DE3803484C2 - - Google Patents
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- G02B15/143—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
- G02B15/1431—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive
- G02B15/143105—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive arranged +-+
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Description
Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bekannte Varioobjektive, die jeweils ein Bildfeld von etwa
2×6° bis 2×18° und eine relative Öffnung von etwa 1 : 4
bis 1 : 5,6 haben, sind in den japanischen
Offenlegungssschriften 12614/81 und 126819/81 beschrieben.
Jedes dieser Linsensysteme ist ein Varioobjektiv mit vier
Linsengruppen, und die jeweiligen Linsengruppen sind für
vier verschiedene Funktionen verantwortlich, nämlich für
Fokussieren, Brennweitenänderung, Kompensation der
Änderung der Bildebenenlage und Übertragen des Bildes.
Andererseits hat diese Anordnung den Nachteil, daß zur
Verkürzung der Gesamtlänge des Objektives die Brechkräfte
der einzelnen Linsengruppen erhöht werden müssen, wodurch
verschiedene Aberrationen nicht mehr zufriedenstellend
kompensiert werden können.
Ein Varioobjektiv der eingangs genannten Art, also mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, ist aus
der DE 32 13 910 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes
Varioobjektiv der eingangs genannten Art zu schaffen, das
ein Bildfeld von 2×6° bis 2×17° und eine relative
Öffnung von etwa 1 : 4 bis 1 : 5,6 aufweist und
vergleichsweise gut korrigiert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen
des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Die Bedingungen (1) bis (8) des Patentanspruchs 1 werden
nachfolgend näher erläutert.
Die Bedingungen (1) bis (3) legen die Verteilung der
Brechkräfte der ersten bis dritten Linsengruppe fest.
Falls die unteren Grenzwerte dieser Bedingungen nicht
erreicht werden, so ist dies zwar für die Schaffung eines
kompakten Objektivs günstig, aber andererseits werden die
Brechkräfte der einzelnen Linsenflächen in solchem Ausmaß
erhöht, daß sich leicht Aberrationen höherer Ordnung
ergeben, wodurch es schwierig wird, eine ausreichende
Aberrationskompensation über den gesamten Bereich der
Brennweiten zu erzielen. Werden die oberen Grenzwerte der
Bedingungen (1) bis (3) überschritten, so wird die
Baulänge des Objektivs zu groß, um die der Erfindung
zugrundeliegende Aufgabe zu lösen.
Die Bedingung (4) gibt den Mittelwert der ν-Werte der
Sammellinsen in der ersten Linsengruppe an sowie den
ν-Wert der Zerstreuungslinse in der ersten Linsengruppe.
Ein so kompaktes Objektiv wie das erfindungsgemäße hat den
Nachteil, daß eine erhöhte chromatische
Vergrößerungsdifferenz in der Telestellung auftritt.
Erfindungsgemäß wird diese Schwierigkeit gelöst, indem ein
Material gewählt wird, das die Bedingung (4) erfüllt.
Falls eine weitere Verbesserung bezüglich des
chromatischen Farbvergrößerungsfehlers gewünscht wird, so
kann mindestens eine der zwei Sammellinsen in der ersten
Linsengruppe aus einem Material hergestellt werden, das
eine außergewöhnliche Teildispersion, wie bei den
nachstehend aufgeführten Beispielen, aufweist.
Die Bedingung (5) gibt die Anforderung bezüglich des
Mittelwertes der Brechzahlen der Linsen an, aus denen die
zweite Linsengruppe aufgebaut ist. Ähnlich wie die dritte
Linsengruppe ist die zweite Linsengruppe für eine
Brennweitenänderung geeignet. Da sie jedoch zwischen der
ersten und dritten Linsengruppe liegt, muß ihre Dicke
verringert werden, indem die Anzahl der darin verwendeten
Linsen so klein wie möglich gemacht wird. Andernfalls läßt
sich ein kompaktes System nicht schaffen. Erfindungsgemäß
wird der Mittelwert der Brechzahlen der Linsen in der
zweiten Linsengruppe verhältnismäßig groß gemacht, um die
Verwendung von vier Linsen (ausgehend von der Objektseite:
Sammellinse, Zerstreuungslinse, Sammellinse und
Zerstreuungslinse) zu gestatten.
In dem bekannten Varioobjektiv der Vier-Gruppen-Bauart
besteht die zweite Linsengruppe im allgemeinen aus drei
Linsen, ausgehend von der Objektseite aus einer
Zerstreuungslinse, einer Zerstreuungslinse und einer
Sammellinse. Falls eine ähnliche, drei Linsen aufweisende
Anordnung in einem kompakten Dreigruppen-Objektiv der in
Frage stehenden Bauart verwendet wird, kann die
sphärochromatische Aberration nur schwer kompensiert
werden, da sie die Tendenz hat, in der Weitwinkelstellung
überkompensiert und in der Telestellung unterkompensiert
zu werden. Im Einklang mit der Zusammensetzung der
erfindungsgemäß verwendeten zweiten Linsengruppe ist die
Bedingung (5) erfüllt, und gleichzeitig sind die beiden
Kittflächen so bemessen, daß sie Krümmungsradien
aufweisen, die die Bedingung (6) erfüllen. Dies
gewährleistet, daß die sphärochromatische Aberration in
ausgeglichener Weise über den gesamten Brennweitenbereich
kompensiert werden kann.
Die Bedingung (7) gibt die Forderung an, die durch die
dritte Linsengruppe bezüglich ihrer Zusammensetzung
erfüllt sein muß. Falls Kompaktheit das einzige zu
erreichende Ziel wäre, so könnte mit Vorteil ein
Telelinsensystem verwendet werden, bei welchem eine dritte
Linsengruppe eine Brechkraft auf der Objektseite statt auf
der Bildseite aufweist. Jedoch hängt der Aufbau des
Objektivs gemäß der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu
einem Viergruppenobjektivaufbau hinsichtlich der
Brennweitenänderung nicht nur von der ersten und zweiten
Linsengruppe, sondern auch von der dritten Linsengruppe
ab, wodurch es unzweckmäßig wird, eine zu große Brechkraft
in der vorderen und der mittleren Untergruppe der dritten
Linsengruppe zu konzentrieren. Anders ausgedrückt, falls
die Brechkräfte dieser beiden Untergruppen in solchem
Umfang verringert werden, daß der untere Grenzwert der
Bedingung (7) nicht erreicht wird, läßt sich ein kompaktes
Objektiv nicht erzielen, und falls ihre Brechkräfte so
weit erhöht werden, daß der obere Grenzwert der Bedingung
(7) überschritten wird, treten als Folge der
Brennweitenänderung zu starke Änderungen der sphärischen
Aberration auf.
Die Bedingung (8) gibt die Forderungen an, denen in
Kombination mit jenen der Bedingung (7) Genüge getan
werden soll, um eine wirksame Kompensation der
chromatischen Vergrößerungsdifferenz über den gesamten
Brennweitenbereich zu erreichen. Falls die mittlere
Untergruppe der dritten Linsengruppe so nahe an die
vordere Untergruppe gebracht wird, daß d₁₇ gleich groß
wie oder kleiner als 0,1 fs wird, so tritt eine
Unterkompensation der sphärischen Aberration über den
gesamten Brennweitenbereich auf, und die negative
Brechkraft der hinteren Untergruppe muß erhöht werden,
damit die erforderliche Überkompensation mittels dieser
Untergruppe erzielt wird. Jedoch erzeugt dies dann eine
Überkompensation der chromatischen Vergrößerungsdifferenz.
Falls die mittlere Untergruppe gegen die hintere
Untergruppe in solchem Ausmaß bewegt wird, daß d₁₇
gleich groß wie oder größer als 0,35 fs wird, so tritt
eine Überkompensation der sphärischen Aberration über den
gesamten Brennweitenbereich auf, die durch die hintere
Untergruppe nicht kompensiert werden kann, ohne eine
Unterkompensation der chromatischen Vergrößerungsdifferenz
zu verursachen. Falls d₁₉ gleich groß wie oder größer
als 0,35 fs wird, kann die erforderliche bildseitige
Schnittweite nicht gewährleistet werden. Falls d₁₉
gleich groß wie oder kleiner als 0,1 fs wird, tritt nicht
nur eine Unterkompensation der chromatischen
Vergrößerungsdifferenz auf, sondern es wird auch die
bildseitige Schnittweite zu sehr erhöht, um die
Anforderungen bezüglich Kompaktheit zufriedenzustellen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren der
beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten
Beispiels eines erfindungsgemäßen Objektivs in
der Weitwinkelstellung,
Fig. 2 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 1 in der Weitwinkelstellung,
Fig. 3 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 1 bei Einstellung auf ein
mittleres Bildfeld,
Fig. 4 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 1 in der Telestellung,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zweiten
Beispiels eines erfindungsgemäßen Objektivs in
der Weitwinkelstellung,
Fig. 6 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 5 in der Weitwinkelstellung,
Fig. 7 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 5 bei Einstellung auf ein
mittleres Bildfeld,
Fig. 8 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 5 in der Telestellung,
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines dritten
Beispiels eines erfindungsgemäßen Objektivs in
der Weitwinkelstellung,
Fig. 10 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 9 in der Weitwinkelstellung,
Fig. 11 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 9 bei Einstellung auf ein
mittleres Bildfeld,
Fig. 12 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 9 in der Telestellung,
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines vierten
Beispiels eines erfindungsgemäßen Objektivs in
der Weitwinkelstellung,
Fig. 14 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 13 in der Weitwinkelstellung,
Fig. 15 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 13 bei Einstellung auf ein
mittleres Bildfeld,
Fig. 16 eine Darstellung von Aberrationskurven des
Objektivs gemäß Fig. 13 in der Telestellung.
Die Konstruktionsparameter der Ausführungsbeispiele 1 bis
4 (Objektive gemäß Fig. 1, 5, 9 und 13) werden in den
folgenden Datentabellen angegeben. Darin ist f die
Objektivbrennweite, ω ist das halbe Bildfeld, sB ist
die bildseitige Schnittweite, rj ist der Krümmungsradius
der j-ten Linsenfläche, gezählt von der Objektseite, dj
ist der Abstand der (j+1)-ten Linsenfläche von der j-ten
Linsenfläche, ni ist die Brechzahl der i-ten
Linsenfläche für die d-Linie, νi ist die Abb´sche Zahl
der i-ten Linse und Σd ist die Baulänge des Objektivs
in der Weitwinkelstellung.
1 : 3,9 - 1 : 4,7 - 1 : 5,7
f = 72,30 - 135,00 - 203,49
2ω = 2 × 17,1° - 2 × 8,9° - 2 × 5,9°
sB = 39,88 - 51,88 - 68,36
f = 72,30 - 135,00 - 203,49
2ω = 2 × 17,1° - 2 × 8,9° - 2 × 5,9°
sB = 39,88 - 51,88 - 68,36
(1) fI/fs = 1,394
(2) |fII|/fs = 0,417
(3) fIII/fs = 0,459
(4) (ν₁ + ν₃)/2 = 75,9, ν₂ = 25,4
(5) (n₄ + n₅ + n₆ + n₇)/4 = 1,782
(6) r₈ = 0,531 fs
r₁₁ = 0,450 fs
(7) fIII/fIII₁ = 0,692
fIII/fIII₂ = 0,613
(8) d₁₇ = 0,236 fs
d₁₉ = 0,239 fs
Σd + sB = 142,43
(2) |fII|/fs = 0,417
(3) fIII/fs = 0,459
(4) (ν₁ + ν₃)/2 = 75,9, ν₂ = 25,4
(5) (n₄ + n₅ + n₆ + n₇)/4 = 1,782
(6) r₈ = 0,531 fs
r₁₁ = 0,450 fs
(7) fIII/fIII₁ = 0,692
fIII/fIII₂ = 0,613
(8) d₁₇ = 0,236 fs
d₁₉ = 0,239 fs
Σd + sB = 142,43
1 : 3,9 - 1 : 4,6 - 1 : 5,7
f = 72,30 - 135,00 - 203,49
2ω = 2 × 17,1° - 2 × 8,9° - 2 × 6,0°
sB = 39,83 - 52,66 - 69,37
f = 72,30 - 135,00 - 203,49
2ω = 2 × 17,1° - 2 × 8,9° - 2 × 6,0°
sB = 39,83 - 52,66 - 69,37
(1) fI/fs = 1,383
(2) |fII|/fs = 0,421
(3) fIII/fs = 0,483
(4) (ν₁ + ν₃)/2 = 72,85, ν₂ = 25,4
(5) (n₄ + n₅ + n₆ + n₇)/4 = 1,752
(6) r₈ = 0,425 fs
r₁₁ = 0,450 fs
(7) fIII/fIII₁ = 0,691
fIII/fIII₂ = 0,620
(8) d₁₇ = 0,214 fs
d₁₉ = 0,253 fs
Σd + sB = 147,8
(2) |fII|/fs = 0,421
(3) fIII/fs = 0,483
(4) (ν₁ + ν₃)/2 = 72,85, ν₂ = 25,4
(5) (n₄ + n₅ + n₆ + n₇)/4 = 1,752
(6) r₈ = 0,425 fs
r₁₁ = 0,450 fs
(7) fIII/fIII₁ = 0,691
fIII/fIII₂ = 0,620
(8) d₁₇ = 0,214 fs
d₁₉ = 0,253 fs
Σd + sB = 147,8
1 : 3,8 - 1 : 4,6 - 1 : 5,7
f = 72,27 - 135,00 - 203,50
2ω = 2 × 17,0° - 2 × 8,9° - 2 × 5,9°
sB = 38,49 - 51,51 - 67,56
f = 72,27 - 135,00 - 203,50
2ω = 2 × 17,0° - 2 × 8,9° - 2 × 5,9°
sB = 38,49 - 51,51 - 67,56
(1) fI/fs = 1,468
(2) |fII|/fs = 0,420
(3) fIII/fs = 0,460
(4) (ν₁ + ν₃)/2 = 72,85, ν₂ = 25,4
(5) (n₄ + n₅ + n₆ + n₇)/4 = 1,768
(6) r₈ = 0,461 fs
r₁₁ = 0,522 fs
(7) fIII/fIII₁ = 0,692
fIII/fIII₂ = 0,571
(8) d₁₇ = 0,230 fs
d₁₉ = 0,260 fs
Σd + sB = 142,52
(2) |fII|/fs = 0,420
(3) fIII/fs = 0,460
(4) (ν₁ + ν₃)/2 = 72,85, ν₂ = 25,4
(5) (n₄ + n₅ + n₆ + n₇)/4 = 1,768
(6) r₈ = 0,461 fs
r₁₁ = 0,522 fs
(7) fIII/fIII₁ = 0,692
fIII/fIII₂ = 0,571
(8) d₁₇ = 0,230 fs
d₁₉ = 0,260 fs
Σd + sB = 142,52
1 : 3,8 - 1 : 4,6 - 1 : 5,7
f = 72,30 - 135,01 - 203,55
2ω = 2 × 17,0° - 2 × 8,9° - 2 × 5,9°
sB = 39,62 - 53,92 - 71,27
f = 72,30 - 135,01 - 203,55
2ω = 2 × 17,0° - 2 × 8,9° - 2 × 5,9°
sB = 39,62 - 53,92 - 71,27
(1) fI/fs = 1,451
(2) |fII|/fs = 0,419
(3) fIII/fs = 0,462
(4) (ν₁ + ν₃)/2 = 75,9, ν₂ = 25,4
(5) (n₄ + n₅ + n₆ + n₇)/4 = 1,768
(6) r₈ = 0,494 fs
r₁₁ = 0,492 fs
(7) fIII/fIII₁ = 0,730
fIII/fIII₂ = 0,668
(8) d₁₇ = 0,281 fs
d₁₉ = 0,184 fs
Σd + sB = 142,49
(2) |fII|/fs = 0,419
(3) fIII/fs = 0,462
(4) (ν₁ + ν₃)/2 = 75,9, ν₂ = 25,4
(5) (n₄ + n₅ + n₆ + n₇)/4 = 1,768
(6) r₈ = 0,494 fs
r₁₁ = 0,492 fs
(7) fIII/fIII₁ = 0,730
fIII/fIII₂ = 0,668
(8) d₁₇ = 0,281 fs
d₁₉ = 0,184 fs
Σd + sB = 142,49
Claims (6)
1. Varioobjektiv, bestehend, von der Objektseite her
gesehen, aus
- (a) einer ersten positiven Linsengruppe mit zwei positiven Linsen und einer negativen Linse,
- (b) einer zweiten negativen Linsengruppe mit einem ersten negativen Linsenglied aus einer negativen Linse und einer mit dieser verkitteten positiven Linse und einem zweiten negativen Linsenglied und
- (c) einer dritten positiven Linsengruppe mit
- - einer vorderen Untergruppe aus einer positiven Linse und einem Kittglied mit einer positiven Linse und einer negativen Linse,
- - einer mittleren Untergruppe aus einer positiven Linse und
- - einer hinteren Untergruppe aus einem negativen, meniskusförmigen Linsenglied mit einer konvexen Fläche auf der Bildseite,
- (d) wobei folgende Bedingungen erfüllt sind:
(1) 1.3 < fI/fs < 1.5 und
(2) 0.4 < fIII/fs < 0.5,worin bedeuten:
fs = Objektivbrennweite bei Weitwinkeleinstellung,
fI = Brennweite der ersten Linsengruppe,
fIII = Brennweite der dritten Linsengruppe,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (e) in der ersten Linsengruppe die negative Linse zwischen den positiven Linsen angeordnet ist,
- (f) in der zweiten Linsengruppe im ersten negativen Linsenglied die negative Linse auf der Objektivseite und die positive Linse auf der Bildseite angeordnet ist,
- (g) in der zweiten Linsengruppe das zweite negative Linsenglied aus einer negativen Linse auf der Objektseite und einer mit dieser verkitteten positiven Linse besteht,
- (h) in der hinteren Untergruppe der dritten Linsengruppe das meniskusförmige Linsenglied ein Kittglied aus einer objektseitigen positiven Linse und einer negativen Linse ist,
- (i) alle drei Linsengruppen zur Brennweitenverstellung gegeneinander verstellbar sind und
- (j) die folgenden Bedingungen zusätzlich erfüllt sind:
(3) 0,37 < |fII|/fs < 0,45
(4) (ν₁ + ν₃)/2 < 70, ν₂ < 40
(5) (n₄ + n₅ + n₆ + n₇)/4 < 1,73
(6) 0,4 fs < r₈ < 0,7 fs,
0,4 fs < r₁₁ < 0,6 fs
(7) 0,6 < fIII/fIII₁ < 0,8,
0,5 < fIII/fIII₂ < 0,7
(8) 0,1 fs < d₁₇ < 0,35 fs,
0,1 fs < d₁₉ < 0,35 fsworin ferner bedeuten:
fII = Brennweite der zweiten Linsengruppe,
fIII₁ = Brennweite der vorderen Untergruppe der dritten Linsengruppe,
fIII₂ = Brennweite der mittleren Untergruppe der dritten Linsengruppe,
νi = Abb´ssche Zahl der i-ten Linse in der Reihenfolge von der Objektseite her gesehen,
ni = Brechzahl der i-ten Linse für die d-Linie,
rj = Krümmungsradius der j-ten Linsenfläche in der Reihenfolge von der Objektseite her gesehen und
dj = Abstand der (j+1)-ten Linsenfläche von der j-ten Linsenfläche in der Reihenfolge von der Objektseite her gesehen.
2. Varioobjekt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es folgenden Daten aufweist:
1 : 3,9 -1 : 4,7 - 1 : 5,7
f = 72,30 - 135,00 -203,49
2ω = 2×17,1° - 2×8,9° - 2×5,9°
sB = 39,88 - 51,88 - 68,36
sB = bildseitige Schnittweite)
f = 72,30 - 135,00 -203,49
2ω = 2×17,1° - 2×8,9° - 2×5,9°
sB = 39,88 - 51,88 - 68,36
sB = bildseitige Schnittweite)
3. Varioobjekt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es folgende Daten aufweist:
1 : 3,9 - 1 : 4,6 - 1 : 5,7 f = 72,30 - 135,00 - 203,49
2ω = 2×17,1° - 2×8,9° - 2×6,0°
sB = 39,83 - 52,66 - 69,37
(sB = bildseitige Schnittweite)
1 : 3,9 - 1 : 4,6 - 1 : 5,7 f = 72,30 - 135,00 - 203,49
2ω = 2×17,1° - 2×8,9° - 2×6,0°
sB = 39,83 - 52,66 - 69,37
(sB = bildseitige Schnittweite)
4. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es folgende Daten aufweist:
1 : 3,8 - 1 : 4,6 - 1 : 5,7
f = 72,27 - 135,00 - 203,50
2ω = 2×17,0° - 2×8,9° - 2×5,9°
sB = 38,49 - 51,51 - 67,56
(sB = bildseitige Schnittweite)
f = 72,27 - 135,00 - 203,50
2ω = 2×17,0° - 2×8,9° - 2×5,9°
sB = 38,49 - 51,51 - 67,56
(sB = bildseitige Schnittweite)
5. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es folgenden Daten aufweist:
1 : 3,8 - 1 : 4,6 - 1 : 5,7
f = 72,30 - 135,01 - 203,55
2ω = 2×17,0° - 2×8,9° - 2×5,9°
sB = 39,62 - 53,92 - 71,27
(sB = bildseitige Schnittweite)
f = 72,30 - 135,01 - 203,55
2ω = 2×17,0° - 2×8,9° - 2×5,9°
sB = 39,62 - 53,92 - 71,27
(sB = bildseitige Schnittweite)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|
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DE3803484C2 true DE3803484C2 (de) | 1993-07-29 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4871241A (de) |
JP (1) | JP2558454B2 (de) |
DE (1) | DE3803484A1 (de) |
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