DE3938343A1

DE3938343A1 - Teleobjektiv mit kompensation einer abbildungsunschaerfe

Info

Publication number: DE3938343A1
Application number: DE3938343A
Authority: DE
Inventors: Koichi Maruyama
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1990-08-02
Also published as: FR2639130B1; FR2639130A1; US5121978A; GB2225123A; JP2727091B2; GB8925853D0; JPH02135408A; GB2225123B; DE3938343C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufnahmeobjektiv bzw. ein Fotoobjektiv, mit welchem sich eine Bildverschlechterung verhindern läßt, die durch eine zufällige Neigung oder ein sog. Kamerawackeln bzw. -verwackeln verursacht wird, wenn eine Aufnahme gemacht wird.

Beim Fotografieren aus einem sich bewegenden Automobil oder einem sich bewegenden Flugzeug, oder wenn ein Objektiv langer Brennweite verwendet wird, tritt leicht eine signifikante Bildverschlechterung, verursacht durch ein Kamera-Verwackeln auf. Bislang sind viele Vorschläge gemacht worden, Einrichtungen zu schaffen zur Kompensation einer Abbildungsunschärfe, die durch ein Kamera-Verwackeln hervorgerufen wird.

Aus dem Stand der Technik ist eine Einrichtung zum Kompensieren einer auf Grund eines Kamera-Verwackelns aufgetretenen Abbildungsunschärfe bekannt, bei der ein Aufnahmeobjektiv- System ein Prisma enthält und dieses Prisma bezüglich der optischen Achse geneigt ist, um einen optischen Weg abzulenken bzw. umzuleiten, der auf eine Abbildungsfläche gerichtet ist.

Gemäß dieses Standes der Technik ist es jedoch notwendig, daß eine Vielzahl von Prismen vorgesehen ist, um eine Abbildungsunschärfe gänzlich zu kompensieren, die durch das Kamera-Verwackeln hervorgerufen wird, oder das Aufnahmeobjektiv wird andererseits in Kombination mit einem Weitwinkelkonverter verwendet. Daher treten derartige Probleme auf, daß die Steuerung kompliziert und die Vorrichtung voluminös bzw. sperrig wird. Weiterhin tritt bei dem System eine derartige Schwierigkeit auf, daß eine chromatische Aberration unvermeidlich erzeugt wird, wenn ein Prisma verwendet wird.

Um diese Probleme zu lösen, die einer Vorrichtung, die ein Prisma verwendet, innewohnen, sind einige Vorschläge gemacht worden, bei denen eine Abbildungsunschärfe kompensiert wird durch Bewegen eines Teils einer Linsengruppe in vertikaler Richtung bezüglich der optischen Achse.

Solche Vorschläge sind z. B. die folgenden.

Die japanische Offenlegungsschrift Nr. Sho 63-2 01 623 offenbart ein Objektivsystem bzw. Linsensystem, bei dem eine Linsengruppe, die einer Abbildung am nächsten ist, in dem Linsensystem bewegt wird. Die japanische, frühzeitig offengelegte Patentschrift Nr. Sho 63 2 01 624 offenbart ein Linsensystem, bei dem ein Erweiterungssystem bewegt wird, das auf der Seite einer Abbildung einer Hauptlinse bzw. eines Hauptobjektivs angeordnet ist. Auf ähnliche Weise offenbart die japanische, frühzeitig offengelegte Patentschrift Nr. Sho 63-2 01 622 ein Linsensystem, bei dem ein afokales System bewegt wird, das auf der Seite eines Objektes einer Hauptlinse oder der Seite einer Abbildung der Hauptlinse angeordnet ist.

Im allgemeinen, wenn eine Linsengruppe unter einer Vielzahl von Linsengruppen in vertikaler Richtung bezüglich der optischen Achse als eine Kompensationslinse bzw. als Kompensationsobjektiv bewegt wird und wenn der Betrag der Bewegung der Linsengruppe durch Y repräsentiert wird, kann der Betrag der Bewegung Δ Y einer Abbildung auf einer Abbildungsfläche, der durch die Bewegung der Linsengruppe hervorgerufen wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

ΔY = (-m _A + m _S) · Y

wobei m _A eine Vergrößerung bezeichnet, die durch Linsengruppen von der Vergrößerungslinsengruppe zu der Abbildungsfläche gebildet bzw. hervorgerufen wird, und wobei m _S eine Vergrößerung darstellt, die durch Linsengruppen auf der Seite einer Abbildung als Kompensationslinsengruppe gebildet wird.

Des weiteren, wenn ein Koeffizient α, der die Kompensation der Bewegung der Abbildung betrifft, in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen definiert wird, ist der absolute Wert des Koeffizienten α in wünschenswerter Weise gering, wenn die Abbildungsunschärfe kompensiert wird durch Bewegen eines Teiles der Linsengruppe.

Y = α · ΔY
α = (-m _A + m _S)-1

Wenn der absolute Wert des Koeffizienten α groß ist, wird der äußere Durchmesser eines Objektivtubus groß, um einen Raum zur Bewegung der Linse darin und einen Bewegungsbereich eines Betätigungselementes bzw Stellgliedes zu erhalten.

Um eine Intensitätsreduktion bzw. Intensitätsabnahme eines Randstrahls zu verhindern, die durch eine Bewegung der Kompensationslinsengruppe hervorgerufen wird, muß der effektive Durchmesser der Kompensationslinsengruppe selbst groß sein. In diesem Fall ist auch ein großes Leistungs- bzw. Antriebsstellglied erforderlich, um eine schwere Kompensationslinse zu bewegen.

Wenn ein Objekt bzw. ein Gegenstand im Unendlichkeitspunkt angeordnet ist und wenn eine Brennweite der Linsengruppe auf der Seite des Objekts als Kompensationslinsengruppe durch f _A repräsentiert wird und eine Brennweite von einer Linse, die dem Objekt am nächsten ist, zu der Kompensationslinsengruppe durch f _S repräsentiert wird, können die Vergrößerungen m _A und m _S durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden.

m _A = f/f _A
m _S = f/f _S

Demgemäß kann der Kompensationskoeffizient α wie folgt ausgedrückt werden:

α = 1/[-(f/f _A) + (f/f _S)]

Im folgenden wird der obige Ausdruck auf die zuvor erwähnten drei Veröffentlichungen angewendet. Da das Linsensystem, das in der japanischen Offenlegungsschrift Sho 63 -2 01 623 beschrieben ist, derart aufgebaut ist, daß eine Kompensationslinsengruppe hinter einer im allgemeinen afokalen Linse angeordnet ist, werden die folgenden Gleichungen erhalten:

Sf/f _A ≃ 0, f/f _S ≃ 1

und der Koeffizient wird α ≃ 1.

In einem Linsensystem, bei dem die Linsengruppe hinter dem afokalen System als eine Kompensationslinsengruppe dient, kann eine Gleichung mit α = 1 immer erhalten werden.

In dem Linsensystem, das in der japanischen, frühzeitig offengelegten Patentschrift Nr. Sho 63-2 01 624 beschrieben ist, wird f/f _A eine Abbildungsvergrößerung des Erweiterungssystems selbst und ergibt sich wie folgt:

f/f _A = 1

Daher kann, solange die Vergrößerung einer hinteren Vorsatzlinse bzw. rückseitigen Linse (bzw. eines Konverters) nicht 2 überschreitet, eine Beziehung von |α |<1 nicht erfüllt werden. Wenn die Kompensationslinsengruppe auf der der Abbildung zugewandten Seite angeordnet ist, um eine Beziehung von |α |<0,5 zu erfüllen, ist es notwendig, daß die Brennweite f _A der Linsengruppe auf der Seite des Objektes als die Kompensationslinsengruppe kleiner -f oder andererseits größer als f/3 gemacht wird.

Diese Werte sind weit von den Werten entfernt, die ein gewöhnliches Teleobjektiv bislang hatte. Wenn die Linsengruppe auf der Seite des Objektes eine stark divergierende Linsengruppe ist, ergibt sich eine erhöhte Gesamtlänge des Linsensystems, eine Verdunkelung bzw. Abschwächung des Randstrahls verursacht durch den größeren Durchmesser einer Austrittspupille bzw. Austrittsöffnung, usw. Wenn dagegen die Linsengruppe auf der Seite des Objektes eine stark konvergierende Linsengruppe ist, ist es unvermeidbar, daß eine chromatische Aberration und eine Krümmung des Feldes bzw. Verzeichnung erhöht werden.

Das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 63-2 01 622 beschriebene Linsensystem ist derartig aufgebaut, daß eine Vorsatzlinse bzw. ein Vorsatzobjektiv mit einer Kompensationslinsengruppe auf einem Hauptobjektiv angebracht bzw. montiert wird. In diesem Fall erhält bei Linsengruppen, die die Vorsatzlinse aufweisen, selbst wenn die Linsengruppe auf der Seite des Objektes die Kompensations linsengruppe ist oder selbst wenn die Linsengruppe auf der Seite eines Hauptobjektivs bzw. einer Hauptlinse die Kompensationslinsengruppe ist, der Koeffizient α einen Wert, der durch Teilen der Brennweite der Linsengruppe auf der Seite des Objektes der Vorsatzlinse durch die Brennweite des gesamten Systems erhalten wird. Das in dieser Veröffentlichung gezeigte Linsensystem enthält die Vorsatzlinse auf der Seite des Objektes des Hauptobjektivs und die Linsengruppe auf der Seite des Hauptobjektivs in der Vorsatzlinse dient als Kompensationslinse.

Bei diesem Aufbau - obwohl der Koeffizient α gering wird (etwa 0,6) - beeinflußt die in der Kompensationslinsengruppe erzeugte chromatische Aberration die chromatische Aberration des Gesamtsystems in großem Umfang. Um daher eine ausreichende Leistungsfähigkeit sicherzustellen, damit das Objektiv als Aufnahmeobjektiv verwendet werden kann, ist es notwendig, die chromatische Aberration unter Verwendung von vier oder mehr Linsen zu kompensieren. Im Ergebnis ist es unvermeidbar, daß das gesamte Linsensystem groß wird.

Die vorliegende Erfindung entstand aufgrund der obigen Probleme. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Teleobjektiv mit Kompensation einer Abbildungsunschärfe zu schaffen, bei dem ein absoluter Wert von α gering gemacht wird, um einen geeigneten Aufbau aus Einzel-Teleobjektiv zu schaffen, und bei dem die Aberrationen akkurat kompensiert werden.

Ein Teleobjektiv mit Kompensation von Abbildungsunschärfen gemäß der vorliegenden Erfindung soll eine Abbildungsunschärfe bzw. einen nachteiligen Einfluß einer Ab bildungsunschärfe, die durch ein Kamerawackeln hervorgerufen wird, vermeiden, indem ein einheitlicher Aufbau als Teleobjektiv geschaffen wird, welches vier Linsengruppen mit "+-+-" enthält und in dem eine mittlere zweite oder mittlere dritte Linsengruppe in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse bewegt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung.

Fig. 1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform eines Abbildungsunschärfen kompensierenden Teleobjektivs, wobei Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Objektivs ist, welches auf ein im Unendlichkeitspunkt angeordnetes Objekt fokussiert ist, wobei Fig. 2 eine schematische Ansicht ist, die die Aberration des Objektivs zeigt, wobei Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Objektivs ist, welches auf ein in kürzest möglichem Abstand angeordnetes Objekt fokussiert ist, wobei Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Objektivs in dem Zustand ist, wo eine zweite Linsengruppe aus dem Zustand aus Fig. 1 bewegt ist bzw. verschoben ist, und wobei die Fig. 5 und 6 schematische Ansichten sind, die eine transverse Aberration bzw. eine Queraberration zeigen, und zwar vor und nach einer Neigung des Objektivsystems bzw. des Linsensystems;

Fig. 7 bis 10 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Objektivs ist, welches auf ein im Unendlichkeitspunkt angeordnetes Objekt fokussiert ist, wobei Fig. 8 eine schematische Ansicht ist, die dessen Aberration zeigt und wobei die Fig. 9 und 10 schematische Ansichten sind, die eine Quer- bzw. Diagonalaberration vor und nach einer Neigung des Objektivsystems zeigen;

Fig. 11 bis 16 eine dritte Ausführungsform eines Abbildungsunschärfen kompensierenden Teleobjektivs, wobei Fig. 11 eine schematische Ansicht eines auf ein im Unendlichkeitspunkt angeordnetes Objekt fokussierten Objektivs ist, wobei Fig. 12 eine schematische Ansicht ist, die eine Aberration des Objektivs zeigt, wobei Fig. 13 eine schematische Ansicht eines Objektivs ist, das auf ein im dichtestmöglichen Abstand angeordnetes Objekt fokussiert ist, wobei Fig. 14 eine schematische Ansicht einer Linse in einem Zustand ist, bei dem eine dritte Linsengruppe in den Zustand nach Fig. 11 bewegt ist, und wobei die Fig. 15 und 16 schematische Ansichten sind, die eine Queraberration vor und nach einer Neigung des Objektivs zeigen;

Fig. 17 bis 20 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 17 eine schematische Ansicht ist, die ein Objektiv zeigt, das auf ein im Unendlichkeitspunkt angeordnetes Objekt fokussiert ist, wobei Fig. 18 eine schematische Ansicht ist, die die Aberration des Objektivs zeigt, und wobei die Fig. 19 und 20 schematische Ansichten sind, die eine Queraberration vor und nach einer Neigung des Objektivs zeigen.

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Jede der Ausführungsformen weist eine 4-Linsengruppen- Struktur mit "+-+-" auf. Die Beispiele 1 und 2 zeigen den Typ, bei dem eine zweite Linsengruppe in Richtung senkrecht zur optischen Achse bewegt wird, um eine Abbildungsunschärfe zu kompensieren, wohingegen die Beispiele 3 und 4 den Typ repräsentieren, bei dem eine dritte Linsengruppe in Richtung senkrecht zur optischen Achse bewegt wird, um die Abbildungsunschärfe zu kompensieren.

Da die zweite Linsengruppe eine negative Brechkraft und die dritte Linsengruppe eine positive Brechkraft hat, ist die Bewegungsrichtung der Kompensationslinsengruppen der ersten und der zweiten Ausführungsform entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung bei der dritten und vierten Ausführungsform, wenn das gesamte Objektivsystem in die gleiche Richtung geneigt wird.

Die vierte Linsengruppe ist eine Gruppe, mit deren Vergrößerung sich die Brennweite des gesamten Systems auf einen Zielwert setzen läßt.

Die Beispiele 1 und 2 werden im Fall 1 beschrieben und die Beispiele 3 und 4 werden im Fall 2 beschrieben.

Fall 1

Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Wenn eine zweite Linsengrupp II als eine Kompensationslinsengruppe dient, ist es wünschenswert, daß die folgenden Beziehungen erfüllt werden:

1,5 < f/f₁ (1)

-f/f₁ < f/f₁₂ < 0 (2)

wobei f₁ eine Brennweite einer ersten Linsengruppe I bezeichnet, f₁₂ eine Gesamtbrennweite der ersten und der zweiten Linsengruppe I und II bezeichnet, und wobei f eine Brennweite des gesamten Systems bezeichnet.

Die Beziehung (1) ist ein Konditionalausdruck, um die Gesamtlänge, die zweite (II) und die dritte Linsengruppe (III) kein zu machen.

Wenn f/f₁ geringer ist als 1,5, wird der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe I und der zweiten Linsengruppe II zu groß, und die Gesamtlänge des Objektivsystems wird zu lang. Darüber hinaus wird die Höhe eines einfallenden Lichtes bzw. Lichtstrahls auf die zweite Linsengruppe II zu hoch. Demgemäß ist es notwendig, den Durchmesser der zweiten Linsengruppe II groß zu machen.

Um den Koeffizienten α gering zu machen, ist es auch, wenn f/f₁ geringer ist als 1,5, notwendig, einen Divergierungswinkel eines Lichtstromes zu setzen bzw. vorzugeben, nachdem der Lichtstrom von der zweiten Linsengruppe II emittiert ist. Demgemäß wird es notwendig, den Durchmesser einer dritten Linsengruppe III groß zu machen.

Die Beziehung (2) in Kombination mit der Beziehung (1) definiert die untere Grenze der Veränderung der durch die zweite Linsengruppe (2) verursachten Abbildungsvergrößerung.

Wenn f/f₁₂ in der Beziehung (2) größer als 0 ist, wird ein Grad der Bewegung der zweiten Linsengruppe II groß, um die Abbildungsunschärfe zu kompensieren und ein Raum zum Bewegen des Objektivsystems wird groß. Außerdem wird die Belastung eines Stellgliedes erhöht. Wenn der Grad der Bewegung gering gemacht ist, wird die Brechkraft der ersten Linsengruppe I ausgeprägt groß.

Wenn f/f₁₂ in der Beziehung (2) geringer ist als -f/f₁, ist eine Aberrationskompensation in der zweiten Linsengruppe II schwierig, und eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit ist groß, wenn die Kompensationslinsengruppe bewegt wird: Daher kann eine angestrebte Leistungsfähigkeit als Aufnahmelinse bzw. fotografische Linse nicht gewährleistet werden.

Wenn die Bedingungen der obigen Relationen (1) und (2) erfüllt werden und wenn eine Abbildungsunschärfe auf Grund einer Kamerabewegung bzw. eines Kamerawackelns auftritt, kann die Abbildungsunschärfe kompensiert werden durch Bewegen der zweiten Linsengruppe II in Richtung senkrecht zur optischen Achse. Der Betrag der Bewegung entspricht 0,4mal des Betrages der Abbildungsunschärfe oder weniger.

Wenn die zweite Linsengruppe II aus einer positiven Linse und zwei negativen Linsen besteht, ist es wünschenswert, die folgende Beziehung zu erfüllen:

-0,5 < f/R _a-1 < 4,0 (3)

wobei R _a-1 den Radius der Krümmung einer Fläche der zweiten Linsengruppe (II) auf der Seite bezeichnet, die dem Objekt bzw. dem Gegenstand am nächsten ist. Die Beziehung (3) zeigt die Bedingungen, um eine sphärische Überaberration, die in der zweiten Linsengruppe II erzeugt wird, auf einen kleinen Wert zu beschränken und um ein Auftreten einer Aberration höherer Ordnung zu beschränken, die durch eine konvexe Fläche verursacht wird, die ausgelegt ist, eine derartige übersphärische Aberrate auszugleichen.

Die Kompensation der Aberration der zweiten Linsengruppe II ist wichtig, da für den Fall, daß die zweite Linsengruppe II eine verbleibende sphärische Aberration hat, wenn diese Linsengruppe bewegt wird, die Koma-Aberration des gesamten Systems erhöht wird, und für den Fall, daß diese Linsengruppe eine Koma-Aberration hat, wenn diese Linsengruppe bewegt wird, die Bildwölbung des gesamten Systems erhöht wird.

Obwohl die zweite Linsengruppe II im ganzen eine stark negative Linsengruppe ist, ist es notwendig, eine konvexe Fläche zum Erzeugen einer großen sphärischen Unter- Aberration zu haben, um die sphärische Aberration zu kompensieren. Zu diesem Zweck ist eine positive Linse mit einem hohen Brechungsindex erforderlich.

Um eine negative Brechkraft sicherzustellen, wird es notwendig, zwei negative Linsen oder mehr einzusetzen.

Wenn jedoch die konvexe Fläche zum Erzeugen einer derartig großen sphärischen Unter-Aberration alleine angeordnet ist, wird eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit groß, die durch eine Verschiebung bzw. einen Versatz hervorgerufen wird, wenn das Linsensystem aufgebaut wird. Es ist daher wünschenswert, daß die konvexe Fläche mit der negativen Linse verkittet bzw. verklebt ist. In diesem Fall kann die sphärische Aberration an den verkitteten Flächen kompensiert werden, indem ein unterschiedlicher Lichtbrechungsindex vorgesehen wird, und zwar nach Vorgabe der folgenden Beziehung:

n _p < n _m + 0,5

wobei der Lichtbrechungsindex der zu verkittenden, positiven Linse durch n _p und der Lichtbrechungsindex der negativen Linse durch n _m repräsentiert wird.

Die verbleibende negative Linse innerhalb der zweiten Linsengruppe II hat einen hohen Brechungsindex, um eine negative Brechkraft zu erzeugen. Es ist wünschenswert, daß die negative Linse eine bikonkave Oberfläche hat, um eine Erzeugung von sphärischer Über-Aberration zu beschränken. Des weiteren kann diese negative Linse mit einer positiven Linse verkettet werden, um die chromatische Aberration zu kompensieren. Für diesen Fall ist es nicht mehr notwendig, daß die positive und die negative Linse in ihrem Brechungsindex unterschiedlich sind.

Die zweite Linsengruppe II und die dritte Linsengruppe III sind derart angeordnet, daß sie benachbart zueinander bzw. nahe aneinander liegen. Wenn der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe II und der dritten Linsengruppe III durch d₂₃ widergegeben wird, ist es wünschenswert, daß die folgende Beziehung erfüllt wird:

d₂₃/f < 0,1 (4)

Die Beziehung (4) offenbart die Bedingungen, um dem Durchmesser der dritten Linsengruppe (III) und die Gesamtlänge des Linsensystems auf kleine Werte zu bringen.

Solange sichergestellt werden kann, daß genügend Raum zum Unterbringen eines Stellgliedes zum Bewegen der zweiten Linsengruppe II vorhanden ist, sollte der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe II und der dritten Linsengruppe III wünschenswerterweise so kurz wie möglich sein, um das Linsensystem kompakt werden zu lassen.

In dieser Ausführungsform ist die dritte Linsengruppe III ausgelegt, das Linsensystem durch Wandeln des divergierenden Lichtstromes von der zweiten Linsengruppe II in einen konvergierenden Lichtstrom kompakt werden zu lassen.

Die vierte Linsengruppe IV dient zum Fokussieren, indem sie als Gruppe in Richtungen entlang der optischen Achse bewegt wird. Auf diese Art, wenn das Fokussieren durch die vierte Linsengruppe IV ausgeführt wird, ist es leicht, ein Verfahren zum Ausführen des Fokussierens durch einen Teil der Linsengruppe einzuführen.

Bei einem Teleobjektiv ist ein Verfahren zum Durchführen des Fokussierens eingeführt worden, bei dem das gesamte Objektivsystem in Richtung entlang der optischen Achse bewegt wird. Bei diesem Verfahren sind Veränderungen der Leistungsdaten beim Wechsel von einem entfernten Abstand zu einem nahen Abstand vergleichsweise gering.

Bei diesem Verfahren wird, wenn das Objektiv auf einen Punkt in geringer Entfernung bzw auf eine geringe Gegenstandsweite fokussiert wird, der Grad des Vorschubs des Objektivs sehr groß. Demgemäß kann die Grenze hinsichtlich einer kurzen Entfernung nicht zu niedrig angesetzt bzw. eingestellt werden. Weiterhin tritt ein Problem auf, daß eine Haltebalance verursacht durch eine Bewegung des Schwerpunktes zerstört wird, was beim Fokussieren auftritt. Hinsichtlich des oben Gesagten ist es möglich bzw. sinnvoll, das Einführen einer internen Fokussierung und eines hinteren Brennpunktes zu erwägen. Wenn man die zweite Linsengruppe II zum Zwecke des Fokussierens einsetzen möchte, ist es für den Fall eines Linsensystems dieser Ausführungsform jedoch notwendig, daß diese Linsengruppe sowohl in Richtung entlang der optischen Achse als auch in Richtung senkrecht zu dieser bewegt wird. Demzufolge wird der Linsenbewegungsmechanismus aufwendig.

Auch eine Veränderung des Abstandes zwischen der zweiten Linsengruppe II und der dritten Linsengruppe III bedeutet, daß eine Einfallhöhe eines Randstrahles auf die dritte Linsengruppe III dann hoch wird, wenn der Abstand vergrößert wird. Aus diesem Grund ist auch der Aufbau, bei dem das Fokussieren durch die dritte Linsengruppe III ausgeführt wird, nicht wünschenswert.

Hinsichtlich der obigen Probleme wird die vierte Linsengruppe IV als fokussierende Linse ausgelegt.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt einen Zustand des Linsensystems gemäß des ersten Beispiels der vorliegenden Erfindung, wo es auf einen Gegenstand im Unendlichen fokussiert ist, und Fig. 2 zeigt die Aberration bei dem Zustand von Fig. 1. Fig. 3 zeigt das Linsensystem, das nun auf einen Gegenstand fokussiert ist, der in kürzestmöglicher Entfernung angeordnet ist.

Die konkreten Zahlenwerte des Aufbaus dieses Linsensystems sind in Tabelle 1 gezeigt.

In Tabelle 1 steht FNO. für die F-Nummer bzw. die Lichtstärke, f für eine Brennweite des gesamten Systems, W für einen halben Blickwinkel, r für den Krümmungsradius einer Linse, d für die Dicke einer Linse oder für einen lichte Länge, n für einen Brechungsindex der Linse und ν für eine Abbe-Zahl der Linse.

Tabelle 1

Es gelten die folgenden Beziehungen bzw. Konditionalausdrücke:

(1) f/f₁ = 2,1272
(2) f/f₁₂ = -0,8729
(3) f/R _a-1 = 1,3731
(4) d₂₃/f = 0,020

Koeffizient α = -0,333

Bei einer gegebenen Neigung des gesamten Linsensystems von einem Grad (1°) beträgt die Weglänge (bzw. des Betrages der Bewegung) der zweiten Linsengruppe II zur Kompensation einer durch die Neigung verursachten Abbildungsunschärfe -1,745 mm. Das Pluszeichen ("+") vor den Zahlenwerten, die die Weglänge angeben, zeigt eine Richtung an, die der Neigung des Linsensystems folgt, während das Minuszeichen ("-") eine hierzu entgegengesetzte Richtung anzeigt. Fig. 4 zeigt einen Zustand des Linsensystems, nach dem die zweite Linsengruppe II zur Kompensation der Abbildungsunschärfe bewegt worden ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Queraberration auf der optischen Achse und eine Queraberration auf einem Strahl, der um ±3,436° bezüglich der optischen Achse von einem Ursprungspunkt auf der Rückseite des Linsensystems versetzt ist. Fig. 5 zeigt einen Zustand, bei dem die Neigung 0° (dem Zustand von Fig. 1) beträgt, und Fig. 6 zeigt einen Zustand, bei dem eine Korrektur bezüglich einer Neigung um 1° (dem Zustand von Fig. 4) bewirkt ist. Das Pluszeichen ("+") vor dem Winkel deutet eine Drehung in den Figuren gegen den Uhrzeigersinn an.

Obwohl die Aberration auf einen um die optische Achse konzentrischen Kreis in dem Zustand auftritt, bevor die zweite Linsengruppe II bewegt wird, tritt die Aberration unterschiedlich bzw. verschieden entlang der Bewegungsrichtung der zweiten Linsengruppe II auf, nachdem die zweite Linsengruppe II in Richtung vertikal zu der optischen Achse bewegt worden ist. Aus diesem Grund werden zwei Erläuterungen für den Zustand vor der Bewegung und drei Erläuterungen für den Zustand nach der Bewegung vorgelegt.

Beispiel 2

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die das Linsensystem gemäß des zweiten Beispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, daß auf einen Gegenstand fokussiert ist, der im Unendlichen angeordnet ist, und Fig. 8 ist eine Erläuterung, die die Aberration in dem Zustand nach Fig. 7 zeigt.

Tabelle 2

Es ergeben sich die folgenden Ausdrücke:

(1) f/f₁ = 2,4708
(2) f/f₁₂ = -1,0287
(3) f/R _a-1 = 1,7716
(4) d₂₃/f = 0,013

Koeffizient α = -0,285

Bei einer gegebenen Neigung des gesamten Linsensystems von einem Grad wird ein Betrag der Bewegung der zweiten Linsengruppe II zur Kompensation einer durch die Neigung verursachten Abbildungsunschärfe -1,497 mm. Die Queraberration bei einem geneigten Zustand des Linsensystems um 0 Grad in Beispiel 2 und die Queraberration in einem Zustand, bei dem die Abbildungsunschärfe durch Bewegen der zweiten Linsengruppe II bezüglich der Neigung um ein Grad kompensiert ist, sind in den Fig. 9 bzw. 10 gezeigt.

Fall 2

In einem Fall, wo die dritte Linsengruppe III unter den vier Linsengruppen als die kompensierende Linse dient, ist es wünschenswert, daß die folgenden Beziehungen erfüllt werden:

1,5 < f/f₁ (5)

f/f₁₂ < -0,2 (6)

1,5 < f/f₁₂₃ (7)

wobei f₁ eine Brennweite einer ersten Linsengruppe I bezeichnet, f₁₂ eine zusammengesetzte Brennweite der ersten und der zweiten Linsengruppe bezeichnet, f₁₂₃ eine zusammengesetzte Brennweite von der ersten Linsengruppe I bis zur dritten Linsengruppe III bezeichnet und f eine Brennweite des gesamten Systems bezeichnet.

Die Beziehung (5) ist ein Konditionalausdruck bzw. eine Vorgabe, um die Gesamtlänge und die zweite Linsengruppe II und die dritte Linsengruppe III klein zu machen. Wenn f/f₁ geringer ist als 1,5, dann wird der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe II und der dritten Linsengruppe III zu groß, und die Einfallhöhe des Lichtes auf die zweite Linsengruppe II wird hoch. Als Ergebnis ergibt sich für die zweite Linsengruppe III ein großer Durchmesser.

Die unteren Grenzen der Beziehungen (6) und (7) setzen die untere Grenze einer Abbildungsvergrößerung der dritten Linsengruppe III, die eine Abbildungsvergrößerung des gesamten Linsensystems widergibt. Wenn diese Grenzen überschritten werden, wird die Brechkraft der dritten Linsengruppe III zu groß, um die Aberration zu kompensieren, oder andererseits wird ein Raum zum Bewegen des Linsensystems zu groß. Darüber hinaus wird eine Belastung eines Stellgliedes zu groß.

Die zweite Linsengruppe II ist eine negative Linsengruppe zum Wandeln eines konvergierenden Lichtes von der ersten Linsengruppe I mit einer positiven Brechkraft zur Minimierung eines Telefotografie-Verhältnisses in ein divergierendes Licht, um die Wirkung der Kompensation einer Abbildungsunschärfe zu erhöhen und um das Licht auf die dritte Linse auffallen zu lassen.

Die dritte Linsengruppe III weist wenigstens zwei positive Linsen und eine negative Linse auf. Die Linse, die dem Gegenstand am nächsten ist, ist eine bikonvexe positive Linse oder eine gekittete bikonvexe positive Linse. Wenn der Krümmungsradius einer objektseitigen Fläche durch R _3-1 und der Krümmungsradius einer abbildungsseitigen Fläche durch R _3-2 wiedergegeben wird, ist es wünschenswert, daß die folgenden Beziehungen erfüllt werden:

2,0 < f/R _3-1 < 5,0 (8)

|R _3-1/R _3-2| < 0,9 (9)

Die Beziehungen (8) und (9) sind Vorgaben zur günstigen Kompensation der sphärischen Aberration in der dritten Linsengruppe III. Obwohl die dritte Linsengruppe III als ganze eine stark positive Linse ist, ist es notwendig, eine stark divergierende Fläche zu haben, um eine große sphärische Über-Aberration zu erzeugen. Weiterhin, da die chromatische Aberration zu kompensieren ist, wird eine negative Linse mit einem hohen Brechungsindex und einer hohen Dispersion benötigt.

Um das Aufspreizen des divergierenden Lichtstromes, der von der zweiten Linsengruppe II emittiert wird, zu beschränken, ist die Linse auf der Seite der zweiten Linsengruppe II in der dritten Linsengruppe III eine bikonvexe positive Linse oder eine bikonvexe gekittete positive Linse. Durch Ausbilden der objektivseitigen Oberfläche als stark konvexe Fläche, um die Erzeugung einer sphärischen Unter-Aberration zu verringern, können die Beziehungen (8) und (9) erfüllt werden.

Weiterhin sind die zweite Linsengruppe II und die dritte Linsengruppe III derart angeordnet, daß sie in Richtung der optischen Achse dicht beieinander liegen, und wenn der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe II und der dritten Linsengruppe III durch d₂₃ wiedergegeben wird, ist es wünschenswert, daß die folgende Bedingung erfüllt wird:

d₂₃/f < 0,1 (10).

Die Beziehung in (10) ist eine Vorgabe, um die Gesamtlänge des Linsensystems zu beschränken.

Solange ausreichend Raum zum Unterbringen eines Stellgliedes zur Kompensation einer Abbildungsunschärfe sichergestellt werden kann, sollte der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe II und der dritten Linsengruppe III in wünschenswerter Weise so kurz wie möglich sein, um die Gesamtlänge des Linsensystems kompakt zu machen.

Beispiel 3

Das Linsensystem gemäß des dritten Beispiels der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.

Tabelle 3

Fig. 11 zeigt einen Zustand des Linsensystems gemäß des dritten Beispiels der Erfindung, das auf einen Gegenstand im Unendlichen fokussiert ist. Fig. 12 zeigt die Aberration in dem Zustand von Fig. 11 und Fig. 13 zeigt das Linsensystem, das nun auf einen Gegenstand fokussiert ist, der in der kürzestmöglichen Entfernung angeordnet ist.

Konkrete Zahlenwerte dieses Linsensystems sind in Tabelle 3 gezeigt.

Vorgaben:

(5) f/f₁ = 2,003
(6) f/f₁₂ = -0,5547
(7) f/f₁₂₃ = 1,9454
(8) f/R _3-1 = 3,3834
(9) |R _3-1/R _3-2| = 0,06002

Koeffizient α = -0,40

Bei einer Neigung des gesamten Linsensystems um 1 Grad ist der Betrag der Bewegung der dritten Linsengruppe III zur Kompensation einer durch die Neigung verursachten Ab bildungsunschärfe 2,092 mm.

Fig. 14 zeigt einen Zustand nach der Kompensation.

Die Queraberration bei einem geneigten Zustand des Linsensystems um 0 Grad in Beispiel 3 und die Queraberration in einem Zustand, bei dem die Abbildungsunschärfe durch Bewegen der dritten Linsengruppe III bezüglich der Neigung um 1 Grad kompensiert ist, sind in den Fig. 15 bzw. 16 gezeigt.

Beispiel 4

Fig. 17 zeigt einen Zustand des Linsensystems gemäß des vierten Beispiels der vorliegenden Erfindung, welches auf einen Gegenstand im Unendlichen fokussiert ist, und Fig. 18 zeigt die Aberration bei dem Zustand nach Fig. 17. Konkrete Zahlenbeispiele des Aufbaus nach Beispiel 4 sind in Tabelle 4 gezeigt.

Vorgaben:

(5) f/f₁ = 2,0222
(6) f/f₁₂ = -0,5401
(7) f/f₁₂₃ = 1,9599
(8) f/R _3-1 = 3,335
(9) |R _3-1/R _3-2| = 0,6603
(10) d₂₃/f = 0,013

Koeffizient α = -0,40

Bei einer gegebenen Neigung des gesamten Systems um ein Grad ist ein Betrag der Bewegung der dritten Linsengruppe III zur Kompensation einer durch die Neigung verursachten Abbildungsunschärfe 2,092 mm.

Die Queraberration bei einem geneigten Zustand des Linsensystems um 0 Grad in Beispiel 4 und die Queraberration in einem Zustand, bei dem die Abbildungsunschärfe durch Bewegen der dritten Linsengruppe III bezüglich der Neigung um 1 Grad kompensiert ist, sind in den Fig. 19 bzw. 20 gezeigt.

Claims

1. Teleobjektiv mit Kompensation einer Abbildungsunschärfe, gekennzeichnet durch:
vier Linsengruppen, aufweisend eine erste Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft, eine zweite Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft, eine dritte Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft und eine vierte Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft, sind in dieser Reihenfolge von einer Gegenstandsseite aus angeordnet; und
ein Objektivbewegungsmechanismus zum Bewegen der zweiten Linsengruppe oder der dritten Linsengruppe in Richtung senkrecht zur optischen Achse, um eine Ab bildungsunschärfe zu kompensieren, wenn ein Foto aufgenommen wird.

2. Teleobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linsengruppe bewegt wird und daß die folgenden Beziehungen erfüllt werden: 1,5 < f/f₁
-f/f₁ < f/f₁₂ < 0,wobei f₁ eine Brennweite der ersten Linsengruppe, f₁₂ eine zusammengesetzte Brennweite der ersten und der zweiten Linsengruppe und f eine Brennweite des gesamten Systems bezeichnen.

3. Teleobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linsengruppe wenigstens eine positive Linse und zwei negative Linsen aufweist und daß die folgende Beziehung erfüllt ist: -0,5 < f/R _2-1 < 4,0,wobei R _2-1 den Krümmungsradius einer Oberfläche repräsentiert, die einem abzubildenden Gegenstand am nächsten ist.

4. Teleobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linsengruppe und die dritte Linsengruppe derart angeordnet sind, daß sie in Richtung der optischen Achse aufeinander folgen und daß die folgende Beziehung erfüllt ist: d₂₃/f < 0,1,wobei d₂₃ der Abstand zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe ist.

5. Teleobjektiv nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Teleobjektiv weiterhin umfaßt einen Mechanismus zum Fokussieren auf kurze Gegenstandsweiten, in dem ein Teil der vierten Linsengruppe oder die ganze Linsengruppe in Richtung entlang der optischen Achse bewegt wird, um ein Fokussieren bezüglich eines Gegenstandes in kurzer Entfernung auszuführen.

6. Teleobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linsengruppe bewegt wird und daß die folgenden Beziehungen erfüllt werden: 1,5 < f/f₁
f/f₁₂ < -0,2
1,5 < f/f₁₂₃,wobei f₁ eine Brennweite der ersten Linsengruppe, f₁₂ eine zusammengesetzte Brennweite der ersten und der zweiten Linsengruppe, f₁₂₃ eine zusammengesetzte Brennweite der ersten Linsengruppe bis zur dritten Linsengruppe und f eine Brennweite des gesamten Systems bezeichnen.

7. Teleobjektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linsengruppe zumindest zwei positive Linsen und eine negative Linse aufweist, wobei eine am nächsten zum Gegenstand gelegene Linse eine bikonvexe positive Linse oder eine gekittete bikonvexe positive Linse ist und wobei der Krümmungsradius einer gegenstandsseitigen Fläche durch R _3-1 und der Krümmungsradius einer abbildungsseitigen Fläche durch R _3-2 repräsentiert wird, und daß die folgenden Beziehungen erfüllt werden: 2,0 < f/R _3-1 < 5,0
|R _3-1/R _3-2| < 0,9

8. Teleobjektiv nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die dritte Linsengruppe derart angeordnet sind, daß sie in Richtung der optischen Achse aufeinander folgen und daß die folgende Beziehung erfüllt wird: d₂₃/f < 0,1,wobei d₂₃ den Abstand zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe repräsentiert.

9. Teleobjektiv nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Teleobjektiv weiterhin einen Nahbereichs-Fokussier-Mechanismus umfaßt zum Bewegen eines Teils der vierten Linsengruppe oder der ganzen vierten Linsengruppe in Richtung entlang der optischen Achse, um ein Fokussieren bezüglich eines Gegenstandes in kurzer Entfernung auszuführen.