DE4033978C2

DE4033978C2 - Weichzeichnendes Objektiv

Info

Publication number: DE4033978C2
Application number: DE4033978A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Hirano
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1990-10-25
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2010-10-26
Also published as: US5267086A; GB9022685D0; JP2886907B2; GB2238399A; DE4033978A1; GB2238399B; JPH03138612A

Description

Die Erfindung betrifft ein weichzeichnendes Objektiv.

Nach herkömmlicher Praxis werden bekannte weichzeichnende Objektive im allgemeinen wie folgt typisiert:

(1) Weichzeichner-Objektive mit chromatischer Aberration und
(2) Weichzeichner-Objektive mit sphärischer Aberration.

Weichzeichner-Objektive vom Typ (1) kamen hauptsächlich für die Schwarz/Weiß-Fotografie in Betracht, bevor die Farbfotografie in größerem Umfang einsetzte. Verwendet man Objektive vom Typ (1) für die Farbfotografie, ergeben sich Farb-Ungleichmäßigkeiten oder sonstige unerwünschte Farbänderungen vor allem in den hellen Bereichen des mit dem Objektiv erzeugten Bildes.

Andererseits werden Weichzeichner-Objektive vom Typ (2) hauptsächlich für die Farbfotografie entwickelt, wobei anstelle der chromatischen Aberration die sphärische Aberration zur Ausbildung des Weichzeichnereffektes verwendet wird. In diesem Fall wird die chromatische Aberration unterdrückt, um unnatürliche Farbfehler wie zum Beispiel Farb-Ungleichmäßigkeiten oder sonstige erwünschte Farbänderungen ebenso zu vermeiden wie bei gewöhnlichen Objektiven.

Weichzeichnende Objektive sind insbesondere aus den japanischen Offenlegungsschriften 141223/1977, 50309/1981, 156531/1979, 129308/1980, 112144/1987 und 2 11 712/1989 bekannt.

In den meisten Fällen besitzen die bekannten weichzeichnenden Objektive einen Abbildungsmaßstab von nicht mehr als ungefähr 1 : 10 für den kleinsten Objektabstand, so daß mit solchen Objektiven bei Nahaufnahmen von kleinen Gegenständen, wie etwa Blumen, oft keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden können. Es sind zwar auch weichzeichnende Objektive bekannt, die einen Abbildungsmaßstab von ungefähr 1 : 4 ermöglichen. Sie haben jedoch den Nachteil, daß das ganze Objektiv zur Fokussierung um einen unerwünscht großen Betrag zum Objekt hin bewegt werden muß, was zu einer komplexen und sperrigen Bauweise führt und ein verhältnismäßig hohes Gewicht bedingt.

Durch den zunehmenden Einsatz von Autofokusvorrichtungen in Kameras entstand ein wachsendes Bedürfnis nach autofokussierbaren Weichzeichnerobjektiven. Bisher war jedoch die Fokussierung solcher Objektive schierig. Ein Objektiv, das die gestellten Anforderungen teilweise erfüllt, ist in der japanischen Offenlegungsschrift 112114/1987 vorgeschlagen worden. Es hat jedoch einen komplizierten Aufbau und erreicht einen Abbildungsmaßstab von nicht mehr als ungefähr 1 : 10.

Aus der DE-OS 22 17 029 ist ein ohne Weichzeichnereffekt arbeitendes Teleobjektiv bekannt, das aus zwei Linsengruppen besteht, die zur Fokussierung auf übliche Objektabstände als eine Einheit längs der optischen Achse verstellt werden. Lediglich bei Ausdehnung des Fokussierbereiches in den Makrobereich hinein wird zusätzlich zur gemeinsamen Verstellung der beiden Linsengruppen die vordere Linsengruppe gegenüber der hinteren Linsengruppe um einen Betrag von 10 bis 15 mm verstellt.

Die Druckschrift DE 28 51 688 C2 beschreibt ein nicht-weichzeichnendes Objektiv, das ebenfalls aus zwei Linsengruppen besteht und vorwiegend für Kompakt-Sucherkameras bestimmt ist. Es hat ein Bildfeld von 60 bis 70°.

In dem Buch von Naumann "Optik für Konstrukteure", Verlag Wilhelm Knapp, Halle, 1949, ist auf Seite 58 allgemein davon die Rede, daß in Objektiven sphärische Zonenfehler weichzeichnende Eigenschaften zur Folge haben.

Aus der DE-OS 26 57 968 ist ein weichzeichnendes Linsensystem bekannt, bei dem mit einer Änderung der Fokussierung durch eine relativ geringe Änderung des Luftabstandes zwischen einer ersten und einer zweiten Linsengruppe eine starke Änderung der sphärischen Aberration einhergeht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für eine relative Öffnung von 1 : 2,8 und ein Bildfeld von etwa 28° gut korrigierbares weichzeichnendes Objektiv mit einer positiven, vorderen Linsengruppe und einer negativen, hinteren Linsengruppe zu schaffen, dessen vordere Linsengruppe gegenüber der feststehenden hinteren Linsengruppe zur Scharfeinstellung des Objektivs für Nahaufnahmen bis zu einem Abbildungsmaßstab von etwa 1 : 3 verschiebbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das weichzeichnende Objektiv gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine vordere Linsengruppe positiver Brechkraft und eine hintere Linsengruppe negativer Brechkraft, wobei nur die vordere Linsengruppe bewegt wird, um die Fokussierung zu bewirken. Aufgrund dieser Anordnung ist der Weg klein, um den die bewegliche Linsengruppe nach vorne verschoben werden muß. Dabei ist diese Linsengruppe einfach aufgebaut und besitzt nur geringes Gewicht. Das erfindungsgemäße weichzeichnende Objektiv ist daher auch für den Einsatz in einer Autofokuskamera geeignet.

Um eine besonders gute Abbildungsleistung sicherzustellen, kann die vordere Linsengruppe, beginnend auf der Gegenstandsseite, eine sammelnde erste Linse, eine zerstreuende zweite Linse (wobei die erste und zweite Linse verkittet sein können), eine zerstreuende dritte Linse und eine sammelnde vierte Linse (wobei die dritte und vierte Linse verkittet sein können) aufweisen.

Die hintere Linsengruppe kann aus einer einzelstehenden zerstreuenden Linse (d. h. der fünften Linse des Objektivs) aufgebaut sein.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bedingungen (1) bis (5) werden im folgenden näher erläutert.

Diese Bedingungen lauten:

(1) 0,25 < r₁/f < 0,50 und
(2) 55 < ν₅,
(3) 10 < ν₁ - ν₂ < 30,
(4) 0,7 < f_F/f < 0,95,
(5) 0,1 < -f/f_R < 0,5,

worin bedeuten:
f = Brennweite des Objektivs,
f_F = Brennweite der vorderen Linsengruppe,
f_R = Brennweite der hinteren Linsengruppe,
r₁ = Krümmungsradius der ersten Linsenfläche der ersten Linse der vorderen Linsengruppe,
ν₁ = Abb´sche Zahl der ersten Linse,
ν₂ = Abb´sche Zahl der zweiten Linse und
ν₅ = Abb´sche Zahl der negativen Linse der hinteren Linsengruppe.

Bedingung (1) betrifft die sphärische Aberration, die an der ersten Fläche der vorderen Linsengruppe erzeugt wird. Falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, ist die sphärische Aberration so klein, daß mit dem Objektiv nach der Erfindung kein größerer Weichzeichnereffekt erzielt werden kann. Im Gegensatz dazu werden, falls die untere Grenze der Bedingung (1) unterschritten wird, andere Aberrationen wie zum Beispiel Asymmetriefehler (Koma) an der ersten Linsenfläche der vorderen Linsengruppe zu stark, um wirksam kompensiert zu werden.

Bedingung (2) betrifft die chromatische Aberration. Falls diese Bedingung nicht erfüllt wird, ist die Veränderung in der chromatischen Aberration, die als Auswirkung der Bewegung der vorderen Linsengruppe auftritt, zu groß, um über den ganzen Scharfeinstellbereich einen für alle Farben gleichmäßigen Weichzeichnereffekt zu erhalten.

Bedingung (3) betrifft ebenfalls die chromatische Aberration. Es wird schwierig, die chromatische Aberration wirksam zu kompensieren, falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten oder deren untere Grenze unterschritten wird.

Bedingung (4) betrifft den Betrag der Bewegung der vorderen Linsengruppe. Falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, muß die vordere Linsengruppe um einen derart großen Weg bewegt werden, daß der Vorteil, die bewegliche Linsengruppe nur um einen kleinen Weg nach vorne bewegen zu müssen, nicht erreicht werden kann. Falls, im Gegensatz dazu, die untere Grenze dieser Bedingung unterschritten wird, wird zwar der erforderliche Betrag der Bewegung der vorderen Linsengruppe verringert, jedoch wird der Abbildungsmaßstab durch die hintere Linsengruppe vergrößert, so daß die Aberrationen, die sich in der ersten Linsengruppe ausbilden, größer werden. Es wird dann schwierig, eine ausgewogene Kompensation der Aberrationen im Objektiv zu erreichen.

Bedingung (5) betrifft ebenfalls den Betrag der Bewegung der vorderen Linsengruppe. Falls die untere Grenze dieser Bedingung unterschritten wird, muß die vordere Linsengruppe um einen derart großen Betrag bewegt werden, daß der Vorteil der kleinen Verstellbewegung für die bewegliche Linsengruppe nicht mehr erreicht wird. Falls andererseits die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, wird zwar der notwendige Betrag der Bewegung der vorderen Linsengruppe reduziert, jedoch entstehen dann während der Fokussierung über den Bereich von unendlich bis zu einem Abbildungsmaßstab von ungefähr 1 : 3 Aberrationen, die zu stark sind, um wirksam kompensiert zu werden.

Drei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen

Fig. 1, 5 und 9 vereinfachte Schnittbilder der Objektive nach den Beispielen 1, 2 bzw. 3 bei Fokussierung auf unendlich,

Fig. 2, 6 und 10 Darstellungen der Aberrationen der Objektive nach den Beispielen 1, 2 bzw. 3 bei Fokussierung auf unendlich,

Fig. 3, 7 und 11 vereinfachte Schnittbilder der Objektive nach den Beispielen 1, 2 bzw. 3 bei Fokussierung auf einen Abbildungsmaßstab von etwa 1 : 3 und

Fig. 4, 8 und 12 Darstellungen der Aberrationen der Objektive nach den Beispielen 1, 2 bzw. 3 bei Fokussierung auf einen Abbildungsmaßstab von etwa 1 : 3.

In den nachfolgenden Datentabellen sind die vorgenannten Ausführungsbeispiele 1, 2 und 3 näher beschrieben. In diesen Datentabellen bedeuten:

f Brennweite des Objektivs,
ω halber Bildfeldwinkel,
f_B bildseitige Schnittweite,
r Krümmungsradius einer Linsenfläche,
d Dicke einer Linse oder Luftabstand zwischen benachbarten Linsen,
n Brechzahl einer Linse für die d-Linie,
ν Abb´sche Zahl einer Linse und
M Abbildungsmaßstab.

Beispiel 1

Beispiel 2

Beispiel 3

Wie oben beschrieben wurde, besitzt das weichzeichnende Objektiv gemäß der Erfindung, das eine relative Öffnung in der Größenordnung von 1 : 2,8 und ein Bildfeld in der Größenordnung von 28° besitzt, die Vorteile, daß zur Fokussierung die bewegbare vordere Linsengruppe nur um einen kleinen Weg zu verschieben ist und daß es einfach aufgebaut ist.

Claims

1. Weichzeichnendes Objektiv, umfassend

- eine vordere Linsengruppe positiver Brechkraft und
- eine hintere Linsengruppe negativer Brechkraft, die aus einer negativen Linse besteht,
- wobei zur Fokussierung bis in den Makro-Aufnahmebereich die vordere Linsengruppe gegenüber der feststehenden hinteren Linsengruppe bewegt wird und
- wobei folgende Bedingungen erfüllt sind: (1) 0,25 < r₁/f < 0,50 und
(2) 55 < ν₅,worin bedeuten:
f = Brennweite des Objektivs,
r₁ = Krümmungsradius der ersten Linsenfläche der ersten Linse der vorderen Linsengruppe und
ν₅ = Abb´sche Zahl der negativen Linse der hinteren Linsengruppe.

2. Objektiv nach Anspruch 1, worin die vordere Linsengruppe eine positive erste Linse, eine negative zweite Linse, eine negative dritte Linse und eine positive vierte Linse umfaßt und folgende weiteren Bedingungen erfüllt: (3) 10 < ν₁ - ν₂ < 30 und
(4) 0,7 < f_F/f < 0,95,worin bedeuten:
ν₁ = Abb´sche Zahl der ersten Linse,
ν₂ = Abb´sche Zahl der zweiten Linse und
f_F = Brennweite der vorderen Linsengruppe.

3. Objektiv nach Anspruch 1, worin folgende weitere Bedingung erfüllt ist: (5) 0,1 < -f/f_R < 0,5,worin bedeutet:
f_R = Brennweite der hinteren Linsengruppe.