DE68914357T2

DE68914357T2 - Teleobjektiv.

Info

Publication number: DE68914357T2
Application number: DE68914357T
Authority: DE
Inventors: Koichi C O Asahi Koga Maruyama
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1988-07-30
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2009-07-29
Also published as: EP0353649B1; EP0353649A3; JPH0240606A; EP0353649A2; DE68914357D1; JPH0427522B2; US4966449A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Teleobjektivsystem und insbesondere ein Teleobjektivsystem für den Einsatz in einer einäugigen 35-mm Spiegelreflexkamera, das trotz seiner kompakten Größe eine hohe Leistung gewährleistet, und das die Fokussierung durch die Verschiebung nur einer einzigen Linseneinheit ausführt.
Mit dem Erscheinen von Kameras mit automatischen Fokussierungsvorrichtungen wurden die Vorteile von Teleobjektiven mit Innenfokussierung in zunehmenden Maße erkannt. Eine wichtige Anforderung an Linsen für die automatische Fokussierung besteht darin, daß die beweglichen Linseneinheiten ausreichend leichtgewichtig sein müssen, um eine Fokussierung ohne Belastung der Linsenantriebsquelle zu erreichen. Insbesondere wurde, was Teleobjektive betrifft, die theoretisch nicht ohne Vergrößerung des optischen System gebaut werden können, das Merkmal der Innenfokussierung unerläßlich, um eine automatische Fokussierung zu erreichen.
Dementsprechend wurden verschiedene Ausführungsformen innenfokussierender Teleobjektiv-Linsensysteme entwickelt, um aus ihren Merkmalen der "Licht"-Fokussierung, der kleinen zentrischen Verschiebung und der Stabilität während der Fokussierung Vorteile zu ziehen. Einige der bis dato vorgeschlagenen Ausführungsformen sind in der JP-A-59-214008 (wobei der Ausdruck "JP-A" nachstehend eine "ungeprüft veröffentlichte Japanische Patentanmeldung" bedeutet), in der JP-A-59-170811 und in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 62- 26787, die zuvor von dem gleichen Anmelder eingereicht wurde, beschrieben.
Trotz der vorstehend beschriebenen Vorteile weisen innenfokussierende Objektivsysteme im allgemeinen einige Probleme auf. Beispielsweise muß zur Verschiebung von Fokussierungseinheiten innerhalb des optischen Systems oft das gesamte Objektivsystem vergrößert werden. Wenn die Brechungskraft der Fokussierungsgruppen erhöht wird, um ihren Verschiebungsbereich zu verkleinern, entstehen große mit Bildfehlern behaftete Veränderungen während der Fokussierung auf nahe Distanz. Dementsprechend war die Auslegung eines kompakten innenfokussierenden Teleobjektivsystems im Vergleich mit Ausführungen schwierig, welche die Fokussierung nicht nur durch die Bewegung der Frontlinse sondern auch durch die Verschiebung des gesamten System ausführen. Das in der JP-A- 59-2 14008 beschriebene System kennzeichnet ein Televerhältnis von ungefähr 0,8 und der kleinste Fokussierungsabstand beträgt 7,5 f (wobei f die Gesamtbrennweite ist), wenn die Innenfokussierung eingesetzt wird.
Im Gegensatz dazu schlagen die JP-A-59-170811 und die Japanische Patentanmeldung Nr. 62-26787 kompakte Systeme vor, die vergleichsweise große Werte von FNO (Blendenwerte> und kleine Televerhältnisse aufweisen. Diese haben jedoch den Nachteil, daß der kürzest mögliche Fokussierungsabstand groß ist, große mit Abbildungsfehlern behaftete Veränderungen während der Fokussierung auftreten und die Brechkraft der einzelnen Linsen so stark ist, daß die Systemleistung aufgrund der Inkonsistenz der Linsenherstellung schwankt.
Das in der JP-A-59-170811 beschriebene Teleobjektivsystem weist ein Televerhältnis von 0,71 und eine kürzesten Fokussierungsabstand von 10f auf. Eine negative Meniskuslinse ist unmittelbar hinter der ersten Linsengruppe angeordnet und da sie zum Teil für die Kompensation des sphärischen Bildfehlers zuständig gemacht wird, ist die Bürde der Fokussierungslinsen für die Kompensation des sphärischen Bildfehlers ausreichend reduziert, um eine wirksame Kompensation der während der Fokussierung auftretenden Bildfehlerveränderungen sicherzustellen. Wenn jedoch eine weitere Verkleinerung der Gesamtgröße des Systems mit diesem Verfahren versucht wird, so daß der sphärische Bildfehler in ausreichendem Maße durch die Meniskuslinse kompensiert werden kann, nimmt die Petzval-Summe oftmals einen negativen Wert an, und bewirkt entweder eine Bildfeldwölbung oder einen Astigmatismus. Mit anderen Worten, das Televerhältnis des in der JP-A-59-170811 vorgeschlagenen System kann nicht kleiner gemacht werden, ohne einen Restastigmatismus oder eine unzureichende Kompensation der Veränderungen im sphärischen Bildfehler zu bewirken.
Das in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 62-26787 beschriebene Teleobjektivsystem weist ein Televerhältnis von 0.68 und einen kürzesten Fokussierungsabstand von 7f auf. Die zweite Linsengruppe ist in diesem System eine positive Linseneinheit während eine dritte Linsengruppe aus einer gekitteten negativen Linsengruppe und einer positiven Linse besteht. Die Vorteile des Einsatzes einer positiven zweiten Linseneinheit sind, wenn überhaupt vorhanden, nicht deutlich, da sie nicht ausdrücklich in der Beschreibung herausgestellt sind. Was den Aufbau der dritten Linseneinheit betrifft, muß, wenn die positive erste Einheit III-1 in der dritten Linseneinheit auf die negative zweite Einheit III-2 gekittet wird, der Brechungsindex der ersten positiven ersten Einheit erhöht werden und es muß ein negativer sphärischer Bildfehler auf der gekitteten Oberfläche erzeugt werden, um denjenigen sphärischen Bildfehler zu kompensieren, der in der dritten Linseneinheit entstehen könnte. Mit anderen Worten, die Petzval-Summe wird durch diese Anordnung auf die negative Seite hin reduziert und ist somit für die Entstehung einer Bildwölbung verantwortlich. Zur Lösung dieses Problems macht die Japanische Patentanmeldung Nr. 62-26787 den folgenden Vorschlag: um den negativen Petzval-Effekt der dritten Linseneinheit zu kompensieren, werden die individuellen Linsenoberflächen der ersten Linseneinheit so ausgelegt, daß sie eine sehr starke Brechkraft aufweisen, so daß die Petzval-Summe auf die positive Seite verschoben wird, um sicherzustellen, daß die Bildfehler wirksam kompensiert werden. Vom Gesichtspunkt der Herstellung aus sind jedoch Objektivsysteme, welche das vorstehend beschriebene Verfahren für die Bildfehlerkompensation einsetzen, sehr schwierig herzustellen, da die absoluten Werte des Bildfehlerkoeffizienten dritter Ordnung, welcher die Wirkung angibt, die auf dem Bildfehler durch die Oberflächenpräzision beruhen können, insbesondere auf den ersten, fünften, sechsten, siebenten und zehnten Oberflächen groß sind. Dieses führt unausweichlich zu Schwankungen der Linsenleistung aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Bearbeitungspräzision.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme des Stands der Technik und ihre grundlegende Aufgabe ist die Schaffung eines verbesserten Teleobjektivsystems mit den nachstehenden Eigenschaften: es ist ein sehr kompaktes System mit einem Televerhältnis von nicht mehr als 0,7 (0,62 bis 0,65 in den nachstehend aufgeführten Beispielen), und das doch eine effektive Kompensation des Bildfehlers erreicht, wenn es auf ein Objekt im Unendlichen kompensiert wird; es setzt ein Innenfokussierungsverfahren ein, und es ist doch in nnder Lage auf eine kürzeste Distanz zu fokussieren, die nicht größer als das 7-fache der Brennweite für die unendliche Distanz ist, zu fokussieren; die Fokussierung auf kurze Distanz kann ohne daß große Veränderungen des Bildfehlers entstehen, ausgeführt werden; und es ist gegenüber Leistungstreungen unempfindlich, auch wenn die Bearbeitungspräzision während der Herstellung nicht gleichmäßig ist
Im allgemeinen kann die vorstehend beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Teleobjektivsystem erfüllt werden, welches in der Reihenfolge von der Objektseite aus gesehen, enthält: eine erste Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft; eine zweite Linseneinheit mit einer schwachen Brechkraft; und ein drittes Objektivsystem mit einer negativen Brechkraft und welches die Objektfokussierung auf einem endlichen Abstand durch die Verschiebung der dritten Linseneinheit bezogen auf die erste und die zweite Einheit durchführt. Insbesondere besteht die erste Linseneinheit aus einer positivem ersten Linse I-1, einer positiven zweiten Linse I-2, einer negativen dritten Linse I-3 und einer positiven vierten Linse I-4. Die zweite Linseneinheit besteht aus einer gekitteten Linse mit einer positiven ersten Linse II-1, die auf eine negative zweite Linse II-2 gekittet ist. Die dritte Linseneinheit enthält mindestens ein negatives Linsenelement und mindestens ein positives Linsenelement. Das System erfüllt die nachstehend aufgeführten Bedingungen (1) bis (7):
(1 ) 0,26 < fI-1,2/f < 0,34
(2 ) 0,40 < f&sub1;/f < 0,58
(3) 35 < νIP - νIN
(4) -2,8 < f(nII-2 - nII-1)/rII-2 < -1,6
(5) 0,16 < nII-2 - nII-1
(6) 0,075 < nIII N - NIII P
(7) -1,00 < f/fII < 0,04
wobei gilt:
f: Brennweite des Gesamtsystems
fI-1,2: zusammengesetzte Brennweite der Linsen I-1 bis I-2
fI: zusammengesetzte Brennweite der ersten Linseneinheit
νIP: Mittelwert der Abbe-Zahlen der positiven Linsen in der ersten Linseneinheit
νIN: Mittelwert der Abbe-Zahlen der negativen Linsen in der ersten Linseneinheit
rII-2: Krümmungsradius der gekitteten Oberfläche der zweiten Linseneinheit
ni-j: Brechungsindex an der d-Linie der j-ten Linse in der i-ten Linseneinheit, von der Objektseite aus gezählt
nIII N: Mittelwert der Brechungsindizes an der d-Linie der negativen Linsen in der dritten Linseneinheit
nIII p: Mittelwert der Brechungsindizes an der d-Linie der positiven Linsen in der dritten Linseneinheit
fII: zusammengesetzte Brennweite der zweiten Linseneinheit.
Um die Anzahl der das Objektiv bildenden Linsenelemente zu reduzieren, wird die dritte Linseneinheit vorzugsweise auf eine der nachstehend beschriebenen Arten (A) bis (D) aufgebaut.
(A) Die dritte Linseneinheit wird aus einer positiven ersten Linse III-1 mit einer stark konvexen Oberfläche auf der Bildseite, einer negativen zweiten Linse III-2 und einer positiven dritten Meniskuslinse III-3 mit einer auf das Objekt gerichteten konvexen Oberfläche aufgebaut, wobei die folgenden drei Bedingungen (8) bis (10) zusätzlich erfüllt werden:
(8) 0,090 < nIII N - nIII P
(9) 0,0 < dIII-1,2/f < 0,02
(10) 0,04 < dIII-2,3/f < 0,11
wobei gilt:
dIII-1,2: Abstand zwischen der ersten Linse III-1 und der zweiten Linse III-2
dIII-2,3: Abstand zwischen der zweiten Linse III-2 und der dritten Linse III-3.
(B) Die dritte Linseneinheit wird aus einer negativen ersten Meniskuslinse III-1, einer positiven zweiten Meniskuslinse III-2 und einer positiven dritten Meniskuslinse III-3 aufgebaut, wobei jede eine konvexe Oberfläche auf das Objekt gerichtet hat und die nachstehend definierten drei Bedingungen (11) bis (13) zusätzlich erfüllt werden:
(11) 0,075 < nIII N - nIII P
(12) 0,0 < dIII-1,2/f < 0,02
(13) 0,04 < dIII-2,3/f < 0,11.
(C) Die dritte Linseneinheit wird aus einer negativen ersten Meniskuslinse III-1 mit einer auf das Objekt gerichteten konvexen Oberfläche, einer negativen zweiten Linse III-2 und einer positiven dritten Linse III-3 aufgebaut, wobei die nachstehend beschriebenen drei Bedingungen (14) bis (16) zusätzlich erfüllt werden:
(14) 0,75 < nIII N - nIII P
(15) 0,02 < dIII-1,2/f < 0,08
(16) 0,00 < dIII-2,3/f < 0,04.
(D) Die dritte Linseneinheit wird aus einer negativen ersten Meniskuslinse III-1 mit einer auf das Objekt gerichteten konvexen Oberfläche, einer positiven zweiten Linse III-2 und einer negativen dritten Linse III-3 aufgebaut, wobei die nachstehend definierten drei Bedingungen (17) bis (19) zusätzlich erfüllt werden:
(17) 0,075 < nIII N - nIII P
(18) 0,02 < dIII-1,2/f < 0,11
(19) 0,00 < dIII-2,3/f < 0,04.
Um insbesondere ein kleines Televerhältnis zu erreichen, werden vorzugsweise die folgenden drei zusätzlichen Bedingungen (20 bis (22) erfüllt:
(20) 0,07 < dI-2,3/f < 0,10
(21) 0,40 < fI,II/f < 0,58
(22) 0,26 < L/f < 0,40
wobei gilt:
dI-2,3: Abstand zwischen der Linse I-2 und der Linse I-3
fI,II: zusammengesetzte Brennweite von der ersten Linseneinheit zur zweiten Linseneinheit
L: Abstand von dem zweiten Hauptpunkt der ersten Linseneinheit zur gekitteten Oberfläche der zweiten Linseneinheit.
Die Sekundärspektren können auf niedrige Werte reduziert werden, wenn alle positiven Linsen in den ersten und zweiten Linseneinheiten die nachstehende Bedingung (23) und alle negativen Linsen in den ersten und zweiten Linseneinheiten die nachstehende Bedingung (24) einhalten:
(23) θij > -0,0018 νij + 0,653
(24) θij > -0,0018 νij + 0,649 wobei gilt:
θij: Teildispersionsverhältnis der j-ten Linse in der i-ten Linseneinheit, von der Objektseite her gezählt
(θ = ng - nf/nf - nc)
νij: Abbe-Zahl der j-ten Linse in der i-ten Linseneinheit, von der Objektseite her gezählt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 stellt eine vereinfachte Querschnittsansicht des im Beispiel 1 aufgebauten Teleobjektivsystems dar, wobei die individuellen Linsenkomponenten durch ihre Bezugszeichen gekennzeichnet sind;
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 1, wenn es auf unendlichen Abstand fokussiert wird;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 1, wenn es auf den kürzesten Abstand fokussiert wird;
Fig. 4 stellt eine vereinfachte Querschnittsansicht des im Beispiel 2 aufgebauten Teleobjektivsystems dar;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 2, wenn es auf unendlichen Abstand fokussiert wird;
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 2, wenn es auf den kürzesten Abstand fokussiert wird;
Fig. 7 stellt eine vereinfachte Querschnittsansicht des im Beispiel 3 aufgebauten Teleobjektivsystems dar;
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 3, wenn es auf unendlichen Abstand fokussiert wird;
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 3, wenn es auf den kürzesten Abstand fokussiert wird;
Fig. 10 stellt eine vereinfachte Querschnittsansicht des im Beispiel 4 aufgebauten Teleobjektivsystems dar;
Fig. 11 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 4, wenn es auf unendlichen Abstand fokussiert wird;
Fig. 12 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 4, wenn es auf den kürzesten Abstand fokussiert wird;
Fig. 13 stellt eine vereinfachte Querschnittsansicht des im Beispiel 5 aufgebauten Teleobjektivsystems dar;
Fig. 14 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 5, wenn es auf unendlichen Abstand fokussiert wird; und
Fig. 15 ist eine graphische Darstellung der erhaltenen Bildfehlerkurven des Teleobjektivsystems von Beispiel 5, wenn es auf den kürzesten Abstand fokussiert wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Linsenanordnungen und die verschiedenen von dem Teleobjektivsystem zu erfüllenden Bedingungen werden nachstehend im Detail beschrieben. Die erste Linseneinheit ist so ausgelegt, daß sie insgesamt eine positive Brechkraft aufweist, um ihr Televerhältnis zu reduzieren. Sie verwendet drei positive Linsenelement, über die die Brechkraft verteilt ist, um sicherzustellen, daß die individuellen Linsenoberflächen mit niedrigen Toleranzen bearbeitet werden können. Zusätzlich verwendet die erste Linseneinheit ein einzelnes negatives Linsenelement, um die notwendige Farbkorrektur in dieser Einheit sicherzustellen. Um das Televerhältnis und das Gewicht der ersten Linseneinheit zu reduzieren, wird das negative Linsenelement vorzugsweise nahe an der Abbildung angeordnet. Wenn jedoch die vierte Linse I-4 in der ersten Linseneinheit eine negative Linse ist, fällt das einfallende Licht in einem derart spitzen Winkel auf die Linse, daß unüblich große Abbildungsfehler höherer Ordnung entstehen. Um dieses Problem zu vermeiden, wird anstelle der vierten Linse I-4 die dritte Linse I-3 als eine negative Linse ausgelegt.
Die zweite Linseneinheit weist eine divergente Oberfläche auf, welche die Unterkompensation der sphärischen Bildfehler, die bei einer Fokussierung auf nahen Abstand auftreten würden, wirksam reduziert. Diese Unterkompensation der sphärischen Bildfehler wird durch die Vergrößerung des Abstandes zwischen der positiven Frontlinseneinheit und der rückseitigen negativen Linseneinheit gemäß dem in der JP-A- 59-214008 beschriebenen Verfahren ausgeführt. In der JP-A-59- 214008 findet sich keine Aussage über die Brechkraft der zweiten Linseneinheit. Diese Einheit sollte wie die zweite Linseneinheit in dem System der vorliegenden Erfindung im wesentlichen keine Brechkraft aufweisen, um die folgenden zwei Anforderungen zu erfüllen: (1) daß die divergente Oberfläche von der ersten Linseneinheit entfernt angeordnet ist, um eine ausreichende Fähigkeit zur Kompensation der Veränderungen der sphärischen Bildfehler aufzuweisen; und daß (2) das gesamte Objektivsystem kompakt ist, aber auch nicht so klein ist, daß der Platz für die Verschiebung der dritten Linseneinheit verloren geht.
Die dritte Linseneinheit ist eine fokussierende Linseneinheit, die aus einer negativen Linseneinheit, die hauptsächlich für die Fokussierung verantwortlich ist, und einer positiven Linseneinheit besteht, die hauptsächlich für die Kompensation der Verzeichnung und der Bildfeldwölbung verantwortlich ist.
Die Bedingungen (1) und (2) sollten erfüllt sein, um ein kompaktes und dennoch leistungsfähiges Objektivsystem zu realisieren. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (1) nicht erreicht wird, wird es schwierig den in den Linsen I-1 und I-2 entstehenden chromatischen Bildfehler vollständig zu kompensieren, und der laterale chromatische Bildfehler bleibt bestehen. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (2) nicht erreicht wird, wird eine starke negative Brechkraft für die rückseitige Einheit erforderlich, und diese kompensiert die Bildfeldwölbung und den Astigmatismus. Wenn die oberen Grenzwerte der Bedingungen (1) und (2) überschritten werden, ergibt sich zwar eine Kompensation des Bildfehlers, aber ein kompaktes Objektivsystem ist nicht zu erzielen.
Die Bedingung (3) sollte für eine Kompensation des chromatischen Bildfehlers eingehalten werden. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt wird, ergibt sich eine unerwünschte Unterkompensation des chromatischen Bildfehlers.
Die Bedingungen (4) und (5) sollten erfüllt werden, um sicherzustellen, daß während der Fokussierung auf ein Objekt in nahem Abstand keine Veränderungen des sphärischen Bildfehlers auftreten. Daher wird jeder sphärische Bildfehler, der in der ersten Linseneinheit unterkompensiert wird, durch die Erzeugung eines entsprechenden Überkompensationsmaßes für den sphärischen Bildfehler in der zweiten Linseneinheit kompensiert, die sich wie die erste Linseneinheit während der Fokussierung nicht bewegt. Wenn die Bedingungen (4) und (5) erfüllt werden, können die sphärischen Bildfehler ordnungsgemäß kompensiert werden, ohne sphärische Bildfehler höherer Ordnung durch eine übermäßige Vergrößerung der gekitteten Oberflächenkrümmung zu erzeugen.
Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (4) überschritten wird, wird der in der ersten Linseneinheit auftretende sphärische Bildfehler exzessiv überkompensiert. Wenn der untere Grenzwert dieser Bedingung (4) unterschritten wird, werden Veränderungen des sphärischen Bildfehlers unzureichend kompensiert.
Wenn die Bedingung (5) nicht erfüllt wird, tritt mit größerer Wahrscheinlichkeit ein sphärischer Bildfehler höherer Ordnungen auf. Gleichzeitig wir die Bildfeldwölbung exzessiv überkompensiert.
Die Bedingung (6) sollte für eine Kompensation der Bildfeldwölbung erfüllt werden. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt wird, wird die Bildfeldwölbung exzessiv überkompensiert.
Die Bedingungen (7) und (20) bis (22) sind notwendig, um das Televerhältnis eines Objektivsystems weiter zu reduzieren, das die Bedingungen (1) bis (6) erfüllt.
Die Bedingung (7) legt die erforderliche Brechkraft der zweiten Linseneinheit fest. Wenn der untere Grenzwert dieser Bedingung nicht erreicht wird (d.h., wenn die zweite Linseneinheit eine negative Brechkraft aufweist) wird die Bereitstellung des für die Verschiebung der dritten Linseneinheit notwendigen Platzes schwierig. Wenn die zweite Linseneinheit eine positive Brechkraft aufweist, die den oberen Grenzwert der Bedingung (7) überschreitet, wird die Reduzierung des Televerhältnisses zwischen der ersten und der zweiten Linseneinheit unmöglich.
Die Bedingung (20) sollte erfüllt werden, um das Televerhältnis zu reduzieren, und um gleichzeitig eine Kompensation des chromatischen Bildfehlers zu erzielen. Wenn der untere Grenzwert dieser Bedingung nicht erreicht wird, kann zwar eine wirksame Kompensation des chromatischen Bildfehlers erreicht werden, aber ein kompaktes Objektivsystem ist schwierig zu erzielen. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (20) erreicht oder überschritten wird, wird die Kompensation des chromatischen Bildfehlers schwierig.
Die Bedingung (21) legt den erforderlichen Vergrößerungsfaktor der fokussierenden Linseneinheit fest, um sowohl ein kompaktes Objektivsystem als auch eine Verringerung der Bildfehlerveränderungen zu erzielen, die während einer Fokussierung auf nahen Abstand entstehen würden. Wenn der obere Grenzwert dieser Bedingung erreicht oder überschritten wird, sind die während der Fokussierung auf nahen Abstand auftretenden Bildfehlerveränderungen klein, aber die fokussierende Linseneinheit wird in einem sehr großen Bereich bewegt, wenn das Objektivsystem auf nahen Abstand (für ein Objekt in einer endlichen Entfernung) fokussiert wird, und somit wird die Abmessung des Gesamtsystems vergrößert. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (21) erreicht wird, verringern sich die Verschiebungen der fokussierenden Linseneinheit bei der Fokussierung auf nahen Abstand. Dieses unterstützt das Erzielen eines kompakten Objektivsystems; es ergeben sich jedoch größere Bildfehlerveränderungen bei der Fokussierung auf nahen Abstand.
Die Bedingung (22) sollte wie die Bedingung (4) erfüllt werden, um Veränderungen des sphärischen Bildfehlers zu reduzieren. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (22) nicht erreicht wird, werden Veränderungen des sphärischen Bildfehlers unterkompensiert oder die meridiane Bildebene im mittleren Blickwinkel wird überkompensiert. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (22) erreicht oder überschritten wird, kann der zum Verschieben der fokussierenden Linseneinheit erforderliche Platz nicht sichergestellt werden.
Die Bedingungen (23) und (24) definieren den Achromatismus der Sekundärspektren. Wenn diese Bedingungen erfüllt werden, kann der longitudinale (axiale) chromatische Bildfehler, welcher bei den kürzeren Wellenlängen auftreten kann, wenn das Televerhältnis reduziert wird, in ausreichendem Maße reduziert werden, um ein Abbildung ohne Reflexionsflecken zu erzeugen.
Die dritte Linseneinheit ist, wie in der Bedingung (21) definiert, eine negative Linseneinheit mit einem Vergrößerungsfaktorbereich von 1/0,58x bis 1/0,40x. Wenn die dritte Linseneinheit einen derart hohen Verstärkungsfaktorbereich aufweist und aus zwei Linsenelementen, die positiv und negativ oder von der Objektseite aus gesehen umgekehrt sind, besteht zu wenig Freiheitsgrad, eine ausreichende Kompensation des chromatischen Bildfehlers, des sphärischen Bildfehlers und des Astigmatismus zu erreichen, und die Petzval-Summe wird negativ, was eine übermäßig große Bildwölbung ergibt. Zur Vermeidung dieser Probleme, wird die in dem System der vorliegenden Erfindung verwendete dritte Linseneinheit aus mindestens drei Linsenelementen aufgebaut.
Die Bedingungen (8) bis (19) sollte durch die fokussierende dritte Linseneinheit erfüllt werden, wenn sie aus drei Linsenelementen besteht, wie vorstehend unter (A) bis (D) beschrieben wurde, um sicherzustellen, daß der sphärische Bildfehler, der longitudinale chromatische Bildfehler und der laterale chromatische Bildfehler wirksam kompensiert werden und daß die Petzval-Summe kein großer negativer Wert ist.
Bezüglich der Brechungsindizes der positiven und der negativen Linsen in der dritten Linseneinheit muß die Bedingung (6) erfüllt werden, um die Bildwölbung zu kompensieren. Mit dem vorstehend dargestellten Linsentyp (A) ist die Höhe des Randstrahlabschnitts auf der zweiten negativen Linse III-2 in der dritten Linseneinheit ziemlich klein, so daß die Brechkraft dieser Linse erhöht werden muß. Dementsprechend muß die Differenz zwischen dem Mittelwert der positiven und negativen Linsen in der dritten Linseneinheit größer sein als der von Bedingung (6) angegebene sein. Folglich ist die Bedingung (8) erfüllt und dadurch weist die Petzval-Summe keinen großen negativen Wert auf.
Die Bedingungen für die Abstände zwischen den Linsen in der dritten Linseneinheit geben die Linsenanordnung vor und werden von der dritten Linseneinheit, die eine negative Linse oder eine negative Linseneinheit an der Objektseite angeordnet hat, um eine Abbildungvergrößerung zu erreichen, und die eine positive Linse oder eine positive Linseneinheit auf der Abbildungsebenenseite zu Korrektur der Abbildungsebene aufweist, abgeleitet.

BEISPIELE

Es sind nachstehend fünf Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Datenblätter beschrieben in denen: FNO eine Blendenzahl ist; f eine Brennweite; w ein halber Sichtwinkel; fB ein bildseitiger Brennpunkt; r der Radius der individuellen Linsenoberflächenkrümmung; d die Dicke einer Linse, oder der axiale Abstand zwischen den Linsen; N der Brechungsindex einer individuellen Linse bei der d-Linie; v die Abbe-Zahl einer individuellen Linse; und O das Teildispersionsverhältnis. In den Datenblättern sind die Linsenoberflächen der Reihe nach durchnumeriert und werden von der ersten Oberfläche der Linse 1-1 in der ersten Linseneinheit aus gezählt.
Als Basis für einen Vergleich sind Bildfehlerkoeffizienten dritter Ordnung der Linsenoberflächen im Beispiel 1 sowohl von der vorliegenden Erfindung, der in der JP-A-59-170811 beschriebenen Erfindung als auch der in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 62-26787 beschriebenen Erfindung in den Tabellen 1, 2 bzw. 3 dargestellt. BEISPIEL 1 Kürzester Fokussierungs 2100mm abstand Abbildungsvergrößerung Oberflächen Nr. BEISPIEL 2 Kürzester Fokussierungs 2800mm abstand Abbildungsvergrößerung Oberflächen Nr. BEISPIEL 3 Kürzester Fokussierungs 2800mm abstand Abbildungsvergrößerung Oberflächen Nr. BEISPIEL 4 Kürzester Fokussierungs- 2400mm abstand Abbildungsvergrößerung Oberflächen BEISPIEL 5 Kürzester Fokussierungs- 2800mm abstand Abbildungsvergrößerung Oberflächen Nr.
Die in den Beispielen 1 bis 5 aufgebauten Teleobjektive erfüllen die Bedingungen (1) bis (22) wie folgt: Bedingung Tele-Verhältnis Tabelle 1 Summe Tabelle 2 Summe Tabelle 3 Summe
Wie auf den vorausgegangenen Seiten beschrieben schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Teleobjektivsystem mit: einem sehr kompakten System mit einem Televerhältnis von nicht mehr als 0,7, und das trotzdem noch wirksam Bildfehler kompensiert, wenn es auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert wird; einem Innenfokussierungsverfahren, das noch in der Lage ist, auf eine kürzeste Distanz zu fokussieren, die nicht größer als das 7-fache der Brennweite für die unendliche Distanz ist; einer Leistungsfähigkeit, die auch gegen Streuungen unempfindlich ist, wenn die Bearbeitungspräzision während der Herstellung nicht gleichmäßig ist.
Da nun gewisse bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, werden für Fachleute in diesem technischen Gebiet viele Änderungen und Modifikation innerhalb der Idee dieser Erfindung offensichtlich sein.
Daher sollte der Umfang der Erfindung als nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt betrachtet werden.

Claims

1. Teleobjektivsystem, welches in der Reihenfolge von der Objektseite aus gesehen, enthält:

eine erste Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft, wobei die erste Linseneinheit eine positive erste Linse I-1, eine positive zweite Linse I-2, eine negative dritte Linse I- 3 und eine positive vierte Linse I-4 aufweist;

eine zweite Linseneinheit mit einer schwachen Brechkraft, wobei die zweite Linseneinheit eine gekittete Linse mit einer positiven ersten Linse II-1, die auf eine negative zweite Linse II-2 gekittet ist, aufweist; und

eine dritte Linseneinheit mit einer negativen Brechkraft und die eine Fokussierung auf ein Objekt in endlichen Abstand durch eine Verschiebung der dritten Linseneinheit bezogen auf die erste und zweite Linseneinheit durchführt, wobei die dritte Linseneinheit mindestens ein negatives Linsenelement und mindestens ein positives Linsenelement aufweist;

wobei das System die nachstehend aufgeführten Bedingungen (1) bis (7) erfüllt:

(1 ) 0,26 < fI-1,2/f < 0,34

(2 ) 0,40 < f&sub1;/f < 0,58

(3) 35 < IP- IN

(4) -2,8 < f(nII-2 - nII-1)/rII-2 < -1,6

(5) 0,16 < nII-2 - nII-1

(6) 0,075 < nIII N - NIII P

(7) -1,00 < f/fII < 0,04

wobei gilt:

f: Brennweite des Gesamtsystems

fI-1,2: zusammengesetzte Brennweite der Linsen I-1 bis I-2

fI: zusammengesetzte Brennweite der ersten Linseneinheit

IP: Mittelwert der Abbe-Zahlen der positiven Linsen in der ersten Linseneinheit

IN: Mittelwert der Abbe-Zahlen der negativen Linsen in der ersten Linseneinheit

rII-2: Krümmungsradius der gekitteten Oberfläche der zweiten Linseneinheit

ni-j: Brechungsindex an der d-Linie der j-ten Linse in der i-ten Linseneinheit, von der Objektivseite aus gezählt

nIII N: Mittelwert der Brechungsindizes an der d-Linie der negativen Linsen in der dritten Linseneinheit

nIII P: Mittelwert der Brechungsindizes an der d-Linie der positiven Linsen in der dritten Linseneinheit

fII: zusammengesetzte Brennweite der zweiten Linseneinheit

2. Teleobjektivsystem nach Anspruch 1, wobei die dritte Linseneinheit aufweist:

eine positive erste Linse III-1 mit einer stark konvexen Oberfläche auf der Abbildungsseite;

eine negative zweite Linse III-2; und

eine positive dritte Meniskuslinse III-3 mit einer auf das Objekt gerichteten konvexen Oberfläche;

wobei die folgenden drei Bedingungen (8) bis (10) zusätzlich erfüllt werden:

(8) 0,090 < nIII N - nIII P

(9) 0,0 < dIII-1,2/f < 0,02

(10) 0,04 < dIII-2,3/f < 0,11

wobei gilt:

dIII-1,2: Abstand zwischen der positiven ersten Linse III-1 und der negativen zweiten Linse III-2

dIII-2,3: Abstand zwischen der negativen zweiten Linse III-2 und der positiven dritten Meniskuslinse III-3.

3. Teleobjektivsystem nach Anspruch 1, wobei die dritte Linseneinheit aufweist:

eine negative erste Meniskuslinse III-1;

eine positive zweite Meniskuslinse III-2; und

eine dritte positive Meniskuslinse III-3;

wobei jede der ersten bis dritten Linsen eine auf das Objekt hin ausgerichtete konvexe Oberfläche aufweist, und drei Bedingungen (11) bis (13) zusätzlich erfüllt werden:

(11) 0,075 < nIII N - nIII P

(12) 0,0 < dIII-1,2/f < 0,02

(13) 0,04 < dIII-2,3/f < 0,11.

4. Teleobjektivsystem nach Anspruch 1, wobei die dritte Linseneinheit aufweist:

eine negative erste Meniskuslinse III-1 mit einer auf das Objekt gerichteten konvexen Oberfläche;

eine negative zweite Linse III-2; und

eine positive dritte Linse III-3;

wobei drei Bedingungen (14) bis (16) zusätzlich erfüllt werden:

(14) 0,075 < nIII N - nIII P

(15) 0,02 < dIII-1,2/f < 0,08

(16) 0,00 < dIII-2,3/f < 0,04.

5. Teleobjektivsystem nach Anspruch 1, wobei die dritte Linseneinheit aufweist:

eine positive zweite Linse III-2; und

eine dritte negative Linse III-3;

wobei drei Bedingungen (17) bis (19) zusätzlich erfüllt werden:

(17) 0,075 < nIII N - nIII P

(18) 0,02 < dIII-1,2/f < 0,11

(19) 0,00 < dIII-2,3/f < 0,04.

6. Teleobjektivsystem nach Anspruch 1, welches zusätzlich die Bedingungen (20) bis (22) erfüllt:

(20) 0,07 < dI-2,3/f < 0,10

(21) 0,40 < fI,II/f < 0,58

(22) 0,26 < L/f < 0,40

wobei gilt:

dI-2,3: Abstand zwischen der positiven zweiten Linse I-2 und der negativen dritten Linse I-3 in der ersten Linseneinheit

fI,II: zusammengesetzte Brennweite von der ersten Linseneinheit zur zweiten Linseneinheit

L: Abstand von einem zweiten Hauptpunkt der ersten Linseneinheit zur gekitteten Oberfläche der zweiten Linseneinheit.

7. Teleobjektivsystem nach Anspruch 2, welches zusätzlich die Bedingungen (20) bis (22) erfüllt:

(20) 0,07 < dI-2,3/f < 0,10

(21) 0,40 < fI,II/f < 0,58

(22) 0,26 < L/f < 0,40

wobei gilt:

8. Teleobjektivsystem nach Anspruch 3, welches zusätzlich die Bedingungen (20) bis (22) erfüllt:

(20) 0,07 < dI-2,3/f < 0,10

(21) 0,40 < fI,II/f < 0,58

(22) 0,26 < L/f < 0,40 wobei gilt:

9. Teleobjektivsystem nach Anspruch 4, welches zusätzlich die Bedingungen (20) bis (22) erfüllt:

(20) 0,07 < dI-2,3/f < 0,10

(21) 0,40 < fI,II/f < 0,58

(22) 0,26 < L/f < 0,40

wobei gilt:

10. Teleobjektivsystem nach Anspruch 5, welches zusätzlich die Bedingungen (20) bis (22) erfüllt:

(20) 0,07 < dI-2,3/f < 0,10

(21) 0,40 < fI,II/f < 0,58

(22) 0,26 < L/f < 0,40

wobei gilt:

11. Teleobjektivsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede positive Linse in den ersten Linseneinheit und in der zweiten Linseneinheit eine nachstehende Bedingung (23), und jede negative Linse in der ersten Linseneinheit und in der zweiten Linseneinheit eine nachstehende Bedingung (24) erfüllt:

(23) θij > -0,0018 ij + 0,653

(24) θij > -0,0018 ij + 0,649

wobei gilt:

ij: Teildispersionsverhältnis der j-ten Linse in der i-ten Linseneinheit, von der Objektseite her gezählt

(θ = ng - nF/nF - nC)

θij: Abbe-Zahl der j-ten Linse in der i-ten Linseneinheit, von der Objektseite her gezählt.