DE19650724A1 - Fotografisches Linsensystem - Google Patents
Fotografisches LinsensystemInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein fotogratisches Lin
sensystem und insbesondere ein fotografisches Linsensystem,
welches bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera verwendet
wird, um ein maßstäblich verkleinertes Bild mit einer von
der Vertikalvergrößerung abweichenden Horizontalvergrößerung
zu erzeugen.
Das am weitesten verbreitete optische System unter den elek
trofotografischen Systemen, welche bei den bekannten ein
äugigen Spiegelreflexkameras verwendet werden, stellt die
Gauss-Standardlinse dar. Da bei einer Qualitätskamera das
optische System einen ausreichenden Brennpunktabstand von
der Linsenrückseite aufweisen sollte, verwenden diese
Kameras eine Standardlinse, deren (Bild-)Hauptpunkt in der
Rückfläche der letzten Linse liegt. Alternativ setzen hoch
qualitative Kameras eine Retrofokuslinse ein, deren wich
tigste Linse nahe der Rückfläche der letzten Linse angeord
net ist.
Bekannte Gauss-Standardlinsen sind in den japanischen
Patentanmeldungs-Veröffentlichungen Nr. 86-55089, 86-60414
und 84-25204 beschrieben.
Im Gegensatz hierzu tritt bei der Verwendung einer sphäri
schen Linse oder einer rotierenden symmetrischen asphäri
schen Linse in einem optischen System insofern ein Problem
auf, als ein maßstäblich verkleinertes Bild mit identischen
Vergrößerungen in horizontaler und vertikaler Richtung ent
steht. Wenn ein gleichmäßiges Quadrat mit einem optischen
System fotografiert wird, welches eine sphärische oder eine
rotierende symmetrische asphärische Linse verwendet, wird
ein Bild mit einer maßstäblich verkleinerten Form ausgebil
det, welche dem gleichmäßigen Quadrat entspricht, wie in
Fig. 5(a) dargestellt ist, da die Horizontal und Vertikal-
Vergrößerungen gleich sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein fotogra
fisches Linsensystem zu schaffen, welches die Ausbildung
einer Fotografie ermöglicht, bei der ein maßstäblich geän
dertes Bild mit unterschiedlichen Horizontal- und Verti
kalvergrößerungen bzw. -verkleinerungen erzeugt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombina
tion des Hauptanspruchs gelöst; die Unteransprüche zeigen
weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist
ein elektrofotografisches Linsensystem aus Sicht der Objekt
seite eine erste Linsengruppe mit einer insgesamt positiven
Brechkraft sowie eine zweite Linsengruppe mit einer insge
samt positiven Brechkraft auf, wobei die ersten und zweiten
Linsengruppen zumindest jeweils eine zylindrische Linse auf
weisen und das fotografische Linsensystem die Bedingung: 1,0
< f₁/f₂ < 1,2 oder 0,83 < f₁/f₂ < 1,0 erfüllen, wobei f₁ die
Brennweite in Y-Richtung und f₂ die Brennweite in Z-Richtung
darstellen.
Des weiteren umfaßt die erste Linsengruppe aus Sicht der Ob
jektseite eine erste Linse mit positiver Brechkraft und kon
vex geformter Objektfläche, eine zweite Linse mit positiver
Brechkraft und konvex geformter Objektfläche, eine dritte
Linse mit negativer Brechkraft und konvex geformter Objekt
fläche sowie eine vierte Linse mit einer zylindrischen Linse
mit positiver oder negativer Brechkraft. Zudem umfaßt die
zweite Linsengruppe eine zylinderförmige fünfte Linse mit
zur Brechkraft der vierten Linse entgegengesetzter Brech
kraft, eine sechste Linseneinheit mit zumindest einer Linse
mit negativer Brechkraft und konkav geformter Objektfläche
sowie eine siebte Linse mit positiver oder negativer Brech
kraft.
Das fotografische Linsensystem der vorliegenden Erfindung
erfüllt zudem die Bedingung: 1,21 < Lt/Bf < 1,37, wobei Lt
die Dicke bzw. Abstand von der Objektfläche der ersten Linse
zur Bildfläche der siebten Linse und Bf den Brennpunktab
stand von der Linsenrückseite im Linsensystem darstellt.
Die vorgenannte allgemeine Beschreibung und die nachfolgende
detaillierte Beschreibung stellen lediglich eine Erläuterung
dar und schränken nicht die beanspruchte Erfindung ein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
sind teilweise in der nachfolgenden Beschreibung erläutert
und gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor oder
können bei Anwendung der Erfindung festgestellt werden. Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind insbesondere in den
beigefügten Ansprüchen dargestellt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an
hand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 das fotografische Linsensystem der vorliegenden Er
findung in Y-Richtung;
Fig. 2 das fotografische Linsensystem der vorliegenden Er
findung in Z-Richtung;
Fig. 3(a)-3(c) die Aberration, den Astigmatismus und die
Verzerrung der Linse in Y-Richtung des fotografi
schen Linsensystems der Fig. 1 und 2;
Fig. 4(a)-4(c) die Aberration, den Astigmatismus und die
Verzerrung der Linse in Z-Richtung des fotografi
schen Linsensystems der Fig. 1 und 2;
Fig. 5(a) das Ergebnis einer Bildvergrößerung mit einem be
kannten fotografischen Linsensystem; und
Fig. 5(b) das Ergebnis einer Bildvergrößerung mit dem in den
Fig. 1 und 2 dargestellten Linsensystem.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Ein Beispiel
dieser Ausführungsform ist in der beigefügten Zeichnung dar
gestellt. Sofern möglich werden die gleichen Bezugszeichen
für gleiche oder ähnliche Bauteile der Zeichnung verwendet.
In den Fig. 1 und 2 ist ein fotogratisches Linsensystem ent
sprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie
genden Erfindung dargestellt. Es umfaßt von der Objektseite
beginnend eine erste Linsen- bzw. Objektivgruppe I und eine
zweite Linsen- bzw. Objektivgruppe II. Die erste Linsen
gruppe I weist eine erste Linse 1 mit einer positiven Brech
kraft; eine zweite Linse 2 mit einer positiven Brechkraft;
eine dritte Linse 3 mit einer negativen Brechkraft und eine
zylindrische vierte Linse 4 mit einer negativen Brechkraft
auf.
Die zweite Linsengruppe II weist eine zylindrische Linse 5
mit positiver Brechkraft; eine sechste Linseneinheit 6 mit
zumindest einer Linse mit negativer Brechkraft; und eine
siebte Linse 7 mit positiver Brechkraft auf.
Die erste Linse 1 hat eine konvex geformte Objektivfläche
mit einem Krümmungsradius r1 sowie eine Bildfläche mit einem
Krümmungsradius r2. Die zweite Linse 2 weist eine konvex ge
formte Objektivfläche mit einem Krümmungsradius r3 und eine
Bildfläche mit einem Krümmungsradius r4 auf. Die dritte Lin
se 3 hat eine geringfügig konvex geformte Objektivfläche mit
einem Krümmungsradius r5 und eine konkav geformte Bildfläche
mit einem Krümmungsradius r6. Die vierte Linse 4 weist eine
Objektivfläche mit einem Krümmungsradius r7 und eine Bild
fläche mit einem Krümmungsradius r8 auf. Schließlich umfaßt
die fünfte Linse eine zylindrische Linse 5, welche eine kon
vex geformte Objektivfläche mit einem Krümmungsradius r10
und eine Bildfläche mit einem Krümmungsradius r11 aufweist.
Die Einheit der sechsten Linse 6 umfaßt eine Linse mit einer
konkav geformten Objektivfläche mit einem Krümmungsradius r12
und einer geringfügig konkav geformten Bildfläche mit
einem Krümmungsradius r13, eine Linse mit einer Objektivflä
che, welche an der Bildfläche mit einem Krümmungsradius r13
befestigt bzw. angekittet ist, sowie eine konvex geformte
Bildfläche mit einem Krümmungsradius r14. Schließlich weist
die Linse 7 eine konvex geformte Objektivfläche mit einem
Krümmungsradius r15 und eine konvex geformte Bildfläche mit
einem Krümmungsradius r16 auf.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist lediglich die
sechste Linseneinheit 6 mehr als eine Linse auf und die ver
bleibenden Linsen bestehen lediglich aus einer einzelnen
Linse. Die fünfte Linse 5 kann auch mehr als eine Linse auf
weisen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese
Zusammensetzung bzw. diesen Aufbau begrenzt. Solange die
Linsen 1 bis 7 in Kombination die nachfolgend dargestellten
Charakteristika erfüllen, kann eine der oder alle Linsen 1
bis 7 eine Linseneinheit mit mehr als einer Linse aufweisen.
Entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie
genden Erfindung kann ein Bild erzeugt werden, dessen Hori
zontalvergrößerung von der Vertikalvergrößerung abweicht.
Alternativ können die Brennpunktabstände von den Linsenrück
seiten in den Y- und Z-Richtungen gleichgesetzt werden, wäh
rend die Brennpunktweite der Vertikalrichtung (Z-Richtung)
von der der Vertikalrichtung (Y-Richtung) abweicht. Hierbei
umfaßt das fotografische Linsensystem zudem zumindest eine
zylindrische Linse, die in Z-Richtung keine Brechkraft und
in Y-Richtung eine positive Brechkraft aufweist, sowie zu
mindest eine zylindrische Linse, welche in Z-Richtung keine
Brechkraft und in Y-Richtung eine negative Brechkraft auf
weist.
Um die Aberration eines Bildes zu korrigieren weist die er
ste Linsengruppe I zwei Meniskuslinsen, von denen jede eine
konvex geformte Objektivfläche und eine positive Brechkraft
hat, sowie eine Meniskuslinse mit einer negativen Brechkraft
auf. Des weiteren hat die zweite Linsengruppe II zwei bikon
vexe Linsen, von denen jede eine positive Brechkraft auf
weist, sowie eine bikonkave Linse mit einer negativen Brech
kraft.
Im folgenden sind tabellarisch die Bedingungen für das foto
grafische Linsensystem des bevorzugten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung dargestellt:
1,0 < f₁/f₂ < 1,2 (1)
0,83 < f₁/f₂ < 1,0 (2)
1,21 < Lt/Bf < 1,37 (3)
0,83 < f₁/f₂ < 1,0 (2)
1,21 < Lt/Bf < 1,37 (3)
wobei f₁ die Brennpunktweite in Z-Richtung, Lt die Dicke von
der Oberfläche der ersten Linse 1 zur Oberfläche der siebten
Linse 7 sowie Bf den Brennpunktabstand von der Rückseite im
Linsensystem bezeichnet.
Die Bedingung (1) betrifft die Horizontal- und Vertikalver
größerung des Bildes. Wenn der obere Grenzwert des Zustandes
(1) überschritten wird, ist es schwieriger, die Brennweite
in Y- und Z-Richtung aufgrund des großen Unterschiedes zwi
schen den Brennweiten in Y- und Z-Richtung gleichzusetzen.
Zudem kann ein deutliches Bild aufgrund der erhöhten Aberra
tion bzw. Linsenfehlers nur schwerlich erzielt werden.
Die Bedingung (2) betrifft die Vergrößerungsresultate, wobei
die Horizontalvergrößerung größer als die Vertikalver
größerung bzw. -verkleinerung eingestellt wird, indem das
komplette Linsensystem um 90° gedreht wird.
Die Bedingung (3) betrifft die komplette Länge und den
Brennpunktabstand von der Rückseite des Linsensystems. Wenn
der obere Grenzwert des Zustandes (3) überschritten wird,
wird der Brennpunktabstand von der Linsenrückseite sehr
klein. Somit kann das Linsensystem nicht in einer hochquali
tativen Kamera eingesetzt werden. Ferner wird das Linsensy
stem sehr dick und der Abstand zwischen den Linsen verlän
gert. Demzufolge wird die Gesamtlänge des Linsensystems ver
größert und das Gewicht des Linsensystems erhöht.
Wenn andererseits der untere Grenzwert der Bedingung (3)
unterschritten wird, wird der Abstand zwischen den Linsen
verkürzt und das Linsensystem sehr dünn. Demzufolge nimmt
die Aberration zu und die Ausgestaltung einer kompakten Ka
mera ist unmöglich, da der Abstand zwischen der ersten Linse
1 und der Bildfläche aufgrund des größeren Brennpunktabstan
des von der Linsenrückseite zunimmt.
Entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie
genden Erfindung wird eine rotierende symmetrisch asphäri
sche Linse sowohl für die ersten Linse 1 als auch die zweite
Linse 2 verwendet.
Der Koeffizient der asphärischen Fläche des Linsensystems,
welcher die oben genannten Bedingungen (1)-(3) erfüllt,
wird durch die folgende Gleichung vorgegeben:
wobei X den optischen Achsenabstand vom Linsenscheitel bzw.
-Vertex, y den Vertikalabstand der optischen Achse, C den
reziproken Wert des Krümmungsradius, K die Konizitätszahl
und A₄, A₆, A₈ und A₁₀ asphärische Koeffizienten bezeichnen.
Die Werte, welche oben genannte Bedingungen erfüllen, sind
nachfolgend beschrieben.
In Tabelle 1 wird der Krümmungsradius einer Brechungsfläche
durch ri (i=1-16), die Linsenstärke oder der Abstand zwi
schen Linsen durch di (i=1-16), d-Linien Brechungsindizes
einer Linse durch nd, die Abbesche Zahl einer Linse durch ν,
die Vergrößerung des kompletten optischen Systems durch m
und der halbe Sichtwinkel durch ω dargestellt.
In Tabelle 1 beträgt der halbe Sichtwinkel ω in Y-Richtung
50,42°, die Brennpunktlänge f in Y-Richtung 49,592 mm und
der Blendenwert F in Y-Richtung 2,0. Des weiteren beträgt
der halbe Sichtwinkel ω in Z-Richtung 42,260, die Brenn
punktlänge f in Z-Richtung 56,550 mm und der Blendenwert F
in Z-Richtung 2,0.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung variieren der Abstand zwischen den Linsen und die
Dicke als auch der Koeffizient der asphärischen Fläche ent
sprechend dem in den Tabellen 2 und 3 dargestellten Sicht
winkel.
Wie oben beschrieben liefert das fotografische Linsensystem
entsprechend den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er
findung die folgenden Vorteile. Zum ersten kann sie ein maß
stäblich verkleinertes Bild mit unterschiedlichen Horizon
tal- und Vertikalvergrößerungen erzeugen, so daß ein Bild
mit variabler Vergrößerung entsprechend den Anforderungen
durch den Benutzer erzielt wird. Zum zweiten kann ein Bild
erzeugt werden, welches an gleicher Position ausgebildet
wird, indem die Horizontal- und Vertikalvergrößerung unter
schiedlich aufgrund des Brennpunktabstandes von der Linsen
rückseite in Y-Richtung eingestellt werden, welcher vom
Brennpunktabstand in Z-Richtung abweicht, während die Brenn
punktweiten in Y- und Z-Richtung gleichgesetzt werden. Zum
dritten kann das fotografische Linsensystem in einer hoch
qualitativen Kamera mit einem relativ großen Blendenver
hältnis und einem guten Wirkungsgrad bei der Erzeugung eines
Bildes eingesetzt werden.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein foto
grafisches Linsensystem, welches aus Sicht der Objektseite
eine erste Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft und
eine zweite Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft auf
weist, wobei die ersten und zweiten Linsengruppen zumindest
eine zylindrische Linse umfassen und das fotografische Lin
sensystem die Bedingung: 1,0 < f₁/f₂ < 1,2 erfüllt, wobei f₁
die Brennweite in Y-Richtung und f₂ die Brennweite in
Z-Richtung darstellt. Das fotografische Linsensystem ermög
licht die Ausbildung eines Bildes an der gleichen Position,
indem die Horizontalvergrößerung unterschiedlich zur Verti
kalvergrößerung aufgrund des Brennpunktabstandes von der
Linsenrückseite in Y-Richtung eingestellt wird, welcher sich
vom Brennpunktabstand in Z-Richtung unterscheidet, während
die Brennpunktweiten in Y- und Z-Richtung gleichgesetzt wer
den. Das fotografische Linsensystem kann bei einer hochqua
litativen Kamera mit einem relativ großen Blendenverhältnis
und einem adäquaten Wirkungsgrad für die Bildgestaltung ein
gesetzt werden.
Claims (4)
1. Fotografisches Linsensystem, welches ausgehend von der
Objektseite:
eine erste Linsengruppe (I) mit einer insgesamt positi ven Brechkraft; und
eine zweite Linsengruppe (II) mit einer insgesamt posi tiven Brechkraft aufweist, wobei sowohl die erste als auch zweite Linsengruppe (I, II) zumindest eine zylin drische Linse umfassen und das fotografische Linsensy stem die folgende Bedingung erfüllt: 1,0 < f₁/f₂ < 1,2, wobei f₁ die Brennweite in Y-Richtung und f₂ die Brenn weite in Z-Richtung bezeichnet.
eine erste Linsengruppe (I) mit einer insgesamt positi ven Brechkraft; und
eine zweite Linsengruppe (II) mit einer insgesamt posi tiven Brechkraft aufweist, wobei sowohl die erste als auch zweite Linsengruppe (I, II) zumindest eine zylin drische Linse umfassen und das fotografische Linsensy stem die folgende Bedingung erfüllt: 1,0 < f₁/f₂ < 1,2, wobei f₁ die Brennweite in Y-Richtung und f₂ die Brenn weite in Z-Richtung bezeichnet.
2. Fotografisches Linsensystem nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die ersten Linsengruppe (I) ausgehend
von der Objektivseite folgende Elemente umfaßt:
eine erste Linse (1) mit einer positiven Brechkraft und einer konvex geformten Objektivfläche;
eine zweite Linse (2) mit einer positiven Brechkraft und einer konvex geformten Objektivfläche;
eine dritte Linse (3) mit einer negativen Brechkraft und einer konvex geformten Objektivfläche; und
eine vierte Linse (4), welche eine zylindrische Linse aufweist, die eine negative Brechkraft hat;
und daß die zweite Linsengruppe (II) folgende Elemente umfaßt:
eine fünfte Linse (5) , welche eine zylindrische Linse aufweist, die eine positive Brechkraft hat;
eine sechste Linseneinheit (6) mit zumindest einer Lin se, die eine negative Brechkraft und eine konkav geform te Objektivfläche aufweist; und
eine siebte Linse (7) mit einer positiven oder negativen Brechkraft.
eine erste Linse (1) mit einer positiven Brechkraft und einer konvex geformten Objektivfläche;
eine zweite Linse (2) mit einer positiven Brechkraft und einer konvex geformten Objektivfläche;
eine dritte Linse (3) mit einer negativen Brechkraft und einer konvex geformten Objektivfläche; und
eine vierte Linse (4), welche eine zylindrische Linse aufweist, die eine negative Brechkraft hat;
und daß die zweite Linsengruppe (II) folgende Elemente umfaßt:
eine fünfte Linse (5) , welche eine zylindrische Linse aufweist, die eine positive Brechkraft hat;
eine sechste Linseneinheit (6) mit zumindest einer Lin se, die eine negative Brechkraft und eine konkav geform te Objektivfläche aufweist; und
eine siebte Linse (7) mit einer positiven oder negativen Brechkraft.
3. Fotografisches Linsensystem nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß das Linsensystem die folgende
Bedingung erfüllt: 1,21 < Lt/Bf < 1,37, wobei Lt die
Dicke von der Objektivfläche der ersten Linse zu einer
Bildfläche der siebten Linse und Bf den Brennpunktab
stand von der Linsenrückseite im Linsensystem darstellt.
4. Fotografisches Linsensystem nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß sowohl die erste Linse (1) als auch
die zweite Linse (2) zumindest eine asphärische Linse
aufweisen.
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