DE3132142A1

DE3132142A1 - Photographisches tele-vario-objektiv

Info

Publication number: DE3132142A1
Application number: DE19813132142
Authority: DE
Inventors: Takayuki Itoh
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1980-08-30
Filing date: 1981-08-14
Publication date: 1982-03-18
Also published as: US4443068A; JPS6252842B2; DE3132142C2; GB2083645B; JPS5744115A; GB2083645A

Description

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

as-13

13. 8. 1981

Photographisches Tele-Vario-Objektiv

Die Erfindung betrifft ein photographisches Tele-Vario-Objektiv der im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Tele-Vario-Objektiv anzugeben, das sich durch sehr kompakte Bauweise auszeichnet und bei welchem diechromatische Aberration durch Verwendung eines Spiegellinsensystems wirksam korrigiert ist. Durch die Verwendung von nur zwei Linsensätzen ergibt sich eine sehr einfache Struktur.

Bekannte Vario-Objektive mit zwei Linsensätzen sind Retrofocus-Objektive, die durch Verwendung eines ersten negativen Linsensatzes und eines zweiten positiven Linsensatzes einen großen Bildwinkel abdecken. Die Herstellung eines Tele-Vario-Objektivs mit einem positiven ersten Linsensatz und einem negativen zweiten Linsensatz wurde theoretisch für möglich gehalten. Ein derartiges Konzept ist jedoch für ein Linsensystem mit inkorporierter Irisblende nicht realisiert worden, da der zweite Linsensatz einen hohen Vergrö- · ßerungsgrad aufweist und die Linsen, insbesondere die Linsen des zweiten Linsensatzes, über eine große Wegstrecke verschiebbar sein müssen. Ein weiterer Anlaß dafür, daß ein derartiges Tele-Vario-Qbjektiv mit einem ersten Linsensatz

D-707 SCHWÄBISCH GMÜNQ GEMEINSAME KONTEN: D-B MÖNCHEN 70

Telefon: (07171) 56 90 Deuische Bank München 70/37369 (BLZ 700 700 10) THrfon: (Λ '

H SCHRt)ETER IVIegramme. SJmn-pat Sdiwibuth Cniüml 02/00 535 (BIX 61 3 700 86) K.LEHMANN Megramme: SdircwpM

IkxJugasse 49 Telex: 7248 868 pagd d Poststheikkonio München 167941-804 LipowskyjtraBe 10 Tel«: S 212 248 pawe <!

in positiver Anordnung und einem zweiten Linsensatz in negativer Anordnung in der Vergangenheit nicht realisiert wurde, besteht offensichtlich darin, daß die kompakte Konstruktion 1 des Objektivs bei Einstellung auf die längste Brennweite,bei

der die beiden Linsensätze den geringsten gegenseitigen Abstand aufweisen, beeinträchtigt wird.

Die obengenannte Aufgabe der Erfindung wird unter Vermeidung der vorangehend beschriebenen Probleme und Nachteile durch

] ein Objektiv mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Verwendung eines Spiegellinsensystems in dem ersten Linsensatz, der eine positive Brennweite aufweist, ist \ es möglich, auf jede Art von Irisblende zu verzichten und ί das Objektiv mit der angestrebten kompakten Konstruktion zu realisieren.

^ Eine vorteilhafte Weiterbildung des Objektivs gemäß der Er-

•I findung, welche die Anordnung und Gestalt der einzelnen Lin-

\ sen bzw. Linsenglieder betrifft, ist Gegenstand des Patent

anspruches 2, auf den .hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird.

] Die Konstruktionsdaten dreier Ausführungsbeispiele des Ob-

5 jektivs gemäß der Erfindung sind in den Patentansprüchen 3

·■ bis 5 abgegeben, auf die hiermit ebenfalls ausdrücklich ver-

; wiesen wird.

I Die in dem Patentanspruch 1 aufgeführte Bedingung (1) defi-

! niert den Brennweitenänderungsbereieh für ein Objektiv ge-

; maß der Erfindung; Ein Brennweitenverhältnis, das unterhalb

I der unteren Grenze liegt, führt zu einem entsprechend nied-

! rigen Änderungsverhältnis der Vergrößerung und verringert

damit den durch die Verwendung eines Vario-Objektivs ange-

i strebten Vorteil. Ein über der Obergrenze liegendes Brenn-

! weitenverhältnis vergrößert - wie bereits erwähnt - den Ver-

j schiebungsweg des zweiten Linsensatzes. Dies erfordert einen

entsprechend lange'n Tubus, der einer kompakten Konstruktion des Vario-ObjektiVs entgegensteht.

Die Bedingungen (2) bis (6) betreffen sämtlich die Brennweiten bzw- die Brechkraft der einzelnen Linsen bzw. Linsengruppen. Ein überschreiten der·Obergrenze von Bedingung (2) trägt zwar zur kompakten Bauweise des Vario-Objektivs bei, es führt jedoch zu einer Vergrößerung des Verschiebungsweges des zweiten Linsensatzes in Richtung der Gesamtlänge des Systems und zu einer Vergrößerung der negativen Brechkraft des zweiten Linsensatzes. Dies wiederum macht die Korrektur der chromatischen Aberration schwierig. Ein Unterschreiten der Untergrenze von Bedingung (2) ist für die Korrektur der Aberration günstig, es beeinträchtigt jedoch die kompakte Konstruktion des Systems.

■ Ein überschreiten der Obergrenze von Bedingung (3) trägt zur kompakten Konstruktion des Systems bei, es führt jedoch zu einem übermäßigen Anwachsen der Brechkraft der Frontgruppe des ersten Linsensatzes· Dadurch vergrößern sich die restlichen chromatischen Aberrationen im gesamten Wellenlängenbereich in ungünstiger Weise, wenngleich sie für Farben mit zwei spezifischen Wellenlängen erfolgreich korrigiert werden kann. Unterhalb der Untergrenze von Bedingung (3) liegende Werte beeinträchtigen wiederum die kompakte Konstruktion des Systems. Wenn letztere trotzdem angestrebt wird, werden die erste Spiegellinse und die zweite (in den weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispielen mit r₇ bezeichnete) Spiegelfläche aufgrund von Bedingung (U) und (5) zu stark belastet. Dies erschwert die Korrektur der Aberration.

Ein Überschreiten der Obergrenze von Bedingung (4) trägt zwar zur kompakten Konstruktion des Systems bei, es vergrößert jedoch die Belastung der ersten Spiegellinse derart, daß die Korrektur des Komas erschwert wird. Ein Unterschreiten der Untergrenze von Bedingung (4) beeinträchtigt hingegen wieder die Kompaktheit des Systems.

Bei Überschreiten der Obergrenze von Bedingung (5) läßt sich das System zwar kompakter ausführen, es ist jedoch unmöglich, die durch die erste Spiegellinse verursachte Aberration in befriedigender Weise zu korrigieren. Auf der anderen Seite führen Werte, die unterhalb der Untergrenze von Bedingung (5):liegen, zu einer Überkorrektur der an der ersten Spiegellinse auftretenden Aberration. Dadurch vergrößert sich die Belastung der Hintergruppe des ersten Linsensatzes, so daß insgesamt die Korrektur der Aberration in den ersten Linsensatz erschwert wird.

Falls ein unterhalb, der Untergrenze von Bedingung (6) liegender Wert, verwendet wird, muß die Brechkraft des ersten und des zweiten Linsens.atzes wegen der Bedingungen (1) und (2) vergrößert werden, um einen vorgegebenen Variationsbereich der Brennweite beizubehalten. Jedes Überschreiten der Ober- · grenze von Bedingung (6) erfordert eine Verringerung der positiven Brechkraft -des ersten Linsensatzes, um die geforderte hintere Brennweite zu realisieren. Dies beeinträchtigt wiederum die Kompaktheit des Systems.

Bevor im folgenden Konstruktionsdaten von Ausführungsbeispielen des Vario-Objektivs gemäß der Erfindung angegeben werden, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht streng auf Objektive mit diesen Konstruktionsdaten beschränkt ist: Offensichtlich sind dem Fachmann innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches für die Bildfehleranteile dritter Ordnung (Seidel-Koeffizienten) bzw. für die Farbfehleranteile erster Ordnung der einzelnen Linsenflächen auch Objektive offenbart, die bezüglich der Bildfehler dritter Ordnung und der Farbfehler erster Ordnung im wesentlichen in der gleichen Weise korrigiert sind, wodurch auch äquivalente Mittel zur Korrektion der Bildfehler höherer Ordnung vorgegeben sind.

Es liegt im Rahmen des durchschnittlichen fachmännischen Könnens, Objektive anzugeben, bei denen die Fläehenteilkoeffizienten der entsprechenden Bildfehler, gemessen an der mitt-

leren Schwankung der Flächenteilkoeff izi.enten der Ausführungsbeispiele, im Mittel nur relativ wenig abweichen, wo bei für jeden der genannten Bildfehler zumindest aber fol gende Bedingung erfüllt ist:

-S)² < 0,1 V(S - S)²

S der Flächenteilkoeffizient nach Seidel bzw. der Anteil des Farbfehlers erster Ordnung für das Objektiv gemäß dem betreffenden Ausführungsbeispiel und

SV der Seidel-Koeffizient bzw. Anteil des Farbfehlers erster Ordnung an der entsprechenden Linsenfläche für das vom Ausführungsbeispiel abweichende Objektiv s,ind und die Koeffizienten S und S' auf gleiche Brennweite, gleiches Bildfeld und gleiche relative Öffnung für die jeweilige tatsächliche Blendenlage zu normieren sind und wobei der Querstrich über einer Größe Mittelwertbildung durch Summation der entsprechenden Werte für alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der Linsenflächen bedeutet.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele für Objektive gemäß der Erfindung sowie die zugehörigen Aberrationskurven dargestellt. Im einzelnen zeigen

Fig. 1, 3 und 5 Schnittbilder von Objektiven gemäß den nachstehend mit ihren- Konstruktionsdaten angegebenen Ausführungsbeispielen 1,2 und 3,wobei die Darstellung in den Schnittbilde^n der Einstellung der Objektive auf ihre kürzestes Brennweite entspricht,

Fig. 2, ty und 6 die Aberrationskurven für diese Objektive, wobei a die kleinste und b die größte Brennweite bedeuten.

S-η-

In den nachstehenden Tabellen bezw. in den Zeichnungen bedeuten f die Brennweite, co den halben Bildwinkel, r den Krümmungsradius, d die Linsendicke bezw. den Abstand zwischen zwei Linsenflächen, N den Brechungsindex für die d-Linie und V die Abbesehe Zahl.

Beispiel 1

1 : 5.7	~ 8.3	r	Erste Spiegellinse	-135.750	-132.760	"241.129	f	—	d	410.	64
ω = 3.0'	³-2.0°	189.835	4	-183-050		39-968			.00		28
Erster Linsensatz	1095.063	5	-135.750	78.968	133.398			.50
Frontgruppe	797.153	6	Zweite Spiegelfläche	-135.750	-42.648		.10
1	7	-183.050	39.263	8		1	61
2	Hintergruppe	-697.010	5	.00	1	61
3	8	Zweiter Linsensatz	43	.00
9	12		.10
10	13	7		1
11	14	-7	.60	-1
15	-39			64
16		.50		61
34.	.00		25
	.50
4.	55	1
7.		1	42.
2.	35	1
10.	50		32.
	60
1.	10	1	42.
1 .	50
3.	1
0.
1.	1 ,	V
,0 --^590.0	.1
	.3

N
.51633 -	.0
.74000	.0


.58913
.58913
	.1
	.0
	.4

.51633
.58913	.7
.80518
.00	.1

.8.3481	.7

.67270

.83481

3132Η2

17	18.794	167.183	Erste Spiegellinse	-122.802	3.70	1.59551	39.	2
18	38.056	653.508	4	-165.183	4.05
19	-27.029	434.969	5	-122.802	1 .50	1.88300	40.	8
20	-157.451	6	0.10
21	49.483	3.10	1.72825	28.	5
: 22	171.022
Z = 1.44
^frain^/f1	= 2.206
V^fa =	0.375
^f1^/fb =	1.879
^f1^/fc-^a	0.641
^D12^/fmin	= 0.026
Beispiel	2
	1 : 6 .8~10.0	f = 410.0'	-600.0
	ω = 3.o°~2.o°
Erster Linsensatz
Frontgruppe r	d	N
1	6.00	1.58913	61	.0
. 2	4.00	T.68893	31	.1
■3	41 .07

5.00	1.58913	61	.0
-5.00	-1.58913	61	.Q
-38.07

Zweite Spiegelfläche

7 -122.971

34.07

Hintergruppe	62.449	-259.126	23	4	.00	1	.0	.48749	70.1
8	-122.802	50.479		5	.00	1		.58913	61 .0
9	-165.183	145.036	.8 -9.9 f =	2	.00	1	.74950	35.3
10	'-865.788	-34.734		9	.51~	2.98
11 r	Zweiter Linsensatz	48.876
	12	26.518	1	.20	1	.83481	42.7
13	51.418	1	.35
14	-24.241	4	.80	1	.67270	32.1
15	-284.132	0	.20
16	56.983	1	.30	1	.83481	42.7
17	194.929	4	.30	■ ' 1	.60342	38.0
18		4	.83
19		1	.30	1	.88300	40.8
20		0	.10
21		3	.10	1	.72825	28.5
22
Z = 1.46

ΐ_Λ/ΐ - 0.380 I CL
f₁/f_b = 1.973
f.,/f_c = 0.576
D₁Jf. = o.o; 12 min
Beispiel 3
1 : 6.	410	-~ 595

= 3.0'

2.0'

Erster Linsensatz

Frontgruppe	195	r	d	1	N	61	V
1	1878	.347	6.00	1	.58913	32	.0
2	902	.325	4,00		.67270		.1
3	.532	40.68

" q/J* "

Erste Spiegellinse

4	-125.529	-106.757	Zweiter Linsensatz	5.00	1.58913	61 .0
5	-165.680		-5.00	-1.58913	61.0
6	-125.529	72.627	-37.68
Zweite Spiegelfläche	-125.529
7	-165.680	33.68
Hintergruppe	-2551 .194
8	H.00	1.58913	61.0
9	5.00	1.58913	61.0
TO	2.00	1.80518	25.4
11	9.13 <-	^2.99

12
13
14

. 15
16
17
18
19
20
21
22

Z = 1.45

-264.767

47.133

75.981

-35.757

46.861

22.615

51.727

-24.569

80.805

56.044

-245.054

1.35 7-31 4.30 1.04 1.50 3-80

4.31 1.50 1.72 3.40

1.80610
.59270

1.80160
.60342

1.83400
1.80518

= 2.323

f,/f = 0.410

el

f./f
ι c

D₁Jf .
1 <t min

= 1.998
= 0.618
= 0.022

40.9 35.3

40.9 38.0

37.2 25.4

Leer seite

Claims

3132H2

Patentansprüche

1.) Tele-Vario-Objektiv mit einem ersten Linsensatz mit positiver Brennweite und einem zweiten Linsensatz mit negativer Brennweite, wobei der erste Linsensatz der Dingseite näherliegt als der zweite Linsensatz und wobei der erste und der zweite Linsensatz zur Änderung der Brennweite des Gesamtsystems und zur Beibehaltung einer feststehenden Bildfeldposition relativ zueinander verschiebbar sind,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der erste Linsensatz ein Spiegellinsensystem beinhaltet, während der zweite Linsensatz ausschließlich aus Transmissionslinsen besteht

- und daß der erste und der zweite Linsensatz folgenden Bedingungen genügen:

(1) 1.2<Z<2.0,

^{(2) 1}-^5<fmin/^f1<³-⁰'

(3 ) ) 0.2 < f 1 ^/fa< 0. 7, und (4 ) 1.5 < f 1 ^/fb< 3. o, 0.05 (5) 0.3 < f 1 ^/fc< 1 . 0 (6
worin 0.0 1 < D 12^/fmin <

Z das Brennweitenverhältnis des Vario-Objektivs, f . die kleinste einstellbare Brennweite des

Gesamtsystems,
f.. die Brennweite des ersten Linsensatzes,

f die Brennweite der Frontgruppe des ersten a

Linsensatzes,
f, die Brennweite zwischen dieser Frontgruppe

und einer ersten Spiegellinse in dem ersten

Linsensatz,
f_Q die Brennweite zwischen der Frontgruppe und

einer zweiten Spiegelfläche in dem ersten

Linsensatz und

Γ'^:-^:;,.^: ■·■,:■ .:. 31321Α2

-y-z

D.^ den Abstand zwischen den), ersten und dem zweiten Linsensatz bei Einstellung des Vario-Objektivs auf die kürzestes Brennweite bedeuten.

2. Tele-Vario-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß der erste Linsensatz

— die genannte Frontgruppe, die aus einer Kombination einer positiven und einer negativen Meniskuslinse besteht, welche jeweils mit einer konvexen Fläche der Dingseite zugewandt sind, wobei die positive Meniskuslinse näher an dem Objekt liegt,

— sowie eine Hintergruppe umfaßt, die aus einer ersten als negative Meniskuslinse ausgebildeten Spiegellinse, die mit einer konkaven Spiegelfläche dem Objekt zugewandt ist, einer zweiten mit der Frontgruppe verbundenen Spiegellinse mit einer konvexen Fläche, auf der ein Bild reflektiert wird, einer mit der ersten Spiegellinse auf deren dem Objekt zugewandten Seite verbundenen positiven Linse und einer mit der ersten Spiegellinse auf deren der Bildseite zugewandten Seite verbundenen negativen Linse besteht,

- und daß der zweite Linsensatz in der Reihenfolge ihrer Objektnähe eine negative Linse, eine positive Linse, eine Kombination einer negativen und einer positiven Meniskuslinse, die jeweils eine dem Objekt zugewandte konvexe Fläche, eine negative Linse mit einer dem Objekt zugewandten konkaven Fläche und eine positive Linse mit einer dem Objekt zugewandten konvexen Fläche umfaßt.

3- Tele-Vario-Objektiv nach'Anspruch T oder 2, g eke η η zeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

1 : 5.7 — 8.3 'JU = 3.0°— 2.(

f = 410.0 —· 590.0

Erster Linsensatz

Frontgruppe r Erste Spiegellinse -135-750 -132.760 241 .129 d N V 1 189.835 4 -183.050 39-968 8.00 1.51633 6M.1 2 1095.063 5 -135.750 78.968 133.398 5.50 1 .74000 28.3 3 797.153 6 Zweite Spiegelfläche -135.750 -42.648 43.10 7 -183.050 39.263 Hintergruppe -697.010 18.794 7.00 1.58913 .61.0 8 Zweiter Linsensatz 38.056 -7.00 -1.58913 61 .0 9 12 -27.029 -39.10 10 13 - -157.451 11 IM 49.483 34.60 LTl 171-022 16 4.50 I.51633 64.1 17 7.00 1.58913 61 .0 18 2.50 1.80518 25.4 19 10.55- -^3-00 20 21 1.35 1.83481 42.7 22 1.50 3.6Ο 1.67270 32.1 0.10 1.50 1.83481 42.7 3-70 1.59551 39.2 4.05 1 .50 1.88300 40.8 0.10 3.10 1.72825 28.5

- ¹X- 9.

ζ = ι. 4 4 _s

f . /T₁ = 2.206 '
rain 1

fyf^ = 0.375
f₁/f_b = 1.879
f-,/ί* = 0.641

^D12^/fmin = °·⁰²⁶

Tele-Vario-Objektiv nach Anspruch 1 Oder 2, g e lc e η η zeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

1 : 6 .8~10.0

f = 41O.O~6OO.O

ω = 3.o^v

2.0'

Erster Linsensatz

Frontgruppe r

1 167-183

2 653-508

3 434.969

Erste Spiegellinse

4 -122.802

5 -165.183

6 · -122.802

d 1 N 61. ) 6.00 1 .58913 31. .0 4.00 .68893 . 1 41.07 - 1 61 5.00 -1 .58913 61 .0 -5.00 .58913 .0 38.07

Zweite Spiegelfläche

7 -122.971 34.07

62.449 ¹I-OO

-122.802 5.00

-165.183 2.00

-865.788 9-51.

8
9

10
1 1

1.48749 70.1

1.58913 61--0

1.74950 35.3 2.98

Zweiter Linsensatz

12 -259.126 1.20

13 50.479 1-35

1.83481 42.7

145.036 Z = 1.46 734 4.80 '} λ_ 3 • 1.83481 .973 ■132U2 -34. ^fmin^/f1 ^{= 2}'²⁹⁵ 876 0.20 1 ,60342 .576 14 48. f./f = O.38O
1 S 518 I.30 1.67270 =0.023 32.1 15 26. 418 4.3O 1.88300 16 51 . 241 4.83 42.7 17 -24. 132 1.30 1.72825 38.0 18 -284. 983 0.10 19 56. 929 3.10 40.8 20 194. 21 ^f1^/fb = ¹ 28.5 22 ^f1^/fc -° ^D12^/fmin

5. Tele-Vario-Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, g e k e η η zeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

1 : 6.8-~9.9 f = 410-^595.0

Co = 3.0 ' ^ 2. 0° d . 1 N 61 .0 Erster Linsensatz 6.00 1 .58913 32 .1 Frontgruppe r 4.00 .67270 ■ r ' 195. 347 CVJ 878. 325

3 902.532 40.68

Erste Spiegellinse

4 -125.529 -106.757 5.00 1.58913 61.0 5 -165.680 -5.00 -1.58913 61 .0 6 -125 .£29 72.627 -37.68 Zweite Spiegelfläche -125.529 7 -165.680 33.68 Hintergruppe -2551.194 8 4.00 I.58913 61 .0 9 5.00 1.58913 61 .0 10 2.00 1.80518 25.4 11 9-13 - -2.99

Zweiter Linsensatz

12 -264.767 1-35 1 .80610 40.9 13 47-133 7.31 14 75.981 4.30 1.59270 35.3 15 -35.757 1.04 , 16 46.861 1.50 1.80160 40.9 17 22.615 3-80 1.60342 38.0 18 51-727 4.31 19 -24.569 1.50 1.83400 37.2 20 80.805 1.72 21 56.044 3.40 1.80518 25.4 22 -245.054 Z = 1.45 V^fb = ^T .998 f . /ΐ_Λ - 2.323
mm 1 T₁Zf₀ =0 .618 f /f = 0.410
1 CL ^D12^/fmin = 0.022