DE4204467A1

DE4204467A1 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE4204467A1
Application number: DE4204467A
Authority: DE
Inventors: Jun Hirakawa
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1992-09-10
Also published as: US5264965A; GB2253281A; GB2253281B; GB9202908D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv für eine foto grafische Kamera und insbesondere ein Varioobjektiv, das mindestens vier Linsengruppen umfaßt, wobei die Brennweite durch eine Bewegung dieser Gruppen relativ zueinander verändert werden kann.

Ein herkömmliches Varioobjektiv mit vier Linsengruppen ist beispielsweise in den japanischen Offenlegungs schriften Hei 1-1 78 912, Sho 58-4 113 und Sho 60-55 313 beschrieben.

Bei diesem herkömmlichen Varioobjektiv mit vier Linsen gruppen ist eine Blende in der Nähe der dritten Linsen gruppe angeordnet und wird zusammen mit der dritten Linsengruppe verstellt, wenn die Brechkraft (Brennwei te) verändert wird. Wenn die Blende nahe der dritten Linsengruppe angeordnet ist, nimmt der Durchmesser der ersten Linsengruppe verglichen mit dem Fall zu, in dem sie nahe dem Objekt angeordnet ist. Die Brennweite nimmt zu und die erste Linsengruppe muß zum Scharfein stellen um einen größeren Betrag verstellt werden. Wenn diese Verstellstrecke groß ist, wird ein großer Teil des Randlichtes bei maximalem Blickwinkel durch den Rahmen der ersten Linse abgeschnitten, wenn die erste Linsengruppe in Richtung auf das Objekt bewegt wird. Die Lichtmenge im Randbereich nimmt ab. Um den minima len Abstand beim Fotografieren zu verringern, muß daher der Durchmesser der ersten Linsengruppe weiter ver größert werden. Wenn der Durchmesser festliegt, ist der minimale Fotografierabstand nicht so kurz, wie dies ge wünscht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermei dung der vorstehend beschriebenen Nachteile ein Vario objektiv anzugeben, in dem der Durchmesser der ersten Linsengruppe klein gehalten werden kann, um die Anord nung kompakt zu machen, und bei dem dennoch der minima le Fotografierabstand kurz gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Varioobjektiv mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Dementsprechend sind die vier Linsengruppen bei dem erfindungsgemäßen Vario objektiv so angeordnet, daß eine negative erste Linsen gruppe, eine positive zweite Linsengruppe, eine negati ve dritte Linsengruppe und eine positive vierte Linsen gruppe in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die Abstände zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe sowie zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe werden bei der Veränderung der Brennweite von der Weitwinkelstellung zur Telefotostel lung hin vermindert, wogegen gleichzeitig der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe und der dritten Lin sengruppe vergrößert wird. Nahe der zweiten Linsen gruppe ist eine Blende angeordnet, die sich bei der Brennweitenverstellung mitbewegt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbin dung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Vario verstellweges der Linsengruppen in dem erfindungsgemäßen Varioobjektiv,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Objektiv ge mäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Weitwinkelstellung für die erste Ausführungsform,

Fig. 4 ein Diagramm der Abbildungsfehler in einer mittleren Brennweiteneinstel lung für die erste Ausführungsform,

Fig. 5 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Telefotoendstellung für die erste Ausführungsform,

Fig. 6 einen Schnitt durch das Objektiv ge mäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 7 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Weitwinkelendstellung für die zweite Ausführungsform,

Fig. 8 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der mittleren Brennweitenstellung für die zweite Ausführungsform,

Fig. 9 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Telefotoendstellung der zweiten Ausführungsform,

Fig. 10 einen Schnitt durch ein Objektiv ge mäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 11 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Weitwinkelendstellung der dritten Ausführungsform,

Fig. 12 ein Diagramm der Abbildungsfehler in einer mittleren Brennweiteneinstel lung der dritten Ausführungsform,

Fig. 13 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Telefotoendstellung der dritten Ausführungsform,

Fig. 14 einen Schnitt durch ein Objektiv ge mäß einer vierten Ausführungsform,

Fig. 15 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Weitwinkelendstellung der vierten Ausführungsform,

Fig. 16 ein Diagramm der Abbildungsfehler in einer mittleren Brennweiteneinstel lung der vierten Ausführungsform und

Fig. 17 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Telefotoendstellung der vierten Ausführungsform.

Das erfindungsgemäße Varioobjektiv umfaßt mindestens vier Linsengruppen, die in der Reihenfolge negativ, positiv, negativ, positiv - von der Objektseite her ge zählt - angeordnet sind. Wenn die Brennweite von der Weitwinkelstellung in Richtung auf die Telefotoend stellung verändert wird, werden die Linsengruppen so bewegt, daß sich der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe sowie zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe reduziert, während der Abstand zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe zu nimmt. Indem man die Brechkraft der ersten Linsengruppe negativ macht, kann genügend Randlicht selbst bei Nah aufnahmen in der Weitwinkelstellung erhalten werden.

Auf der Bildseite der vierten Linsengruppe kann ferner eine negative fünfte Linsengruppe angeordnet sein, wo bei sich die Linsengruppen im Sinne einer Vergrößerung des Abstandes zwischen der vierten und der fünften Lin sengruppe bewegen, wenn die Brennweite von der Weit winkelstellung zur Telefotostellung hin verändert wird. Durch die Wahl einer negativen Brechkraft für die fünfte Linsengruppe kann das gesamte Linsensystem kom pakt in seinem Aufbau gemacht und der Verstellweg des gesamten Systems bei der Brennweitenänderung reduziert werden.

Eine Blende ist nahe der zweiten Linsengruppe vorzugs weise auf der Objektseite derselben angeordnet. Diese Blende bewegt sich zusammen mit der zweiten Linsen gruppe, wenn die Brennweite verändert wird. Durch An ordnung der Blende näher zum Objekt hin, als dies in einem herkömmlichen Varioobjektiv mit vier Linsengrup pen der Fall ist, wird die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe gesteigert. Gleichzeitig kann die Entfernung, über die die erste Linsengruppe bei der Brennweitenverstellung bewegt werden muß, reduziert werden. Der Durchmesser der ersten Linsengruppe ist da her kleiner als im herkömmlichen Fall und der minimale Fotografierabstand kann verringert werden. Da das Ob jektiv darüber hinaus kompakter ist, verbleibt genügend Platz für einen Motor, selbst wenn der Objektivstell motor, welcher den Variomechanismus betätigt, innerhalb des Objektivtubus angeordnet ist.

Wird bei einem Varioobjektiv der vorstehend beschrie benen Ausführungsform die Brennweite der ersten Linsen gruppe mit fl, die Brennweite des gesamten Systems in der Weitwinkelendstellung mit fw und die Brennweite des gesamten Systems in der Telefotoendstellung mit ft be zeichnet, soll vorzugsweise gelten:

0,4 < f_l²/(fw · ft) < 0,7, f_l < 0 (1)

Die Bedingung (1) bestimmt die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe. Wenn die Brechkraft bis zu einem Wert abnimmt, der unterhalb der unteren Grenze der Gleichung (1) liegt, nimmt die Strecke zu, um welche die erste Linsengruppe zur Scharfeinstellung bewegt werden muß. Gleichzeitig muß der Linsendurchmesser ver größert werden, um genügend Randlicht zu erhalten, wenn eine Nahaufnahme gemacht wird. Wenn auf der anderen Seite die Brechkraft der ersten Linsengruppe so hoch ist, daß sie die obere Grenze der Gleichung (1) über schreitet, nimmt die sphärische Aberration bei der Scharfeinstellung in der Telefotoendstellung zu.

Wenn fünf Linsengruppen vorhanden sind und die Brenn weite der fünften Linsengruppe mit f5 bezeichnet wird, gilt vorzugsweise:

-0,5 < ft/f₅ < 0,0 . . . (2)

Wenn die negative Brechkraft der fünften Linsengruppe unter den unteren Grenzwert der Gleichung (2) absinkt, ist es schwierig, die Größe des gesamten Systems zu verringern. Wenn auf der anderen Seite die negative Brechkraft der fünften Linsengruppe den oberen Grenz wert der Gleichung (2) überschreitet, wird die Aberra tion, die durch die erste bis fünfte Linsengruppe her vorgerufen wird, so erhöht, daß die gesamte Aberration wächst.

Um die Koma zu korrigieren, wird vorzugsweise ein Glas mit einem Brechungsindex von mindestens 1,7 für die erste Linsengruppe verwendet. Um ferner einer chromati sche Aberration der Vergrößerung zu verhindern, ist die Abbesche Zahl der negativen Linse vorzugsweise groß.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Bewegung der Linsengruppen, wenn die Brennweite des fünf Linsen gruppen umfassenden Systems verändert wird. Die obere Darstellung der Figur zeigt die Weitwinkelendstellung, der mittlere Teil zeigt eine mittlere Position und der untere Teil der Fig. 1 zeigt die Telefotoendstellung. Bei dieser Ausführungsform werden die erste bis vierte Linsengruppe für die Brennweitenveränderung, d. h. die Varioverstellung bewegt. Die Blende S, die zweite Lin sengruppe II und die vierte Linsengruppe IV bewegen sich gemeinsam. Die fünfte Linsengruppe steht fest. Im Falle eines vier Linsengruppen umfassenden Systems sind die Bewegungen der ersten bis vierten Linsengruppe die selbe wie bei dem in der Fig. 1 dargestellten System.

Im folgenden werden nun einige numerische Beispiele der Erfindung erläutert. Die Ausführungsformen 1 bis 3 be ziehen sich auf ein System mit fünf Linsengruppen. Die Ausführungsform 4 beschreibt ein System mit vier Lin sengruppen. Um in den Ausführungsformen 2 und 3 den Halbbildwinkel in der Weitwinkelendstellung auf 38° zu vergrößern, wird eine positive Linse geringer Brechkraft auf der Seite der ersten Linsengruppe verwendet, die dem Objektiv zugewandt ist, um so die Verzeichnung und chromatische Aberration der Vergrößerung in der Weit winkelendstellung zu vermindern. Ferner besteht in der ersten und der dritten Ausführungsform die dritte Lin sengruppe aus drei Teilen, d. h. einer positiven, einer negativen und nochmals einer negativen Linse, um die sphärische Aberration in der Telefotoendstellung zu unterdrücken.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Spezielle numerische Beispiele sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Abbil dungsfehler, die durch diese Anordnung in der Weitwin kelendstellung, einer Zwischenstellung bzw. der Tele fotoendstellung erzeugt werden. In den Tabellen be zeichnet r den Krümmungsradius, d den Zwischenflächen abstand, N den Brechungsindex, ν die Abbesche Zahl, f die Brennweite, fB den hinteren Brennpunkt, FNo die f-Zahl und ω den Halbbildwinkel.

Tabelle 1

Fläche

Tabelle 2

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegen den Erfindung. Spezielle numerische Beispiele sind in den Tabellen 3 und 4 angegeben. Fig. 7, 8 und 9 zeigen Abbildungsfehler, die durch diese Anordnung in der Weitwinkelendstellung, in einer mittleren Stellung bzw. der Telefotoendstellung hervorgerufen werden.

Tabelle 3

Fläche

Tabelle 4

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 10 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Er findung. Spezielle numerische Beispiele sind in den Tabellen 5 und 6 angegeben. Die Fig. 11, 12 und 13 zeigen die Abbildungsfehler, die durch diese Anordnung in der Weitwinkelendstellung, einer mittleren Stellung bzw. der Telefotoendstellung hervorgerufen werden.

Tabelle 5

Fläche

Tabelle 6

Ausführungsbeispiel 4

Die Fig. 14 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Spezielle numerische Beispiele sind in den Tabellen 7 und 8 angegeben.

Die Fig. 15, 16 und 17 zeigen die Abbildungsfehler, die durch diese Anordnung in der Weitwinkelendstellung, ei ner mittleren Stellung bzw. der Telefotoendstellung her vorgerufen werden.

Bei der vierten Ausführungsform beträgt der minimale Fotografierabstand 0,43 m für jede Brennweite, wobei der Stellweg für die erste Linsengruppe zum Scharfein stellen von unendlich zur kürzesten Entfernung ca. 5 mm beträgt.

Tabelle 7

Fläche

Tabelle 8

Die folgende Tabelle 9 zeigt die Beziehung zwischen den Ausführungsformen und den oben aufgeführten Bedingungs gleichungen (1) und (2).

Tabelle 9

Die Anordnung einer zusammen mit der zweiten Linsen gruppe verstellbaren Blende nahe der zweiten Linsen gruppe ermöglicht es, ein Varioobjektiv anzugeben, bei dem der für die Scharfeinstellung erforderliche Stell weg der ersten Linsengruppe reduziert wird. Gleichzei tig wird der Durchmesser der ersten Linsengruppe redu ziert, wobei dennoch der minimale Fotografierabstand klein ist.

Claims

1. Varioobjektiv mit mindestens vier Linsengruppen (I bis IV), dadurch gekennzeichnet, daß eine negative erste Linsengruppe (I), eine positive zweite Lin sengruppe (II), eine negative dritte Linsengruppe (III) und eine positive vierte Linsengruppe (IV) in dieser Reihenfolge von der Objektseite her an geordnet sind, daß die Abstände zwischen der er sten und der zweiten Linsengruppe (I, II) sowie zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe (III, IV) vermindert werden und der Abstand zwi schen der zweiten Linsengruppe (II) und der drit ten Linsengruppe (III) vergrößert wird, wenn die Brennweite von der Weitwinkel- zur Telefotostel lung hin verändert wird, und daß eine Blende (S) nahe der zweiten Linsengruppe (II) vorgesehen ist, die sich bei der Brennweitenstellung mitbewegt.

2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Blende (S) auf der Objektseite der zweiten Linsengruppe (II) angeordnet ist.

3. Varioobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die folgende Bedingung erfüllt ist: 0,4 < f_l₂/(fw · ft) < 0,7 , f_l < 0wobei
f_l die Brennweite der ersten Linsengruppe,
fw die Brennweite des gesamten Systems in der Weitwinkelendstellung und
ft die Brennweite des gesamten Systems in der Telefotoendstellung bezeichnet.

4. Varioobjektiv mit fünf Linsengruppen (I bis V), dadurch gekennzeichnet, daß eine negative erste Linsengruppe (I), eine positive zweite Linsengrup pe (II), eine negative dritte Linsengruppe (III), eine positive vierte Linsengruppe (IV) und eine negative fünfte Linsengruppe (V) in dieser Reihen folge von der Objektseite her angeordnet sind, daß die Abstände zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe (I, II) sowie zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe (III, IV) verringert und die Abstände zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe (II, III) sowie zwischen der vierten und der fünften Linsengruppe (IV, V) ver größert werden, wenn die Brennweite von der Weit winkelstellung zur Telefotostellung hin verändert wird, und daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind: 0,4 < f_l²/(fw · ft) < 0,7 , f₁ < 0
-0,5 < ft/f₅ < 0,0wobei
f_l die Brennweite der ersten Linsengruppe (I),
f₅ die Brennweite der fünften Linsengruppe (V),
fw die Brennweite des Gesamtsystems in der Weit winkelendstellung,
ft die Brennweite des Gesamtsystems in der Tele fotoendstellung bezeichnen.

5. Varioobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweite und die vierte Linsen gruppe (II, IV) sich bei der Veränderung der Brennweite gemeinsam bewegen.

6. Varioobjektiv nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die fünfte Linsengruppe (V) be züglich der Bildebene feststeht.