DE2737965A1 - Miniaturisierte telephoto-kameralinseneinheit - Google Patents

Description

Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha« Tokyo/Japan ffliniaturisierta Telephοto-Kameral insensinhalt

Die Erfindung betrifft eine miniaturisierte Telephoto-Kameralinseneinheit, insbesondere eine kleine Teleskop- oder Telephoto-Linseneinheit mit einem Helligkeitsfaktor oder einer Lichtstärke bzw. f-Zahl von ungefähr 1 :4 und einem Sichtfelduiinkel mit uieniger als 15 Grad.

Im Hinblick auf einfache Bedienung unterliegt die Itiiniaturisierung einer auswechselbaren Linseneinheit für eine 35 mm-Einzellinsenreflexkamera einer praktischen Grenze bei einer Brennweite in der Größenordnung von 200 mm.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Teleskop-Linseneinheit dieser Größenordnung zu miniaturisieren, wobei eine besondere Eigenschaft darin besteht, daß der Abstand zwischen dem höchsten Punkt der Frontlinse und der Bilderzeugungsoberfläche weniger als das 0.85-fache der Brennweite beträgt.

Die Erfindung ist. eine Weiterentwicklung bzw. Verbesserung der in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr.3417/1968 beschriebenen Erfindung.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine miniaturisierte Telephoto-Kameralinseneinheit gelöst, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine erste Linse mit positiver Brechkraft, eine zweite Linse mit negativer Brennkraft, eine dritte und eine vierte Konvex-Konkavlinse mit positiver Brennkraft, die jede eine stärkere Krümmung auf der Objektseitenoberfläche als auf der Bildseitenoberfläche aufweisen, eine fünfte Linse mit negativer Brennkraft und eine sechste Linse mit positiver Brennkraft, die an der fünften Linse anhaftet,

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Gemäß der Erfindung enthält also die Telephoto-Linseneinheit. eine erste Linse mit positiver Brechkraft, eine zweite Linse mit negativer Brechkraft., eine dritte und eine vierte Konvex-Konkavlinse mit stärkerer Krümmung auf der Objektseite, eine fünfte Linse mit negativer Brechkraft und eine sechste Linse mit positiver Brennkraft, die an letzterer anhaftet. Die optischen Parameter der Linsenteile und der Einheit, einschließlich verschiedener zusammengesetzter Brennu/eiten, Abbezahl-Produkte und Produkte der Brechungsindizes sind so gewählt, daß vorgeschriebene, miteinander in Beziehung stehende mathematische Bedingungen erfüllt werden, um eine zufriedenstellende optische Leistung mit einer Gesamtlänge der Linseneinheit von weniger als dem 0,85-fachen der Brennweite zu erreichen.

Weitere merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Figuren 1 und 3 vereinfachte Schnittdarstellungen, die kleine

Teleskop-Linseneinheiten nach einem ersten bzw. nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen; und

Figuren 2 und 4 graphische Darstellungen der Aberrationskurven

jeweils für das erste Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bzw. das zweite Ausführungsbeispiel nach Figur 3.

Eine Ausführungsform einer kleinen Teleskop-Linseneinheit gemäß der Erfindung ist in Figur 1 gezeigt, wobei die erste Linse positive Brechkraft, die zweite Linse negative Brechkraft aufweist und die dritte und die vierte Linse jeweils Konvex-Konkavlinsen mit positiver Brechkraft sind, deren dem Objekt zugewendete Oberflächen eine stärkere Krümmung aufweisen. Die fünfte Linse besitzt negative, die sechste Linse positive Brennkraft, wobei erstere an letzterer anhaftet und eine fünfte Linsengruppe

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bildet. Die gesamte Linseneinheit besteht also aus sechs Linsen, die in fünf Gruppen eingeteilt sind.

Die optischen Parameter der Linseneinheit müssen die folgenden Bedingungen erfüllen:

(1)

(2) ₁]₂[_3i4

(3) 58 <v>,, . V₃V

(4) V₂ ^.30 ,

(5) 55 < ^₄ . n₄ <£ 1,55 ,

(6) In₅ - n₆l ^l 0,1 , und

(7) 1,65^1 n₅ . n₆ ,

worin: F die Brennweite des Gesamtlinsensystems,

F_{1 7} . die zusammengesetzte Brennweite der er —

sten bis j-ten Linsen,

n. der Brechungsindex an der d- oder Oberflächenabstandslinie der i-ten Linse, und die Abbezahl der i-ten Linse bedeuten.

Bedingung (1) ist eines der llliniaturisierungskriterien für die Linseneinheit und ist mit Bedingung (2) eng verbunden.

Wenn F₁ ~ , langer ist als F/1.2, so muß diese überschüssige Länge in der vierten Linse kompensiert werden, um die Ifliniaturisierung einzuhalten. Eine Verkleinerung des Abfalls im Astigmatismus der siebenten Oberfläche vergrößert jedoch den positiven Astigmatismus der achten Oberfläche, und dies ist optisch unzweckmäßig bzw. unzulässig. U/enn F_{1 2 3} kürzer ist als F/1.B, so kann zwar die angestrebte Dliniaturisierung erzielt werden, es wird jedoch die Petzval-Summe verkleinert, und es ist schwie rig, die Farbaberration der ersten bis dritten Linse auf einen akzeptablen Wert zu begrenzen.

Bedingung (2) ist ebenfalls für Miniaturisierung erforderlich und bestimmt die Brechkraft der vierten Linse bezüglich

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Bedingung (1). tüenn F_{1 n} _ . kürzer ist als Γ/2.3, so werden die Anforderungen an die vierte Linse übermäßig, was zu dem bereits erwähnten Nachteil des Astigmatismus und zu einer Verkleinerung der Petzval-Summe führen kann. USenn da? Glasmaterial der fünften und der sechsten Linse so gewählt wird, daß ein derartiger Abfall der Petzval-Summe verhindert wird, so ist es schwierig, Bedingung (7) zu erfüllen. U/enn hingegen *~i ο ι α länger ist als F/1.8, so ist es unmöglich, eine Rliniaturisierung zu erreichen. Das Teleskopverhältnis kann vergrössert werden durch Vergrößern des liiertes von d_fl, dies führt jedoch zu einem Abfall der Petzval-Summe.

Bedingung (3) ergibt eine geeignete Größe der Farbaberration für die erste bis dritte Linse in Verbindung mit Bedingung (4). Wenn der V-UJert der ersten und dritten Linse kleiner ist als 58, so kann die Farbaberration auf einen geeigneten U/^ert beibehalten werden, indem die Brechkraft der zweiten Linse verstärkt wird, dies ergibt jedoch einen Abfall der Petzval-Summe. Um die Brechkraft der zweiten Linse möglichst klein zu machen und ein geeignetes Gleichgewicht mit den anderen Aberrationen beizubehalten, ist es daher erforderlich,V₂ kleiner als 30 zu machen. Bedingung (3) ist somit für die Abbezahlen ιλ. und V, der Linsen mit positiver Brechkraft erforderlich, mährend Bedingung (4) für die Abbezahl V„ der Linse mit negativer Brechkraft erforderlich ist.

Bedingung (5) ist eines der besonderen Merkmale der Erfindung. U/enn die Brennweite kürzer ist als F/1.B, so muß im allgemeinen in Bedingung (2) zur Vergrößerung des Teleskopverhältnisses der Abstand d„ relativ kurz sein, um einen Abfall der Petzval-Summe zu verhindern, und das material für das Glas der vierten Linse darf keinen niedrigen Brechungsindex aufweisen. Dies vergrößert jedoch den negativen Astigmatismus der siebenten Oberfläche und verhindert ein Ansteigen des positiven Astigmatismus der achten Oberfläche, wie in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 3417/1968 beschrieben ist. Ausgehend von der Erkenntnis dieses Nachteils wird bei der Erfindung ein Glas-

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material mit niedrigem Brechungsindex verwendet, um einen Abfall in der Petzval-Summe zu verhindern, und die angestrebte Miniaturisierung zu erzielen. Oa aer Abstand d_ß relativ groß ist, muß die Korrektur der Farbaberration unzureichend sein. Daher soll die vierte Linse eine große Abbezahl ν aufweisen, u/ie Bedingung (5) verlangt.

Bedingung (6) verhindert, eine Aberration an der Grenzschicht zwischen der fünften und sechsten Linse. Das Anhaften der fünften an der sechsten Linse gleicht die Farbaberration aus. Wenn diese Linsen verschiedene Brechungsindizes aufweisen, d.h. wenn rir ) n<-, so neigt die Verzerrung des Bildes dazu, in positiver Richtung zuzunehmen. Wenn hingegen n_5>^ n_fi, so muß ein Effekt auftreten, der ähnlich demjenigen ist, der bei der Beherrschung der Koma—Aberration an allen Oberflächen nach der siebenten angetroffen wird, wodurch das Gleichgewicht mit den anderen Oberflächen gestört wird. Daher soll im wesentlichen kein Unterschied im Brechungsindex zwischen der fünften und der sechsten Linse bestehen, und Bedingung (6) bestimmt, daß der Absolutwert dieser Differenz weniger als 0.1 beträgt.

Bedingung (7) verhindert einen Abfall der Petzval-Summe und führt zu einer Bevorzugung von Glas mit einem hohen Brechungsindex für die fünfte und die sechste Linse. Uienn n,- . n_ß kleiner ist als 1.65, so wird die Brechkraft der Einheit aus der fünften und der sechsten Linse negativ, und es wird schwierig, ein Ansteigen der Verzerrungen zu verhindern, die an der elften Oberfläche auftreten.

Spezifische optische Parameter für zwei Telephoto-Linseneinheiten gemäß der Erfindung sind im folgenden als Beispiele angegeben; dabei sind:

r . der j-te Krümmungsradius,

d. der k-te Oberflächenabstand,

JT die Petzval-Summe und
^P
w der halbe Sichtfeldwinkel.

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-JiO -

Beispiel 1

Γ = 100mm, f = 1 :4,0, U. = o¹

29,87

215,57

-195,99 90,38 28,32 76,39 20,96 26,26

-13,39 308,99

-26,98

3,53

10

	4	,20
1	;	03
0	;	05
3	»	27
16		58
1	t	75
14	j	80
1	t	00

= 2,06

	= 1	,51633/64,1
r>2/v2	= 1	,76182/26,6
n3/v3	= 1	.51633/64,1
H4A4	= 1	.51874/64,5
nsA5 n 6/V6	3 1 = 1	.76200/40,2 .80518/25,4

^F1 2 3 ^{= Γ}/¹·⁴⁴⁹ * ⁶⁹/°

-0,20

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Beispiel 2

F = 100mm, f = 1:4,Π, Wa ^ 6.2

29,91

215,86

-196,26

90,50

28,36

76,49

26,69

36,87

-14,18

154,71

-27,07

'10

= 3,53 4,20

= 1,03

= 0,05 3,27

= 16,61 1,75

= 14,34 1,44 2,06 η,/ν

2^/v2

'3'^V3

1,51633Z64,1 1,76182Z26,6 1,51633Z64,1 1,51633Z64,1

1,76200Z40,2 1,76182Z26,6

1.2.3
1.2.3.4

FZ1.449 = 69,0 = FZ1.815 β 55,1

= -0,06

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Claims (2)

Asahi Koqaku Kogyo Kabushiki Kaisha« Tokyo/3apan Patentansprüche

1. miniaturisierte Telephoto—Kameralinseneinheit, gekennzeichnet durch der Reihe nach eine erste Linse mit positiver Brechkraft, eine zu/eite Linse mit negativer Brennkraft, eine dritte und eine vierte Konvex-Konkavlinse mit positiver Brenrkraft, die jede eine stärkere Krümmung auf der Objektseitenoberfläche als auf der Bildseitenoberfläche aufweisen, eine fünfte Linse mit negativer Brennkraft, und eine sechste Linse mit positiver Brennkraft, luobei die fünfte und sechste Linse aneinander anhaften, u/ob ei die Linseneinheit die folgenden Bedingungen erfüllt:

(1) F/1.B <F_{1 2 3}

(2) F/2.3<F_i;₂;_3e4 <F/1.B,

(3) 5B<V₁ . V₃ ,

(4) V₂ <30 ,

(5) 55 <V₄ . n₄ <1,55 ,

(6) |n₅ - n₆j <0,1 ,

(7) 1,65 <. rir . n_ß , und
(B) Gesamtlänge < 0_;85F,

worin:

F die Brennweite der gesamten Linseneinheit, F_{1 o} . die zusammengesetzte Brennweite der ersten bis

i-ten Linse,
n. der Brechungsindex an der Oberflächenabstandslinie

der i-ten Linse und
V₁ die Abbezahl der i-ten Linse und

8U9809/Q9QÖ

100mm, f = 1:4,0, U= £ 6,2

29 ,87 ^d1 3,
i 215 ,57 ^d2 = 4, 195 ,99 ^d3 1 , 90 ,38 ^d4 °) 28 ,32 ^d5 3, 76 ,39 ^d6 = 16, 20 ,96 U₇ ³ 1, 26 ,26 ^d8 = 14, -13 ,39 ^d9 1, 308 ,99 2, _r53 ,20 ,03 ,05 ,27 ,58 ,75 ,80 ,00 ,06

-26,98

worin:

1 2

= -ο»²⁰

r. der j-te Krümnu

n^V! = 1,51633/64,1 π₂/ύ₂ = 1,76182/26,6 η₃/ν₃ = 1,51633/64,1 η₄Λ>₄ = 1,51874/64,5

η₅Λ₅ = 1,76200/40,2 n₆/u>₆ = 1,80518/25,4

d, der k-te Oberflächenabstand, £ die Petzval-Summe und
oo den halben Sichtfeldwinkel bedeuten.

2. miniaturisierte Telephoto-Kameralinseneinheit, gekennzeichnet durch in der Reihenfolge eine erste Linse mit positiv/er Brechkraft, eine zweite Linse mit negativer Brechkraft, eine dritte und eine vierte Konvex-Konkavlinse mit positiver Brennkraft, von denen jede eine stärkere Krümmung an der Objektseitenoberfläche als an der Bildseitenoberfläche aufiueist, eine fünfte Linse mit negativer Brechkraft und eine sechste Linse mit positiver Brennkraft, uiobei die fünfte und die sechste Linse aneinander anhaften und wobei die Linseneinheit die folgenden Bedingungen erfüllt:

8U9809/0900

(3) 58 <v_r v

(4) V ₂ <30 ,

(5) 55 <V₄ . „₄

(6) Jn₅ - n₆|< 0,1 ,

(7) 1,65 < n₅ . n₆ , und

(8) Gesamtlänge <C 0,85F,

1,55

worin:

F die Brennweite der gesamten Linseneinheit, F₁ ry . die zusammengesetzte Brennweite der erster

bis i-ten Linse,
n. der Brechungsindex an der Oberflächenabstandelinie

der i-ten Linse und
γ?. die Abbezahl der i-ten Linse sind, und

F a 100mm, f = 1:4.0, \ 6,2

= 29,91 s 215,86 = -196,26 = 90,50 = 28,36 76,49 = 26,69 = 36_;87 = -14,18 = 154,71 = -27,07

'10

3,53 3 4,20 e 1,03 S 0,05 S 3,27 a 1 6,61 a 1,75 = 1 4,34 = 1,44 S 2-06

η-,/V-, = 1,51633Z64,1

n₂Z\>₂ = 1.76182Z26,6

n₃Zv₃ ^a 1,51633Z64,1

= 1,51633Z64,1

1,76200Z40,2 1,76182Z26,6

1 2

Ύ1.449 * 69,0

^Fi.₂.3.4 ■

f » -0.06 C(P

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worin:

r. der j-te Krümmungsradius,

d. der k-te Oberflächenabstand,

die Petzval-Summe und

j der halbe Sichtfelduiinkel sind.

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