DE4343050C2

DE4343050C2 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE4343050C2
Application number: DE4343050A
Authority: DE
Inventors: Shuichi Kikuchi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2013-12-17
Also published as: DE4343050A1; JPH06186478A; US5481404A

Description

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1. Das Varioobjektiv gemäß der Erfindung kann als ein Photoobjektiv in einer Objektiv- Verschlußkamera und in einer Videokamera verwendet werden.

Es ist ein Varioobjektiv bekannt, bei dem außerhalb des Bereichs kontinuierlich einstellbarer Brennweiten ein be sonders kleiner Brennweitenwert eingestellt werden kann. Beispielsweise ist ein solcher Aufbau in den japanischen Patentoffenlegungsschriften (KOKAI) Nr. 2-219 011 und 2- 59709 beschrieben.

Vor kurzem ist ein Panorama-Aufnahmeverfahren bekannt geworden. Bei diesem Verfahren wird ein Teil des Bildfeldes abgeblendet. Um ein Panorama-Aufnahmeverfahren in angemes sener Weise durchzuführen, muß bei einem Varioobjektiv eine Brennweite einstellbar sein, die kürzer ist als die minima le Brennweite im ursprünglichen Brennweitenbereich.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Varioobjektiv der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sich auf einfache Weise ein besonders kleiner Bildfeldwinkel ein stellen läßt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau kann eine Brennweite, die kürzer ist als die minimale Brennweite des Bereichs konti nuierlich einstellbarer Brennweiten, dadurch verwirklicht werden, daß der Konverter dem Varioobjektiv, das sich aus einer ersten positiven Linsengruppe und einer zweiten nega tiven Linsengruppe zusammensetzt, hinzugefügt wird, ohne daß die Gesamtlänge des Varioobjektivs wesentlich vergrö ßert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Aus führungsformen unter Bezugnahme auf die Zeich nungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b Schnittbilder einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Schnittbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3a und 3b jeweils Schnittbilder einer dritten Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 4a ein Aberrationsdiagramm, das die sphärische Aber ration und die Abweichung von der Sinusbedingung, bei der minimalen Brennweite des erfindungsgemä ßen Varioobjektivs gemäß dem ersten Ausführungs beispiel ohne eingesetzten Konverter wiedergibt

Fig. 4b ein Aberrationsdiagramm mit den Kurven für meri dionale und sagittale Bildfeldkrümmung des Vario objektivs gemäß der Fig. 4a;

Fig. 4c die Verzeichnung des Varioobjektivs gemäß der Fig. 4a;

Fig. 5a ein Aberrationsdiagramm entsprechend Fig. 4a bei einer mittleren Brennweite des Varioobjektivs;

Fig. 5b ein Aberrationsdiagramm entsprechend Fig. 4b bei einer mittleren Brennweite des Varioobjektivs;

Fig. 5c ein Aberrationsdiagramm entsprechend Fig. 4c bei einer mittleren Brennweite des Varioobjektivs;

Fig. 6a ein Aberrationsdiagramm entsprechend Fig. 4a bei der maximalen Brennweite des Varioobjektivs;

Fig. 6b ein Aberrationsdiagramm entsprechend Fig. 4b bei der maximalen Brennweite des Varioobjektivs;

Fig. 6c ein Aberrationsdiagramm entsprechend Fig. 4c bei der maximalen Brennweite des Varioobjektivs;

Fig. 7a bis 7c Diagramme entsprechend Fig. 4a, wenn ein Konverter in das Varioobjektiv eingesetzt ist; und

Fig. 8a bis 8c Diagramme entsprechend Fig. 4a für das Varioobjektiv nach Fig. 1a mit eingesetztem Kon verter wenn die Aperturblende abgeblendet ist.

Die Brennweite ist durch Verschieben der ersten und zweiten Linsengruppe einstellbar, wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe geändert wird. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe ist auf der Seite großer Bildfeldwinkel groß und auf der Seite kleiner Bildfeldwinkel klein.

Durch Einbringen des Konverters zwischen die Linsengruppen bei der minimalen Objektivbrennweite, auf die das Vario objektiv ohne Konverter einstellbar ist, wird eine im Ver gleich zu dieser Brennweite noch wesentlich kleinere Brenn weite erzielt. Die Öffnung der zwischen den Linsengruppen einsetzbaren Blende kann variabel oder fest sein. Wenn die Öffnung der Blende variabel ist, wird die Blende in Verbin dung mit dem Anbringen des Konverters abgeblendet. Im Ge gensatz hierzu hat, wenn keine Blende vorgesehen ist oder die Blende auf einen festen Wert eingestellt ist, der Kon verter eine Festblende auf der Gegenstandsseite.

Wenn ein Panorama-Aufnahmeverfahren durchgeführt werden soll, wird eine weitere Blende, die die Panoramagröße fest legt, unmittelbar nach der letzten Linsenfläche der zweiten Linsengruppe angeordnet und in Verbindung mit dem Einbrin gen des Konverters in eine Position unmittelbar vor die Bildfläche gebracht.

Der Konverter kann aus einer Linse negativer Brechkraft und zumindest einer Linse positiver Brechkraft aufgebaut sein. In diesem Fall wird die mittlere Abbesche Zahl ν_p der Lin se(n) positiver Brechkraft größer eingestellt als die Abbe sche Zahl ν_N der Linse(n) negativer Brechkraft. Zumindest eine Linsenfläche des Konverters kann hierbei als asphäri sche Fläche ausgeführt sein.

Der Durchmesser des Konverters kann verkleinert werden, da die Durchmesser der Strahlenbündel vergleichsweise klein werden, so daß eine Minderung der Abbildungsleistung des Varioobjektivs durch den größeren Bildwinkel bei eingesetz tem Konverter verhindert wird.

Eine zusätzlich zur Aperturblende vorgesehene Blende kann unmittelbar nach der letzten Linsenfläche der zweiten Lin sengruppe angeordnet sein. In diesem Fall wird die Öff nungsbreite der Blende entsprechend der Panoramagröße grö ßer eingestellt als die Breite des normalen auf zunehmenden Bildes. Wenn diese Blende in Verbindung mit dem Einbauen des Konverters in eine Position unmittelbar vor der Bild fläche angebracht wird, kann eine Panoramaaufnahme mit einem besonders großen Bildfeldwinkel gemacht werden.

Der Konverter kann aus einer Linse negativer Brechkraft und zumindest einer Linse positiver Brechkraft aufgebaut sein. Dabei können vorzugsweise Aberrationen, die durch das Ein bringen des Konverters mit positiver Brechkraft auftreten, korrigiert werden. Wenn gleichzeitig die mittlere Abbesche Zahl ν_p der Linse(n) positiver Brechkraft größer als die Abbesche Zahl ν_N der Linse(n) negativer Brechkraft einge stellt ist, können auch chromatische Aberrationen bei ein gebrachtem Konverter korrigiert werden. Ferner können Aber rationen noch besser korrigiert werden, wenn zumindest eine Linsenfläche des Konverters als asphärische Fläche ausge führt wird.

Fig. 1a und 1b zeigten das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Varioobjektivs mit eingesetztem Konver ter. Gemäß Fig. 1a ist das Varioobjektiv aus zwei Linsen gruppen zusammengesetzt, die zur Brennweitenänderung ver schoben werden. Fig. 1a zeigt das erfindungsgemäße Vario objektiv bei maximalem Abstand der Linsengruppen.

In Fig. 1b ist der Konverter III zwischen der ersten Lin sengruppe I und der zweiten Linsengruppe II des in Fig. 1a dargestellten Varioobjektivs eingebaut, und zwar zwischen der Blende S und der zweiten Linsengruppe II. Die Brenn weite des Varioobjektivs ist mit eingebautem Konverter kürzer als die minimale Brennweite des Varioobjektivs ohne Konverter. Folglich nähert sich das gesamte System des Varioobjektivs im Vergleich zu seiner Linsenposition bei der minimalen Brennweite ohne Konverter der Bildfläche. Die Blende S wird beim Einbringen des Konverters III im Ver gleich zu ihrem Abblendzustand bei minimaler Brennweite des Varioobjektivs ohne Konverter weiter abgeblendet.

Fig. 2 zeigt ein modifiziertes Beispiel des Varioobjektivs. In Fig. 2 ist die Blende S nicht abgeblendet; es können jedoch Wirkungen, die ähnlich denen beim Abblenden der Blende S sind, dadurch erhalten werden, daß eine feste Blende S₁, welche in dem Konverter III integriert ist, auf dessen Gegenstandsseite vorgesehen ist. Wenn die feste Blende S₁ in dem Konverter III auf dessen Gegenstandsseite integriert ist und mit diesem ins Varioobjektiv einbringbar und von diesem abnehmbar ist, ist es nicht notwendig, die Blende S in Verbindung mit einem Einbauen des Konverters abzublenden, so daß der Blendenmechanismus im Vergleich zu dem in Fig. 1a und 1b dargestellten Varioobjektiv verein facht ist.

Fig. 3a und 3b zeigen jeweils ein Beispiel, bei dem das in Fig. 1a und 1b dargestellte Varioobjektiv verwendet ist, um eine Panoramaaufnahme zu machen. Eine Blende AP ist nach der letzten Linsenfläche der zweiten Linsengruppe II an geordnet. Die Blende AP weist eine rechteckige Öffnung auf, die sich in einer zu der Papierebene senkrechten Richtung erstreckt. Wie in Fig. 3a dargestellt, ist die Blende AP unmittelbar nach der letzten Linsenfläche der zweiten Lin sengruppe II bei Einstellung des Varioobjektivs auf die minimale Brennweite ohne Konverter angeordnet. Gleichzeitig wird die Öffnung dieser Blende in Richtung von deren kurzer Seite so eingestellt, daß kein Strahl durch diese Blende in der Richtung ihrer kürzeren Seite unterbrochen wird.

Wenn, wie in Fig. 3b dargestellt, die Panoramaaufnahme gemacht ist, wird der Konverter III in das Varioobjektiv eingebaut und das gesamte Linsensystem wird näher zur Bild fläche liegen. Ferner wird die Blende AP in eine Position unmittelbar vor der Filmfläche gebracht, um so den Strahl zu unterbrechen, die außerhalb des Panoramaschirms ein Bild entwerfen würden.

Die Konstruktionsdaten des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Varioobjektivs, das in Fig. 1a und 1b dargestellt ist, werden im folgenden abgegeben. Dabei sind in Fig. 1a und die erste und zweite Linsengruppe und die Blende vorgesehen, d. h. es ist kein Konverter III in das Varioobjektiv eingesetzt. Bei dieser Anordnung ist mit r_i (i = 1 bis 14) der Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche einschließlich der Blendenfläche bezeichnet und es wird von der Gegenstandsseite des Varioobjektivs aus gezählt. Mit d_i (1 bis 13) ist der Abstand zwischen der i-ten Linsenfläche und der (i+1)-ten Linsenfläche auf der optischen Achse des Varioobjektivs bezeichnet. Mit n_j (j = 1 bis 7) ist die Brechungszahl des Materials der j-ten Linse bezeichnet, wobei von der Gegenstandsseite aus gezählt ist. Mit ν_j (j = 1 bis 7) ist die Abbesche Zahl dieser j-ten Linse bezeich net.

In Fig. 1b ist der Konverter III in das Varioobjektiv ein gesetzt. Bezüglich des Konverters in dieser Anordnung ist mit R_m (m = 1 bis 4) der Krümmungsradius einer m-ten Linsen fläche bezeichnet, wobei von der Gegenstandsseite aus ge zählt ist. Mit D_m (m = 1 bis 4) ist der Abstand zwischen der m-ten Linsenfläche und der (m+1)-ten Linsenfläche auf der optischen Achse des Varioobjektivs bezeichnet. Mit N_n (n = 1 bis 2) ist die Brechungszahl des Materials der n-ten Linse bezeichnet, wobei von der Gegenstandsseite aus ge zählt ist. Mit ν_n (n = 1 bis 2) ist die Abbesche Zahl der n ten Linse bezeichnet. Mit D₀ ist der Abstand der Blende S zur ersten Fläche des Konverters auf der optischen Achse bezeichnet. Mit D₄ ist der Abstand zwischen der Endfläche des Konverters III zur ersten Linsenfläche der zweiten Linsengruppe auf der optischen Achse bezeichnet. In diesem Beispiel ist der Konverter III durch eine Linse positiver Brechkraft und durch eine Linse negativer Brechkraft ge bildet. Folglich sind ν₁ und ν₂ als ν_p bzw. ν_N eingesetzt.

Mit f ist die Objektivbrennweite bezeichnet. Mit ω ist der halbe Bildfeldwinkel des Varioobjektivs bezeichnet.

In der folgenden Beschreibung falle eine Z-Koordinate mit der optischen Achse des Varioobjektivs zusammen. Eine Y- Koordinate verlaufe senkrecht zu der optischen Achse. Fer ner seien mit r und K ein Krümmungsradius einer asphäri schen Fläche auf der optischen Achse bzw. deren Kegelschnittskonstante bezeichnet. A, B, C und D bezeichnen Asphärenkoeffizienten höherer Ordnung. Dabei ist die asphä rische Fläche durch eine gekrümmte Fläche gebildet, die durch Drehen einer durch die folgende Formel dargestellten Kurve um die optische Achse erhalten worden ist:

Die Form der asphärischen Fläche ist durch den Krümmungs radius auf der optischen Achse, die Kegelschnittskonstante und die Asphärenkoeffizienten höherer Ordnung festgesetzt. Bezüglich der Asphärenkoeffizienten zeigen E und eine Zahl, die auf E folgt, eine Zehnerpotenz an. Beispielsweise zeigt "E-9" 1/10⁹ an und dieser Wert 1/10⁹ wird mit einem Zahlen wert vor diesem Wert multipliziert.

Das Objektiv gemäß Fig. 1a (erstes Ausführungsbeispiel) hat folgende Konstruktionsdaten:

Veränderbare Größen

Zahlenwerte der vorstehenden Parameter gelten bei gemäß gemäß Fig. 1b eingesetztem Konverter.

Wenn der Konverter III in das Varioobjektiv eingesetzt ist, ist die vorstehende Größe d₈ auf 13,04 eingestellt. Der Konverter III ist nämlich zwischen der Blende S und der zweiten Linsengruppe II bei der minimalen Objektivbrenn weite ohne eingesetzten Konverter angeordnet.

Die dritte und vierte Linsenfläche des Konverters sind asphärisch, wobei die Werte der vorstehenden Parameter folgendermaßen eingestellt sind.

Fig. 4 bis 6 zeigen die Aberrationen des vorstehend be schriebenen ersten Ausführungsbeispiels des erfindungs gemäßen Varioobjektivs, das aus den zwei Linsengruppen zusammengesetzt ist. Fig. 4a bis 4c zeigen die sphärische Aberration und die Abweichung von der Sinusbedingung, den Astigmatismus und die Verzeichnung bei Einstellen auf die minimale Brennweite des Varioobjektivs ohne Konverter. Fig. 5a bis 5c zeigen diese Bildfehler für eine Zwischenbrenn weite des Varioobjektivs. Fig. 6a bis 6c zeigen die soeben genannten Bildfehler für die maximale Brennweite des Vario objektivs. Die Fig. 7 und 8 zeigen die Aberrationen bei eingesetztem Konverter III. Fig. 7a bis 7c zeigen die Aber rationen, wenn die Blende S nach Einbringen des Konverters III nicht abgeblendet ist. Fig. 8a bis 8c zeigen die Aber rationen, wenn die Blende S nach Einsetzen des Konverters III abgeblendet ist. In Fig. 8a bis 8c ist die in Fig. 1b dargestellte Linsenanordnung verwendet. In jedem dieser Aberrationsdiagramme zeigen d-SA und g-SA sphärische Aber rationen für die d-Linie bzw. die g-Linie. d-SC zeigt die Abweichung von der Sinusbedingung für die d-Linie. Mit Bezugszeichen S und M sind die sagittale Bildfläche und die meridionale Bildfläche bezeichnet.

Die Aberrationen des Varioobjektivs sind für minimale, mittlere und maximale Brennweite jeweils ohne Konverter und für die minimale Brennweite mit Konverter korrigiert, so daß die Leistung des Varioobjektivs hervorragend ist.

Claims

1. Varioobjektiv mit

- einer ersten Linsengruppe (I) positiver Brechkraft, die objektseitig angeordnet ist und
- einer zweiten Linsengruppe (II) negativer Brechkraft, die bildseitig angeordnet ist, wobei
- die Brennweite des Varioobjektives durch Ändern des Abstandes der zweiten Linsengruppe (II) von der ersten Linsengruppe (I) geändert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
(a) ein in den Raum zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe (I, II) einsetzbarer und von dort herausnehmbarer Konverter (III) positiver Brechkraft vorgesehen ist,
(b) die minimale Brennweite des Varioobjektives mit eingesetztem Konverter (III) kleiner ist als bei herausgenommenem Konverter (III),
(c) eine Blende (S) zwischen der ersten (I) und der zweiten Linsengruppe (II) vorgesehen ist, wobei der Konverter (III) zwischen dieser Blende und der zweiten Linsengruppe (II) angeordnet ist, wenn er im Strahlengang des Varioobjektivs liegt, und
(d) die Blende (S) entweder eine feste Blende oder eine variable Blende ist, die bei eingesetztem Konverter abgeblendet ist.

2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe beim Einbringen des Konverters gleich dem Abstand bei der minimalen Brennweite des Varioobjektives ohne Konverter ist.

3. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Blende (AP, Feldblende) unmittelbar nach der letzten Linsenfläche der zweiten Linsengruppe angeordnet ist und, beim Einsetzen des Konverters, in eine Position unmittelbar vor die Bildfläche gebracht wird, wobei keine Vignettierung der abbildenden Strahlen erfolgt.

4. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter (III) aus einer Linse negativer Brechkraft und zumindest einer Linse positiver Brechkraft aufgebaut ist, wobei die mittlere Abbesche Zahl ν_p der Linse (n) positiver Brechkraft größer ist als die Abbesche Zahl ν_N der Linse negativer Brechkraft.

5. Varioobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Linsenfläche des Konverters (III) asphärisch ist.