DE3229587A1

DE3229587A1 - Teleobjektiv grosser lichtstaerke

Info

Publication number: DE3229587A1
Application number: DE19823229587
Authority: DE
Inventors: Shinichi Hachiooji Tokyo Mihara
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-08-18
Filing date: 1982-08-09
Publication date: 1983-03-10
Also published as: US4527868A; JPS5830718A

Abstract

1 Das Teleobjektiv mit großem Öffnungsverhältnis besitzt eine erste sammelnde Linsengruppe, eine mit relativ großem Luftabstand dazu angeordnete zerstreuende Linsengruppe und eine zweite mit relativ großem Luftabstand zur zerstreuenden Linsengruppe angeordnete zweite sammelnde Linsengruppe, wobei die erste sammelnde Linsengruppe aus einem positiven, einem positiven und einem negativen Linsenglied, die zerstreuende Linsengruppe aus einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse und einer gegenstandsseitig konvexen negativen Meniskuslinse sowie einem Kittglied aus einer positiven Linse und einer negativen Linse und die zweite sammelnde Linsengruppe aus zumindest einem Kittglied aus einer negativen und einer positiven Linse besteht. Das Teleobjektiv erfüllt die folgenden Bedingungen: (1) 1,0f < f[tief]I < 1,7f (2) 0,5f < |f[tief]II| < 2,0f (3) 0,4f < f[tief]III < 0,9f (4) n[tief]4 > 1,65 (5) n[tief]5 < 1,55

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Teleobjektiv großer Lichtstärke mit guter Abbildungsleistung, das eine Brennweite von 200 mm bis 300 mm besitzt.

Übliche Teleobjektive mit Brennweiten von 200 mm bis 300 mm sind normalerweise für Öffnungsverhältnisse in der Größenordnung von 1 : 4 oder höchstens 1 : 2,8 ausgelegt. Entsprechend dem gegenwärtigen Trend bezüglich Wechselobjektive für Kameras für das 35 mm-Filmformat werden größere Öffnungsverhältnisse gewünscht und es wird daher die Entwicklung von Teleobjektiven mit größerem Öffnungsverhältnis angestrebt. Bei dem Entwurf eines Teleobjektivs mit einem größeren Öffnungsverhältnis liegen die größten Probleme in der Schwierigkeit, die auf Sekundärspektrum zurückzuführende chromatische Aberration, sphärische Aberration und Petzval-Summe gleichzeitig zu korrigieren und zu verhindern, dass die Baulänge des Objektivs beträchtliche Ausmaße annimmt. Aus diesem Grund ist bisher erst ein Objektiv mit einem Öffnungsverhältnis in der Größenordnung von 1 : 2 bekannt geworden, das Gegenstand der japanischen Offenlegungsschrift 134425/78 ist. Dieses Objektiv und die anderen üblichen Objektive besitzen große Televerhältnisse von etwa 1,2 und große Petzval-Summen von etwa 0,2.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Teleobjektiv mit einem großen Öffnungsverhältnis von 1 : 2,0 anzugeben, das bei einer Brennweite von 200 mm bis 300 mm eine gute Abbildungsleistung besitzt.

Dies wird erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Das erfindungsgemäße Objektiv besteht im Grundaufbau aus einer ersten sammelnden Linsengruppe an der Gegenstandsseite, einer zerstreuenden Linsengruppe an der Bildseite der ersten sammelnden Linsengruppe, wobei ein relativ großer Luftabstand vorgesehen ist, und aus einer zweiten sammelnden Linsengruppe an der Bildseite der zerstreuenden Linsengruppe, wobei dazwischen gleichfalls ein relativ großer Luftabstand vorgesehen ist. Die erste sammelnde Linsengruppe enthält drei Linsenglieder und zwar ein positives, ein positives und ein negatives in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite; die zerstreuende Linsengruppe enthält ebenfalls drei Linsenglieder, nämlich eine gegenstandsseitig konvexe, positive Meniskuslinse, eine gegenstandsseitig konvexe, negative Meniskuslinse und ein negatives Kittglied aus einer positiven Linse und einer negativen Linse und die zweite sammelnde Linsengruppe enthält zumindest ein Kittglied aus einer negativen Linse und einer positiven Linse. Dieses erfindungsgemäße Objektiv macht es möglich, sphärische Aberration gut zu korrigieren und gleichzeitig die Petzval-Summe ausreichend auf ein Mindestmaß herabzusetzen, indem eine gegenstandsseitig konvexe, positive Meniskuslinse aus einem Glasmaterial mit relativ hohem Brechungsindex an der Gegenstandsseite in der zerstreuenden Linsengruppe vorgesehen ist und die gegenstandsseitig konvexe, negative Meniskuslinse aus einem Glasmaterial mit relativ niedrigem Brechungsindex unmittelbar an der Bildseite dieser positiven Meniskuslinse angeordnet ist.

Die positive Meniskuslinse in der zerstreuenden Linsengruppe könnte weitab zur Gegenstandsseite angeordnet werden, um den Luftabstand zwischen der zerstreuenden Linsengruppe und der ersten sammelnden Linsengruppe auf ein Minimum herabzusetzen. In einem solchen Fall würde jedoch das Objektiv als Ganzes lang und schwer. Im Hinblick auf die Tatsache, dass das Objektiv eher ein Glasmaterial mit einem hohen Brechungsindex in Verbindung mit einer niedrigen Dispersionskraft verwendet, das teuer im Preis ist, ist die Anordnung der positiven Meniskuslinse weiter zur Gegenstandsseite nicht vorteilhaft.

Es ist daher möglich, ein lichtstarkes Teleobjektiv mit einer Brennweite von 200 mm bis 300 mm zu erhalten, wenn dieser Aufbau verwendet wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Schnittbild erfindungsgemäßer Objektive 1 und 2

Fig. 2 ein Schnittbild eines dritten erfindungsgemäßen Objektivs

Fig. 3 die Korrekturkurven des Objektivs 1

Fig. 4 die Korrekturkurven des Objektivs 2

Fig. 5 die Korrekturkurven des Objektivs 3 und

Fig. 6 die Korrekturkurven des Objektivs 3 bei Fokussierung auf ein Objektiv im Nahbereich.

Um eine hohe Abbildungsleistung bei auf 1,0 bis 1,1 herabgesetzten Televerhältnis zu erhalten und die Aberrationen gut zu korrigieren, ist es vorteilhaft wenn das Objektiv das den zuvor erwähnten Aufbau besitzt, den folgenden Bedingungen genügt:

(1) 1,0f < f[tief]I < 1,7f

(2) 0,5f < |f[tief]II| < 2,0f

(3) 0,4f < f[tief]III < 0,9f

(4) n[tief]4 > 1,65

(5) n[tief]5 < 1,55

Darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs

f[tief]I die Brennweite der ersten sammelnden Linsengruppe

f[tief]II die Brennweite der zerstreuenden Linsengruppe

f[tief]III die Brennweite der zweiten sammelnden Linsengruppe

n[tief]4 den Brechungsindex der positiven Meniskuslinse in der zerstreuenden Linsengruppe und

n[tief]5 den Brechungsindex der negativen Meniskuslinse in der zerstreuenden Linsengruppe.

Um ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, d.h. ein Objektiv mit einem niedrigen Televerhältnis anzugeben, ist es notwendig, den hinteren Hauptpunkt ziemlich an einer Vorderstellung im Objektiv anzuordnen. Aus diesem Grunde ist es notwenig, der ersten sammelnden Linsengruppe eine starke Sammelwirkung und der zerstreuenden Linsengruppe, die mit geringem Luftabstand zur ersten sammelnden Linsengruppe angeordnet ist, eine starke Zerstreuungswirkung zu geben.

Die Bedingungen (1) und (2) betreffen die Brennweite der ersten sammelnden Linsengruppe bzw. der zerstreuenden Linsengruppe. Wenn die unteren Grenzwerte dieser

Bedingungen unterschritten werden, wird es schwierig, ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung zu lösen, nämlich ein Objektiv mit einem Televerhältnis unter 1,1 anzugeben. Wenn die oberen Grenzwerte dieser Bedingungen überschritten werden, wird es andererseits schwierig, gleichzeitig sphärische Aberration, Astigmatismus und weitere Aberrationen zu korrigieren.

Die Bedingung (3) betrifft die Brennweite der zweiten sammelnden Linsengruppe. Wenn der obere Grenzwert dieser Bedingung überschritten wird, wird leicht kissenförmige Verzeichnung hervorgerufen. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (3) unterschritten wird, wird andererseits der hintere Hauptpunkt des Objektivs nach rückwärts verlegt, wodurch es unmöglich wird, ein Objektiv mit einem Televerhältnis unter 1,1 anzugeben. Wenn die positive Meniskuslinse und die negative Meniskuslinse in der zerstreuenden Linsengruppe Brechungsindizes n[tief]4 > 1,65 bzw. n[tief]5 < 1,55 besitzen, so dass den Bedingungen (4) und (5) genügt ist, kann die Petzval-Summe ausreichend herabgesetzt werden und sphärische Aberration kann gut korrigiert werden.

Wenn diesen Bedingungen nicht genügt ist, ergibt sich eine große Petzval-Summe und erhebliche sphärische Aberration.

Im folgenden wird nun die Fokussierung eines erfindungsgemäßen Objektivs dieses Aufbaus mit einem Innenfokussierungssystem beschrieben. Falls ein Objektiv mit einem Innenfokussierungssystem fokussiert wird, ergeben sich beträchtliche Variationen der Aberrationen während der Fokussierung, wodurch es unmöglich ist, eine stabile

Abbildungsleistung für Objektive sowohl in der Entfernung Unendlich als auch im Nahbereich zu erhalten. Die üblichen Objektive mit Innenfokussierungssystemen enthalten zwei oder weniger unabhängig bewegliche Linsengruppen oder -glieder und können die Variationen von sphärischer Aberration und chromatischer Aberration während der Fokussierung durch entsprechende Formen und Kombinationen von einzelnen Linsengruppen oder -gliedern im Objektiv herabsetzen. Die üblichen Objektive sind jedoch nicht in der Lage, die Variation von Astigmatismus auf ein Minimum herabzusetzen.

Das erfindungsgemäße Objektiv enthält zumindestens drei bewegliche Linsenglieder (einschließlich Linsengruppe) und verwendet ein System zur Fokussierung, bei dem die Linsenglieder verschoben werden unter Änderung der relativen Stellungen der einzelnen Linsenglieder. So wird das erfindungsgemäße Objektiv auf ein Objekt im Nahbereich durch Verschiebung des negativen Kittgliedes, das an der Bildseite in der zerstreuenden Linsengruppe angeordnet ist, zur Bildseite fokussiert. In diesem Fall werden jedoch sphärische Aberration und Astigmatismus überkorrigiert. Daher wird die negative Meniskuslinse, die an der Gegenstandsseite in der zerstreuenden Linsengruppe angeordnet ist, zur Bildseite und die zweite sammelnde Linsengruppe wird als Ganzes verschoben, um sphärische Aberration und Astigmatismus ohne Überkorrektur oder Unterkorrektur ausreichend zu korrigieren. Weiterhin besteht die Gefahr, dass auf paraxiale, zonale Strahlung zurückzuführende sphärische Aberration unterkorrigiert ist, selbst wenn auf paraxiale Randstrahlung zurückzuführende sphärische Aberration gut korrigiert ist. Diese Tendenz wird beträchtlich, wenn der Krümmungsradius der gegenstandsseitigen Oberfläche der negativen Meniskuslinse groß oder negativ ist, die in der zerstreuenden Linsengruppe zur Fokussierung auf ein im Nahbereich angeordnetes Objekt verschoben wird. Es ist daher wünschenswert, den Krümmungsradius in einem Bereich von 0,2f bis 0,3f zu wählen.

Indem dieses Fokussierungssystem angewendet wird, ist es möglich, sowohl sphärische Aberration als auch Astigmatismus bis auf einen Vergrößerungsmaßstab von 1/10 zu korrigieren. Um die Variation von chromatischer Aberration in diesem Fall zu verhindern, ist es vorteilhaft, die Differenz der Abbe-Zahlen v[tief]6p der positiven Linse und v[tief]6n der negativen Linse des bildseitig in der zerstreuenden Linsengruppe angeordneten Kittgliedes in folgendem Bereich zu wählen:

(6) v[tief]6n - v[tief]6p > 15

Um gleichzeitig chromatische Längsaberration und chromatische Queraberration (Farbvergrößerungsfehler) zu korrigieren, ist es vorteilhaft, die zweite sammelnde Linsengruppe aus zwei Linsengliedern, d.h. einem positiven Linsenglied und einem Kittglied aus einer positiven und einer negativen Linse zusammenzusetzen und die Differenz zwischen der Abbe-Zahl v[tief]8p der positiven Linse und der Abbe-Zahl v[tief]8n der negativen Linse innerhalb des folgenden Bereichs zu wählen:

(7) v[tief]8p - v[tief]8n > 15

Weiterhin ist es vorteilhaft, bezüglich der Bedingungen (6) und (7) die oberen Grenzen auf 35 festzulegen, so dass diese lauten:

35 > v[tief]6n - v[tief]6p > 15

35 > v[tief]8p - v[tief]8n > 15;

da die oberen Grenzwerte wesentlich zur Herabsetzung der Variation von chromatischer Aberration sind.

In den nachfolgenden Tabellen 1 bis 3 sind die Daten erfindungsgemäßer Objektive 1 bis 3 angegeben.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Darin bezeichnen:

r[tief]1, r[tief]2, die Krümmungsradien der Linsen

d[tief]1, d[tief]2, die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen

n[tief]1, n[tief]2, die Brechungsindizes der Linsen

v[tief]1, v[tief]2, die Abbe-Zahlen der Linsen

Sigma p die Petzval-Summe

f[tief]I die Brennweite der ersten sammelnden Linsengruppe

f[tief]II die Brennweite der zerstreuenden Linsengruppe

f[tief]III die Brennweite der zweiten sammelnden Linsengruppe und

f die Brennweite des Objektivs.

Von den erfindungsgemäßen Objektiven haben die Objektive 1 und 2 den in Fig. 1 gezeigten Aufbau, während die Korrekturkurven in Fig. 3 bzw. Fig. 4 dargestellt sind. Das Objektiv 3 hat den in Fig. 2 gezeigten Aufbau. Bei dem Objektiv 3 ist mit der Fokussierung eine Aberrationskorrektur vorgesehen, indem bei Fokussierung auf ein Objekt im Nahbereich der Luftabstand d[tief]8 = D[tief]1, d[tief]10 - D[tief]2 und d[tief]13 - D[tief]3 verändert wird. Die Korrekturkurven des Objektivs 3 für die Fokussierung auf ein Objekt in der Entfernung Unendlich sind in Fig. 5 dargestellt. Die Korrekturkurven des Objektivs 3 bei der Fokussierung auf ein Objekt in der Entfernung 0,96 m (Vergrößerung 1/10) sind in Fig. 6 dargestellt.

Leerseite

Claims

1. Teleobjektiv mit großem Öffnungsverhältnis,

gekennzeichnet durch eine erste sammelnde Linsengruppe, eine mit relativ großem Luftabstand dazu angeordnete zerstreuende Linsengruppe und eine zweite mit relativ großem Luftabstand zur zerstreuenden Linsengruppe angeordnete zweite sammelnde Linsengruppe, wobei die erste sammelnde Linsengruppe aus einem positiven, einem positiven und einem negativen Linsenglied, die zerstreuende Linsengruppe aus einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse und einer gegenstandsseitig konvexen negativen Meniskuslinse sowie einem Kittglied aus einer positiven Linse und einer negativen Linse und die zweite sammelnde Linsengruppe aus zumindest einem Kittglied aus einer negativen und einer positiven Linse besteht.

2. Teleobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Erfüllung der folgenden Bedingungen:

(1) 1,0f < f[tief]I < 1,7f

(2) 0,5f < |f[tief]II| < 2,0f

(3) 0,4f < f[tief]III < 0,9f

(4) n[tief]4 > 1,65

(5) n[tief]5 < 1,55

Darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs

f[tief]I die Brennweite der ersten sammelnden Linsengruppe

f[tief]II die Brennweite der zerstreuenden Linsengruppe

f[tief]III die Brennweite der zweiten sammelnden Linsengruppe

3. Teleobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite sammelnde Linsengruppe ein positives Kittglied aus einer negativen und einer positiven Linse enthält.

4. Teleobjektiv nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Daten +/- 5 %:

Tabelle I

Darin bezeichnen:

r[tief]1, r[tief]2, die Krümmungsradien der Linsen

d[tief]1, d[tief]2, die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen

n[tief]1, n[tief]2, die Brechungsindizes der Linsen

v[tief]1, v[tief]2, die Abbe-Zahlen der Linsen

Sigma p die Petzval-Summe

f[tief]I die Brennweite der ersten sammelnden Linsengruppe

f[tief]II die Brennweite der zerstreuenden Linsengruppe

f[tief]III die Brennweite der zweiten sammelnden Linsengruppe und

f die Brennweite des Objektivs

5. Teleobjektiv nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 2

Darin bezeichnen:

r[tief]1, r[tief]2, die Krümmungsradien der Linsen

d[tief]1, d[tief]2, die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen

n[tief]1, n[tief]2, die Brechungsindizes der Linsen

v[tief]1, v[tief]2, die Abbe-Zahlen der Linsen

Sigma p die Petzval-Summe

f[tief]I die Brennweite der ersten sammelnden Linsengruppe

f[tief]II die Brennweite der zerstreuenden Linsengruppe

f[tief]III die Brennweite der zweiten sammelnden Linsengruppe und

f die Brennweite des Objektivs

6. Teleobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite sammelnde Linsengruppe aus einer positiven Einzellinse und einem Kittglied aus einer negativen und einer positiven Linse besteht.

7. Teleobjektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierung durch Verschiebung des negativen Kittgliedes in der zerstreuenden Linsengruppe zur Bildseite und die Aberrationenkorrektur bei Fokussierung auf ein Objekt im Nahbereich durch unabhängige Verschiebung der negativen Meniskuslinse in der zerstreuenden Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe als Ganzem erfolgt.

8. Teleobjektiv nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Erfüllung der folgenden Bedingungen:

(6) v[tief]6n - v[tief]6p > 15

(7) v[tief]8p - v[tief]8n > 15

Darin bezeichnen:

v[tief]6n bzw. v[tief]6p die Abbe-Zahl der negativen bzw. positiven Linse der zerstreuenden Linsengruppe und

v[tief]8p bzw. v[tief]8n die Abbe-Zahl der positiven Linse bzw. negativen Linse in der zweiten sammelnden Linsengruppe.

9. Teleobjektiv nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 3

Darin bezeichnen:

r[tief]1, r[tief]2, die Krümmungsradien der Linsen

d[tief]1, d[tief]2, die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen

n[tief]1, n[tief]2, die Brechungsindizes der Linsen

v[tief]1, v[tief]2, die Abbe-Zahlen der Linsen

Sigma p die Petzval-Summe

f[tief]I die Brennweite der ersten sammelnden Linsengruppe

f[tief]II die Brennweite der zerstreuenden Linsengruppe

f[tief]III die Brennweite der zweiten sammelnden Linsengruppe und

f die Brennweite des Objektivs