DE3009092A1 - Teleobjektiv mit kleinem televerhaeltnis - Google Patents
Teleobjektiv mit kleinem televerhaeltnisInfo
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Description
30Q9092
HOFFMANN · EITZJS Oc PARTNER
DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN
ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · D-8000 MO NCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)
-6-
33 147/8
Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan
Teleobjektiv mit kleinem Televerhältnis
Ein Teleobjektiv besteht typischerweise aus zwei Linsengruppen, die einen gewissen Abstand voneinander aufweisen,
wobei die vordere Linsengruppe eine beträchtliche positive Linsenstärke und die hintere Linsengruppe eine beträchtliche
negative Linsenstärke aufweist. Je größer die Entfernung zwischen den Linsengruppen und je größer die Absolutwerte
der Linsenstärken der beiden Linsengruppen sind, desto kleiner wird das Televerhältnis. Jedoch werden verschiedene
Linsenfehler, wie chromatische Aberration infolge der Vergrößerung, die Krümmung des Bildfeldes und Verzerrung nachteilig
erhöht.
030038/0856
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Teleobjektiv zu schaffen, welche die vorausgehend erwähnten
Fehler korrigiert. Gemäß einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Teleobjektivs besteht das Teleobjektiv aus acht Linsen, die in sieben Linsengruppen unterteilt
sind. Es weist eine erste Linsengruppe auf, die aus einer einzelnen positiven Linse besteht und die zwei gekrümmte
Oberflächen hat, wobei die Fläche mit dem größeren Absolutwert der Krümmung an der Gegenstandsseite liegt, eine zweite
Linsengruppe, die eine einzelne positive Meniskuslinse darstellt, deren konwechse Oberfläche der Gegenstandsseite zugewandt
ist, eine dritte Linsengruppe, die eine negative bikonkave Linse ist, deren Oberfläche mit dem größeren
Absolutwert der Krümmung an der Bildseite liegt, eine vierte Linse, die eine einzelne positive Meniskuslinse darstellt,
deren konvexe . Oberfläche der Gegenstandsseite zugewandt ist, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Linsengruppe
eine positive vordere Linsengruppe des Teleobjektivs bilden. Ferner ist eine fünfte Linsengruppe vorhanden, die zwei
verkittete Linsen aufweist, die aus einer einzelnen negativen, bikonkaven Linse bestehen, die an der Gegenstandsseite liegt,
sowie einer einzelnen positiven, an der Bildseite angeordneten Linse, wobei die beiden verkitteten Linsen eine negative
mittlere Linsengruppe des Teleobjektivs bilden, eine sechste Linsengruppe, die eine einzelne negative Linse bildet, wobei
deren Oberfläche mit größerem Absolutwert der Krümmung an der Gegenstandsseite liegt, und eine siebte Linsengruppe, die
eine positive konvexe Linse ist, deren Oberfläche mit größerem Absolutwert der Krümmung an der Bildseite liegt,
wobei die sechste und siebte Linsengruppe eine hintere Linsengruppe des Teleobjektivs bilden. Die hintere Linsengruppe
030038/0856
hat eine extrem schwache Linsenstärke. Die fordere, mittlere
und hintere Linsengruppe liegen im ausreichenden Abstand voneinander, um das Teleobjektiv zu bilden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Teleobjektivs sind die sechste und die siebte Linsengruppe miteinander verkittet, um ein Linsensystem
zu bilden, das aus acht Linsen besteht, die in sechs Linsengruppen unterteilt sind. Bei diesen Ausführungsformen der Teleobjektivlinsen wird ein extrem kleines
Televerhältnis durch ein optisches System erhalten, das durch die vordere und mittlere Linsengruppe gebildet wird.
Ein derartiges Televerhältnis wird durch die hintere Linsengruppe mit kleiner Linsenstärke auf einem konstanten Wert
gehalten, so daß als Folge eines schräg verlaufenden Lichtstrahls auftretende Aberrationen kompensiert werden. Eine
Anschlagblende ist in der Nachbarschaft der mittleren Linsengruppe angeordnet. Bei einem derartigen Aufbau gelangen
schräg verlaufende Lichtstrahlen, die von der optischen Achse nach oben oder unten zum äußersten Bereich der ersten
Linse abweichen, jeweils durch Bereiche nahe am oberen und unteren Ende der effektiven Linsenöffnung der mittleren
Linsengruppen und treten schließlich in die hintere Linsengruppe ein, die in einem genügenden Abstand angeordnet ist.
Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Linsensystems, welches für die Ausführungsbeispiele 1, 2 und 3 der
Erfindung repräsentativ ist,
030038/0856
Fig. 2,3 und 4 Aberrationskurven entsprechend den
Ausführungsbeispielen 1, 2 und 3,
Fig. 5 einen C)uerschnitt eines Linsensystem gemäß
Ausführungsbeispiel 4 und
Fig. 6 eine Aberrationskurve für das Ausführungs
beispiel 4. )
Mit der neuen vorausgehend aufgeführten Objektivkonstruktion ist die mittlere Höhe des schrägverlaufenden Lichtstrahls in
der hinteren Linsengruppe ziemlich hoch im Vergleich mit einem Lichtstrahl auf der optischen Achse. Dieses Merkmal ist bei
Teleobjektiven des Stands der Technik nicht vorhanden. Wegen der relativen mittleren Höhe, können Aberrationen in den schräg
verlaufenden Lichtstrahlen in der hinteren Linsengruppe kompensiert werden. Ferner werden für Lichtflüsse,die von der optischen
Achse abweichen und in die erste Linsengruppe gelangen,von der optischen Achse fernliegende Lichtflüsse in der vorderen Linsengruppe,
das heißt, Lichtstrahlen mit einer großen Lichthöhe, und der optischen Achse näher als die erwähnten Lichtflüsse
liegende Lichtflüsse, das heißt, Lichtstrahlen mit einer kleinen Lichthöhe jeweils zu Strahlen, die in der hinteren Linsengruppe
der optischen Achse nahe bzw. fern liegen. Die erstgenannten und letztgenannten Strahlen werden hauptsächlich in der vorderen und
der hinteren Linsengruppe jeweils beeinträchtigt. Daher ist es möglich, ihre Aberrationen unabhängig zu korrigieren. Dies ist
der Grund, warum das Gesamtlinsensystem in eine vordere, mittlere und Hinterlinsengruppe getrennt ist.
Ein erfindungsgemäßes Linsensystem erfüllt die folgenden Bedingungen,
die vorgesehen werden sollten, um eine gute Aberrationskompensation zusammen mit den vorausgehend beschriebneen Forderungen
zu ergeben.
0300 3 8/0856
(1) -1.2< (r6+r5)/(r6-r5)
< -0.7,
(2) 6.7< I f/r9|
< 7.6, und
(3) -0.5<f(-1/r14+l/r15)
<3,
wobei r. den Krüitunungs radius der i-ten Linsenoberf lache und
f die Gesamtbrennweite darstellen.
Die Bedingung (1) ist erforderlich, um sphärische Aberration, chromatische Aberration und Astigmatismus zu
kompensieren. Wird die obere Grenze überschritten, so wird die sphärische Aberration extrem kompensiert, die chromatische
Aberration wird mangelhaft kompensiert und Astigmatismus wird extrem kompensiert. Wird andererseits die untere Grenze überschritten,
so wird die sphärische Aberration mangelhaft kompensiert und die chromatische Aberration wird extrem kompensiert.
Die Bedingung (2) ist erforderlich, um einen Großteil der in der vorderen Linsengruppe und der mittleren Linsengruppe
erzeugten Aberration auszugleichen und die sphärische Aberration, chromatische Aberration und Astigmatismus zu kompensieren.
Wird die obere Grenze überschritten, so werden sphärische Aberration, chromatische Aberration und Astigmatismus extrem kompensiert,
während,wenn der gewünschte Wert unter der unteren Grenze liegt, alle vorausgehend beschriebenen Aberrationen mangelhaft
kompensiert werden.
Sind die Bedingungen (1) und (2) dann erfüllt, so kann der Hauptteil
der in der vorderen Linsengruppe erzeugten Aberrationen
030038/0856
durch die mittlere Linsen gruppe ausgeglichen werden. Es ist jedoch notwendig, daß der Absolutwert der Aberrationen, die
bei erhöhtem Televerhältnis noch verbleiben,gering gehalten
wird und ein Ausgleichszustand bezüglich der jeweiligen Aberrationen kann wiederum gut aufrechterhalten werden. Die
Anordnung der beschriebenen hinteren Linsengruppe erfüllt die vorausgehend erwähnte Bedingung. Ist das System derart
ausgeführt, daß der schrägverlaufende Lichtstrahl durch den
Endabschnitt der hinteren Linsengruppe von der optischen Achse entfernt verläuft, so ist die Fähigkeit zur Kompensation
für von der optischen Achse abweichende Lichtstrahlen größer als für Lichtstrahlen auf der axialen Achse. Diese Tendenz
ist besonders deutlich in Bezug auf die Kompensation von Verzerrungen.
Wird die untere Grenze der Bedingung (3) nicht eingehalten, so ist die Wirkung dieser Verzerrungskompensation zu schwach
und die Gesamtverzerrung wird stark positiv. Ein derartiger Mangel ist Teleobjektiven und insbesondere Superteleobjektiven
eigen. Wird umgekehrt, die obere Grenze überschritten, so ist der Astigmatismus - Koeffezient dritter Ordnung zu gering, so
daß die Kompensation auf der Bildoberfläche,abgesehen von der
optischen Achse/unmöglich ist.
Spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung werden beschrieben,
bei denen r. der Krümmungsradius der i-ten Linsenoberfläche, d. die Entfernung zwischen der i-ten Linsenoberfläche
und der nächstfolgenden Linse und V^ die Abbe-Zahl
der i-ten Linse ist.
030038/0856
F/4 f=1OO Betrachtungswinkel +4,5 Televerhaltnis 0,60
10 11 12 13 14 15 16
28.45 -373.8
27.31
162.76
-335.17
27.03
14.07
46.93
-13.97
7.12
7.12
-29.56
-15.42
-178.50
56.84
-16.86
i | 1 | i | 81 | i | |
3. | 79 | .49 700 | ,3 | ||
O. | 03 | 1 | 81 | ||
3. | 08 | .39 700 | .3 | ||
1. | 88 | 1 | 40 | ||
1. | 64 | .80610 | .9 | ||
O. | 03 | 1 | 81 | ||
3. | 79 | .49700 | .3 | ||
14 | .96 | 1 | 42 | ||
1 | .11 | .79952 | .2 | ||
O | 1 | 35 | |||
1 | .81 | .59270 | .3 | ||
11 | .71 | 1 | 40 | ||
O | .76 | .88300 | .8 | ||
O | .64 | 1 | 30 | ||
1 | .87 | .69895 | .1 | ||
r, + rq
_6 äs-0.85
|f/rQ| = 7.16
f (-Vr14 + Vr15) = 2.23
030038/0856
P/4 f=1OO Betrachtungswinkel +4.5 Televerhältnis 0.60
10 11 12 13 14 15 16
r. | ai | |
28.23 | 3.79 | |
-463.77 | 0.03 | |
24.28 | 2.77 | |
90.78 | 2.07 | |
7884.48 | 1.68 | |
24.47 | 0.03 | |
13.93 | 3.56 | |
48.20 | 15.05 | |
-13.28 | 1.05 | |
7.28 | 0 | |
7.28 | 1.80 | |
-25.68 | 11.48 | |
-17.38 | 0.69 | |
95.97 | 0.59 | |
39.97 | 1.60 | |
-16.77 | ||
r6 | + r5 = -1 | .01 |
r6 | - r5 |
Ni
1.49 700 81.3
1.49700 81.3
1.80610 40.9
1.49 700 81.3
1.79952 42.2
1.59270 35.3
1.88300 40.8
1.69895 30.1
f/r9l = 7.53
f(-1/ri4 +
) = 1.46
030038/0856
Beispiel 3
P/4
f=1OO
Betrachtungswinkel +4.5° Televerhältnis 0.59
r6 | + r5 | 28. | i | |
1 | r6 | - r5 | -336. | 87 |
2 | 25. | 14 | ||
3 | 123. | 35 | ||
4 | -595. | 26 | ||
5 | 24. | 13 | ||
6 | 14. | 55 | ||
7 | 54. | 33 | ||
8 | -14. | 26 | ||
9 | 8. | 66 | ||
10 | 8. | 14 | ||
11 | -27. | 14 | ||
12 | -13. | 32 | ||
13 | -381. | 33 | ||
14 | 45. | 73 | ||
15 | -21. | 68 | ||
16 | 49 | |||
- _O QO | ||||
di | 1 | Ni | |
3 | .79 | .49 700 | |
O | .03 | 1 | |
2 | .77 | .49 700 | |
2 | .07 | 1 | |
1 | .68 | .80610 | |
O | .03 | 1 | |
3 | .56 | .49700 | |
15 | .05 | 1 | |
1 | .05 | .77250 | |
O | 1 | ||
1 | .80 | .58144 | |
11 | .48 | 1 | |
O | .69 | .81600 | |
O | .59 | 1 | |
1 | .60 | .71736 | |
81.3
81.3
40.9
81 .3
49 .6
40.7
46.6
29.5
f/r9l = 6.82
+ Vr15) = 2.45
030038/0856
Beisniel 4
P/4 f=100.25 Betrachtungswinkel +4.5 Televerhältnis 0.60
10 11 12 13 14 15 16
27.638
-489.625
23.812
98.143
-1647.706
24.546
14.079
43.692
-14.680
5.635
5.635
-25.015
-9.497
-20.143
-20.143
-9.089
d.
3.94 0.03 3.18 1.69 1.44 0.03 4.10 15.25 1.20 0
2.30 9.74 0.69 0 2.80
1.49700
1.49700
1.80610
1.49700
1.79952
1.59270
Ί.883ΟΟ
1.69895
1.49700
1.80610
1.49700
1.79952
1.59270
Ί.883ΟΟ
1.69895
81.3 81.3 40.9 81.3 42.2 35.3 40.8 30.1
r6 + r5
* r
-0.97
f/r9t =6.83
f C-l/r14 + Vr15) =
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Hochleistungs-Teleobjektiv
mit einem kleinen Televerhältnis, das acht Linsen aufweist, die in sieben Linsengruppen angeordnet sind,
030038/0856
nämlich in einer vorderen, mittleren und hinteren Linsengruppe.
Die vordere Linsengruppe besteht/in dieser Reihenfolge aus einer positiven Linse mit zwei gekrümmten Oberflächen,
wobei die Oberfläche mit größerem Absolutwert der Krümmung an der Gegenstandsseite liegt, einer positiven
Miniskuslinse, deren konvexe- Oberfläche der Gegenstandsseite zugewandt ist, einer" negativen bikonkaven Linse, deren
Oberfläche mit größerem Absolutwert der Krümmung der Bildseite zugewandt ist, und einer positiven Meniskuslinse,
deren konvexe Oberfläche der Gegenstandsseite zugewandt ist. Die mittleren Linsengruppen umfassen zwei verkittete
Linsen, wovon eine eine negative bikonkave Linse an der Gegenstandsseite und die andere eine positive Linse an der
Bildseite ist. Die hintere "Linsen gruppe besteht aus einer negativen Linse, deren Oberfläche mit größerem Absolutwert
der Krümmung an der Gegenstandsseite liegt und einer positiven Konvexlinse , deren Oberfläche mit größerem Absolutwert
der Krümmung an der Bildseite liegt. Die Linsen genügen den Beziehungen: - 1,2
< (rg+r5) / (rg-r,-)'t - 0.7,
6.7-c ! f/rg ] < 7. 6, und -0.5
< f (-1/ri4 +Vr15)
< 3, wobei r. der Krümmungsradius der i-ten Linsenoberfläche und f
die Gesamtbrennweite darstellen.
0 30038/0856
Claims (1)
- HOFFMANN · EITLE & PARTNERPAT E N TAN WALT EDR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL.-ING. W.EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DJPL.-ING.W. LEHNDIPL.-ING. K. FDCHSLE - DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) - D-8000 MDNCH EN 81 . TELEFON (089) 9Π087 - TELEX 05-Ϊ9619 (PATHE)33 147/8Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo / JapanTeleobjektiv mit kleinem TeleverhältnisPatentansprüche :1 ·J Hochleistungsteleobjektiv mit kleinem Telever-ältnis, dadurch gekennzeichnet , daß es aus acht Linsen^j^esteht, die in sieben Linsengruppen angeordnet sind und daß die Linsen folgende Bedingungen erfüllen:030038/0856 ORIGINAL INSPECTEDF/4 f=1OO Betrachtungswinkel +4,5 Televerhältnis O,6O
r i di 1 Nl 81,3 1 28. 45 3.79 .49 700 2 -373. 8 0.03 1 81.3 3 27. 31 3.08 .39 700 4 162. 76 1 .88 1 40.9 5 -335. 17 1.64 .80610 6 27. 03 0.03 1 8T.3 7 14. 07 3.79 .49700 46. 93 14.96 1 42-2 9 -13. 97 1.11 .79952 10 7. 12 0 1 35,3 11 7. 12 1.81 .59270 12 -29. 56 11 .71 1 40.8 13 -15. 42 0.76 .88300 14 -178. 50 0.64 1 3O.1 15 56. 84 1.87 .69895 16 -16. 86 wobei r. der Krümmungsradius der i-ten Linsenoberfläche ist, d. die Entfernung zwischen der i-ten Linsenoberfläche und der nächstfolgenden Linse und \>. die Abbe-Zahl der i-ten Linse.2. Hochleistungsteleobjektiv mit kleinem Televerhältnis, dadurch gekennzeichnet , daß es aus acht Linsen besteht, die in sieben Linsengruppen angeordnet sind, und daß die Linsen folgende Bedingungen erfüllen:030038/0856F/4 f=1OO Betrachtungswinkel +4.5° Televerhältnis O.6O1 28.23 3.79 1.4970O 81.32 -463.77 0.033 24.28 2.77 1.49700 S1.34 90.78 2.075 7884.48 1.68 1.80610 40.96 24.47 0.037 13.93 3.56 1.4970O 81.38 4 8.20 15.059 -13.28 1.05 1.79952 42.210 7.28 011 7.2 8 1.80 1.59 27O 35.312 -25.68 11.4813 -17.38 0.69 1.88300 4O-814 95.97 0.5915 39.97 1.60 1.69895 3O-116 -16.77wobei r. der Krüitimungsradius der i-ten Linsenoberfläche ist, d. die Entfernung zwischen der i-ten Linsenoberfläche und de: nächstfolgenden Linse und \>. die Abbe-Zahl der i—ten Linse.3. Hochleistungsteleobjektiv mit kleinem Televerhältnis, dadurch gekennzeichnet , daß es aus acht Linsen besteht, die in sieben Linsengruppen angeordnet sind und daß die Linsen folaende Bedingungen erfüllen:030038/0856F/4 f=iOO Betrachtungswinkel +4.5° Televerhältnis 0.591 28.87 3.79 1.49700 81.32 -336.14 0.033 25.35 2.77 1.49700 81.34 123.26 2.075 -595.13 1.68 1.80610 40.96 24.55 0.037 14.33 3.56 1.49700 81.38 54.26 15.059 -14.66 1.05 1.77250 49.610 8.14 011 8.14 1.80 1.58144 4Ο.712 -27.32 11.4813 -13.33 0.69 1.816ΟΟ 46.614 -381.73 0.5915 45.68 1.60 1.71736 29.516 -21.49wobei r. der Krümmungsradius der i-ten Linsenoberflache ist, d. die Entfernung zwischen der i-ten Linsenoberflache und der nächstfolgenden Linse und Ό. die Abbe-Zahl der i-ten -Linse.4. Hochleistungsteleobjektiv mit kleinem Televerhältnis,. dadurch gekennzeichnet , daß es aus acht Linsen besteht, die in sieben Linsengruppen angeordnet sind und daß die Linsen folgende Bedingungen erfüllen:030038/0856F/4 f=100.25 Betrachtungswinkel +4.5° Te le verhältnis O-6Or. d.
11 27.638 3.94 2 -489.625 0.03 3 23.812 3.18 4 98.143 1.69 5 .-1647.706 1.44 6 24.546 0.03 7 14.079 4.10 8 43.692 15.25 9 --14.680 1 .20 10 5.635 0 11 5.635 2.30 12 -25.015 9.74 13 -9.497 0.69 14 -20.143 0 15 -20.143 2.80 16 -9.089 1.497OO
1.497OO
1.8O61O
1.497OO
1.79952
1.5927O
1.88300
1.6989581.3 81.3 4O.9 81.3 42.2 35.3 40.δ 3Ο.1wobei r. der Krümmungsradius der i-ten-Linsenoberf lache ist, d. die Entfernung zwischen der i-ten Linsenoberfläche und der nächstfolgende Linse und Ό. die Abbe-Zahl der i-ten Linse.030038/0856
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