DE3610472A1

DE3610472A1 - Klein-zoomobjektiv

Info

Publication number: DE3610472A1
Application number: DE19863610472
Authority: DE
Inventors: Yoshisato Higashikurume Tokio/Tokyo Fujioka
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1986-10-09
Also published as: US4733952A; DE3610472C2; JPH0752256B2; JPS61221719A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Standard-Zoomobjektiv, in welchem eine Zerstreuungsgruppe an der Vorderseite angeordnet ist, das vom Weitwinkel- bis zu einem mittleren Telebereich reicht, geringe Größe und hervorragende Aberrationseigenschaften hat, und bezieht sich insbesondere auf ein hoch kompaktes Zoomobjektiv.

Ein Zoomobjektiv, das den Weitwinkelbereich einschließt und etwa das Zweifache eines Zoomverhältnisses aufweist, besteht aus einer Zerstreuungsgruppe an der Vorderseite und einer Sammelgruppe an der Hinterseite und einem Verschiebeglied aus zwei Gruppen zum Ausführen der Brennweitenänderung, in dem ein Zwischenraum zwischen den zwei Gruppen verändert wird. Ein solches Objektiv ist allgemein bekannt. Dieses Linsensystem hat jedoch den Nachteil, daß die Gesamtlänge vergrößert ist, weil die Konstruktion auf dem Retrofokustyp basiert. Um das oben beschriebene System zu verkleinern, kann man die Brechkraft der vorgenannten vorderen und hinteren Linsengruppen vergrößern·

Dies hat jedoch den Nachteil, daß sowohl die vordere als auch die hintere Gruppe in der Brennweite vermindert werden und daß ein Zwischenraum zwischen Hauptpunkten der vorderen und hinteren Gruppe ebenfalls proportional auf die örtliche Länge kleiner wird, um die die vorderen und hinteren Gruppen einander angenähert werden, was zur Folge hat, daß Linsen der vorderen Gruppe und der hinteren Gruppe in Berührung miteinander gelangen, sodaß sie die längste Brennweite nicht erreichen lassen.

— 5 —

In der JP-OS 111,013/83 sind Maßnahmen beschrieben, mit denen das oben beschriebene Problem überwunden werden kann, wonach die Brechkraft sowohl der vorderen als auch der hinteren Linsengruppe groß ist und Einrichtungen vorgesehen sind, die die längste Brennweite vergrößern. Sie bestehen aus einer Anordnung, bei der eine feste Zerstreuungslinse an der Rückseite (Bildseite) der hinteren Gruppe angeordnet ist.

In einem solchen Fall wird die Brechkraft sowohl der vorderen als auch der hinteren Gruppe groß, was Schwierigkeiten bei der Korrektur von Aberrationen zur Folge hat.

f\ Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zoomobjektiv anzugeben, bei dem die vorgenannte vordere Linsengruppe eine erste Gruppe mit negativer Brechkraft umfaßt und die vorgenannte hintere Linsengruppe in eine zweite Gruppe, die eine positive Brechkraft hat, und eine dritte Gruppe, die eine positive Brechkraft hat, unterteilt ist und bei der die Vergrößerung der Brechkraft, die aus der Verkleinerung resultiert, verteilt und abgeschwächt ist, und bei dem die zweite Gruppe und die dritte Gruppe mit unterschiedlichen Verschiebegrößen auf der optischen Achse in der Brechkraft verändert werden, um dadurch hervorragende Aberrationen trotz geringerer Linsenanzahl sowie eine äußerst kleine Baugröße zu erzielen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch angegebene Erfindung gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Unteransprüche.

Die Bedingung (l) betrifft den Brennweitenbereich der ersten Gruppe, um das Zoomobjektiv zu verkleinern und Aberrationen zu verbessern.

Wenn die untere Grenze der Bedingung (l) überschritten wird, dann ist das für die Baugrößenverringerung vorteilhaft, hat jedoch andererseits Nachteile, weil die negative Brechkraft der ersten Gruppe zu stark wird, sodaß die verschiedenen Aberrationen, einschließlich einer sphärischen Aberration, verschlechtert werden. Wenn der obere Grenzwert überschritten wird, sind Aberrationen gut korrigiert, die Baugrößenverringerung, die die Erfindung anstrebt, kann jedoch nicht erzielt werden.

Die Bedingungen (2) und (3) betreffen den Umfang der Verschiebung der zweiten und dritten Gruppen in Verbindung mit dem variablen Brechungsvermögen und stehen dafür, daß bei der Veränderung des Brechungsvermögens von der kurzen Brennweite ausgehend zur langen Brennweite der Umfang der Bewegung der dritten Gruppe auf der optischen Achse in Richtung auf das Objekt kleiner als der Umfang der Bewegung der zweiten Gruppe in Richtung auf das Objekt ist.

Wenn in dem aus zwei Gruppen bestehenden Zoomobjektiv einer Zerstreuungslinsengruppe an der Vorderseite eine Blende vor der hinteren Sammellinsengruppe oder dazwischen angeordnet ist, wird die Eintrittspupille bei großer Brennweite gegen das Objekt im Vergleich zum Zustand bei kleiner Brennweite verschoben. Dies folgt aus der Tatsache, daß bei Einstellung der großen Brennweite die hintere Sammellinsengruppe gegen das Objekt bewegt wird. Als Folge davon treten bei Einstellung der großen Brennweite Randstrahlen in großem Umfang ein, und eine Korrektur des Koma wird ebenfalls schwierig. Speziell im Falle einer Baugrößenverringerung, wie bei der vorliegenden Erfindung, nimmt diese Tendenz zu. Eine feste Blende kann an der Rückseite (Bildseite) der hinteren Gruppe angebracht" werden, um dadurch Koma bei der langen Brennweite zu verhindern, führt jedoch

zu dem Nachteil, daß die Randstrahlen bei der langen Brennweite außerordentlich stark abnehmen.

Die Bedingungen (2) und (3) der vorliegenden Erfindung werden angewandt, wenn beim Zoomen die dritte Gruppe mit positivem Brechungsindex so eingerichtet ist, daß sie einen geeigneten Verschiebeweg in einem Bereich hat, der kleiner ist als der der zweiten Gruppe, um dadurch die Randstrahlen im gesamten Bereich zwischen der kurzen Brennweite und der langen Brennweite gleich zu machen, um dadurch ein Zoomobjektiv zu erhalten, das eine geringe Baugröße und ein hervorragendes Koma hat.

Die Bedingung (2) ist auch bei der Verminderung von Verzeichnungsänderungen wirksam, die aus einer variablen Brechkraft resultieren, zusammen mit der Bedingung (4).

Allgemein gesagt, bei der kurzen Brennweite nimmt eine negative Verzerrung zu, weil als erstes eine Linsengruppe negativer Brechkraft und dahinter eine Linsengruppe positiver Brechkraft kommt. Bei der großen Brennweite nimmt eine positive Verzerrung zu, weil eine Linsengruppe positiver Brechkraft gegen das Objekt bewegt wird. Andererseits ist bei der vorliegenden Erfindung die dritte Gruppe positiver Brechkraft hinter der zweiten Gruppe und im Abstand zu jener angeordnet, wenn jene in Richtung auf die lange Brennweite verschoben ist, und daher tritt bei langer Brennweite eine positive Verzerrung selten auf, und eine Verzerrungsänderung, die aus der Brennweitenänderung resultiert, kann minimiert werden.

Die Bedingung (4) betrifft die Verteilung der Brechkraft auf die zweite Sammellinsengruppe und die dritte Sammellinsengruppe. Die zweite und die dritte Gruppe sind von

kleiner Bauart trotz geringerer Linsenanzahl, und dennoch ist Aberrationen gut Rechnung getragen. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (4) überschritten wird, hat dies eine geringere Wirkung der dritten Gruppe zur Folge und die von der zweiten Gruppe aufzubringende Brechkraft wird zu groß. Die sphärische Aberration und die Flachheit des Bildes werden daher gestört. Wenn der obere Grenzwert überschritten wird, dann ist die Brechkraft der dritten Gruppe groß und die Brechkraft der zweiten Gruppe ist vermindert, wodurch die sphärische Aberration und die Flachheit des Bildes verbessert werden, während die Brechkraft sowohl der ersten Gruppe als auch der zweiten Gruppe werden herabgesetzt, sodaß die Baugrößenverringerung, die das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, nicht erreicht werden kann.

Die Bedingung (5) ist so getroffen, daß die dritte Gruppe aus einer Meniskussammellinse besteht, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist.

Wenn die dritte Gruppe in den Bereich der Bedingung
fällt, kann sogar eine einzelne Linse in ausreichendem Maße hervorragende Aberrationen, einschließlich einer chromatischen Aberration, erzielen. In diesem Falle besteht die dritte Gruppe aus einer Meniskuslinse, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist, wodurch man ein exzellentes Koma im Randbereich erzielen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1, 3 und 5 Axialschnitte des Aufbaus von Ausführungsformen 1, 2 und 3 eines Klein-Zoomob jektivs nach der vorliegenden Erfindung;

Figuren, 2, k und 6 graphische Darstellungen der Relativbewegungen der entsprechenden Linsengruppen in den Ausführungsformen 1, 2 und 31 und

Figuren 7» 8 und 9 Aberrationskurven der Ausführungsformen 1, 2 und 3.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die alle der vorgenannten Bedingungen erfüllen, werden nachfolgend erläutert. In Tabellen ist r. der Krümmungsradius der sphärischen Fläche, mit d. die axiale Linsendicke oder ein Luftzwischenraum, und mit n. und μ. der Brechungsindex und die Abbe'sehe Zahl des Linsenmaterials zu einer d-Linie bezeichnet .

- 10 -

Ausführungsform

f=36 - 68 1 : 3.4 - 4.7 Bildwinkel 64.6° - 35.2° T₁= 32.744

d,=1.90 Ti₁=I

r₂=16.940 d₂=7.76

r₃=-145.408

d₃=1.79 n₂-l.69680 v r₄= 145.408 d₄=0.48

r₅=23.032 d₅=2.93 n₃-l.76182 v₃=26.6

r₆=30.477 = variabel

r_?=23.243 d_?=3.05 n₄=l.71300

d₈= 1.99

r_g=16.693 d'₉ = 2.85 Ti₅ = I.71300 ν,

r_lo-31.549

d₁₀= 0.962 r₁₁=-680.000 d_1L«2 .25 Ti₆ = I.80518 v₍

- 11 -

d₁₂=2.95

r₁₃=85.700

r_1A=-38.821

^U14 Γ₁₅=38.993

r,_£=45.010 Ib

.55 n_?-l.68893

variabel

.00 n₈-l.51680

0₇·=31.2

f	36.0	49.477	68.0
^d6	21.692	9.518	0.656
^d14	2.585	6.339	11.555
bf	38.92	44.55	52.38

f₁=-50

f₂=34.4

f₃=507

f
bf

f..

Zusammengesetzte Brennweite des Gesamtsystems Brennweite von der Rückseite des Gesamtsystems Brennweite der ersten Gruppe Brennweite der zweiten Gruppe Brennweite der dritten Gruppe

- 12 -

- 12 Ausführungsform 2

f=36 - 68 1 : 3.4 - 4.7 Bildwinkel 64.6° - 35.2° T₁= 31.787

d₁ = 1.89 H₁ = LOgOeO _V]L=55.5

r₂=16.701

d₂=7.63

r₃=-157.703

d₃=1.79 n₂-l.69680 v₂=55.5

r₄=129.564

d₄=0.12

r₅=22.286

d₅=2.93 n₃-l.76182 v₃=26.6

r₆=29.384

d,= variabel

r_?=22.514

d_y=2.93 n₄-l.71300 v₄=53.9

r_g=-2304.960

d_e-1.91

r_g=16.038

d₉=2.70 n₅=l.71300 v₅=53.9

r_lo=29.888

d_lo=O.99

.92 n₆-l.80518 v₆=25.5

- 13 -

017

d₁₂=3.20

.68893

r₁₄=-39.472 d,,= variabel

r₁₅=157.016

Γ_Ί,=184.245 Io

.23 n_a-l.51680

v₈=64.2

f₃=2000

f	36.0	49.477	68.0
^d6	21.883	9.627	0.709
^d14	2.316	6.795	12.966
b£	38.89	43.37	49.54

f
bf

Ausführungsform 3

f=36 - 68 1 : 3.A - 4.7 Bildwinkel 64.6° - 35.4°

.5

r₂=17.315

d₂=7.50

r₃=-142.417

d₃=1.84 n₂»l.69680

r₄=145.938

d₄=0.46

r₅=23.437

d₅=2.97 n₃-l.76182 v₃=26.6

= 3L219

d,= variabel
ο

r_?=24.748

d_?=2.99 n₄»l.71300 v_A=53.9

r_g=-712.429

dg=1.98

r_g=17.213

d₉=3.10 n₅-l.71300 v₅=53.9

.004

d_lo=O.97

-379.221

d,,=3.00 n_A-l.80518 v,=25.5

11 O D

- 15 -

r₁₂-15.163

r₁₃=156.379 d₁₃=2.67 n_?=l.68893

— 36.529

(j = variabel 14

r₁₅=36.620

d₁₅=2.09 Hg=I.51680

T₁, = 52.100
Id

v₇=31.2

Vg=64.2

f	36.0	49.477	68.0
^d6	22.682	9.949	0.660
^d14	0.989	4.848	10.288
bf	39.35 ■	45.14	53.30

f₁=-52.5

f₂=36.6

f₃=228

f
bf

f _M

- 16 -

Die Länge von der Vorderfläche des Objektivs zur Bildfläche bei der mittleren Brennweite (f = 49,477), bei der die Gesamtlänge des Objektivs nahezu bei minimum ist, ist extrem klein. Um ein Maß dafür anzugeben, welche Baugrößenverringerung bei den Ausführungsformen von Objektiven nach der Erfindung erzielbar ist, seien folgende Zahlen genannt, die sich jeweils auf die längste Brennweite (f = 68) beziehen:

Ausführungsform 1: 1,38 mal
Ausführungsform 2: 1,36 mal und
Ausführungsform 3'· 1»39 mal.

Die Aberrationskurven der Ausführungsformen 1, 2 und 3 sind in den Figuren 7» 8 bzw. 9 gezeigt.

In den Figuren 7 bis 9 steht (A) für die kürzeste Brennweite f = 36, (B) für die mittlere Brennweite f = 49,477 und (C) für die längste Brennweite f = 68.

In den Zeichnungen bezeichnet SA die sphärische Aberration, SC den Sinuszustand, S die Sagittal-Brennlinie und M die Tangential-Brennlinie.

Wie aus den Figuren 7 bis 9 hervorgeht, werden die verschiedenen Aberrationen im gesamten Brennweitenbereich gut korrigiert trotz der Tatsache, daß bei diesen Ausführungsformen der Minimalabstand von der Vorderfläche des Objektivs zur Bildfläche sehr klein ist, nämlich kleiner als 1,39 mal der längsten Brennweite.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Klein-Zoomobjektiv, bestehend, von der Objektseite aus gesehen, aus einer ersten Linsengruppe mit negativer Brechkraft, einer zweiten Linsengruppe mit positiver Brechkraft und einer dritten Gruppe mit positiver Brechkraft, wobei beim Zoomen von kurzer Brennweite zu langer Brennweite auf der optischen Achse die erste Gruppe zunächst gegen das Bild und, auf halbem Wege, in umgekehrter Richtung gegen das Objekt bewegt wird oder nichtlinear gegen das Bild bewegt wird, um eine Änderung der Fokuslage zu korrigieren, die zweite Gruppe gegen das Objekt bewegt wird, um eine Brennweitenveränderung zu erzielen, und die dritte Gruppe gegen das Objekt in einem Ausmaß bewegt wird, das sich von dem der zweiten Gruppe unterscheidet, um eine Brennweitenveränderung hervorzurufen, wobei das Zoomobjektiv die folgenden Bedingungen erfüllt:

X / EK - 2 -

• (089)988272-74 Telekopterer: (089)983049 Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) J

Telex: 524560 Swan d KaIIe Infotec 6350 Gr. II +III Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ70020011) Swift Code: HYPO DE MM \

npiifsche Bank München 3743440 (BLZ 70070010) **

(ι) o.6fT < I f I < o.85f τ

^{(2) d}2.3 ^w < ^d2.3 ^T

(3) bfw < bfT

(k) O.O1 < f₂ / f < 0.2 (f₂ > O, f > O)

(5) r_ R > 0
J ·

wobei

f : Brennweite der ersten Gruppe
f : Brennweite der zweiten Gruppe
f : Brennweite der dritten Gruppe

fT : zusammengesetzte Brennweite des Gesamtsystems bei der längsten Brennweite

d_{o o}w : Linsenabstand zwischen der zweiten und der Z. 3

dritten Gruppe bei der kürzesten Brennweite

« d T : Linsenabstand zwischen der zweiten und der

^ dritten Gruppe bei der längsten Brennweite

• bfw : Brennpunktsabstand des Gesamtsystems von der

Linsenrückseite bei der kürzesten Brennweite
bfT : Brennpunktabstand des Gesamtsystems von der

Linsenrückseite bei der längsten Brennweite

r R : Krümmungsradius der sphärischen Fläche auf j ·

der Bildseite der Linse der dritten Gruppe.

2. Klein-Zoomobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Gruppe, von der Objektseite her gesehen, besteht aus einer Meniskus-Zerstreuungslinse, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist, einer Doppelkonkav-Zerstreuungslinse und einer Meniskus-Sammellinse, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist, die zweite Gruppe besteht aus wenigstens drei Sammellinsen und einer einzelnen Zerstreuungslinse, und die dritte Gruppe besteht aus einer einzelnen Meniskus-

Sammellinse, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist.