DE3034064A1 - Weitwinkel-varioobjektiv - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Weitwinkel-Varioobjektiv mit zwei Linsengruppen und insgesamt sieben Linsengliedern, bestehend aus Einzellinsen.

Varioobjektive dieser Art sind bekannt. Sie sind jedoch nur für relativ kleine Bildfeldwinkel und niedrige Varioverhältnisse vorgesehen und erfordern hohe Herstellungskosten, da sie Gläser verwenden mit hohen Brechungsindizes, insbesondere wenn relativ große Bildfeldwinkel und höhere Varioverhältnisse angestrebt wurden oder es ergaben sich Schwierigkeiten bezüglich der Herstellung aus schwer bearbeitbaren Materialien.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Weitwinkel-Varioobjektiv für einen Bildfeldwinkel von 62° mit einem hohen Varioverhältnis anzugeben, das bei einem Aufbau aus sieben Einzellinsen einen guten Korrekturzustand besitzt, selbst wenn die Verwendung von Gläsern auf solche mit relativ niedrigem Brechungsindex und guter Bearbeitbarkeit eingeschränkt ist, um eine preisgünstige Herstellung sicherzustellen.

Die Erfindung wird nun anhand erfindungsgemäßer Objektive mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Objektiv,

Fig. 2A, 2B, 2C Korrekturkurven eines ersten erfindungsgemäßen Objektivs,

Fig. 3A, 3B, 3C Korrekturkurven eines zweiten erfindungsgemäßen Objektivs,

Fig. 4A, 4B, 4C Korrekturkurven eines dritten erfindungsgemäßen Objektivs,

Fig. 5A, 5B, 5C Korrekturkurven eines vierten erfindungsgemäßen Objektivs,

Fig. 6A, 6B, 6C Korrekturkurven eines fünften erfindungsgemäßen Objektivs und

Fig. 7A, 7B, 7C Korrekturkurven eines sechsten erfindungsgemäßen Objektivs.

Die erfindungsgemäßen Objektive haben den in Fig. 1 gezeigten Aufbau, bei dem eine zerstreuende Frontlinsengruppe und eine sammelnde hintere Linsengruppe vorgesehen sind und bei dem der Vergrößerungsmaßstab durch Veränderung des Luftabstandes zwischen diesen beiden Gruppen geändert wird. Die Frontlinsengruppe enthält als erstes Linsenglied des Objektivs eine negative Meniskuslinse mit bildseitig kleinem Krümmungsradius, als zweites Linsenglied eine negative Linse und als drittes Linsenglied eine positive Linse. Die hintere Linsengruppe enthält als viertes Linsenglied des Objektivs eine positive Linse, als fünftes Linsenglied eine positive Meniskuslinse mit gegenstandsseitig kleinem Krümmungsradius, als sechstes Linsenglied eine negative Linse mit bildseitig kleinem Krümmungsradius und als siebtes Linsenglied eine positive Linse.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe hat sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend näher erläuterten Gründen als wesentlich erwiesen.

Darin bezeichnen

f[tief]M und f[tief]u die Brennweiten von Frontlinsengruppe bzw. hinterer Linsengruppe,

f[tief]w die Brennweite des Objektivs in Weitwinkelstellung,

f[tief]1, f[tief]2, f[tief]3, f[tief]4, f[tief]5 und f[tief]7 die Brennweite von erstem, zweitem, drittem, viertem, fünftem und siebtem Linsenglied,

f[tief]45 die Brennweite des aus viertem und fünftem Linsenglied bestehenden Teilsystems,

r[tief]1, r[tief]4, r[tief]5, r[tief]7, r[tief]9 und r[tief]12 die Krümmungsradien auf der gegenstandsseitigen Oberfläche des ersten Linsenglieds, der bildseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds, der gegenstandsseitigen Oberfläche des dritten Linsenglieds, der gegenstandsseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds, der gegenstandsseitigen Oberfläche des fünften Linsenglieds und der bildseitigen Oberfläche des sechsten Linsenglieds,

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweitem und drittem Linsenglied,

d[tief]10 den Luftabstand zwischen fünftem und sechstem Linsenglied,

d[tief]12 den Luftabstand zwischen sechstem und siebtem Linsenglied,

n[tief]1, n[tief]2, n[tief]4 und n[tief]5 die Brechungsindizes von erstem, zweitem, viertem und fünftem Linsenglied.

Unter den Bedingungen (1) bis (5) dienen die Bedingungen (1) bis (3) zum guten Ausgleich der Aberrationen und zur Erzielung eines kompakten Aufbaus. Wenn der untere Grenzwert der Bedingungen (1) bis (3) unterschritten wird, kann zwar das Objektiv kompakt ausgebildet werden, die einzelnen Linsenglieder besitzen jedoch so starke Brechkraft, dass der gute Ausgleich unter den Aberrationen verlorengeht, was unerwünscht ist. Wenn die oberen Grenzwerte überschritten werden, kann andererseits ein wünschenswerter Effekt zur guten Korrektur der Aberrationen erzielt werden, es ist jedoch unmöglich, das Objektiv insgesamt kompakt auszubilden.

Die Bedingungen (4) und (5) beziehen sich auf die Bildfeldwölbung. Wenn n[tief]1 oder n[tief]2 den oberen Grenzwert der Bedingung (4) überschreitet, wird die Bildebene an den Randabschnitten beträchtlich zur Gegenstandsseite gekrümmt. Wenn n[tief]4 oder n[tief]5 den oberen Grenzwert der Bedingung (5) überschreitet, wird die Bildebene zu wenig gekrümmt, was im Endergebnis unerwünscht ist zum guten Ausgleich der Aberrationen. Infolgedessen geht, wenn die oberen Grenzwerte der Bedingungen (4) und (5) überschritten werden, ein guter Ausgleich zwischen Verzeichnung, Astigmatismus und auf Koma zurückzuführender Unschärfe verloren.

Wie bereits erwähnt, werden die Bedingungen (1) bis (5) dazu benötigt, einen guten Ausgleich zwischen den Aberrationen insbesondere zur Minimalisierung der Astigmatismusdifferenz für die Erhaltung einer geeigneten Krümmung der Bildfläche zu erzielen und zur

Herabsetzung der Differenz zwischen der optimalen Bildebene, die von paraxialen Strahlen gebildet wird und der optimalen Bildebene, die von außeraxialer Strahlung gebildet wird, wenn das Objektiv in abgeblendetem Zustand ist und zur Erzielung eines Bildes mit wenig auf Koma zurückzuführender Unschärfe und mit hohem Kontrast. Wie schon erwähnt, können die zuvor erwähnten Effekte noch verstärkt werden, wenn das Objektiv so ausgebildet wird, dass es den zusätzlichen Bedingungen (6) bis (8) genügt.

Wenn r[tief]9 kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (6) ist, wird die Variation des Astigmatismus bei der Brennweitenveränderung groß. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (6) überschritten wird, wird andererseits sphärische Aberration überkorrigiert.

Wenn r[tief]12 kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (7) ist, wird sphärische Aberration überkorrigiert. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (7) überschritten wird, wird andererseits sphärische Aberration unterkorrigiert.

Wenn das Verhältnis r[tief]7 zu r[tief]9 kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (8) ist, ist die Variation des Astigmatismus bei der Brennweitenverstellung beträchtlich. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (7) überschritten wird, wird andererseits der vordere Hauptpunkt der hinteren Linsengruppe sich zur Bildebene verschieben, wodurch gegenseitige Interferenzen zwischen den Linsengliedern in der Telestellung des Objektivs hervorgerufen werden.

Wenn das Objektiv so ausgebildet ist, dass es weiterhin den Bedingungen (9 ) bis (16) über die Bedingungen (1) bis (8) hinaus genügt, kann es noch vorteilhafter ausgebildet werden. Von den Bedingungen (9) bis (16) sei zunächst die Bedeutung der Bedingung (9) erläutert. Wenn der obere oder untere Grenzwert dieser Bedingung überschritten wird, hat das vierte oder fünfte Linsenglied eine zu starke Brechkraft als zur guten Korrektur von Aberrationen erforderlich ist. Die Bedingungen (10) und (11) definieren die Verteilung der Brechkräfte unter den Linsengliedern (das vierte und das fünfte Linsenglied werden als ein Linsenglied betrachtet) der hinteren Linsengruppe, wenn diese als ein Triplet betrachtet wird. Wenn von den durch diese Bedingungen begrenzten Bereichen abgewichen wird, wird es schwierig, die Aberrationen mit gutem Ausgleich zu korrigieren. Wenn r[tief]1 /f[tief]w kleiner als der untere Grenzwert 1,0 der Bedingung (12) ist, wird sphärische Aberration beträchtlich. Wenn r[tief]1 /f[tief]w größer als der obere Grenzwert 1,4 ist, ergibt sich beträchtliche Koma.

Wenn r[tief]4 /f[tief]w kleiner als der untere Grenzwert 0,8 der Bedingung (13) ist, wird sphärische Aberration überkorrigiert. Wenn andererseits der obere Grenzwert 1,5 überschritten wird, wird der Ausgleich zwischen paraxialer Aberration und außeraxialer Aberration verschlechtert.

Wenn r[tief]5 /f[tief]w kleiner als 0,8 der untere Grenzwert der Bedingung (14) ist, wird sphärische Aberration unterkorrigiert. Wenn andererseits der obere Grenzwert 1,1 überschritten ist, wird der Ausgleich zwischen paraxialer und außeraxialer Aberration verschlechtert.

Wenn d[tief]4 /f[tief]w kleiner als der untere Grenzwert 0,1 der Bedingung (15) ist, wird der Ausgleich zwischen paraxialer und außeraxialer Aberration verschlechtert. Wenn andererseits der obere Grenzwert überschritten wird, wird es unmöglich, das Objektiv kompakt auszubilden.

Wenn (d[tief]10 + d[tief]12)/f[tief]w kleiner als der untere Grenzwert 0,15 der Bedingung (16) ist, wird es schwierig, die auf Koma zurückzuführende Unschärfe auf ein Minimum herabzusetzen. Wenn andererseits der obere Grenzwert 0,35 überschritten wird, wird es unmöglich, das Objektiv kompakt auszubilden. Um das Objektiv kompakt auszubilden, ist es vorteilhaft, die einzelnen Linsen so dünn wie möglich auszubilden. Daher sollten die einzelnen Linsen in einem Bereich so dünn wie möglich sein, der es erlaubt, eine ausreichende Randdicke entsprechend dem effektiven Durchmesser zu erhalten.

Die Daten erfindungsgemäßer Objektive 1 bis 6 sind nachstehend in den Tabellen 1 bis 6 angegeben.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Tabelle 6

worin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]14 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]13 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen und

f die Brennweite des Objektivs.

Die Figuren 2A, 3A, 4A, 5A, 6A und 7A veranschaulichen den Korrekturzustand in der Weitwinkelstellung, während die Fig. 2B, 3B, 4B, 5B, 6B und 7B den Korrekturzustand in einer Mittelstellung des Varioobjektivs und die Fig. 2C, 3C, 4C, 5C, 6C und 7C den Korrekturzustand in der Telestellung des erfindungsgemäßen Varioobjektivs veranschaulichen.

Claims (7)

1. Weitwinkel-Varioobjektiv mit einer Frontlinsengruppe und einer hinteren Linsengruppe, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung der Frontlinsengruppe mit einem ersten Linsenglied als negative Linse mit kleinem Krümmungsradius bildseitig, dem zweiten Linsenglied als negative Linse und dem dritten Linsenglied als positive Linse und der hinteren Linsengruppe mit einem vierten Linsenglied als positiver Linse, einem fünften Linsenglied als positiver Linse mit gegenstandsseitig kleinem Krümmungsradius, einem sechsten Linsenglied als negativer Linse mit bildseitig kleinem Krümmungsradius und einem siebten Linsenglied als positiver Linse, wobei die Brennweitenveränderung durch Veränderung des Luftabstandes zwischen Frontlinsengruppe und hinterer Linsengruppe erfolgt, die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

Darin bezeichnen

f[tief]M und f[tief]u die Brennweiten von Frontlinsengruppe bzw. hinterer Linsengruppe,

f[tief]w die Brennweite des Objektivs in Weitwinkelstellung,

f[tief]1, f[tief]2, f[tief]3, f[tief]4, f[tief]5 und f[tief]7 die Brennweite von erstem, zweitem, drittem, viertem, fünftem und siebtem Linsenglied,

f[tief]45 die Brennweite des aus viertem und fünftem Linsenglied bestehenden Teilsystems,

r[tief]1, r[tief]4, r[tief]5, r[tief]7, r[tief]9 und r[tief]12 die Krümmungsradien auf der gegenstandsseitigen Oberfläche des ersten Linsenglieds, der bildseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds, der gegenstandsseitigen Oberfläche des dritten Linsenglieds, der gegenstandsseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds, der gegenstandsseitigen Oberfläche des fünften Linsenglieds und der bildseitigen Oberfläche des sechsten Linsenglieds,

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweitem und drittem Linsenglied,

d[tief]10 den Luftabstand zwischen fünftem und sechstem Linsenglied,

d[tief]12 den Luftabstand zwischen sechstem und siebtem Linsenglied,

n[tief]1, n[tief]2, n[tief]4 und n[tief]5 die Brechungsindizes von erstem, zweitem, viertem und fünftem Linsenglied.

2. Weitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten plus/minus 5%:

Tabelle 1

worin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]14 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]13 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen und

f die Brennweite des Objektivs.

3. Weitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten plus/minus 5 %:

Tabelle 2

worin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]14 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]13 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen und

f die Brennweite des Objektivs.

4. Weitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten plus/minus 5 %:

Tabelle 3

worin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]14 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]13 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen und

f die Brennweite des Objektivs.

5. Weitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten plus/minus 5 %:

Tabelle 4

worin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]14 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]13 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen und

f die Brennweite des Objektivs.

6. Weitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten plus/minus 5 %:

Tabelle 5

worin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]14 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]13 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen und

f die Brennweite des Objektivs.

7. Weitwinkel-Varioobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten plus/minus 5%:

Tabelle 6

worin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]14 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]13 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen und

f die Brennweite des Objektivs.