DE3213722C2

DE3213722C2 - Objektiv kurzer Baulänge für Kompaktkameras

Info

Publication number: DE3213722C2
Application number: DE3213722A
Authority: DE
Inventors: Shin'ichi Hachiouji Mihara
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1982-04-14
Publication date: 1985-12-19
Also published as: DE3213722A1; US4443069A; JPS57171309A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Objektiv kurzer Baulänge für Kompaktkameras mit einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse als erstem Linsenglied, einer bikonkaven Linse als zweitem Linsenglied, einer bikonvexen Linse als drittem Linsenglied und einer negativen Meniskuslinse als viertem Linsenglied. Das Objektiv erfüllt die folgenden Bedingungen: 1) 0,55f < f ↓1 ↓2 ↓3 < 0,70f 2) 0,7f < f ↓4 < 1,2f 3) 1,0f < -r ↓3 < 3,0f 4) 0,018f < d ↓2 < 0,035f 5) 0,06f < d ↓5 < 0,15f 6) 0,1f < d ↓6 < 0,2f 7) 0,03f < d ↓7 < 0,1f 8) 1,63 < n ↓1 < 1,76 9) ν ↓3 < 58 (Formel).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv kurzer Baulänge für Kompaktkameras mit einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse als erstem Linsenglied, einer bikonkaven Linse als zweitem Linsenglied, einer bikonvexen Linse als drittem Linsenglied und einer negativen Meniskuslinse als viertem Linsenglied, wobei das vierte Linsenglied asphärische Oberflächen auf beiden Seiten entsprechend der folgenden Formel für i = 7 und 8 besitzt:

In der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung, die zur DE-OS 30 39 545 geführt hat, ist ein fotografisches Kompaktobjektiv beschrieben, bei dem das vierte Linsenglied asphärische Oberflächen auf beiden Seiten besitzt.

Die Verwendung einer asphärischen Fläche beim letzten Linsenglied eines fotografischen oder kinematografischen Objektivs mit kurzer Baulänge ist beispielsweise aus der DE-OS 24 57 614 an sich bekannt. Auch ist es für nur aus sphärischen Flächen bestehende Objektive bekannt, diese so auszulegen, daß sie den folgenden Bedingungen genügen:

1) 0,55f < f[tief]123 < 0,70f

2) 0,7f < |f[tief]4| < 1,2f

3) 1,0 < -r[tief]3 < 3,0f

4) 0,018f < d[tief]2 < 0,035f

5) 0,06f < d[tief]5 < 0,15f

6) 0,1f < d[tief]6 < 0,2f

7) 0,03f < d[tief]7 < 0,1f

8) 1,63 < n[tief]1 < 1,76

9) kleines Ny[tief]3 < 58

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Objektiv der im Oberbegriff der Ansprüche beschriebenen Art zu schaffen, das über ein Bildfeld von mehr als 2 x 30° und ein Öffnungsverhältnis von 1 : 4 einen guten Korrektionszustand aufweist und das insbesondere hinsichtlich Koma und Verzeichnung gut korrigiert ist.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Ausbildung der Objektive gemäß den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 6.

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

Fig. 1 ein Schnittbild durch ein erfindungsgemäßes Kompaktobjektiv und

Fig. 2 bis 7 Korrekturkurven erfindungsgemäßer Objektive 1 bis 6.

Beim erfindungsgemäßen Objektiv ist zur Verkürzung der Baulänge, wie bei dem Gegenstand der älteren Anmeldung, ein Objektiv vom Teletyp mit vier Linsen, die vier Linsenglieder bilden, verwendet, wobei zur Erzielung einer geringen Linsenzahl asphärische Oberflächen auf beiden Seiten des vierten Linsenglieds vorgesehen sind, um ein Öffnungsverhältnis von 1 : 4,0 zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe zu erzielen (das Öffnungsverhältnis bei dem Objektiv nach der älteren Anmeldung beträgt 1 : 4,5).

Das erfindungsgemäße Objektiv enthält ein erstes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, ein zweites Linsenglied in Form einer bikonkaven Linse, ein drittes Linsenglied in Form einer bikonvexen Linse und ein viertes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven negativen Meniskuslinse.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive ist von der Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend näher erläuterten Gründen ausgegangen:

1) 0,55f < f[tief]123 < 0,70f

2) 0,7f < |f[tief]4| < 1,2f

3) 1,0 < -r[tief]3 < 3,0f

4) 0,018f < d[tief]2 < 0,035f

5) 0,06f < d[tief]5 < 0,15f

6) 0,1f < d[tief]6 < 0,2f

7) 0,03f < d[tief]7 < 0,1f

8) 1,63 < n[tief]1 < 1,76

9) kleines Ny[tief]3 < 58

Darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]123 die Brennweite des aus ersten bis drittem Linsenglied bestehenden Teilsystems,

f[tief]4 die Brennweite des vierten Linsenglieds,

r[tief]3 den gegenstandsseitigen Krümmungsradius des zweiten Linsenglieds,

d[tief]5 und d[tief]7 die Dicke des dritten bzw. vierten Linsenglieds,

d[tief]2 den Luftabstand zwischen erstem Linsenglied und zweitem Linsenglied,

d[tief]6 den Luftabstand zwischen drittem und viertem Linsenglied,

n[tief]1 den Brechungsindex des ersten Linsenglieds und

kleines Ny[tief]3 die Abbe-Zahl des dritten Linsenglieds.

Bei dem erfindungsgemäßen Objektiv sind die beiden Oberflächen des vierten Linsenglieds asphärisch ausgebildet, entsprechend der folgenden Formel: worin

A[tief]i, B[tief]i, C[tief]i und D[tief]i (i = 7 oder 8) asphärische Koiffizienten sind, die im Rahmen folgender Größenordnungen liegen.

A[tief]7 > -10[hoch]2f[hoch]-3, B[tief]7 > -10[hoch]3f[hoch]-5, C[tief]7 > -10[hoch]4f[hoch]-7, D[tief]7 > -10[hoch]7f[hoch]-9, A[tief]8 < -10[hoch]-1f[hoch]-3, C[tief]8 < -10[hoch]2f[hoch]-7 und D[tief]8 < 10[hoch]6f[hoch]-9

Die vorstehend erwähnten Bedingungen haben im einzelnen folgende Bedeutung.

Die Bedingungen (1) und (2) betreffen die Brennweite der die sammelnden Frontlinsengruppe bildenden Linsenglieder 1 bis 3 bzw. die Brennweite des die hintere zerstreuende Linsengruppe bildenden vierten Linsengliedes. Um die jeweiligen Aberrationen gut zu korrigieren, ist es vorteilhaft, wenn sowohl f[tief]123 als auch |f[tief]4| groß sind. Wenn sie jedoch so groß sind, daß sie die oberen Grenzwerte der betreffenden Bedingungen überschreiten, ist es nicht möglich, das Televerhältnis klein zu halten. Wenn andererseits die unteren Grenzwerte unterschritten werden, ist es schwierig, die verschiedenen Aberrationen gut auszugleichen.

Die Bedingung (3) betrifft den Krümmungsradius r[tief]3 der gegenstandsseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds. Diese Oberfläche ist eine Oberfläche mit negativem Krümmungsradius und wird zur Korrektur von sphärischer Aberration und axialer chromatischer Aberrationen, die vom ersten Linsenglied hervorgerufen werden, benötigt. Wenn nämlich der Eintrittswinkel des außeraxialen Lichtes, das auf diese Oberfläche auftritt, größer wird, ergeben sich Astigmatismus, Koma und chromatische Koma im Randbereich des Bildfeldes. Wenn der untere Grenzwert dieser Bedingung unterschritten wird, ist es nicht möglich, die obenerwähnten Aberrationen durch andere Linsenglieder gut auszugleichen. Andererseits wird, wenn der obere Grenzwert überschritten wird, kissenförmige Verzeichnung hervorgerufen und sphärische Aberration und axiale chromatische Aberration werden in unerwünschtem Maße unterkorrigiert.

Die Bedingung (4) betrifft den Luftabstand d[tief]2 zwischen erstem und zweitem Linsenglied. Um sphärische Aberration und axiale chromatische Aberration gut zu korrigieren, sollte d[tief]2 besser klein und r[tief]3 kann etwas größer gemacht werden. Dies ist zur Korrektur außeraxialer Aberrationen vorteilhaft. Wenn jedoch der untere Grenzwert unterschritten wird, kann nicht mehr ein genügender effektiver Durchmesser genommen werden. Wenn andererseits der obere Grenzwert überschritten wird, ist dies unerwünscht für die Korrektur der betreffenden Aberrationen.

Die Bedingung (5) betrifft die Dicke d[tief]5 des dritten Linsenglieds. In dem erfindungsgemäßen Objektiv wird gerade auch mit der Verwendung eines Glasmaterials mit hohem Brechungsindex für das erste Linsenglied Astigmatismusdifferenz erzeugt, so daß es wünschenswert ist, d[tief]5 groß zu wählen. Daher sollte, solange die Baulänge kurz gehalten werden kann, d[tief]5 groß gewählt werden, d. h. der obere Grenzwert ist durch die Bedingung begrenzt, daß die Baulänge kurz sein soll. Wenn der überschritten wird, ist es nicht mehr möglich, die Baulänge kurz zu halten. Wenn andererseits der untere Grenzwert unterschritten wird, kann die Astigmatismusdifferenz nicht mehr gut korrigiert werden.

Die Bedingung (6) bezieht sich auf den Luftabstand d[tief]6 zwischen drittem Linsenglied und viertem Linsenglied. Zur Verringerung des Televerhältnisses ist es wesentlich, daß die Baulänge nicht vergrößert und die hintere Schnittlänge kurz gehalten wird. Daher ist es bei dem erfindungsgemäßen Objektiv, das vom Teletyp ist, zweckmäßig, die Hauptpunktstellung der Frontlinsengruppe und die Hauptpunktstellung der hinteren Linsengruppe weit zu trennen, solange nicht der Wunsch nach einer kurzen Baulänge dem entgegensteht und daher sollte d[tief]6 besser groß sein. Wenn jedoch der obere Grenzwert überschritten wird, wird die Baulänge unvermeidlich in unerwünschtem Ausmaß groß. Wenn andererseits der untere Grenzwert unterschritten wird, wird die hintere Schnittweite groß. Wenn man sie gewaltsam verkürzt, werden f[tief]123 und |f[tief]4| so klein, daß es nicht mehr möglich ist, die Aberrationen gut auszugleichen.

Die Bedingung (7) betrifft die Dicke d[tief]7 des vierten Linsenglieds. Wenn d[tief]7 klein gehalten wird, ist dies vorteilhaft zur Korrektur der Astigmatismusdifferenz. Wenn jedoch der untere Grenzwert unterschritten wird, wird die Dicke zu gering. Dies ist aus Festigkeitsgründen unerwünscht. Wenn der obere Grenzwert überschritten wird, ist es schwierig, die Astigmatismusdifferenz zu korrigieren.

Die Bedingung (8) betrifft ein Merkmal, das die vorliegende Erfindung von dem Gegenstand der älteren Anmeldung unterscheidet. Wenn der untere Grenzwert dieser Bedingung unterschritten wird, wird der Krümmungsradius des ersten Linsenglieds klein infolge der Notwendigkeit, f[tief]123 in gewissem Maße kleinzuhalten, und es ist nicht möglich, für das erste und zweite Linsenglied ausreichende effektive Durchmesser zu erhalten, wodurch die Stärke der Randstrahlung verringert wird und das Öffnungsverhältnis nicht mehr auf 1 : 4,0 gehalten werden kann. Wenn andererseits der obere Grenzwert überschritten wird, wird es schwierig, selbst mit Hilfe der anderen Linsenglieder die Astigmatismusdifferenz zu korrigieren.

Die Bedingung (9) betrifft die Abbe-Zahl kleines Ny[tief]3 des dritten Linsenglieds. Zur Korrektur der axialen chromatischen Aberration wird die Abbe-Zahl des zweiten Linsenglieds niedrig und das kurzwellige Licht im Randbereich des Bildfeldwinkels, in dem der Eintrittswinkel zum zweiten Linsenglied liegt, wird groß, mit der Folge einer Überkorrektur. Um dies zu verhindern, ist es notwendig, die Abbe-Zahl kleines Ny[tief]3 des dritten Linsengliedes kleiner als 58,0 zu wählen. Wenn nämlich der obere Grenzwert überschritten wird, wird, selbst wenn der Farbvergrößerungsfehler im mittleren Bereich des Bildfeldes gut korrigiert ist, der Farbvergrößerungsfehler im Randbereich des Bildfeldes nicht mehr gut ausgleichbar.

Die außeraxiale Aberration, die im sphärischen System nicht gut ausgeglichen werden kann, selbst wenn das Objektiv den Bedingungen (1) bis (9) genügt, wird durch Verwendung einer asphärischen Oberfläche entsprechend der Formel 10, beim vierten Linsenglied korrigiert. Bei einem Objektiv einer Ausbildung wie sie das erfindungsgemäße Objektiv besitzt, besteht die Gefahr einer kissenförmigen Verzeichnung durch die hintere Linsengruppe. Dabei besteht das Problem, daß, wenn diese durch die Frontlinsengruppe korrigiert werden sollte, die Aberrationen, insbesondere Koma und Verzeichnung im Randbereich des Bildfeldes nicht mehr gut korrigiert und zum Ausgleich gebracht werden können. Um die Verzeichnung zu verringern, sollte |r[tief]3| klein sein. Um jedoch die dadurch verursachte Komaunschärfe und die Verzeichnung, die nicht vollständig korrigiert werden kann, zu korrigieren, ist es wünschenswert, die bildseitige Oberfläche des vierten Linsengliedes als asphärische Oberfläche auszubilden, die zur Gegenstandsseitige von der Bezugsfläche abweicht, um so die aufwärtsbrechende Kraft des außeraxialen Lichtes zu schwächen, ohne die Brechkraft nahe der optischen Achse zu variieren, was durch Verwendung einer asphärischen Oberfläche für das vierte Linsenglied möglich ist. Weiterhin sollte auch die gegenstandsseitige Oberfläche des vierten Linsengliedes in der Effektivität bezüglich der Aberrationen im Randbereich des Bildfeldes wesentlich geringer sein als die bildseitige Oberfläche, jedoch die gleiche Effektivität zeigen, wie die bildseitige Oberfläche bei Annäherung an die Achse und sollte wesentlich effektiver bezüglich der Aberrationen der axialen Strahlung sein. Die gegenstandsseitige Oberfläche des vierten Linsenglieds sollte daher besser ein wenig zur Gegenstandsseite abweichen, um der Unterkorrektur der Aberrationen der axialen Strahlung zu begegnen. Wenn die Abweichung jedoch zu groß ist, ist es kaum möglich, die Aberrationen mit den Aberrationen des Randbereiches des Bildfeldes zum Ausgleich zu bringen. Daher sind untere Grenzwerte für die entsprechenden Koiffizienten vorgesehen.

Die erfindungsgemäßen Objektive 1 bis 6 haben die nachstehend in den Tabellen 1 bis 6 aufgeführten Daten:

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Tabelle 6

Darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]8 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]7 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen der Linsen.

Die Korrekturkurven der einzelnen Objektive sind in den Fig. 1 bis 7 dargestellt, wobei der Objektpunkt so plaziert ist, daß die Vergrößerung bei 1/75 liegt.

Claims

1. Objektiv kurzer Baulänge für Kompaktkameras mit einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse als erstem Linsenglied, einer bikonkaven Linse als zweitem Linsenglied, einer bikonvexen Linse als drittem Linsenglied und einer negativen Meniskuslinse als viertem Linsenglied, wobei das vierte Linsenglied asphärische Oberflächen auf beiden Seiten entsprechend der folgenden Formel für i = 7 und 8 besitzt: gekennzeichnet durch die folgenden Daten +- 5%:

Tabelle 1

darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]8 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

d[tief]1 bis d[tief]7 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechzahlen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

2 kleines Omega den Bildfeldwinkel,

F das Öffnungsverhältnis.

2. Objektiv kurzer Baulänge für Kompaktkameras mit einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse als erstem Linsenglied, einer bikonkaven Linse als zweitem Linsenglied, einer bikonvexen Linse als drittem Linsenglied und einer negativen Meniskuslinse als viertem Linsenglied, wobei das vierte Linsenglied asphärische Oberflächen auf beiden Seiten entsprechend der folgenden Formel für i = 7 und 8 besitzt: gekennzeichnet durch die folgenden Daten +- 5%:

Tabelle 2

Fortsetzung

darin bezeichnen:

r[tief]1bis r[tief]8 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechzahlen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

2 kleines Omega den Bildfeldwinkel,

F das Öffnungsverhältnis.

3. Objektiv kurzer Baulänge für Kompaktkameras mit einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse als erstem Linsenglied, einer bikonkaven Linse als zweitem Linsenglied, einer bikonvexen Linse als drittem Linsenglied und einer negativen Meniskuslinse als viertem Linsenglied, wobei das vierte Linsenglied asphärische Oberflächen auf beiden Seiten entsprechend der folgenden Formel für i = 7 und 8 besitzt: gekennzeichnet durch die folgenden Daten +- 5%:

Tabelle 3

Fortsetzung

darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]8 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechzahlen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

2 kleines Omega den Bildfeldwinkel,

F das Öffnungsverhältnis.

4. Objektiv kurzer Baulänge für Kompaktkameras mit einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse als erstem Linsenglied, einer bikonkaven Linse als zweitem Linsenglied, einer bikonvexen Linse als drittem Linsenglied und einer negativen Meniskuslinse als viertem Linsenglied, wobei das vierte Linsenglied asphärische Oberflächen auf beiden Seiten entsprechend der folgenden Formel für i = 7 und 8 besitzt: gekennzeichnet durch die folgenden Daten +- 5%:

Tabelle 4

darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]8 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechzahlen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

2 kleines Omega den Bildfeldwinkel,

F das Öffnungsverhältnis.

5. Objektiv kurzer Baulänge für Kompaktkameras mit einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse als erstem Linsenglied, einer bikonkaven Linse als zweitem Linsenglied, einer bikonvexen Linse als drittem Linsenglied und einer negativen Meniskuslinse als viertem Linsenglied, wobei das vierte Linsenglied asphärische Oberflächen auf beiden Seiten entsprechend der folgenden Formel für i = 7 und 8 besitzt: gekennzeichnet durch die folgenden Daten +- 5%:

Tabelle 5

darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]8 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechzahlen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

2 kleines Omega den Bildfeldwinkel,

F das Öffnungsverhältnis.

6. Objektiv kurzer Baulänge für Kompaktkameras mit einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse als erstem Linsenglied, einer bikonkaven Linse als zweitem Linsenglied, einer bikonvexen Linse als drittem Linsenglied und einer negativen Meniskuslinse als viertem Linsenglied, wobei das vierte Linsenglied asphärische Oberflächen auf beiden Seiten entsprechend der folgenden Formel für i = 7 und 8 besitzt: gekennzeichnet durch folgende Daten +- 5%:

Tabelle 6

Fortsetzung

darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]8 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

n[tief]1 bis n[tief]4 die Brechzahlen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]4 die Abbe-Zahlen,

f die Brennweite des Objektivs,

2 kleines Omega den Bildfeldwinkel,

F das Öffnungsverhältnis.