DE2637668A1

DE2637668A1 - Zoom-objektiv

Info

Publication number: DE2637668A1
Application number: DE19762637668
Authority: DE
Inventors: Naoto Kawamura; Akira Tajima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1975-08-22
Filing date: 1976-08-20
Publication date: 1977-03-03
Also published as: DE2637668C2; JPS6034734B2; JPS5226236A

Description

Zoom-Obj ektiv Die Erfindung betrifft ein Zoom-Objektiv mit einer vorderen Linsengruppe mit negativer Brennweite und einer hinteren Linsengruppe mit positiver Brennweite und mit einem dazwischenliegenden, axialen Zwischenraum, der zur-Veränderung der Brennweite variabel ist.
Ein Zoom-Objektiv besteht gewöhnlich aus einer negativen Frontlinsengruppe und einer positiven hinteren Linsengruppe, die beide in axialer Richtung in unterschiedlichen Relationen zueinander bewegt werden, um die Veränderung der Brennweite des Gesamtobjektivs zu bewirken Solch ein Zoom-Objektiv ist, da es wie ein umgekehrtes Teleobjektiv aufgebaut ist, vorteilhaft, wenn ein vergrößerter Bildwinkel geschaffen werden soll. Solche Zoom-Objektive sind beispielsweise aus der US-PS 3 143 590 und der US-PS 3 848 969 bekannt. Wenn die maximale, axiale Trennung zwischen der vorderen Linsengruppe und der hinteren Linsengruppe bei der Weitwinkeleinstellung des Objektivs auf maximalen Bildwinkel vorhanden ist, ergibt sich bei diesem Zoom-Objektiv der Nachteil, daß der Durchmesser der vorderen Linsengruppe für den vergrößerten Bereich der Bildwinkel bis zu dem maximalen Bildwinkel vergrößert werden muß.
Dieses Problem wird dann schwerwiegend, wenn man ein Zoom-Objektiv entwirft, bei dem der Bildwinkel in einem hohen Maße vergrößert werden soll. Wenn die Vergrößerung des Maximalbildwinkels mit einer engen Begrenzung der Gesamtabmessungen des Zoom-Objektivs auf einem Minimum kompatibel sein soll, wird die tonnenförmige Verzeichnung in der Weitwinkelposition schnell größer, und ihre befriedigende Korrektur wird auf jeden Fall schwierig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zoom-Objektiv der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile der bekannten Zoom-Objektive überwunden werden.
Das erfindungsgemäße Zoom-Objektiv zur Lösung dieser Aufgabe ist in dem Hauptanspruch gekennzeichnet, während die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung charakterisieren. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs besteht darin, daß bei einem stark vergrößerten Bildwinkel bis zu etwa 84° eine Herabsetzung der Gesamtabmessungen des Objektivs auf ein Minimum erzielt werden kann, ohne daß die Korrekturen für die verschiedenen Aberrationen in dem gesamten Zoom-Bereich verschlechtert werden und zwar unabhängig von der erheblichen Vergrößerung des photographierbaren Bereiches (Bildfeld), der in Richtung auf die Weitwinkelseite hin vergrößert worden ist.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß ein Zoom-Objektiv der eingangs genannten Art geschaffen wird, bei dem bei gleichzeitiger Vergrößerung des nutzbaren Bildwinkels nicht nur die Verzeichnung im Weitwinkelbereich sondern auch verschiedene andere Aberrationen reduziert werden, die sonst durch diese Verzeichnungskorrektur in dem mittleren Brennweitenbereich des Zoom-Objektivs beeinflusst würden. Insbesondere wird die sphärische Aberration im Teleobjektivbereich reduziert. Gleichzeitig kann jedoch der Durchmesser der Linsen in der vorderen Linsengruppe des gesamten Objektivs und ihre körperliche Länge entlang der optischen Achse reduziert werden.
Es hat sich gezeigt, daß die genannte Aufgabe bei dem erfindungsgemäßen Zoom-Objektiv dadurch realisiert werden kann, daß man eine der brechenden Flächen in der streuenden, ersten Linsengruppe als asphärische Fläche mit bestimmten Formkonstanten ausbildet und bestimmte Erfordernisse erfüllt, die noch im einzelnen beschrieben werden. Durch diese Modifikation wird es möglich, ein Zoom-Objektiv der eingangs genannten Art so auszulegen, daß der Bildwinkel bis zu etwa 84° vergrößert werden kann, wobei die Gesamtabmessungen des Objektivs auf ein Minimum begrenzt werden können. Gleichzeitig kann auch ein hohes Maß an Korrektur der verschiedenen Aberrationen in dem gesamten Brennweitenbereich und auch in dem gesamten, vergrößerten, zusätzlichen Bildwinkelbereich erreicht werden.
Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zoom-Objektives der eingangs genannten Art hat die erste Linsengruppe eine asphärische Fläche, um die Gesamtabmessungen des Objektivs auf ein Minimum herabzusetzen, ohne eine Verschlechterung der Korrektur der verschiedenen Aberrationen in dem gesamten Brennweitenbereich unabhängig von der großen Erhöhung des photographierbaren Bereiches hinnehmen zu müssen, der auf der Weitwinkelseite zusätzlich gewonnen worden ist.
Das erfindungsgemäße Zoom-Objektiv eignet sich besonders für die Verwendung in einer kleinen Kamera oder als Zoom-Objektiv mit Superweitwinkelbereich für Filmkameras oder Fernsehkameras, da bei dem erfindungsgemäßen Zoom-Objektiv eine konstante Bildebene in einer mechanisch kompensierten Weise bei einer Änderung der Brennweite in dem-gesamten, axialen Bewegungsbereich der vorderen Linsengruppe und der hinteren Linsengruppe des Objektivs beibehalten werden kann.
Ausführungsbeispiele- der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zoom-Objektivs aus zwei Linsengruppen, wobei eine negative, vordere Linsengruppe und eine positive, hintere Linsengruppe in zwei verschiedenen Positionen dargestellt sind; Fig. 2 ein Diagramm der Geometrie, die bei der Formgebung einer asphärischen Fläche berücksichtigt wird; Fig. 3 ein Diagramm der Geometrie, die bei der Berechnung der Größen der Änderungen verschiedener Aberrationen wegen der Einfügung der asphärischen Fläche berücksichtigt werden, in dem man achsparallele und schrägeinfallende Strahlen verfolgt; Fig. 4A, 4B und 4C Blockdiagramme eines ersten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs, wobei Fig. 4A eine Weitwinkelstellung, Fig. 4B eine Zwischenstellung und Fig. 4C eine Telestellung zeigt; Fig. 5A, B und C graphische Darstellungen, die die verschiedenen Aberrationen bei dem in Fig. 4 gezeigten Zoom-Objektiv darstellen, wenn dieses in Weitwinkelstellung, Zwischenstellung bzw.
Telestellung eingestellt ist; Fig. 6 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs, wobei Fig. 6A eine Weitwinkelstellung, Fig. 6B eine Zwischenstellung und Fig. 6C eine Telestellung darstellt; Fig. 7A, B und C graphische Darstellungen, die die verschiedenen Aberrationen des in Fig. 5 gezeigten Zoom-Objektivs zeigen, wenn dieses in Weitwinkelstellung, Zwischenstellung bzw. Telestellung eingestellt ist; Fig. 8 ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs,wobei Fig. 8A eine Weitwinkelstellung, Fig. 8B eine Zwischenstellung und Fig. 8C eine Telestellung darstellt; Fig. 9A, B und C graphische Darstellungen, die die verschiedenen Aberrationen des in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispieles zeigen, wenn dieses in Weitwinkelstellung, Zwischenstellung bzw.
Telestellung eingestellt ist; Fig. 10 ein Blockdiagrammeines vierten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs, wobei Fig. iOA eine Weitwinkelstellung, Fig. lOB eine Zwischenstellung und Fig. lOC eine Telestellung zeigt; Fig. llA, B und C graphische Darstellungen, die die verschiedenen Aberrationen des in Fig. 10 gezeigten Zoom-Objektivs darstellen, wenn dieses in Weitwinkelstellung, Zwischenstellung bzw.
Telestellung eingestellt ist; Fig. 12 ein Blockdiagramm enes fünften Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs, wobei Fig. 12A eine Weitwinkelstellung, Fig. 12B eine Zwischenstellung und Fig. 12C eine Telestellung darstellt; und Fig. 13A, B und C graphische Darstellungen, die die verschiedenen Aberrationen des in Fig. 12 gezeigten Zoom-Objektivs zeigen, wenn dieses in Weitwinkelstellung, Zwischenstellung bzw. Telestellung eingestellt ist.
In den Fig. 4,6,8,10 und 12 sind fünf bevorzugte, praktische Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs dargestellt, die jeweils in der Richtung von vorne nach hinten, in der das Licht in das Zoom-Objektiv von der Objektseite her eintritt, eine erste Linsengruppe I, die eine negative Brennweite und eine asphärische Fläche bei R1 hat, und eine zweite Linsengruppe II, die eine positive Brennweite hat und eine in einem Luftzwischenraum in dieser Gruppe angeordnete Blende trägt, aufweisen,wobei der axiale Abstand zwischen der ersten Linsengruppe I und der zweiten Linsengruppe II variiert wird, um die Brennweite des gesamten Objektivs zu verändern. Die erste Linsengruppe I hat eine positive Linse, die an der hintersten Position in dieser Gruppe liegt und so ausgeführt ist, daß sie gleichzeitig dazu beiträgt, den angegebenen Variationsbereich der Brennweite und eine ausgezeichnete Korrektur in den Bildaberrationen in dem gesamten Zoom-Bereich zu erzielen. Mit anderen Worten ist die positive Linse so ausgelegt, daß sie die hintere Hauptebene der ersten Linsengruppe I so weit nach hinten verschiebt, daß es möglich ist, die erste Linsengruppe I und zweite Linsengruppe II in der Telestellung möglichst dicftbeieinander anzuordnen, ohne daß diese Linsengruppe miteinander in Kontakt kommen, und daß ferner die sphärische Aberration aufgrund der streuenden Linsen, die Bestandteil der ersten Linsengruppe I sind, die insgesamt eine streuende Linsengruppe darstellt, in der Telestellung reduziert werden kann, und daß schließlich der Astigmatismus, der sich aus der Einfügung der asphärischen Fläche in die erste Linsengruppe ergibt, in den Weitwinkelstellungen genügend reduziert werden kann.
Obwohl die sonst auftretende, spharische Aberration, die in den Telestellungen überkorrigiert ist, bis zu einem gewissen Maß durch eine geeignete Auslegung der zweiten Linsengruppe II kompensiert werden kann, ist es unter dem Gesichtspunkt, eine gute Stabilität der Aberrationskorrektur in dem gesamten Zoom-Bereich aufrechtzuerhalten, bevorzugt, die sphärische Restaberration der ersten Linsengruppe I auf ein Minimum herabzusetzen.
Die zweite Linsengruppe II, die eine Sammellinse bildet, weist eine doppelt konkave Linse auf, die von zwei konvergierenden Linsengruppen eingefasst ist. Durch diese Anordnung kann man weiter dazu beitragen, die Stabilisierung der Aberrationen während der Brennweitenveränderung und die Errechnung einer geeigneten Linsenanordnung für ein Zoom-Objektiv gleichzeitig zu erreichen. In anderen Worten ist die doppelt konkave Linse so ausgelegt, daß aus den verschiedenen Aberrationen die sphärische Aberration, die in den Telestellungen einer großen Variation unterworfen ist, und der Astigmatismus, der in den Weitwinkelstellungen in hohem Maße vergrößert wird, weil die asphärische Fläche in die erste Linsengruppe I eingeführt wird, gut kompensiert werden können, und daß ferner die vordere Hauptebene der zweiten Linsengruppe II soweit nach vorne wie möglich verschoben wird, um sicherzustellen, daß selbst bei erhöhten Zoom-Verhältnissen die erste Linsengruppe I und die zweite Linsengruppe II voneinander durch einen genügend großen LuStabstand getrennt sind, wenn sie in die Telestellungen bewegt worden sind, bei denen der Luftzwischenraum bei einem Minimum ist. Bei dem erfindungsgemäßen Zoom-Objektiv hat die zweite Linsengruppe II drei positive Linsen, die von vorne her nacheinander angeordnet sind, um zu einer guten Korrektur der sphärischen Aberration in den Telestellungen biezutragen. Es hat sich gezeigt, daß mindestens drei solcher positiver Linsen erforderlich sind.
Während das erfindungsgemäße Zoom-Objektiv in Bezug auf die bevorzugte Stelle der asphärischen Fläche in der ersten Linsengruppe I auf der Basis der folgenden, speziellen Erfordernisse spezifiziert ist, ist es bei einer allgemeinen Ausführung der Erfindung vorteilhaft, die vorderste Linse in der ersten Linsengruppe 1 für die Anordnung der asphärischen Fläche an dieser Linse auszuwählen.
Das erfindungsgemäße Zoom-Objektiv befriedigt zusätzlich zur Erfüllung des oben erwähnten allgemeinen Erfordernisses, daß eine Linsenfläche in der Linsengruppe I asphärisch ist, die folgenden, speziellen Erfordernisse: (1) -3,0 < ## < -1,17 (2) 0,54 < ## < 1,5 (3) 0,35 < ### < 0,8 (4) 0,7 < ### < 2,0 hwi (5) 0 < #i < 0,3 wobei: f1: Brennweite der ersten Linsengruppe; fW: minimale Brennweite des gesamten Objektivs; #W: axialer Abstand in Luft zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe bei den Positionen minimaler Brennweite (Weitwinkelstellung); hwi:Höhe des Einfallspunktes eines paraxialen Strahles auf i-te Oberfläche (asphärische Fläche) über der optischen Achse, wenn das Objektiv in Weitwinkelstellung ist und das Objekt sich in unendlichem Abstand befindet; hwi:Höhe des Einfallspunktes eines paraxialen Pupillenstrahles auf die i-te Oberfläche (asphärische Fläche) von der optischen Achse, wenn das Objektiv in Weitwinkelstellung ist und das Objekt sich unter unendlichem Abstand befindet; Höhe des Einfallspunktes eines paraxialen Pupillenstrahles auf die i-te Oberfläche (asphärische Fläche) von der optischen Achse, wenn das Objektiv in Telestellung ist und das Objekt sich unter unendlichem Abstand befindet.
Im Zusammenhang mit den angegebenen Größen ist zu beachten, daß die oberen und unteren Grenzwerte der Bereiche der oben definierten Größen dadurch bestimmt werden, daß man die paraxialen Strahlen verfolgt, wobei man die unten angegebenen Anfangswerte berücksichtigt; αWI = 0; αTl = 0; αWl = -1,0; αTl = ## hWl = 1,0; HTl = fT; hWl = -tW; hTl = ## T wobei & der Neigungswinkel des Strahles gegenüber der optischen Achse, der Index W und der Index T die Weitwinkelstellung bzw. die Telestellung, Wt den axialen Abstand zwischen der ersten Linsenoberfläche und der Eintrittspupille in der Weitwinkelstellung, tT der axiale Abstand zwischen der ersten Linsenfläche und der Eintrittspupille in der Telestellung und Ft die maximale Brennweite des gesamten Objektivs bedeutet.
Die Bedingungen (1) und (2) bedeuten eine Leistungsverteilung des Objektivs. Wenn die obere Grenze der Bedingung (1) verletzt wird, wird es schwieriger, eine befriedigende Korrektur der Verzeichnung und auch verschiedener anderer Aberrationen zu erreichen. Wenn die untere Grenze verletzt wird, wird die Baugröße des gesamten Objektivs vergrößert, was dem oben erwähnten Ziel der Erfindung widerspricht, das in der Schaffung eines kompakten Zoom-Objektivs liegt, obwohl die Aberrationskorrektur einfacher durchgeführt werden kann.
Die obere Grenze der Bedingung (2) bezweckt ebenfalls eine Begrenzung der Gesamtbauabmessungen des Objektivs auf ein Minimum, während die untere Grenze der Bedingung (2) festgelegt ist, um eine genügend große, axiale Bewegung der Steuerlinsengruppen des Zoom-Objektives sicherzustellen, so daß vermieden wird, daß das Zoom-Verhältnis zu sehr verkleinert wird.
Die Bedingungen (3) und (5) betreffen die Formgebungskonstanten für die asphärischen Flächen. Diese Größen werden im folgenden erläutert. Die Formgebung einer asphärischen Fläche wird allgemein unter Verwendung von Koordinaten X und Y ausgedrückt, wie in Fig. 2 dargestellt ist,wobei die Abszisse X parallel zu der optischen Achse liegt, und die Ordinate senkrecht zu der optischen Achse steht, wobei der Ursprung mit dem Scheitelpunkt der asphärischen Fläche zusammenfällt. Folglich wird die Größe der Abweichung X der asphärischen Flächenkurve von der Ordinate bei der Höhe H eines Punktes der asphärischen Fläche über der optischen Achse ausgedrückt durch: wobei R der Krümmungsradius eines paraxialen Teiles der- asphärischen Fläche an ihrem Scheitel und B,C und D Formgebungskonstanten sind.
Der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung (11) enthält nur einen Parameter R, das heißt den Krümmungsradius eines paraxialen Teiles der asphärischen Fläche. Der zweite Term enthält eine Formgebungskonstante B, die mit dem asphärischen Koeffizienten Y dritter Ordnung wie folgt zusammenhängt: + - 8 ( N' - N) D . . . . . . (12) wobei N der Brechungsindex des Mediums, das den einfallenden Strahl enthält und N' der Brechungsindex des Mediums ist, das den gebeugten Strahl enthält.
Der dritte Strahl enthält ebenfalls eine Formgebungskonstante C, die mit dem asphärischen Koeffizienten 5a fünfter Ordnung wie folgt zusammenhängt: n w 48 ( N' - N ) C . . . . , (13) Es sei nun angenommen, daß eine asphärische Fläche dadurch gebildet wird, daß man eine sphärische Fläche mit einem Krümmungsradius R abwandelt. Die entsprechenden Beträge der Abweichungen der Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung, das heißt des sphärischen Aberrationskoeffizienten (I), des Komakoeffizienten (II), des Astigmatismusaberrationskoeffizienten (III) des zu der sagittalen Bildfeldkrümmung gehörenden Aberrationskoeffizienten (IV) und des Verzeichnungskoeffizienten (V) sind dann als Funktion des sphärischen Koeffizienten = wie folgt gegeben: - @ h4 #II = h3## #III = h²#²# ..... (14) IV - h2h2 = h wobei h und h Größen sind, die von Spurstrahlen in Bezug auf die Lage und die öffnung der Blende ausgewählt sind. Einerder Strahlen, das heißt der Strahl 1, verläuft, wie in Fig. 3 gezeigt ist, entlang der optischen Achse und schneidet die einzelnen, brechenden Flächen (i,j) unter den entsprechenden Höhen hi und hj, und er schneidet die optische Achse bei dem bildseitigen Brennpunkt. Der andere Strahl, das heißt der Strahl 2, tritt in das Objektiv unter einem schrägen Einfallswinkel ein und verläuft durch die Mitte 4 der öffnung der Blende 3, und die Einfallspunkte des Strahles 2 auf die einzelnen Flächen (i,j) liegen auf den Höhen hi und hj.
Aus der Gleichung 14 ist ersichtlich, daß, da die Höhen h und h für eine bestimmte Fläche während der Zoom-Bewegung variiert werden, die Einführung einer asphärischen Fläche mit einem bestimmten Koeffizientenip bewirkt, das alle Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung bei der Zoom-Bewegung um bestimmte Beträge verändert werden, die sich bei den verschiedenen Aberrationsarten unterscheiden.
Die Bedingung (3) dient folglich. dazu, die richtige Stelle der asphärischen Fläche in der ersten Linsengruppe zu bestimmen. Wenn die Fläche, die die Bedingung (3) erfüllt, zur Abwandlung zu einer asphärischen Fläche ausgewählt wird, wird die Aberrationskorrektur hauptsächlich für die tonnenförmige Verzeichnung wirksam, die in den Weitwinkelstellungen durch diese Abwandlung am schwerwiegendsten beeinflusst wird, wobei eine minimale Baugröße des Objektivs erhalten wird. Gleichzeitig wird verhindert, daß die verschiedenen Aberrationen nicht so sehr durch die Modifikation beeinflusst werden, so daß ein Beitrag zur Stabilisierung der Aberrationen bei der Zoom-Bewegung geleistet werden kann. Wenn die obere Grenze der Bedingung (3) verletzt wird, kann die asphärische Fläche, die in den Weitwinkelstellungen einen Beitrag zu der guten Korrektur der Verzeichnung liefert, bei den Telestellungen zu einer starken Verschlechterung der Aberrationen beitragen. Daher können dann die Aberrationen mit der Zoom-Bewegung so stark verändert werden, daß eine gute Korrektur der Aberrationen schwer durchzuführen ist.
Wenn andererseits die untere Grenze verletzt wird, werden die Durchmesser der Linsen in der vorderen Linsengruppe I so sehr erhöht, daß es unmöglich ist, ein Zoom-Objektiv mit kompaktem Aufbau zu entwerfen.
Die Bedingung (4) dient dazu, die Funktion der asphärischen Fläche in den Weitwinkelstellungen sehr wirkungsvoll zu machen. Die Anordnung der asphärischen Fläche für den Hauptzweck der Korrektur der tonnenförmigen Verzeichnung, die in den Weitwinkelstellungen unerwünscht wird, beeinflusst gleichzeitig die Aberrationskoeffizienten I bis V dritter Ordnung in der Weise, wie durch die Gleichungen (14) in Bezug auf den gemeinsamen Faktor des asphärischen Koeffizienten w gezeigt ist. Solange der asphärische KoeffizientF nicht gleich Null ist, führt eine gute Korrektur der Verzeichnung nicht gleichzeitig zu einer guten Korrektur der anderen Aberrationen.
Die Bedingung (4) dient dazu, die Lösung dieses Aberrationsproblems zu erleichtern, wodurch die Variationen des Astigmatismus (oder der Feldkrümmung) bIII (nIV), die verhältnismäßig empfindlich auf Änderungen der VerzeichnungA V während der Zoom-Bewegung reagiert, wenigstens auf ein Minimum herabgesetzt wird, wie aus den Gleichungen (14), insbesondere aV = hh3t und AlIl = h2h2? ersichtlich ist. Mit anderen Worten wird durch Vergrößerung des Wertes h im Vergleich zu dem Wert h, das heißt durch Vergrößerung des Wertes ##/h#, ermöglicht, die Änderung des Astigmatisnus #III im Vergleich zur Änderung der Verzeichnung tV herabzusetzen. Aus den Gleichungen (14) ergibt sich auch, daß die Variationen der Koma und der sphärischen Aberration, das heißt #II = hat und tI = h w , durch Erfüllung der Bedingung (4) automatisch vermindert werden können. Wenn die untere Grenze der Bedingung (4) verletzt wird, trägt die asphärische Fläche in einem größeren Maße zur Steuerung der anderen Aberrationen als der Verzeichnung bei. Insbesondere wird der Astigmatismus stark vergrößert, so daß es schwierig ist, diesen Astigmatismus durch die Form der anderen, sphärischen Linsenflächen außer der asphärischen Fläche zu kompensieren. In diesem Fall ist es erforderlich, den asphärischen Koeffizienten zu erhöhen, um die Korrektur für die Verzeichnung befriedigend durchzuführen, das heißt der Betrag der Abweichung von der sphärischen Fläche muß vergrößert werden, wodurch die Schwierigkeiten größer werden, die asphärischen Linsen mit den angegebenen Toleranzen herzustellen.
Wenn andererseits die obere Grenze der Bedingung (4) verletzt wird, wird die Abmessung des Objektivs vergrößert, was auf Kosten der Kompaktheit geht. Daher ist es erwünscht, den Wert ß h/hj so hoch wie möglich zu machen, so daß die Abmessungen des gesamten Systems auf ein Minimum herabgesetzt werden.
Die Bedingung (5) betrifft die Formgebung der asphärischen Fläche, um die tonnenförmige Verzeichnung zu reduzieren. Im allgemeinen besteht bei einem Zoom-Objektiv, das eine negative, vordere Linsengruppe und eine positive, hintere Linsengruppe hat, wobei die Blende in der hinteren Linsengruppe liegt, die Gefahr, daß die Verzeichnung, insbesondere die tonnenförmige Verzeichnung, unterkorrigiert wird, so daß der Verzeichnungskoeffizient eine positive, große Größe wird. Um dies durch Verwendung einer asphärischen Fläche zu korrigieren, ist es erforderlich, daß die Änderung der Verzeichnung, die mit tV = hh3 definiert wird, negativ ist. Da h > 0, und h - O ist, istipO. Wenn die obere Grenze der Bedingung (5) verletzt wird, werden andere Aberrationen außer der Verzeichnung in einem solchen Maße verschlechtert, daß diese Aberrationen durch keine Formgebung der sphärischen Flächen außer der asphärischen Fläche kompensiert werden können. Insbesondere wird der Astigmatismus in Abhängigkeit von dem Bildwinkel stark variiert und auch in seinem Wert erhöht. Durch Erfüllung der Bedingung (5) ist es möglich, eine gute Korrektur der verschiedenen Aberrationen zu erreichen.
Die Ausführungsbeispiele 1 bis 5 des erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs sind schematischen in ihrer praktischen Ausführung in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt. Die numerischen Daten für diese Ausführungsbeispiele sind unten angegeben. R bedeutet den Krümmungsradius einer bestimmten Fläche des Zoom-Objektivs, wobei der Index die Nummer einer Fläche angibt und die Nummern von vorne nach hinten fortlaufend' vergeben sind. Das negative Vorzeichen zeigt an, daß die Fläche konkav zur Vorderseite ist. D bedeutet den axialen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Linsenoberflächen. N gibt den Brechungsindex eines bestimmten Linsenelementes an, während 2 die Abbe'sche Zahl eines einzelnen Linsenelementes bezeichnet.
Fig. 4 zeigt das erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs, wobei Fig. 4A eine Weitwinkelstellung, Fig. 4B eine Zwischenstellen und Fig. 4C eine Telestellung (Einstellung auf Teleobjektiv) zeigt. Dieses Zoom-Objektiv besteht aus einer ersten Linsengruppe mit negativer Brechkraft die aus Linsen mit den Oberflächen R1 bis R8 besteht und aus einer zweiten Linsengruppe mit positiver Brechkraft, die aus den Linsen mit den Flächen R9 bis R22 besteht, wobei R12 ausgenommen ist, das eine öffnung in der Blende des Zoom-Objektivs bezeichnet, die in dem Zwischenraum zwischen den Flächen R12 und R13 liegt. Die erste Fläche R1 ist asphärisch. Der Zwischenraum D8 zwischen den Flächen R8 und R9 wird zum Zwecke der Brennweitenverstellung (Zoom-Bewegung) variiert.
Die Fig. 5A, B und C zeigen die Aberrationen für die Linsenzustände, die in den Fig. 4A, B bzw. C gezeigt sind, wobei I: sphärische Aberration dritter Ordnung II: Koma dritter Ordnung III: Astigmatismus dritter Ordnung P: Petzval-Summe dritter Ordnung V: Verzeichnung dritter Ordnung Is: Sphärische Aberration der Pupille I+: Sphärische Zonen-Aberration fünfter Ordnung 11*: Zonen-Koma fünfter Ordnung IF: Meridionale, sphärische Aberration fünfter Ordnung bei schräg einfallenden Bündeln IIp: Pfeilartiges Koma fünfter Ordnung bei schräg einfallenden Bündeln A I : Sphärische Aberration fünfter Ordnung bei schräg einfallenden Bündeln TI: Koma fünfter Ordnung bei schräg einfallenden Bündeln III: Astigmatismus fünfter Ordnung bei schräg einfallenden Bündeln ##: Feldkrümmung fünfter Orderung bei schräg einfallenden Bündeln #: Verzeichnung fünfter Ordnung bei schräg einfallenden Bündeln II : Zusätzliches Zonenkoma fünfter Ordnung z 1z : Zusätzliches sphärisches Koma fünfter Ordnung IIz : Zusätzliches Koma fünfter Ordnung bedeutet.

Die Fig. 5A, B und C zeigen das zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs in Weitwinkelstellung, Zwischenstellung bzw. Telestellung. Die Fig. 7A, B und C zeigen die Aberrationen des in Fig. 6 gezeigten Zoom-Objektivs in Weitwinkelstellung, Mittelstellung bzw. Telestellung. Die numerischen Daten für das zweite Ausführungsbeispiel werden unten angegeben: BEISPIEL I f=1.0 # 1.4774, #Bildwinkel = 43°#31.7°, F#=3.5

Fläche o. R D

Erste #1 3,62737 0,08333 1,62299 58,2

Linsengruppe (asphärisch)

#2 1,04256 0,5188@

#3 0,93277 0,12740 1,58267 46,4

#4 1,28198 0,17065

#5 2,19293 0,12794 1,62299 58,2

#6 0,92838 0,09632

#7 0,96092 0,17802 1,72000 42,1

#8 2,14754 variabel

#9 2,25698 0,08093 1,63930 44,9

#10 16,56349 0,0125

11 1,30828 0,11431 1,60311 60,7

Zweite #12 4,82481 0,13649

#13 Blende 0,17346

#14 2,49549 0,10860 1,62299 58,2

Linsengruppe

#15 -2,24538 0,075

#16 -0,88319 0,11667 1,62004 36,3

#17 1,53172 0,0625

#18 -2,64252 0,04167 1,80518 25,4

#19 2,38707 0,12500 1,72000 43,7

#20 -094478 0,00833

#21 -6,06387 0,10417 1,7725 49,7

#22 -1,61488

Abstand der Linsengruppen während der Zoom-Bewegung bei im unendlichen Objekt

f 1,0 1,1667 1,4774

D8 0,8868 0,5009 0,04167

Formgebungskonstanten für die asphärische Fläche R1: B1 = 2,932 x 10-2 C1 = 1,010 x 10 D1 = 6,3508 x 10-5 E1 = 4,2858 x lo Werte für die Bedingungen (1) bis (5) -1,875 fw (2) : ##=0,8868

(3) : #####=########=0,5344

(4) : #####=########=1,1796

(5) : #1=0,1461 Verfolgung eines Strahles in Weitwinkelstellung

Fläche No. 'α' h 'α' h
1 1 0,000000 1,000000 -1,000000 -1,179592
2 0,173123 0,991181 -1,206215 -1,118253
3 -0,423910 1,209361 -0,530641 -0,845141
4 -0,056404 1,213865 -0,787466 -0,782258
Erste
Linsen- -0,612537 1,317564 -0,429074 -0,709618
gruppe 6 -0.235231 1.335961 -0.62285 -0.660170
7 -1,138911 1,444790 -0,185728 -0,642423
8 -0,047679 1,449686 -0,670942 -0,573533
9 -0,936920 1,928539 -0,477385 -0,147776
10 0,013725 1,927867 -0,519579 -0,122328
11 -0,061281 1,928627 -0,514820 -0,115944
Zweite 12 0,834931 1,869563 -0,568697 -0,075714
Linsen- 13 0,599359 1,788406 -0,559157 -0,000000
gruppe 14 0,599359 1,685268 -0,559157 0,096220
15 1,023452 1,617332 -0,534944 0,131729
16 1,475784 1,507527 -0,498102 0,168790
17 0,408949 1,478310 -0,617550 0,212910
18 -0,194268 1,490356 -0,704427 0,256587
19 -0,670025 1,505698 -0,786335 0,274592
20 -0,724185 1,557910 -0,796213 0,331997
21 0,1472588 1,354003 -0,541175 0,336471
22 0,273030 1,554003 -0,584383 0,336471
1,000000 -0,426980

Verfolgung eines Strahles in Telestellung

Fläche No. 'α' h 'α' h

# 1 0,000000 1,477433 -0,676849 -0,630335

# 2 0,255778 1,464405 -0,785975 -0,590300

# 3 -0,626299 1,786750 -0,430411 -0,368774

Erste

Linsen # 4 -0,083334 1,793405 -0,542478 -0,325455

gruppe # 5 -0,904983 1,946614 -0,393368 -0,258860

6 -0,347538 1i973793 -0,467497 -0,222299

# 7 -1,682665 2,134581 -0,317128 -0,191996

# 8 -0,070443 2,141814 -0,462140 -0,144545

# 9 -0,793264 2,173649 -0,413359 -0,127957

#10 -0,172633 2,182104 -0,449893 -0,105922

#11 -0,257531 2,185298 -0,445772 -0,100394

#12 0,757953 2,131680 -0,492424 -0,065559

Zweite #13 0,489353 2,065418 -0,484164 -0,000000

Linsen-

14 0,489353 1,981210 -0,484164 0,083315

gruppe

15 00,987919 1,915632 -0,463198 0,114062

16 1,523680 1,802264 -0,431297 0,146152

17 0,248168 1,784527 -0,534725 0,184354

18 -0,479900 1,814282 -0,609950 0,222173

19 -1,059062 1,838533 -0,680873 0,237764

20 -1.125194 1.919656 -0.689425 0,287470

21 0,349469 1,916767 -0,468593 0,291344

22 0,103328 1,916767 -0,506006 0,291344

1,000000 -0,369714

In den vorstehenden Tabellen für die Verfolgung des Strahlenganges bedeuten 'α' und # die Tangen-swerte der Neigungswinkel der paraxialen Strahlen bzw. der paraxialen Pupillenstrahlen in Bezug auf die optische Achse des Zoom-Objektivs, wobei der Einfallswinkel eine positive Größe ist, wenn die Drehung im Uhrzeigersinn ein Lineal von der Richtung der optischen Achse in die des Strahles bringt, und der Einfallswinkel eine negative Größe ist, wenn diese Drehung im Gegenuhrzeigersinn erfolgen muß. h und h bezeichnen die Größen, die schematisch in Fig. 3 gezeigt sind, und sie haben kein Vorzeichen, wenn der Einfallspunkt in den Teilbereich oberhalb der optischen Achse (auf Blickrichtung wie in Fig. 3) fällt und sie haben ein negatives Vorzeichen, wenn der Einfallspunkt in den entgegengesetzten Teilbereich fällt. Die erwähnten Anfangswerte sind für diese. Tabellen und auch für die folgenden Tabellen gültig, die im folgenden im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen II bis V gegeben werden.

Seidel Aberrations-Koeffizient Weltwinkel- Zwischen- Telestellung stellung stellung f = 1,0 f = 1,667 f = 1,4774 L 0,006283 0,004537 -0,000779 T 0,000908 0,000472 -0,000438 I 1,19712 1,36879 1,63583 II -0,03259 -0,03803 -0,08749 III 0102687 0102723 0,02565 P 0,09070 0,09070 0,09070 V 0X21930 0,13874 0,5242 I -227,00904 -274114741 -287,56387 II -25,49871 -27,52621 -11,22614 IF -1,54211 -1,91743 -0,00400 IIP 0,53520 0,51273 0,45421 I -7,40910 -8,64218 -9,20373 II 0,27802 0,02480 -0,36702 III 0,07906 0,06639 -0,01767 IV -0,54699 -0,44821 -0,40812 -1,17295 -0,65876 -0,22918 IIz 0,04636 0,05236 0,07975 IIz -0,03390 -0,03083 -005446 BEISPIEL II f = 1,0#1,4774 # = 43°#31,7° F No. = 3,5

Fläche No. R D N

1 3,31247 (asphärisch) 0,10334 1,62299 58,2

2 1,01729 0,53234

3 2,85951 0,12401 1,64769 33,8

4 5,63059 0,02067

Erste

Linsen- # 5 5,71514 0,07440 1,62299 58,2

gruppe # 6 0,91837 0,19381

# 7 1,01447 0,16948 1,74400 44,8

# 8 1,77327 variabel

# 9 2,23411 0,09218 1,60311 60,7

#10 19,2399 0,01240

11 1,34674 0,11161 1,60311 60,7

#12 6,43840 0,17223

#13 Blende 0,11901

Zweite #14 2,51286 0,13173 1,60311 60,7

Linsen- #15 -2,15943 0,07998

gruppe #16 0,84421 0,11574 1,62007 36,3

#17 1,54786 0,06452

#18 -2,52170 0,04134 1,80518 25,4

#19 6,03440 0,12401 1,71300 53,9

#20 -0,91660 0,02067

21 -5,97822 0,10334 1,7725 49,7

22 -1,61916

Abstand der Linsengruppen während der Zoom-Bewegung bei im unendlichen Objekt f 1,0 1,1574 1,4774 D8 0,84564 0,4872 0,0214 Formgebungskonstanten für die asphärische Fläche R1: B1 = 2,9469 x 10-2 C1 = 1,3667 x 10-3 D1 =-4,2675 x 10-5 E1 = 8>3883 x lo Werte für die Bedingungen (1) bis (5) (1) f1 = -1,8774 fw (2) #w = 0,8456 fw

(4) #### = 1,1777

(5) #1 = 0,1469 Verfolgung eines Strahles in Weitwinkelstellung

Fläche No. 'α' h # h

# 1 0,000000 1,000000 -1,000000 -1,177701

# 2 0,188076 0,988025 -1,221497 -1,099926

# 3 -0,416996 1,210007 -0,547897 -0,808260

Erste # 4 -0,142923 1,220764 -0,730972 -0,753246

Linsen- # 5 -0,283349 1,226620 -0,644325 -0,739929

gruppe # 6 -0,149639 1,223480 -0,724982 -0,706693

# 7 -0,986398 1,424651 -0,245581 -0,659098

# 8 0,058433 1,418973 -0,728960 -0,588260

# 9 -0,536920 1,876148 -0,482146 -0,177724

#10 -0,030441 1,887898 -0,530123 -0,147242

#11 -0,089307 1,879006 -0,525508 -0,140725

#12 0,752172 1,826641 -0,588529 -0,099753

#13 0,581062 1,726565 -0,579185 0,000000

#14 0,581062 1,657411 -0,579185 0,068931

Zweite #15 0,978859 1,576977 -0,562641 0,115164

Linsen- #16 1,419298 1,463461 -0,530476 0,157591

gruppe #17 0,344428 1,438854 -0,646222 0,203759

#18 -0,231953 1,453819 -0,727845 0,250717

#19 -0,696161 1,469760 -0,807900 0,269217

#20 -0,718613 1,521782 -0,812012 0,328000

#21 0,465149 1,512168 -0,556868 0,339509

#22 0,261248 1,497220 -0,602547 0,373991

#23 1,000000 -0,418114

Verfolgung eines Strahles in Telestellung

Fläche No. a h a
# 1 0,000000 1,477433 -0,676849 -0,625208
# 2 0,277869 1,459741 -0,794436 -0,574624
# 3 -0,616084 1,787705 -0,442533 -0,339048
Erste # 4 -0,211159 1,803598 -0,519329 -0,299962
Linsen- # 5 -0,418629 1,812250 -0,484824 -0,289942
gruppe 6 -0,221082 1,822385 -0,516429 -0,266267
7 -1,457338 2,104827 -0,335801 -0,201186
8 0,086330 2,069437 -0,483350 -0,154216
9 -0,793264 2,096245 -0,418646 -0,154318
10 -0,227368 2,109318 -0,460306 -0,127850
11 -0,2931488 2,112958 -0,456298 -0,122192
12 0,652761 2,067513 -0,511019 -0,086615
13 0,459088 1,988445 -0,502906 0,000000
14 0,459088 1,933807 -0,502906 0059853
Zweite #15 0,923223 1,857945 -0,488540 0,099996
Linsen- #16 1,442135 1,742603 -0,460612 0,136836
gruppe
17 0,162243 1,731012 -0,561114 0,176924
18 -0,531171 1,765281 -0,631987 0,217697
19 -1,094830 1,790351 -0,701498 0,233761
20 -1,122179 1,871588 -0,705069 0,284802
21 0,333690 1,864691 -0,48.3528 0,2911795
22 0,082254 1,859985 -0,523278 0,324736
23 1,000000 -0,363048

Seidel Aberrations-Koeffizient Weitwinkel Zwischenstellung stellung Telestellung f = 1,0 f = 1,157 f = 1,4774 L 0,002391 0,000981 -0,003217 T 0,001541 0,001234 0,00591 I 1,28698 1,60834 2,50436 II 0,06718 0,07779 0,09026 III 0,01154 0,00746 0,00349 P 0,09922 0,09922 0,09922 V 0,22617 0,14369 0,05496 I -198,22212 -235,53613 -228,00417 II -19,42143 -20,09659 -0,70993 IF -2,34416 -2,72906 -0,70238 IIp 0,40295 0,30382 0,20748 # -7,96138 -9,18789 -9,55453 A II 0,24723 -0X09706 -0,58069 III 0,08471 0,09842 -0,00792 IV -0,59781 -0,47166 -0,44698 A V -1,14556 -0,64693 -0,22456 IIz 0,10701 0,14767 0,24728 IZ 0,89580 0,87407 0,77858 IIz 0,11751 0,10953 0,08368 Die Fig. 8A, B und C zeigen das dritte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs in Weitwinkel-, Zwischen- bzw.

Telestellung. Die Fig. 9A, B und C zeigen die Aberrationen des Zoom-Objektivs von Fig. 8 in der Weitwinkel-, Zwischen- bzw. Telestellung.

Im folgenden werden die numerischen Daten für das dritte Ausführungsbeispiel gegeben: BEISPIEL III f = 1,0#1,5009 # = 43°#31,7° F No. = 3,5

Fläche No. R D N v
1 3,10519 0,08333 1,63930 44,90
(asphärisch)
2 0,99343 0,49575
3 -27,08355 0,22084 1,69895 30,10
4 -6,45838 0,01667
5 24,88625 0,08333 1,62606 39,10
Erste
Linsengruppe 6 1,23685 0,17340
7 1,45044 0,08805 1,67000 57,40
8 0,94600 0,02791
9 0,95138 0,29771 1,72342 38,00
10 3t04656 variabel
11 1,05238 0,14826 1,60717 40,30
12 -118,71302 0,14014
13 Blende 0,03642
14 1,78737 0,10159 1,60738 56,80
15 5,70494 0,06198
16 1,96287 007715 1,62299 58,20
Zweite #17 12,42392 0,08463
Linsengruppe
18 -0,97642 0,13333 1,80518 25,40
19 1,52402 0,05417
20 -2,65938 0,11667 1,72000 50,20
21 -0,91614 0,02917
22 -7,67927 0,10417 1,77250 49,70
23 -1,45012 0,00431

Abstand der Linsengruppen während der Zoom-Bewegung bei im unendlichen Objekt f 1,0 1,1714 1,5009 D10 0,8838 0,4980 0,02 Formgebungskonstanten für die asphärische Fläche R1; B1 = 2,5151 x 10-2 C1 = 2,6680 x 10-3 D1 = 6,3508 x 10-5 E1 = 4,2858 x 10-4 Werte für die Bedingungen (1) bis (5) (1) ## = -1,8750 (2) ## = 0,8838

(3) ##### = ####### = 0,5203

(4) ##### = 1,1493

(5) #1 = 0,1286 Verfolgung eines Strahles in Weitwinkelstellung

Fläche No. a h
1 0,000000 1,000000 -1,000000 -1,149344
2 0,206670 0,989534 -1,237535 -1,086674
3 -0,432561 1,203156 -0,535553 -0,822189
4 -0,468730 1,263203 -0,514253 -0,755600
5 -0,386498 1,268624 -0,596340 -0,745699
Erste
Linsen- #6 -0,294461 1,283657 -0,615171 -0,714292
gruppe #7 -0,946702 1,447186 -0,252231 -0,670723
8 -0,275642 1,1461663 -0,563245 -0,641140
# 9 -1,314820 1,498218 -0,107423 -0,638154
#10 -0,171229 1,527684 -0,594526 -0,535845
#11 -0,535375 1,999042 -0,466800 -0,124861
#12 0,622386 1,941847 -0,539114 -0,075319
#13 0,632356 1,853565 -0,539501 0,000000
#14 0,632356 1,830624 -0,539501 0,019572
#15 1,256817 1,751495 -0,532825 0,053119
Zweite #16 1,069629 1,685453 -0,538502 0,086367
Linsen- #17 1,606619 1,609372 -0,510985 0,110565
gruppe #18 1,525608 1,480759 -0,516550 0,154111
19 0,299855 1,458696 -0,644122 0,201506
20 -0,473765 1,484260 -0,750990 0,242030
21 -0,877153 1,543530 -0,816769 0,297220
22 0,340564 1,533635 -0,582287 0,314038
23 0,185696 1,522764 -0,614009 0,350085
1,000000 -0,426799

Verfolgung eines Strahles in Telestellung

Fläche No. 'α' h « CL
# 1 0,000000 1,500925 -0,666256 -0,598007
# 2 0,310196 1,485216 -0,789846 -0,558008
# 3 -0,649241 1,805846 -0,429377 -0,345959
# 4 -0,696024 1,895973 -0,420415 -0,291521
Erste # 5 -0,490048 1,904109 -0,452085 -0,284015
Linsen- # 6 -0,441964 1,926673 -0,459257 -0,260568
gruppe
7 -1,420928 2,172117 -0,326860 -0,204108
8 -0,413718 2,193846 -0,421504 -0,181970
9 -1,973447 2,248712 -0,292132 -0,173848
10 -0,257002 2,292938 -0,424830 -0,100741
11 -0,803557 2,279965 -0,400817] -0,107212
12 0,516903 2,232464 -0,462910 -0t064672
13 0,528365 2,158700 -0,463242 0,000000
14 0,528365 2,139532 -0,463242 0,016805
15 1,258200 2,060315 -0,457509 0,045610
Zweite
Linsen- #16 1,038007 1,996226 -0,462384 0,074159
gruppe #17 1,674009 1,916953 -0,438756 0,094936
18 1,577517 1,783965 -0,443535 0,132328
19 0,100774 1,776550 -0,553074 0,173023
20 -0,841420 1,821953 -0,644837 0,207819
21 -1,336585 1,912267 -0,701317 0,255207
22 0,172034 1,907269 -0,499980 0,269735
23 -0,020563 1,908473 -0,527218 0,300600
1,000000 -0,36471

Seidel Aberrations-Koeffizient Weitwinkel Zwischen- Telestellung stellung stellung -(f = 1,0) (f=1,1714) (f=1,5009) L 0,004090 0,000920 -0,006976 T 0,001507 0,000863 -0,000244 I 1,53799 1,93858 2,77450 II 0,09306 0,10098 0,09006 III -0,00952 -0,01050 -0,01188 P 0,10789 0,10789 0,10789 V 0,22211 0,12621 0,04477 I -226,49796 -285,361145 -314,07371 II -21,09019 -22,58253 -4,88570 IF 2,52705 -2,84819 -0,65751 IIP 0,35341 0,35549 0,44224 I -8,28476 -9,67257 -10,02475 II -0,45251 -0,42040 -0,66159 III 0,18372 0,14398 0,03984 IV -0,52263 -0,44332 -0,42212 V -1,11592 -0,55675 -0,19586 IIZ 0,21254 0,27025 0,38149 IZ 1,11874 1,06776 0,90757 IIZ 0,15352 0,13128 0,07997 Die Fig.- 10A, B und C zeigen das vierte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs in Weitwinkel-, Zwischen- bzw.

Telestellung. Die Fig. 11A, B und C die Aberrationen des Zoom-Objektivs von Fig. 10 in Weitwinkel-, Zwischen- bzw. Telestellung.

Im folgenden werden die numerischen Daten für das vierte Ausführungsbeispiel gegeben: BEISPIEL IV f = 1,0#1,4999 #=43°#31,3° F-No. = 3,5

Fläche No. R D N
1 2,5307 0,0958 1,62299 58,2
2 1,2617(asphärisch)0,4694
3 9,2714 0,2306 1,64769 33,8
4 -5,5741 0,0004
Erste
Linsen- # 5 8,9772 0,0898 1,60311 60,7
gruppe # 6 0,8739 0,4139
7 0,8680 0,0803 1,74400 44,8
8 1,0190 variabel
9 9 223236 0,0762 1,60311 60,7
10 -432,0417 010125
11 1,14579 0,1196 1,60311 60,7
12 9,1496 0,1455
13 Blende 0,1253
Zweite
Linsen- #14 3,1281 0,1419 1,60311 60,7
gruppe #15 -2,0915 0,0724
#16 -0,8838 0,1321 1,62004 36,3
17 1,5065 0,0777
18 -3,3357 0,0417 1,80518 25,4
19 6,3005 011441 1,71300 53X9
20 -0,9613 0,0083
21 -5,5970 0,1364 1,80610 40,9
22 -1,7636

Abstand der Linsengruppen während der Zoombewegung bei im unendlichen Objekt f 1,0 1,1667 1,4999 D8 0,9360 0,5502 0s0360 Formgebungskonstanten für die asphärische Fläche R2: B2 = 3,7518 x 10-3 C2 = -8,6396 x 10-4 D2 = 0, E2 = 0, Werte für die Bedingungen (1) bis (5) (1) f1=-1,8750 fW (2) CW=0,0360 fW #2 = 0,0187 Verfolgung eines Strahles in Weitwinkelstellung

Fläche No. CL h a
1 0,000000 1,000000 -1,000000 -1,370906
2 0,246164 0,985464 -1,337467 -1,291931
3 -0,240410 1,098307 -0,699575 -0,963568
4 -0,163685 1,121217 -0,766888 -0,856231
Erste 5 -0,033405 1 121217 -0,866378 -0,856230
Linsen- # 6 0,041919 1,118868 -0,923900 -0,804466
gruppe 7 -0,730218 1,421076 -0,368734 -0,651812
8 0,487860 1,398617 -0,927479 -0,609165
9 -0,533322 1,897798 -0,482705 -0,157361
#10 -0,040752 1,899735 -0,523547 -0,132479
#11 -0,038100 1,900211 -0,523732 -0,125932
#12 0,747945 1,844403 -0,575826 -0,082967
#13 0,626371 1,753288 -0,570357 -0,000000
Zweite #14 0,626371 1,674805 -0,570357 0,071465
Linsen- #15 0,949277 1,590784 -0,556578 0,120728
gruppe #16 1,407982 1,488851 -0,521766 0,158502
#17 0,363432 1,459216 -0,632968 0,210115
#18 -0,237145 1,477638 -0,719446 0,266003
#19 -0,593819 1,491345 -0,783654 0,284091
20 -0,615638 1,543148 -0,787811 0,350382
21 0,528930 1,538740 -0,527929 0,354781
22 0,307321 1,515527 -0,579025 0,398518
11000000 -0,396880

Verfolgung eines Strahles in Telestellung

Fläche No. 'α' h # #

# 1 0,000000 1,499919 -0,666703 -0,732011

# 2 0,369226 1,478117 -0,846897 -0,682002

# 3 -0,360596 1,647371 -0,510158 -0,442548

# 4 -0,245514 1,681734 -0,541073 -0,366817

Erste # 5 -0,050105 1,681734 -0,583695 -0,363816

Linsen- # 6 0,062876 1,678211 -0,608339 -0,332732

gruppe # 7 -1,095268 2,131498 -0,378718 -0,175996

# 8 0,731750 2,097812 -0,529574 -0,151617

# 9 -0,799940 2,126582 -0,418873 -0,136552

#10 -0,247989 2,138368 -0,454314 -0,114960

#11 -0,245004 2,141431 -0,454475 -0,109279

#12 0,640825 2,093615 -0,499679 -0,071995

#13 0,502824 2,020472 -0,494934 -0,000000

Zweite #14 0,502824 1,957469 -0,494934 0,062014

Linsen- #15 0,880227 1,879560 -0,482977 0,104763

gruppe #16 1,422202 1,776598 -0,452769 0,137542

#17 0,175774 1,762265 -0,549265 0,182329

#18 -0,549530 1,804953 -0,624308 0,230827

#19 -0,985212 1,827694 -0,680025 0,246523

#20 -1,011952 1,912846 -0,683632 0,304048

#21 0,406825 1,909455 -0,458116 0,307866

#22 0,131825 1,899498 -0,502455 0,345818

1,000000 -0,344397

Seidel Abberations-Koefizient Weitwinkel- Zwischen- Telestellung stellung stellung (f = 1) (f=1,1667) (f = 1>11999) L 0,005299 0,000868 0,004074 T 0,002686 0,001527 0,002262 I 1,259099 1,797418 1,49914 II 0,11935 0,07240 0,12070 III -0,01383 -0,01457 -0>01209 P 0,10520 0,10520 0,10520 V 0,28010 0107101 0Z16828 I -162,18695 @1,67584 -183,23573 II -22,50484 - 6,94862 -24,84261 IF - 1,97978 - 1,96571 - 2,92514 IIP 0,07557 0,10183 0,16175 I - 7,06887 -10,12677 - 8,92261 II - 0,22532 - 0,65466 - 0,34214 III 0,19255 0,02899 0,14641 IV - 0,49167 - 0,39743 - 0,41004 V - 1,43530 - 0,24176 - 0,71003 IIZ 0,19579 0,25197 0,22309 IZ 0,96620 0,76719 0,92247 IIZ 0,17894 0,06097 0,14427 Die Fig. 12A, B und C zeigen das fünfte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zoom-Objektivs in Weitwinkel- Zwischen- bzw. Telestellung. Die Fig. 13A, B und C zeigen die Aberrationen des Zoom-Objektivs von Fig. 12 in Weitwinkel-, Zwischen- bzw. Telestellung.

im folgenden werden die numerischen Daten des fünften Ausführungsbeispieles angegeben: BEISPIEL V f = 1,0 # 1,5003 # = 43° # 31,7° F No. = 3,5

Fläche No. R D N
1 1,9237 0,0958 1,62299 58,2
2 1,0640 0,5038
3 4,8376 0,1869 1,64769 33,8
4 -136,4647 0,0002
Erste 5 8,1782(asphärisch) 0,0980 1,60311 60,7
Linsen- 6 0,8397 0,4420
gruppe
7 1,0032 0,1293 1,74400 44,7
8 1,23119 variabel
9 2,4038 0,0805 1,60311 60,7
10 15,9900 0,0125
11 1,5231 0,2097 1,60311 60,7
12 7,7188 0,1667
13 Blende 0.2089
Zweite 14 2,5992 0,1705 1,60311 60,7
Linsen-
gruppe 15 -151157 0?07011
16 -0,8976 0,1284 1,62004 36,7
17 1,6837 0,0786
18 -5,9445 0,0417 1,80518 25,4
19 3,9233 0,1242 1,71300 53,9
20 -1,1876 0,0083
21 -6,8214 0,1411 1,80610 40,9
22 -2,0140

Abstand der Linsengruppen während der Zoom-Bewegung bei im unendlichen Objekt f 11° 1,1667 1,5003 D8 0,8937 0,5403 0,0687 Formgebungskonstanten für die asphärische Fläche R5: B5 = 3,9117 x 10 2 C5 = 3,2484 x 10-2 D5 = 0 E5 = 0,@ Werte für die Bedingungen (1) bis (5) (1) ## = - 1,6667 (2) ## = 0,8937 (5) #5 = 011887 Verfolgung eines Strahle-s in Weitwinkelstellung

Fläche No Ó h # #
1 0,000000 1,000000 -1,000000 -1,369988
2 0,323847 0,980878 -1,443667 -1,284744
3 -0,250448 1,107052 -0,691461 -0,936389
Erste 4 -0,102227 1,118647 -0,816832 -0,843745
Linsen- 5 -0,096918 1,118873 -0,820836 -0,841833
Gruppe 6 -0,014406 1,119753 -0,882918 -0,787869
7 -0,818681 1,481598 -0,317022 -0,647749
8 0,280150 1,460822 -0,797427 -0,588612
9 -0,600000 1,997021 -0,442787 -0,192909
10 -0,098944 2,001991 -0,491188 -0,168235
11 -0,174455 2,004172 -0,484843 -0,162174
12 0,619170 1,923189 -0,549061 -0,090361
13 0,468901 1,845015 -0,542001 0,000000
14 0,468901 1,747065 -0,542001 0,11329
Zweite 15 0,874282 1,654058 -0,515730 0,168084
Linsen- 16 1,519687 1,547067 -0,450145 0,199775
gruppe 17 0,450952 1,511327 -0,588152 0,246389
18 -0,105611 1,519632 -0,678888 0,299778
19 -0,311444 1,526821 -0,719493 0,316386
20 -0,347317 1,552003 -0,726926 0,369090
21 0,575859 1,547204 -0,507381 0,373318
22 0,393023 1,516496 -0,551496 0,416409
1,000000 -0,384829

Verfolgung eines Strahles in Telestellung

Fläche No. Ó h #
1 0,000000 1,500316 -0)666526 -0,775060
2 0,485873 1,471626 -0,917528 -0,720882
3 -0,375751 1,660928 -0,495457 -0,471273
4 -0,153373 1,678323 -0,558555 -0,407923
Erste 5 -0,145408 1,678662 -0,560491 -0,406617
Linsen- 6 -0,021613 1,679983 -0,590477 -0,370527
gruppe 7 -1,228280 2,222866 -0,324342 -0,227173
8 0Z420313 21191695 -0,492825 -01190625
9 -0,900190 2,253506 -0,377973 -0,164671
10 -0,334781 21270323 -0r419289 -0,143609
11 -0,420413 2,275578 -0,413873 -0,138436
12 0,480685 2,212708 -0,468691 -0,077134
13 0,307795 2,161393 -0,462665 0,000000
14 0,307795 2,097097 -0,462665 0,096647
Zweite
Linsen- 15 0,794395 2,012588 -0,440239 0,143480
gruppe 16 1,579698 1,901372 -0,384254 0,170533
17 0,266203 1,880274 -0,502060 0,210323
18 -0,426229 1,913794 -0,579514 0,255898
19 -0,685451 1,929616 -0,614175 0,270074
20 -0,730788 1,982600 -0,620521 0,315064
21 0,448520 1,978863 -0,433112 0,318673
22 0,214675 1,962089 -0,470770 0,355456
1,000000 -0,328499

Seidel Aberrations-Koeffizient Weitwinkel- Zwischen- Telestellung stellung stellung, (f = 1) ( f = 111667) (f = 1,5003) L 01005580 0,003231 -01002822 T 0,001845 0X001303 01000377 I 1,80427 1,94245 1,61146 II 0,15333 0,17978 0,16626 III -0,05479 -0,03494 -0,01207 P 0,08713 0,08713 0,08713 V 0,31433 0,18991 0,08215 I* -154,02337 -190,01037 -160,81468 II* -19,16709 -20,23031 -6,79176 IF -1,47944 -1,58998 -0,21735 IIP -0,20346 -0,24810 -0,34493 I -5,95885 -6,99596 -7,91963 II -0,13551 -0,47661 -0,87793 III 0,44525 0,21573 -0,02182 IV -0,02322 -0,14938 -0129231 V -1,45349 -0,66207 -0,20442 IIZ* 0,40192 0,36963 0,23457 IZ 1,07158 0,83300 0,19661 IIZ 0,20954 0,19678 0,12514

Claims

Patentansprüche 1. Zoom-Objektiv, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Richtung, in der das Licht in das Zoom-Objektiv von der Objektseite her eintritt, von vorne nach hinten eine erste, eine negative Brennweite aufweisende Linsengruppe, die eine negative Meniskuslinse als Frontlinse, die konvex zur Vorderseite gekrümmt ist und deren Durchmesser der größte Durchmesser in dem Zoom-Objektiv ist, und eine am weitesten hinten liegende, positive Linse aufweist, wobei die erste Linsengruppe eine asphärische Fläche hat, die an einer wahlweise ausgewählten Fläche dieser Linsengruppe ausgebildet ist, und eine zweite, eine positive Brennweite aufweisende Linsengruppe vorgesehen ist, in der eine Blende des Zoom-Objektivs angeordnet ist und die wenigstens eine positive Linse, eine doppelt konkave Linse und wenigstens eine positive Linse aufweist, die nacheinander auf der Bildseite der Blende angeordnet sind, wobei die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe zwischen sich einen Luftabstand bilden, der zur Veränderung der Brennweiten variabel ist.
2. Zoom-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe zusätzlich eine negative Linse aufweist, die unmittelbar vor der hintersten, positiven Linse liegt, und daß die zweite Linsengruppe zusätzlich wenigstens drei positive Linsen aufweist, die nacheinander in deren vorderem Abschnitt liegen.
3. Zoom-Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind, wenn die asphärische Fläche die i-te Fläche der ersten Linsengruppe ist: (1) -3,0 < ## < -1,17 (2) 0,54 < ## < 1,5 (5) 0 < < c 0,3 wobei f1 : die Brennweite der ersten Linsengruppe; die Brennweite des gesamten Objektivs in Weitwinkelstellung; 1W axialer Luftabstand zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe in Weitwinkelstellung; hW1 : die Höhe des Einfallspunktes eines paraxialen Strahles auf der i-ten Fläsche (asphärische Fläsche) von der optischen Achse, wenn das Zoom-Objektiv sich in der Weitwinkelstellung befindet und das Objekt im Unendlichen liegt; hW : Höhe des Einfallspunktes eines paraxialen Pupillenstrahles auf die i-te Oberfläche (asphärische Fläsche von der optischen Achse, wenn das Zoom-Objektiv in Weitwinkelstellung ist und das Objekt im Unendlichen liegt; Ti : Höhe des Einfallspunktes eines paraxialen Pupillenstrahles auf die i-te Oberfläche (asphärische Fläche) von der optischen Achse, wenn das Zoom-Objektiv in Telestellung ist und das Objekt sich im Unendlichen befindet; und #i : der asphärische Koeffizient für die Aberrations-Koeffizienten dritter Ordnung ist.
4. Zoom-Objektiv nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinterste, positive -Linse der ersten Linsengruppe eine positive Meniskuslinse ist, die im Konvex zur Vorderseite gekrümmt ist und daß die negative Linse der ersten Linsengruppe eine negative Meniskuslinse ist, die konvex zur Vorderseite gekrümmt ist.
5. Zoom-Objektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere, negative Meniskuslinse in der ersten Linsengruppe ausgewählt wird, um die asphärische Fläche anzubringen.