 /ii warnen.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Weitwinkelobjektiv anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielcn näher erläutert; diese sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt; die Daten sind wie folgt in den Tabellen angegeben:

Tabelle 1	100	d<	= 24.59	«ι	= I.Ö779	Vl	= 55.35
/■ =	= 158,31
r,		d:	= 0,55
	= 3Ö8.14
/_.		d,	= 8,20		= 1,7859	Vl	= 44.24
	= 127.04
*r_t*		d<	= variabel
	= 63,55
r«		di	=· 8;20	Πι	= 1J859	Vi	= 44.24
	= 110,68
*r-,*		*d_b*	= 10.87
	= 59.68
r*		d,	= 5,46	"4	= 1,7859	Vt	= 44.24
	= 113.39
η		dt	= 9.72
	= 57.70
'K		d*	= 20,69	"S	= 1.56732	Vi	= 42.83
	= 161,60
/■■»		*d\o*	= 0.82
	= -1360,89
no		du	= 5.46	Wb	= 1,6968	Vb	= 55,62
	= 156.12
η ι		*d_i2*	= 3938	/J7	= 13927	V7	= 35.54
	= 47.27
η>		dn	= 8,74
	= -77,10
*r,i*		£/,4	= 3450	/Ig	= 1,7859	Vg	= 44.24
	= -133.68
		d> 5	= 5.46	/J₉	= 1.84666	V9	= 23,88
	= -7U0
ns		*d_l6*	= 3,28
	= 368.68
η β		du	= 143	/J\|O	= 1,618	VlO	= 63.38
	25439
η?		rf.8	= 0.82
	= -74.43
*Γι S*		*dta*	= 15,57	«Π	= 1,618	Vl!	= 6338
	578,40
Γιο
	= -11025
Γ20

4C

50

55

60

65

t/J

i 1

Tabelle 2	100	di	= 18,66	η.	= 1,834
/· =	= 569,68
η		di	= 1,10
	= 1312.90
η		d₄	= 8,78	"j	= 1,67
	= 172,20
*r_s*		*d_s*	= 26.89
	= 69,5!
Γα		*d_b*	= 8.67	Πα	= 1,67
	= 178.55
		d₇	= 23,27
	= 99,74
η,		d.	= 23,33		= 1,804
	= 426.56
η		d.	= 1,10
	= -2Ο13_;62
Γ«		*d\o*	= 5,49	*n_b*	= 1.6968
	= 106,36
*Γ·>*		du	= 9.93	η?
	= 56,06
*Γ\0*		du	= 5,49		= 1,6968
	= 149.21
Γι ι		du	= 45,39	ns	= 1.5927
	= 52.82
Λ 2		du	= 5.49
	= 2175.70
Oj		du	= 32,93		= 1.64
	= 873,97
Π 4		die	= 5.49	Πιο	= 1.51454
	= -75.30
/·\|5		d„	= variabel
	108,45
Λ 6		d\i	= 5.49	Πι ι	= 1.80518
	186,60
Π 7		dw	= 5.49
	<= 229.47
η»		d»	= 13,72	Π\|2	= 1.618
	5246.59
η»		dj,	= 0,82
	98,06
/".Ό			= 12,35		= 1,618
	260,05
Ol
	= -10933
Γ22	bezeichnen:
In den Tabellen

ν, =37.19

V₂ = 57.33

Vj = 57.33

V₄ = 46.57

is - 55,62

Vb ■= 55,62

ν, - 35.54

ν₈ - 60.25

μ» = 54.69

ν,ο = 25.43

ν,, = 63.38

V₁₂ = 63.38

η, γ₂ ... die Krümmungsradien der Linsen,

di, di... die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen Π1.Π2... die Brechungsindizes

V|, v₂... die Abbe-Zahien, und

f die Brennweite des Objektivs.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiei ist die Anordnung derart getroffen, daß der Luftabstand di der negativen Linsengruppe den zu ändernden Luftabstand darstellt. Wenn der Abstand zum Objekt unendlich groß ist, beträgt der Luftabstand <& = 35,10 und der Abbildungsmaßstab der rückwärtigen Linsengruppc beträgt ßi = —0,455. Wenn dieses Objektiv auf ein Objekt in geringer Entfernung fokussiert wird, und der Abstand /um Objekt 1134 Längeneinheiten (ß = — 0.088) beträgt, beträgt der Luftabstand <£ = 24,40.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist der Luftabstand du, in der konvergierenden Linsengruppe der zu ändernde Luftabstand. Wenn der Abstand zum Objekt unendlich groß ist, beträgt der Luftabstand cfo = 12,07 und der Abbildungsmaßstab der rückwärtigen Linsengruppe ßi = —0.456.

Wenn dieses Objektiv auf ein Objekt in geringer Entfernung fokussiert wird und die Entfernung zum Objekt 1646 Längeneinheiten [ß = —0.058) beträgt, ergibt sich der Luftabstand du, zu 4,84.

Die Korrekturkurven für das erste Ausführungsbeispiel sind in den F i g. 4A, 4B, 5A, 5B, 6A und 6B veranschaulicht. Die F i g. 4A und 4B zeigen den Korrektionszustand bei der Entfernung unendlich. Die F i g. 5A und

5B zeigen den Korrektionszustand bei einer Entfernung zum Objekt von 1134 Längeneinheiten, wobei die Fokussierung durch Vorverstellung des ganzen Objektivs erfolgt ist. Die Fig. 6A und 6B zeigen den Korreklionszust-rid, wenn die Entfernung zum Objekt ebenfalls 1134 Längeneinheiten beträgt, jedoch nur die rückwärtige Linsengruppe zur Fokussierung vorverstellt worden ist. Die Fig. 7A, 7B, 8A, 8B, 9A und 9B betreffen das zweite Ausführungsbeispiel. Die F i g. 7A und 7B zeigen den Koi rektionszustand bei der Entfernung unendlich, 5 die Fig. 8A und 8B zeigen den Korrektionszustand bei einer Entfernung zum Objekt von 1646 Längeneinheiten und bei einer Vorwärtsbewegung des ganzen Objektivs zur Fokussierung; die F i g. 9A und 9B verunschaulichcr; den Korrektions/.ustand, wenn der Abstand zum Objekt ebenfalls 1646 Längeneinheiten betrügt, jedoch nur die rückwärtige Linscngruppe zur Fokussierung vorwärtsbewegt wird.

Aus diesen Korrekturkurven ergibt sich, daß die beiden Ausführungsbeispiele bei erfindungsgemäßer Fokus- iu sierung selbst im Falle einer Nahaufnahme fast keine Verschlechterung der Aberrationen hervorrufen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

IO 202530354045 50 55 Patentansprüche:

1. Weitwinkelobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive mit einem in Abhängigkeit von der Entfernungseinstellung änderbaren Luftabstand zur Korrektur der Änderungen der Aberrationen bei kleinen Objektabständen, in welchen·; bei Änderung des Luftabstandes eine vergleichsweise große Änderung der meridionalen Bildfeldkrümmung und vergleichsweise kleine Änderungen der sagittalen 3ildfeldkrömmung und sphärischen Aberration kompensiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharfeinstellung und die Korrektur der Bildfehler lediglich durch Verschiebung der hinter dem änderbaren l-uftabstand vorgesehenen Linsengruppen erfolgt, deren Vergrößerung 0,82 nicht fibersteigt.

2. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch !,gekennzeichnet durch folgende Daten:

Tabelle 1 100 rf. = 24.59 n\ *> 1,6779 / = = 19831 Γ\ <h = 0,55 = 368,14 η di = 820 nz = 1,7859 = J 27.04 (U = variabel = 63.55 Γ* d₅ = 8,20 nz = 1,7859 = 110,68 rs dt = 10,87 = 59,68 rf, d₇ = 5.46 πα = 1,7859 = 11339 η ds = 9,72 = 57,70 rs <h = 20,69 ns = 136732 = 161.60 Γ* d\o = 032 136C89 no du = 5.46 n_b - 1.6968 = 156.12 Πι dn = 3938 m = 13927 = 47.27 ni d_l} = 8,74 77.10 n> du = 34,90 ns = 1.7859 133.68 n* rf. 5 = 5,46 ng = 134666 71,50 η 5 rf.6 = 3,28 = 368.68 η β rf. 7 = 1439 n.o =. 1.618 25459 Γ\1 rf.8 = 0,82 = -74.43 ns rf. 9 = 15,57 = 1,618 578,40 : 110,25 rio darin bezeichnen:

5535

= 44,24

4424

44,24

4233

55,62

V₁ =

vs = 4424

ν, = 23,88

V₁₀ - 6338

ν,, = 6338

η, Γ2... die Krümmungsradien der Linsen,

rfi, rf2... die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen

n\. n₂... die Brechungsindizes

V|, Vi... die Abbe-Zahlen, und

f die Brennweite des Objektivs.

3. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch !.gekennzeichnet durch folgende Daten:
Tabelle 2
/"= 100

η = 569.68 di = 18.66 Πι = 1.834 = 1312.90 dz = 1,10 η = 172^0 d_s = 8,78 /J₂ = 1,67 γα = 6951 (U = 26,89 η = 17855 d₅ = 8,67 m = 1,67 r₆ = 99,74 d₆ = 2327 η = 42656 d₇ = 2333 n₄ = 1,804 rs = -2013.62 ds = ..10 η, = 10636 ei, = 5,49 = 1,6968 Γιο = 56,06 d\o = 953 η ι = 14921 du = 5,49 n_b = 1,6968 η 2 = 52,82 dn = 4539 m = 15927 Γη = 2175,70 du = 5,49 Για = 873,97 d\A = 3233 nt = 1,64 Γι 5 75,30 = 5,49 ng = 151454 η₆ = -108,45 du = variabel Γη = -186.60 du = 5.49 Πιο = 1.80518 η» = 229.47 dl 8 - 5,49 η«) = -5246.59 dm = 13.72 nu = 1.618 Oo 98,06 (Z₂₀ = 0,82 Οι 260.05 C₂, =■- 1235 Πι 2 = 1.618 Ο.' = -109,93 darin bezeichnen:

r\. ο ■ ■ ■ die Krümmungsradien der Linsen, di, di... die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen n\. ni... die Brechungsindizes vi. V]... die Abbe-Zahlen, und

f die Brennweite des Objektivs.

v, = 37.19

V₂ = 5733

5733

V₄ = 465⁷

= 55.62

V₆ = 55.62 Vl = 3554 Vi = 60.25 V₉ = 54,69

V₁₀ = 25.43

ν,, = 63.38

ν, j = 63,38

IO

15

20

30

35

40

45

50

55