GEBIET DER ERFINDUNG UND AUSFÜHRUNG ZUM STAND DER TECHNIK
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Brennweitenkonversionsobjektiv zum Verkürzen einer Brennweite der
kombinierten Gesamtheit eines Linsensystems durch Anbringen des
Objektivs vor einem Linsensystem, insbesondere ein Brennweiten
konversionsobjektiv zur Verwendung bei der Aufnahme von
Standbildern ebenso wie bei der Aufnahme von bewegten Bildern für
eine Videokamera, das ein hohes optisches Leistungsvermögen hat
und kompakt sowie leichtgewichtig ist, indem die Anzahl der
Bauelementlinsen auf zwei verringert wird.
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2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Bislang bestand ein Bedarf am Wandeln einer
Vorrichtung, wie beispielsweise einer Videobewegtbild- oder
Standbildkamera, die Linsen aufweist, in eine Vorrichtung mit einem
Weitwinkelobjektiv. Es ist vorgeschlagen worden, ein
Brennweitenkonversionsobjektiv auf der Objektseite des Objektivs zum
Verkürzen der Brennweite des Linsensystems anzubringen.
Gleichzeitig besteht auch ein Bestreben, ein Objektivsystem von
vornherein kompakt zu machen, da es außerdem erforderlich ist, die
Linsen aufweisende Vorrichtung kompakt zu machen.
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Als Beispiel für ein Brennweitenkonversionsobjektiv
dieser Art kann etwa die japanische ungeprüfte veröffentlichte
Patentanmeldung SHO (nachfolgend Tokkai Sho) 63-253319 oder
Tokkai Hei 4-70616 genannt werden. In der Tokkai Sho 63-253319
beträgt die Anzahl der das Linsensystem bildenden Linsen jedoch
drei oder vier, und dieses ist deshalb ziemlich komplex. In der
Tokkai Hei 4-70616 beträgt die Anzahl der Linsen zwar zwei, die
erste Linse ist jedoch bikonkav, und ihre zweite Linse ist
bikonvex, und der Krümmungsradius der objektseitigen Oberfläche
der zweiten Linse und derjenige der bildseitigen Oberfläche
haben jedoch Werte, die nahe zueinander liegen. Dieses Objektiv
war nicht zufriedenstellend, weil seine Handhabung beim
Zusammenbau
schwierig war, und außerdem waren seine
Aberrationseigenschaften nicht zufriedenstellend.
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Wie vorstehend erläutert, bestand bei den
Brennweitenkonversionsobjektiven gemäß dem Stand der Technik das
Problem, daß dann, wenn die Linsenanzahl verringert wurde, eine
ausreichende Aberrationskompensation nicht. erzielbar war und
das optische Leistungsvermögen verschlechtert war.
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
den vorstehend erläuterten Nachteil zu überwinden und ein
kompaktes Brennweitenkonversionsobjektiv hohen Leistungsvermögens
mit einer brennpunktlosen Vergrößerung von etwa 0,8
bereitzustellen.
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Um das vorstehend genannte Ziel zu erreichen, handelt
es sich bei dem erfindungsgemäßen
Brennweitenkonversionsobjektiv um ein Linsensystem, das auf der Vorderseite des
Kameraobjektivs angebracht wird. Das Brennweitenkonversionsobjektiv
weist eine bikonkave erste sphärische Linse und eine bikonvexe
sphärische zweite Linse auf. Die bikonkave zweite Linse hat
denselben Krümmungsradius auf ihrer objektseitigen Oberfläche
und auf ihrer bildseitigen Oberfläche, um das Zusammenbauen zu
erleichtern.
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Praktischerweise ist es erwünscht, daß das vorstehend
genannte Brennweitenkonversionsobjektiv die folgenden
Bedingungen erfüllt:
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ν1 > 50 ... (1)
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ν2 > 55 ... (2)
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1,5 < ν2 - ν1 < 10 ... (3)
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wobei ν1 die Abbé-Zahl der ersten Linse und ν2 die Abbé-Zahl
der zweiten Linse ist.
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Ein Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung,
das dazu dient, das vorstehend genannte Ziel zu erreichen, ist
ein Linsensystem, das dadurch errichtet wird, daß das
vorstehend
genannte Brennweitenkonversionsobjektiv vor einem
Zoomobjektiv angebracht wird, das als Master-Linsensystem dienen
soll.
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Gemäß dem vorstehend angeführten Aufbau ist das
Linsensystem durch zwei Linsen in einer Art und Weise
konfiguriert, daß die vorstehend genannte erste Linse eine binegative
Linse und die vorstehend genannte zweite Linse eine bipositive
Linse ist, welche denselben Krümmungsradius auf ihrer
objektseitigen Oberfläche und ihrer bildseitigen Oberfläche hat.
Infolge einer derartigen Konfiguration kann ein
Brennweitenkonversionsobjektiv mit brennpunktloser Vergrößerung von etwa 0,8
durch einen relativ einfachen Aufbau erzielt werden, und das
Zusammenbauen wird einfach, weil kein Bedarf besteht,
festzustellen, welche Seite der negativen Linse an welche Seite der
positiven Linse geklebt werden muß.
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Durch Erfüllen der vorstehend angeführten Bedingungen
(1) bis (3) kann ein
Hochleistungs-Brennweitenkonversionsobjektiv bereitgestellt werden, dessen Aberration zufriedenstellend
kompensiert werden kann.
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Durch Verwenden des Brennweitenkonversionsobjektivs
gemäß der vorliegenden Erfindung kann außerdem ein kompaktes
Zoomobjektiv mit hohem Leistungsvermögen realisiert werden.
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Wie vorstehend erläutert, besteht das vorteilhafte
Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, daß ein
leichtgewichtiges und kompaktes Brennweitenkonversionssystem mit hohem
optischen Leistungsvermögen bei brennpunktloser Vergrößerung von
etwa 0,8 bereitgestellt werden kann, indem die Brennweite des
gesamten Kamerasystems durch Anbringen des
Brennweitenkonversionssystems gemäß der vorliegenden Erfindung vor einem
Kameraobjektiv kurz gemacht wird, und indem zwei Linsen verwendet
werden, welche die vorstehend genannten Bedingungen erfüllen.
Wenn es an einem Zoomobjektiv angebracht wird, kann ein
kompaktes und leichtgewichtiges Zoomobjektiv realisiert werden,
während sein hohes optisches Leistungsvermögen über den
gesamten Zoombereich beibehalten wird.
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Indem der Wert des Krümmungsradius der Oberflächen
auf der Objektseite und auf der Bildseite der zweiten Linse
gleich gemacht wird, kann eine mögliche Fehlanordnung der
Linsenseite, d.h. eine falsche Anordnung der Linse mit der
Vorder- und Rückseite, beim Zusammenbauen vermieden werden.
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Obwohl die vorstehende Erläuterung hauptsächlich
beispielhaft erfolgte, demnach das Brennweitenkonversionssystem
gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Zoomobjektiv
angebracht wird, erübrigt es sich, darauf hinzuweisen, daß es auch
an einem Objektiv mit fester Brennweite angebracht werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht, wenn das
Brennweitenkonversionssystem gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung an der Vorderseite bzw. vorderen
Ebene eines Zoomobjektivs angebracht ist.
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Fig. 2 zeigt ein Aberrationsdiagramm der Zoomwirkung
im äußersten Weitwinkelbereich, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs angebracht
ist.
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Fig. 3 zeigt ein Aberrationsdiagramm im äußersten
teleskopierten Bereich der Zoomwirkung, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs
angebracht ist.
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Fig. 4 zeigt ein Aberrationsdiagramm der Zoomwirkung
im äußersten Weitwinkelbereich, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs angebracht
ist.
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Fig. 5 zeigt ein Aberrationsdiagramm im äußersten
teleskopierten Bereich der Zoomwirkung, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs
angebracht ist.
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Fig. 6 zeigt ein Aberrationsdiagramm der Zoomwirkung
im äußersten Weitwinkelbereich, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs angebracht
ist.
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Fig. 7 zeigt ein Aberrationsdiagramm im äußersten
teleskopierten Bereich der Zoomwirkung, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs
angebracht ist.
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Fig. 8 zeigt ein Aberrationsdiagramm der Zoomwirkung
im äußersten Weitwinkelbereich, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs angebracht
ist.
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Fig. 9 zeigt ein Aberrationsdiagramm im äußersten
teleskopierten Bereich der Zoomwirkung, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs
angebracht ist.
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Fig. 10 zeigt ein Aberrationsdiagramm der Zoomwirkung
im äußersten Weitwinkelbereich, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs angebracht
ist.
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Fig. 11 zeigt ein Aberrationsdiagramm im äußersten
teleskopierten Bereich der Zoomwirkung, wenn das
Brennweitenkonversionsobjektiv gemäß der fünften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung an der Vorderseite eines Zoomobjektivs
angebracht ist.
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Es wird bemerkt, daß einige oder sämtliche der
Figuren schematische Darstellungen zum Zwecke der Illustration sind
und nicht notwendigerweise die tatsächlichen relativen Größen
oder Stellen der gezeigten Elemente wiedergeben.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nunmehr erfolgt eine Erläuterung der
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in bezug auf die Zeichnungen.
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Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht der
vorliegenden Ausführungsform, wenn das Brennweitenkonversionsobjektiv in
der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an der
Vorderseite bzw. vorderen Ebene eines Zoomobjektivs angebracht
ist, das ein Master-Objektiv bzw. ein Master-Linsensystem
bildet.
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Ri bezeichnet allgemein einen Krümmungsradius der
iten Linsenfläche, ausgehend von der Objektseite, Ti bezeichnet
allgemein eine Dicke auf der Achse einer Linse, welche eine
ite Oberfläche und eine (i+1)-te Oberfläche hat, Di bezeichnet
einen Abstand auf der Achse eines Linsenzwischenraums zwischen
der i-ten Oberfläche einer Linse und der (i+1)-ten Oberfläche
der nächsten Linse in Richtung auf das Master-Objektiv, und Ni
und νi bezeichnen einen Brechungsindex und eine Abbé-Zahl einer
i-ten Linse, ausgehend von der Objektseite.
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Das Master-Objektiv ist normalerweise in sich
aberrationskompensiert, weil es üblicherweise für sich allein
gebraucht wird. Um eine zufriedenstellende Aberrationseigenschaft
als Ganzes zu erzielen, wenn das Brennweitenkonversionsobjektiv
an dem Master-Objektiv angebracht ist, ist es erforderlich, die
Aberration des Brennweitenkonversionsobjektivs selbst zu
kompensieren.
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Durch Auslegen der ersten Linse als binegative Linse
wird eine übermäßige Kompensation der sphärischen Aberration
gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert, die möglicherweise
im äußersten teleskopierten Bereich bei der Zoombetätigung
auftritt, wenn das Brennweitenkonversionsobjektiv an dem
Zoomobjektiv angebracht ist.
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Durch Erfüllen der Bedingungen (1), (2) und (3) wird
die chromatische Aberration kompensiert, bei der es sich um
eine der Ursachen der Bildqualitätsverschlechterung handelt.
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Dadurch, daß der Wert des Krümmungsradius der
Oberflächen auf der Objektseite und auf der Bildseite der zweiten
Linse wertmäßig gleich gemacht wird, erübrigt sich eine
Unterscheidung der Seiten der Linse beim Zusammenbauen. Damit hat
das Objektiv einen großen Vorteil bei der Herstellung.
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Im folgenden sind numerische Beispiele der
Ausführungsform angeführt.
Numerisches Beispiel 1
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Brennpunktlose Vergrößerung m = 0,87
Numerisches Beispiel 2
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Brennpunktlose Vergrößerung m = 0,82
Numerisches Beispiel 3
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Brennpunktlose Vergrößerung m = 0,82
Numerisches Beispiel 4
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Brennpunktlose Vergrößerung m = 0,85
Numerisches Beispiel 5
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Brennpunktlose Vergrößerung m = 0,82
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Ein numerisches Beispiel des Master-Objektivs, an
welchem die vorstehend erläuterten jeweiligen
Brennweitenkonversionsobjektive angebracht sind, ist nachfolgend angeführt.
Numerisches Beispiel des Master-Objektivs
TABELLE 1
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TABELLE 1 gibt den variablen Abstand des
Linsenzwischenraums bzw. den Zoomabstand im äußersten Weitwinkelbereich
und im äußersten teleskopischen Bereich wieder. Die asphärische
Form ist durch die folgende Gleichung definiert:
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wobei
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y: Höhe, ausgehend von der optischen Achse eines Punkts auf
der asphärischen Oberfläche
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Z: Abstand eines Punkts auf der asphärischen Oberfläche,
wobei die Höhe des Punkts, ausgehend von der optischen Achse
y ist, gemessen, ausgehend von einer Tangentialebene auf
der asphärischen Oberfläche in deren Scheitel
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c: Krümmungsradius der asphärischen Oberfläche in ihrem
Scheitel
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k: konische Konstante
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AB, AE, AF und AG: asphärische Koeffizienten
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Die Fig. 2 bis 11 zeigen Aberrationsdiagramme, wenn
die Brennweitenkonversionsobjektive gemäß der numerischen
Beispiele 1 bis 5 der vorliegenden Erfindung jeweils an der
Vorderseite des Master-Objektivs in der vorstehend genannten
Ausführungsform angebracht sind. In den Aberrationsdiagrammen
geben d, F und c Aberrationen an bzw. in der d-Linie, F-Linie
bzw. c-Linie wieder. In den Astigmatismusdiagrammen gibt ΔM
die Aberration auf der Meridian-Bildebene wieder, und Δs gibt
die Aberration auf der Sagital-Bildebene wieder.
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Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich der
aktuell bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, versteht
es sich, daß diese Offenbarung nicht als beschränkend zu
interpretieren ist. Verschiedene Abwandlungen und Modifikationen
erschließen sich dem Fachmann ohne weiteres nach dem Studium der
vorstehend angeführten Offenbarung. Es ist deshalb
beabsichtigt, daß die beiliegenden Ansprüche als sämtliche Abwandlungen
und Modifikationen abdeckend interpretiert werden, so daß diese
in den Umfang der Erfindung fallen.