DE2414029A1

DE2414029A1 - Zoomobjektiv

Info

Publication number: DE2414029A1
Application number: DE2414029A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Sekiguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1973-03-23
Filing date: 1974-03-22
Publication date: 1974-10-03
Also published as: FR2222663A1; US3970366A; GB1451717A; JPS5441333B2; JPS49122348A; DE2414029B2; FR2222663B1

Description

Anmelder: Canon Kabushiki Kaisha, No. 30-2, 3-chome, Shimomaruko, Ohta-ku, Japan

Zoomobjektiv

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zoomobjektiv gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

In einem Zoomobjektiv sind ein vorderes Zoomteil zur Bestimmung des Vergrößerungsänderungsverhältnisses der Brennweite und ein rückwärtiger fester Relaisteil enthalten, um den Bereich der Vergrößerungsänderung der Brennweite festzulegen. Es ist ein Zoomobjektiv bekannt, bei dem der rückwärtige feste Relaisteil von einem weiteren Zoomobjektiv ersetzt wird, um hiermit den Bereich der Vergrößerungsänderung zu erweitern. Ein derartiges Zoomobjektiv ist als sogenanntes "Dopoelzoomobjektiv" bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Halo- oder Koma-Aberration zu vermeiden, die bei einem Zoom-, objektiv entsteht, das eine stark veränderliche Vergrößerung aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand ^es HauDtanspruch.es gelöst.

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.Das erfindungsgemäße System besteht aus einem vorderen Zoomteil sowie aus einem rückwärtigen Teil. Der rückwärtige Teil ist als Zoomobjektiv mit Vorderblende ausgestaltet, indem mehrere Objektivglieder, die gegeneinander von einer Richtung in die andere bewegt werden können, in diesem rückwärtigen Objektivteil vorgesehen werden. Sine Blende für die Einstellung des von den schrägen Lichtstrahlen herrührenden Liehtetroms, deren Öffnungsdurchmesser sich mit den beweglichen Gliedern ändert, ist zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe vorgesehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv, bei dem der Bereich der Vergrößerungsänderung aufeinanderfolgend erweitert werden kann, wird das ilalo bevorzugt vermieden, welches bei einer Verwendung von einer Einrichtung entsteht, welche zur Erweiterung des Vergrößerungsanderungsbereiches verwendet wird.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind somit bei einem Zoomobjektiv mit stark veränderlicher Vergrößerung zu sehen, bei dem ein erster Zoomteil objektseitig angebracht ist, mit dem ein zweiter Zoomteil verbunden ist, der hinter dem ersten Zoomteil angeordnet ist, wobei eine .Blende, welche die relative öffnung des Gesamtsystems festlegt, zwischen dem ersten Zoomteil und dem zweiten Zoomteil vorgesehen ist. Des wei'teren · ist eine zweite Blende vorgesehen, deren Öffnungsdurchmesser zusammen mit der Zoomverschiebung des zweiten Zoomteiles geändert wird. Diese zweite Blende ist in einem fest angeordneten, bildseitig gelegenen Abbildungsglied im Inneren des zweiten Zoomteiles angebracht, Die zweite Blende bewirkt eine Ausblendung von außeraxialen Randstrahlen, so daß die Ausbildung eines Kalos vermieden wird.

Die beiliegende Zeichnung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung. Darin zeigen:

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Fig. 1 eine Darstellung von einer konkreten Ausführungsform der ■ ■ Erfindung;

Fig. 2A und Fig. 2B Darstellungen zur Erläuterung eines Zustands, bei dem ein Halo oder ein Koma erzeugt wird;

Fig. 3 eine Darstellung von einem Beispiel eines Zoomobjektivs, bei welchem die vorliegende Erfindung verwirklicht ist;

Fig. 4A mit 4D Aberrationskurven von dem in Fig. J> gezeigten 'System, wobei in Fig. 4ä die sphärische Aberration, in Fig. 4B der Astigmatismus, in Fig. 4C die Bildverzeichnung und in Fig. 4D die Queraberration dargestellt sind.

In Fig. 1 bezeichnet I einen vorderen Zoomteil, II einen . rückwärtigen Zoomteil, der mit dem vorderen Zoomteil gekoppelt ist. Der vordere Zoomteil I enthält ein Fokussierungsglied 1,

ein Variatorglied 2 und ein Korapensatorglied" 5· Der rückwärtige Zoomteil II enthält ein festes Glied 21, ein bewegliches Glied 22 zur Korrektur der Bildverschiebung, ein bewegliches Glied 23, das dazu dient, die Brennweite zu ändern, sowie ein festes Abbildungsglied 24. 11 bezeichnet eine Blende zur Bestimmung der relativen öffnung entsprechend der Objekthelligkeit.

Des weiteren ist eine Blende 20 vorgesehen. Die Blende 20 dient zur Einstellung des Lichtstroms von schräg verlaufenden Bündeln. Sie ist im Inneren des Abbildungsgliedes 24 angebracht. Bei der Blende 20 "wird die Größe der öffnung von einer "Blendenöffnungs- und -schließeinrichtung" 2β geändert, welche mittels einer Einrichtung zur Verschiebung der beweglichen Glieder 2? und 23 bewegt wird. Als Einrichtung zur Verschiebung dieser Glieder wird beispielsweise ein Nockenring verwendet, wobei die Drehung dieses Rings einen Blendenöffnungs- und -schlie3hebel über eine Kombination aus Zahnrädern oder über einen Hebelmechanismus bewegt.

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Als erstes soll im folgenden die^ Wirkungsweise dieses optischen Systems beschrieben werden. Es sei angenommen, < das Zoom-Verh^yltnis des vorderen Zoomteiles I 10 betrage dnß das Zoom-Verhältnis dos rückwärtigen Znorntolles TT ? h':trr>,y;. Die kürzeste Brennweite dos aus dem Teil I und dorn Tell T!" gebildeten Gesamtsystems soll 20 mm betragen.

Wenn der vordere Zoomteil I während des Zoom-Betriebes betätigt wird, ändert sich die Gesamtbrennweite des Systems um 20 mm auf 200 mm. Anschließend wird der rückwärtige Zoomteil TI im Zoom-Betrieb betätigt, so daß die Gesamtbrennweite von 200 ram auf 400 mm geändert wird. Dieses Zoornobjcktiv kann als Zoomobjektiv mit einer 10-fachen Vergrößerung vcrv.'cndet werden, wobei es jede erwünschte Brennweite innerhalb des Bereiches von 20 mm bis 400 mm aufweist, indem der rückwärtige Zoomteil II bei jeder erwünschten Zoom-Stellung festgehalten und der vordere Teil I für den Zoom-Betrieb betätigt wird.

Da der rückwärtige Zoomteil II eine Blende 11 vor den beweglichen Gliedern 22 und 2j5 aufweist, wird er zu einem Zoomobjektiv von einer Vorderblenden-Bauart. Falls die Blende hinter dem beweglichen Glied 23 angeordnet wäre, wäre der Abstand von dem Vorderglied 1 des vorderen Zoomteiles I zu dieser Blende lang, und die Einfallslage eines Licht- . stroms mit schräg verlaufenden Bündeln, welche durch das Vorderglied 1 des vorderen Zoomteiles I hindurchgeht, würde im erheblichen Maße entfernt von der optischen Achse liegen. Zur Umfassung desselben müßte daher der Linsendurchmesser sehr groß v/erden, so daß ein derartiges Objektiv beim Photographieren schwierig zu verwenden wäre. Umgekehrt ergibt sich für ein Bild bei einem Objektiv von einer Vorderblenden-Bauart eine große Änderung in der Randlichtmenge bei einem Zoom-Betrieb, Der Grund hierfür soll im folgenden näher erläutert werden.

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BAD ORIGINAL

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Fig. 2A zeigt den Fall der kürzesten Brennweite eines derartigen Zoomobjektivs von einer Vorderblenden-Bauart, wie es der rückwärtige Zoomteil II ist. Fig. ?B zeigt den Fall der längsten Brennweite für das gleiche Zoomobjektiv. In diesen Zeichnungen ist mit 11 eine Blende und mit 20 eine weitere Blende zur Einstellung des Lichtstroms von schrägen Strahlenbündeln dargestellt. 101 bezeichnet eine rückwärtige Ha.uptebene dieses Zoomobjektivs, während mit 102 ein Halterungsring von einer Objektivfassung bezeichnet ist, welcher den effektiven Durchmesser des Zoomobjektivs festlegt.

Im Falle der kürzesten Brennweite (Fig. 2A¹* ist die Größe des axialen Lichtstroms, d.h. der Durchmesser des axialen Strahlungsbündels üJ_Q, von der Blende-11 bestimmt, während im Falle eines außeraxialen Bündels oo, der untere Strahl L. von der Blende 11 und der obere Strahl Lp von dem wirksamen Durchmesser des Objektivs begrenzt wird, der von dem Teil 102 bestimmt ist. Wenn in diesem Falle der obere Lichtstrahl L„ von der Blende 11 begrenzt wird, tritt keine Vignettierung an dem Teil 102 auf. Die Korrektur von Aberrationen des Objektives wird jedoch andererseits schwierig.Es wird deshalb bei einem Zoom_r objektiv mit vorderer Blendenbauart einer Vignettierung stillschweigend zugelassen.

Während des Zoom-Betriebs verschiebt sich die rückwärtige Hauptebene 101 in Richtung auf die Blende 11, wie dies in Fig. 2B dargestellt ist. Die Lage der Bildebene wird hierbei konstant gehalten. Im Falle der größten Brennweite wird der Durchmesser des axial verlauf end en "Strahlenbündels CO-. und derjenige des außeraxialen Strahlenbündels UL von der Blende 11 bestimmt, und es erfolgt keine Vignettierung. Dafür kommt es zu einer HaIo- oder Koma-Bildung, vrobei durch die hierdurch bedingte Unscharfe die Abbildungsqualität erheblich verschlechtert wird. Der Grund für diese Art von einer Verschlechterung der Abbildungseigenschaften beruht darin, daß sich das Licht im Bildrandbereich ändert,so daß ,man die Anzahl der das Zoomobjektiv bildenden Linsen

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zwecks Aberrationskorrektur erheblich-vermehren muß, um diese Änderung zu vermeiden, was lästig ist.

Wenn bei der vorliegenden Erfindung ein Zoom-Betrieb für den rückwärtigen Zoomteil II durchgeführt wird, erfolgt eine derartige Einstellung der hinter dem beweglichen Glied 23 angeordneten Blende 20 durch' die Einrichtungen 25 und ?6, daß der Öffnungsdurchmesser im Falle der kürzesten Brennweite groß und im Falle der größten Brennweite klein ist (Fig. l). Wenn die beweglichen Glieder 22 und 23 verschoben werden, ändert sich die Brennweite, wobei mit zunehmender Brennweite die öffnung der Blende 20 Tallrnählich abnimmt und sie eine Ahcehiraun, des oberen Bündels der außeraxialen Strahlen derart bewirkt, daß die Lichtmenge im Randbereich immer konstant gehalten wird.

Im folgenden soll ein Zahlenbeispiel im Zusammenhang mit Fig. 3 wiedergegeben werden, wo ein spezielles Beispiel eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs bei einer Anwendung als Fernsehobjektiv dargestellt ist. Die Nummern und Markierungen von Fig. 3 entsprechen denen von Fig. 1, wobei jedoch in diesem Falle A dem Bezugszalchen 21, B dem Bezugszeichen 22, C dem Bezugszeichen 23 und D dem Bezugszeichen 24 entspricht.

Brennweite: 24 bis 800 - ' „ .

Zoom-Verhältnis: 1 : 33,3

Maximale relative öffnung: 1 : 1,8 bis 1 : 4,6 (Kürzeste Brennweite - längste Brennweite)

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-	2	X	59
	5	1CG6.	68
	4	285.	91
	5	280.	26
	6	-1175.	546
	7 8	239.	57
	9	1566.	263 892
	10	273. ' =921.	95
I S	11	564.	69 ·
	12	70.
	15	-87	,245
	14	96.	,25
	15	-783	>8
	^ < 16	-101	.03 ·
		100	8
is		-503.	0
	-204,	.18
	104,	.69
	261	.55 .531
	-200 254	.1214
	-83	.98
	-289	.5181
	79	.7655
17	54	.945
18	451
19
20 - 21
22
25
24
25
^26

1.7552

V>

27.5

1.43	1.51655	64.1
25.51
0.2	1.51655	64.1
17.62
0.2	1.51655	64.1
15.27	- 135.953	- 220.835
* 0.5517	1.816	46.3
5
9	1.816	46.8
2.52	1.92236	20.9
6	- 29.5954	- 7.5434
«235.631	1.7859	44.2
5.02	1.80518	25.4
10 ■

* 5.9945 - 23.6778 - 5.9945 6 1.48749 70.1 0.2

1.48749 70.1

6.5

5.511

12.732

5.5

0.2
3
10.476

1.60511 1.30518

1.7552 1.62041

60.7 25.4

27.5

60.5

·-· 15.1102 - 17.6795 - 16.5754 409840/0838

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	C -	27	"5 TTi	145	5.957

	-		-655.	921	2.5

B -i		29	59*	13	«■ 7,1707
i
		50	125*	27	4,772

		51	—^^»x.»	77	2·5
	52	69.	0452	5.315
	55	-74.	2255	2.5
54	415.	701

1.71756 29«5 1.72 50.5

25.2014 - 45.7055 '-- COOP C,

55

57 53 59 40 41 42

45 44 45

46

47

"43

.49

-500.211 -109.249

145.829 -159.75 1575.05

129.513

110.452

70.8992

162.803 -560.162

7.755 0,2

11.825

0.2

7.372 29.808

6.565 6.773

0.2

79.4554

65.2083 ft ^ ν

7.974 20

69.2 409840/0838

- -—; < Ar* ο

1.60511 60.7

1.60513 25«4

1.60511 60.7

1.51655 64.1

1-.51655 64.1

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In oben stehender Tabelle bedeutet r-.die Krümmungsradien,

d die Linsendicken oder die Dicken der Abstünde zwischen den

Linsen, η die 3rechungsindices der einzelnen Linsen und \? die Abbe¹ sehen Zahlen.

Die mit einem * bezeichneten Zahlen geben den Fall der kürzesten Brennweite, der mittleren und der längsten Brennweite wieder. Mit der Bezeichnung ^>Λ< ist ein Farbauflösungs-Prismensystem dargestellt.

Die Blende zur Festlegung der relativen Öffnung nimmt eine maximale Öffnung von 64,7 mm0 bei 1,5 mrn hinter r20 von Fig. 3 ein. Die Blende 20 für die Justierung des Lichtstroms der schräg verlaufenden Strahlenbündel variiert von 47,3 mm0 bis 28,5 mm0 (von der kürzesten Brennweite bis zur längsten Brennweite), wobei diese 0,1 mm hinter r45 angeordnet ist.

Die Fig. 4a, 4B und 4C zeigen die sphärische Aberration, den Astigmatismus und die Verzeichnung für f = ?4 mir., f - 234,9mm und f = 800 mm des Gesamtobjektivsystems im oben beschriebenen Beispiel. Flg. 4D'zeigt die Queraberration des gleichen Objektivsystems, wobei die in der Zeichnung schraffierten Teile die Bereiche wiedergeben, welche von der Blende 2C erfindungsgemäß ausgeblendet werden, wobei durch das Ausblenden dieser Bereiche die Bildqualität verbessert wird.

Aus obiger Darstellung ist ersichtlich, daß der Bereich einer Vergrößerungsänderung der Brennweite aufeinanderfolgend geändert werden kann, ohne daß es hierbei nötig ist, den rückwärtigen festen Relaisteil des Objektivs auszutauschen, oder eine VergrÖßerungsverstärkungsoptik einzubauen. Eine Justiereinrichtung für den Lichtstrom von schrägen Strahlenbündeln wird gemeinsam mit der Verwendung einer Einrichtung betätigt, ' welche dazu dient, zu diesem Zeitpunkt den Bereich der Vergrößerungsänderung zu variieren, so daß' das obere Strahlenbündel der außerajcialen Strahlen wirksam abgeschirmt wird.

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Claims

Patentansorüche .

l.J Zoomobjektiv mit einer hohen Vergrößerungsänderung, mit einem ersten Zoomteil und mit einem zv/eiten Zoomteil, die hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blende (20) vorgesehen ist, deren Öffnungsdurchmesser im Zusammenhang mit dem Zoom-Betrieb geändert- wird, und daß in dem zweiten Zoomteil (II) mehrere Linsengruppen (22, 23; B, C) angeordnet sind, welche relativ von einer Richtung in die andere bewegt werden können, sowie eine fest angebrachte Abbildungslinsengruppe (24; D), welche derart angebracht is';;, daß sie näher an der Bildebene lieg:; als die beweglichen Linsengruppen, und daß des v/eiteren eine Einrichtung (25) vorgesehen ist, welche die mehreren Ia_nsang_rUpp_er_ (22, 23; 3,. C^N verschiebt, sowie ein von dieser Einrichtung '25^ angetriebenes- Teil (2o), welches den Öffnungsdurchmesser der Blende (20) zwecks Abschirmung des Lichtstroms im Randbereich verändert.
2. Zoomobjektiv -lach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet., da£ die Blende (20) tischen einer nahe an der Bildebene gelegener. Linsengruppe aus den oben erwähnter, uehrersr. Linsengruooen (22, 23; B, C) und der Bildebene angeordnet ist, und daß bei zunehmender Brennweite des Gesamtsystems der C'ffnungsdurchmesser der Blende (20) abnimmt.
3. Zoomobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (20) im Inneren der festen Abbildungslinsengruope (24; D) angeordnet ist.
4. Zoomobjektiv nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zoomteil (i) ein Fokussierungsglied (l) enthält, das am nächsten zu einem Objekt liegt, sowie zv;ei bewegliche Glieder (2, 3)j und daß das zweite Zoomteil (II) ein festes Glied (21; A) gerade hinter den beweglichen Gliedern (2, 3^N

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enthält sowie zwei Glieder (22, 23); -B, C), die relativ von einer Richtung in eine andere bewegt werden können,und ein fest angebrachtes Abbildungsglied (24; D), das näher an der Bildebene gelegen ist als die anderen Glieder, sowie daß eine Blende (11) zur Bestimmung des Öffnungsverhältnisses von dem Gesamtsystem im Inneren des festen Gliedes (21; A) vorgesehen ist, während die v/eitere Blende (20), die zwecks Änderung des Öffnungsdurchmessers von einer Einrichtung (25'¹ angetrieben wird, welche dazu dient, die beiden von einer Richtung in die andere Richtung verschiebbaren Glieder (22, 23; B, C) zu verschieben, im Inneren des fest angebrachten Abbildungsgliedes (2^; D) vorgesehen ist.

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