DE2740733A1

DE2740733A1 - Miniaturisiertes, photographisches weitwinkel-objektiv mit grosser relativer oeffnung

Info

Publication number: DE2740733A1
Application number: DE19772740733
Authority: DE
Inventors: Takahiro Sugiyama
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1976-09-09
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1978-03-16
Also published as: GB1550077A; DE2740733C3; DE2740733B2; JPS5333131A; JPS5542366B2; US4150872A

Description

Die Erfindung betrifft ein miniaturisiertes, photographisches Weitwinkel-Objektiv mit großer relativer Öffnung vom Typ umgekehrter Teleobjektive.

In letzter Zeit sind verbesserte photographische Weitwinkel-Objektive entwickelt worden. In jüngster Zeit ist insbesondere eine starke Tendenz zu verzeichnen, Objektive zu konstruieren, die sowohl eine große relative Öffnung als auch eine kleine Baugröße aufweisen. Jedoch stehen in Hinblick auf die Linseneigenschaften die Forderungen nach einer großen relativen Öffnung und einer kleinen Baugröße einander entgegengesetzt gegenüber. Es ist äußerst schwierig, dieses Problem zu lösen.

Erfindungsgemäß wird ein photographisches Weitwinkel-Objektiv mit einer relativen Öffnung von 1:2,0 und 1:2,8 und mit einem Bildfeldwinkel von 95° so konstruiert, dass eine ausreichend große rückwärtige Schnittweite erhalten wird, wobei die verschiedenen Aberrationen wirksam ausgeglichen werden und das Objektiv dennoch von geringer Größe ist. Das Linsensystem ist aus zehn oder elf Linsengliedern aufgebaut, welche zu neun Linsengruppen zusammengefasst sind. In der Reihenfolge von der Objektseite zur Bildseite gesehen besteht die erste Linsengruppe aus einer positiven Linse, die zweite Linsengruppe aus einer negativen Meniskuslinse mit objektseitiger konvexer Linsenfläche, die dritte und die vierte Linsengruppe aus negativen Meniskuslinsen mit objektseitigen konvexen Linsenflächen, die fünfte und die sechste Linsengruppe aus je einer positiven Linse, wobei die fünfte Linsengruppe eine dicke Linse ist, die siebte Linsengruppe aus einer negativen Linse, die achte Linsengruppe aus einem aus einer positiven und einer negativen aufgebauten positiven Kittglied und die neunte Linsengruppe aus einer positiven Linse oder zwei positiven Linsen. Die Blende ist zwischen der fünften Linsengruppe und der sechsten Linsengruppe angeordnet.

Beispiele des erfindungsgemäßen Weitwinkel-Objektivs werden in folgendem unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Linsensystems gemäß einem ersten besonderen Beispiel der Erfindung

Fig. 2A, 2B, 2C und 2D graphische Darstellungen der Aberrationskurven, die mit dem gemäß dem ersten Beispiel aufgebauten Linsensystem erhalten werden,

Fig. 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Linsensystems gemäß einem zweiten besonderen Beispiel der Erfindung,

Fig. 4A, 4B, 4C und 4D graphische Darstellungen der Aberrationskurven, welche mit dem gemäß dem zweiten Beispiel aufgebauten Linsensystem erhalten werden,

Fig. 5 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Linsensystems gemäß einem dritten besonderen Beispiel der Erfindung, und

Fig. 6A, 6B, 6C und 6D graphische Darstellungen der Aberrationskurven, welche mit dem gemäß dem dritten Beispiel aufgebauten Linsensystem erhalten werden.

Das Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive gemäß der Erfindung zeichnet sich durch die folgenden, unten angegebenen Bedingungen aus, welche anschließend im Einzelnen erläutert werden.

(1) |F[tief]1.2.3.4.5| > F/0.4

(2) 0.3F < d[tief]9 < 0.75F

(3) F < r[tief]14 < 2.5F

(4) 0.3F < r[tief]16(n[tief]8 - n[tief]9) < 0.75F

(5) 2F < großes Sigma[tief]d < 3F

Es bedeuten:

F die Gesamtbrennweite

F[tief]1.2.3.4.5 die Gesamtbrennweite der ersten bis fünften Linse

r[tief]i der Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche

d[tief]j die Dicke der j-ten Linse oder der Abstand zwischen den Linsen n[tief]k der Brechungsindex der k-ten Linse

großes Sigma[tief]d die gesamte Baulänge des Linsensystems.

Bedingung (1)

Die Bedingung |F[tief]1.2.3.4.5| > F/0.4 ist erforderlich, um eine erwünschte rückwärtige Schnittweite zu erhalten, damit die Größe des Linsensystems klein ist und zur gleichen Zeit der Ausgleich für die Aberration dadurch erhalten werden kann, dass die an die sechste Linsengruppe anschließenden Linsen in geeigneter Weise angeordnet werden.

Um eine Blende zwischen der fünften Linse und der sechsten Linse anzuordnen, ist ein gewisser Raum hierfür erforderlich, wobei die Bedingung 0 < F[tief]1.2.3.4.5 < F/0.4 zu berücksichtigen ist. Deshalb, um die erwünschte rückwärtige Schnittweite bei gleichzeitiger Miniaturisierung zu erhalten, müssen die Brennweiten der negativen Linse bis zur vierten Linse verringert und der Raum zwischen der vierten Linse und der fünften Linse muss vergrößert werden oder die Brennweite der siebten negativen Linse muss verringert werden. In jedem Fall wird in nachteiliger Weise die Petzval-Summe verringert und der Aberrationsausgleich wird ungleichmäßig.

Mit 0 > F[tief]1.2.3.4.5 und |F[tief]1.2.3.4.5| < F/0.4 ist es leicht, eine erwünschte rückwärtige Schnittweite zu erhalten, jedoch wird die von den positiven Linsen hinter der sechsten Linse übernommene Last des Ausgleiches dadurch vergrößert. Demgemäß wird der Aberrationsausgleich in nachteilhafter Weise insgesamt unausgeglichen.

Bedingung (2)

Die Bedingung 0.3F < d[tief]9 < 0.75F bedeutet, dass das Linsensystem miniaturisiert, die Blende in geeigneter Weise angeordnet und zur gleichen Zeit als chromatische Aberration aufgrund der Vergrößerung kompensiert wird.

Wenn d[tief]9 größer als sein maximaler Grenzwert 0,75F ist, werden nicht nur die Öffnungen der Linsen hinter der fünften Linse größer, sondern auch die gesamte Baulänge des Linsensystems wird größer, da die Blende zwischen der fünften Linse und der sechsten Linse angeordnet und das Linsensystem auf der Grundlage einer konstanten Lichtmenge entworfen worden ist. Wenn d[tief]9 kleiner als sein unterer Grenzwert 0,3F ist, kann die Schwierigkeit mit der Anordnung der Blende gelöst werden. Jedoch wird im Allgemeinen in einem Super-Weitwinkel-Linsensystem der zu große Wert des Farbvergrößerungsfehlers, der in den negativen Linsen bis zur vierten Linse erzeugt wird, durch einen zu kleinen Wert aufgrund des Ausgleichs der fünften positiven Linse ausgeglichen. Deshalb, in Hinblick auf die zur Verfügung stehenden Gläser zur Verwendung bei photographischen Objektiven und mit 0,35F > d[tief]9 ist es schwierig, den zu großen Wert des durch die negativen Linsen bis zur vierten Linse erzeugten Farbvergrößerungsfehlers auszugleichen.

Bedingung (3)

Die Bedingung F < r[tief]14 < 2.5F bedeutet, dass der Ausgleich der Koma für größere Bildfeldwinkel verbessert und die erwünschte rückwärtige Schnittweite erhalten wird.

Mit F > r[tief]14 ist es leicht, die erwünschte rückwärtige Schnittweite zu erhalten, jedoch ist es schwierig, die äußere Koma auszugleichen, welche an der Linsenfläche r[tief]14 für den großen Bildfeldwinkel erzeugt wird.

Mit r[tief]14 > 2.5F ist es nicht nur schwierig, die rückwärtige Schnittweite zu erzielen, sondern es ist auch unmöglich, die innere Koma auszugleichen, welche bis zur sechsten Linse erzeugt wird. Es ist dabei die Möglichkeit gegeben, einen zu starken Ausgleich aufgrund der sphärischen Aberration hervorzurufen.

Bedingung (4)

Die Bedingung 0.3F < r[tief]16(n[tief]8 - n[tief]9) < 0.75F ist für den Ausgleich der Koma von Bedeutung.

Mit 0.3F > r[tief]16(n[tief]8 - n[tief]9) wird die Petzval-Summe verringert, so dass eine wesentliche Verzeichnung in der Bildebene auftritt, und es ist schwierig, die Aberration über den großen Bildfeldwinkel auszugleichen.

Mit r[tief]16(n[tief]8 - n[tief]9) > 0.75F ist es schwierig, die Koma auszugleichen und zusätzlich wird ein Ausgleich der sphärischen Aberration unzureichend.

Bedingung (5)

Die Bedingung 2F < großes Sigma d < 3F betrifft sowohl die Größe des Linsensystems, als auch die Bedingung (2).

Mit großes Sigma d > 3F ergibt sich eine größere Größe des Linsensystems und zusätzlich ist die Möglichkeit einer übergroßen Aberration aufgrund des Astigmatismus gegeben.

Mit 2F > großes Sigma d ist es unmöglich, Öffnungen zu erhalten, welche bei der Konstruktion des erfindungsgemäßen Objektivs erzeugt oder hergestellt werden können.

Das erfindungsgemäße Linsensystem erfüllt die oben erwähnten Bedingungen. Deshalb wird bei der vorliegenden Erfindung eine erwünschte rückwärtige Schnittweite trotz der relativen Öffnung von 1:2.0 und 1:2.8 und einem Bildfeldwinkel von 95° erhalten. Das erfindungsgemäße Linsensystem zeigt gute Abbildungseigenschaften und eine kleine und kompakte Größe.

Beispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben:

Beispiel 1

In Fig. 1 ist ein Linsensystem dargestellt, welches elf Linsenglieder aufweist, die zu neun Linsengruppen zusammengefasst sind. Die erste Linse L[tief]1 ist eine positive Linse. Die zweite, dritte und vierte Linse L[tief]2, L[tief]3 und L[tief]4 sind negative Meniskuslinsen, deren konvexe Seiten jeweils objektseitig angeordnet sind. Die fünfte Linse L[tief]5 ist eine dicke positive Linse. Die sechste Linse L[tief]6 ist eine positive Linse. Eine nicht dargestellte Blende wird zwischen der fünften und der sechsten Linse angeordnet. Die siebte Linse L[tief]7 ist eine Bi-Konvexlinse (Bi-Konkavlinse). Die achte Linse L[tief]8 und die neunte Linse L[tief]9 sind eine negative bzw. eine positive Linse, welche zusammen ein positives Kittglied bilden. Die zehnte Linse L[tief]10 und elfte Linse L[tief]11 umfassen die rückwärtige Linsengruppe und sind beide positive Linsen. Die Krümmungsradien r[tief]1 bis r[tief]21, die Abstände oder Linsendicken d[tief]1 bis d[tief]20, die Brechungsindizes n[tief]1 bis n[tief]11 und die Abbe´sche Zahlen ny[tief]1 bis ny[tief]11 der Linsen sind unten angegeben:

Beispiel

F = 100, relative Öffnung = 1:2.0, Bildfeldwinkel = +/- 47°

rückwärtige Schnittweite = 178.71 = 1.787F

F[tief]1.2.3.4.5 = -468.42 = -F/0.213

f[tief]16(n[tief]8 - n[tief]9) = 49.49 = 0.495F

Petzval-Summe = -0.101

Die Fig. 2A, 2B, 2C und 2D zeigen die sphärische Aberration und Sinusbedingung, die chromatische Aberration, die Verzeichnung und den Astigmatismus des entsprechend diesem Beispiel ausgebildeten Linsensystems.

Beispiel 2

Fig. 3 zeigt ein Linsensystem, welches die gleiche Gesamtbauweise des Linsensystems des Beispiels 1 aufweist. Jedoch zeichnet sich dieses Linsensystem durch die folgenden Konstruktionsdaten aus:

F = 100, relative Öffnung = 1:2.8, Bildfeldwinkel = +/- 47°

rückwärtige Schnittweite = 178.50 = 1.785F

F[tief]1.2.3.4.5 = -324.57 = -F/0.308

r[tief]16(n[tief]8 - n[tief]9) = 52.09 = 0.521F

großes Sigma[tief]d = 228.98 = 2.29F

Petzval-Summe = 0.092

Die Fig. 4A, 4B, 4C und 4D zeigen die Aberrationskurven, welche mit dem Linsensystem erhalten werden, das gemäß diesem Beispiel konstruiert ist.

Beispiel 3

Fig. 5 zeigt ein Linsensystem, welches im Wesentlichen mit dem Linsensystem gemäß Beispielen 1 und 2 bis auf die Ausnahme übereinstimmt, dass die rückwärtige Linsengruppe nur eine einzelne positive Linse aufweist. Das Linsensystem dieses Beispiels zeichnet sich durch folgende Konstruktionsdaten aus:

F = 100, relative Öffnung = 1:2.8, Bildfeldwinkel = +/- 47°

rückwärtige Schnittweite = 178.62 = 1.786F

F[tief]1.2.3.4.5 = -282.65 = -F/0.353

r[tief]16(n[tief]8 - n[tief]9) = 45.60 = 0.456F

großes Sigma[tief]d = 229.34 = 2.29F

Petzval-Summe = 0.085

Claims

1. Miniaturisiertes Weitwinkel-Objektiv mit großer relativer Öffnung gekennzeichnet durch elf zu neun Linsengruppen zusammengefasste Linsenglieder, wobei in der Reihenfolge von der Objektseite zur Bildseite die erste Linsengruppe eine positive Linse, die zweite, dritte und vierte Linsengruppe je eine negative Meniskuslinse mit objektseitig angeordneter konvexer Seite, die fünfte Linsengruppe eine dicke positive Linse, die sechste Linsengruppe eine positive Linse, die siebte Linsengruppe eine negative Linse, die achte Linsengruppe ein aus einer negativen und einer positiven Linse gebildetes Kittglied ist, welches eine positive Linse bildet, und wobei die neunte Linsengruppe zwei positive Linsen umfasst, und durch die Krümmungsradien r[tief]1 bis r[tief]21, die Abstände oder Dicken d[tief]1 bis d[tief]20, die Brechungsindizes n[tief]1 bis n[tief]11 und Abbe´schen Zahlen ny[tief]1 bis ny[tief]11 der ersten bis elften Linse L[tief]1 bis L[tief]11, wie sie im folgenden angegeben sind:

F = 100, relative Öffnung = 1:2.0, Bildfeldwinkel = +/- 47°

rückwärtige Schnittweite = 178.71 = 1.787F

F[tief]1.2.3.4.5 = -468.42 = -F/0.213

f[tief]16(n[tief]8 - n[tief]9) = 49.49 = 0.495F

Petzval-Summe = 0.101

2. Miniaturisiertes Weitwinkel-Objektiv mit großer relativer Öffnung gekennzeichnet durch elf zu neun Linsengruppen zusammengefasste Linsenglieder, wobei in der Reihenfolge von der Objektseite zur Bildseite die erste Linsengruppe eine positive Linse, die zweite, dritte und vierte Linsengruppe je eine negative Meniskuslinse mit objektseitig angeordneter konvexer Seite, die fünfte Linsengruppe eine dicke positive Linse, die sechste Linsengruppe eine positive Linse, die siebte Linsengruppe eine negative Linse, die achte Linsengruppe ein aus einer negativen und einer positiven Linse gebildetes Kittglied ist, welches eine positive Linse bildet, und wobei die neunte Linsengruppe zwei positive Linsen umfasst, und durch die Krümmungsradien r[tief]1 bis r[tief]21, die Abstände oder Dicken d[tief]1 bis d[tief]20, die Brechungsindizes n[tief]1 bis n[tief]11 und Abbe´schen Zahlen ny[tief]1 bis ny[tief]11 der ersten bis elften Linse L[tief]1 bis L[tief]11, wie sie im folgenden angegeben sind:

F = 100, relative Öffnung = 1:2.8, Bildfeldwinkel = +/- 47°

rückwärtige Schnittweite = 178.50 = 1.785F

F[tief]1.2.3.4.5 = -324.57 = -F/0.308

r[tief]16 (n[tief]8 - n[tief]9) = 52.09 = 0.521F

grosses Sigma[tief]d = 228.98 = 2.29F

Petzval-Summe = 0.092

3. Miniaturisiertes Weitwinkel-Objektiv mit großer relativer Öffnung gekennzeichnet durch zehn zu neun Linsengruppen zusammengefasste Linsenglieder, wobei in der Reihenfolge von der Objektseite zur Bildseite die erste Linsengruppe eine positive Linse, die zweite, dritte und vierte Linsengruppe je eine negative Meniskuslinse mit objektseitig angeordneter konvexer Seite, die fünfte Linsengruppe eine dicke positive Linse, die sechste Linsengruppe eine positive Linse, die siebte Linsengruppe eine negative Linse, die achte Linsengruppe ein aus einer negativen und einer positiven Linse gebildetes Kittglied ist, welches eine positive Linse bildet, und wobei die neunte Linsengruppe eine positive Linse umfasst, und durch die Krümmungsradien r[tief]1 bis r[tief]19 die Abstände oder Dicken d[tief]1 bis d[tief]18, die Brechungsindizes n[tief]1 bis n[tief]10 und Abbe´schen Zahlen ny[tief]1 bis ny[tief]10 der ersten bis elften Linse L[tief]1 bis L[tief]10, wie sie im folgenden angegeben sind:

F = 100, relative Öffnung = 1:2.8, Bildfeldwinkel = +/- 47°

rückwärtige Schnittweite = 178.62 = 1.786F

F[tief]1.2.3.4.5 = -282.65 = -F/0.353

r[tief]16 (n[tief]8 - n[tief]9) = 45.60 = 0.456F

großes Sigma[tief]d = 229.34 = 2.29F

Petzval-Summe = 0.085