DE2601499C3 - Varioobjektiv - Google Patents

Description

d_u = 13,33

1I₁₁ = 3,78

Brechungsindex /1

;»., = 1,77551

= 1,72600

«5 = 1,79500

/i_h = 1,80518

11, = 1.75700

Ahhescht

··., = 37.8

.■4 = 53,6

''s

= 45,2

ι·,, = 25,4

.•7 = 47.9

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv mil einer objektseitigen negativen Linsengruppe und einer bildseitigen positiven Linsengruppe, die gegeneinander verschiebbar sind, wobei in Reihenfolge von der Objektseite her als erstes Glied eine zum Objekt hin konvexe Meniskuslinse, als zweites Glied eine bikonkave Einzellinse und als drittes Glied eine positive Einzellinse, die zusammen die negative Linsengruppe bilden, und als viertes Glied eine positive Linse, als fünftes Glied eine positive Linse, als sechtes Glied eine negative Linse und als siebtes Glied eine positive Linse, die zusammen die positive Linsengruppe bilden, vorgesehen ist.

Aus der US-PS 3143 590 ist ein Varioobjektiv bekannt, das eine objektseitige negative Linsengruppe und eine bildseitige positive Linsengruppe aufweist, die gegeneinander verschiebbar sind. Die objektseitige Linsengruppe umfaßt ein Kittglied, welches aus einer positiven Linse und einer negativen Linse besteht, und wenigstens eine negative Linse. Die bildseitige Linsengruppe umfaßt mindestens eine positive Einzellinse, ein meniskusformiges Kittglied, welches aus drei Linsen besteht, wobei die konvexe Seite dieses Kittgliedes zum Objekt weist, ein zweites Kittglied, welches aus einer negativen Linse, einer positiven Linse und einer Meniskuslinse besteht, wobei die konvexe Seite des zweiten Kittgliedes zur Bildseite hinweist.

Nachteilig bei diesem bekannten Varioobjektiv ist, daß es einen sehr komplizierten Aufbau hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gut korrigiertes Varioobjektiv mit einer relativen öffnung von I : 2,8 zu schaffen, das einfacher aufgebaut ist als das bekannte Varioobjektiv.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Varioobjektivs mit den Konstruktionsdaten gemäß der im Kennzeichen des Anspruches I bzw. der im Kennzeichen des Anspruches 2 aufgeführten Datentabelle gelöst.

Durch die Erfindung werden Varioobjektive mit

r. einer relativ geringen Baulänge geschaffen. Das erfin-

dungsgmäße Varioobjektiv weist sieben Linsenglieder auf, die in zwei Linsengruppen angeordnet sind. Die erste Gruppe enthält drei der Glieder und läßt sich relativ zu der zweiten Gruppe bewegen, welche die

4(i übrigen vier Glieder enthält.

Im folgenden soll zunächst allgemein der Aufbau des Varioobjektivs nach der vorliegenden Erfindung besc-iricben werden.

Das Varioobjektiv besteht aus zwei Hauptgruppen.

4-. von denen die erste Gruppe negativer Brechkraft drei Linsen und die zweite Gruppe positiver Brechkraft vier Linsen aufweist. Der Abstand zwischen den Gruppen kann geändert werden, um in entsprechender Weise die Brennweite des Objektivs zu variieren. Die

•«ι erste Gruppe weist ein negatives Meniskuslinsenglied.

dessen stärker gekrümmte Linsenfläche bildseilig angeordnet ist. ein zweites, bikonkaves Linsenglied und ein drittes, positives Linsenglied auf. Die /weite Gruppe weist ein viertes, positives Linsenglied, ein

γ, fünftes, positives Linsenglied, ein sechstes, negatives l.insenglied und ein siebtes, positives Linscnglicd auf.

Im folgenden ·νird der Erfindungsgc^enstand anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. I ein Objektiv mit variabler Brennweite gemäß der vorliegenden Erfindung und

F i g. 2, 3 und 4 Diagramme von Aberrationskurven, wobei die Werte Tür die kürzeste, eine mittlere und die längste Brennweite eines ersten erfindungsgemäßen Objektivs mit variabler Brennweite dargestellt sind.

In Fig. 1 sind sieben Linsen I —7 dargestellt, aus denen die erfindungsgemäßen Objektive bestehen.

Die Linsen 1 3 bilden die erste Gruppe, während die Lin-,οη 4 7 die zweite Gruppe bilden. Die Linse I befindet sich auf der Objektseile, wührend die Linse 7 sich auf der Bildseite befindet. In der Beschreibung sollen die folgenden Bezeichnungen verwendet werden:

F: die sich ergebende Brennweite des Objektivs; F₁: Brennweite der ersten Linsengruppe:

/i_;: der Brechungsindex einer rf-Linie der Linse i:

r,: die Abbesche Zahl für die Linse i: i = I für die Linse, die sich am nächsten bei der Objektseite des Objektivs befindet;

/■/ der Krümmungsradius der Linscnfliiche ./. wobei j = I für die Linscnfliiche ist. die sich am nächsten bei der Objektseile befindet:

rf,: der Abstand längs der optischen Achse zwischen der Linscnfliiche /' und der Linscnfliiche (/ t
beginnend von der Objektseite des Systems.

In der Beschreibung soll auf die folgenden Bedingungen Bezug genommen werden, die ein wesentliches Merkmal des Objektivs nach der vorliegenden Erfindung darstellen.

II) ι·, > 40 und ι·, > 40;

(2) 0,81 F₁1 < r₄ < 1.5,7,1.

i3) 0.151 F, j < rf, + rf, + rf, < (U 5 I F₁1:

(4) 1.68 < H₄. 1.68 < ;ι_ν 1,68 < /ι-:

(5) 1.2 <

⁺ '^lci + ^rfi" + 'Ίι + 'Ι: +
rf, + ti ζ + rf, + rf₄ + df

Bedingung (I)

der ersten Linse erhöht wird, können dadurch Lichtstrahlen mit einem höheren Einfallswinkel derarl nachteilig beeinflußt werden, daß Reslaberrationen entstehen. Um die Koma-Aberration unabhängig von der Größe des Winkelbereichs in gewissem Umfang richtig korrigieren zu können, wird eine solche Korrektur an der vierten Linsenfiachc durchgeführt. Wenn die Korrektur an der dritten Linsenfläche durchgeführt wird, wird die Korrekturbedingung stark durch den Unterschied im Einfallswinkel beeinflußt, weshalb die vierte Linsenfläche bevorzugt wird. Wenn r₄ kleiner als 0,8 |F,| ist, besteht die Möglichkeit, daß sogar dann eine zu starke Korrektur erfolgt, wenn diese an der an sich geeigneten vierten Linsenfläche durchgeführt wird, wie es oben beschrieben wurde: dieser Fall sollte deshalb vermieden

I). werden. Wenn andererseits r₄ größer als 1.5 ! F, | ist. besteht die Möglichkeit, daß die Korrektur nichi !lusrcichcnd ist: auch dieser Fail sollte vermieden -'" werden.

Da die Glieder in der ersten Linsengruppc so zusammengesetzt sind, daß sich eine Linsengruppe mit negativer Brechkraft ergibt, ist selbstverständlich der Betrag der Brechkraft der negativen Linse in der ersten Linsengruppe groß. Um den Lichteinfall in einem weiteren Winkel zu erfassen und insbesondere die chromatische Aberration zu eliminieren, muß die Dispersion der Zerstreuungslinse so klein wie möglich

Mit Hilfe dieser Bedingung soll die oben angegebene Anforderung erfüllt werden. Wenn r,. r₂ kleiner als 40 sind, muß eine Korrektur unter Verwendung einer dritten Linse mit einem i-Wert durchgeführt werden, der so klein wie möglich ist. Dadurch verschlechtert sich nicht nur die chromatische Aberration, sondern es treten auch beträchtliche Schwierigkeiten bei der Auswahl des Glasmaterials für die Linse auf. Wenn andererseits eine Korrektur durchgeführt wird, indem die Brechkraft der Zersteuungslinse, welche die erste und zweite Linse enthält, erhöht wird, werden auch die Anforderungen an die dritte Linse zwangsläufig gesteigert, so daß die Zahl der Linsen unter Umständen zunimmt: dies sollte jedoch vermieden werden.

Bedingung (2)

Diese Bedingung betrifft die Brechkraft an der vierten Linsenfläche und setzt diese in Beziehung zum Betrag der Brechkraft der ersten Linsengruppe, um einen Ausgleich der Aberration in der ersten Linsengruppe zu erzielen. Wenn der Betrag der Brechkraft Bedingung (3)

Diese Bedingung dient dazu, die Dimensionierung der ersten Linsengruppe zu bestimmen. Wenn

;> rf, ; rf₂ + rf, größer als 0,35 IF, |ist, wird die Baulängc des Objektes zu groß. Da die erste Linsengruppc beweglich ist. sollte sie auch unter diesem Gesichtspunkt keine zu große Baulänge haben Weilerhin besteht die Gefahr, daß der Ausgleich zwischen dei

JD bei r₂. e, erzeugten Aberration und der bei r< erzeugten Aberration verlorengehen könnte, so daß auch au« diesem Grund der Abstand nicht /n »roß sein sollte Wenn rf, + rf, + rf, kleiner als 0,15 |F, | ist. muß die Krümmung von r₂. r, verringert werden: Hierdurch

π erhöht sich nun die Möglichkeit, daß die Anforderung auf /₄ in Bedingung (2) übergeht; auch dieser Fall sollte vermieden werden.

Bedingung (4)

Durch diese Bedingung soll eine Vergrößerung der Aberration in der zweiten Linsengruppe vermieder und ein einfacher Aufbau ermöglicht werden. Da; bedeutet, daß die Brechungsindizes größer als I.6f

·>■> sein können, um dadurch eine geringere Krümmuni zu ermöglichen: außerdem kann vermieden werden daß die Zahl der Linsen erhöht werden muß. Fernei könnte vermieden werden, daß die Pctzval-Summe. die der Auswahl des Glasmaterials in der ersten Linsen-

>') gruppe zugeordnet ist. kleiner wird, so daß H₄. iu. ndie Bedingung (4) erfüllen können.

Bedingung (5)

ö Diese Bedingung soll eine Vergrößerung des Objektivdurchmessers in Verbindung mit der Bcdinguiu (3) verhindern. Zunächst wird dadurch eine Vcrringe rung der Petzval-Summe vermieden, daß

^h0 ti- 4- Λχ + Ί» + f/lll + i/|l + </|j + ί/,Λ

kleiner gemacht werden; außerdem wird die Aberration von Lichtstrahlen mit höherem Einfallswinke im Frontbereich der zweiten Linsengruppe und die b5 Aberration von Lichtstrahlen mit niedrigerem Einfallswinkel an dem hinteren Bereich der zweiter Linsengruppe korrigiert. Die Baulänge der erster Linsengruppe muß so ausgelegt sein, daß sie kleiner ah

ein bestimmter Wert ist, um die Abmessung der wird, wie oben erwähnt wurde. Deshalb würde die

gesamten Baulängc in bezug auf </₇ + rf„ + d_q + i/_ln + d_u + (Z₁₂

zu verringern, wie oben erwähnt wurde. Wenn in der Bedingung (5)

άη 4- c/s +

du + d_l2 + du

d₂

Baulänge der ersten Linsengruppe zu groß werden, so daß die gestellte Aufgabe nicht gelöst wird. Wenn andererseits die obige Größe größer als 2,2 ist, besteht die Möglichkeit, daß der Objektivdurchmesser erhöht wird, um eine Verringerung der Petzval-Summe und eine Korrektur der Aberration unter der Annahme zu erreichen, daß die erste Linsengruppc eine geeignete Baulänge hat; dies führt jedoch auch zu Schwierigkciten bei der Korrektur der Aberration.
Im folgenden werden in der Form von Daten bll di Kkid d fid

kleiner als 1.2 ist, würde der Nenner zu groß, wobei Tabellen die Koiistruktionsdaten der erfindungsgcangcnommen wird, daß der Zähler klein gemacht mäßen Varioobjektive angegeben.

Varioobjektiv

I

F1 =

F1 =

61.498

71,093

Linsend

iicKc ihI. Ahsliiiul (/

1,98

Hrechu

nusiiulcx "

1,75700

Abbcschc

F = 36 68.5

Ai hl ,·

Linse

= -72.18

28.292

28,420

9,85

Krümmungsradius r

d, =

1.98

/I, =

1,81600

r, = 46.8

- 115.896

-119,378

1,40

1,69350

L1

Ir, =

d2 =

10,19

J

77.925

79,402

3,21

I r2 =

ds =

1,4

in =

1.69680

i5 = 56,5

54,580

L2

(r, =

<>4 =

3.3

I Ί

-1879.350

Ir4 =

d„ =

5,01

».ι =

1,77551

,·., = 37.8

54,2(X)

Ls

fr, =

</„ =

45.989-0,782

-159,222

k =

d-, =

4,99

/I4 =

1,69680

γ* = 56,5

35.335

U

Ir7 =

dK =

2.(X)

J

81,154

Ir8 =

</, =

6.49

/I5 =

1,81600

r5 = 46.8

-131.435

Lf,

Ir, =

dm =

2,60

26,491

I r1(i =

du =

13,24

"h =

1,80518

■ν, = 25.4

99,329

U

[r„ =

dn =

4.19

-48.129

Ir11 =

d» =

3,80

«7 =

1.75700

ι- = 47.9

= -73,78

L1

fr„ =

Krümmungsradius r

Ir1 =

Varioobjektiv

Ir14 =

Linsendicke od. Absland i/

Brechungsindex η

Abbcschc Zahl r

F = 36—68.5

2

Ir2 =

Linse

di =

"ι =

ν, = 47,9

fr3 =

U

i

dz =

Ir4 =

d3 =

/I2 =

η = 50,8

L2

rf4 =

ίο

Fortsetzung	Kriiinmiinusrailiiis r	54,563
Linse	\"'	-1111,494
	I ,	52,129 -187,526
	in	35,850
	{"· ■	83,058
	I rw =	-122.606 26,523
	Jr11 = Ir12 =	101,957 -47.120
L1,	j*- Ir14 =
L1

c ml. Ahsüiiul rf Hrochiiimsmilcx

</₅ = 4,99

</„ = 47,085-0,784

(I₁ = 5,0

d_H = 2,0

(/, = 6.41

ί/ιι, = 2,59

</„ = i 3,33

d_tl = 3.78

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

η., = 1,77551

;i₄ = 1,72600

»ι, = 1,795(K)

η,, = i,805 in

M₇ = 1,75700

Λ hbc-die Ζ« hl .

.·., = 37,8

ι·4 = 53.6

ι·₅ = 45.2

ι·₇ = 47,9

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Varioobjektiv mit einer objektseitigen negativen Linsengruppe und einer bildseitigen positiven Linsengruppe, die gegeneinander verschiebbar sind, wobei in Reihenfolge von der Objektseite her als erstes Glied eine zum Objekt hin konvexe Meniskuslinse, als zweites Glied eine bikonkave Einzellinse und als drittes Glied eine positive Einzellinse, die zusammen die negative Linsengruppe bilden, und als viertes Glied eine positive Linse, als fünftes Glied eine positive Linse, als sechtes Glied eine negative Linse und als siebtes Glied eine positive Linse, die zusammen die positive Linsengruppe bilden, vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende (Construktionsda^n:

F = 36—68,5 F₁ = -72,18 61,498 ^L— lickc nd. Abstand ι/ BrcchuniiMiidcK η Linse Krümmungsradius r h 28,292 dx = 1,98 /I₁ = 1,81600 L₁ U = -115,896 d-, = 10,19 77,925 d\ = 1,4 π, = 1,69680 L_{2 r} 54,580 d* = 3,3 = -1879,3jO d_s = 5,01 H₃ = 1,77551 L₁ U 54.200 du = 45,989-0,782 = -159,222 di = 4,99 n₄ = 1.69680 U r 35,:'5 d„ = 2,00 h 81,15·' d₉ = 6,49 /I₅ = 1,816(K) L₅ I 'Ίο = -131,435 d_w = 2,60 fr„ 26,491 du = 13,24 /i„ = 1,80518 U I ^r\i 99,329 du = 4,19 (γ,λ = -48,129 d_ti = 3,80 /I₇ = 1,757(K) L₁ Ir₁₄

Zahl

ι-, = 46,8

= 56,5

ι·., = 37,8

r₄ = 56,5

r₅ = 46,8

ir, = 25,4

ι-, = 47,9

2. Varioobjektiv mit einer objektseitigen negativen Linsengruppe und einer bildseitigen positiven Linsengruppe, die gegeneinander verschiebbar sind, wobei in Reihenfolge von der Objektseite her als erstes Glied eine zum Objekt hin konvexe Meniskuslinse, als zweites Glied eine bikonkave Einzellinse und als drittes Glied eine positive Einzellinse,

F = 36-68.5 F₁ = -73.78

die zusammen die negative Linsengruppe bilden, und als viertes Glied eine positive Linse, als fünftes Glied eine positive Linse, als sechtes Glied eine negative Linse und als siebtes Glied eine positive Linse, die zusammen die positive Linsengruppe bilden, vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

Krümmungsradius r

Linscndickc nd. Absland </ ßrci'hunpsindcx η

Abbuschc
Zahl r

ri =
r₂ =

r.i =

71,093

28,420

-119,378

79,402

1.98
9,85
1,40
3,21

(1, = 1,75700

= 1.69350

ι·, = 47,9

r₂ = 50,8

Fortsetzung I Krümmungsradius r 54,563 Ui- ι Γ5 = -1111,494 ί 52,129 T₁ = -187,526 - ί Γ« = 35,850
83,058 - \ T₉ =
Ho = -122,606
26,523 J Πι = 101,957 Γ» = -47,120 _ _

lh = 4,99

i/„ = 47,085-0,784

di = 5,0

d* =

</q = 6,41

(/,„ = 2,59