DE3123744A1

DE3123744A1 - "zoomobjektiv"

Info

Publication number: DE3123744A1
Application number: DE19813123744
Authority: DE
Inventors: Keiji Yokohama Kanagawa Ikemori
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-06-19
Filing date: 1981-06-15
Publication date: 1982-03-18
Also published as: US4432615A; DE3123744C2; JPS6119010B2; JPS578515A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zoomobjektiv, bei dem die erste Linsengruppe bei Zählung von vorne zum Fokussieren dient und insbesondere auf ein Zoomobjektiv mit hoher optischer Qualität, bei dem zur Erhöhung der Kompaktheit des Linsensystems der Außendurchmesser der ersten Linsengruppe verringert ist.

Im allgemeinen erwartet man von Zoomobjektiven, daß sie sowohl die Möglichkeit der Naheinstellungsphotographie bieten als auch, daß sie eine kompakte Form haben. Dies hat seine Ursache darin, daß dann ein nahes Objekt in vorteilhafter Weise über die gesamte Fläche des Bildrahmens abgebildet werden kann, und daß durch eine kompakte Form das Gewicht der Kamera verringert und ihre Handhabbarkeit verbessert wird. Bei den Hauptarten von Zoomobjektiven führt eine Ausdehnung des Fokussierbereichs hin zu näheren Objektentfernungen zu einer Vergrößerung der gesamten Vorwärtsbewegung der Fokussiergruppe, was zur Folge hat, daß der Außendurchmesser der Fokussiergruppe entsprechend erhöht werden muß, damit Lichtstrahlen unter dem maximal möglichen

Mü/rs

Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 .

Dresdner Bank (München) Kto. 3939844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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halben Bildwinkel durch die Linsenflächen der ersten

Linsengruppe bei vergrößerten Höhen in bezug auf die optische Achse gehen, wenn sich die gesamte Vorwärtsbewegung der Fokussierlinsengruppe erhöht.
5

In vielen Fällen hat die erste Linsengruppe mit Fokussierfunktion den größten Durchmesser aller Linsengruppen, die das Zoomobjektiv bilden. Um die Kompaktheit des Objektivs leichter verbessern zu können, ist es des-

'0 halb erforderlich, den Außendurchmesser der ersten Linsengruppe zu verringern. Im allgemeinen gilt, daß, wenn die Brechkraft aller das Zoomobjektiv bildenden Linsengruppen verstärkt wird, der Außendurchmesser der ersten Linsengruppe in einem gewissen Ausmaß verringert werden kann.

'** Wenn sich jedoch die Brechkraft jeder Linsengruppe erhöht, wächst die Änderung der Bildfehler bei der Brennweitenveränderung an, wodurch sich ernsthafte Probleme bei der praktischen Verwendung ergeben. Deshalb kann die gewünschte große Erhöhung der Brechkraft jeder Linsengruppe nicht

durchgeführt werden. Eine weitere Möglichkeit, die bei

einem bestimmten Zoomobjektiv-Typ zur Minimierung des Außendurchmessers der ersten Linsengruppe verwendet wird, besteht darin, zwei Gruppen mit entgegengesetzter Brechkraft vorzusehen, wobei sich die negative vor der positiven 25

befindet. Da dieser Typ Vorteile bezüglich eines guten Korrektionszustands der Bildfehler im Weitwinkelbereich aufweist, wird er vielfach bei Weitwinkel-Zoomobjektiven verwendet. Wenn jedoch das Zoomverhältnis anwächst, ist es schwieriger, eine hervorragende Bildqualität in der

Teleeinsteilung zu erhalten; ferner ist im Hinblick auf das Bildfehlerproblem die Vereinbarkeit mit einer Erhöhung der relativen Öffnung problematisch.

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Eine wirksame Methode, den Außendurchmesser der ersten Linsengruppe zu minimieren, ist in der US-PS 4 159 865 beschrieben, gemäß der die Blende gemeinsam mit den "Zoomgruppen" bewegt wird, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß die Masse und die Größe des Zoomobjektivs als Ganzes verringert wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Zpomobjektiv zu schaffen, dessen vorderste Linsengruppe, die in vielen Fällen einen großen Durchmesser erfordert, einen verringerten Durchmesser hat, wobei eine hervorragende Abbildungsqualität erhalten bleibt mit dem Vorteil, daß die Kompaktheit des Zoomobjektivs als Ganzes erhöht wird.

^ 5 Bei dem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv erfolgt

die Fokussierung mit der ersten Linsengruppe bei Zählung von vorne und eine Blende ist hinter den Zoom-Gruppen so angeordnet, daß sie mit der ersten bzw. der Fokussierlinsengruppe zusammenwirkt, wobei die Axialbewegung der

^O Blende nach vorne gemeinsam mit der Fokussierlinsengruppe erlaubt, daß der Außendurchmesser der Fokussierlinsengruppe verkleinert wird, wodurch die Aufgabe der Erfindung gelöst wird.

Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das später angewendet auf einen Zoomobjektiv-Haupttyp beschrieben wird, ist es möglich, eine Minimierung des Außendurchmessers der ersten Linsengruppe zu erreichen und ein Zoomobjektiv mit einem Zoomverhältnis von 1:2,5

bis 1:2,8 mit einer konstanten relativen öffnung von f/3,5 über den gesamten Bereich zu schaffen, bei dem die Verzeichnung und der Astigmatismus insgesamt gut korrigiert sind und das insbesondere in der Weitwinkelstellung #ür eine herausragende Abbildungsqualität hat.

\J I i- \J I Ί· -t

-y-c

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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a bis 1d schematisch vier unterschiedliche Zoomobjektiv-Haupttypen, bei denen die Erfindung entsprechend anwendbar ist,

Fig. 2a bis 2c Darstellungen der zu betrachtenden Geometrie, um die Entwurfsparameter eines

erfindungsgemäßen Zoomobjektivs bei drei unterschiedlichen Zoomverfahren entsprechend festzulegen,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein erstes Bei

spiel eines numerischen Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei schematisch die Verbindung zwischen der ersten Linsengruppe und der Blende dargestellt ist,

Fig. 4(a1) bis4(a4), 4 (b1) bis 4 (b4) und 4 (c1) bis 4(c4) graphisch die verschiedenen Bildfehler des Zoomobjektivs gemäß Fig. 3

in Weitwinkel-, Mittel- bzw. Telestellung, 25

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein zweites

Beispiel eines numerischen Ausführungsbeispiels der Erfindung, und

Fig. 6(a1) bis 6(a4), 6 (b1) bis 6(b4) und 6 (c1)

bis 6(c4) graphisch die verschiedenen Bildfehler des Zoomobjektivs gemäß Fig. 5 in Weitwinkel-, Mittel- bzw. Telestellung.

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In den Fig. 1a bis 1d sind Ausführungsbeispiele der Erfindung bei Anwendung auf Zoomobjektiv-Haupttypen gezeigt, wobei in jedem Falle die Fokussierung mittels einer vordersten Linsengruppe F erfolgt und eine Blende S hinter dem aus Gruppen V und C bestehenden optischen System für die variable Vergrößerung angeordnet ist. Es ist zu beachten, daß bei dem Zoomobjektiv gemäß Fig. 1d die Fokussier.gruppe F einen Teil des optischen Systems zur variablen Vergrößerung bildet. Die Erfindung

'" ist auf eine derartige Form, Anordnung und Aufbau der das Zoomobjektiv bildenden Linsengruppen gerichtet, daß der axiale Luftabstand zwischen der Blende S und der Linsengruppe, die direkt vor der Blende S liegt, d. h. der Linsengruppe C (in Fig. 1d die Linsengruppe V) vergrößert

'^D wird, wenn die Weitwinkelstellung eingestellt wird, und verringert wird, wenn die Telestellung eingestellt bzw. "gezoomt" wird. Wenn in der Weitwinkelstellung eine Nahbereichseinstellung erfolgt, wird die Fokussierlinsengruppe F nach vorne bewegt, wobei sich gleichzeitig die

Blende S nach vorne bewegt; hierdurch ergibt sich der

Vorteil, daß der Durchmesser der vordersten Linsengruppe mit Fokussierfunktion wirksam verringert werden kann. Im folgenden soll die Beziehung zwischen dem Zoomobjektivtyp und der Anordnung der Blende S erläutert werden. 25

Fig. 1a zeigt, ein Zoomobjektiv mit vier Komponenten des Typs, der in der Reihenfolge von vorne eine Brechkraftverteilung Positiv, Negativ, Negativ und Positiv

hat. F bezeichnet die Front- bzw. Fokussierlinsengruppe, 30

V und C zur Brennweitenveränderung bewegbare Linsengruppen, deren Spuren durch eine gerade Linie Vo bzw. eine gekrümmte Linie Co dargestellt sind, und die ein optisches System variabler Vergrößerung bilden; S bezeichnet eine Blende,

die gemeinsam mit der Fokussierlinsengruppe F bewegbar «30

ausgeführt ist, wie durch eine gestrichelte Linie So dar-

O I ΔΟ I

DE 1293 ι

' gestellt, und R eine Relaislinsengruppe. Wenn das in der Weitwinkelstellung befindliche Zoomobjektiv auf ein nahes Objekt fokussiert werden soll, wird die Fokussierlinsengruppe F nach vorne, wie durch einen Pfeil Fo dargestellt, bewegt; gleichzeitig wird die Blende S ebenfalls nach vorne bis zu einer Stelle nahe der Kompensatorlinsengruppe C bewegt. Da sich in der Teleeinstellung die Kompensatorlinsengruppe C näher an der Blende S befindet, wird die Blende S, wenn auf ein nahes Objekt fokussiert '" wird, trotz der entsprechenden Vorwärtsbewegung der Fokussierlinsengruppe nicht soweit vorwärtsbewegt.

Fig. 1b zeigt ein Zoomobjektiv mit vier Komponenten des Typs, der in Reihenfolge von vorne eine Brechkraftver-'^ teilung Positiv, Negativ, Positiv und Positiv hat; gleiche Bezugszeichen werden zur Bezeichnung ähnlicher Teile wie in Fig. 1a verwendet. Dieses Zoomobjektiv unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 1a darin, daß eine Komponente des optischen Systems für die variable Ver-

größerung bzw. die Kompensatorlinsengruppe C positive Brechkraft hat. Aufgrund dessen werden die Variatorlinsengruppe V mit negativer Brechkraft und die Kompensatorlinsengruppe C mit positiver Brechkraft axial in einer derart unterschiedlichen Beziehung zueinander bewegt,

daß, während sich die Variatorlinsengruppe V in einer Richtung bewegt, wie durch eine gerade Linie Vo gezeigt, die Kompensatorlinsengruppe C mit positiver Brechkraft sich.auf einer Spur, wie sie entweder durch die konvexe oder durch die konkave Kurve Co bzw. Co¹ dargestellt ist, in Abhängigkeit von dem Wert der Brennweite der Kompensatorlinsengruppe bewegt. Der Luftabstand zwischen der Kompensatorlinsengruppe C und der Blende S ist genauso wie bei dem in Fig. 1a gezeigten Zoomobjektivtyp in der Weitwinkelstellung größer als in der Telestellung. Dieser Luftabstand erlaubt eine Bewegung der Blende S, wie sie durch den gestrichelten Pfeil So dargestellt ist, wenn die Fokussierlinsengruppe F bewegt wird.

« ti

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Fig. 1c zeigt ein Zoomobjektiv mit vier Komponenten des Typs, der in der Reihenfolge von vorne eine Brechkraftverteilung Negativ, Positiv, Negativ und Positiv hat, wobei dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher Teile wie in Fig. 1a verwendet werden. Die Fokussierkomponente F besteht aus einer negativen Linse und das optische System variabler Vergrößerung aus einer positiven Linse V und einer negativen Linse C. Um eine Vergrößerungsänderung des Objekts durchzuführen, werden die positive Komponente V und die negative Komponente C in unterschiedlicher Beziehung zueinander axial verschoben, wie dies durch die gerade Linie Vo bzw. die gekrümmte Linie Co dargestellt ist. Der Luftabstand zwischen der negativen Komponente C und der Blende S ist ΐ-Ίΐ der Weitwinkelstellung größer als in der Telestellung wie bei den in den Fig. 1a und 1b gezeigten Zoomobjektivtypen. In der Weitwinkelstellung wird die Blende S entsprechend dem gestrichelten Pfeil So verschoben, wenn sich die Fokussierkomponente nach vorne bewegt.

Fig. 1d zeigt ein Zoomobjektiv mit drei Komponenten des Typs, der eine Brechkraftverteilung Positiv, Negativ und Positiv hat, wobei die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher Teile wie in Fig. 1a verwendet sind.

Die Fokussierkomponente F dient zusammen mit der negativen Komponente V zur Änderung der Vergrößerung. Die negative Komponente V wird entlang einer geraden Linie

Vo bewegt, während die Fokussierkomponente F gleichzeitig 30

entlang einer gekrümmten Linie Fo' bewegt wird, um eine Änderung der Vergrößerung des Objekts durchzuführen. Der Luftabstand zwischen der negativen Komponente V und der Blende S ist in der Weitwinkelstellung ausreichend groß, um eine Bewegung der Blende S zu erlauben, wie sie durch einen gestrichelten Pfeil So dargestellt ist, wenn die Komponente F nach vorne zum Fokussieren bewegt wird.

- γ- 40

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Die Vorwärtsbewegung der Blende S kann dazu führen, den Durchmesser der Frontkomponente F zu verkleinern. Dies soll im einzelnen für den in Fig. 1a gezeigten Zoomobjektivtyp unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert werden. In Fig. 2a ist die erste Linsenkomponente mit Fokussierfunktxon mit F bezeichnet, die zweite Linsenkomponente mit der Funktion, die Brennweite zu variieren, mit V, die dritte Linsenkomponente mit der Funktion, die Bildverschiebung zu kompensieren, mit C und die vierte Linsenkomponente mit Abbiidungsfunktion, die während des Brennweitenveränderungsvorgangs stationär ist, mit R, wobei die in dem Raum zwischen der dritten Komponente C und der vierten Komponente R angeordnete Blende mit Sbezeichnet ist.Wenn ein Objekt mit endlichem

'5 Objektabstand aufgenommen werden soll, wird die erste Komponente F weg von dem Punkt der Stellung O für ein im Unendlichen befindliches Objekt zu einem Punkt O¹ bewegt, wodurch die Fokussierung des Zoomobjektivs erfolgt. Wenn zu'diesem Zeitpunkt die Blende S an einem

*^w Punkt P angeordnet ist, trifft ein Lichtstrahl unter dem maximal möglichen halben Bildwinkel auf die erste Linsenkomponente F bei einer Höhe H gemessen von der optischen Achse Q auf. Nimmt man andererseits an, daß die Blende S zu einem Punkt P¹ näher bei der Komponente C dann ver-

schoben ist, wenn die erste Komponente F nach vorne bewegt ist, so ist die Höhe H¹, bei der der Lichtstrahl A' unter dem maximal möglichen halben Bildwinkel auf die erste Komponente F auftrifft, kleiner als die Höhe H.

Deshalb kann das Vorsehen einer sich bewegenden Blende

S zu einer Verringerung des Durchmessers der ersten Linsenkomponente F um 2(H-H¹) führen.

Der Grund, warum die Erfindung auf die Zoomobjektivtypen angewendet wird, bei denen der Luftabstand zwischen der Blende S und der davorliegenden Linsenkomponente in der Weitwinkelstellung größer als in der Telestellung ist, soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2b und 2c erläutert werden.

Die Fig. 2b und 2c zeigen das Zoomobjektiv in der Weitwinkel- bzw. Telestellung, wobei die Bezugszeichen F, V, C, R und S ähnliche Teile wie die Bezugszeichen in Fig. 2a bezeichnen. In Fig. 2b sind durch eine gerade Linie Vo und eine gekrümmte Linie Co die Änderungen der Axialstellungen der zweiten und dritten Komponente V bzw. C während des Zoomvorgangs dargestellt. Die vom Punkt V2 zum Punkt V3 bzw. vom Punkt C2 zum Punkt C3 reichenden Teile der Linien Vo bzw. Co erlauben das vorgegebene Zoomverhältnis zu erreichen. Da in der Weitwinkelstellung gemäß Fig. 2b der Luftabstand zwischen der dritten Linsenkomponente C und der Blende S sehr groß ist, kann die Größe der Vorwärtsbewegung der Blende S, die zusammen mit der Vorwärtsbewegung der ersten Linsenkomponente F erfolgt, angemessen ausgeführt werden, wie dies durch den gestrichelten Pfeil So dargestellt ist. In der Telestellung gemäß Fig. 2c ist jedoch der Luftabstand zwischen der dritten Linsenkomponente C und der Blende S bei im Unendlichen befindlichen Objekt so kurz, daß wenig Platz für eine Bewegung der Blende während des Fokussiervorgangs verbleibt. Der maximale Durchmesser der ersten Linsenkomponente wird jedoch in vielen Fällen

nicht durch den Lichtweg in der Telestellung, sondern durch den Weg der Lichtstrahlen des maximal möglichen halben Gesichtsfeldwinkels nahe oder in der Weitwinkelstellung bestimmt, wie man den numerischen Daten eines später beschriebenen praktischen Ausführungsbeispiels der

Erfindung entnehmen kann. Um eine Verbesserung bei der

liJ/44

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' Kompaktheit des Zoomobjektivs zu erreichen, genügt es deshalb, eine Einrichtung vorzusehen, die den Durchmesser \ der ersten Linsenkomponente in der Weitwinkelstellung _t

verkleinert. Stellt man dies in Rechnung, so werden die Zoomobjektivtypen, bei denen ein ausreichender Luftraum für die Bewegung der Blende S in der Weitwinkelstellung verfügbar ist, zur Verwendung in Verbindung mit der Erfindung ausgewählt. j

Diese Zoomobjektivtypen können in einem Zoombereich eingesetzt werden, der nicht bis zu den Punkten V1 und C1 auf den Linien Vo und Co ausgedehnt, sondern bei den Punkten V2 und C2 begrenzt ist, bei denen der Luftabstand zwischen der dritten Komponente C und der Blende S ausreichend groß zu werden beginnt. Die Begrenzung des Zoombereichs auf der Weitwinkelseite auf die Punkte V2 und C2 ergibt den Vorteil, daß eine relativ gute Stabilität der Bildfehlerkorrektur über den

gesamten Zoombereich erhalten werden kann. 20

Zwei Beispiele spezieller Zoomobjektive des Typs, der in Verbindung mit Fig. 1a beschrieben worden ist, sollen im folgenden gezeigt werden, bei denen der Aufbau und die Anordnung der das Zoomobjektiv bildenden Linsenelemente entsprechend der Erfindung ausgeführt ist. Jedes der speziellen Zoomobjektive weist, ähnlich wie in Fig. 1a, von vorne nach hinten eine erste Gruppe von Linsenelementen mit positiver Brechkraft, die zum

Fokussieren bewegbar ist und während der Brennweiten-30

veränderung stationär bleibt, eine zweite Gruppe von Linsenelementen mit negativer Brechkraft, die zur Änderung der Vergrößerung dient, eine dritte Gruppe von Linsenelementen mit negativer Brechkraft, die zur Kompensierung der Bildverschiebung dient, und auf die die Blende folgt, sowie eine vierte Gruppe von Linsenelementen auf, die während des Zoomvorgangs stationär bleibt, wobei der Luftabstand zwischen der dritten und vierten Gruppe in der Weitwinkelstellung größer als in der TeIe-

DE 1293 ¹ Stellung ist und die Bedingung

f₁ > e - 2f₂

5 erfüllt ist, wobei f., und f_? die Brennweiten der ersten bzw. zweiten Linsengruppe sind und e der Abstand zwischen den Hauptpunkten der ersten und zweiten Linsengruppe, und die Blende in Richtung auf die dritte Linsengruppe bewegt wird, wenn die erste Linsengruppe nach vorne zum 10 Fokussieren auf geringere Objektentfernungen bewegt wird.

κ/ ι £- \j ι -t -τ

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Numerisches Beispiel 1 (Fig. 3)

Brennweite f = 51,3 bis 131,5 " Blendenzahl: 1:3,5 Bildwinkel 20 = 45,8° bis 18,6°

Krümmungsradius

Axiale Dicke und Luftabstand

Brechungsindex (Nd)

Abbesche Zahl V

Ri	105.47	Dl	2.65	Ni	1.80518	Vl	25.4
R₂	50.9225	D₂	7.4	N₂	1.65844	V₂	50.9
Ri	264.5	D₃	0.15
R%	72.878	D_H	5.	Nj	1.6968	Vj	55.5
R₅	712.136	D₅	Variabel
R*	-443.3	D.	1.7	Ni,	1.7725	Vi,	49.6
R?	25.942	D₇	4.691
R₈	-109.4	De	1.6	N₅	1.7725	V₅	49.6
R₉	75.402	D,	1.88
Rio	45.2119	Die	3.6	N₈	1.80518	v«	25.4
Rn	-891.83	Du	Variabel
Riz	-70.	Dia	1.3	N₇	1.60311	V₇	60.7
Ru	146.56	Di₃	2.	N.	1.60342	V₈	38.
RiH	-315.75	DlH	Variabel
Ris	68.936	Di₅	3.9	N₉	1.6968	V₅	55.5
Ri«	-92.5	Dl.	0.15

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«17 Ri.

R₂ ο Ra,

R₂, R₂₅

R₂₇ Rz β j

58.2631 -48.07 273.93

26.228

20.342

53.45 149.3 -57.8764 -20.4571 -76.4693

67.108 -417.243

Di	β
D,	9
I)₂	0
D₂	1
D₂	2
D₂	3
D₂	5
D₂	6
D₂	7

4.838

1.4

0.15

4.488
28.6
3.44
3.62
1.7
0.15
3.15

Nie Nu

Ni₂
Nu

Ni₅

Nie

1.48749 1.7495

1.7552
1.48749

1.53358

1.7725

1.54739

Vio Vn

Vi₂

VlS

70.1 35.3

27.5 70.1

51.6 49.6 53.6

Linsenabstand während der Brennweitenveränderung bei im Unendlichen befindlichen Objekt

Einstellung	Brennweite	D5	DIl	D14
Weitwinkel-	51.3	2.1	28.026	9.5
Mittel-	90	23.195	5.672	10.76
TeIe-	131.5	34.094	2.813	2.72

O I /10 /

Numerisches Beispiel 2 (Fig. 5)

Brennweite f = 36,2 bis 102 Bildwinkel 2(x> = 61,7° bis 24°

Blendenzahl: F = 1:3,5

Krümmungsradius

118.

603

Axiale Dicke
und Luftabstand

2.8

Brechungs
index (Nd)

1.

80518

f
I

84666

I

Abbesche
Zahl (Vd)

25.

4

5

Ri

46.

402

Di

6.97

Ni

1.

65844

V.1

50.

9

Ri

127.

02

D₂

0.1

N₂

V₂

2

Rs

71.

531

Ds

4.24

1.

6968

55.

5

6

Rh

189.

422

Dh

0.1

N₃

Vs

Rs

46.

371

D₅

6.26

1.

6968

55.

5

9

Re

173.

027

D₆

Variabel

Nh

Vh

R7

220.

423

D₇

1.6

1.

83481

42.

7

Re

23.

904

Dt

1.81

N₅

V₅

R₉

41.

883

D₉

1.5

1.

804

46.

6

Rio

19.

011

Die

4.6

N₆

V₆

Rn

-189.

831

Du

1.3

1.

6968

55.

5

Rl 2

45.

629

D₁₂

0.39

N₇

V7

Rl 3

28.

39

D₁₃

4.04

1.

84666

23.

⁹ I

Ri <♦

-6974.

39

Dm

Variabel

Nt

Ve

i
!

Rl 5

-34.

387

Dis

1.4

1.

6968

55.

5
I
j

Ri₆

..-91.

235

Di₆

Variabel

N,

V₅

I
j

Rl7

63.

15

Di7

2.92

1.

6968

55.

Rn

-63.

352

•Du

0.1

Νιο

VlO

Rl 9

28.

661

Di,

4.69

1.

54072

47.

Ra β

-35.

874

D₂e

1.2

Nu

1.

804

Vn

46.

R₂I

on

D₂i

6.68

Ni₂

Vi₂

Rj 2

-159.

879

D22

1.5

1.

23.

R₂ 3

32.

418 '

D₂ 3

2.3

Nis

vis

Ra % .

D₂H

¹X-

- 18/-

DE 1293

-96	.759	D_2S	3.	07
-27	.265	D₂₆	O.	16
42	.353	D₂₇	3.	3
4211	.79

Ν» η

1.60311

60.7

Linsenabstand während der Brennweitenänderung bei im Unendlichen befindlichen Objekt

Einstellung	Brennweite	1	D7	Dl 5	D17	4
Weitwinkel-	36.2	17	.444	16.612	10.	4
Mi ttel-	70	23	.051	3.009	8.	073
TeIe-	102	.459	2.924	2.

ί. \J I *+

DE 1293

Bei den numerischen Beispielen 1 und 2 ist Ri

der Krümmungsradius der i-ten Fläche bei Zählung von vorne, Di die Dicke der i-ten Linse oder der Luftabstand bei Zählung von vorne und Ni und Vi der Brechungsindex bzw. die Abbesche Zahl des Glases des i-ten Linsenelements bei Zählung von vorne.

Bei dem numerischen Beispiel 1 liegt die Blende 1,1 mm vor der Fläche R15 bei im Unendlichen befindlichen Objekt und wird von hier bis 1,1 mm hinter der Fläche R14 bewegt, wenn auf eine Objektentfernung von 1,5 m gemessen von der Fläche R1 fokussiert wird. Gleichzeitig bewegt sich die Fokussierlinsengruppe 7 mm nach vorne.

Bei dem numerischen Beispiel 2 liegt die Blende

0,87 mm vor der Fläche R18 bei im Unendlichen befindlichen Objekt und wird von hier bis 1,2 mm hinter der Fläche R17 bewegt, wenn auf eine Objektentfernung von 1,5 m gemessen von der Fläche R1 fokussiert wird. Gleichzeitig bewegt sich die Fokussierlinsengruppe 3,3 mm nach vorne.

Bei den numerischen Beispielen für Zoomobjektive erreichen die Höhen, bei denen ein unter dem maximalen

„c halben Bildfeldwinkel auftreffender Lichtstrahl durch die Flächen in der Fokussierlinsengruppe hindurchgeht, ein Maximum bezogen auf die optische Achse gewöhnlich dann, wenn auf kürzeste Objektentfernung fokussiert und die Brennweite ein wenig aus der Weitwinkelstellung hin

3Q zur Telestellung geändert wird. Deshalb kann in der Nähe dieser Stellung eine wirksame Verringerung des Durchmessers der Fokussierlinsengruppe erzielt werden; es ist vorteilhaft einen derartigen Aufbau sowie eine derartige Anordnung der Linsenelemente zu verwenden, daß der Luftabstand, in dem sich die Blende bewegen kann, den größten Wert dann annimmt, wenn das Zoomobjektiv auf eine Brenn-

- 20^-//^, DE 129 3

weite nahe der Weitwinkelstellung eingestellt ist.

Eine Möglichkeit dies zu erreichen,ist eine die Bedingung:
5

f₁ > e - 2f₂

erfüllende Brechkraftverteilung, so daß der Luftabstand zwischen der dritten und vierten Linsengruppe nicht extrem in der Weitwinkelstellung vergrößert wird.

Diese Bedingung gibt die Tatsache wieder, daß es einen Einstellungspunkt bei der Brennweitenveränderung gibt, bei dem die Vergrößerung durch die zweite Linsengruppe "1" ist (d. h. -1 x' -Vergrößerung ausgedrückt als Verhältnis des Winkels, mit dem parallele Lichtstrahlen von einem im Unendlichen liegenden Objekt auf die zweite Linsengruppe in bezug auf die optische Achse einfallen, zu dem Winkel, mit dem die Lichtstrahlen aus der zweiten Linsengruppe austreten), und daß sich die dritte Linsengruppe während der Brennweitenveränderung zumindest reziprok bewegt.

Als nächstes sollen für die numerischen Beispiele 1 und 2 des Zoomobjektivs die Höhen bezogen auf die optische Achse, bei denen Lichtstrahlen unter dem maximalen halben Bildfeldwinkel durch jede Fläche der Fokussierlinsengruppe hin zum Mittelpunkt der Blendenfläche gehen, in Tabelle 1 und 2 angegeben werden. 30

In der Tabelle 1 bzw. 2 sind die Werte H bzw. H', die den vorstehend angegebenen Höhen ausgerechnet für Weitwinkel-, Mittel- und Telestellung entsprechen, für ein 1,5 m entferntes Objekt angegeben, wobei die

Blende während des Fokussierens einmal stationär und

ό I Z 6 I it

DE 1293

1 einmal bewegbar ist.

Aus Tabelle 1 und 2 erkennt man, daß die Einfallshöhen der Lichtstrahlen auf die Linsenflächen R1 bis R5 in. der Fokussierlinsengruppe einen maximalen Wert nicht in der Telesteilung, sondern in der Weitwinkelstellung annehmen, und daß die Vorwärtsbewegung der Blende den Durchmesser der Fokussierlinsengruppe verringert.

Linsenfläche

Tabelle 1

Weitwinkel-Einstellung f = 51,3

Mitteleinstellung f = 90

Teleeinstellung f = 131,5

	H¹	7	22	H	H¹	2	H	H»	9	H	1
	21.	3	21	.9	22.	2	24.7	21.	1	22.	3
R₂	20.	2	20	.4	21.	5	23.5	21.	6	21.	7
Rt	19.	4	19	.4	20.	0	23.0	20.	1	20.	3
R*	18.	3	18	.4	20.	3	22.3	20.	6	20.	8
R₅	17.		.4	19.	21.7	19.	19.

Tabelle

31237AA

• ■*

» m ή φ % *

DE 1293

Linsenfläche

Weitwinkel-Einstellung f = 36,2

Mittel-Einstellung f =

TeIe-

Einstellung f = 102

	H¹	H	H'	H	H¹	H
Ri	29.3	31.7	28.3	31.1	27.1	27.1
R₂	26.3	28.2	26.3	28.7	25.6	25.6
R₃	25.7	28.0	26.0	28.6	25.3	25.3
R,	24.7	26.8	25.5	28.1	25.0	25.0
Rs .	24.1	26.5	25.2	28.0	24.7	24.7
R₆	21.2	23.1	23.2	25.6	23.3	23.3
R?	19.7	22.0	22.5	25.3	22.7	22.7

In Fig. 3 ist das numerische Beispiel 1 des Zoomobjektivs in einer mechanischen Fassung gezeigt. In der Figur ist I die erste Linsengruppe mit Fokussierfunktion, F ein Bauelement zum Bewegen der ersten Linsengruppe, S eine Blende, C ein die Blende S tragendes Element und B eine Feder, die das Element F mit dem Element C verbindet. In der Weitwinkelstellung ist der Luftabstand zwischen der dritten Linsengruppe III und der vierten Linsengruppe IV so groß, daß, wenn die Fokussierlinsengruppe 1 nach vorne bewegt wird, die Blende S unter der Wirkung der Feder B bewegt wird, bis das Element C das Element D berührt. Wenn die Brennweite hin zur Teleeinstellung verändert wird, wird die dritte Linsengruppe III hin zur vierten Linsengruppe IV bewegt mit der Folge, daß der Luftabstand zwischen der

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dritten und vierten Linsengruppe III bzw. IV verringert , wird. Wenn dann die Fokussierlinsengruppe I nach vorne >

bewegt wird, wobei die Blende S durch die Feder B gezogen twird, ergibt sich eine Vorwärtsbewegung der Blende S, jedoch nur über eine sehr geringe Distanz, bevor das Element C, das die Blende S trägt, mit einem Abschnitt das Element D berührt, das die dritte Linsengruppe III hält, und in dieser Stellung anhält, da der die Blende \

aufnehmende Luftabstand sehr klein ist. Anschließend ,

kann sich lediglich die Fokussierlinsengruppe I nach vorne zur Fokussierung auf ein bestimmtes Objekt bewegen.

In den Fig. 4(al) bis (a4), (b1) bis (b4) und (c1) bis (c4) sind die verschiedenen Bildfehler des V

numerischen Beispiels 1 gezeigt. In Fig. 5 ist das nume- ' rische Beispiel 2 des Zoomobjektivs im Linsenschnitt gezeigt. In Fig. 6 (al) bis (a4), (b1) bis (b4) und (d) bis (c4) sind die verschiedenen Bildfehler des numerischen Beispiels 2 gezeigt. In den Fig. 4 und 6 bezeichnet S die sagittale scharfe Einstellung und M die meridionale | scharfe Einstellung. In Fig. 5 bezeichnen I, II, III f

und IV die erste bis vierte Linsengruppe.

Beschrieben wird ein Zoomobjektiv, bei dem die Fokussierung mit der bei Zählung von vorne ersten Linsengruppe erfolgt und eine Blende hinter den "Zoom"-Gruppen derart angeordnet ist, daß sie sich bei der Fokussierung auf kürzere Objektentfernungen zusammen mit der Fokussierlinsengruppe bewegt, wodurch sich eine bessere Kompakten

heit des gesamten Linsensystems ergibt, wobei eine hohe Bildqualität über den gesamten ausgedehnten Fokussier- ■

bereich erhalten bleibt. j

Claims

TlEDTKE - BuHLING - KlNNE .: .:;;- . -

Grupe - Pellmann -- —^: *^:-- ^i

v*nurc ι CULWlANN Dipl.-Chem. G. Bühling

- l/~ Dipl.-lng. R. Kinne

Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann

Bavariari ng 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

15.Juni 1981

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Patentansprüche

Zoomobjektiv mit hoher Bildqualität, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierung mittels der bei Zählung von vorne ersten Linsengruppe erfolgt und daß eine Blende zusammen mit der Fokussierlinsengruppe auf der Bildseite des optischen Systems zur variablen Vergrößerung bewegbar ausgeführt ist.
2. Zoomobjektiv mit hoher Bildqualität, dadurch gekennzeichnet, daß es vier Linsengruppen aufweist, daß die von vorne nach hinten erste Linsengruppe während der Brennweitenveränderung stationär ist und sich beim Fokussieren bewegt und eine positive Brechkraft hat, daß die zweite Linsengruppe eine negative Brechkraft hat und axial zur Änderung der Vergrößerung bewegbar ist, daß die dritte Linsengruppe eine negative Brechkraft hat und axial bewegbar ist, um eine konstante Lage der Bildebene während der Brennweitenänderung aufrechtzuerhalten, daß die vierte Linsengruppe positive Brechkraft hat, daß der Luftabstand zwischen der dritten und vierten Linsengruppe in der Weitwinkelstellung größer als in der Telestellung ist, und daß, wenn f^ die Brennweite der ersten Linsengruppe, f2 die Brennweite der zweiten Linsengruppe und e den Abstand zwischen den Hauptpunkten der ersten und zweiten Linsengruppe in der Weitwinkelstellung bezeichnet, die Bedingung

Mü/rs

Deutsche Bank (München) Kto 51/61070 ' Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

-r-p

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f₁ > e - 2f₂

erfüllt ist, und daß eine Blende in dem Raum zwischen der dritten und vierten Linsengruppe angeordnet ist und nach vorne bewegt wird, wenn die erste Linsengruppe nach vorne zum Fokussieren bewegt wird.