DE3113618C2

DE3113618C2 - Makroobjektiv

Info

Publication number: DE3113618C2
Application number: DE3113618A
Authority: DE
Inventors: Yuko Hachiouji Tokyo Kobayashi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1980-04-07
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1982-11-18
Also published as: DE3113618A1; US4377326A; JPS56155912A

Description

erfüllt sind,
worin bezeichnen:

/ϊ bis no die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d\ bis (4 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen.

Tabelle 3 r, = 44,019 r₂ = 419,364 r₃ = 31,332 r₄ = 362,464 r₅ = 23,368 r₆ = -22,266 r_n = -8503,992 r₈ = -33,338 r₉ - -550,872 »•ίο = -56,032

Sofern die Bedingungsgleichungen

1,7 < πι,πβ
50 < Vi, V₆,60 < V2.V5 0,lS8/< <h-t<U< 0,128/ 0,184/< t/₅< 0,211/ 1,0 < Ir₅Zr₆I < 1,10 U < kioZnl < 136

< 1,04

d_x = 7,108

</₂= 0,395

</₃ = 9,250

(Z₄= 3,011

d_s = 20,277

d₆= 3,017

</₇ = 9,279

dt= 0,5

d₉= 6,844

Ü.95 <

erfüllt sind,
worin bezeichnen:

ri bis r_l0 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d\ bis dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

Π] bis /fc die Brechungsindizes der Linsen,

V) bis Vi die Abbezahlen der Linsen und

f die Brennweite des Objektivs.

/it bis ih die Brechungsindizes der Linsen,
Vi bis Vi die Abbezahlen der Linsen und
/ die Brennweite des Objektivs.

3, Makroobjektiv, das aus einem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einen zweiten Linsenglied in Form eines gegenstandsseitig konvexen meniskusförmigen negativen Kittgliedes aus einer positiven Linse und einer negativen Linse, einem dritten Linsenglied in Form eines bildseitig konvexen negativen meniskusförmigen Kittgliedes aus einer negativen und einer positiven Linse und einem vierten Linsenglied in Form einer bildseitig konvexen positiven Meniskuslinse besteht, gekennzeichnet durch folgende Daten ±5%:

n, = 1,72916

«2 = 1,617
n₃ = 1,7495

«4 = 1,804
n₅ = 1,617

«6 = 1J55

v, = 54,68

V₂ = 62,79
V₃ = 35,27

v₄ = 46,57
V₅ = 62,79

v₆ = 52,33

Die Erfindung bezieht s<ch auf ein Makroobjektiv, das aus einem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied in Form eines gegenstandsseitig konvexen meniskusförmigen negativen Kittgliedes aus einer positiven Linse und einer negativen Linse, einem

₄s dritten Linsenglied in Form eines bildseitig konvexen negativen meniskusförmigen Kittgliedes aus einer negativen und einer positiven Linse und einem vierten Linsenglied in Form einer bildseitig konvexen positiven Meniskuslinse besteht.

Ein Makroobjektiv dieses Aufbaus, das ein Öffnungsverhältnis von 1 :4 besitzt, ist beispielsweise aus der AT-PS 1 97 602 bekannt.

Es rind auch übliche fotografische Objektive dieses Aufbaus vom Gauss-Typ beispielsweise aus der US-PS

36 52 151 bekannt, die ein hohes Öffnungsverhältnis besitzen.

Bei Makroobjektiven besteht aber darüber hinaus das Problem, daß sich, wenn mit einem Objektiv ein weiter Bereich von Vergrößerungsmaßstäben überdeckt wer-

so den soll, sich die Aberrationen bei Änderung des Vergrößerungsmaßstabes beträchtlich verändern, so daß sie kaum über den ganzen Vergrößerungsbereich gut ausgeglichen gehalten werden können. Weiterhin ist es so, daß bei der praktischen Verwendung eines Makroobjektivs dieses auf den Mittelpunkt des Bildes fokussiert wird, wenn die Blende voll offen ist, worauf dann die Blende geschlossen wird, bis die zum Aufnehmen erforderliche Tiefenschärfe erreicht ist. Es

' ist daher notwendig, daß die beste mittlere Bildstellung bei voll offener Blende mit der in der abgeblendeten Stellung übereinstimmt. Darüber hinaus ist die effektive Öffnungszahl, die als Fe=F (\+ß) ausgedrückt wird, größer und das Bildfeld im Sucher ist dunkler mit s zunehmender Vergrößerung. Um eine Fokussierung mit hoher Präzision vorzunehmen, sollte daher ein Makroobjektiv ein Öffnungsverhältnis in der Größenordnung von 1 :2,8 besitzen.

Es sind Makroobjektive beispielsweise aus der JP-OS 92230/79 und der JP-AS 3287/73 bekannt. Das Makroobjektiv nach der erstgenannten Druckschrift besitzt zwar ein Öffnungsverhältnis von 1 :2,8, ist jedoch bezüglich des Vergrößerungsbereichs auf Maßstäbe zwischen 1,5 χ und 5 χ beschränkt. Das Makroobjektiv nach der genannten Auslegeschrift erreicht ein Öffnungsvethältnis von 1 : 2,8 nur mit einem komplizierten Aufbau aus 5 Linsengliedern mit sieben Linsen, während ein anderes Makroobjektiv mit verhältnismäßig einfachem Aufbau aus vier Linsenglitidem mit 6 Linsen mit einem Öffnungsverhältnis von 1 :4 keine ausreichende Lichtstärke aufweist, wodurch die Fokussierung ziemlich schwierig wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Makroobjektiv anzugeben, das auf ein Mindestmaß herabgesetzte Variationen der Aberrationen, insbesondere der sphärischen Aberration, bei einer Veränderung der Vergrößerung in einem Bereich von 1,7 χ bis 8 χ sicherstellt und bei dem bei den verschiedenen Vergrößerungsmaßstäben die Aberrationen gut korrigiert sind und das ein großes Öffnungsverhältnis von I : 2,8 besitzt.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

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 Makroobjektiv,

Fig. 2 —4 Korrekturkurven eines ersten Makroobjektivs nach der Erfindung bei den Vergrößerungsmaßstäben 1,7 χ, 4 χ und 8 χ,

Fig.5 bis 7 Korrekturkurven eines zweiten erfindungsgemäßen Objektivs, bei den zuvor angegebenen Vergrößerungsmaßstäben und

Fig. 8 bis IO Korrekturkurven eines dritten erfindungsgemäßen Objektivs bei den angegebenen Vergrößerungsmaßstäben.

Um die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen ist es notwendig, die beste Bildposition bezüglich sphärischer Aberration mit der bezüglich außeraxialer Aberration in der abgeblendeten Stellung zusammenfallen zu lassen und diese weiter mit der besten Bildstellung bezüglich sphärischer Aberration bei voller Öffnung zusammenfallen zu lassen, wobei die Veränderungen in den Aberrationen, die von einer Änderung des Vergrößerungsmaßstabes herrühren, auf ein Minimum herabsetzt und die Variationsrichtungen und das Ausmaß der Aberrationen vergleichmäßigt werden sollen. Es ist weiter notwendig, die absolute Größe der hervorgerufenen Aberrationen kleinstmöglich zu halten. Aus diesem Grunde hat sich bei dem erfindungsgemäßen Makroobjektiv, das aus vier Linsengliedern mit insgewamt sechs Linsen besteht, die Einhaltung der nachstehend aufgeführten Bedingungen, aus den noch im einzelnen zu erläuternden Gründen, als wesentlich erwiesen.

Das erfindungsgemäße Objektiv hat dabei folgenden Aufbau: Das erste Linsenglied ist eine gegenstandsseitig konvexe positive Meniskuslinse, das zweite Linsenglied ein gegenstandsseitig konvexes meniskusförniiges negatives Kittglied aus einer positiven Linse und einer negativen Linse, das dritte Linsenglied ist ein bildseitig konvexes meniskusförmiges negatives Kittglted aus einer positiven Linse und einer negativen Linse und das vierte Linsenglied eine bildseitig konvexe positive Meniskuslinse.

Die erfindungsgemäßen Objektive erfüllen die folgenden Bedingungen:

(1) 1,7 < η,./J₆

(2) 50 < V|,v₆,60 < Vi,vs

(3) O.\\Sf< di + cU < 0,128/·

(4) 0,184A < £/5 < 0,211/·

(5) 1,0 < |//yr₆| < 1,10

(6) 1,2 < |no/r,| < 1,36

(7) I_-O <· \r./r,\ < 1.1

(8) 035 < (di + (U)Zd₆ +</;)< 1,04

worin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs,

/Ji, /J₆ die Brechungsindizes von erstem und

viertem Linsenglied,

Vi, V2, Vs, Vf, die Abbe-Zahlen des ersten Linsenglieds der gegenstandsseitigen Linse des zweiten Linsengüedes der bildseitigen Linse des dritten Linsenglieds und des vierten Linsenglieds,

O, /3, rs, /ν

r% und no die Krümmungsradien auf der gegenstandsseitigen Oberfläche des ersten Linsenglieds auf der gegenstandsseitigen und bildseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglied, auf der gegenstandsseitigen und bildseitigen Bildfläche des dritten Linsenglieds und der bildseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds,

di, d*. df,, di die Dicken der beiden das zweite Linsenglied bildenden Linsen und der beiden das dritte Linsenglied bildenden Linsen und

ds den Luftabstand zwischen zweitem und

dritten Linsenglied

Die Bedeutung dieser Bedingungen liegt in folgendem:

Durch Verwendung von Glasmaterialien mit hohen Brechungsindizes, wie es durch die Bedingung (1) für das erste und vierte Linsenglied, die hohen Einfluß auf sphärische Aberration haben, vorgesehen ist, werden Aberrationen insbesondere bezüglich des erzeugten Ausmaßes und der Variation der sphärischen Aberration bei verschiedenen Vergrößerungsmaßstaben auf ein Minimum herabgesetzt Wenn dieser Bedingung nicht genügt ist, ergeben sich große Aberrationen, die auch variieren.

Durch Verwendung von Glasmaterialien mit niedriger Dispersion, entsprechend Bedingung (2), für das erste und das vierte Linsenglied, die gegenstandsseitige Linse des zweiten Linsenglied und die bildseitige Linse des dritten Linsenglieds wird die Veränderung der chromatischen Aberration zwischen den verschiedenen Vergrößerungsmaßstäben auf ein Minimum herabgesetzt. Wenn dieser Bedingung nicht genügt ist, tritt beträchtliche Variation der chromatischen Aberration auf.

Die Bedingung (3) ist wesentlich zur Korrektur von

sphärischer Aberration bei hohen Vergrößerungsmaßstäben. Wenn der untere Grenzwert dieser Bedingung unterschritten wiid, tritt beträchtliche sphärische Aberration zur negativen Seite auf und kann nicht mehr korrigiert werden. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (3) überschritten ist, fallen die besten Bildste''ii;ngen für die axialen Strahlungen und die außeraxia/en Strahlungen nicht mehr zusammen.

Die Bedingung (4) dient dazu, das Auftreten von Koma zu verhindern, die von den an beiden Seiten der Blende angeordneten Linsen hervorgerufen wird. Wenn der obere Grenzwert dieser Bedingung überschritten wird, treten spärische Aberration und Koma auf. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (4) unterschritten wird, ist andererseits Koma zu unausgeglichen um korrigiert werden zu können.

Die Bedingungen (5) bis (8) sind notwendig zur Korrektur von Vsrzcichnun** yp^fi Koma Hurrh Aufrechterhalten einer Symmetrie zwischen den zu beiden Seiten der Blende angeordneten Linsengruppen. Wenn die oberen oder unteren Grenzwerte dieser Bedingungen nicht eingehalten werden, treten sowohl Koma als Verzeichnung auf.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, ein Glasmaterial mit außerordentlich hoher Dispension, das Werte hat mit

Θ.,

n_F-n_c

die größer sind als die eines normalen Glasmaterials für die gegenstandsseitige Linse des zweiten Linsenglieds und die bildseitige Linse des dritten Linsenglieds. Dies ermöglicht eine Korrektur von chromatischer Aberration bezüglich der »£■« Linie indem die Brechungsindizes für die ng« Linie hoch gewählt werden.

Es werden nun die Daten erfindungsgemäßer Makroobjektive angegeben, wobei die Tabelle 1 die Daten eines ersten erfindungsgemäßen Objektivs, die Tabelle 2 die D8ten eines zweiten erfindungsgemäßen Objektivs und die Tabelle 3 die Daten eines dritten erfindungsgemäßen Objektivs enthält.

Tabelle 1	= 44,067	= 43,339
r\	= 422,461	= 397,833
	= 31,229	= 32,131
r_}	= 305,343	= 332,835
r₄	= 23,375	= 23,613
rs	= -22,540
r₆	= 1002,356
r,	= -33,421
r%	= -701,974
rg	= -58,009
',0	100,
/ =	= 54,68,
V₁ =	■ 62,79,
V₅ =	*I r_s/r₆\* = 1,037,**

<r_}\ = 1,070,
Tabelle 2
Λ



's

d_x = 6,448

flj = 0,474

d_} = 9,238

d< = 3,027

d₅ = 20,24

rf₆= 3,053

d₇ = 9,212

d_t = 1,763

d₉ = 5,659

/I₁ = 1,72916

λ₂ = 1,617
rt₃ = 1,7495

n₄ = 1,804
/I₅ = 1,617

n₆ = 1,755

η, = 1,72916, "6 = 1,755

v₆ = 52,33, v₂ = 62,79

</₃ + J₄ = 12,265,. rfj = 20,24

I ^₁₀Zr₁I = U16 (d₃ + d₄)/(d₆ + di) =

d_x = 6,6W

di= 0,771

d₃= 8,450

</«= 3,842

d_s = 19,166

1,72916

1,617 1,7495

v, = 54,68

v₂ = 62,79 V₃ = 35,27

v₄ = 46,57 v₅ = 62,79

v₆ - 52,33

v, = 54,68

v₂ = 62,79 V₃ = 35,27

Fortsetzung λ₆ = -22,311 T₁ = 677,820 r_t = -33,740 r, - -621,241 T₁₀= -55,058

/= 100,
ν, = 54,68, v₅ = 62,79, i r_s/V₆ i - 1,OjS, I Vr₃I = 1,050,

rf₆ = 3,163

rf₇ = 9,221

t/s= 0,795

rf, = 6,118

n₄ = 1,804
It₅ = 1,617

n_s = 1,755

n, = 1,72916, n₆ = 1,755

V₆ = 52,33, v₂ = 62,79

rf₃ + rf₄ = 12,292, rf₅ = 19,166

V₄ = 46,57 v₅ = 62,79

V₆ = 52,33

(rf₃ + rf₄)/(rf₆ + rf₇) - 0,993

Tabelle 3

Τ\	44,019	rf, =	7,108	rf₄)/(rf₆ + rf₇)	n, = 1,72916	V₁	- 54,68

τ-ι	= 419,364	*di =*	0,395

T₃	31,332	di =	9,250	n₂ = 1,617	V2	= 62,79

*^r4*	= 362,464	rf₄ =	3,011	n, = 1,7495	ν?	= 35,27

r_s	23,368	ds =	20,277

r_b	= -22,266	*di =*	3,017	n₄ = 1,804	V₄	= 46,57

T₁	= -8503,992	*di =*	9,279	n₅ = 1,617	^vs	= 62,79

r»	= -33,338	rf₈ =	0,5

T₉	= -550,872	rf,=	6,844	n_b = 1,755	V₆	= 52,33

*T\i*	, = -56,032	"ι =	1,72916,	n„ = 1,755
/■	= 100,	V₆ =	52,33,	V₂ = 62,79
V₁	= 54,68,	rf₃ +	rf₄ = 12,261,	rf_s = 20,277
V5	= 62,79,		Ιγ,ο/γ,Ι- 1,273
Ii	r₅/r₆l = 1,049,	(rfj +	= 0,997
i I J	r_s/r₃l = 1,064,		gegenstandsseitigc		: Linse des zweiten Li
I worin bezeichnen:

η — Γιο die Krümmungsradien der Linsenoberflächen, d\ — <k die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände

zwischen diesen,

π\ — Tk, die Brechungsindizes der Linsen, Vi—ve die Abbe-Zahlen der Linsen und f die Brennweite des Objektivs.

Bei den erfindungsgemäßen Objektiven ist ein Glasmaterial mit 6_gF gleich 0,543 bei v<j=62,8 für die des bildseitigen Linse des dritten Linsenglieds verwendet (ein normales Glasmaterial hat 6^=0,537 oder so ähnlich bei v</= 62,8).

Die Korrekturkurven dieser erfindungsgemäßen Objektive sind in F i g. 2 bis F i g. 10 dargestellt F i g. 2,3 und 4 veranschaulichen den Korrektionszustand des ersten erfindungsgemäßen Objektivs bei den Vergrößerungsmaßstäben 1,7x, 4χ und 8x. Fig.5, 6 und 7 veranschaulichen den Korrektionszustand des zweiten

srfindungsgemäßen Objektivs bei den Vergrößerungsmaßstäben IJx, 4χ und 8χ und Fig.8, 9 und 10 i/eranschaulichen den Korrektionszustand des dritten srfindungsgemäßen Objektivs bei den Vergrößerungsmaßstäben 1,7 χ, 4 χ und 8 χ. Von den Aberrationen ist Koma bei einem Öffnungsverhältnis von 1 :3,5 angegeben. Auf diese Weise sind alle außeraxialen Aberrationen beim Öffnungsverhältnis 1 :3,5 korrigiert, da das

12

erfindungsgemäße Makroobjektiv auf ein Öffnungsverhältnis von 1 :3,5 durch Schließen der Blende zum Photografieren eingestellt ist, nachdem es mit einem Öffnungsverhältnis von 1 :2,8 fokussiert worden ist.

Zusätzlich werden nachstehend die Seidel Koeffizienten des ersten erfindungsgemäßen Objektivs bei Einstellung für einen Vergrößerungsmaßstab von 1,7 angegeben.

Sphärische	Astigmatismus	Koma	Verzeichnung	Petzval
Aberration
93,0404	0,0170	1,2587	0,0394	2,8942
1,2536	1.8420	-1,5196	- 1,8668	-0,3019
13,1921	0,1338	1,3284	0,3856	3,6955
-5,5526	- 0,9298	2,2722	0,3615	0,0464
-43.5899	-0.9671	-6.4926	- 0.9697	- 5.5432
- 79,2389	- 0,9899	8,8568	0,7791	- 5,9802
- 7,8097	-1,1736	-3,3924	-0,6485	-0,0193
7,0569	0.1343	-0,9735	- 0,4949	3,4531
1,1263	1,9604	1,4859	2,3418	-0,1854
25,0882	0,1800	-2,1248	- 0,2052	2,2430

Summe:

4,5664 - 0,0930

O,699U

-0,2777

0,3021

Wie sich aus der Beschreibuni; und den Daten der Niveau herabgesetzt und die Variation der Aberratioerfindungsgemäßen Objektive ergibt, ist das erfindungs- 30 nen, die sich bei Änderungen des Vergrößerungsmaß

gemäße Objektiv für ein hohes Öffnungsverhältnis von 1 :2,8 ausgelegt, wodurch es die Fokussierung erleichtert, wobei gleichzeitig die Aberrationen auf niedriges Stabes ergeben, auf ein Mindestmaß herabgesetzt sind, so daß günstige Aufnahmebedingungen gegeben sind.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

ersten 31 13 menis- t λ₅ = 23,613 "τ rf,= 6,448 35 Linsenoberflä- 45 r. Luftabstände 6,689 618 2 1 kusförmigen negativen Kittgliedes aus einer positi- ^ λ, = -33,740 ven Linse und einer negativen Linse, einem dritten Patentansprüche: Tabelle 1 /·₆ = -22,311 rf₂ = 0,474 0,771 Linsenglied in Form eines bildseitig konvexen T_x = 44,067 M λ, = -62U41 negativen meniskusförmigen Kittgliedes aus einer 1. Makroobjektiv, das aus einem Iinsen- T₁ = 677,820 rf₃ = 9,238 40 rf,= 8,450 negativen und einer positiven Linse und einem glied in Form einer gegenstandsseitig konvexen T₁ = 422,461 T₁₀= -55,058 vierten Linsenglied in Form einer bildseitig konve positiven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied s rf₄ = 3,027 rf₂ = 3,842 xen positiven Meniskuslinse besteht, gekenn in Form eines gegenstandsseitig konvexen r₃ = 31,229 zeichnet durch folgende Daten ±5%: rf₅ = 20^4 rf₃ = 19,166 I₄ = 305,343 d₆ = 3,053 rf₄ = 3,163 n, = 1,72916 v, = 54,68 T₅ = 23,375 ih- 9^12 ds = 9,221 r₆ = -22^40 d% = 1,763 rf₆ = 0,795 n₂ = 1,617 v₂ = 62,79 T₁ = 1002,356 rf,= 5,659 rf₇ = 6,118 n₃ = 1,7495 v₃ = 35,27 r_t = -33,421 rf.= r, = -701,974 rf,= /I₄ = 1,804 v₄ = 46^7 /-,ο- -58,009 % Sofern die BcJingungsgleichungen /I₅ = 1,617 v₅ = 62,79 i j 1,7 </*,/J₆
! 50 <V|,V6,6O <v₂,*5 j 0,184/<O5<0,21lA /I₆ = 1,755 v₆ = 52,33 I 1,0< Ir₅/r₆|< 1,10 I 1,2 <iWn|< 1,36 Πι bis /I₆ die Brechnungsindizes der Linsen, I θ!θ5 < (d₃ + d*y(ck + dj) < 1,04 Vi bis V₆ die Abbezahlen der Linsen und I erfüllt sind. / die Brennweite des Objektivs. Ü worin bezeichnen: 2. Makroobjektiv, das aus einem ersten Linsen Ί glied in Form einer gegenstandsseitig konvexen ^ r, bis Γιο die Krümmungsradien der positiven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied chen. in Form eines gegenstandsscitig konvexen menis d\ bis dg die Dicken der Linsen bzw kusförmigen negativen Kittgliebe? aus einer positi
ven Linse und einer negativen Linse, einem dritten zwischen diesen, Linsenglied in Form eines hildseitig konvexen Tabelle 2 negativen meniskusförmigen Kittgliedes aus einer Λ = 43,339 negativen und einer positiven Linse und einem vierten Linsenglied in Form einer bildseitig konve 1 /·₂ = 397,833 xen positiven Meniskuslinse besteht, gekennzeichnet ζ» durch folgende Daten ±5%: ¹¹ /·₃ = 32,131 /·₄ = 332,835 /ι, = 1,72916 v, = 54,68 /I₂ = 1,617 v₂ = 62,79 /I₃ = 1,7495 v₃ = 35,27 /I₄ = 1,804 v₄ = 46,57 /I₅ = 1,617 v₅ - 62,79 /I₆ = 1,755 v₆ = 52,33

Sofern die Bedingungsgleichungen

1,7 < /Ji, As

50 < vi, V₆,60 < Vj, V5 0,118/<<4 + a!»< 0,128/ 0,184/<d/₅< 0,211/ 1,0 < Ir₅Zr₆I < 1,10

1,2 < Ιλο/γ,Ι < 1,36 1.0 < |jfc/fc| < 1,1 035 < (<h + (U)I ((h+dj) < 1,04