DE1772784A1 - Pankratisches Teleobjektiv - Google Patents

Description

Nippon Kogaku K. K. Nippon 59

Pankratisches Teleobjektiv

Die Erfindung bezieht sich auf ein kompaktes pankratisches Teleobjektiv (sogenanntes Zoom-Objektiv), mit einem pankratischen System, das - von der Objektseite her gesehen - aus einer ersten sammelnden Wir kungs gx'uppe, einer zweiten, zerstreuenden Linsengruppe und einer dritten, sammelnden Wirkungsgruppe aufgebaut ist, und mit einem nachgeschalteten Relaislinsensystem, das aus einer Vor der gruppe und einer Hinter gruppe aufgebaut ist. Das Objektiv ist dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt brenn weite variiert wird durch axiales Verschieben der zweiten Wir kungs gruppe, im Verein mit einer Korrektion der hierdurch erzeugten Bildlagenverschiebung mit Hilfe einer Verschiebung der dritten Wir kungs gruppe, daß in der ersten Wirkungsgruppe eine durch Verkitten von positiven und negativen Linsen hergestellte Sammellinse hinter einer positiven Einzellinse vorgesehen ist, daß in der zweiten Wirkungsgruppe eine durch Verkitten von positiven und negativen Linsen hergestellte Zerstreuungslinse vor einer negativen Einzellinse vorgesehen ist, daß die dritte Wir kungs gruppe, je nach dem gewünschten Achromatisierungsgrad, eine positive Einzellinse oder eine durch Verkitten von positiven und negativen Linsen hergestellte Sammellinse aufweist,

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daß die Vordergruppe des Relaislinsensystems zumindest zwei Gruppen aus drei Linsen aufweist und daß die Hintergruppe des Relaislinsensystems vier Linsen in zumindest drei Gruppen, nämlich einer sammelnden, einer zerstreuenden und einer sammelnden Gruppe, aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein pankratisches Teleobjektiv bereitzustellen, das ausgezeichnete Eigenschaften im ganzen Brennweitenverstellungsbereich aufweist, während das ganze System kompakt ist, wobei das pankratische System aus drei Wirkungsgruppen, nämlich aus einer sammelnden, einer zerstreuenden und einer sammelnden Gruppe, aufgebaut ist und die dritte Wirkungsgruppe derart verschoben wird, daß die Bildlage konstant gehalten wird, wenn die zweite Wir kungs gruppe axial verschoben wird.

Beim Entwurf eines pankratischen Teleobjektivs für eine Stehbildkamera ist es erforderlich, daß das ganze System so kompakt und leicht wie möglich gemacht werden sollte. Hierbei ist es ein notwendiger Faktor, das pankratische System zu miniaturisieren, um das ganze System kompakt zu machen. Allgemein gesprochen, führt ein Kleinerrrxachen des pankratischen Systems zu einer Erliöhung der Aberrationen, so daß die Korrektion des Astigmatismus und der chromatischen sowie der sphärischen Aberration einen hohen Aufwand erfordert.

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Für das Relaislinsensystem, das die Erhöhung des durch das pankratische System erzeugten Astigmatismus kompensieren kann und kleine sphärische Aberration besitzt, könnte ein System des Petzval-Typus verwendet werden, ein solches System neigt aber nach seiner Anpassung dazu, die Gesamtlänge des Systems im Vergleich zur Brennweite zu erhöhen. Wird daher ein solches System, wie ein Petzval-System als das Relaislinsensystem verwendet, so ist dieses im Hinblick auf die Forderung nicht geeignet, daß das ganze System kompakt gemacht werden soll. Für ein kompaktes Relaislinsensystem ist es vorzuziehen, das Telephoto-Verhältnis so klein wie möglich zu machen, wobei zugleich dieses System die Funktion zur Eliminierung des Astigmatismus und aller übrigen Aberrationen übernimmt.

Entsprechend der Erfindung ist es möglich, ein kompaktes Relais linsensystem bereitzustellen, in welchem der Astigmatismus und die sphärische Aberration, der bzw. die vom pankratischen System erzeugt werden, .ausgezeichnet korrigiert werden können.

Nach der Erfindung kann, wenn die maximale Brennweite des gesamten Systems gleich f. gesetzt wird und wenn die Gesamtlänge einschließlich der Schnittweite gleich D gesetzt wird, die Bedingung D < f, erhalten werden, und es ist möglich, ein sehr kompaktes und leichtes pankratisches Teleobjektiv zu erhalten, das gute Eigenschaften besitzt und bei dem die Aberrationen ausgezeichnet korrigiert sind.

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Die Erfindung eignet sich nicht nur für Stehbildkameras, sie kann auch für pankratische Objektive für Drucker, Laufbildkameras oder Projektoren und dergleichen verwendet werden.

Nach der Erfindung ist ein pankratisches Teleobjektiv vorgesehen, mit einem pankratischen System, das - von der Objektseite her gesehen, aus einer ersten, sammelnden Wirkungsgruppe, einer zweiten, ^ zerstreuenden Wirkungsgruppe und einer dritten, sammelnden Wirkungsgruppe aufgebaut ist, und mit einem nachgeschalteten Relais linsensystem, das aus einer Vordergruppe und einer Hintergruppe aufgebaut ist. In der ersten Wir kungs gruppe ist eine durch Verkitten von positiven und negativen Linsen hergestellte Sammellinse hinter einer positiven Einzellinse vorgesehen. In der zweiten Wirkungsgruppe ist eine durch Verkitten von positiven und negativen Linsen vor einer negativen Einzellinse vorgesehen. Die dritte Wirkungsgruppe weist, je nach dem gewünschten Achromatisierungsgrad, eine positive Einzellinse oder eine durch Verkitten von positiven und negativen Linsen hergestellte Sammellinse auf. Das Relaislinsensystem, das der dritten Wirkungsgruppe folgt, ist aus zwei Linsengruppen aufgebaut, von denen die Vordergruppe zumindest zwei Gruppen aus drei Linsen aufweist, und die Hintergruppe vier Linsen in zumindest drei Gruppen, nämlich einer sammelnden, einer zerstreuenden und einer sammelnden Gruppe in der angegebenen Reihen-

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folge.

Folgende Bedingungen müssen erfüllt sein

0.8 fm <C fm -C 1. 1 fm (la)

0.49 > n₂ - U₁ > 0.1 (Ib)

R₆ > 0 und 10 Jf₂J < R_g < o^ (2)

0.

7 < f /fm < 1.8 (4)

Hierin bedeuten:

f die Brennweite der ersten Wirkungs gruppe, f_o die Brennweite der zweiten Wirkungsgruppe, R den Krümmungsradius der ersten Fläche der zweiten Wirkungsgruppe,

fm die Brennweite der Vordergruppe des Relaislinsensystems, η , η den Brechungsindex der positiven bzw. negativen Linse des sammelnden Kittgliedes der Vordergruppe des Relaislinsensystems, fm die Brennweite des gesamten Relaislinsensystems und R , R den Krümmungsradius der Vorder- bzw. Hinterfläche der letzten positiven Linse des Relaislinsensystems.

Die Bedingung (1) ist die Grundbedingung zur Reduzierung des Astigmatismus und der sphärischen Aberration, der bzw. die vom pankratischen System erzeugt worden ist, während zugleich das Relaislinsensystem sehr kompakt bleibt.

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Wird fm in der Bedingung (la) größer als 1,1 fm, so wird die Gesamtlänge des Relaislinsensystems zu groß, und als Folge hiervon wird die Gesamtlänge D des gesamten Systems größer als die maximale Brennweite f., wodurch das Erfindungsziel nicht mehr erreicht wird. Wird fm kleiner als 0,8 fm, so wird die Relaislinse selbst eine Linse mit einem sehr kleinen Telephoto-Verhältnis, und die Korrektion der Aberration wird sehr schwierig und unpraktisch.

Wird n„ - n₁ in der Bedingung (Ib) kleiner als 0,1, so ist die Korrektion des Astigmatismus noch schwierig, noch selbst wenn die Bedingung (la) erhöht sein sollte. Nur bei gleichzeitiger Erfüllung der Bedingungen (la) und (Ib) kann eine minimale Aberrationskorrektion erwartet werden.

Die obere Grenze der Bedingung (Ib) ist nicht an der Grenze des Unterschiedes des Brechungsindexes des üblichen optischen Glases. Es ist unmöglich die Differenz des Brechungsindexes oberhalb derjenigen des üblichen optischen Glases zu erhalten, und eine Verschlechterung der sphärischen Aberration ist das Ergebnis.

Die Bedingung (2) hindert die Verzeichnung auf der Seite der kürzeren Brennweite, negativ zu werden. Gleichzeitig geht diese Bedingung zum Beibehalten des Bildausgleiches in beiden Endstellungen

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des Brennweiten-Änderungsbereiches. Mit anderen Worten, wird R ⁰^ oder negativ, so wird die Verzeichnung auf der Seite der kürzeren Brennweite zu stark negativ, und die Differenz zwischen dieser und der Verzeichnung auf der Seite der längeren Brennweite wird zu groß. Wird andererseits R kleiner als 10 If₀L so kann die Verzeichnung auf der Seite der kürzeren Brennweite zwar daran gehindert werden, negativ zu werden, aber es wird schwierig, den

Ausgleich der Bilder auf der Seite der kürzeren und der längeren \

Brennweite beizubehalten. Deshalb muß R„ in dem durch die Bedin-

gung (2) definierten Bereich liegen.

Die Bedingung (3) dient zur Überwindung der positiven Verzeichnung, die entsteht, wenn es für die Vordergruppe des Relaislinsensystems erforderlich ist, in der konvexen Richtung zur Oberfläche eines Objektes hin ausgebogen zu werden, um die Ebenheit des Bildes beibehalten zu können, wenn vom Relaislinsensystem gefordert wird, daß es mehr als 20 des gesamten Bildwinkels erfaßt. Mit anderen Worten ist es möglich die Verzeichnung mit Hilfe der Bedingung (3) ohne Störung des Gleichgewichtes der anderen Aberrationen zu korrigieren.

Die Bedingung (4) ist die Grundbeziehung zwischen dem pankratischen System und dem Relaislinsensystem. Wird f ₁ /fm kleiner als 0, 7, so wird das pankratische System zu kidin und die Korrektion

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der Aberration wird zu schwierig und unpraktisch. Ist andererseits f /fm kleiner als 1, 8, so kann die Korrektion der Aberrationen leicht ausgeführt werden. Jedoch wird dann die Größe des gesamten Systems zu groß, und dies ist wiederum im Hinblick auf die Bildkameras nicht praktikabel, da hier insbesondere leichte Handhabbarkeit gefordert wird.

fe Wie aus den obigen Erläuterungen ersichtlich ist, wird bei Erfüllung

der Bedingungen (1) bis (4) die Gesamtlänge D kleiner als die maximale Brennweite f., es ist daher möglich, ein kompaktes pankratisches Teleobjektiv mit guten Eigenschaften zu realisieren.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben; es zeigen; Fig. 1 einen Längsmittelschnitt durch ein pankratisches Objektiv

für eine Stehbildkamera nach der Erfindung und Fig. 2 den Korrektionszustand für die minimale, eine mittlere

und die größte Brennweite der Ausführungsform nach Fig.

Zwei durchgerechnete Beispiele, die der Ausführungsform nach Fig. entsprechen, haben die in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichneten Zahlenwerte. In diesen bedeuten (gleiches gilt auch für die Bezugsziffern in Fig. 1)
R₁, R_ ... R₅ die Krümmungsradien der einzelnen Linsenflächen,

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d.,, d ... d . die axialen Linsendicken bzw. Luftabstände, η , n_ ... η die Brechungsindizes bei der d-Linie der entspre-

X et XO

chenden Glasmaterialien und

V₁, ν ... V₁- die zugehörigen Abbe¹ Zahlen, sämtlich von der Objektseite her fortlaufend durchnummeriert.

Nach der Erfindung erhält man also ein pankratisches Teleobjektiv hoher Qualität, das sehr kompakt und ausgezeichnet korrigiert ist. f

Das Objektiv der Erfindung kann nicht nur für Stehbildkameras, sondern auch für Laufbildkameras und für Drucker und dergleichen verwendet werden.

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Claims (3)

Nippon 59 Ansprüche

1. Pankratisches Teleobjektiv mit einem pankratischen System, das - von der Objektseite her gesehen - aus einer ersten, sammelnden Wirkungsgruppe, einer zweiten, zerstreuenden Wirkungsgruppe und einer Dritten, sammelnden Wirkungsgruppe aufgebaut ist, und mit einem nachgeschalteten Relaislinsensystem, das aus einer Vordergruppe und einer Hintergruppe aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptbrennweite variiert wird durch axiales Verschieben der zweiten Wirkungsgruppe, im Verein mit einer Korrektion der hierdurch erzeugten Bildlagenverschiebung mit Hilfe einer Verschiebung der dritten Wirkungsgruppe,

daß in der ersten Wir kungs gruppe eine durch Verkitten von positiven und negativen Linsen hergestellte Sammellinse hinter einer positiven Einzellinse vorgesehen ist,

daß in der zweiten Wir kungs gruppe eine durch Verkitten von positiven und negativen Linsen hergestellte Zerstreuungelinse vor einer negativen Einzellinse vorgesehen ist,

daß die dritte Wir kungs gruppe, je nach dem gewünschten Achromatisierungsgrad, eine positive Einzellinse oder eine durch Verkitten von positiven und negativen Linsen hergestellte Sammellinse aufweist,

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daß die Vordergruppe des Relaislinsensystems zumindest zwei Gruppen aus drei Linsen aufweist, wobei eine Gruppe durch verkittete positive und negative Linsen gebildet ist,

daß die Hintergruppe des Relaislinsensystems vier Linsen in zumindest drei Gruppen, nämlich einer sammelnden, einer zerstreuenden und einer sammelnden Gruppe, aufweist,
daß das System die folgenden Bedingungen erfüllt:

0.8 fm < fm_x < 1.1 fm (la)

0.49 > n₂ - U₁ > 0.1 (Ib)

R₆ "> 0 und 10 |f₂| < R₆ < o-D (2)

⁽³> 0. 7 < ^/fm < 1.8 (4)

worin bedeuten:

f₁ die Brennweite der ersten Wirkungsgruppe, f_o .lie Brennweite der zweiten Wirkungsgruppe,

Ct

R_R den Krümmungsradius der ersten Fläche der zweiten Wir kungs gruppe,

fm. die Brennweite der Vordergruppe des Relaislinsensystems, χι_Λ, η den Brechungsindex der positiven bzw. negativen Linse

X et

des sammelnden Kittgliedes der Vordergruppe des Relaislinsensystems,

f die Brennweite des gesamten Relaislinsensystems und

R , R den Krümmungsradius der Vorder- bzw. Hinterfläche der letzten konvexen Linse des Relaislinsensystems,

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und daß die Bedingung D < f. erfüllt ist, wenn f die maximale Brennweite des Gesamtsystems und D die Gesamtlänge einschließlich der Schnittweite bedeuten.

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MT 21% I*

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

f = 80 bis 200,3 P/4,5 Gesamtlänge = 195,31

maximale Brennweite ^a 200, 3

* 121, 0< R₁ = » 108,3 < fm R₁₉- 123, 951 Ci₁ * 5 ,0 ,3 ⁿi O * 1,62041 V₁ * 60, 3 1 J. V
«117,8 LC 1 bis J- R₉ = 9 R₁.- -381,170 ^d2 » 0,1 ,0 2 I la Ci ⁿ2 ⁿ4 ^f1 ^RQ * 135, 630 * 7 ,33 TE » 1,61375 ^V2 * 56, 3 . 3 R₁,* O η ⁿ5 R^ ■ 14 -156,000 * 2 ,7 » 1,75520 ^V3 « 27, 5 4 4 ^R* ⁼ 18 357,369 ^d5 « 1 ,0 3 9,58 5 ^R1fi" ⁿ6 * -40, 3 < ^Rfi " 16 10000, 000 ^dß « 3 ,4 * 1, 68893 ^V4 - 31, 1 - b R₁₇- b bis TC ^R<7 " 17 -44,550 ^d7 - 1 ,2 = 1,51728 ^V5 * 69, 6 7 ^R1fl" I ⁿ7 R₈ - 18 49,824 ^dR « 4 40 i O O ⁿ8 R_Q = -45,250 ^d9 « 1 0 O « 1, 62041 ^V6 * 60, 3 9 bis R_1n= 149,585 ^dio «3 9_; 0 1,04 IU R.H« 121,500 ^dii^{! s} 4, 88 ⁿ9 * 1,62041 ^V7 » 60, 3 ii -51,315 ^d12^J - 1, « 1,62004 ^V8 * 36, 3 6 ίΔ 7 O -148, 009 ^d13- »10, ⁿic 10, 99 7 ⁿll 80, 803 ^d14" ¹ 4, 4 X J « 1,54814 ^V9 ■ 45, 9 X Tt -1347,294 ^d15^a 0, 8 Xu 32,600 ^d16- 10, 1 » 1,53172 ^V1C ,-48, 9 -222 ,200 ^d17" 2, ■ 1,78470 ^Vll « 26, 1 J. I X X 44,818 ^d18- 38,

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fm J
-113,1^<

20

22

23

103,461 -63,360

R * -31,220

A JL

40, 000

62,328

24
R_o_* -2085,243

^d21⁼

^d23⁼

4,9

d₂₄- 4,0

Schnittweite ■ 40, 0

1,69895

^vi₂" ⁶⁴'²

^vi₃" ⁴⁴'⁹ V₁₄- 30,0

1,70154 V₁₅- 41,1

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

f * 80, 2 bis 201, 2

P/5, 6 Gesamtlänge * 182, 02

maximale Brennweite = 201, 2

97,5 J

^Rl* > D 99, 826 ^dl" 4, 01 ⁿi = 1,62041 ^Vl " 60, 3 ^R2* d, - ^R3- ι -307, 266 ώ o, 08 ^R4 ^{= R}8^{e d}3- ⁿ2 ν = ^R5 ^{= R}9 * 109, 370 ^d4 * 5, 93 ⁿ3 = 1,61375 56, 3 ^Rio^s bis v„ ~ -125, 814 ^d5 ⁼ 60 « 1, 75520 27, 5 ⁿ4 288, 150 ^d6- o, 87 ⁿ5 31, 68 d « ^V4 * 815, 033 I 3, 01 » 1,68893 31, 1 ^dR * ⁿR ^V5" -35, 890 O o, 80 D * 1,51728 69, 6 ^d9" 40, 129 3, 51 ν » ⁶ -36, 473 I, 00 = 1,62041 60, 3 103, 308

d «31,81 bis 0,82

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fm
113, 2^{4 fm}l ^Rn⁼ 82, 459
^dn* 62, 484
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^d14^e o, 72 ^R15^S 34, 195
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^d1fi⁼ 2, ^{81 n}io⁼ 1, 78470 % Ίο* ²⁶' 1 ^R17⁼ 48, J. U
875
^d17" 37, 69 ^R18⁼ 103, 719
^d18" 3, ⁸¹ »n- 1, 51118 ^ ^₁₁- 50, 9 ^R19^S -63, 518
^d19⁼ 3, 01 ^R20= -29, 514
^d20⁼ 1, 52 n₁₂- 1, 74400 ι '12= ⁴⁴' 9 ^R21⁼ 42, 105
^d21^a 4, ^{89 n}13" 1, 69895 ι '13" ³⁰' 0 ^R22^{= d}22- o, 08 ^R23⁼ 4, 01 H₁₄= 1, 70154 '14- ⁴¹' 1 ^R24^a « 49,00

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