DE2833309C3

DE2833309C3 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE2833309C3
Application number: DE2833309A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Tokyo Itoh
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1977-07-30
Filing date: 1978-07-28
Publication date: 1982-02-18
Also published as: US4196969A; JPS5713850B2; GB2001779A; DE2833309A1; GB2001779B; DE2833309B2; JPS5426754A

Description

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv mit geringer Verzeichnung, das in der Reihenfolge von der Objektseite eine erste Linsengruppe negativer Brennweite, eine zweite Linsengruppe positiver Brennweite und eine dritte Linsengruppe negativer Brennweite aufweist, wobei die erste, zweite und dritte Linsengruppe relativ zueinander axial verschiebbar sind, um die Bildebene in einer konstanten Lage zu halten.

Bei einem herkömmlichen Varioobjektiv mit vier Linsengruppen, das beispielsweise eine zur Fokussierung dienende Linsengruppe, eine zur Änderung der Brennweite dienende Linsengruppe, den sogenannten "Variator", eine zur Kompensation dienende Linsengruppe, den sogenannten "Kompensator", und eine Relaislinsengruppe aufweist, werden in der Weitwinkelstellung eine relativ starke tonnenförmige (negative) Verzeichnung und bei der Stellung für kleine Bildwinkel, also in der Telestellung, eine relativ starke kissenförmige (positive) Verzeichnung erzeugt.

Bei einem Varioobjektiv mit zwei Linsengruppen, das beispielsweise eine erste Linsengruppe mit negativer Brennweite aufweist, nimmt die tonnenförmige Verzeichnung in der Weitwinkelstellung zu. Es ist sehr schwierig, diese Verzeichnungen zu kompensieren. Es wird deshalb angenommen, daß diese Zunahme der Verzeichnung, die sich bei einem herkömmlichen Varioobjektiv in bezug auf die Verzeichnungen für vergleichbare Objektive mit fester Brennweite ergibt, nicht vermieden werden kann.

Es soll deshalb ein kompaktes Varioobjektiv vorgeschlagen werden, das nur eine geringe Verzeichnung zeigt.

Dies wird durch ein Varioobjektiv erreicht, das in der Reihenfolge von der Objektseite aus eine erste Linsengruppe mit positiver Brennweite und eine dritte Linsengruppe mit negativer Brennweite aufweist. Die Objektivbrennweite läßt sich dadurch verändern, daß die erste, zweite und dritte Linsengruppe bewegt werden. Das Bild wird jedoch ortsfest gehalten. Bei dem Varioobjektiv nach der vorliegenden Erfindung ist die Gesamtbrennweite der ersten und zweiten Linsengruppe im gesamten Bereich der Brennweitenänderung positiv, während die Luftabstände zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe sowie zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe verringert sind. Die erste Linsengruppe besteht aus einem negativen Linsenglied und einem positiven Linsenglied, und zwar in dieser Reihenfolge von der Objektseite aus. Das negative Linsenglied ist aus zwei negativen Linsen aufgebaut. Die zweite Linsengruppe besteht aus positiven, negativen und positiven Linsengliedern, und zwar in dieser Reihenfolge von der Objektseite aus. Das erste, positive Linsenglied ist aus drei positiven Linsen aufgebaut. Das letzte positive Linsenglied besteht aus zwei positiven Linsen. Die dritte Linsengruppe besteht aus einer positiven Linse mit einer stark konvexen Oberfläche auf der Bildseite, einer bikonkaven Linse und einer positiven Linse mit einer stark konvexen Oberfläche auf der Objektseite.

In vorteilhafter Weise wird bei den erfindungsgemäßen Varioobjektiven erreicht, daß die als "Verzeichnung" bezeichnete Aberration über den gesamten Bereich der Brennweitenverstellung im gleichen Maße kompensiert wird wie bei einem Objektiv mit fester Brennweite.

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

Fig. 1 ein Schnittbild eines ersten, erfindungsgemäßen Varioobjektivs,

Fig. 2A, 2B und 2C die Aberrationen des ersten, erfindungsgemäßen Varioobjektivs für die Weitwinkelstellung, in der Mittelstellung und in der Stellung für kleine Bildwinkel,

Fig. 3 ein Schnittbild eines zweiten, erfindungsgemäßen Varioobjektivs,

Fig. 4A, 4B und 4C die Aberrationen des zweiten, erfindungsgemäßen Varioobjektivs für die Weitwinkelstellung, in der Mittelstellung und in der Stellung für kleine Bildwinkel.

Das Varioobjektiv nach der vorliegenden Erfindung erfüllt die folgenden vier Bedingungen und zeigt nur eine geringe Verzeichnung:

0.55 < f[tief]W[tief]1,2/f[tief]W < 0.90 (1)

1.30 < |f[tief]3|/f[tief]W < 3.00 (2)

0.0 < l[tief]W[tief]2 - l[tief]T[tief]2/l[tief]W[tief]1 - l[tief]T[tief]1 < 0.33 (3)

-0.50 < großes Sigma P[tief]3 < 0.0 (4)

Dabei bedeuten:

f[tief]W die Objektivbrennweite in der Weitwinkelstellung,

f[tief]W[tief]1,2 die Gesamtbrennweite der ersten und zweiten Linsengruppe in der Weitwinkelstellung,

f[tief]3 die Brennweite der dritten Linsengruppe,

l[tief]W[tief]1 den Luftabstand zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe in der Weitwinkelstellung,

l[tief]W[tief]2 den Luftabstand zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe in der Weitwinkelstellung,

l[tief]T[tief]1 den Luftabstand zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe in der Stellung für kleine Bildwinkel bzw. die Telestellung,

l[tief]T[tief]2 den Luftabstand zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe in der Stellung für kleine Bildwinkel bzw. die Telestellung, und

großes Sigma P[tief]3 die Petzval-Summe der dritten Linsengruppe, wenn die Objektivbrennweite in der Weitwinkelstellung 1,0 ist.

Bei dem Varioobjektiv nach der vorliegenden Erfindung haben die erste, zweite bzw. dritte Linsengruppe negative, positive bzw. negative Brennweiten; die Luftabstände zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe sowie zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe sind reduziert.

Während die erste und zweite Linsengruppe eine herkömmliche Linsenkonstruktion haben, liegt ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung darin, die dritte Linsengruppe an einer Stelle vorzusehen, die sich am nächsten zum Bild befindet und am weitesten vom Objekt entfernt ist. Diese Hinzufügung der dritten Linsengruppe verhindert die Erzeugung der kissenförmigen Verzeichnung in der Stellung für kleine Bildwinkel und verhindert auch die Erzeugung einer starken, tonnenförmigen Verzeichnung in der ersten und zweiten Linsengruppe.

Die oben angegebenen Bedingungen (1) und (2) beziehen sich auf die Anordnung der Brechkräfte der Linsen in dem Objektiv. Die Aberrations-Kompensation kann im wesentlichen erreicht werden, indem die obere Grenze der Bedingung (1) überschritten wird; dadurch werden jedoch andererseits die Abmessungen des Objektivs zu groß. Bei einer Überschreitung der oberen Grenze von Bedingung (1) wird also das angestrebte Ziel einer Verkleinerung des Varioobjektivs nicht erreicht. Wenn jedoch die Bedingung (1) nicht überschritten wird, nimmt die tonnenförmige Verzeichnung zu, während die Bildschnittweite abnimmt. Um also die Aberrationen kompensieren zu können, muß der Betrag der negativen Brechkraft der dritten Linsengruppe größer gemacht werden. Die Kompensation verschiedener Aberrationen wird dann schwierig.

Die Bedingung (2) definiert zusammen mit der Bedingung (1) das Varioobjektiv nach der vorliegenden Erfindung. Über der oberen Grenze von Bedingung (2) wird das Varioobjektiv sehr groß. Unter der unteren Grenze von Bedingung (2) kann zwar eine wirksame Miniaturisierung des Objektivs erreicht werden, die Brechkraft der dritten Linsengruppe wird jedoch zu groß. Diese Einschränkungen machen die Kompensation verschiedener Aberrationen schwierig.

Die Bedingung (3) bezieht sich auf das Verfahren zur Änderung der Brennweite. Unter der unteren Grenze von Bedingung (3) erhält man einander entgegengesetzte Änderungen der Luftabstände zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe sowie zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe, während die Änderungsgröße der Objektivbrennweite, die der Änderungsgröße des Luftabstandes zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe entspricht, klein wird. Dies erfordert die Vergrößerung des Luftabstandes zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe, die jedoch die Baulänge des Objektivs wesentlich erhöht und die Kompensation der tonnenförmigen Verzeichnung in der Weitwinkelstellung schwierig macht. Über der oberen Grenze von Bedingung (3), die zur Miniaturisierung des Objektivs dient, wird der Luftabstand zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe größer, während die Bildschnittweite verkürzt wird. Um diese beiden Nachteile zu verringern, wird ein größerer Betrag der negativen Brechkraft der dritten Linsengruppe benötigt. Dann würde jedoch die Kompensation verschiedener Aberrationen schwierig.

Die Bedingung (4) bezieht sich auf die Verzeichnung. Über der oberen Grenze von Bedingung (4) ist es nicht möglich, die Unteraberrationen zu kompensieren, die durch die erste und zweite Linsengruppe erzeugt werden. Im Gegensatz hierzu ist unter der unteren Grenze von Bedingung (4) die Petzval-Summe des Gesamtlinsensystems negativ, so daß die Abbildung zu stark verzeichnet wird und das Bild nicht ausreichend eben ist.

Bei dem Varioobjektiv nach der vorliegenden Erfindung soll Streulicht dadurch vermieden werden, daß hinter der dritten Linsengruppe auf der Bildseite eine weitere, feste Blende vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Änderung der Brennweite oder dem Öffnen und Schließen der Öffnung der ortsfesten Blende bewegt wird.

Die zwei erfindungsgemäßen Varioobjektive werden im folgenden im einzelnen beschrieben.

Objektiv 1

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist das Varioobjektiv nach der vorliegenden Erfindung zwölf Linsen auf, die zu drei Linsengruppen zusammengefaßt sind. Die erste Linsengruppe enthält drei Linsen, wobei die erste und zweite Linse L[tief]1, L[tief]2 negative Linsen sind, während die dritte Linse L[tief]3 eine positive Linse ist. Die zweite Linsengruppe enthält sechs Linsen, wobei die vierte, fünfte und sechste Linse L[tief]4, L[tief]5, L[tief]6 positive Linsen sind; die siebte Linse L[tief]7 ist eine negative Linse, während die achte und neunte Linse L[tief]8, L[tief]9 positive Linsen sind. Eine Blende A ist zwischen den Linsen L[tief]7 und L[tief]8 angeordnet. Die dritte Linsengruppe enthält drei Linsen, wobei die zehnte Linse L[tief]10 eine positive Linse ist; die elfte Linse L[tief]11 ist eine bikonkave Linse, und die zwölfte Linse L[tief]12 ist eine positive Linse. Eine feste Blende B ist bildseitig der zwölften Linse L[tief]12 angeordnet. Im folgenden werden die Krümmungsradien r[tief]1 bis r[tief]24, die Abstände oder Dicken d[tief]1 bis d[tief]23, die Brechungsindizes n[tief]1 bis n[tief]12 und die Abbéschen Zahlen kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]12 der Linsen angegeben.

Die Blende A befindet sich 8,20 hinter der vierzehnten Oberfläche.

Die feste Blende B befindet sich 3,60 hinter der vierundzwanzigsten Oberfläche in der Weitwinkel-Stellung und wird proportional zu der Bewegung der dritten Linsengruppe verschoben. Die Proportionalitätskonstante ist 0,683. Die feste Öffnung der festen Blende B ist 14,70.

In den Fig. 2A, 2B bzw. 2C sind jeweils die sphärische und chromatische Aberration, die Sinusbedingung, der Astigmatismus und die Verzeichnung des Varioobjektivs für Objektiv 1 nach der vorliegenden Erfindung in der Weitwinkelstellung, in der Mittelstellung bzw. in der Stellung für kleine Winkel aufgetragen.

Fig. 3 zeigt das zweite, erfindungsgemäße Varioobjektiv, das den gleichen Gesamtaufbau wie das Varioobjektiv 1 nach der vorliegenden Erfindung hat. Dieses Varioobjektiv hat jedoch folgende Konstruktionsdaten:

Die Blende A befindet sich 6,20 hinter der vierzehnten Linsenoberfläche.

Die feste Blende B ist 3,00 hinter der vierundzwanzigsten Linsenoberfläche angeordnet und wird proportional zu der Bewegung der dritten Linsengruppe in der Weitwinkelstellung verschoben. Die Proportionalitätskonstante beträgt 0,637. Die feste Öffnung der festen Blende B ist 15,00.

In den Fig. 4A, 4B bzw. 4C sind die sphärische und chromatische Aberration, die Sinusbedingung, der Astigmatismus und die Verzeichnung des Varioobjektivs nach Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung in der Stellung für weite Winkel, in der Stellung für mittlere Winkel bzw. in der Stellung für schmale Winkel aufgetragen.

Claims

1. Varioobjektiv mit geringer Verzeichnung, das in der Reihenfolge von der Objektseite eine erste Linsengruppe negativer Brennweite, eine zweite Linsengruppe positiver Brennweite und eine dritte Linsengruppe negativer Brennweite aufweist, wobei die erste, zweite und dritte Linsengruppe relativ zueinander axial verschiebbar sind, um die Bildebene in einer konstanten Lage zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbrennweite der ersten und zweiten Linsengruppe immer positiv ist, daß die dritte Linsengruppe des Varioobjektivs in der Reihenfolge von der Objektseite eine positive Linse mit stark konvexer Oberfläche auf der Bildseite, eine bikonkave Linse und eine positive Linse mit stark konvexer Oberfläche auf der Objektseite aufweist, und daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

0.55 < f[tief]W[tief]1,2/f[tief]W < 0.90 (1)

1.30 < |f[tief]3|/f[tief]W < 3.00 (2)

-0.50 < großes Sigma P[tief]3 < 0.0 (4)

wobei bedeuten:

f[tief]W die Objektivbrennweite in der Weitwinkelstellung,

f[tief]3 die Brennweite der dritten Linsengruppe,

l[tief]T[tief]1 den Luftabstand zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe in der Stellung für kleine Winkel oder die Telestellung,

l[tief]T[tief]2 den Luftabstand zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe in der Stellung für kleine Winkel oder die Telestellung, und

großes Sigma P[tief]3 die Petzval-Summe der dritten Linsengruppe, wenn die Objektivbrennweite in der Weitwinkelstellung 1,0 wird,

daß das Varioobjektiv aus zwölf zu drei Linsengruppen zusammengefaßten Linsen besteht, und daß die erste Linsengruppe drei Linsen enthält, von denen die erste und die zweite Linse (L[tief]1, L[tief]2) negative Linsen sind, während die dritte Linse (L[tief]3) eine positive Linse ist, die zweite Linsengruppe sechs Linsen enthält, wobei die vierte, fünfte und sechste Linse (L[tief]4, L[tief]5, L[tief]6) positive Linsen sind, die siebte Linse (L[tief]7) eine negative Linse ist und die achte und neunte Linse (L[tief]8, L[tief]9) positive Linsen sind, eine Blende (A) zwischen den Linsen (L[tief]7 und L[tief]8) angeordnet ist, und die dritte Linsengruppe drei Linsen aufweist, wobei die zehnte Linse (L[tief]10) eine positive Linse, die elfte Linse (L[tief]11) eine bikonkave Linse und die zwölfte Linse (L[tief]12) eine positive Linse ist, bei der bildseitig eine feste Blende (B) angeordnet ist, und wobei die Krümmungsradien (r[tief]1 bis r[tief]24), die Abstände oder Dicken (d[tief]1 bis d[tief]23), die Brechungsindizes (n[tief]1 bis n[tief]12) und die Abbéschen Zahlen (kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]12) der Linse gegeben sind durch:

Fortsetzung

2. Varioobjektiv mit geringer Verzeichnung, das in der Reihenfolge von der Objektseite eine erste Linsengruppe negativer Brennweite, eine zweite Linsengruppe positiver Brennweite und eine dritte Linsengruppe negativer Brennweite aufweist, wobei die erste, zweite und dritte Linsengruppe relativ zueinander axial verschiebbar sind, um die Bildebene in einer konstanten Lage zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbrennweite der ersten und zweiten Linsengruppe immer positiv ist, daß die dritte Linsengruppe des Varioobjektivs in der Reihenfolge von der Objektseite eine positive Linse mit stark konvexer Oberfläche auf der Bildseite, eine bikonkave Linse und eine positive Linse mit stark konvexer Oberfläche auf der Objektseite aufweist, und daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

0.55 < f[tief]W[tief]1,2/f[tief]W < 0.90 (1)

1.30 < |f[tief]3|/f[tief]W < 3.00 (2)

0.0 < l[tief]W[tief]2 - l[tief]T[tief]2/l[tief]W[tief]3 - l[tief]T[tief]3 < 0.33 (3)

-0.50 < großes Sigma P[tief]3 < 0.0 (4)

wobei bedeuten:

f[tief]W die Objektivbrennweite in der Weitwinkelstellung,

f[tief]3 die Brennweite der dritten Linsengruppe,

l[tief]T[tief]2 den Luftabstand zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe in der Stellung für kleine Winkel oder die Telestellung, und großes Sigma P[tief]3 die Petzval-Summe der dritten Linsengruppe, wenn die Objektivbrennweite in der Weitwinkelstellung 1,0 ist,