DE3336433A1

DE3336433A1 - Weitwinkelobjektiv

Info

Publication number: DE3336433A1
Application number: DE19833336433
Authority: DE
Inventors: Shozo Hino Tokyo Ishiyama
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1983-10-06
Publication date: 1984-04-12
Also published as: GB8326660D0; GB2131198A; JPH0250445B2; JPS5964809A

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig

"10"

Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. Tokio, Japan

Patentanwälte

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D-6000 München 80

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f 6. Okt. 1983

Weitwinkelobjektiv

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelobjektiv mit einem Bildwinkel von etwa 57° und einer größten Öffnung (brightness) von etwa F2,8. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Weitwinkelobjektiv für ein optisches System mit vergleichsweise kleiner Bildebenengröße, etwa für eine sog. Disc- oder Scheibenkamera, ein Faksimilegerät o.dgl..

Bei bisherigen Linsensystemen dieser Art blieb die■

kompakte Bauweise des Objektivs unberücksichtigt, weil die Brennweite des Objektivs klein ist und das Linsensystem einen großen Tele-Index (telephoto index) bejg sitzt. Ein Objektiv für eine der neuerdings entwickelten Disc-Kameras ist so ausgelegt, daß der TeIe-Index aufgrund der Verwendung einer asphärischen (Linsen-)Fläche klein ist.

2Q Die Verwendung einer asphärischen Fläche erhöht jedoch bekanntlich die Kosten für das Objektiv.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Weitwinkelobjektivs mit vier Linsen in vier Gruppen, bei dem bei kleinem Tele-Index eine zufriedenstellende Aberrationskorrektion mit lediglich einer sphärischen (Linsen-)Fläche und ohne Notwendigkeit für eine asphärische Fläche erzielbar ist und das sich für den angegebenen Verwendungszweck eignet.

Diese Aufgabe wird bei einem Weitwinkelobjektiv der angegebenen. Art erfindungsgemäß gelöst durch eine erste

Linsengruppe aus einer bikonvexen Linse, bei der eine stark konvexe Fläche zur Objektseite gerichtet ist, durch eine zweite Linsengruppe aus einer bikonkaven Linse, bei der eine stark konkave Fläche zur Bildseite gerichtet ist, durch eine dritte Linsengruppe in Form einer bikonvexen Linse und durch eine vierte Linsengruppe in Form einer streuenden (negative) Meniskuslinse, deren konvexe Fläche zur Bildseite gerichtet ist, wobei die Linsen in der angegebenen Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, sowie dadurch, daß das Weitwinkelobjektiv den folgenden Bedingungen genügt:

-0,05/f < Vf₁₂ <O,15/f
1,27/f < 1/f₁₂3 < ¹'⁵⁵/^f 0,22 f < D₆ < 0,36 f

N₁, N₂, N₄ > 1,75 N₃ > 1,68

wobei in obigen Bedingungsgleichungen bedeuten:

f = Brennweite des Gesamtsystems

f- _ = zusammengesetzte Brennweite von erster

und zweiter Linsengruppe

f₁ , - = zusammengesetzte Brennweite von erster, zweiter und dritter Linsengruppe,

D,- = Abstand zwischen dritter und vierter

Linsengruppe

R- = objektseitiger Krümmungsradius der

vierten Linsengruppe N₁ = Brechungsindex von Niter (niter) der i-ten

Linsengruppe.

Der Tele-Index kann dabei auf eine Größe von weniger als etwa 1,2 festgelegt sein.

Beim erfindungsgemäßen Objektiv is't zwischen zweiter und dritter Linsengruppe eine Blende zur Verbesserung des Zustands des außerachsigen Lichtflusses vorgesehen. Zu diesem Zweck wird ein in der dritten Linsengruppe auftretender negativer Verzeichnungsfehler durch Verwendung einer bikonvexen Linse in der ersten Linsengruppe korrigiert.

Die beiden ersten Bedingungsgleichungen (1) und (2)

sind die zur zweckmäßigen Korrektion von sphärischer 15

Aberration, Koma und Verzeichnung(sfehler) nötigen Bedingungen»

Wenn der betreffende Wert den unteren Grenzwert nach

Bedingungsgleichung (1) unterschreitet, wird die 20

Brennweite der ersten Linsengruppe groß, oder die Brennweite der zweiten Linsengruppe wird klein, so daß demzufolge positive Koma-überstrahlung (over coma flare) und eine große negative Verzeichnungs-Aberration

(under distortion aberration) auftreten. Da sich zudem 25

die Lage des (Bild-)Hauptpunkts zur Bildseite hin verschiebt, wird der Tele-Xndex groß. Wenn dagegen der Wert den oberen Grenzwert überschreitet, werden die Brennweite der ersten Linsengruppe kurz oder die

Brennweite der zweiten Linsengruppe lang, so daß eine 30

große negative sphärische Aberration (under spherical aberration) auftritt.

Wenn der Wert den unteren Grenzwert gemäß Bedingungsgleichung (2) unterschreitet, tritt Koma-Überstrahlung 35

auf, und der Tele-Index vergrößert sich weiterhin.

Wenn andererseits der Wert den oberen Grenzwert überschreitet, treten negative (under) Koma-Über-

44-

strahlung, große negative (under) Verzeichnungsaberration und negative (under) sphärische Aberration auf.

Bedingungsgleichung (3) gibt die Bedingung an, die erforderlich ist, um den Tele-Index klein zu halten, während die verschiedenen Aberrationen oder Bildfehler in einem zweckmäßigen Bereich gehalten werden.

Wenn der betreffende Wert den unteren Grenzwert nach Bedingungsgleichung (3) unterschreitet, müssen der Tele-Index klein gehalten, 1/f-i ₂ <J^r°ßer als der obere

Grenzwert nach der ersten Bedingungsgleichung gehalten 15

oder Vf₁ _n -, größer als der obere Grenzwert nach Bedingungsgleichung (2) gehalten werden. Wenn dieser Wert andererseits den oberen Grenzwert nach Bedingungsgleichung (3) überschreitet, wird zwar der Tele-Index klein, doch verschiebt sich die vierte Linsengruppe

weit von der dritten Linsengruppe hinweg, so daß sich eine Korrektion von sphärischer Aberration und Koma-(aberration) schwierig erreichen läßt.

Bedingungsgleichung (4) gibt die erforderliche Bedin-25

gung an, um die Petzval-Summe des Gesamtsystems, ebenso wie sphärische Aberration und Koma_/ innerhalb eines geeigneten Bereichs zu halten; dies ist auch die nötige Bedingung, um den Tele-Index klein zu halten. Wenn die Brechungsindizes N₁ und N_ der Konvexlinsengruppe unterhalb des unteren Grenzwerts liegen, wird der Krümmungsradius der Konvexlinsengruppe klein, so daß dementsprechend die Petzval-Summe und die Kurve bzw. Krümmung (curve) der Bildfläche groß werden. Zudem

ist dabei die sphärische Aberration mangelhaft korri-35

giert.

333643

Ί5-

Wenn dagegen die Brechungsindizes N_ und N. der Konkavlinsengruppe unter dein unteren Grenzwert nach Bedingungsgleichung (4) liegen, wird die Krümmung der Konkavlinsengruppe klein; daher wird die Petzval-Summe klein, und die Bildfläche ist bildsei tig gewölbt, so daß infolgedessen die Astigmatismusdifferenz groß wird und positive (over) Koma-Überstrahlung auftritt.

Auch wenn der Brechungsindex jeder Linsengruppe den unteren Grenzwert nach Bedingungsgleichung (4) unterschreitet, können die einzelnen Aberrationen gut korrigiert werden. Die Erfindung bezieht sich jedoch auf ein Linsensystem kleiner Brennweite, weshalb auch die Einfachheit der Bearbeitung jeder Linsengruppe berücksichtigt werden muß. Wenn der Brechungsindex der Konvexlinsengruppe den unteren Grenzwert nach Bedingungsgleichung (4) unterschreitet, ergibt sich die erwähnte Verschlechterung der Aberrationen bzw. ihrer Korrektionen. Dabei werden der Brechungsindex der Konkavlinsengruppe, ebenso wie der Krümmungsradius der Konvexlinsengruppe klein, so daß die Bearbeitung (working) der Linse(n) schwierig wird, 25

sofern nicht die Dicke der Konvexlinse über der Achse vergrößert wird. Im letzteren Fall kann allerdings der Tele-Index des Linsensystems nicht klein gehalten werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine (schematische) Schnittansicht eines 35

Objektivs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

■f β-

Fig. 2 bis 9 Aberrationskurven für acht verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Neben den vorher angegebenen Bedingungsgleichungen wird beim erfindungsgemäßen Linsensystem bzw. Objektiv vorzugsweise R₇ mit der Bedingungsgleichung

-O,4f

R₇ <-O,32f

(5)

genügt, um sphärische Abberation und Koma(fehler) innerhalb eines zweckmäßigen Bereichs zu halten. Diese Bedingung gilt für alle Ausführungsbeispiele.

In der folgenden Beschreibung stehen die Buchstaben R für den Krümmungsradius, D für den Abstand zwischen den (Linsen-)Flächen N für den Brechungsindex, V für die Abbesche Zahl und T für den Tele-Index.

Ausführungsbeispiel 1

f = 10

T = 1,197

^FNo = ²'⁸⁷

2w = 57^30'

Fläche Nr.	R	4,8462	D	1	N	V
1	-37,7286	1,3550		,834	37,2
2	-10,9661	0,116	1
3	5,3667	0,3985		,80518	25,4
4	8,4179	1,7934	1
5	-8,4179	1,8970		,7725	49,6
6	-3,6498	2,5905	1
7	-8,3693	0,5580		,834	37,2
8

= O,O538/f

= 1,4681/f

333643

•f7-

Die Kurven für sphärische Aberration, Astigmatismus und Verzeichnung(sfehler) finden sich in Fig.

Ausführungsbeispiel 2

f = 10

No

=2,87

2w = 57^24'

Fläche Nr.	R	D	N	V
1	4,7557	1,440	1,8044	39,6
2	-41,0084	0,120
3	-10,71	0,480	1,7847	26,2
4	5,2819	1,600
5	8,304	2,000	1,7725	49,6
6	-8,304	2,560
7	-3,6302	0,560	1,834	37,2
8	-8,0407

T = 1,198

= O,O415/f

_{2 3} = 1,452/f

Ausführungsbeispiel 3

f = 10 F.. = 2,87 2w = 57 31 ' No

Fläche Nr.	R	D	N	V
1	4,7667	1,36	1,834	37,2
2	-34,8295	0,112
3	-11,1529	0,40	1,80518	25,4
4	5,2834	1,80
5	8,48	2,08	1,7725	49,6
6	-8,48	2,44
7	-3,7396	0,56	1,834	37,2
8	-8,9658

T = 1,199

, = 0,0982/f 1/f =

Ausführungsbeispiel 4

333643

f = 10

=2,87

2w = 57 26

10

20

Fläche Nr.	R	D	N	V
1	4,7929	1,440	1,834	37,2
2	-37,1508	0,112
3	-10,7251	0,480	1,80518	25,4
4	5,0617	1,600
5	8,8201	1,840	1,7725	49,6
6	-7,9615	2,720
7	-3,7125	0,56	1,834	37,2
8	-7,9804

T = 1,195

= 0,0181/f

2 3

⁼ 1/43OO/f

25 30

Die Kurven für sphärische Aberration, Astigmatismus und Verzeichnung(sfehler) finden sich in Fig. 5.

35

-10-

Ausführungsbeispiel 5

f = 10

=2,87 2w = 57°32'

Fläche Nr.	R	D	N	V
1	4,7655	1,440	1,8044	39,6
2	-51,0659	0,120
3	-11,0890	0,480	1,7847	26,2
4	5,3157	1,60
5	8,0697	2,00	1,7725	49,6
6	-8,5244'	2,56
7	-3,5572	0,56	1,8044	39,6 ■
8	-7,9360

T = 1,199 1/f = 0,0312/f 1/f = 1,45OO/f

Ausführungsbeispiel 6

f = 10 F„ = 2,87 2w = 56

No

333643

Fläche Nr.	R	D	N	V
1	5,0040	1,360	1,834	37,2
2	-26,5336	0,112
3	-10,2108	0,400	1,80518	25,4
4	5,5457	1,800
5	8,9361	1,760	1,7725	49,6
6	-8,8725	3,067
7	-3,6489	0,560	1,834	37,2
8	-8,3905

T = 1,188 1/f ₂ = O,O9681/f

¹/^f1.2.3 = ¹'^4143/f

Ausführungsbeispiel 7

f = 10

^FNo ^{= 2}'⁸⁷

2w = 56 12

10 15

Fläche Nr.	R	D	1	N	V	2
1	4,7376	1,360		,834	- 37,
2	-31,2778	0,112	1			4
3	-10,4125	0,400		,80518	25,
4	5,4265	1,680	1			6
5	8,8178	1,760		,7725	49,
6	-8,4804	2,640	1			2
7	-3,5532	0,560		,834	37,
8	-8,6972

20

T = 1,156

= 0,1241/f

= 1,4734/f

25 30

35

Ausführungsbeispiel 8

f = 10 F_No = 2,87 2w = 56 12

33364c

10 15

	R	D	N	V
Fläche Nr.	4,7609	1,361	1,834	37,2
1	-20,7085	0,080
2	-10,0598	0,398	1,7847	26,2
3	4,6814	1,798
4	8,4970	1,870	1,713	53,9
5	-8,4970	3,342
6	-3,7758	0,557	1,834	37,2
7	-8,1532
8

20

T = 1,196

= 0,0599/f

₂ 3

^{= 1}'³⁵²³/^f

25 30

Die Kurven für sphärische Aberration, Astigmatismus und Verzeichnung(sfehler) finden sich in Fig. 9.

35

Leerseite

Claims

Patentansprüche

I L

\ 1. /Weitwinkelobjektiv, gekennzeichnet durch eine erste Linsengruppe aus einer bikonvexen Linse, bei der eine stark konvexe Fläche zur Objektseite gerichtet ist, durch eine zweite Linsengruppe aus einer bikonkaven Linse, bei der eine stark konkave Fläche zur Bildseite gerichtet ist, durch eine dritte Linsengruppe in Form einer bikonvexen Linse und durch eine vierte Linsengruppe in Form einer streuenden (negative) Meniskuslinse, deren konvexe Fläche zur Bildseite gerichtet ist, wobei die Linsen in der angegebenen Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, sowie dadurch, daß das Weitwinkelobjektiv den folgenden Bedingungen genügt:

-0,05/f < Vf_{1 2} <0,15/f

1,27/f < 1/f_1>2>3 < 1,55/f

0,22 f < D₆ < 0,36 f

N₁, N₂, N₄ > 1,75 N₃ > 1,68

wobei in obigen Bedingungsgleichungen bedeuten:

f = Brennweite des Gesamtsystems f₁ „ = zusammengesetzte Brennweite von erster und zweiter Linsengruppe

ί_Λ _o _ = zusammengesetzte Brennweite von erster, l · ^ » ο

zweiter und dritter Linsengruppe,

D, = Abstand zwischen dritter und vierter ο

Linsengruppe
R- = objektseitiger Krümmungsradius der

vierten Linsengruppe 35

N. = Brechungsindex von Niter (niter) der i-ten Linsengruppe.
2. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es der Bedingung(sgleichung)

-04 f<R₇ <- 3,2 f,

mit R₇ = objektseitiger Krümmungsradius der vierten Linsengruppe, genügt.

3. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet

durch folgende Daten:

f = 10 F_x. = 2,87

2w = 57^υ3Ο'

Fläche Nr. R D 1 N V ,2 1 4,8462 1,3550 ,834 37 2 -37,7286 0,116 1 Λ 3 -10,9661 0,3985 ,80518 25 4 5,3667 1,7934 1 ,6 5 8,4179 1,8970 ,7725 49 6 -8,4179 2,5905 1 ,2 7 -3,6498 0,5580 ,834 37 8 -8,3693

T = 1,197 Vf₁ „ = 0,538/f

(Fig. 2).

₁ - ., = 1,4681/f

333643c

4. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Daten:

f =

^FNO = ²'⁸⁷

2w = 57

Fläche Nr. R D N V 1 4,7557 1,440 1,8044 39,6 2 -41,0084 0,120 3 -10,71 0,480 1,7847 26,2 4 5,2819 1,600 5 8,304 2,000 1,7725 49,6 6 -8,304 2,560 7 -3.6302 0,560 1,834 37,2 8
I -8,0407

1,198

(Fig. 3).

= O,O415/f

« 1,452/f

5. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Daten:

f = 10

^FNo = ²'⁸⁷

2w = 57 31

Fläche Nr. R D 1 N V 1 4,7667 1,36 ,834 37,2 2 -34,8295 0,112 1 3 -11,1529 0,40 ,80518 25,4 4 5,2834 1,80 1 5 8,48 2,08 ,7725 49,6 6 -8,48 2,44 1 7 -3,7396 0,56 ,834 37,2 8 -8,9658

T = 1,199 Vf₁ ₀ = O,O982/f

j · 4b

₀ ο = 1,4688/f

(Fig. 4),

333643

6. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Daten:

f = 10 F_No = 2,87

2w = 57 26'

Fläche Nr. R D N V 1 4,7929 1,440 1,834 37,2 2 -37,1508 0,112 3 '-10,7251 0,480 1,80518 25,4 4 5,0617 1,600 5 8,8201 1,840 1,7725 49,6 6 -7,9615 2,720 7 -3,7125 0,56 1,834 37,2 8 -7,9804

T = 1,195

= 0,0181/f 1/f

= 1,43OO/f

(Fig. 5).

7. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Daten:

f - 10 F_No =2,87

2w = 57 32¹

Fläche Nr. R D N 39 V 1 4,7655 1,440 1,8044 ,6 2 -51,0659 0,120 26 3 -11,0890 0,480 1,7847 ,2 4 5,3157 1,60 49 5 '8,0697 2,00 1,7725 ,6 6 -8,5244 2,56 39 7 -3,5572 0,56 1,8044 ,6 8 -7,9360

T = 1,199

(Fig. 6).

= O,O312/f

_{2 3}

= 1,45OO/f

8. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Daten:

f = 10 F_No = 2,87

2w = 56 26'

T = 1,188

= O,O9681/f

2 3 ⁼ 1r4143/f

(Fig. 7)

• » -w se ι

9. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet, durch folgende Daten:

f = 10

^FNo = ²'⁸⁷

2w = 56 12'

Fläche Nr. R D 1 N V 2 1 4,7376 1,360 ,834 37, 2 -31,2778 0,112 1 4 3 -10,4125 0,400 ,80518 25, 4 5,4265 1,680 1 6 5 8,8178 1,760 ,7725 49, 6 -8,4804 2,640 1 2 7 -3,5532 0,560 ,834 37, 8 -8,6972

T = 1,156 (Fig. 8).

= 0,1241/f

₂ 3

10. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Daten:

f = 10

^FNO = ²<⁸⁷

2w = 56 12

Fläche Nr. R D N V 1 4,7609 1,361 1,834 37,2 2 -20,7085 0,080 3 -10,0598 0,398 1,7847 26,2 4 4,6814 1,798 5 8,4970 1,870 1,713 53,9 6 -8,4970 3,342 7 -3,7758 0,557 1,834 37,2 8 -8,1532

T = 1,196
(Fig. 9).

= 0,0599/f 1/f.

= 1,3523/f