DE2658289A1 - Objektiv mit langer brennweite - Google Patents

Objektiv mit langer brennweite

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DE2658289A1
DE2658289A1 DE19762658289 DE2658289A DE2658289A1 DE 2658289 A1 DE2658289 A1 DE 2658289A1 DE 19762658289 DE19762658289 DE 19762658289 DE 2658289 A DE2658289 A DE 2658289A DE 2658289 A1 DE2658289 A1 DE 2658289A1
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lenses
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Tadashi Kimura
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/60Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/02Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv mit langer Brennweite.
Es sind Objektive vom sog. "Ernostar"-Typ bekannt mit fünf Linsen in vier Gliedern und zwar einer ersten positiven Linse, einem zweiten meniskusförmigen Kittglied, einer dritten zerstreuenden Meniskuslinse und einer vierten Sammellinse. Bei diesem Objektivtyp ist nachteilig, daß die Aberrationen bei einer Verkürzung der Gesamtlänge des Objektivs unvermeidlich verstärkt werden und daß es unmöglich ist, Objektive dieses Aufbaus mit großen Öffnungsverhältnissen herzustellen.
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Abwandlungen dieses Objektivtyps entwickelt worden, bei denen das zweite Linsenglied in zwei Meniskuslinsen unterteilt ist. Es ist möglich, ein langbrennweitiges Objektiv mit einem Öffnungs- verhältnis von F/2,8 und kurzer Baulänge herzustellen, wenn das zweite Linsenglied in der beschriebenen Weise aus getrennten Linsen aufgebaut ist. Ein derartiges Objektiv hat eine Brennweite von 100 bis 135 mm. Objektive mit einer Brennweite von 180 bis 200 mm haben in der bisher üblichen Ausgestaltung ein Televerhältnis von 1:1,2 und damit eine relativ große Gesamtlänge.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv mit einer langen Brennweite von 180 bis 200 mm anzugeben, das ein Televerhältnis von ungefähr 0,93 und eine sehr kurze Gesamtbaulänge aufweist.
Dies wird bei einem Objektiv der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein Objektiv nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2A bis 2C Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 1,
Fig. 3A bis 3C Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 2,
Fig. 4A bis 4C Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 3,
Fig. 5A bis 5C Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 4.
Das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung enthält, wie Fig. 1 zeigt, eine erste positive Meniskuslinse, eine zweite positive Meniskuslinse, eine dritte positive Meniskuslinse, deren konvexe Oberfläche gegenstandsseitig liegt und die nah aneinander angeordnet sind, eine negative Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Oberfläche, einen relativ großen Luftabstand und eine fünfte positive Meniskuslinse mit objektseitig konvexer Oberfläche. Das Linsensystem erfüllt dabei die folgenden Bedingungen
(1) 1,3f < r[tief]2
(2) 0,3f < r[tief]3 < 0,36f
(3) 0,45f < r[tief]4 < 0,58f
(4) 0,3f < r[tief]5 < 0,36f
(5) 0,38f < r[tief]6 < 0,46f
(6) 0,8f < r[tief]7 < f
(7) 0,18f < r[tief]8 < 0,2f
(8) 0,5f < r[tief]9
(9) f < r[tief]10
(10) 0,15f < d[tief]1+d[tief]2+d[tief]3+d[tief]4+d[tief]5+d[tief]6 < 0,17f
(11) 0,05f < d[tief]5 < 0,07f
(12) 0,01f < d[tief]6 < 0,03f
(13) 0,03f < d[tief]7 < 0,05f
(14) 0,28f < d[tief]8
(15)
(16) 1,76 < n[tief]4
Darin bezeichnen:
f die Gesamtbrennweite des Objektivs,
r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsen,
d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen.
Die Bedeutung der Bedingungen liegt im Folgenden.
Wenn der Krümmungsradius r[tief]2 kleiner als 1,3f in der Bedingung (1) ist, wird die außeraxiale sphärische Aberration und chromatische Aberration höherer Ordnung verstärkt und die Gesamtlänge des Objektivs vergrößert. Wenn der Krümmungsradius r[tief]2 dagegen so gewählt ist, daß er die Bedingung (1) erfüllt, wird durch die Linsenfläche r[tief]2 (die bildseitige Oberfläche der ersten Linse) Astigmatismus hervorgerufen, der jedoch durch die Linsenoberflächen mit r[tief]4 und r[tief]6 korrigiert werden kann, wenn die Krümmungsradien r[tief]4 und r[tief]6 so gewählt werden, daß sich die Bedingungen (3) und (5) erfüllen, d.h. der Astigmatismus kann nicht korrigiert werden, wenn die Krümmungsradien r[tief]4 und r[tief]6 die oberen Grenzwerte der Bedingungen (3) und (5) übersteigen. Wenn die Krümmungsradien r[tief]4 und r[tief]6 kleiner als die unteren Grenzwerte der Bedingungen (3) und (5) sind, wird andererseits die außeraxiale sphärische Aberration verstärkt. Wenn die Krümmungsradien r[tief]3 und r[tief]5 die oberen Grenzwerte der Bedingungen (2) und (4) überschreiten, werden Koma und Verzeichnung verstärkt. Wenn die Krümmungsradien r[tief]3 und r[tief]5 kleiner als die unteren Grenzwerte der Bedingungen (2) und (4) sind, wird andererseits die außeraxiale sphärische Aberration und die chromatische Aberration höherer Ordnung verstärkt. Die Bedingungen (6) und (7) dienen zur Korrektur von Verzeichnung und Bildfeldkrümmung durch Verringerung der Krümmungsradien an der Vorder- und insbesondere an der Hinterseite der vierten Linse und weiter zur Verkürzung der Gesamtbaulänge des Objektivs. Wenn die Krümmungsradien r[tief]7 und r[tief]8 unter die unteren Grenzwerte dieser Bedingungen verringert werden, wird jedoch sphärische Aberration höherer Ordnung verstärkt. Die Bedingungen (8) und (9) dienen zur Korrektur von Astigmatismus. Genauer gesagt, es ist schwierig, Astigmatismus zu korrigieren, wenn die Krümmungsradien r[tief]9 und r[tief]10 kleiner als 0,5f bzw. f sind.
Wenn d[tief]1+d[tief]2+d[tief]3+d[tief]4+d[tief]5+d[tief]6 kleiner als der untere Grenzwert von 0,15 der Bedingung (10) ist, ist es unmöglich, das Objektiv so auszubilden, daß es ein kleines Televerhältnis besitzt und zusätzlich werden die verschiedenen Aberrationen verstärkt.
Andererseits ist es unerwünscht, wenn die zuvor erwähnte Gesamtsumme 0,17f überschreitet, da dies die Petzval-Summe leicht auf einen negativen Wert bringt.
Wenn d[tief]5, d[tief]6 und d[tief]7 die oberen Grenzwerte in den Bedingungen (11), (12) und (13) überschreiten, werden Astigmatismus, Koma und sphärische Aberration höherer Ordnung verstärkt. Wenn d[tief]5, d[tief]6 und d[tief]7 kleiner als die unteren Grenzwerte in diesen Bedingungen sind, wird es andererseits schwierig, ein kleines Televerhältnis zu erhalten und die verschiedenen Aberrationen werden verstärkt. Was die Bedingung (14) anbetrifft, so ist es vorteilhafter, d[tief]8 kleiner als 0,28f zu wählen, um das Objektiv so auszubilden, daß es ein kleines Televerhältnis besitzt. Eine solche Dicke kann jedoch beträchtlich Verzeichnung, chromatische Aberration und Koma für obere Randstrahlen verstärken.
Die vorliegende Erfindung verwendet Glasmaterialien mit relativ hohen Brechungsindizes für die erste, zweite und dritte Linse, wie es durch die Bedingung (15) gegeben ist, um sphärische Aberration, Koma usw. gut zu korrigieren. Wenn der Bedingung (15) nicht genügt ist, müßte jede der betreffenden konvexen Linsen einen so geringen Krümmungsradius haben, daß sphärische Aberration hervorgerufen wird. Wenn versucht wird, diese sphärische Aberration durch weitere Durchbiegung der konvexen Linsen zu korrigieren, können Koma und Astigmatismus nicht gut korrigiert werden und dadurch ist es unmög- lich, ein Objektiv mit großem Öffnungsverhältnis zu erhalten.
Schließlich dient die Bedingung (16) dazu, zu verhindern, daß die Petzval-Summe verkleinert wird und zur Korrektur von Koma durch Wahl eines geeigneten Krümmungsradius für die vierte Zerstreuungslinse. Wenn n[tief]4 kleiner als 1,76 ist, besteht die Gefahr, daß die Petzval-Summe einen positiven Wert hat, was das Auflösungsvermögen in sagitaler Richtung im Randabschnitt des Bildes verschlechtert und der Krümmungsradius r[tief]8 ist klein genug, um außeraxiale Aberration zu verstärken.
Das Ausführungsbeispiel 1 hat die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Werte:
Tabelle 1
r[tief]1 = 35,690
d[tief]1 = 4,539 n[tief]1 = 1,66672 Ny[tief]1 = 48,32
r[tief]2 = 133,290
d[tief]2 = 0,069
r[tief]3 = 34,416
d[tief]3 = 3,191 n[tief]2 = 1,62299 Ny[tief]2 = 58,14
r[tief]4 = 52,578
d[tief]4 = 0,056
r[tief]5 = 30,924
d[tief]5 = 5,152 n[tief]3 = 1,60311 Ny[tief]3 = 60,70
r[tief]6 = 38,925
d[tief]6 = 2,500
r[tief]7 = 84,143
d[tief]7 = 3,827 n[tief]4 = 1,78472 Ny[tief]4 = 25,71
r[tief]8 = 18,793
d[tief]8 = 28,747
r[tief]9 = 52,057
d[tief]9 = 3,039 n[tief]5 = 1,76182 Ny[tief]5 = 26,55
r[tief]10 = 114,604
f = 100,0 F 2,8 f[tief]B = 42,713
Summe d = 51,120
Das Ausführungsbeispiel 2 hat die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Werte:
Tabelle 2
r[tief]1 = 37,561
d[tief]1 = 4,468 n[tief]1 = 1,63854 Ny[tief]1 = 55,38
r[tief]2 = 140,587
d[tief]2 = 0,072
r[tief]3 = 35,586
d[tief]3 = 2,545 n[tief]2 = 1,63854 Ny[tief]2 = 55,38
r[tief]4 = 56,993
d[tief]4 = 0,200
r[tief]5 = 35,360
d[tief]5 = 6,407 n[tief]3 = 1,69350 Ny[tief]3 = 50,81
r[tief]6 = 45,215
d[tief]6 = 1,723
r[tief]7 = 91,228
d[tief]7 = 4,974 n[tief]4 = 1,76182 Ny[tief]4 = 26,55
r[tief]8 = 19,143
d[tief]8 = 28,869
r[tief]9 = 58,139
d[tief]9 = 3,040 n[tief]5 = 1,72825 Ny[tief]5 = 28,46
r[tief]10 = 144,164
f = 100,0 F 2,8 f[tief]B = 41,535
Summe d = 52,298
Das Ausführungsbeispiel 3 hat die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Werte:
Tabelle 3
r[tief]1 = 35,296
d[tief]1 = 4,542 n[tief]1 = 1,63854 Ny[tief]1 = 55,38
r[tief]2 = 154,848
d[tief]2 = 0,100
r[tief]3 = 34,994
d[tief]3 = 3,126 n[tief]2 = 1,63854 Ny[tief]2 = 55,38
r[tief]4 = 45,962
d[tief]4 = 0,078
r[tief]5 = 31,878
d[tief]5 = 5,625 n[tief]3 = 1,69350 Ny[tief]3 = 50,81
r[tief]6 = 43,434
d[tief]6 = 2,460
r[tief]7 = 94,159
d[tief]7 = 3,620 n[tief]4 = 1,76182 Ny[tief]4 = 26,55
r[tief]8 = 18,722
d[tief]8 = 28,912
r[tief]9 = 52,671
d[tief]9 = 2,876 n[tief]5 = 1,72151 Ny[tief]5 = 29,24
r[tief]10 = 125,503
f = 100,0 F 2,8 f[tief]B = 42,489
Summe d = 51,339
Das Ausführungsbeispiel 4 hat die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Werte:
Tabelle 4
r[tief]1 = 37,659
d[tief]1 = 4,694 n[tief]1 = 1,69680 Ny[tief]1 = 55,52
r[tief]2 = 144,925
d[tief]2 = 0,100
r[tief]3 = 35,033
d[tief]3 = 3,149 n[tief]2 = 1,65160 Ny[tief]2 = 58,67
r[tief]4 = 50,969
d[tief]4 = 0,008
r[tief]5 = 34,359
d[tief]5 = 5,587 n[tief]3 = 1,67790 Ny[tief]3 = 50,72
r[tief]6 = 42,616
d[tief]6 = 2,457
r[tief]7 = 92,529
d[tief]7 = 3,617 n[tief]4 = 1,76182 Ny[tief]4 = 26,55
r[tief]8 = 19,497
d[tief]8 = 28,885
r[tief]9 = 66,059
d[tief]9 = 2,978 n[tief]5 = 1,78472 Ny[tief]5 = 25,71
r[tief]10 = 179,348
f = 100,0 F 2,8 f[tief]B = 42,427
Summe d = 51,475
Darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsen,
d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,
Ny[tief]1 bis Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,
f die Gesamtbrennweite des Objektivs und
f[tief]B die hintere Schnittweite des Objektivs.

Claims (5)

1. Objektiv mit langer Brennweite, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv, das aus einer ersten Meniskussammellinse, einer zweiten Meniskussammellinse, einer dritten Meniskussammellinse, einer vierten Meniskuszerstreuungslinse und einer fünften Linse besteht, den folgenden Bedingungen genügt
(1) 1,3f < r[tief]2
(2) 0,3f < r[tief]3 < 0,36f
(3) 0,45f < r[tief]4 < 0,58f
(4) 0,3f < r[tief]5 < 0,36f
(5) 0,38f < r[tief]6 < 0,46f
(6) 0,8f < r[tief]7 < f
(7) 0,18f < r[tief]8 < 0,2f
(8) 0,5f < r[tief]9
(9) f < r[tief]10
(10) 0,15f < d[tief]1+d[tief]2+d[tief]3+d[tief]4+d[tief]5+d[tief]6 < 0,17f
(11) 0,05f < d[tief]5 < 0,07f
(12) 0,01f < d[tief]6 < 0,03f
(13) 0,03f < d[tief]7 < 0,05f
(14) 0,28f < d[tief]8
(15)
(16) 1,76 < n[tief]4
Darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsen,
d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,
f die Gesamtbrennweite des Objektivs.
2. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Werte:
Tabelle 1
r[tief]1 = 35,690
d[tief]1 = 4,539 n[tief]1 = 1,66672 Ny[tief]1 = 48,32
r[tief]2 = 133,290
d[tief]2 = 0,069
r[tief]3 = 34,416
d[tief]3 = 3,191 n[tief]2 = 1,62299 Ny[tief]2 = 58,14
r[tief]4 = 52,578
d[tief]4 = 0,056
r[tief]5 = 30,924
d[tief]5 = 5,152 n[tief]3 = 1,60311 Ny[tief]3 = 60,70
r[tief]6 = 38,925
d[tief]6 = 2,500
r[tief]7 = 84,143
d[tief]7 = 3,827 n[tief]4 = 1,78472 Ny[tief]4 = 25,71
r[tief]8 = 18,793
d[tief]8 = 28,747
r[tief]9 = 52,057
d[tief]9 = 3,039 n[tief]5 = 1,76182 Ny[tief]5 = 26,55
r[tief]10 = 114,604
f = 100,0 F 2,8 f[tief]B = 42,713
Summe d = 51,120
Darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsen,
d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,
Ny[tief]1 bis Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,
f die Gesamtbrennweite des Objektivs und
f[tief]B die hintere Schnittweite des Objektivs.
3. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Werte:
Tabelle 2
r[tief]1 = 37,561
d[tief]1 = 4,468 n[tief]1 = 1,63854 Ny[tief]1 = 55,38
r[tief]2 = 140,587
d[tief]2 = 0,072
r[tief]3 = 35,586
d[tief]3 = 2,545 n[tief]2 = 1,63854 Ny[tief]2 = 55,38
r[tief]4 = 56,993
d[tief]4 = 0,200
r[tief]5 = 35,360
d[tief]5 = 6,407 n[tief]3 = 1,69350 Ny[tief]3 = 50,81
r[tief]6 = 45,215
d[tief]6 = 1,723
r[tief]7 = 91,228
d[tief]7 = 4,974 n[tief]4 = 1,76182 Ny[tief]4 = 26,55
r[tief]8 = 19,143
d[tief]8 = 28,869
r[tief]9 = 58,139
d[tief]9 = 3,040 n[tief]5 = 1,72825 Ny[tief]5 = 28,46
r[tief]10 = 144,164
f = 100,0 F 2,8 f[tief]B = 41,535
Summe d = 52,298
Darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsen,
d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,
Ny[tief]1 bis Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,
f die Gesamtbrennweite des Objektivs und
f[tief]B die hintere Schnittweite des Objektivs.
4. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Werte:
Tabelle 3
r[tief]1 = 35,296
d[tief]1 = 4,542 n[tief]1 = 1,63854 Ny[tief]1 = 55,38
r[tief]2 = 154,848
d[tief]2 = 0,100
r[tief]3 = 34,994
d[tief]3 = 3,126 n[tief]2 = 1,63854 Ny[tief]2 = 55,38
r[tief]4 = 45,962
d[tief]4 = 0,078
r[tief]5 = 31,878
d[tief]5 = 5,625 n[tief]3 = 1,69350 Ny[tief]3 = 50,81
r[tief]6 = 43,434
d[tief]6 = 2,460
r[tief]7 = 94,159
d[tief]7 = 3,620 n[tief]4 = 1,76182 Ny[tief]4 = 26,55
r[tief]8 = 18,722
d[tief]8 = 28,912
r[tief]9 = 52,671
d[tief]9 = 2,876 n[tief]5 = 1,72151 Ny[tief]5 = 29,24
r[tief]10 = 125,503
f = 100,0 F 2,8 f[tief]B = 42,489
Summe d = 51,339
Darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsen,
d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,
Ny[tief]1 bis Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,
f die Gesamtbrennweite des Objektivs und
f[tief]B die hintere Schnittweite des Objektivs.
5. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Werte:
Tabelle 4
r[tief]1 = 37,659
d[tief]1 = 4,694 n[tief]1 = 1,69680 Ny[tief]1 = 55,52
r[tief]2 = 144,925
d[tief]2 = 0,100
r[tief]3 = 35,033
d[tief]3 = 3,149 n[tief]2 = 1,65160 Ny[tief]2 = 58,67
r[tief]4 = 50,969
d[tief]4 = 0,008
r[tief]5 = 34,359
d[tief]5 = 5,587 n[tief]3 = 1,67790 Ny[tief]3 = 50,72
r[tief]6 = 42,616
d[tief]6 = 2,457
r[tief]7 = 92,529
d[tief]7 = 3,617 n[tief]4 = 1,76182 Ny[tief]4 = 26,55
r[tief]8 = 19,497
d[tief]8 = 28,885
r[tief]9 = 66,059
d[tief]9 = 2,978 n[tief]5 = 1,78472 Ny[tief]5 = 25,71
r[tief]10 = 179,348
f = 100,0 F 2,8 f[tief]B = 42,427
Summe d = 51,475
Darin bezeichnen:
r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsen,
d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,
Ny[tief]1 bis Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,
f die Gesamtbrennweite des Objektivs und
f[tief]B die hintere Schnittweite des Objektivs.
DE2658289A 1975-12-29 1976-12-22 FUnflinsiges Teleobjektiv Expired DE2658289C3 (de)

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