DE3610472C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vario-Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein bekanntes Vario-Objektiv, das den Weitwinkelbereich einschließt und ein Brennweitenänderungsverhältnis von etwa 2 aufweist, besteht aus einer negativen Linsengruppe 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 Objektiv hat jedoch den Nachteil, daß die Gesamtlänge vergleichsweise groß ist, weil es vom Typ umgekehrter Teleobjektive ist. Um das Objektiv kleiner zu machen, kann man die Brechkräfte der vorgenannten vorderen und hinteren Linsengruppe 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 kleiner wird, um die die vordere und hintere Gruppe im wesentlichen einander angenähert werden können. Es läßt sich somit keine große Objektivbrennweite einstellen.

In der JP-OS 1 11 013/83 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, so daß Einrichtungen vorgesehen werden müssen, die die längste Brennweite vergrößern. Sie bestehen aus einer Anordnung, bei der eine ortsfeste Zerstreuungslinse auf der Rückseite (Bildseite) der hinteren Gruppe angeordnet ist.

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

Aus der US-PS 44 65 343 ist bereits ein kompaktes Vario-Objektiv bekannt, das aus einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft, einer zweiten Linsengruppe positiver Brechkraft und einer dritten Linsengruppe positiver Brechkraft besteht. Bei der Brennweitenverstellung kann der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe und auch der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe verändert werden, derart, daß bei der Verstellung von der kleinsten zur größten Objektivbrennweite die erste Linsengruppe zunächst gegen das Bild und dann gegen das Objekt bewegt wird oder nicht-linear gegen das Bild bewegt wird, um die Bildebene in derselben Lage zu halten, die zweite Gruppe gegen das Objekt bewegt wird und die dritte Gruppe gegen das Objekt bewegt wird, jedoch in einem Ausmaß, das sich von dem der zweiten Linsengruppe unterscheidet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein gut korrigiertes Vario-Objektiv der aus der US-PS 44 65 343 bekannten Art zu schaffen, und zwar mit vergleichsweise großem Bildfeld und kurzer Baulänge.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch die Anordnung einer relativ stark negativen Brechkraft objektseitig in der ersten Linsengruppe erhält man beim Vario-Objektiv nach der Erfindung bei etwa gleicher hauptebenen Lage der ersten Linsengruppe und gleichem Öffnungsstrahlenbündel hinter dieser Gruppe eine effektive Lageverschiebung der ersten Linsengruppe zur Bildseite und bei auch bezüglich ihrer Lage unveränderter zweiter und dritter Linsengruppe eine Verkürzung des Objektivs.

Durch die im Vergleich zur Brechkraft der dritten Linsengruppe große Brechkraft der zweiten Linsengruppe erhält man zwar eine Konzentrierung der Brechkraft des aus der zweiten und dritten Linsengruppe bestehenden Teilsystems des Objektivs auf die zweite Linsengruppe, da aber die zweite Linsengruppe dort angeordnet ist, wo die Durchtrittshöhen der Öffnungsstrahlen groß sind, wird eine kleine Gesamtlänge des Objektivs erzielt. Dabei ist aber die Summe der Linsengruppen- Brechkräfte des oben genannten Teilsystems vergleichsweise klein, so daß trotz der erwähnten Konzentrierung der Brechkraft im oben genannten Teilsystem auf die zweite Linsengruppe noch eine vergleichsweise gute Abbildungsleistung des Objektivs erzielt wird.

Die Bedingung (4) nach der Erfindung betrifft die Verteilung der Brechkraft auf die zweite Linsengruppe und die dritte Linsengruppe. Die zweite und die dritte Gruppe sind von kleiner Bauart trotz geringerer Linsenanzahl und dennoch sind die Aberrationen gut korrigiert. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (4) überschritten wird, hat dies eine geringere brechende Wirkung der dritten Linsengruppe zur Folge und die von der zweiten Linsengruppe aufzubringende Brechkraft wird zu groß. Die sphärische Aberration und die Bildfeldkrümmung nehmen daher zu. Wenn der untere Grenzwert unterschritten wird, dann ist die Brechkraft der dritten Linsengruppe groß und die Brechkraft der zweiten Linsengruppe ist vermindert, wodurch die sphärische Aberration und die Ebenheit des Bildes verbessert werden, während die Brechkraft sowohl der ersten Linsengruppe als auch der zweiten Linsengruppe herabgesetzt werden, so daß die Verringerung der Abmessungen des Objektivs nicht erreicht werden kann.

Wenn die dritte Linsengruppe in den Bereich der Bedingung (4) fällt, kann jedoch sogar eine einzelne Linse in ausreichendem Maße hervorragende Aberrationen einschließlich einer chromatischen Aberration erzielen. In diesem Fall besteht die dritte Linsengruppe aus einer Meniskuslinse, deren konvexe Oberfläche dem Objekt zugewandt ist, wodurch man eine exzellente Korrektur der Koma im Randbereich erzielen kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 3 und 5 Axialschnitte des Aufbaus von Ausführungsformen 1, 2 und 3 eines Varioobjektivs nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2, 4 und 6 graphische Darstellungen der Relativbewegungen der entsprechenden Linsengruppen bei den Ausführungsformen 1, 2 und 3, und

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

Ausführungsformen mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung, die alle die vorgenannten Bedingungen erfüllen, werden nachfolgend erläutert. In Tabellen ist mit r_i der Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche, mit d_i eine axiale Linsendicke oder ein Luftabstand und mit n_i und v_i die Brechzahl bzw. die Abbe′sche Zahl des Linsenmaterials für die d-Linie bezeichnet.

Ausführungsform 1

wobei
f: Zusammengesetzte Brennweite des Objektivs
bf: bildseitige Schnittweite des Objektivs
f₁: Brennweite der ersten Gruppe
f₂: Brennweite der zweiten Gruppe
f₃: Brennweite der dritten Gruppe

Ausführungsform 2

wobei
f: Zusammengesetzte Brennweite des Objektivs
bf: bildseitige Schnittweite des Objektivs
f₁: Brennweite der ersten Gruppe
f₂: Brennweite der dritten Gruppe
f₃: Brennweite der dritten Gruppe

Ausführungsform 3

wobei
f: Zusammengesetzte Brennweite des Objektivs
bf: bildseitige Schnittweite des Objektivs
f₁: Brennweite der ersten Gruppe
f₂: Brennweite der zweiten Gruppe
f₃: Brennweite der dritten Gruppe

Die Länge von der Vorderfläche des Objektivs zur Bildebene bei der mittleren Brennweite (f=49.477), bei der die Gesamtlänge des Objektivs nahezu ein Minimum ist, ist extrem klein. Um ein Maß dafür anzugeben, welche Baugrößenverringerung bei den Ausführungsformen von Objektiven mit Merkmalen nach der Erfindung erzielbar ist, seien folgende Zahlen genannt, die sich jeweils auf die längste Brennweite (f=68) beziehen:

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

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

In den Fig. 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 die Abweichung in der Sinusbedingung, die sagittale Bildfeldwölbung und M die meridionale Bildfeldwölbung.

Wie aus den Fig. 7 bis 9 hervorgeht, werden die verschiedenen Aberrationen im gesamten Brennweitenbereich gut korrigiert trotz der Tatsache, daß bei diesen Ausführungsformen der Minimalabstand der Bildebene in der ersten Linsenfläche des Objektivs sehr klein ist, nämlich kleiner als das 1,39fache der größten Objektivbrennweite.

Claims (4)

1. Vario-Objektiv, bestehend aus einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft, einer zweiten Linsengruppe positiver Brechkraft und einer dritten Linsengruppe positiver Brechkraft mit nur einem Linsenglied, wobei bei der Verstellung von der kleinsten zur größten Objektivbrennweite die erste Gruppe zunächst gegen das Bild und dann gegen das Objekt bewegt wird oder nichtlinear gegen das Bild bewegt wird, um die Bildebene in derselben Lage zu halten, die zweite Gruppe gegen das Objekt bewegt wird und die dritte Gruppe gegen das Objekt in einem Ausmaß bewegt wird, das sich von dem der zweiten Gruppe unterscheidet und wobei das Vario-Objektiv die folgenden Bedingungen erfüllt:

• (1) 0.6fT < |f₁| < 0.85fT
• (2) d_2.3 w < d_2.3T
• (3) bfw < bfT
• (5) r_3.R < 0

mit
f₁: Brennweite der ersten Gruppe,
fT: größte Brennweite des Objektivs,
d_2.3w: Luftabstand zwischen der zweiten und dritten Gruppe bei der kleinsten Brennweite,
d_2.3T: Luftabstand zwischen der zweiten und der dritten Gruppe bei der größten Brennweite,
bfw: bildseitige Schnittweite des Objektivs bei der kleinsten Brennweite,
bfT: bildseitige Schnittweite des Objektivs bei der größten Brennweite,
r_3.R: Krümmungsradius der Linsenfläche auf der Bildseite des Linsengliedes der dritten Linsengruppe, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linse der ersten Linsengruppe eine negative Brechkraft aufweist und daß zusätzlich das Vario-Objektiv noch die Bedingung

• (4) 0.01 < f₂/f₃ < 0.2 (f₂ < 0, f₃ < 0)

erfüllt, worin
f₂: die Brennweite der zweiten Linsengruppe und
f₃: die Brennweite der dritten Linsengruppe ist.

2. Vario-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe aus einer negativen, objektseitig konvexen Meniskuslinse, einer bikonkaven Linse und einer positiven, objektseitig konvexen Mensikuslinse besteht, die zweite Gruppe aus wenigstens drei positiven Linsen und einer negativen Linse und die dritte Gruppe nur aus einer positiven, objektseitig konvexen Meniskuslinse besteht.