DE2824846B2 - Varioobjektiv - Google Patents

Description

5 6	- 107.690 73.301
7 8	22.937 31.500
9 10	76.441 - 51.242
11 12	18.113 55.678
13 14	- 46.641 19.433
15 16	-1382.853 - 17.260
17 18	- 196.186 - 33.448

6.28	1.67790	50.7
1.20
5.23	1.80518	25.4
2.77
8.08-367	1.80610	40.9
2.77
0.10	1.80610	40.9
2.13
2.72	1.84666	23.9
4.98
1.15	1.51823	590
2.23
0.10	1.51633	64.1
1.74

mii r, dem Krümmungsradius der /-ten Linsenfläche, d, dem Abstand zwischen der /-ten und der (/ + l)-ten Linsenfläche, H₁ dem Brechungsindex und V₁ der Abbe-schen Zahl der /-ten Linse.

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv mit niedrigem Brennweitenverhältnis mit einer vorderen Linsengruppe negativer Brechkraft und einer hinteren Linsengruppe positiver Brechkraft, die aus einem Linsepglied mit zwei positiven Linsen, einem negativen Linsenglied und einen positiven Linsenglied aufgebaut ist, wobei der Abstand zwischen der positiven Llr.sengruppe und der negativen Linsengruppe veränderbar ist.

Durch eine Änderung des maximal nutzbaren Bildfeldwinkels ist es durch Weglassen bestimmter Teile des Bildes möglich, den optimalen Bildausschnitt zu bestimmen.

Im allgemeinen wird die Einstellung des gewünschien Bildausschnittes erste bei der Herstellung von Vergrößerungen, also bei der Entwicklung und Anfertigung von Abzügen, durch dafür speziell ausgebildete Fachleute durchgeführt Der Photograph kann im allgemeinen keinen Einfluß auf diesen Arbeitsgang nehmen, so daß es oft schwierig wird, den vom Photographen gewünschten Bildausschnitt zu erhalten.

Außerdem muß der gewünschte Bildausschnitt im einzelnen genau definiert werden, was ebenfalls mit Schwierigkeiten verbunden ist, so daß üblicherweise von einem Negativ Abzüge in einer bestimmten, vorgegebenen Weise, jedoch ohne optimale Abstimmung des Bildausschnittes, gemacht werden.

Legt man schließlich den gewünschten Bildausschnitt erst nach der eigentlichen Aufnahme fest, so sinkt im allgemeinen die Bildqualität, da ein Teii des ursprünglich aufgenommenen Negativs nicht mehr verwendet wird und nur noch Abfall darstellt

Diese Nachteile machen sich insbesondere bei Objektiven mit einer einzigen, festen Brennweite bemerkbar. Wird jedoch ein Varioobjektiv verwendet, so kann der gewünschte Bildausschnitt bestimmt und die ' obigen Nachteile in gewissem Maße vermieden werden.

Der Einsatz bekannter Varioobjektive führt jedoch andererseits zu dem Nachteil, daß solche Objektive im Vergleich zu einem Objektiv fester Brennweite zu groß sind.

Durch Vergrößerung des Bildfeldwinkels erhält man jedoch in vielen Fällen besonders günstige Bildwirkungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Varioobjektiv mit variablem Bildfeldwinkel und geringem Brennweitenverhältnis zu schaffen, mit dem bereits bei der Aufnahme ein Bildausschnitt gewählt oder der Bildfeldwinkel vergrößert werden kann und bei dem im Vergleich zu einem Objektiv fester Brennweite Abbildungsleistung und Objektivabmessung in der gleichen GföSenördnüiig liegen.

Das Varioobjektiv hat Bildfeldwinkel von etwa 70° bis 30° bzw. von etwa 60° bis 65°. Die Brennweite ist etwa ebenso groß wie bei einem Standardobjektiv.

Das Varioobjektiv enthält eine vordere Linsengruppe negativer Brechkraft mit einer letzten, positiven, objektseitig konvexen Linse, eine hintere Gruppe positiver Brechkraft und weist einen variablen Luftabstand zwischen diesen Gruppen für die Einstellung des Bildfeldwinkels auf. Die minimale Objektivbrennweite sowie die Brennweiten der vorderen und hinteren Linsengruppe hängen von verschiedenen mathematischen Bedingungen ab, die zu einem optimalen Ausgleich zwischen der angestrebten Miniaturisierung eines solchen Varioobjektivs und einer optimalen Abbildungsleistung führen.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1, 3, 5, 6 und 9 die Objektive nach der vorliegenden Erfindung,

Fig.^a), 4(a), 6(a), 8{a) und 10(a) Diagramme der Aberrationskurven der Objektive nach den F i g. 1,3,5,7 bzw. 9 in der Weitwinkelstellung, und

Fig.2(b), 4(b), 6(b) 8(b) und 10(b) Diagramme der Aberrationskurven derObjektivenach den Figuren 1,3,

5,7 bzw. 9 in den Stellungen für kleine Bildwinkel.

Bei dem Objektiv nach der vorliegenden Erfindung kann das dieses Objektiv bildende Linsensystem durch eine Stellung, in welcher der Lichtstrahl merklich divergent ist, in zwei Gruppen unterteilt werden. Das heißt, das Objektiv kann in eine vordere Linsengruppe mit negativer Brennweite /i und eine hintere Linsengruppe mit positiver Brennweite Z₂ unterteilt werden, ipie letzte Linse in der vorderen Linsengruppe ist eine positive Linse. Der Luftabstand bildseitig der genannten ι ο positiven Linse, d.h. der Luftabstand zwischen der vorderen und hinteren Linsengruppe, 'iann so verkürzt werden, daß der Bildfeld winkel abninrnt. Der Maximalwert der Länge / ist l_max. Die Brennweite des Objektivs ist fmin, wenn die Länge /maximal ist

Das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung erfüllt die folgenden Bedingungen:

0.7

0,1 g

Jl.

J min

'max J min

(Ia)

0.7

(Ib)

25

Teilt man ein Objektiv so auf, daß es die obige Bedingung erfüllt, so ergibt sich ein kompaktes Objektiv hoher Leistung. Insbesondere die Positionierung der letzten positiven Linse in der vorderen Linsengruppe bedeutet, daß verschiedene Aberrationen vermieden werden; gleichzeitig wird vermieden, daß sich die Relativbewegung zwischen der vorderen und hinteren Linsengruppe ändert, insbesondere zunimmt. Oberhalb der oberen Grenze der Bedingung Ia nimmt die Brechkraft der hinteren Linsengruppe ab. Dementsprechend ist die Überschreitung der oberen Grenze für die Kompensation der Aberrationen zweckmäßig, so daß der Bereich, der die obere Grenze übersteigt, oft für ein Weitwinkel-Varioobjektiv mit zwei Linsengruppen ausgenutzt wird. Dies bedingt jedoch auch die Vergrößerung der Länge / zwischen der vorderen und hinteren Linsengruppe und führt zu dem Nachteil, daß die Bauiänge des Objektivs zünimmi; außerdem erhöht sich der Durchmesser der ersten Linse. Damit läßt sich also die zugrundeliegende Aufgabe, ein kompaktes Varioobjektiv zu schaffen, nicht lösen, wenn die obere Grenze überschritten wird.

Die untere Grenze definiert die Abbildungsleistung des Objektivs. Unterhalb der unteren Grenze ist die Brechkraft einer jeden Linsenfläche zu groß. Dies kann bei einem Varioobjektiv nicht zugelassen werden, da dann die Aberrationen nicht mehr gut kompensiert werden können. Mit anderen Worten könne unterhalb der unteren Grenze zwar bei einem Objektiv fester Brennweite die Aberrationen kompensiert werden; das Unterschreiten des unteren Grenzwertes ist jedoch nicht akzeptabel für das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung.

Die Bedingung Ib garantiert zusammen mit der Bedingung Ia einen kompakten Aufbau des Varioobjektivs. In der Bedingung Ib nimmt oberhalb der oberen Grenze die Bauiänge des Objektivs zu stark zu, weil die Brechkraft der hinteren Linsengruppe verringert werden muß. Die untere Grenze ist erforderlich, um eine geeignete Begrenzung des Biiduasschnittes aufrechtzuerhalten. Unterhalb der unteren Grenze kann die ausreichende Begrenzung des Bildausschnittes nicht erreicht werden. Wenn in diesem Bereich eine geeignete Begrenzung des Bildausschnittes vorgenommen wird, wird die Brechkraft einer jeden Linsenfläche zu groß, so daß keine gute Kompensation der Aberrationen möglich ist.

Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, erhält man einerseits ein Varioobjektiv mit optimaler Leistung und andererseits ein äußerst kompaktes Varioobjektiv. In bezug auf eine bestimmte Kameragröße kann die bildseitige Schnittweite auf einem Wert von wenigstens 0,8 ίφ gehalten v/erden, während der minimale Wert der Gesamtlänge des Objektivs, einschließlich du· bildseitigen Schnittweite, nicht mehr als 2,3 ίΦ betiägt; dabei ist L<& die Diagonale des Einzelbildes. Für eine 35mm-Kamera hat beispielsweise ein Einzelbild eine Größe von 36 χ 24 mm, so daß sich eine Diagonale von näherungsweise 43,26 mm ergibt, die bildseitige Schnittweite ist wenigstens 34,6 mm, während die minimale Gesamtlänge nicht mehr als 99,51 mm beträgt.

Das erste erfindungsgemäße Objektiv, bei dem die Gleichung (I) erfüllt ist, ist ein sogenanntes Weitwinkelobjektiv, bei dem der Bildfeldwinkel ungefähr 70° bis 80° beträgt; dabei können sowohl eine Begrenzung des Bildausschnittes als auch eine Vergrößerung des Bildfeldwinkels erreicht werden.

Die Brennweite einer modernen 35 mm Kamera beträgt ungefähr 28 mrn. Um gute Aufnahmen zu machen, wird eine relativ hoch entwickelte Aufnahmetechnik benötigt. Die Erfindung schafft ein Objektiv, das in diesem Weitwinkelbereich leicht benutzt werden kann.

Die vordere Linsengruppe besteht aus einer Kombination von wenigstens zwei positiven Linsen und zwei negativen Linsen und hat eine negative Brennweite /i (/1 <0). Der spezielle Aufbau der vorderen Linsengruppe weist in der Reihenfolge von der Objektseite aus eine erste, positive Meniskus-Linse, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist, negative Linsenglieder sowie eine letzte, positive Meniskuslinse auf, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist. Die hintere Linsengruppe weist positive, negative und positive Linsenglieder in dieser Reihenfolge von der Objektseite aus auf und hat eine positive Brennweite /2 (Zz >0). Die positiven Linscngüeder, die auf asr Objektseite und der Bildseite angeordnet sind, bestehen jeweils aus wenigstens zwei positiven Linsen.

Das Objektiv erfüllt die folgenden Bedingungen:

0.7 g A g 1.4 (la)

J min

0.1 £ -p- £ 0,35 (2a)

J min

0.6 £ -p- g 1.4 (3a)

J min

0.02 g -jü- ^ 0.12 (4a)

J min

Dabei bedeuten:

di den Luftabstand objektseitig der letzten, positiven Meniskus-Linse in der vorderen Linsengruppe,

030 108/485

Π den objektseitigen Krümmungsradius derselben, positiven Meniskus-Linse,

du den Luftabstand zwischen dem negativen Linsenglied und dem nachfolgenden positiven Linsenglied in der hinteren Linsengruppe, und

fmin die Brennweite des Objektivs in der Weitwinkelstellung.

Diese Bedingungen sollen im folgenden im einzelnen (erläutert werden.

In der vorderen Linsengruppe ist die erste, positive Linse, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist, so angeordnet, daß die Durchmesser der folgenden Linsen verringert werden können; außerdem können die verschiedenen Variationen in einem engen Bereich gehalten werden, wenn die Brechkraft jeder Linse zu groß sein sollte. Hierdurch wird das Objektiv kompakt Außerdem ist in der vorderen Linsengruppi; die letzte, positive Meniskus-Linse, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist, so angeordnet, daß alle durch diese Linsengruppe hervorgerufenen Aberrationen in einem engen Bereich gehalten werden können; außerdem kann die Änderung der verschiedenen Aberrationen zusammen mit der Relativbewegung der vorderen und hinteren Gruppe verringert werden; und schließlich können die sphärische Aberration, die chromatische Aberration und der Astigmatismus, die in diesen Gruppen auftreten, wirksam kompensiert werden.

In der hinteren Linsengruppe besteht das dem Objekt zugewandte positive Linsenglied aus zwei positiven Linsen; dieses positive Linsenglied soll den Durchmesser der gesamten hinteren Linsengruppe verringern, die sphärische Aberration und deren Änderung reduzieren und den Astigmatismus, der in dem positiven Linsenglied erzeugt werden könnte, auf einen kleinen Wert begrenzen. In der hinteren Linsengruppe soll das letzte, positive Linsenglied, das aus zwei positiven Linsen besteht, eine relative Verkürzung der Brennweite der hinteren Linsengrüppe herbeiführen. Als Ergebnis hiervon kann das Objektiv im Prinzip sehr kompakt ausgelegt werden. Die negativen Linsen, die sich vor dem positiven Linsenglied befinden, können zum Objekt hin verschoben werden. Das heißt folgendes: Wenn das positive Linsenglied zum Objekt hin verschoben wird, nähert sich die Eintrittspupille ebenfalls dem Objekt, um dadurch den Durchmesser der ersten Linse zu verringern; dadurch wird eine ausreichende, bildseitige Schnittweite erhalten.

Die Bedingung (la) führt zusammen mit der oben erwähnter. Gleichung (I) zu einem kompakten, leistungsfähigen Varioobjektiv nach Jer vorliegenden Erfindung. Oberhalb der oberen Grenze der Bedingung (la) wird die Baulänge des Objektivs in der Weitwinkelstellung zu groß, und eier Durchmesser der ersten Linse nimmt zu. Unterhalb der unteren Grenze der Bedingung (Ia^ nimmt die Brechkraft einer jeden Linse in der vorderen Linsengruppe zu, so daß keine wirksame Kompensation der Aberrationen möglich ist.

Die Bedingung (2a) definiert die ausreichende bildseitige Schnittweite. Außerdem begrenzt die Bedingung (2a) auch die Änderung der Aberrationen, die in der vorderen Linsengruppe hervorgerufen werden, zusammen mit der Bedingung (2a) auf einen guten Wert. Oberhalb der oberen Grenze von Bedingung (2a) ist es möglich, eine große, bildseitige Schnittweite beizubehalten; die Randlichtstrahlen in den positiven Linsen der vorderen Linsengruppe sind jedoch weit von der optischen Achse entfernt. Als Ergebnis hiervon werden verschiedene Aberrationen, wie beispielsweise die sphärische Aberration, hervorgerufen, und die Bauläpge des Objektivs nimmt zu. Unterhalb der unteren Grenze von Bedingung (2a) wird die bildseitige Schnittweite verringert. Um zu verhindern, daß die bildseitige Schnittweite verringert wird, müssen die Luftabstände zwischen den benachbarten, negativen Linsengliedern in der vorderen Linsengruppe oder der Luftabstand zwischen der vorderen und hinteren Linsengruppe vergrößert werden. Als Ergebnis hiervon nehmen der Durchmesser der ersten Linse und die Baulänge des Objektivs zu.

Die Bedingung (3a) wird benötigt, um zusammen mit der Bedingung (2a) einen guten Ausgleich der Aberrationen beizubehalten. Oberhalb der oberen Grenze von Bedingung (3a) ist es schwierig, die ziemlich starken spärischen Aberrationen und die chromatische Aberration zu kompensieren, die in den negativen Linsengliedern in der vorderen Linsengruppe erzeugt werden. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, muß die obere Grenze der Bedingung (la) überschritten oder die Brechkraft jeder Linse so verringert wurden, daß die Abmessungen des Objektivs größer werden.

Unterhalb der unteren Grenze von Bedingung (3a) ist die angestrebte Miniaturisierung des Objektivs leicht möglich. Wenn jedoch die Bedingung (la) erfüllt wird, werden die verschiedenen Aberrationen zu groß, weil die bildseitige Schnittweite zu groß wird.

Die Bedingung (4a) ist erforderlich, um den Astigmatismus und die Verzeichnung zu beeinflussen, d» muß die Bedingung (4a) erfüllen, um die in dem positiven Linsenglied, das sich objektseitig in der hinteren Linsengruppe befindet, erzeugte Verzeichnung zu kompensieren oder in der umgekehrten Richtung auszugleichen. Oberhalb der oberen Grenze wird diese Aberration überkompensiert, wobei außerdem noch eine tonnenförmige Verzeichnung erzeugt wird. Darüber hinaus wird die Baulänge des Objektivs zu groß. Unterhalb der unteren Grenze treten die gegenteiligen Nachteile auf, d. h., der Astigmatismus wird unterkompensiert, so daß der Ausgleich der Aberration ungünstig ist

Ein zweites erfindungsgemäßes Objektiv, weiches die obige Bedingung (I) erfüllt, hat einen Bildfeldwinkel von ungefähr 60° bis 65°. Es besteht die Möglichkeit den Bildfeldwinkel zu begrenzen. Dieses Objektiv erfüllt die oben erwähnte Bedingung (I). Eine Kamera im Bildformat 24 χ 36 mm in der obengenannten Art hat eine Brennweite von ungefähr 35 mm. Bei der Auswahl des BildausEchnittes ist es schwierig, den Abstand zwischen der Kamera und dem Objekt zu bestimmen.

Die \ irdere Linsengruppe hat negative Brennweiten. Sie besteht aus der Kombination zweier negativer Linsen und einer einzelstehenden, positiven Linse und einer positiven Linse, deren sehr stark konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist Die hintere Linsengruppe, die aus einem positiven, einem negativen und einem positiven Linsenglied besteht, hat insgesamt eine positive Brennweite h. Das positive Linsenglied in der hinteren Linsengruppe besteht aus wenigstens zwei positiven Linsen. In der oben erwähnten, vorderen Linsengruppe ist d\ die Dicke des Luftraumes objektseitig der letzten positiven Linse. r\ ist der Krümmungsradius der dem Objekt zugewandten Oberfläche der letzten positiven Linse der vorderen Linsengruppe und du ist der Luftabstand zwischen dem negativen und dem nachfolgenden positiven Linsenglied. Dieses Objektiv

erfüllt nicht nur die Gleichung (I), sondern auch die folgenden Bedingungen:

1.2 g	I/. I	ύ 2.4	(Ib)	5
.02 ^	J min	g 0.20	(2b)
0.6 ^	d,	g 1.4	(3b)	IO
J min
rL J min

0.05 g ρ g 0.25 (4 b)

J min

15

Dabei ist f_mm die Brennweite in der Weitwinkelstellung. Diese Bedingungen sollen im folgenden im einzelnen erläutert werden.

' Bei dem ersten erfindungsgemäßen Objektiv ergibt sich folgende, vorteilhafte Eigenschaft: In der vorderen Lirisengruppe ist keine dem Objekt zugewandte positive Linse erforderlich. Die positive Linse dient dazu, die folgenden Linsendurchmesser möglichst klein zu machen und die verschiedenen Aberrationen auf einen kleinen Wert zu begrenzen, während die Gesamtbrechkraft der vorderen Linsengruppe erhöht wird. Da jedoch die Brechkraft der vorderen Linsengruppe des jo Objektivs nach der vorliegenden Erfindung relativ schwach ist, wie sich aus der Bedingung (Ib) ergibt, ist die oben erwähnte, positive Linse nicht unbedingt erforderlich. Die hintere Linsengruppe hat die gleiche Konstruktion wie bei dem ersten erfindungsgemäßen jj Objektiv und hat näherungsweise die gleiche Funktionsweise.

Die Bedingung (Ib) wird zusammen mit der Gleichung (Ia) benötigt, um ein Objektiv guter Abbildungsleistung und geringerer Abmessungen zu schaffen, !m Vergleich mit der Bedingung (la) wird der numerische Bereich zu größeren Werten verschoben, so daß die bildseitige Schnittweite nicht unnötig verlängert werden kann und die verschiedenen Aberrationen kicin gehalten werden. In dem Objektiv nach der vorliegenden Erfindung kann die Breciikraft der vorderen Linsengruppe in geeigneter Weise bestimmt werden.

Die Bedingung (2b) ist zusammen mit der Bedingung (3b) erforderlich, um die verschiedenen Gesamtaberrationen der vorderen Linsengruppe auf kleinen Werten zu halten. Im Vergleich inis der Bedingung (2a) wird der Bereich der Bedingung (2b) zu kleineren Werten verschoben. In der Nähe der oberen Grenze kann eine große bildseitige Schnittweite vorgesehen werden; FQr das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung wird jedoch angestrebt, unterhalb der unteren Grenze zu bleiben, um die Miniaturisierung des Objektivs zu verbessern. Unterhalb der unteren Grenze existieren verschiedene Restbildfehler, insbesondere sphärische Aberration und chromatische Aberration. m>

Die Bedingung (3b) stimmt mit der Bedingung (3a) überein.

Die Bedingung (4b) ist erforderlich, um den Astigmatismus und die Verzeichnung zu kompensieren. Der numerische Bereich der Bedingung (4b) muß zu b5 größeren Werten als in der Bedingung (4a) verschoben werden, weil die Strahlen der zweiten Ausführungsform in der vorderen Linsengruppe niedrig bzw. gering ist, da der Bildwinkel des Objektivs nach dieser Ausführungsform der Erfindung schmaler als der der ersten Ausführungsfprm ist, Aufgrund dieser Tendenz wird der Brechungslichtstrahl zu der positiven, bildseitigen Linse der hinteren Linsengruppe geringere Aberrationsbeiträge aufweisen, und weil der durch den einfallenden Lichtstrahl gebildete Astigmatismus unterkompensiert wird. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Stellung der positiven Linse im Bereich der Bedingung (4b) mit guten Aberrationsausgleich zu halten.

Das erfindungsgemäße Objektiv, welches die Gleichung (I) erfüllt, hat den Bildfeldwinkel eines Normalobjektivs. Dieses Objektiv ermöglicht nicht nur eine Begrenzung des Bildausschnittes, sondern es ergeben sich noch weitere Anwendungsmöglichkeiten, wie noch erläutert werden soll. Die entsprechende Brennweite für feine 24 χ 36 mm Κζτ.-,ίπ '·:'~?-ζ*. '!"gefahr 50 mm. Bei einer solchen Kamera wird im allgemeii.i-i c ~h'?':♦■« mit annähernd symmetrischem Aufbau eingesetzt, wie beispielsweise ein optisches System vom Gauß-Typ. Um die Begrenzung des Bildausschnittes zu erhalten, d.h. um die Gleichung (I) zu erfüllen, handelt es sich bei der Grundobjektivkonstruktion um ein Ob>i.kuv *&■".-umgekehrten Teleobjektiv-Typ. Als Folge hiervon ist die bildseitige Schnittweite im allgemeinen relativ gr^2. Um ein solches Objektiv zu miniaturisieren, sollte die Bildseitige Schnittweite wie bei den beiden ersten Objektiven verkürzt werden.

Aus diesem Grund hat dieses Objektiv die folgende Grundkonstruktion.

Die vordere Linsengruppe besteht in Kombination aus zwei negativen Linsen und einer einzigen, positiven Linse und hat eine negative Brennweite /Ί (Zi < 0). In der vorderen Linsengruppe ist die Linse, die sich am nächsten beim Bild befindet, eine letzte, positive Linse; die extrem konvexe Oberfläche dieser Linse isi dem Objekt zugewandt Die hintere Linsengruppe besteht aus einem positiven, einem negativen und einem positiven Linsenglied und hat eine positive Brennweite (7 (/J > 0). Das positive Linsenglied das sich nahe bei dem Objekt befindet, besteht aus wenigstens zwei positiven Linsen, während das positive Linsenglied, das sich nahe bei dem Bild befindet, aus wenigstens einer positiven Linse besieht

In der vorderen Linsengruppe ist d\ der Luftabstand zwischen dem negativen und dem nachfolgenden positiven Linsenglied; η ist der objektseitige Krümmungsradius der letzten, positiven Linse der vorderen Linsengruppe. In der hinteren Linsengruppe ist du der Luftabstand zwischen dem negativen und dem nachfolgenden positiven Linsenglied

Das dritte erfindungsgemäße Objektiv erfüllt die folgenden Bedingungen:

15 < Mil 7 mm	VII	4.0	(Ic)
j min	VII	0.10	(2c)
η f. < rl	ΙΙΛ	1.4	(3c)
J min	VIl	0.4	(4 c)
0.1 g A- J min

Dabei ist f_mm die Brennweite in der Weitwinkelstellung. Die Bedingungen sollen im folgsnden im einzelnen erläutert werden.

Die vordere Linsengrupj s ist im wesentlichen auf die gleiche Weise angeordnet wie bei dem zweiten erfindungsgemäßen Objektiv. In der hinteren Linsengruppe kann auf eine der positiven Linsen verzichtet werden. Aus diesem Grund unterscheidet sich dieses Objektiv von den beiden ersten Objektiven. Der Bereich der Bedingung (Ic) unterscheidet sich von den Bedingungen (Ia) und (Ib) weitgehend. Unterhalb der untere'i Grenze werden die typischen Eigenschaften eines Objektivs vom umgekehrten Teleobjektiv-Typ erhalten. Dies ist unzweckmäßig. Insbesondere wird die bildseitige Schnittweite zu groß.

Im Gegensatz hierzu gilt folgendes: Je größer die Grenzwerte der Bedingung (Ic) sind, um so besser ist die Kompensation der Aberrationen. Insbesondere wird die Gesamtlänge des Objektivs einschließlich der bildseitigen Schnittweite effektiv verkürzt. Die Gesamtlänge in der Weitwinkelstellung wird jedoch unnötig groß und der Durchmesser der Frontlinse wird ebenfalls größer; es ist deshalb zweckmäßig, innerhalb der oberen Grenze der Bedingung (1 c) zu bleiben.

Die Bedingung (2c) ist zusammen mit der Bedingung (3c) erforderlich, um die restlichen Aberrationen in der vorderen Linsengruppe zu verringern, obwohl der Bereich im Vergleich mit den Bereichen der beiden ersten Objektive relativ klein ist. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die in der negativen Linse erzeugten Aberrationen relativ gering sind.

Die Bedingung (4c) ist erforderlich, um durch Trennung des positiven, bildseitigen Linsengliedes, von dem vorangehenden Linsenglied in der hinteren ; Linsengruppe den Astigmatismus überzukompensieren. Dies bedeutet, daß das positive Linsenglied eine entgegengesetzte Wirkung hat wie bei einem umgekehrten Teleobjektiv, beispielsweise wie bei den ersten Objektiven offenbart wird.

ν Deshalb ist die untere Grenze erforderlich, um eine Überkompensation des Astigmatismus zu erreichen.

Andererseits wird die obere Grenze benötigt, um zu verhindern, daß tonnenförmige Verzeichnung erzeugt und sphärische Aberration zu stark überkompensiert wird.

^: Bei dem vierten erfindungsgemäßen Objektiv wird die Brechkraftauslegung der vorderen Linsengruppe ,und der hinteren Linsengruppe auf einen Wert in einem !bestimmten Bereich festgelegt; der Variationsbetrag

;;der Gesamtlänge des Objektivs während der gesamten

!Änderung des Bildfeldwinkels wird auf einen extrem !kleinen Wert festgelegt, der kleiner als der der

!Tiefenschärfe ist Es ist deshalb ein Ziel mit diesem Objektiv, ein Objektiv mit extrem kleinem, variablem

-J Bildfeldwinkel zu schaffen, wobei die hintere Linsen-

Sgruppe ortsfest ist und die vordere Linsengruppe in

& bezug auf die Bildebene verschoben werden kann.

f Dieses Varioobjektiv ist deshalb sehr klein.
^. Bevor die Bedingungen für jedes Objektiv im !!einzelnen erläutert werden, soll erläutert werden, in '!!"welcher Weise die zwei Linsengruppen des Objektivs bev/egt werden.
Dabei werden folgende Bezeichnungen verwendet:

/1 ist die Brennweite der vorderen Linsengruppe (Zi < 0), ^s h ist die Brennweite der hinteren Linsengruppe (Z₂ > 0), / ist der Luftabstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe.

Die Objektivbreninveite erfüllt die folgende Gleichung:

¹ _ 1 ₊ < _ L f ~ Λ h /1/2

Die bildseitige Schnittweite f_B wird durch folgende Gleichung definiert:

Die Gesamtlänge ist:

Die erste Ableitung ist:

AL·

- f f^{] Ά}

Die zweite Ableitung ist:

^d2L - 9 f f ^l

Wenn in Gleichung (8)

= 0 ist, so gilt:

(10)

Wenn in Gleichung (9) / > 0 ist, so gilt:

^dZL>o

(H)

Wenn also /= —/, ist, so ist die Gesamtlänge ^minimal. Wenn in diesem Fall die Gesamtlänge durch £„„·„ dargestellt wird, so ergibt sich:

L_m-,„ = /, + Af₂

(12)

Aus der Gleichung (11) kann folgendes abgeleitet ,werden, wenn />0 ist: Trägt man den Kurvenverlauf !der Beziehung zwischen L und /auf, so ergibt sich eine fnäch unten konvexe Kurve. Wenn also eih'Bereich von ffmin bis fmax gegeben wird, hat die Gesamtlänge einen minimalen Wert, wenn die Gesamtlänge Lf_m-_m beim 4Weitwinkelbereich gleich der Gesamtlänge Lf_max für ?kleine Bildfeldwinkel ist.

in — Ji

f² r

* ~F Jmin ~ 7 Ji Jmin

-JT f ^

= /l + 2 J₂ — -JT fmax ^

JI J m

(13)

μΜ*4 J*, »few! Mt /Wfc—j »mlit iS φ

Wenn Lf„,„ = Lf_max ist, so gilt:

In diesem Fall ist der Änderungsbetrag
samtlänge:

(14)

der Ge-

- L„i„ = M /-7 — + \/-f—

\ K J min \ J max

(14)

IO

15

Wenn also die Brennweite F\ der vorderen Linsengruppe ungefähr —\jf_mmfmaAsi, so ist die Brennweite von /2 um so kürzer, je kleiner der Änderungsbetrag der Gesamtlänge ist.

Die Linsenanordnung des vierten erfindungsgemäßen .Objektives soll nun im einzelnen beschrieben werden.

Die vordere Linsengruppe besteht aus zwei negativen Linsen unü zwei positiven Linsen und hat eine negative Brennweite /j (/1 < 0).

Die erste Linse der vorderen Linsengruppe ist eine positive Linse, deren konvexe Oberfläche objektseitig ■ liegt. Der ersten, positiven Linse folgen negative .Linsenglieder. Die letzte Linse dieser Linsengruppe ist eine positive Meniskus-Linse, deren konvexe Oberfläche objektseitig liegt Die hintere Linsengruppe besteht aus einem positiven, einem negativen und einem positiven Linsenglied und hat eine positive Brennweite h (Λ>0). Die positiven Linsenglieder auf der Objektünd Bildseite bestehen jeweils aus wenigstens zwei positiven Linsen. Die vordere und hintere Linsengruppe sind so angeordnet, daß sie eine bestimmte Brechkraftverteilung haben.

0.90 <

g 1.10 (15)

0.80 <

/2

= TAT *

< 0.95

(16)

45

Dabei bedeuten:

vordere Linsengruppe möglichst klein gemacht wird.

Die positive Meniskus-Linse in der ersten Linsengruppe, deren konvexe Oberfläche objektseitig liegt, ist so angeordnet, daß die Änderung und die Zunahme der verschiedenen Aberrationen verhindert werden können, die zusammen mit der Fokussierung und der Änderung des Bildfeldwinkels eines bestimmten Objektes erzeugt werden.

In der hinteren Linsengruppe liegen die beiden positiven Linsen objektseitig, um die Änderung und die Erhöhung der sphärischen Aberration zu verhindern, die bei einer Änderung des Bildfeldwinkels hervorgerufen werden; die beiden positiven Linsen auf der Bildseite dienen dazu, die Änderung und die Erhöhung des Astigmatismus und der Verzeichnung zu verhindern, die zusammen mit einer Variation des Bildfc-ldwinkels erzeugt werden.

Die Bedingungen (15) und (16) beziehen sich auf die Auslegung der Brechkräfte. Wie oben erwähnt wurde, ist gemäß Bedingung (15) die Gesamtlänge im \Weitwinkelbereich gleich der Gesamtlänge für kleine iBildfeldwinkel, wenn | /i |/[//"mm/m»*=1,0 ist. Wenn der iWert kleiner als die untere Grenze ist, wird die Gesamtlänge für kleine Bildfeldwinkel erhöht, wodurch die Änderung der Gesamtlänge größer wird. Wenn der Wert größer als die obere Grenze ist, wird die Gesamtlänge in der Weitwinkelstellung größer, um die •gleiche Wirkung zu erzielen. In bezug auf die Bedingung (16) gilt folgendes. Je kleiner die Brennweite der hinteren Linsengruppe ist, um so kleiner ist die Änderung der Gesamtlänge, wie oben erwähnt wurde. Weil jedoch die Objektivbrennweite durch die Bedingung (15) bestimmt wird, ist es möglich, die Änderung der Gesamtlänge zu begrenzen, wenn der Wert kleiner als die untere Grenze ist; dazu muß jedoch die bildseitige Schnittweite verringert oder der Bereich des Bildfeldwinkels muß auf einen kleinen Wert begrenzt werden. Um dies zu korrigieren, wird die Kompensation der verschiedenen Aberrationen schwierig. Oberhalb der oberen Grenze wird die Änderung der Gesamtlänge zu groß.

Es sollen die folgenden Bezeichnungen verwendet werden:

fmin die Objektivbrennweite in der Weitwinkelstellung, und

f_mtsx die Objsktivbrennweite für kleinsten Bildfeldwinkel.

Die obigen Bedingungen werden durch ein Objektiv erfüllt, bei dem der Änderungsbetrag des Bildfeldwin-Jkels auf einen sehr kleinen Wert begrenzt wird und eine ^ausreichende bildseitige Schnittweite erhalten wird. Die "erste, positive Linse in der vorderen Linsengruppe, deren konvexe Oberfläche objektseitig liegt, ist so angeordnet, daß eine Erhöhung des Durchmessers der eo fersten Linse und eine Zunahme der tonnenförmigen 'Verzeichnung verhindert werden kann, wenn die

Brennweite des Objektivs,
Brennweite der vorderen Linsengruppe,
Brennweite der hinteren Linsengruppe,
Brechungsindex der cZ-Linie der /-ten Linse,
Abbe'sche Zahl der /-ten Linse,
Krümmungsradius der y-ten Linsenoberfläche,
der Abstand zwischen der /r-ten Oberfläche und der (Jt+ l)-ten Oberfläche,

der Luftabstand zwischen dem negativen Linsenglied (den negativen Linsengliedern) und dem nachfolgenden positiven Linsenglied in der vorderen Linsengruppe,

der Luftabstand zwischen dem negativen Linsengiied und dem nachfolgenden positiven Linsengiied in der hinteren Linsengruppe,
der Krümmungsradius objektseitiger Linsenfläche der letzten, positiven Linse der vorderen Linsengruppe.

Objektiv I

Fig. 1 zeigt das Objektiv I. Die Linsen L\-L^ bilden die vordere Linsengruppe, und die Linsen Lshintere Linsengruppe. Dieses Objektiv hat die folgenden Parameter:

bilden die

030108/485

1 » ■ J ι

18

Linse
L₁

/=26.0-31.0

Bildfeldwinkel Ζω = 81.2°-70.8°

L₄ Ls L_b L₁ Ls 'L₉

2
3
4

5
6

7
8

9
10

11
12

13

14

15
16

17
18

91.9 1069.190

42.130 13.703

465.000 28.750

23.270 34.700 56.700 -59.400 18.093 56.517

-64.907 16.331

43.469 -23.588 -89.373 -26.047

5.02-1.669

1.51823 1.80400 1.67790 1.78470 1.80610 1.80610 1.84666 -1.51823 1.51633

59.0 46.6 50.7 26.2 40.9 40.9 23.9 59.0 64.1

η =

-23.201 23.303 5.02

d₆ = 5.19 rf,4= 1.12 T₁ = 23.270

Brennweite

26,0
31,0

relative Öffnung

I; 3,5 1 :3,5 bildseitige Schriittweile

36:573 4L692

Objektiv Il

Fig. 3:zeiggciSObjektiv II|Die Einsen Li-L₄ bilden die vordere Linsengruppeiund die Linsen L₅-L₉ bilden die hintere Εϊη^η^ρρβ.ίρΐβ3#Ο^έ'ΙΛίν hat folgende Parameter:

/=26.0-31.0	1 2	η
/	3 4	90.728 -2811.257
5 6	65.898 15.890
7 8	73.486 27.490
9 10	25.726 40.610
11 12	38.361 - 77.574
13 14	22.047 109.428
	- 48.177 20.603

Bildfeldwinkel 2ω ==80.6^o-70.6° ^di , »ι

U Li L₄ L₅ L₁, L₁

3.40	1.56873	63.1
0.10
1.50	, 1.80400	46.6
5.18
1.40	1.80400	46.6
6.84
2.40	1.80518 ■"	25.4
6.40-1.5341
8.55	1.72342	38.0
2.00
2.86	1.80400	46.6
1.53
5.53	1.84666	23.9

Fortsetzung

20

/= 26.0-31.0

15
16

17 18

Bildfeldwinkel 2« = 80.6°-70.6° d η.

- 193.273

- 23.453

-5771.737

- 33.615

'ma.

du r\

1.94 2.41 0.10 2.10

= - 28.866 = 27.173 6.40

= d_b = 6.84 = rf«= 1.94 = r₇ = 25.726 1.64000 1.51821

V₁

60.1 65.0

Brennweite

relative Öffnung

1 :2,8 1 :2,8 .bildseitige ScKhÜftweite

36.784 41.491

Objektiv III

Fig., 5 zeigt däs'Objektiv III. Die Linsen L|-L₃ bilden die vordere Linsengruppe, während die LinsenL₄-L₈ die hintere Linsengruppe bilden.' Dies Objektiv hat die folgenden Parameter:

/= 33.181-39.1

1
2
3
4

5
6

7
8

9
10

11
12

13
14

15
16

47.400 19.380

- 423.000

91.640

28.500 49.138

74.800

-51.555

20.000

01.864

- 59.770 21.083

- 49.477

- 24.406

- 123.305

- 28.909

h =

'max

1.50 5.75 1.50 2.40 2.47

14.80-6.74 3.10 0.10 2.79 2.95 5.67 4.15 2.00 0.69 2.55

-53.239

33.169 -

14.80

i/₄ = 2.49 /₁₂ = '4.15 r_s = 28.500.

67;2°-57.8° η.

1.80610 1.62041 1.80518 1.77250 1.68600 1.80518 1.65160 1.58913

Vi

40.9 60.3 25.4 49.6 49.2 25.4 58.6 61.6

Brennweite

relative Öffnurii; bildseitige Schnittweite

1 :2,8 1 :2,8 37,073 40,776

21

Objektiv IV

Fig. 7 zeigt Objektiv IV, Die Linsen Li-L₃ bilden die vordere Linsengruppe, und die Linsen L^-L₁ bilden die hintere Linsengruppe. Dieses Objektiv hat die folgenden Parameter:

/= 46.8-57.0 Bildfeldwinkel 2ω = 50.0°-41.4° d/ n,

L

' , '

^: .

9 10

11 12 13 14

323.760 33.728 277.500 55.506	1.98 5.05 1.40	1.78470 1.48749
39.396 360.000	0.10 5.62 22.64-1.269	1.80518
50.752 423.000 19.750 61.697	2.60 0.10 3.91	1.77250 1.81600
157.605 14.677	2.93 2.62	1.80518
	13.57
115.000 35.349	3.18	1.46450
/,	= -120.748
/2	46.288
'max	= 22.64
di	= di = 0.10
du	= di2 = 13.57
1	= r5 = 39.396

26.2 70.1 25.4 49.6 46.6 25.4 66.0

Brennweite relative Öffnung

bildseitige Schnittweite

1:2,8
:2,8

37,225 41,093

WU¹JIiMIT T

Fig. 9 zeigt Objektiv V, Die Linsen L\-Ln bilden die vordere Linsengruppe, während die Linsen Ls-L₉ die hintere Linsengruppe bilden. Dieses Objektiv hat die folgenden Parameter;

/= 26.0-31.0 Bildfeldwinkel 2ω = 8P-70.4°

L, L₂ L₃ L₄ L₅ L₆ L₇

1 2	58.394 207.958
3 4	34.288 12.987
5 6	- 107.690 73.301
7 8	22.937 31.500
9 10	76.441 - 51.242
11 12	18.113 55.678
13 14	- 46.641 19.433

2.88

0.10

1.16

6.28

1.20

5.23

2.77

8.08-367

2.77

0.10

2.13

2.72

4.98

1.48749
1.80400
1.67790
1.80518
1.80610
1.80610
1.84666

70.1 46.6 50.7 25.4 40.9 40.9 23.9

	/=	23	28	η	24 846	24	59.0 64.1
	i			-1382.853 - 17.260 - 196.186 - 33.448
Fortsetzung	ί 15 I 16 fl7 118	26.0-31.0			= 81°-70.4°
L1				Bildfeldwinkel 2ω	»1
		di	1.51823 1.51633
L9	1.15 2.23 0.10 1.74

/l /2

-28.540 24.937

Brennweite

relative Öffnung bildseilige Schnittweite

1 :3,5 1:3,5

In der DE-OS 26 01499 ist ein Varioobjektiv beschrieben, welches den gleichen Grundaufbau wie das eingangs genannte Varioobjektiv aufweist. Dieses bekannte Objektiv hat eine beträchtliche Baulänge und einen maximalen Bildfeldwinkel von 64,6°. Die Verzeichnung ist nicht gut korrigiert

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein kompakt aufgebautes Varioobjektiv der genannten Art mit gutem Korrektionszustand zu schaffen, bei dem insbesondere die Verzeichnung gut korrigiert ist 36,370
40.739

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Varioobjektivs mit den Konstruktionsdaten gemäß einer der in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 5 aufgeführten Datentabellen gelöst.

Vom Verwendungszweck her gesehen stehen die erfindungsgemäßen Objektive einem Objektiv fester Brennweite näher als einem Varioobjektiv. Bei den erfindungsgemäßen Objektiven ist deshalb das Schwergewicht nicht auf das Varioverhältnis gelegt, sondern es wurde angestrebt, ein Varioobjektiv mit sehr kompakter Bauweise und hoher Güte zu schaffen.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

) 106/485

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Varioobjektiv mit niedrigem Brennweitenverhältnis mit einer vorderen Linsengruppe negativer Brechkraft und einer hinteren Linsengruppe positiver Brechkraft, die aus einem Linsengiied mit zwei positiven Linsen, einem negativen Linsenglied und einem positiven Linsengiied aufgebaut ist, wobei der Abstand zwischen der positiven Linsengruppe und der negativen Linsengruppe veränderbar ist, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten;

Linse

/= 26.0-31.0 1 η 91.9 ι 2 1069.190 3 42.130 4 13.703 5 465.000 6 28.750 7 i 23.270 8 34.700 9 56.700 10 -59.400 18.093 12 56.517 13 -64.907 14 16.331 15 43.469 16 -23.588 17 -89.373 18 -26.047

Bildfeldwinkel 2ω = 81.2°-70.8° d, η.

2.54 1.51823 59.0 0.10 1.37 1.80400 46.6 6.45 1.49 1.67790 50.7 5.19 1.82 1.78470 26.2 5.02-1.669 4.19 1.80610 40.9 0.10 2.31 1.80610 40.9 2.37 7.24 1.84666 23.9 1.12 2.25 1.51823 59.0 0.10 1.47 1.51633 64.1

mit /-,dem Krümmungsradius der>;-ten Linsenfläche, el, dem Abstand zwischen der /-ten und der (/ + l)-ten ,Linsenfläche, n, dem Brechungsindex und V/ der Abb'e-schen Zahl der Α-ten Linse.'

', 2. Varioobjektiv gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:'

/= 26.0^31.0

Bildfoldwinkel 2ω = 80.6°-70.6° d, n,

1
2 90.728
-2811.257 3
4 65.898
15.890 5
6 73.486
27.490 7
8 25.726
40.610 9
10 38.361
- 77.574 11
12 22.047
109.428 13
14 - 48.177
20.603 15
16 - 193.273
- 23.453 17
18 -5771.737
- 33.615

3.40 1.56873 63.1 0.10 1.50 1.80400 46.6 5.18 1.40 1.80400 46.6 6.84 2.40 1.80518 i, 25.4 6.40-1.5341 8.55 1.72342 38.0 2.00 2.86 1.80400 , 46.6 1.53 5.53 1.84666 23.9 1.94 2.41 1.64000 60.1 0.10 2.10 1.51821 65.0

mit η dem Krümmungsradius der Hen Linsenfläche, d-, dem Abstand zwischen der /-ten und der (;' + l)-ten Linsenfläche, n, dem Brechungsindex und V/ der Abbe-schen Zahl der /-ten Linse.

3. Varioobjektiv gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

/= 33.181-39.1

Bildfeldwinkel 2ω = 67.2°-57.8° dt η/

L₂ Ly L,

L₁

1
2 47.400
19.380 3
4 - 423.000
91.640 5
6 28.500
49.138 7
8 74.800
- 51.555 9
10 20.000
61.864 11
12 - 59.770
21.083 13
14 - 49.477
- 24.406 15
16 - 123.305
- 28.909

1.50 1.80610 40.9 5.75 1.50 1.62041 60.3 2.40 2.47 1.80518 25.4 14.80-6.74 3.10 1.77250 49.6 0.10 2.79 1.68600 49.2 2.95 „5.67 1.80518 asA 14.15 2.00 1.65160 58.6 0.69 2.55 1.58913 61.6

mit η dem Krümmungsradius der /-ten Linsenfläche, d_t dem Abstand zwischen der /-ten und der (/,+ l)-ten Linsenfläche, n, dem Brechungsindex und v, der Abbe-schen Zahl der /-tenLirise. '{_ .£ /

4. Varioobjektiv gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

/= 46.8-57.0

Bildfeidwinkel 2ώ d,

50.0°-41.4°

1
2 323.760
33.728 3
4 277.500
55.506 5
6 39.396
360.000 7
8 50.752
-423.000 9
10 19.750
61.697 11
12 157.605
14.677 13
14 115.000
- 35.349

1.98 1.78470 26.2 · 5.05 1.40 1.48749 70.1 0.10 5.62 1.80518 25.4 22.64-1.269 2.60 1.77250 '49.6 s, -■ 0.10 3.91 1.81600 46.6 2.93 2.62 1.80518 25.4 . 13.57 3.18 1.46450 .66.0

mit r, dern|Krümfniingsradius der /-ten Linsenfläche, d, dem Abstand zwischen der /-ten und der (/ + l)-ten " LinsenfläjchelnKäern Brechungsindexiund v, der Abbe-schen Zahl der /-ten Linse. -

5. Varioobjektiv· gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch folgende Konstrufctions- ,--daten: ' ' ',

/= 26.0-31-0

Bildfeldwinkel 2<u = 8I°-70.4° di n,

1 2

58.394 207.958

34.288 12.987

1.48749

1.80400

70.1 46.6

Fortsetzung

/= 26,0-31.0

Bildfeldwinkel 2ω = 81°-70.4°
d/ hi

L₁ L₄ L₅ L₆ L₁ Lz L₉