DE1299903B

DE1299903B - Pankratisches Objektiv

Info

Publication number: DE1299903B
Application number: DEN25299A
Authority: DE
Inventors: Higuchi Takashi Hodogaya
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1963-08-27
Filing date: 1964-07-24
Publication date: 1969-07-24
Also published as: CH417141A; US3481666A; GB1028353A

Description

größerung verwendet wird, während die hierbei resul- ίο der Fig. 2 verwendet werden kann.

tierende Verschiebung der Bildebene durch eine kleine Verschiebung eines Teiles entweder des ersten oder dritten, positiven Gliedes oder dieser beiden Glieder kompensiert wird. Bei dieser Objektivart muß, da das In der F i g. 1 sind die Brennweiten des ersten, positiven Gliedes, des zweiten, negativen Gliedes, des dritten, positiven Gliedes und des vierten, feststehenden Gliedes mit J₁, J₂, £ und .^. bezeichnet. Die Strecke, um

zweite, negative Glied fast ausschließlich die relative 15 die das erste und dritte Glied als eine Einheit von

Vergrößerung bestimmt, dieses Glied so ausgelegt sein, daß es eine ausreichend kurze Brennweite besitzt, um die gleiche sonst verfügbare relative Vergrößerung oder das gleiche sonst verfügbare Zoom-Verhältnis einem Bezugspunkt aus verschoben werden kann, ist mit χ bezeichnet, während die Strecke, um die das zweite Glied in der entgegengesetzten Richtung vom Bezugspunkt aus verschoben wird, mit y be-

zu erhalten. Ferner kann, da dieses Glied wegen der 20 zeichnet wird. Die resultierenden Abstände der Haupt

vergleichsweise großen Verschiebung dazu neigt, die Linsenfehler zu erhöhen, dieser Objektivtyp kaum als ein Objektiv befriedigender optischer Eigenschaften angesehen werden.

Aufgabe der Erfindung ist, ein pankratisches Ob- 25 bleibenden Bildebene.

ebenen der entsprechenden Linsenglieder werden durch D₁, D₂ bzw. D₃ repräsentiert. Das System gestattet eine kontinuierlich änderbare Vergrößerung bei einer in fixierter und genau definierter Stellung

jektiv mit hohem Zoom-Verhältnis und hoher Vergrößerung zu schaffen, ohne daß hierzu die Gesamtlänge oder der Durchmesser des Objektivs vergrößert wird, wobei hierzu vorgesehen sein soll, daß Die Beziehung zwischen den Abständen χ und y wird nachstehend angegeben. Es sei angenommen, daß die Stellung, bei der die gesamte Brennweite./' die kürzeste ist, die Bezugsstellung ist und daß in

die zu bewerkstelligende Vergrößerung auf alle Glieder 30 dieser Bezugsstellung die Abstände zwischen den

gleichförmig verteilt wird.

Ein pankratisches Objektiv mit großer Öffnung und hohem Zoom-Verhältnis weist gemäß der Erfindung vier Glieder auf, von denen das erste positiv.

Hauptebenen der entsprechenden Glieder D₁ „„ D₂ „. bzw. D₃₁₁. sind. Es sei für diese Bezugsstellung angenommen, daß der Abstand zwischen einem durch Abbildung eines unendlich weit entfernten Objekt-

das zweite negativ, das dritte positiv und das vierte 35 punktes mit Hilfe zweier Glieder, nämlich des ersten,

positiven und des zweiten, negativen Gliedes, erzeugten Bildpunkt einerseits und dem zweiten, negativen Glied andererseits gleich /J₁ _n. sein soll, während in ähnlicher Weise der Abstand zwischen einem durch Abbildung eines unendlich weit entfernten Objektpunktes mit Hilfe dreier Glieder, nämlich des ersten, positiven, des zweiten, negativen und des dritten, positiven Gliedes, erzeugten Bildpunkt einerseits und dem dritten, positiven Glied andererseits gleich b₂ „ sein soll. Unter

feststehend ist und die ersten drei Glieder das erfindungsgemäße pankratische System bilden, bei dem das erste und dritte Glied gemeinsam in einer Richtung verschiebbar sind, während das zweite Glied in der entgegengesetzten Richtung verschiebbar ist.

Es ist ein pankratisches Objektiv bekannt, bei dem das erste und dritte, positive Glied auf beiden Seiten eines feststehenden zweiten, negativen Gliedes verschiebbar sind, ebenso ein Objektivtyp, bei dem das

zweite, negative Glied in der Hauptsache verschoben 45 diesen Annahmen gelten folgende Gleichungen: wird, während das erste und dritte, positive Glied
hiervon getrennt gemeinsam bewegt werden. Bei
diesen Objektivtypen kann aber keine überraschende
Erweiterung des Zoom-Verhältnisses ohne starkes
Verkürzen der Brennweite des zweiten, negativen 50
Gliedes und ohne beachtliche Verbesserung der
optischen Eigenschaften erhalten werden.

Gemäß der Erfindung wird das zweite, negative
Glied gleichzeitig relativ zum ersten, positiven Glied
bewegt, das so ausgelegt ist, daß es gleichfalls einen 55 „

Beitrag für die Änderung der Vergrößerung liefert.
Das erste Glied wird zusammen mit dem dritten, besteht, ist für jeden gegebenen Wert von D₁ autopositiven Glied als eine Einheit verschiebbar aus- matisch der zugehörige Wert von D₂ bestimmt, gebildet, so daß keine zusätzlichen Bewegungsmecha- Daher können auch für Zj₁ und Zj₂ Gleichungen ernismen für diese beweglichen Glieder erforderlich sind 60 halten werden, die ähnlich den Gleichungen (1) und und doch eine maximal relative Vergrößerung bei (2) sind und folgendes Aussehen haben: diesem optischen System erhalten wird. Daher wird _{r g} ^

ein pankratisches Objektiv ausgezeichneter optischer Eigenschaften im gesamten Fokussierbereich erhalten.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeich- f>5 nungen beschrieben, es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des pankratischen Objektivs gemäß der Erfindung,

da ferner die Beziehung

= konstant

(3)

Zj₂ =

(4)

(5)

Um die Brennebene immer in einem definierten Punkt zu halten, ist es notwendig, die folgenden Gleichungen zu befriedigen:

χ = b₂ - b_2w, (6)

y = D_2n. - D -x. (7)

Aus dem Vorstehenden ergibt sieh, daß es möglich ist, einen großen Bereich kontinuierlich änderbarer Vergrößerung zu erhalten, ebenso eine räumlich fixiert bleibende Brennebene durch Verschieben a) des ersten und dritten, positiven Gliedes als eine Einheit um die Entfernung χ und b) durch Verschieben des zweiten, negativen Gliedes um die Entfernung y in einer zur Bewegungsrichtung der vorstehenden Einheit entgegengesetzten Richtung, wobei folgende Bedingungen erfüllt sein müssen:

A = D_1n, + χ + y . D₂ = D_2n,-(x + y)

D, = D_3n,

x.

(10)

Grundsätzlich bilden das erste, positive Glied, das zweite, negative Glied und das dritte, positive Glied die erfindungsgemäße pankratische Einheit, während eine vierte, feststehende Komponente eine Modifizierung des gesamten optischen Systems derart gestattet, daß ein geeigneter Brennweitenbereich verfügbar ist. Das vierte, feststehende Glied dient gleichzeitig zur Korrektur der von der pankratisciien Einheit erzeugten Linsenfehler auf den bestmöglichen Zustand. Das vierte, feststehende Glied wird positiv gemacht, wenn der gewünschte Gesamtbrennweitenbereich kleiner sein soll als der Brennweitenbereich, der durch das erste, zweite und dritte Glied allein erhalten wird, während es negativ gemacht wird, wenn der gewünschte Bereich der gesamten Brennweite größer sein soll als der Brennweitenbereich, der durch die ersten drei Glieder allein erhalten wird, in der F i g. 2 ist das vierte Glied durch ein positives repräsentiert, während in der F i g. 5 als viertes Glied ein feststehendes negatives Glied dargestellt ist.

Wie vorstehend erwähnt, dient die gleichförmige Aufteilung der Beiträge zur änderbaren Vergrößerung auf die ersten drei Glieder dazu, Aberrationsänderungen während einer Veränderung der Brennweite zu verringern. Ferner wird die chromatische Aberration durch Ausbilden aller Glieder als achromatische Glieder vollständig beseitigt.

In der Stellung, die im folgenden als Telestellung bezeichnet werden soll, in der das Objektiv die größte Brennweite hat und daher mit einem normalen Teleobjektiv verglichen werden kann, werden Lichtstrahlen, da das erste, positive Glied am weitesten vorn steht, beachtlich durch dasselbe konvergiert, bevor sie auf das zweite, negative Glied auftreffen, wodurch es möglich wird, eine Uberkorrektion der sphärischen Aberration zu vermeiden, ohne daß dadurch die Linsenabmessungen vergrößert werden müßten. Es wird daher die Herstellung eines pankratischen Objektivs hoher Öffnung möglich.

Zum wirksamen Kompensieren nicht nur der sphärischen Aberration, sondern auch des Astigmatismus, der Koma, der Bildfeldkrümmung und der Verzeichnung, ferner zum Erhalten einer größtmöglichen »Zoom-Wirkung« des optischen Systems sind folgende Bedingungen wesentlich:

3,l|./₂l<./i < 5,4

0,9UI < ./j < 1,6|/₂|, (12)

0,9/3 < D₁+ D₂ < 2,9 ./₃, (13)

0.3 (D₁ + D₁) < χ + y < 0,8 (D₁ +D₂), (14)

χ > 0,2 v. (15)

Ferner kann beim optischen System gemäß der Erfindung auch vorgesehen sein, daß das erste Glied aus einer mehrgliedrigen Linsengruppe mit mehr als drei Linsen gebildet ist, die ein verkittetes positives Doublet aus einer zerstreuenden und einer sammelnden Linse sowie eine sammeinde Einzellinse aufweist, daß das zweite Glied aus einer mehrgliedrigen Linsengruppe mit mehr als drei Linsen gebildet ist, die eine zerstreuende Einzeliinse und ein verkittetes negatives Doublet aus einer zerstreuenden und einer sammelnden Linse aufweist, und daß das dritte Glied aus einer mehrgliedrigen Linsengruppe mit mindestens drei Linsen gebildet ist, die ein verkittetes positives Doublet aus einer sammelnden und einer zerstreuender: Linse enthält.

Nachstehend sind die Daten eines der Aasführungsform nach F i g. 2 entsprechenden, durchgerechneten Ausführungsbeispieles angegeben.

Pankratisches Objektiv für eine 8-mm-Laufbildkamera F von 7,5 bis 45,3 mm, relative Öffnung F: 1,4,

Glieder der Brennweite	η	Krümmungsradius	di	Linsendicke oder Luftabstände	T	j j Brechungsindex I	Abbe-/	^ahl
				*W M*
	*r-,*	= +98,380	d₂
				= 1,0		n, = 1,76182	•Ί =	26,5
	r₃	= +42,444	d,
I				= 7,5		M₂ = 1,65830	C₂ =	57,3
/l		= -268,150	*d_A*
79,65				= 0,1
	*^rs*	= +63,030	d.
			= 2,5		«3 = 1,65830	''3 ⁼	57,3
	= +117,590		- 36,66
		= 1,46 — 22,59 -

r₇

III

ru

IV

»ie

5

1

299 903

«5

6

Abbe-Zahl

= 54,8

/3 <

/4

»8

23,12

r_i2

18,62

hi

Krümmungsradius

Fortsetzung

«6

Brechungsindex

Linsendicke
oder Luftabstände

''4

r₉

Γ13

ha

= +339,000

WMT

= 64,2

Glieder der
Brennweite

= 1,69113

ho

ru

hg

= +15,900

4 =

= 1,0

«7

= 28,3

»'5

hs

r₂o

= -30,500

ά_Ί --

= 5,5

= 1,51690

»'6

r₂i

= +18,300

d₈ =

= 0,6

= 57,5

II

= 1,72825

/2

r₂2

= +133,239

d₉ =

= 3,2

«9

-18,17

»'7

»23

= +39,500

dw =

= 36,24—15,11 — 1,04

= 57.5

= 1,65866

= -109,500

d_n =

= 2,5

«10

= 37,9

»24

»'8

= +39,500

d₁₂ =

= 0,1

= 1,65866

»'9

= -14,500

d_i3 =

-■ 6,0

"11

= 41,3

= 1,72479

= -71,313

d_u =

= 0,8

'Ίο

= -18,200

<*15 =

: 2,0 — 9,21 — 14,79

«12

= 60,3

= 1,57501

= X

die =

6,0

''Il

= -64,559

dn =

3,5

«13

= 60,3

= 1,62041

= -23,000

dlB =

3,5

«14

''12

= -64,559

d_l9 =

0,1

= 61,3

= 1,62041

= -23,000

d₂o =

3,5

= 30,1

'■13

= +15,500

J₂₁ =

0,1

= 1,58938

"¹W

= -12,500

J₂₂ =

4,0

= 1,69895

= +184,974

d₂₃ =

1,4

Hierin bedeuten r_t, r₂, ..., r₂₄ die Krümmungsradien der entsprechenden Linsenflächen, t/,, ί/₂· · · -- d₂₃ Linsendicken und Luftabstände, /I₁, Ji₂, ..., H₁₄ Brechungsindizes der entsprechenden Glasmaterialien bei der D-Linie des Spektrums und V₁, r₂ i_M Abbe-Zahlen der Glasmaterialien.

Es sei bemerkt, daß alle diese Werte von der Objeklseite her durchlaufend durchnumeriert worden sind.

Die sphärische Aberration, der Astigmatismus und die Verzeichnung dieses durchgerechneten Ausführungsbeispieles sind in der F i g. 4 dargestellt, und zwar für die Weitwinkelstellung W (kleinste Brennweite), für eine mittlere Stellung Af (mittlere Brennweite) und für die Telestellung T (größte Brennweite).

Durch die Erfindung ist ein pankratisches Objektiv geschaffen worden, das eine hohe relative Öffnung sowie ein hohes Zoom-Verhältnis besitzt, ohne daß hierdurch eine Zunahme der Linsengröße des Systems oder ein komplizierter Nockentrieb erforderlich wird. Dieses Objektiv besitzt einen sehr guten Korreklionszustand im gesamten in Rede stehenden Bereich und hat ein hohes Auflösungsvermögen.

Claims

Patentansprüche:

1. Pankratisches Objektiv mit hohem Zoom-Verhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß vier Glieder vorgesehen sind, von denen das erste positiv, das zweite negativ, das dritte positiv und das vierte feststehend ist, daß das erste und dritte Glied als eine Einheit um eine Entfernung χ in einer Richtung verschiebbar ist und das zweite Glied in der entgegengesetzten Richtung um eine Entfernung y sowie daß folgende Bedingungen erfüllt sind:

3,l|/₂|<./i < SA\f₂\.
0.91/₂1 <),< \A\fi\. ■
0,9 J₃ < D₁ + D₂ < 2.9 /₃ .
0,3 (D₁ + D₂) < λ + y < 0.8 (D₁ +D₁). x > 0,2 y,

hierin bedeuten Z₁ bis /₄ die Brennweiten des ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Gliedes und

D₁, D₂ und D₃ die Entfernungen zwischen den Hauptebenen der entsprechenden Glieder.

2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Objektiv aus einer mehrgliedrigen Linsengruppe mit mindestens drei Linsen gebildet ist, die ein zementiertes positives Doublet einer konkaven und konvexen Linse sowie eine konvexe Einzellinse aufweist, daß das zweite Glied aus einer mehrgliedrigen Linsengruppe mit mindestens drei Linsen gebildet ist,

die eine konkave Einzellinse und ein zementiertes negatives Doublet einer konkaven und konvexen Linse aufweist, und daß das dritte Glied aus einer mehrgliedrigen Linsengruppe mit mindestens drei Linsen gebildet ist, die ein zementiertes positives Doublet einer konvexen und konkaven Linse aufweist.

3. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten:

Pankratisches Objektiv für eine 8-mm-Laufbildkamera F von 7,5 bis 45,3 mm, relative öffnung F: 1,4, Zoom-Verhältnis 6

Glieder der
Brennweite • »1 Krümmungsradius d, = Linsendicke
oder Luftabstände T «1 - 36,66 «4 - 1,04 «7 - 14,79 «10 Brechungsindex Abbe-Zahl = 26,5 - W M »2 = +98,380 d₂ = «2 = 57,3· 1,0 = 1,76182 "1 r₃ = +42,444 d₃ = «5 «8 «11 I 7,5 = 1,65830 "2 /l »4 = -268,150 d₄ = "3 «6 «9 = 57,3 79,65 0,1 r₅ = +63,030 d₅ = "12 2,5 = 1,65830 »■3 r₆ = +117,590 d_b = = 54,8 1,46 — 22,59- »7 = +339,000 ά_Ί = "13 1,0 = 1,69113 ^v* r_s = +15,900 ds = «14 = 64,2 II 5,5 /2 < rg = -30,500 d_g = = 28,3 -18,17 0,6 = 1,51690 Vs »10 = +18,300 dw = 3,2 = 1,72825 V₆ hi = +133,239 du = = 57,5 36,24 — 15,11 - >12 = +39,500 d_a = 2,5 = 1,65866 νη »13 = -109,500 dia = = 57,5 III 0,1 /3 · »u = +39,500 d_i4 = = 37,9 23,12 6,0 = 1,65866 »'8 hs = -14,500 d_i5 = 0,8 = 1,72479 V₉ he = -71,313 d_lb = = 41,3 2,0 — 9,21 - hi = -18,200 d„ = 6,0 = 1,57501 "10 »18 dm = = 60,3 3,5 »■19 = -64,559 d₁₉ = 3,5 = 1,62041 "11 »20 = -23,000 d₂₀ = = 60,3 IV 0,1 /4 ■ »21 = -64,559 d_2i = 18,62 3,5 = 1,62041 ''12 »22 = -23,000 d₂₁ = = 61,3 0,1 »23 = +15,500 d₂₃ = = 30,1 4,0 = 1,58938 »Ί3 »24 = -12,500 909 530'314 1,4 = 1,69895 »Ϊ4 = +184,974

Hierin bedeuten r_u r₂, ..., r_2Ar die Krümmungsradien der entspreehenden Linsenflächen, d_lt d₂, ..., d₂₃ Linsendicken und Luftabstände, H₁, n₂, ..., M₁₄ Brechungsindizes der entspreehenden Glasmaterialien bei der Z)-Linie des Spektrums und j>i, v₂, ..., V₁₄. Abbe-Zahlen der Glasmaterialien, wobei die Linsenabmessungen proportional zur Brennweite der entspreehenden Linse zu- oder abnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen