DE3523611A1 - Kameraobjektiv fuer eine kompaktkamera - Google Patents

Description

ΊΑ-59 243 D-8000 MÜNCHEN 90

SCHWEIGERSTRASSE 2

Olympus Optical _{TELEFON: (o8s)662OJI}

Company Limited, telegram«= protectpatent

Tokyo, Japan telex: _J24070

Kameraobjektiv für eine Kompaktkamera

Die Erfindung betrifft ein Kameraobjektiv mit einer asphärischen Fläche und von kleiner Gesamtlänge für eine Kompaktkamera und bezieht sich insbesondere auf ein Objektiv für eine Kompaktkamera für 35-mm- bzw. Leica-Film.

Objektive für Kompaktkameras für 35-mm bzw. Leica-Film werden im allgemeinen mit Bildfeldwinkeln um 63° ausgeführt. Um Objektive dieser Art sehr kompakt mit einem Televerhältnis von 1,0 oder kleiner konstruieren zu können, muß der hintere Hauptpunkt des gesamten Objektivs vor der ersten Linsenfläche liegen. Die Erfüllung dieser Forderung gelingt mit einem Objektiv, das allgemein als Teleobjektiv benutzt wird und eine als sammelndes Glied ausgelegte vordere Linsengruppe und eine als zerstreuendes Glied ausgelegte hintere Linsengruppe aufweist. Bei Teleobjektiven bzw. Objektiven des Tele-Typs ist es jedoch äußerst schwierig, achsenferne Aberrationen einwandfrei zu korrigieren.

In der DE-OS 29 46 838 ist ein Objektiv beschrieben, das dem erfindungsgemäßen ähnlich ist und nur von sphärischen Linsen gebildet ist. Andererseits ist in der DE-OS 30 39 545 ein Objektiv beschrieben, das auf beiden Seiten der vierten bzw. hinteren Linse asphärische Flächen hat und dazu dienen sollte, das Objektiv gemäß der DE-OS 29 46 838 hinsichtlich

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- -59 24 3-

seiner Leistungen in Randbereichen der Bildebene zu verbessern. Dabei wird ein Kameraobjektiv von kleiner Gesamtlänge für eine Kompaktkamera dadurch erzielt, daß an besonders wirkungsvollen Stellen eine asphärische Fläche zum Korrigieren von Aberrationen in Randbereichen der Bildebene vorgesehen wird, derart, daß die Aberrationen einwandfrei korrigierbar sind. Zur Erfüllung dieses Zwecks ist in der DE-OS 30 39 545 angegeben, daß es ausreichend ist, zwei asphärische Flächen in einem Teil des Objektivs vorzusehen. Die asphärischen Flächen haben jedoch fertigungstechnische Nachteile, weil sie schwierig herzustellen und zu prüfen sind und folglich unvermeidlich entsprechende Kosten verursachen. Für die Fertigung wäre es daher von Vorteil, nur eine asphärische Linsenfläche vorzusehen. Dann aber besteht eine Schwierigkeit darin, dem Objektiv die gleiche optische Leistung zu geben wie einem Objektiv mit zwei asphärischen Flächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein viergliedriges Kameraobjektiv vom Teletyp für eine Kompaktkamera mit nur einer asphärischen Linsenfläche und überlegenen Eigenschaften, einem Bildfeldwinkel von wenigstens 63°, einem Televerhältnis kleiner als 1,0 und einer sehr kleinen Gesamtlänge zu schaffen.

Ein diese Aufgabe lösendes fotografisches Kameraobjektiv ist mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Kameraobjektiv ist so ausgebildet, daß die asphärische Fläche insbesondere eine große asphärische Konstante der 6. Ordnung und eine kleine asphärische Konstante von niedrigerer als der 4. Ordnung hat, derart, daß sie nur bei der Korrektion höherer Ordnung hinsichtlich achsenferner Strahlen wirksam ist, wodurch achsenferne Aberra-

- /- 59

tionen einwandfrei korrigiert werden, ohne achsennahe Aberrationen nachteilig zu beeinflussen, derart, daß ein Bildfeldwinkel von bis zu etwa 63° erzielt und die Gesamtlänge des Objektivs so klein wie möglich gehalten werden kann. Die Zahl der asphärischen Flächen ist auf eins beschränkt, um die Fertigung zu vereinfachen. Eine merkliche Auswirkung auf die Korrektion von Aberrationen kann mit nur einer asphärischen Fläche erzielt werden, wenn sie so ausgelegt ist, daß Terme höherer als 6. Ordnung der asphärischen Fläche sehr viel größer gemacht werden als Terme niedrigerer als 4. Ordnung, und der Luftabstand zwischen einer vorderen und einer hinteren Linsengruppe vergrößert wird. In den Aberrationskennkurven in den beigefügten Zeichnungen ist zu erkennen, daß die Korrektion von Aberrationen insbesondere an einer Stelle, die etwa dem 0,8- bis 0,9fachen der maximalen Bildhöhe entspricht, gegenüber einem Objektiv mit sphärischen Flächen uneingeschränkt verbessert wird, und daß es möglich ist, die gleiche Wirkung wie die eines Objektivs mit zwei asphärischen Flächen zu erzielen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch ein Objektiv einer ersten und

einer zweiten Ausführungsform, Fig. 2 Aberrationskennkurven des Objektivs entsprechend

der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1, Fig. 3 Aberrationskennkurven des Objektivs entsprechend

der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt durch ein Objektiv entsprechend einer

dritten Ausführungsform, und Fig. 5 Aberrationskennkurven des Objektivs nach Fig. 4.

Ein Teleobjektiv für fotografische Stehbildkameras hat eine objektseitig konvexe positive bzw. sammelnde Meniskuslinse, eine zweite, bikonkave Linse, eine von einer Einzellinse oder einer zusammengesetzten Linse (Kittglied) gebildete

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dritte, bikonvexe Linse, und eine vierte negative bzw. zerstreuende Meniskuslinse. Die vierte Linse hat bildseitig eine asphärische Linsenfläche und ist so ausgelegt, daß sie die nachstehenden Bedingungen erfüllt:

(1	)	ο,	45	f	<	f.	- ,	5	0	< 0,
						■ ,	^ r ■
(2	)	0,	15	f	<	d6	<	,2 f

Die Bedingung (1) definiert die Gesamtbrennweite der ersten bis dritten Linse. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (1 ) unterschritten wird, kann die Gesamtlänge des Objektivs mit Vorteil verkleinert werden, jedoch wird die im Rahmen der Erfindung angestrebte Korrektion achsenferner Aberrationen unzureichend, auch dann, wenn eine asphärische Linsenfläche eingeführt wird. Bei Überschreiten des oberen Grenzwertes der ersten Bedingung kann die Gesamtlänge nicht verkleinert werden.

Die zweite Bedingung definiert einen Luftabstand d, zwischen der vorderen Linsengruppe des sammelnden Linsengliedes mit erster, zweiter und dritter Linse, und der hinteren Linsengruppe des zerstreuenden Linsengliedes mit der vierten Linse. Bei Vergrößerung des Luftabstandes d_fi bis zu einem bestimmten Wert, verkleinert sich die Gesamtlänge des Objektivs in vorteilhafter Weise und verbessert sich die Korrektion der Aberrationen. Wenn beispielsweise der Luftabstand d_fi bei gleicher Gesamtlänge vergrößert wird, wird die Brechkraft der vorderen und der hinteren Linsengruppe herabgesetzt, so daß Aberrationen, insbesondere sphärische Aberrationen und Astigmatismus, in vorteilhafter Weise korrigiert werden. Es besteht eine Tendenz zur Verkleinerung der sagittalen und meridionalen Krümmung der Bildfelder, derart, daß Astigmatismus in den Randbereichen einer Bildebene herabgesetzt werden kann. Jedoch ist die Vergrößerung des Luftabstandes dg mit einer Zunahme der Asymmetrie in der vorderen und der hinteren Linsengruppe eines Objektivs verbunden.

^ / - .· ■ -59 243-

Außerdem kann es zur Ausbildung einer Koma in den äußeren Bereichen und zu einer kissenförmigen Verzeichnung kommen. Hier läßt sich jedoch dadurch Abhilfe schaffen, daß die bildseitige Fläche der vierten Linse asphärisch ausgebildet wird, wogegen die objektseitige Fläche die übliche sphärische Fläche (r_R) ist.

Sphärische Aberration, Astigmatismus, Koma und Verzeichnung werden also einwandfrei korrigiert, und auch die mit der Erfindung angestrebte Abbildungsqualität in den Randbereichen der Bildebene wird zugleich verbessert.

Die eingeführte einzige asphärische Linsenfläche soll Aberrationen höherer Ordnung in bezug auf eine Bildebene (Koma von höherer als 5. Ordnung, Verzeichnung von höherer als 5. Ordnung) korrigieren und darf keine nachteiligen Auswirkungen auf sphärische Aberrationen haben, die in einem sphärischen Glied vollständig korrigiert werden können. Solche Forderungen werden in wirkungsvollster Weise durch die Einführung der einen asphärischen Fläche erfüllt, die einen untenliegenden achsenfernen Strahl, einen obenliegenden Hauptstrahl, asphärische Konstanten von niedrigerer als 4. Ordnung auf der bildseitigen Fläche der vierten Linse und somit niedriger als auf ihrer objektseitigen Fläche, sowie große asphärische Konstanten höherer als 6. Ordnung hat.

Unter der Voraussetzung, daß sich die asphärische Fläche mit folgender Formel ausdrücken läßt:

^X8 -

und daß die Summe aller Terme, ausgenommen dem oben angegebenen sphärischen Term,

AYg + Byg + Cyg + Dy₈° = Δχ^

. ■-* -6/- — 59 243

betragt, sollen auch die nachstehenden Bedingungen erfüllt sein:

Ux₈I < 5 ·10"⁴ · f (y₈ < 0,1 f) und IAy11 < 0,1 |By||

(wenigstens innerhalb der Grenzwerte von 0,15 f < y₈ < 0,2 f).

Daß bei achsennahen Strahlen sphärische Aberrationen und Aberrationen niedrigerer Ordnung einwandfrei korrigiert werden, ist in der DE-OS 29 46 838 beschrieben. Folglich sollen die vorstehend angegebenen Bedingungen erfüllt sein, damit nicht durch Verzeichnungen höherer Ordnung auf der negativen Seite eine merkliche kissenförmige Verzeichnung erzeugt wird, damit die Korrektionen von Aberrationen gemäß der DE-OS 29 46 838 nicht nachteilig beeinflußt werden, damit die Koma höherer Ordnung beseitigt wird und durch Verbessern der Apertur in Randbereichen des Bildfeldwinkels für ausreichend viele Randstrahlenbündel gesorgt wird. Das Abweichen von diesen Bedingungen ist insofern nachteilig, als bei achsennahen Strahlen Verzeichnungen und Aberrationen niedrigerer Ordnung verstärkt auftreten.

Um eine weitere Verbesserung der Korrektionen von Aberrationen zu erreichen, sind die folgenden Bedingungen (4) bis (8) angezeigt.

(4)	0,02	f <	d4	< 0,087 f
(5)	0,09	f <	d5	< 0,16 f
(6)	0,02	f <	d2	< 0,04 f
(7)	0,5	f <	If4I	< 2,0 f
(8)			V3	< 58,0

- Ä - ' "59 243

zweiten und der dritten Linse. Bei Überschreiten des oberen Grenzwertes der Bedingung (4) nimmt die Gesamtlänge des Objektivs zu, und wird es schwierig, Astigmatismus über der gesamten Bildebene zu korrigieren. Wird der untere Grenzwert der Bedingung (4) unterschritten, ist es aufgrund der gegenseitigen mechanischen Störung zwischen zweiter und dritter Linse unmöglich, eine ausreichend befriedigende Apertur zu erzielen.

Die Bedingung (5) begrenzt die Dicke der dritten Linse. Bei Überschreiten des oberen Grenzwertes dieser Bedingung wird Astigmatismus in vorteilhafter Weise über der gesamten Bildebene korrigiert, es besteht jedoch die Gefahr einer Vergrößerung der Gesamtlänge. Wird der untere Grenzwert unterschritten, wird die Korrektion von Astigmatismus schwierig.

Die Bedingung (6) legt den Luftabstand zwischen der ersten und der zweiten Linse fest. Bei Überschreiten des oberen Grenzwertes dieser Bedingung wird die Korrektion von sphärischen und chromatischen Aberrationen schwierig. Außerdem besteht die Gefahr einer Vergrößerung der Gesamtlänge des Objektivs. Wird der untere Grenzwert unterschritten, wird es aufgrund der gegenseitigen mechanischen Störung zwischen erster und zweiter Linse schwierig, eine befriedigende Apertur zu erreichen, was zu zu wenig Randstrahlen führt.

Die Bedingung (7) definiert die Brennweite der vierten Linse. Bei Überschreiten des oberen Grenzwertes dieser Bedingung werden zwar Aberrationen in vorteilhafter Weise korrigiert, es besteht jedoch die Gefahr der Vergrößerung der Gesamtlänge des Objektivs. Wird der untere Grenzwert unterschritten, wird die Verkleinerung der Gesamtlänge einfach, die Korrektion von Aberrationen jedoch umständlich. Insbesondere werden achsenferne Aberrationen (Koma und Verzeichnung) nicht vollständig korrigiert, auch nicht, wenn eine asphärische Fläche eingeführt wird.

asphärische Fläche eingeführt wird.

- -59 243·-· -

Die Bedingung (8) legt die Abbesche Zahl der konvexen Linse der dritten Linsengruppe fest und betrifft die Korrektion von chromatischer Koma in ganz unten liegenden Randstrahlen achsenferner Aberrationen. Ist ν- (^v, t>^ei der Ausführungsform 3) größer als 58, wird die g-Linie der ganz unten liegenden Randstrahlen überkorrigiert, mit anderen Worten, es besteht die Gefahr, daß die Queraberration (Farbvergößerungsfehler) in nachteiliger Weise einen negativ großen Wert annimmt.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. In den Figuren stellen r, bis r_g Krümmungsradien an den Oberflächen der Linsen dar, d, bis d₇ Dicken der Linsen und dazwischenliegenden Luftabstände, n, bis n. Brechzahlen der Linsen, und ν bis v. die Abbeschen Zahlen der Linsen.

Ausführungsform 1

F/3.5, f = 100 r₁ = 27,3450

Cl₁ = 10,2642 V₂ = 66,4902

d₂ = 2,9326 r₃ = -170,0328

OU = 2,9326

= 3,8124

Ti₁ = 1,71300

= 53,84

n₂ = 1,78470

= 26,22

59 243

d₅ - 9,7950 r₆ = -76,H065

d₆ = 16,0130 r_? = -16,3299 d₇ - 3,8121*

= 1,62588 - 35,70

1,119216 = 57,50

Tg = -22,7751 (asphärische Fläche) Televerhältnis = 0,999

T_{1 2} 3 = 70,308 f

Asphärische Konstanten:

Ausführungsform 2

F/3.5, ΐ = loo V₁ = 27,1336

O₁ = 9,9707 r₂ = 75,7176

d₂ = 2,9326 r₃ = -155,5389

d₃ = 2,9326 r^ = Hl,2871

djj = 1|,1O56 r₅ = 55,1050 d₅ = 9,79^7

A = -0,16357 = -1^5,663
-6

10

B = -0,96563 * 10

"⁸

C = 0,1*8176 χ ίο D = 0,59552 x

U₁ = 1,69350 = 53,23

n₂ = 1,781170 ν = 26,22

n₃ = 1,63636 = 35,37

r₆ = -71,0312 d₆ = 15,6137

r_? = -17,1978 d_? = 3,8123

η₄ = 1,149216

Γη = -25,1689 (asphärische Fläche) Televerhältnis = 0,994 f = 68,636

f₄ = -131,001 Asphärische Konstanten:

. .59 243

= 57,50

A = 0,lW0 x 10~⁶, _ß .._Ofl8213i, _{x 10}-8_f C = 0,48225 ^x 10"¹¹, D = 0,59341 ^x 10~¹⁷,

Ausführungsform

P/2.8, f = T₁ = 31,7092

Cl₁ = 8,7977 T₂ = 106,7411

d₂ = 2,0528 T₃ = -388,0983

d₃ = 2,9326 r₄ = 69,5001

d₄ = 8,4165 T₅ = 123,2508

d_5a = 2,6394 T₆ = 44,6919

d_5b = 12,0235 U₁ = 1,74100

= 52,68

n_o = 1,80518 ν = 25,43

n_3a = 1,51633

n_3b = 1,62012

= 64,15

= 49,66

- \/- ' 59

^d6 = 16,2438
r₈ = -19,0197

d₇ = 3,4311 n_k = 1,49216 v^ = 57,50

1» s -31,5797 (asphärische Fläche)

Televerhältnis = 0,994

^fl,2,3 ^{= 68}>^W fj, = -106,789

Asphärische A = 0,19703 x 10~^,

Konstanten: _{ß =} .^_{12836 χ} ^

C = 0,29033 x ΙΟ**¹⁰ D = -0,41649 x ΙΟ"¹³

- /R.
Leerseite -

Claims (6)

Ansprüche

1. Kameraobjektiv von kleiner Gesamtlänge für eine Kompaktkamera, mit einer als objektseitig konvexe sammelnde Meniskuslinse ausgebildeten ersten Linse, einer zweiten, bikonkaven Linse, einer dritten, bikonvexen Einzel- oder zusammengesetzten Linse, und einer vierten, zerstreuenden Meniskuslinse,
dadurch gekennzeichnet , daß

- die vierte Linse bildseitig eine asphärische Linsenfläche hat und

- das Objektiv so ausgelegt ist, daß es die nachstehenden Bedingungen erfüllt:

(1) 0,45f<f₁₂₃<0,75f

(2) 0,15 f < d, < 0,2 f,

worin bedeuten:

f die Brennweite des Objektivs,

If

die Gesamtbrennweite der aus der ersten, zweiten

und dritten Linse bestehenden Linsengruppe, und d, den Luftabstand zwischen der dritten und der vierten

Linse.

2. Kameraobjektiv nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die vierte Linse bildseitig eine asphärische Linsenfläche hat, die so ausgelegt ist, daß sie, wenn ihre Formel lautet:

/2

- 2 - 59 243

^Χ8 * ⁺ AyJ + By *

A ²

- (y₈/r₈)

und die Summe aller Terme, ausgenommen dem sphärischen Term, durch die Gleichung

Ay₈ ⁺ By jj + Cy^ *⁰

gegeben ist, den Bedingungen

Δχ₈ < 0 und I Ax₈1 <5 -10~⁴ f (y_g < 0,1 f) genügt sowie die weitere Bedingung

IAy^I < 0,1 |By||

wenigstens innerhalb der Grenzen von 0,15 f < y₈ <_ 0,2 f erfüllt,
wobei A, B, C und D asphärische Konstanten bedeuten.

3. Kameraobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ferner die Bedingungen

(4) 0,02 M-I (5) 0,09 f < (6) 0,02 f < (7) 0,5 f < (8) ^{: d}4 * ^{C d}5 ' ^cl^f ₄l * ^V3 ^< : 0,087 f : 0,16 f : 0,04 f : 2,Of : 58,0

erfüllt sind, worin d eine Linsendicke und einen Luftabstand und ν _ die Abbesche Zahl von Glas der dritten, bikonvexen Linse bedeuten.

- 3 - 59

4. Kameraobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Linse eine Einzellinse mit den nachstehenden Daten ist;

F₁ = 27,3450

U₁ = 10,2642 U₁ = 1,71300 V₁ = 53,84 T₂ = 66,4902

d₂ = 2,9326

r- = -170,0328

d₃ = 2,9326 n₂ = 1,78470 V₃ = 26,22

r^ = 40,3043

Ci₁₁ = 3,8124 r₅ = 49,0974

^₅ = 9,7950 n₃ = 1,62588 V₃ = 35,70

r₆ = -76,4065

dg = 16,0130 V₁ = -16,3299

d₇ = 3,8124 n_k = 1,49216 V₁₁ = 57,50 Γη = -22,7751 (asphärische Fläche) P/3.5, f = Televerhältnis = 0,999 ^fT ρ ο = 70,308

Asphärische Konstanten:

A = -0,16357 x 10"⁶, B = -0,96563 x 10~⁸, C = 0,48176 x 10"¹¹, D = 0,59552 x ΙΟ"¹⁷.

- 4 - - ' "59

5. Kameraobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Linse eine Einzellinse mit den nachstehenden Daten ist:

V₁ = 27,1336

Cl₁ = 9,9707 1I₁ = 1,69350 V₁ = 53,23 v₂ = 75,7176 d₂ = 2,9326

r₃ = -155.5389

Cl₃ = 2.9326 n₂ = 1.78Ί70 V₃ = 26.22

I^ = 41.2871

Cl₂₁ = H. 1056 V₅ = 55-1050

d₅ = 9.79^7 n₃ = 1.63636 V₃ = 35.37 V₆ = -71.0312

d₆ = 15.6137 V₇ = -17.1978

d_? = 3.8123 n^ = I.49216 V^ = 57.50 rg = -25.I689 (asphärische Fläche) F/3.5, f=ioo

Televerhältnis = 0.99^ f.

1.2.3 " ^w" fjj = -131.001

Asphärische Konstanten:

A = O.lil44O x 10~⁶, B = -0.8213¹I * ΙΟ"⁸,

C = 0.48225 * ItT¹¹, D = 0.593²U ^x 10"¹⁷.

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6. Kameraobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Linse ein Kittglied aus einer zerstreuenden und einer sammelnden Linse mit den nachstehende Daten ist:

T₁ = 31.7092

Ci₁ = 8,7977 Ti₁ = 1,7¹UOO ν_χ = 52,68

V₂ = 106,7*111

d₂ = 2,0528 r₃ = -388,0983

d₃ = 2,9326 n₂ = 1,80518 V₂ = 25,^3 r₄ = 69,5001

d₄ = 8,4165 T₅ =123,2508 ^d5a ^{= 2}'^{639il n}3a ^{= 1}^^1β^ ^v _3a ^{= 6k}>¹⁵

Tg = 44,6919

d_5b = 12,0235 n_3b = 1,62012 ν = 49,66 r₇ = -114,4013

dg = 16,2438 r₈ = -19,0197

d_? = 3,4311 n^ = 1,49216 V₁₁ = 57,50

r_q = -31,5797 (asphärische Fläche) P/2.8, f = Televerhältnis = 0,994 f₁₂₃ ^s 68,446 f^ = -106,789

Asphärische Konstanten:

A = 0,19703 x ΙΟ"⁶, B = -0,12836 x 10"⁷,

C = 0,29033 * 10"¹⁰, D = -0,41649 χ 10~¹³.