DE2748225B2

DE2748225B2 - Shift-Objektiv

Info

Publication number: DE2748225B2
Application number: DE2748225A
Authority: DE
Inventors: Toru Hino Tokio Fujii (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2748225C3; JPS5355024A; US4152050A; DE2748225A1; JPS6034728B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Shift-Objektiv mit mehreren Linsengliedern.

Es ist beispielsweise aus der DE-GM 17 62 353 bekannt, Objektive zur Vermeidung perspektivischer Verzerrungen — Keystone-Effekt — zu verschwenken bzw. senkrecht zur optischen Achse zu verschieben.

Es sind Objektive bekannt, bei denen der Shift-Effekt d. h, beispielsweise der Ausgleich »stürzender Linien« durch Verschiebung des gesamten Objektivs in einer Richtung parallel zur Bildebene ermöglicht wird. Bei einer solchen Ausbildung ist es im allgemeinen möglich, einen Objektbereich mit einem Bildfeldwinkel zu erfassen, der größer ist als der durch die Filmgröße bestimmte Bildreldwinkel und für das dabei erhaltene Bild wird keine Veränderung des Abbildungsmaßstabes verursacht Das Bildfeld in dem es möglich ist, ein Bild durch ein Shift-Objektiv zu fokussieren, muß groß genug sein, um einen zufriedenstellenden Shift-Effekt zu erreichen. Aus diesem Grund sollte der Bildfeldwinkel des Objektivs außerordentlich groß gemacht werden und dies verursacht große Schwierigkeiten für eine gute Korrektur der Aberrationen. Wenn beispielsweise ein Objektiv eine Brennweite von 35 mm und der Film ein Format von 24 χ 36 mm besitzt und es vorgesehen ist, daß das Objektiv um 11 mm in Diagonalrichtung der Bildoberfläche verschoben werden kann, müßte der von dem Objektiv erfaßte Bildfeldwinkel 84° betragen, obwohl der Bildfeldwinkel bei einem üblichen Objektiv mit 35 mm Brennweite 64° beträgt. Dieser Bildfeldwinkel ist ungefähr gleich dem Bildfeldwinkel eines Objektivs mit der Brennweite von ungefähr 23 nan für ein Filmformat von 24x36 mm. Um einen Bildfeldwinkel von 84° durch ein Objektiv mit 35 mm Brennweite zu erfassen, ist es notwendig, die Öffnung wirksam groß und gleichzeitig die Ebenheit des Bildes im Bildkreis hoch zu machen. Es ist jedoch schwierig, ein solches Objektiv zu erhalten, da es sehr schwierig ist, Bildfeldkrümrnung und Koma gut zu korrigieren. Bei den bekannten Shift-Objektiven nimmt die Bildfeldkrümmung am Bildfeldrand unvermeidlich zu, wenn das Objektiv verschoben wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Shift-Objektiv anzugeben, bei dem die Änderungen der sagittaien bzw. meridionalen Bildfeldkrümmung in dem Bildfeldbereich kompensiert werden kann, welcher tatsächlich benötigt wird, wenn das Objektiv parallel zur Bildebene verschoben wird und bei

Tabelle

/= 100
/-, = 194,884
η = 383,204
O = 122,152
/4 = 66,095
r₅ = 188,309
r₆ = 80,086
r-, = 3344,88
r₈ = -537,227
r₉ = 97,621
r,₀ = 52,645
/-,, = 129,087
η 2 = 54,046
r_n = -88,815

(I_x = 28,562
d₂ = 0,408
rf, = 6,121
d₄ = 36,968
rf₅ = 4,896
d_b = 19,504
rf? = 12,241
d_s = 0,408
rf₉ = 4,896
rfio = 21,177
rfn =4,08
rfi2 = 53,738
rfn = 7,589

dem die übrigen Aberrationen im interessierenden Bildfeldbereich klein sind.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.
Es ist allgemein bekannt, dali Koma, Verzeichnung und Bildfeldkrümmung variieren, wenn ein Teil des Linsensystems quer zur optischen Achse verschoben wird und daß die dann vom Objektiv erhaltene Bildqualität geringer ist Mit der vorliegenden Erfindung ίο wird ein Shift-Objektiv angegeben, das hervorragende Abbildungseigenschaften durch wirksame Verwendung der Aberrationsveränderungen bei dezentrierter Linsenanordnung zu erzielen gestattet

Das erfindungsgemäße Objektiv wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein Shift-Objektiv nach der Erfindung,

F i g. 2 die Aberrationskurven des in F i g. 1 gezeigten Objektivs,

F i g. 3 die Aberrationskurven des in F i g. 1 gezeigten Objektivs, wenn dieses als Ganzes verschoben und gleichzeitig das siebte bis zehnte Linsenglied zusammen aus der Mittelachse des Objektivs verschoben werden,

F i g. 4 Aberrationskurven, wenn das in F i g. 1 gezeigte Objektiv als Ganzes verschoben wird und gleichzeitig das zehnte Linsenglied relativ zur Achse des Objektivs verschoben wird,

F i g. 5 eine stark vereinfachte schematische Darstellung, die das Objektiv zeigt, wenn das Objektiv als Ganzes verschoben und gleichzeitig ein Linsenglied geneigt wird und

F i g. 6 die Aberrationskurven, die erhalten werden,

wenn das Gesamtobjektiv verschoben und gleichzeitig das zehnte Linsenglied geneigt wird.

j> Das in Fi g. 1 dargestellte Objektiv besitzt elf Linsen in zehn Linsengliedern, wobei das erste Linsenglied eine meniskusförmige Sammellinse, das zweite und dritte Linsenglied meniskusförmige Zerstreuungslinsen, das vierte Linsenglied eine Sammellinse, das fünfte Linsenglied eine meniskusförmige Zerstreuungslinse, das sechste Linsenglied ein sammelndes Kittglied, das siebte Linsenglied eine meniskusförmige Sammellinse, das achte Linsenglied eine Zerstreuungslinse, das neunte Linsenglied eine meniskusförmige Sammellinse und das

■Γ) zehnte Linsenglied eine Sammellinse ist

Dieses Objektiv hat die folgenden numerischen Daten:

«i = 1,618
n₂ = 1,79952
/I₃ = 1,79952
/;₄ = 1,744
«5 = 1,6516

n₆ = 1,734
W₇ = 1,64769

ν, = 63,38
v₂ = 42,24

Vj = 42,24

V₄ = 44J8
V₅ = 58,67

V₆ = 51,52
v₇ = 33,8

Fortsetzung

/•,4 = -210,541
Ms = -59,557
nt - -59,253
r„ = 283,197
r_ls = -195,391
η, - -72,395
r₂₀ = 2662,984
/2, = 154,893

rf₁₄ = 42,925 rf,₅ = 0,404 d,t = 6,12 rf, 7 = 7,222 ί/_Ι8 = 12,241 rf,9 = 0,408 rfjo = 14,281

"8 = 1,717
;i₉ = 1,80518
n,o = 1,589
/ι,, = 1,58913

v₈ = 47,94
ν, = 25,43
ν,ο = 48,61
v„ -61,11

Darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs

η bis r2i die Krümmungsradien der Linsenoberflächen d\ bis d₂o die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen

Πι bis Πι ι die Brechungsindizes der Linsen und Vi bis Vi ι die Abbe-Zahlen der Linsen.

Die Aberrationskurven für dieses Objektiv sind in F i g. 2 dargestellt, wobei der maximale Bildwinkel an einer Seite 41° beträgt. Wenn dieses Objektiv durch seine Verschiebung parallel zur Bildebene wie bei den bekannten Shift-Objektiven verschoben wird, sollte der maximal erfaßbare Bildfeldwinkel an einer Seite 52° betragen. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist die Bildoberfläche, insbesondere die meridionale Bildoberfläche, dann stark gekrümmt und starke Aberrationen durch außeraxiale Strahlung sind unvermeidlich. Entsprechend einem ersten Vorschlag nach der Erfindung wird das Objektiv wie zuvor als Ganzes verschoben, gleichzeitig werden aber die das siebte bis zehnte Linsenglied bildenden Linsen zusammen weiter um 0,204 in gleicher Richtung wie die Verschieberichtung exzentrisch versetzt Dadurch werden Korrekturkurven erhalten, wie sie in Fig.3 dargestellt sind. Daraus ist ersichtlich, daß die Bildfeldkrümmung hervorragend gut ausgeglichen ist in dem benötigten Bildbereich, d. h. an e'er Stelle, an der sie tatsächlich für die Aufnahme benötigt wird.

Bei einer zweiten Möglichkeit der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung ist nur eine exzentrische Versetzung des zehnten Linsenglieds um weitere 2,04 in gleicher Richtung wie der Verschieberichtung des Objektivs zusammen mit dessen Verschiebung vorgesehen. In diesem Falle werden die in Fig.4 gezeigten Aberrationskurven erhalten. In diesem Fall tritt eine geringe Asymmetrie von sphärischer Aberration auf und infolge dessen ergibt sich Astigmatismus in der Mitte des Bildfeldes. Dies ist jedoch für den praktischen Gebrauch vernachlässigbar gering. Andererseits ist die Bildfeldkrümmung in dem tatsächlich benötigten Teil des Bildfeldes (Randabschnitt), der die tatsächliche Bildfläche umfaßt, gut ausgeglichen. Die Größe der exzentrischen Versetzung (0,204 im ersten Fall und 2,04 im zweiten Fall) der genannten Linsenglieder bzw. des genannten Linsengliedes, die bei der Verschiebung angegeben ist, ist der maximale Betrag der exzentrischen Versetzung bei voller Verschiebung. Es ist bekannt, daß die Größe der Variation der Aberrationen, wenn Linsenglieder exzentrisch versetzt werden, linear in dem Bereich variieren, in dem die Größe der Versetzung der Linsenglieder nicht zu groß ist. Daher ist es zur Erzielung eines guten Bildes vorteilhaft, die Größe der Versetzung der Linsenglieder entsprechend der Größe der Verschiebung des Gesamtobjektivs zu variieren. Als zu versetzendes Linsenglied oder Linsenglieder ist es vorteilhaft, solche zu wählen, bei denen die Variation der sphärische Aberration klein und die Variation der außeraxialen Aberrationen groß ist bei einer Versetzung. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn das Gesamtobjektiv so ausgebildet ist, daß paraxiale Strahlung, die das zu versetzende Linsenglied durchsetzt, parallel zur optischen Achse wird. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn ein Linsenglied gleichzeitig mit der Gesamtverschiebung des Objektivs versetzt wird, ein Linsenglied oder Linsenglieder zu versetzen, die hinter der Blende und verhältnismäßig weit von dieser angeordnet sind, weil dies der einfachst mögliche Weg ist in bezug auf die Konstruktion der Objektivfassung. Bei den beiden vorstehenden genannten Fällen wird zumindestens ein vorgegebenes Linsenglied versetzt, wenn das Objektiv insgesamt verschoben wird, indem dieses Linsenglied parallel zur Bildebene verschoben wird, d. h. indem die optische Achse dieses Linsenglieds senkrecht zur optischen Achse des Objektivs versetzt wird, so daß jene parallel zur optischen Achse des Objektivs bleibt Es ist jedoch auch möglich, einen ähnlichen Effekt durch Neigung der optischen Achse von zumindestens einem vorgegebenen Linsenglied entsprechend der Größe der Verschiebung des Objektivs zu erhalten. Dieses wird durch die dritte Ausführungsvariante der Erfindung erläutert Beispielsweise kann bei einem Objektiv, das den schematisch in F i g. 1 gezeigten Aufbau besitzt, das zehnte Linsenglied geneigt werden. In F i g. 5 bezeichnet L\ _9 das erste bis neunte Linsenglied entsprechend

so F i g. 1 in vereinfachter Form und L₁O das zehnte Linsenglied. Bei dieser dritten Ausführungsvariante ist das zehnte Linsenglied um ΔΘ geneigt, wie in Fig.S eingezeichnet, wenn das Objektiv als Ganzes nach unten — entsprechend F i g. 5 — verschoben wird. Das heißt, gleichzeitig wenn das Objektiv als Ganzes in einei Richtung verschoben wird, wird das zehnte Linsenglied so geneigt, daß sich ihr der Verschiebungsrichtung zugewandter Randbereich zur Gegenstandsseite zu bewegt Wenn ΔΘ 80° beträgt bei einer Verschiebung des Objektivs um 11mm, wie bei den vorheriger Ausführungsbeispielen, ergeben sich die in Fig.6 gezeigten Korrekturkurven. Wie Fig.6 zeigt, ist die Bildqualität hervorragend.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Shift-Objektiv mit mehreren Linsengliedern, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der Verschiebung des Objektivs senkrecht zu dessen optischer Achse zumindest ein Linsenglied des Objektivs in Abhängigkeit von der Größe der Verschiebung so dezentrierbar ist, daß bei Verschiebung des gesamten Objektivs jeweils die Abweichungen der Bildpunkte der sagittalen bzw. meridionalen Büschel von der achsensenkrechten Ebene durch den paraxialen Bildpunkt kompensierbar sind.

2. Shift-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein das Objektiv bildendes Linsenglied durch Versetzung der optischen Achse des Linsenglieds parallel zur optischen Achse des Objektivs in Abhängigkeit von der Verschiebung des Objektivs verlagert wird.

3. Shift-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein das Objektiv bildendes Linsenglied durch Neigung der optischen Achse des Linsenglieds in bezug auf die optische Achse des Objektivs in Abhängigkeit von der

Tabelle

/= 100
/·, = 194,884
r₂ = 383,204
O = 122,152
/4 = 66,095
r₅ = 188,309
r₆ = 80,086
Π = 3344,88
r₈ = -537,227
r, = 97,621
/-,„ = 52,645
r,, = 129,087
m = 54,046
r_n = -88,815
/η = -210,541
/Ϊ5 = -59,557
r₁₆ = -59,253
r_l7 = 283,197
r_n = -195,391
r,₉ = -72,395
r₂₀ = 2662,984
/21 = 154,893

darin bezeichnen

/ die Brennweite des Objektivs

O bis Γ21 die Krümmungsradien der Linsenoberflä-

chen
d\ bis c/20 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände t>o zwischen diesen

n< bis /Ji 1 die Brechungsindizes der Linsen und i>, bis Tu die Abbe-Zahlen der Linsen.

5. Abwandlung des Objektivs nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des siebten bis b^r> Verschiebung des Objektivs verlagert wird.

4. Shift-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem ersten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse, einem zweiten und dritten Linsenglied in Form von meniskusförmigen Zerstreuungslinsen, einem vierten Linsenglied in Form einer Sammellinse, einem fünftel Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Zerstreuungslinse, einem sechsten Linsenglied in Form eines sammelnden KJttgliedes, einem siebten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse, einem achten Linsenglied in Form einer Zerstreuungslinse, einem neunten Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse und einem zehnten Linsenglied in Form einer Sammellinse bestehende Linsensystem, bei dem das siebte bis zehnte Linsenglied zusammen parallel zur optischen Achse in Abhängigkeit von der Verschiebung des Objektivs exzentrisch versetzbar sind, die folgenden numerischen Daten aufweist;

rf, = 28,562 «ι = 1,618 v, = 63,38 d₂ = 0,408 rf₃ = 6,121 /J₂ = 1,79952 V₂ = 42,24 rf₄ = 36,968 d_s = 4,896 /J₃ = 1,79952 v₃ = 42,24 rf₆ = 19,504 rf₇ = 12,241 /J₄ = 1,744 v₄ = 44,78 rfg = 0,408 rf, = 4,896 /J₅ = 1,6516 V₅ = 58,67 rfio = 21,177 du = 4,08 /J₆ = 1,734 v₆ = 51,52 rf,2 = 53,738 /J₇ = 1,64769 v₇ = 33,8 rf,3 = 7,589 rf,4 = 42,925 /J₈ = 1,717 v₈ = 47,94 rf,5 = 0,404 rfi6 = 6,12 /j, = 1,80518 v, = 25,43 rf.7 = 7,222 rfi8 = 12,241 /Jio = 1,589 νιο = 48,6 rf_l9 = 0,408 rf₂₀ = 14,281 «,, = 1,58913 ν,, =61,1

zehnten Linsenglieds das zehnte Linsenglied parallel zur optischen Achse des Objektivs in Abhängigkeit von der Verschiebung des Objektivs exzentrisch versetzbar ist.

6. Abwandlung des Objektivs nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Parallelversetzung des siebten bis zehnten Linsengliedes eine Neigungsmöglichkeit des zehnten Linsengliedes zur optischen Achse des Objektivs in Abhängigkeit von der Verschiebung des Objektivs vorgesehen ist.