DE4210822C2

DE4210822C2 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE4210822C2
Application number: DE4210822A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Ito; Sachio Haushita
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1991-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: GB2254933A; FR2674640B1; FR2674640A1; JPH04304410A; DE4210822A1; GB2254933B; JP3199772B2; US5331464A; GB9207109D0

Description

Die Erfindung betrifft Varioobjektive mit einer negativen ersten Linsengruppe und einer positiven zweiten Linsengruppe, die zur Brennweitenänderung längs der optischen Achse des Varioobjektivs verstellbar sind, sowie mit einer Störlichtblende und einer weiteren Blende.

Ein Varioobjektiv dieser Art ist aus US 49 64 697 bekannt.

Bei bekannten Varioobjektiven dieser Art ist eine Aperturblende üblicherweise vor der zweiten Linsengruppe oder innerhalb der zweiten Linsengruppe angeordnet, so daß sie sich bei Änderung der Objektivbrennweite gleichzeitig mit der zweiten Linsengruppe bewegt.

Varioobjektive mit einer festen Blende zwischen einer ersten und zweiten Linsengruppe sind vielfältig bekannt, z. B. aus der japanischen Offenlegungschrift 266511/1987, welche ein derartiges Varioobjektiv für eine Videokamera offenbart. Bei solchen Varioobjektiven können bei der Brennweitenänderung Störlichtstrahlen in unerwünschter Weise wirksam werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Varioobjektive der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kompaktem Aufbau, ggf. mit eingebautem Motor zur automatischen Brennweitenänderung, eine gute Störlichtabschirmung zulassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den diesen Ansprüchen jeweils nachgeordneten Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 den grundlegenden Aufbau eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs in vereinfachter Schnittbild-Darstellung bei Einstellung auf kürzeste Brennweite,

Fig. 3 Aberrationskurven zur Darstellung der Abbildungsleistung des Varioobjektivs nach Fig. 2 bei Einstellung auf kürzeste Brennweite,

Fig. 4 das Varioobjektiv gemäß Fig. 2 in vereinfachter Schnittbild-Darstellung bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite,

Fig. 5 Aberrationskurven zur Darstellung der Abbildungsleistung des Varioobjektivs nach Fig. 2 bei Einstellung auf die mittlere Brennweite gemäß Fig. 4,

Fig. 6 das Varioobjektiv gemäß Fig. 2 in vereinfachter Schnittbild-Darstellung bei Einstellung auf längste Brennweite,

Fig. 7 Aberrationskurven zur Darstellung der Abbildungsleistung des Varioobjektivs nach Fig. 2 bei Einstellung auf die längste Brennweite gemäß Fig. 6,

Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs in vereinfachter Schnittbild-Darstellung bei Einstellung auf kürzeste Brennweite,

Fig. 9 Aberrationskurven zur Darstellung der Abbildungsleistung des Varioobjektivs nach Fig. 8 bei Einstellung auf kürzeste Brennweite,

Fig. 10 das Varioobjektiv gemäß Fig. 8 in vereinfachter Schnittbild-Darstellung bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite,

Fig. 11 Aberrationskurven zur Darstellung der Abbildungsleistung des Varioobjektivs nach Fig. 8 bei Einstellung auf die mittlere Brennweite gemäß Fig. 10,

Fig. 12 das Varioobjektiv gemäß Fig. 8 in vereinfachter Schnittbild-Darstellung bei Einstellung auf längste Brennweite und

Fig. 13 Aberrationskurven zur Darstellung der Abbildungsleistung des Varioobjektivs nach Fig. 8 bei Einstellung auf die längste Brennweite gemäß Fig. 12.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt das Varioobjektiv gemäß Anspruch 1, in der Reihenfolge von der Objektseite her betrachtet, eine negative erste Linsengruppe N, eine Aperturblende A, eine positive zweite Linsengruppe P und eine Störlichtblende B. In das Gehäuse des Varioobjektivs ist ein nicht dargestellter Elektromotor eingebaut, der bei einer Brennweitenänderung die beiden Linsengruppen N und P sowie die Blenden A und B bewegt. Wahlweise kann zusätzlich ein in Fig. 1 gestrichelt dargestelltes Linsenglied geringer Brechkraft vorgesehen werden, das der Blende A bzw. der Blende B zugeordnet und jeweils mit ihr zusammen bewegbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Varioobjektiv sind die folgenden Bedingungen:

2,5 < Xs/fs < 3,0, (1)

0 < ΔXA/fs < ΔX2/fs (2) und

0 ≦ ΔXB/fs < ΔX2/fs (3)

von Bedeutung, von denen jeweils zumindest die Bedingungen (1) und (2) oder die Bedingungen (2) und (3) erfüllt sind.

In diesen Bedingungen bedeuten:
fs: minimale Brennweite des Varioobjektivs,
Xs: Abstand der Aperturblende (A) von der Bildebene bei Einstellung des Varioobjektivs auf die minimale Brennweite,
ΔXA: Verstellbereich der Aperturblende (A) bei Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite auf maximale Brennweite,
ΔXB: Verstellbereich der Störlichtblende (B) bei Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite auf maximale Brennweite und
ΔX2: Verstellbereich der zweiten Linsengruppe (P) bei Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite auf maximale Brennweite.

Die Bedingung (1) legt den Bereich für den Abstand Xs der Blende A von der Bildebene relativ zur kürzesten Brennweite des Varioobjektivs fest. Wird die Untergrenze dieser Bedingung unterschritten, so ist die Blende A so nahe an der Bildebene angeordnet, daß der Einbau eines Motors zur Brennweitenänderung schwierig wird. Wird hingegen die Obergrenze der Bedingung (1) überschritten, befindet sich die Blende bei Einstellung des Varioobjektivs schon auf die kürzeste Brennweite so nahe am Objekt, daß der Durchmesser der zweiten Linsengruppe sehr groß wird.

Die Bedingung (2) gibt den Bereich an für die Beziehung zwischen den Bewegungsbereichen der Blende A und der zweiten Linsengruppe. Wird die Untergrenze dieser Bedingung unterschritten, so wird der Abstand zwischen der Blende A und der zweiten Linsengruppe P so groß, daß bei Einstellung des Varioobjektivs auf kurze und mittlere Brennweiten ein vermehrtes Auftreten von Störlichtstrahlen bedingt wird. Allerdings kann das Abschirmen schädlicher Störlichtstrahlen dadurch begünstigt werden, daß die Blende so ausgelegt wird, daß sie bei Einstellung des Varioobjektivs auf kurze Brennweiten einen kleineren Öffnungsdurchmesser aufweist als bei Einstellung auf längere Brennweiten. Wird die Obergrenze der Bedingung (2) überschritten, so rückt die Blende A so nahe an die Bildebene, daß bei einem Einbau eines Motors zur Brennweitenänderung beträchtliche Schwierigkeiten auftreten.

Die Bedingung (3) sollte erfüllt sein, um jegliche Störlichtstrahlen abzuschirmen, die bei Einstellung des Varioobjektivs auf mittlere und lange Brennweiten auftreten. Wird die Untergrenze dieser Bedingung unterschritten, so bedingt dies einen großen Durchmesser der Öffnung der Störlichtblende B, um bei Einstellung des Varioobjektivs auf die lange Brennweiten innerhalb des gesamten Bildfeldes noch eine hinreichend hohe Lichtstärke sicherzustellen. Hierdurch wird es aber unmöglich, schädliche Störlichtstrahlen hinreichend abzuschirmen. Wird hingegen die Obergrenze der Bedingung (3) überschritten, so verliert die Störlichtblende B ihre Wirksamkeit.

Wenn es die jeweilige Konstruktion des Varioobjektivs gestattet, kann die Störlichtblende B so ausgebildet werden, daß der Durchmesser ihrer Öffnung bei Änderung der Brennweite variabel ist. Dies trägt dazu bei, die schädlichen Störlichtstrahlen wirksam abzuschirmen, die bei Einstellung des Varioobjektivs auf mittlere und lange Brennweiten auftreten. Die erste und/oder zweite Störlichtblende kann bzw. können so gesteuert werden, daß deren Öffnung bei Änderung der Brennweite von der Weitwinkeleinstellung zur Teleeinstellung hin größer wird.

Weiterhin kann ein einfacher Aufbau des Varioobjektivs dadurch erreicht werden, daß die Blende A und die Störlichtblende B so ausgebildet werden, daß sie gemeinsam bewegt werden.

Nachfolgend werden bevorzugte Beispiele eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs anhand von Fig. 2 bis 13 der Zeichnungen näher beschrieben.

Beispiel 1

Fig. 2 bis 7 zeigen ein erstes Beispiel (Beispiel 1) eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs, wobei Fig. 2, 4 und 6 vereinfachte Schnittbilder dieses Varioobjektivs zeigen bei Einstellung auf kürzeste Brennweite (Fig. 2), mittlere Brennweite (Fig. 4) und längste Brennweite (Fig. 6).

Die Daten dieses ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs sind in den nachfolgend wiedergegebenen Tabellen 1 und 2 zusammengestellt. In diesen Datentabellen wie auch in den weiter unten aufgeführten Datentabellen 5 und 6 für ein weiteres Ausführungsbeispiel bedeuten:
f: Brennweite des Varioobjektivs,
ω: halber Bildfeldwinkel des Varioobjektivs,
f_B: hintere Schnittweite des Varioobjektivs,
r: Krümmungsradius der jeweiligen Linsenfläche,
d: Abstand zwischen jeweils benachbarten Linsenflächen längs der optischen Achse,
N: Brechzahl der jeweiligen Linse,
ν: Abbé-Zahl der jeweiligen Linse.

TABELLE 1

TABELLE 2

Fig. 3 zeigt Aberrationskurven des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Einstellung auf kürzeste Brennweite gemäß Fig. 2. Desgleichen zeigt Fig. 5 Aberrationskurven dieses Varioobjektivs bei Einstellung auf mittlere Brennweite gemäß Fig. 4. Bei Einstellung des Varioobjektivs auf längste Brennweite gemäß Fig. 6 ergeben sich die in Fig. 7 dargestellten Aberrationskurven.

Das Varioobjektiv gemäß dem oben erläuterten Beispiel 1 ist so ausgelegt, daß die als Aperturblende wirkende Blende A und die als Störlichtblende wirkende Blende B zusammen verstellt werden. Dabei sind die oben definierten Werte für fs, Xs, ΔXA, ΔXB und ΔX2 so gewählt, daß sich für die Parameter der Bedingungen (1), (2) und (3) Werte gemäß folgender Tabelle 3 ergeben:

TABELLE 3

Bei dem oben beschriebenen Beispiel 1 eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs entsprechen die folgenden Parameter
dA: Abstand zwischen Blende A und positiver Linsengruppe P
UHA: Radius der Öffnung der Blende A
dB: Abstand zwischen Blende B und positiver Linsengruppe P
UHB: Radius der Öffnung der Blende B
den Werten, die in der nachfolgenden Tabelle 4 wiedergegeben sind für den Fall der Objektiveinstellung auf minimale Brennweite (S), mittlere Brennweite (M) und längste Brennweite (L):

TABELLE 4

Im folgenden wird ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs beschrieben.

Beispiel 2

Fig. 8 bis 13 zeigen und verdeutlichen ein zweites Beispiel (Beispiel 2) eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs, wobei Fig. 8, 10 und 12 vereinfachte Schnittbilder dieses Varioobjektivs zeigen bei Einstellung auf kürzeste Brennweite (Fig. 8), mittlere Brennweite (Fig. 10) und längste Brennweite (Fig. 12).

Die Daten dieses zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs sind in den nachfolgend wiedergegebenen Tabellen 5 und 6 zusammengestellt.

TABELLE 5

TABELLE 6

Beim Varioobjektiv gemäß dem vorgenannten Beispiel 2 sind die Werte für fs, Xs, ΔXA, ΔXB und ΔX2 so gewählt, daß sich für die Parameter der Bedingungen (1), (2) und (3) Werte gemäß folgender Tabelle 7 ergeben:

TABELLE 7

Ferner entsprechen bei dem oben beschriebenen Beispiel 2 die im Zusammenhang mit Beispiel 1 bereits näher erläuterten Parameter dA, UHA, dB und UHB den Werten, die in der nachfolgenden Tabelle 7 wiedergegeben sind für den Fall der Objektiveinstellung auf minimale Brennweite (S), mittlere Brennweite (M) und längste Brennweite (L):

TABELLE 8

Der Begriff "Störlicht" im Sinne der obigen Ausführungen kann Streulicht umfassen, welches an Rändern von Linsen des Varioobjektivs und von Innenflächen des Objektivtubus so reflektiert wird, daß es zur Bildebene gelangt, als auch Licht aus Lichtstrahlen, die zur Bilderzeugung dienen, infolge von Aberration jedoch abgelenkt wird.

Claims

1. Varioobjektiv, umfassend, in der Reihenfolge von der Objektseite her gesehen,

a) eine negative erste Linsengruppe (N),
b) eine Aperturblende (A),
c) eine positive zweite Linsengruppe (P) und
d) eine Störlichtblende (B),
e) wobei zur Brennweitenänderung die erste und zweite Linsengruppe (N, P) längs der optischen Achse des Varioobjektivs verstellbar sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) bei der Brennweitenänderung die Aperturblende (A) unabhängig von der zweiten Linsengruppe (P) verstellbar ist,
b) folgende Bedingungen erfüllt sind:
2,5 < Xs/fs < 3,0 (1) und
0 < ΔXA/fs < ΔX2/fs, (2)
und
c) im Falle der Verstellbarkeit der Störlichtblende (B) folgende weitere Bedingung erfüllt ist:
0 ≦ ΔXB/fs < ΔX2/fs, (3)

worin bedeuten:
fs: minimale Brennweite des Varioobjektivs,
Xs: Abstand der Aperturblende (A) von der Bildebene bei Einstellung des Varioobjektivs auf die minimale Brennweite,
ΔXA: Verstellbereich der Aperturblende (A) bei Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite auf maximale Brennweite,
ΔXB: Verstellbereich der Störlichtblende (B) bei Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite auf maximale Brennweite und
ΔX2: Verstellbereich der zweiten Linsengruppe (P) bei Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite auf maximale Brennweite.

2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Brennweitenänderung die Störlichtblende (B) unabhängig von der zweiten Linsengruppe (P) verstellbar ist.

3. Varioobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Störlichtblende (B) nur aus einem Blendenrahmen besteht.

4. Varioobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Störlichtblende (B) eine Linse geringer Brechkraft aufweist.

5. Varioobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Störlichtblende (B) bei der Brennweitenänderung variabel ist.

6. Varioobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Aperturblende (A) bei Änderung der Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite zur maximalen Brennweite hin größer wird.

7. Varioobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblende (A) gemeinsam mit einem Linsenglied geringer Brechkraft verstellbar ist.

8. Varioobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblende (A) und die Störlichtblende (B) gemeinsam verstellbar sind.

9. Varioobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblende (A), die zweite Linsengruppe (P) und die Störlichtblende (B) bei Änderung der Einstellung des Varioobjektivs von kleinerer Brennweite zu größerer Brennweite zum Objekt hin verstellbar sind.

10. Varioobjektiv, umfassend, in der Reihenfolge von der Objektseite her gesehen,

a) eine negative erste Linsengruppe (N),
b) eine erste Störlichtblende (A),
c) eine positive zweite Linsengruppe (P) und
d) eine zweite Störlichtblende (B),

wobei

a) zur Brennweitenänderung die erste und zweite Linsengruppe (N, P) längs der optischen Achse des Varioobjektivs verstellbar sind,
b) bei der Brennweitenänderung die erste Störlichtblende (A) oder die zweite Störlichtblende (B) unabhängig von der zweiten Linsengruppe (P) verstellbar ist,
c) und folgende Bedingungen erfüllt sind:
0 < ΔXA/fs < ΔX2/fs, (2)
und
0 ≦ ΔXB/fs < ΔX2/fs, (3)

worin bedeuten:
fs: minimale Brennweite des Varioobjektivs,
ΔXA: Verstellbereich der ersten Störlichtblende (A) bei Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite auf maximale Brennweite,
ΔXB: Verstellbereich der zweiten Störlichtblende (B) bei Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite auf maximale Brennweite und
ΔX2: Verstellbereich der zweiten Linsengruppe (P) bei Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite auf maximale Brennweite.

11. Varioobjektiv nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Störlichtblende (B) nur aus einem Blendenrahmen besteht.

12. Varioobjektiv nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Störlichtblende (B) eine Linse geringer Brechkraft aufweist.

13. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der zweiten Störlichtblende (B) bei der Brennweitenänderung variabel ist.

14. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der ersten Störlichtblende (A) bei Änderung der Einstellung des Varioobjektivs von minimaler Brennweite zur maximalen Brennweite hin größer wird.

15. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Störlichtblende (A) und/oder zweite Störlichtblende (B) gemeinsam mit einem Linsenglied geringer Brechkraft verstellbar ist.

16. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Störlichtblende (A) und die zweite Störlichtblende (B) gemeinsam verstellbar sind.

17. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Störlichtblende (A), die zweite Linsengruppe (P) und die zweite Störlichtblende (B) bei Änderung der Einstellung des Varioobjektivs von kleinerer Brennweite zu größerer Brennweite zum Objekt hin verstellbar sind.

18. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bedingung erfüllt ist:
2,5 < Xs/fs < 3,0 (1)
worin bedeutet:
Xs: Abstand der ersten Störlichtblende (A) von der Bildebene bei Einstellung des Varioobjektivs auf die minimale Brennweite.

19. Varioobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe (N) bei Änderung der Objektivbrennweite vom minimalen Wert bis zu einem mittleren Wert zur Bildebene hin und bei Änderung der Objektivbrennweite vom mittleren Wert zum maximalen Wert zum Objekt hin verstellbar ist.