DE2640486C2

DE2640486C2 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE2640486C2
Application number: DE2640486A
Authority: DE
Inventors: Naoto Inagi Tokyo Kawamura; Akira Kawasaki Kanagawa Tajima; Katumi Tokyo Tanaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1975-09-08
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1983-12-01
Also published as: JPS5232342A; DE2640486A1; US4099846A

Description

35

Die Erfindung bezieh¹, sich auf ein Varioobjektiv gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solches Varioobjektiv ist bekannt (US-PS 31 43 590). Fig. 1 zeigt schematisch ein solches mechanisch kompensiertes Varioobjektiv, von dem bei der Erfindung ausgegangen wird und das im wesentlichen von vorne nach hinten, d.h. von der Objektseite zur Bildseite, eine erste Linsengruppe 1 mit negativer Brechkraft und eine zweite Linsengruppe 2 mit positiver Brechkraft aufweist, die beide in unterschiedlicher Beziehung zueinander und zu einer Bildebene 3 axial bewegbar sind, in der mit kontinuierlich veränderbarer Vergrößerung ein Bild eines Objektes gebildet wird, das sich in feststehender Entfernung vom Varioobjektiv befindet. Dieses Objektiv mit veränderbarer Brennweite ist, da es sich um ein Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive handelt, besonders geeignet für Objektive mit vergrößerter hinterer Brennweite und vergrößertem Bildwinkel. Es ist deshalb für die Verwendung in einem Fotoapparat und ebenso als Superweitwinkel-Varioobjektiv für eine Filmkamera oder eine Fernsehkamera geeignet.

Bei der Fokussierung eines Varioobjektivs der vorstehend genannten Art von einem unendlich weit entfernten Objekt zu einem nahen Objekt wird üblicherweise die erste Linsengruppe 1 allein und unabhängig nach vorne axial verschoben. Bei einem Varioobjektiv, bei dem diese Fokussierungsmaßnahme für ein Objekt in einem endlichen Abstand durchgeführt worden ist, hat es sich jedoch gezeigt, daß die stufenlose Verschiebung der ersten und der zweiten Linsengruppe in einem gewissen Ausmaß eine Bildverschiebung nach sich zieht, die auf die Überlagerung der Fokussierungsbewegung der ersten Linsengruppe mit der Brennweitenänderungsbewegung zurückzuführen ist. Obwohl der Betrag der Bfldverschiebung üblicherweise so gering ist, daß er innerhalb der Tiefenschärfe liegt, führt dieses herkömmliche Fokussierungsverfahren dann zu Aberrationsproblemen, wenn das Varioobjektiv auf eine extrem kurze Objektentfernung fokussiert wird. Dieses Aberrationsproblem tritt grundsätzlich bei einem Varioobjektiv auf, das zur Vergrößerung des Bildwinkels aus einer negativen vorderen und positiven hinteren Linsengruppe besteht, da der Astigmatismus mit einer Zunahme des axialen Luftabstandes zwischen der vorderen und der hinteren Linsengruppe vergrößert wird und eine starke Überkorrektur der Bildfeldwölbung ergibt. In Varioobjektiven der beschriebenen Art erzeugt die Vorwärtsbewegung der ersten Linsengruppe 1 für die Fokussierung auf kürzere Objektentfernungen eine Zunahme des axialen Luftabstandes zwischen der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2 und daher bei der Brennweitenverstellung eine vergrößerte Änderung des Astigmatismus. Dies gilt, wenn auch in geringerem Ausmaß, auch für ein anderes Fokussierungsverfahren, bei dem alle bei der Brennweitenverstellung beteiligten Linsengruppen, nämlich die Linsengruppen 1 und 2, gemeinsam relativ zur Bildebene 3 axial verschoben werden, um eine Fokussierung zu bewirken. Sogar bei diesem Verfahren ändert sich jedoch der Astigmatismus bei der Brennweitenverstellung in einem beträchtlichen Ausmaß, so daß die entstehende BiIdfeldwöibung überkorrigiert wird.

Es ist bekannt, daß es zur Erreichung einer guten Stabilisierung des Astigmatismus und der Bildfeldwölbung über den Fokussierungsbereich erforderlich ist, die folgenden Bedingungen zu erfüllen, die im Zusammenhang mit den folgenden Gleichungen für ein Objekt in endlicher Entfernung erläutert werden, die in Ausdrücken der Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung dargestellt sind.

Dabei ist

I:
II:
III:
IV:

V:
I^s, I
Q:

der Koeffizient der sphärischen Aberration der Koma-Koeffizient
der Astigmatismus-Koeffizient
der Koeffizient der sagittalen Bildfeldwölbung

der Verzeichnungskoeffizient
die Aberrationskoeffizienten der Pupille
eine Größe, die von der Objektentfernung und vom Linsensystem abhängt.

Wenn diese Gleichung auf ein Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive angewandt werden, kann der letzte Ausdruck Q² V vernachlässigt werden, da I^s fast Null ist, während der zweite Ausdruck β (V+ II^s) einen endlichen Wert besitzt, der dann wichtiger wird, wenn die Objektentfernung vermindert wird, da, obwohl V üblicherweise positiv und II^s üblicherweise negativ ist, der absolute Wert von V geringer als der von II^s ist. Q ist negativ, so daß ΙΙΓ kleiner als III und IV kleiner als IV ist. Deshalb wird die Bildfeldwölbung für ein Objekt in endlicher Entfernung überkorrigiert. Die Forderung, die Änderung des Astigmatismus und der Bildfeldwölbung bei der Fokussierung auf Null zu reduzieren, kann dann erfüllt werden, wenn der Faktor (V + ΙΓ) Null ist. Bei einem Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive ist es jedoch unmöglich, die Bedingung ΙΓ==0 zu verwirklichen, da sich die Hauptebene vor der Pupillenebene be-

findet, so daß der Einfallswinkel eines paraxialen Pupil-■ lenstrahls größer als sein Austrittswinkel ist.

Gemäß dem Stand der Technik sind deshalb Varioobjektive vom Typ umgekehrter Teleobjektive zwangsläufig so konstruiert, daß Astigmatismus und Bildfeldwölbung bei einer Fokussierung auf kur« Objektentfernungen deutlich bemerkbar sind. Dieser Nachteil wird überdies bei einer Vergrößerung der hinteren Schnittweite verstärkt. Bei einem herkömmlichen Varioobjektiv, bei dem die Fokussierung an der vorderen Linsengruppe ι ο durchgeführt wird, ist es schwierig, ein Abbildungsvermögen mit vollständig gleichförmiger hoher Qualität sicherzustellen, und zwar insbesondere dann, wenn ein weitwinkliges Bildfeld vorgesehen ist, da ein zunehmend großer Teil eines außeraxialen Strahlenbündels durch die Umfangskante der ersten Linsengruppe abgedeckt wird, wenn die fokussierende vordere Linsengruppe nach vorne bewegt wird. Aus diesem Grund ist es bisher schwierig gewesen, die Minimal-Objektentfemung 7u verringern, für die eine Fokussierung durchführbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Varioobjektiv derart weiterzubilden, daß eine Stabilisierung der Bildfehlerkorrektur und insbesondere des Astigmatismus und der Bildfeldwölbung auch bei Fokussierung auf sehr kleine Objektentfernungen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die CH-PS 419648 ist ein Varioobjektiv bekannt, das sich vom gattungsgemäßen Varioobjtfctiv schon insofern unterscheidet, daß es drei Linsengruppen aufweist, von denen die erste eine positive, die zweite eine negative und die dritte eine positive Brechkraft hat. Zur Brennweitenänderung wird die zweite Linsengruppe verschoben, und zur Fokussierung wird die erste Linsengruppe verschoben. Bei diesem bekannten Varioobjektiv ist vorgesehen, daß die erste Linsengruppe aus mehreren Gliedern bzw. Teilen aufgebaut ist, die bei der Fokussierung so verschiebbar sind, daß mindestens einer der Lufträume zwischen den Teilen dieser Linsengruppe seine Größe ändert, und zwar bei der Einstellung auf kürzere Objektentfernungen vergrößert.

Bei dem erfindungsgemäßen Varioobjektiv ist die erste Linsengruppe in einen vor dem veränderbaren Luftabstand liegenden vorderen Linsengruppenteil und einen hinter dem veränderbaren Luftabstand liegenden hinteren Linsengruppenteil unterteilt, die beide zur Fokussierung so beweglich sind und bewegt werden, daß der axiale Luftabstand zwischen ihnen bei der Vorwärtsverschiebung der ersten Linsengruppe relativ zu der bei der Fokussierung stationären zweiten Linsengruppe im wesentlichen linear vermindert wird und umgekehrt, wobei der vordere Linsengruppenteil und der hintere Linsengruppenteil gleichzeitig in gleicher Richtung bewegt werden. Dadurch ist es möglich, eine Fokussierung bis herab zu sehr kurzen Objektentfernungen zu erreichen, ohne daß eine speziell auf den Astigmatismus zurückzuführende Verschlechterung der Bildqualität verursacht wird, und ferner einen vergrößerten Bildwinkel bei kleinstem Durchmesser der ersten Linsengruppe zu schaffen, während ein Verlust an Lichtintensität in den äußeren Bereichen des Bildes im Vergleich zum mittleren Bereich sogar bei vollständig offener Blende noch verhindert ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Maßnahmen gemäß Patentanspruch 2 vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Übersichtsschema den Aufbau und die Anordnung der wesentlichen Teile eines Varioobjektivs, bei dem die Erfindung anwendbar ist, in vereinfachter Darstellung;

Fig. 2 zeigt schematisch ein Varioobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive in verschiedenen Fokussierungsstellungen und bei unterschiedlicher Ausbildung der vorderen Linsengruppe;

Fi g. 3 zeigt ein Schnittbild eines Ausfuhrungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei einer Fokuseinstellung auf unendlich, wobei in Fig. 3 A das Objektiv in einer Weitwinkelstellung, in Fig. 3B in einer Zwischenstellung und in Fig. 3C bei Einstellung auf maximale Brennweite dargestellt ist;

Fig. 4A, 4B und 4C zeigen graphische Darstellungen vor? Aberrationen des Objektivs nach Fig. 3 bei einer Fokuseinstellung für ein unendlich weit entferntes Objekt in der Weitwinkel-, Zwischen- und Einstellung auf maximale Brennweite;

Fig. 5 zeigt ein der Fig. 3 ähnliches Schnittbild, mit dem Unterschied, daß die Fokussierung für eine extrem kurze Objektentfernung durchgeführt ist, die einer Vergrößerung von -0,0777 in der Weitwinkelstellung entspricht;

Fig. 6A, 6B und 6C zeigen graphische Darstellungen von Aberrationen des Objektivs nach Fig. 3 bei einer Fokuseinstellung in den in Fig. 5 dargestellten Stellungen;

Fig. 7 zeigt ein Schnittbild eines herkömmlichen Varioobjektivs, das bei einer Fokuseinstellung auf unendlich in Konstruktion und Aufbau dem Objektiv nach Fig. 3 ähnlich ist, sich aber davon unterscheidet, wenn es auf geringe Objektentfernung fokussiert ist;

Fig. 8A, 8B und 8C zeigen graphische Darstellungen von Aberrationen des Objektivs nach Fig. 7;

Fig. 9 zeigt ein Schnittbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei einer Fokuseinstellung auf eine unendliche O'ojektentfernung, wobei das Objektiv in F i g. 9 A in einer Weitwinkelstellung, in Fig. 9B in einer Zwischenstellung und in Fig. 9C bei Einstellung auf maximale Brennweite dargestellt ist;

Fig. 1OA, 1OB und IOC zeigen graphische Darstellungen von Aberrationen des Objektivs nach Fig. 9 bei einer Fokuseinstellung für ein unendlich weit entferntes Objekt in der Weitwinkelstellung, Zwischenstellung und Einstellung auf maximale Brennweite;

F i g. 11A, 11B und 11C zeigen Schnittbilder, die denen der Fi g. 9 ähnlich sind, sich aber dadurch unterscheiden, daß die Fokussierung für eine extrem kurze Objektentfernung durchgeführt ist, die in der Weitwinkelstellung einer Vergrößerung von -0,07JO entspricht;

Fig. 12A, 12B und 12C zeigen graphische Darstellungen von Aberrationen des Objektivs der Fig. 9 bei der in Fig. 11 dargestellten Stellung;

Fig. 13 zeigt ein Schnittbild eines herkömmlichen Varioobjektivs, das in Konstruktion und Anordnung dem Objektiv der Fig. 9 bei einer Fokuseinstellung für eine unendliche Objektentfernung ähnlich ist, sich aber davon unterscheidet, wenn es auf geringe Objektentfernung fokussiert ist;

Fig. 14A, 14B und 14C zeigen graphische Darstellungen von Aberrationen des Objektivs nach Fig. 13.

In Fig. 2 ist ein Schema eines Varioobjektivs dargestellt, das eine erste Linsengruppe 1 mit negativer Brechkraft und eine zweite Linsengruppe 2 "mit positiver Brechkraft aufweist, wobei die Fokussierung nur an der ersten Linsengruppe 1 vorgesehen ist. In der Fig. 2A ist die auf

unendlich fokussierte erste Linsengruppe 1 in ihrer Stellung relativ zu der zweiten Linsengruppe 2 dargestellt, die beim Fokussieren stationär bleibt, wobei ein schräg einfallendes Strahlenbündel L₂, das die gleiche endliche Apertur wie ein axiales Strahlenbündel L₁ aufweist, auf die erste Linsengruppe 1, deren Gesamtdicke d beträgt, unter einem maximalen Neigungswinkel in Bezug zur optischen Achse einfällt und die Bildebene 3 erreichen kann, in der über ein Gesichtsfeld gegebenen Ausmaßes ein zufriedenstellendes Bild erzeugt wird. Wenn das Varioobjektiv für eine extrem kurze Objektenfernung fokussiert wird, indem die erste Linsengruppe 1 nach vorne bewegt wird, ohne daß die Dicke der ersten Linsengruppe 1 geändert wird, fällt gemäß Fig. 2B ein Bruchteil von nur ungefähr einer Hälfte des schräg einfallenden Strahlenbündels L₄., das die gleiche Apertur wie das axiale Strahlenbündel L₃ besitzt, auf die wirksame Fläche der ersten Linsengruppe 1, so daß ein Abfallen in der Helligkeit gegen den Rand des beleuchteten Feldes auftritt, wenn das Varioobjektiv bei voll geöffneter Apertur verwendet wird, die durch eine Blende 5 definiert ist. Bei der Fokussierung in bekannter Weise gemäß Fig. 2B ist es deshalb erforderlich, den Durchmesser der ersten Linsengruppe 1 auf ein solches Ausmaß zu vergrößern, daß das Bild in der Bildebene 3 über das gesamte Gesichtsfeld eine ungefähr gleichförmige Helligkeit aufweist. Dieses Erfordernis wird dann schwerwiegend, wenn das Ausmaß des Gesichtsfelds bis zum Superweitwinkel-Feld vergrößert wird.

Bei einem erfindungsgemäßen Varioobjektiv ist die erste Linsengruppe 1 mit einen veränderbaren Luftabstand in der Weise versehen, daß sich, wenn die Fokuseinstellung des Varioobjektivs von einer unendlichen Objektenfernung zu einer extrem kurzen Objektentfernung geändert wird, indem die erste Linsengruppe 1 nach vorne bewegt wird, die Dicke der ersten Linsengruppe 1 von »i/« auf >«/'« vermindert, wie es in den Fig. 2A und 2C dargestellt ist. wodurch ein unter einem maximalen Neigungswinkel schräg einfallendes Strahlenbündel L_h, das die gleiche Apertur wie ein axiales Strahlenbündel L₅ besitzt, durch die erste Linsengruppe 1 und durch die Öffnung der Blende S bis zu der Bildebene 3 hindurchtreten kann.

Die Anordnung eines solchen veränderbaren Luftabstands in der ersten Linsengruppe 1 soll unter Berücksichtigungder folgenden Erfordernisse bestimmt werden. Der Hauptfaktor für die Verschlechterung der Bildqualität durch die Fokussierungsbewegung der ersten Linsengruppe 1 nach vorne ist die Überkorrektur der Bildfeldwölbung, die in einem größeren Ausmaß verstärkt wird, wenn das Varioobjektiv in den Weitwinkeibereich verstellt wird. Um ein Abbildungsvermögen mit vollständig gleichförmiger hoher Qualität über den gesamten Bildbereich sicherzustellen, sogar wenn das Varioobjektiv bis herab zu sehr kurzen Objektentfernungen fokussiert wird, ist es deshalb erforderlich, daß diese überkorrigierte Bildfeldwölbung kompensiert wird, ohne daß andere Aberrationen, wie beispielsweise sphärische Aberrationen, Koma und Verzeichnung beeinflußt werden. Eine Lösung für diese Kompensierung besteht darin, daß die Stelle des vorstehend genannten Luftabstands auf einen solchen Ort beschränkt wird, daß die Einfallshöhe h eines schräg einfallenden Bündels von paraxialen Pupillenstrahlen an der Stelle des Luftabstands absolut gesehen größer ist, wenn die Weitwinkelstellung eingestellt ist, als in derTelestellung. Dabei ist es zweckmäßig, daß der Wert h fast linear mit der Änderung der Brennweite des gesamten optischen Systems verändert wird, um bei der Brennweitenverstellung die Stabilisierung der Aberrationen zu unterstützen. Ein weiteres Erfordernis liegt darin, daß, wenn ein axiales Strahlenbündel, das sich über einen gewissen Winkel erstreckt, von einem auf der optischen Achse des Varioobjektivs liegenden Objektpunkt durch den vorstehend erläuterten Luftabstand hindurchtritt, wobei seine Strahlen in Bezug zu der optischen Achse unter Winkeln geneigt sind, die Stelle des Luftabstands so eingestellt wird, daß die Winkel auf ein Minimum reduziert werden können. Wenn diese Erfordernisse erfüllt sind, führt die Änderung des Luftabstands mit der Fokussierung nicht zu einer Änderung der axialen Aberrationen, beispielsweise der sphärischen Aberration, sondern zu der Konzentrierung der Korrektur der Aberration schiefer Bündel, die bei einer Brennweitenverstellung in die Weitwinkelstellung auftritt, wodurch die Bildfeldwölbung und der Astigmatismus vorteilhaft kompensiert werden können; auch die Brennweite des gesamten optischen Systems ändert sich nicht beim Fokussieren. Wenn sich der veränderbare Luftabstand an anderer Stelle befindet, wird die Bildqualität im mittleren Bildbereich verringert, werden; ferner wird die Änderung der Aberrationen bei der Brennweitenverstellung auf ein sehr hohes Ausmaß vergrößert.

Zweckmäßig ist die Einhaltung folgender Bedingungen:

c^<-l,17
Jw

Iw
Tw* '

0,04 J_w<d< 0,3 f_w

\J\r\>fw \h_w\>\h_T\;

und /T ist eine monoton abnehmende Funktion der Brennweite des gesamten Linsensystems.
Dabei sind:

/„,: die kleinste Objektivbrennweite
Z₁: die Brennweite der ersten Linsengruppe
I_n,: der axiale Luftabstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe, der dann auftritt, wenn das System auf seine kürzeste Brennweite (Weitwinkelstellung) bei einem unendlich weit entfernten Objekt eingestellt ist
/_1F: die Brennweite des vorderen Teils der ersten Linsengruppe, ur.d

A: der Mittelwert der Einfallshöhen eines schräg einfallenden Bündels paraxialer Hauptstrahlen auf die vordere und hintere reflektierende Grenzfläche des zwischen dem vorderen und dem hinteren Teil der ersten Linsengruppe definierten Luftabstands, wobei die Indices Wund T die Positionen bei kleinster bzw. größter Objektivbrennweite bezeichnen.

Die Bedingungen (1) und (2) beziehen sich auf die Verteilung der Brechkraft zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe. Wenn die obere Grenze der Bedingung (1) verletzt ist, ist es schwieriger, eine hohe Güte der Korrektur der unterschiedlichen Aberrationen und insbesondere der Verzeichnung über den ganzen Bereich der Brennweitenverstellung zu erreichen. Wenn die untere Grenze verletzt ist, können Gewicht und Ausmaß des vollständigen Varioobjektivs nicht klein gehalten und in

leicht handzuhabenden Proportionen gehalten werden, obwohl die Korrektur der Aberration vereinfacht wird. Die obere Grenze der Bedingung (2) ist hinsichtlich einer möglichen Verkleinerung der Gesamtabmessungen des Varioobjektivs festgelegt, während die untere Grenze zur Schaffung eines annehmbaren Vergrößerungsbereichs bestimmt ist.

Die Bedingung (3) erleichtert die Lösung von Aberrationsproblemen, die dann auftreten, wenn das Varioobjektiv für ein unendlich weit entferntes Objekt fokussiert ist. Man hat herausgefunden, daß die erste Linsengruppe wegen ihrer negativen Brechkraft in bescheidenem Maße zur Erzeugung einer positiven sphärischen Aberration, eines negativen Koma und eines positiven Astigmatismus beiträgt. Diese Aberrationen können durch Verwendung einer positiven Linse oder von positiven Linsen kompensiert werden, die auf der Objektseite des für die Fokussierung veränderbaren Luftabstands angeordnet sind, wodurch sie durch jene Aberrationen ausgeglichen werden, die durch die positive Linse oder die positiven Linsen eingeführt werden. Wenn die untere Grenze der Bedingung (3) verletzt ist, kann die konvergierende Wirkung der positiven Linse nicht voll zur Wirkung gebracht werden, so daß ein schwieriges Problem des Ausgleichens restlicher Aberrationen auf dem gesamten Brennweitenbereich geschaffen wird. Wenn der obere Grenzwert überschritten ist, entsteht eine Überkompensation für die sphärische Aberration, das Koma und den Astigmatismus.

Die Bedingung (4) und (5) sind dargelegt, um eine gute Stabilisierung der Aberrationen beirr, Fokussieren zu erreichen. Vor. diesen Bedingungen betrifft die Bedingung (4) die Auswahl desjenigen der Luftabstände in der ersten Linsengruppe, der unter der Bedingung veränderbar gemacht werden kann, daß die Strahlen eines axialen Bündels von einem auf der optischen Achse liegenden Objektpunkt durch den ausgewählten Luftabstand fast parallel zu der optischen Achse verlaufen. Wenn die erste Linsengruppe nach vorne bewegt wird, um eine Fokussierung für kürzere Objektentfernungen zu bewirken, wird der ausgewählte Luftabstand im wesentlichen linear relativ zu der Vorwärtsbewegung der ersten Linsengruppe in axialer Richtung verringert. Während dieser Fokussierung wird die Kompensierung nur für die Bildfeldwölbung durchgeführt, vorausgesetzt, daß die Bedingung (4) erfüllt ist.

Die Bedingung (5) ist gestellt, um den Korrektionszustand der Aberrationen sicherzustellen, der unter den Bedingungen (1) und (2) erreicht wurde, trotz der Überlagerung der Fokussierungsbewegung der ersten Linsengruppe auf die Bewegung der ersten und der zweiten Linsengruppe bei der Brennweitenverstellung mit gleichzeitiger Änderung des Luftabstands in der ersten Linsengruppe. Da der Absolutwert der Einfallshöhe eines schräg einfallenden Bündels von paraxialen Pupillenstrahlen am veränderbaren Luftabstand in fast gleichbleibendem Maß mit der Zunahme der Brennweite des gesamten Linsensystems vermindert wird, kann die Fokussierung bis herab zu einer extrem kurzen Objektentfernung durchgeführt werden, während der Korrektionszustand der Aberrationen über den gesamten Vergrößerungsbereich noch außerordentlich gut bleibt, was auf der Tatsache beruht, daß die Aberrationen bei der Fokussierung in fast linearer Beziehung zum Grad der Bewegung der ersten Linsengruppe verändert werden. Die Linearität der Veränderung der axialen Dicke des Luftabstands mit dem Ausmaß der Bewegung der ersten Linsengruppe relativ zu der zweiten Linsengruppe ermöglicht es, einen sehr einfach aufgebauten Fokussierungsmechanismus zu verwenden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der vordere Teil der ersten Linsengruppe so aufgebaut, daß er mindestens eine negative Linse und eine positive Linse aufweist, wobei die hinterste Linse eine positive Brechkraft besitzt. Zwei zweckmäßige praktische Beispiele des erfindungsgemäßen Varioobjektivs, die in den F i g. 3 und 9 dargestellt sind, können gemäß den in den Tabellen 1 bzw. 2 gegebenen numerischen Daten konstruiert v/erden; in den Tabellen ist R der Krümmungsradius, D die axiale Dicke bzw. der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Flächen, N der Brechungsindex der verschiedenen Linsen für die spektrale rf-Linie des Natriums und V

Tabelle 1	1:3,5 Bildfeldwinkel ω = 43°	-31,7°	N	i	V
/=1,0-1,446	R	D	N₁ = 1,72342	I	F₁ =38,0
No.	3,2115 (Asphärisch)	0,095
1	1,1852	0,5181	N₂= 1,61293	F₂ = 37,0
2	-15,4421	0,3173
3	-3,0004	Veränderbar	N₃ = 1,77250	F₃=49,7
4	-6,8545	0,0826	N₄ = l,71736	F₄=29,5
5	0,9439	0,1545
6	1,2252	0,2483	N₅ = 1,64769	F₅=33,8
7	1,4981	0,1735
8	7,7341	Veränderbar	N₆ = 1,60729	V₆ = 59,4
9	6,7011	0,1025
10	-2,7381	0,0041	N₇ = 1,60311	F₇ = 60,7
11	1,0158	0,1917
12	2,2543	0,2045
13	Blende	0,0620	N₈ = 1,60311	F₈ = 60,7
14	1,3796	0,2087
15	-8,3856	0,0574	N₉ = 1,80518	F₉=25,4
16	-1,4125	0,0620
17	1,0237	0,0946	jVj_O = l,70154	F₁₀=41,l
18	1,0330	0,0203
19	-0,9233 (Asphärisch)
20

die Abbesche Zahl; die Zählweise der Indices erstreckt sich von vorne nach hinten. Negative Werte der Radien R bezeichnen Flächen, die konkav nach vorne sind.

Die gemäß den Daten der Tabelle 1 erreichte Aberrationskorrektur des Varioobjektivs der Fig. 3 und 5 ist in den Fig. 4 bzw. 6 dargestellt; sie tritt dann auf, wenn das Objektiv für ein unendlich weit entferntes Objekt bzw. für ein nahes Objekt in einer Entfernung fokussiert ist, die einer Vergrößerung von —0,0777 m der Stellung mit der kürzesten Brennweite oder der Weitwinkelstellung entspricht. Ein Vergleich der Fig. 3 mit Fig. 5 zeigt, daß der Luftabstand D4 während des Fokussierens verändert wird. Die Verbesserung des Objektivs der Erfindung bezüglich des Abbildungsvermögens mit gleichförmig hoher Qualität kann durch Vergleich der Aberrationskurven mit denen des herkömmlichen Objektivs der Fig. 7 leicht verstanden werden, das in Übereinstimmung mit den gleichen Daten der Tabelle 1 aber ohne veränderbaren Luftabstand in der ersten Linsengruppe konstruiert ist. Fig. 8 zeigt Aberrationskurven des herkömmlichen Objektivs der Fi g. 7. Aus Fi g. 6 und 8 sieht man, daß die Bildqualität an den äußeren Bildbereichen stark verringert ist, wenn der Luftabstand bei der Fokussierung verändert wird.

Das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Objektivs ist in den Fig. 9 und 11 für die Fälle dargestellt, daß die Fokussierung für ein unendlich weit entferntes Objekt bzw. für ein nahes Objekt in einer Entfernung eingestellt ist, die einer Vergrößerung von -0,0750 entspricht; in den Fig. 10 und 12 sind die entsprechenden Aberrationskurven dargestellt. Ein Objektiv mit den gleichen Daten der Tabelle 2, bei dem jedoch kein veränderbarer Luftabstand D4 vorgesehen ist, ist in der F i g. 13 für den Fall dargestellt, daß die Fokussierung für ein nahes Objekt in einer Entfernung eingestellt ist, die einer Vergrößerung von -0,0750 entspricht; Fig. 14 zeigt die entsprechenden Aberrationskurven.

Linsenabstand bei der Brennweitenverstellung (Objekt im Unendlichen)

/ D9

1,157
1,446

0,847 0,518 0,999

ίο Linsenabstand bei der Fokussierung (Weitwinkelstellung)

Vergrößerung

-0,0777

0,1322 0,021

Gleichung der asphärischen Flächen Λ1 und Λ20:

X=- ^h2/R

Berechnungskonstanten für Al:

Ä = 3,2115
A=O

ß=8,3xl0"³
C = 4,8xlO"⁴
D = O

Berechnungskonstanten für Λ20:

R =-0,9233
A=O

S=OxIO"²⁰
C=-2,0xl0~²

Tabelle 2
/=1,0-1,3957

1:3.5 Bildwinkel ω = 43° -31,7°

3.2470 (Asphärisch)

1,0209

3,1130

6,4607

6.6371

0,8955

1,0039

1,7733

2,2349

20,7110

1,3610

6,4370

Blende

2,5071

-2,0822

-0,8254

1,5565

-2,4972

6,5140

-0,9081

-5,9850

-1,6C4

0,0944

0,3799

0,1567 Veränderbar

0,0784

0,2023

0,1731 Veränderbar

0,0915

0,0123

0,1108

0,1494

0,1272

0,1567

0,0800

0,0981

0,0821

0,0410

0.1231

0,0082

0,1096 N₁ = 1,62299 N₂ = 1,64769 N₃ = 1,60311 W₄= 1,74400 tf₅ = l,60311 iV₆ = l,60311

#₇=l,60311 #₈ = l,62004

#₉ = l,80518 #!0 = 1,71300

#„ = 1,80610

V₁ =58,2 V² = 33,8 V₃ = 60,7 K₄ = 44,8 V₅ = 60,7 V₅ = 60,7

V₁ = 60,7 K₈ = 36,3

V₉ = 25,4 K₁₀=53,9

V₁ .=40,9

Linsenabstand bei der (Weitwinkelstellung)	Fokussierung	DS	Hierzu	Berechnungskonstai *Ri:*
Vergrößerung	DA	0,8411 0,5147 0,0985	Λ = 3,2470 /1=0
0 0,1621 -0,0750 0,0123 Linsenabstand bei der Brennweitenverstellung (übjekt im Unendlichen)	B=3,lxlO'² C=-1,83 χ ΙΟ"³ D = 4,lxlO"^J 10
/'
1.0 1,1489 1,3957	15
	14 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Varioobjektiv mit einer vorderen, ersten Linsengruppe negativer Brechkraft, die zur Fokussierung auf ein näheres Objekt nach vorn verschiebbar ist, und einer hinteren, zweiten Linsengruppe positiver Brechkraft, die die Blende trägt, wobei der Abstand zwischen der vorderen Linsengruppe und der hinteren Linsengruppe zur Brennweitenänderung variabel ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der bei der Entfernungseinstellung zusätzlich ändernde Luftabstand (DA) innerhalb der vorderen Linsengruppe (RX bis Λ9; RX bis FS) proportional zur Verschiebung der vorderen Linsengruppe verringert. '5

2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hinter dem veränderbaren Luftabstand (D4) liegende, hintere Linsengruppenteil (R5 bis Λ9; R5 bis RS) der vorderen Linsengruppe (Λ1 bis R9; Ri bis RS) eine negative Brechkraft hat, daß der vor dem veränderbaren Luftabstand (D4) liegende, vordere Linsengruppenteil (ΛΙ bis Λ4) zumindest eine negative Linse (Ri, R2) und zumindest eine positive Linse (Λ3, A4) aufweist, die die hinterste Linse des vorderen Linsengruppenteils ist, und daß der Absolutwert der Brennweite des vorderen Linsengruppenteils größer als die Brennweite des hinteren Linsengruppenteils und größer als die Brennweite der hinteren, zweiten Linsengruppe (Ä10 bis Λ20; Λ9 bis Λ22) ist.