DE3018481A1 - Varioobjektiv mit grossem varioverhaeltnis einschliesslich dem weitwinkelbereich - Google Patents

Varioobjektiv mit grossem varioverhaeltnis einschliesslich dem weitwinkelbereich

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DE3018481A1
DE3018481A1 DE19803018481 DE3018481A DE3018481A1 DE 3018481 A1 DE3018481 A1 DE 3018481A1 DE 19803018481 DE19803018481 DE 19803018481 DE 3018481 A DE3018481 A DE 3018481A DE 3018481 A1 DE3018481 A1 DE 3018481A1
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lenses
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    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/143Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
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Description

· EITLE & PARTNER
PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1?30-197ί) . DIPL1-I NG. W. EITLE · DR. RER.NAT.K. HOFFMANN · DIPL.-ING.W. LEHN
DIPL.-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ÄRABELLASTRASSE A (STERN HAUS) . D-8000 MONCH EN 81 . TELEFON (08?) 911087 - TELEX 05-29619 (PATHE)
33 395/6, p/wa
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ASÄHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, TOKYO / JAPAN
Varioobjektiv mit grossem Varioverhältnis einschliesslich dem Weitwinkelbereich
Die Erfindung bezieht sich auf ein Varioobjektiv, welches einen weiten Bereich vom Weitwinkel bis zum TeIe abdeckt.
Kürzlich waren. Varioobjektive verfügbar, die dazu bestimmt sind, den Weitwinkelbereich abzudecken und welche ein grosses Varioverhältnis von nahezu drei haben. Bei einem derartigen Varioobjektiv muss die Brechkraft der verschiedenen Linsengruppen ziemlich hoch sein, um ein ausreichendes Varioverhältnis zu schaffen. Derartige Varioobjektive sind-deswegen nachteilig, v/eil sie verschiedenartige Aberrationen, einschliesslich der Koma-Aberration und der verstärkungs-chromatischen Aberration aufweisen.
Um die zuvor genannten Nachteile zu überwinden ist es
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Aufgabe der Erfindung, ein kompaktes Varioobjektiv zu schaffen, dessen Betätigung leicht ist und bei dem die verschiedenen Aberrationen gut kompensiert sind.
Das diese Aufgabe lösende Varioobjektiv wird nachfolgend beschrieben.
Um ein Varioobjektiv mit einem grossen Vergrösserungsverhältnis zu schaffen, wurden diese bisher im allgemeinen dahingehend konstruiert, dass sie nur mit einer kurzwegigen Linsenbewegung einen weiten Variobereich habend Das sich daraus ergebende Objektiv neigt jedoch zu einer zu grossen Empfindlichkeit gegenüber Fehlern, woraus sich grosse Veränderungen hinsichtlich der Aberration ergeben .
Im Gegensatz hierzu wird entsprechend der vorliegenden Erfindung die Bewegung der Linsengruppen des Varioobjektivs relativ gross gemacht, während ein grosser Vario-Verhältnisbereich erzielt wird. Als Ergebnis ist es möglich, die Erzeugung von Aberrationen auf ein Minimum zu reduzieren. Die Objektivbrennweite sollte nicht gross sein, so dass der für die Objektivbewegung notwendige Raum nicht übermässig gross ist. Um dies zu erreichen, wird die Variator-Linsengruppe des Objektivs simultan in Richtung der zunehmenden Verstärkung für die Zoom-Variation bewegt, wodurch der Variobereich für das gesamte Objektiv ausreichend gross gehalten wird, mit nur einer relativ kurzen resultierenden Bewegung, so dass der für das Linsensystem nebötigte Raum recht angemessen ist.
Eine Grundkonstruktion des Varioobjektivs gemäss der
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Erfindung umfasst, von der Objektseite her gesehen, eine erste Linsengruppe G. mit einer positiven Brechkraft, eine negative Linsengruppe G3 und eine positive dritte Linsengruppe G.,. Hinsichtlich der Art und Weise der Bewegung der Linsengruppen werden die erste und die dritte Linsengruppe miteinander in Richtung auf das Objekt vom Ende des Weitwinkelbereiches zum Ende des Telebereiches des Objektivs bewegt. Die zweite Linsengruppe, welche sich zwischen der ersten und der dritten Linsengruppe befindet, ist unabhängig von der ersten und der dritten Linsengruppe bewegbar.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm mit der Darstellung der
Basis-Objektivkonstruktion eines Varioobjektivs gemäss der Erfindung,
Fig. 2 ein Diagramm mit der Darstellung der Ver
änderung des Vergrösserungsfaktors des Objektivs gemäss Fig. 1,
Fig. 3 eine Darstellung des Verhältnisses zwi-
ϊ sehen dem Bewegungsumfang und dem Ver-
änderungsumfang der zweiten Linsengruppe,
Fig. 4 eine Darstellung der Art und Weise der
Veränderung des Vergrösserungsfaktors eines Objektivs gemäss der Erfindung,
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Fig. 5 eine Darstellung des Verhältnisses zwi
schen dem Bewegungsumfang und dem Veränderungsumfang der dritten Linsengruppe des in Fig. 1 dargestellten Objektivs,
Fig. 6a und 6b eine Darstellung der Zunahme des simultanen Vergrösserungsfaktors eines Objektivs gemäss der Erfindung,
Fig. 7a bis 7c die verschiedenen Aberrationen des in
Fig. 1 dargestellten Objektivs am Ende des Weitwinkelbereiches, bei mittlerer Einstellung und am Ende des Telebereiches,
Fig. 8a bis 8c die verschiedenen Aberrationen eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemässen Objektivs am Ende des Weitwinkelbereichs, bei mittlerer Einstellung und am Ende des Telebereiches,
Fig. 9a bis 9c die verschiedenen Aberrationen eines dritten Beispiels eines erfindungsgemässen Objektivs am Ende des Weitwinkelbereiches, bei mittlerer Einstellung, und am Ende des Telebereiches,
Fig. 10, 11+12 Querschnitte mit der Darstellung eines
ersten, eines zweiten und eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Objektivs am Ende des Weitwinkelbereiches.
Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 wird die Var.iationswirkung der zweiten Linsengruppe G~ beschrieben. Ein von
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der ersten Linsengruppe G1 fokussierter Bildpunkt wird von der zweiten■-Linsengruppe G- als Punktobjekt P„ aufgenommen und verlässt die zweite Linsengruppe als Punktbild Q„. Die Lage der zweiten Linsengruppe G- bezüglich des zuvor beschriebenen Bildpunktes P_ ist als X in Fig. dargestellt, die das Verhältnis zwischen der Lage X und dem Vergrösserungsverhältnis m der zweiten Linsengruppe G- zeigt. Das Vergrösserungsverhältnis m ist logarithmisch aufgetragen. Um beispielsweise durch die zweite Linsengruppe G2 einVergrösserungsverhältnis von zwei zu erhalten, ist es verständlich, dass ein grösserer Bewegungsumfang im zuvor genannten Fall erforderlich ist, wenn der Bereich von Ä bis B (-1 = m < G) auf der Seite der geringen Vergrösserung mit dem Bereich B bis C (m '= -1) auf der Seite der grössen Vergrösserung verglichen wird. Entsprechend wird der Bereich A bis B bei der vorliegenden Erfindung verwendet, indem das Vergrösserungsverhältnis der zweiten Linsengruppe am Ende des Telebereiches -1 ist.
Andererseits wird im Gegensatz zu den Vergrösserungseigenschaften der zweiten Linsengruppe G^ bei der dritten Linsengruppe ein grosses Vergrösserungsverhältnis verwendet. Unter Bezugnahme auf Fig. 4.wird die Variatorwirkung der dritten Linsengruppe G3 erläutert. Das Bild der zweiten Linsengruppe G- wird als Bildpunkt P- -empfangen und als Bildpunkt.-.Q- von der zweiten Linsengruppe abgegeben. Der Bildpunkt Q3 ist ein solcher des Gesamtlinsensystems undmuss daher stationär sein. Die Lage der dritten Linsengruppe G3 ist bezüglich des zuvor beschriebenen Bildpunktes Q3 mit X bezeichnet. Mit Bezugnahme auf Fig. 5 ist es ähnlich wie bei Fig. 3 verständlich, dass, wenn der Bereich A bis B auf der Seite geringer Vergrösserung (-1 = m<0)
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mit dem Bereich B bis C auf der Seite der grossen Vergrösserung (m = -1) verglichen wird, dass der letztgenannte Bereich dahingehend vorteilhaft ist, dass die Bewegung der dritten Linsengruppe G, im letzteren Fall ist als die im vorgenannten Fall. Entsprechend wird die Seite grosser Vergrösserung (letzterer Fall) für die Verwendung im Zusammenhang mit der Erfindung ausgewählt. Dabei beträgt die Vergrösserung am Ende des Weitwinkelbereiches im wesentlichen -1.
Die Zunahme des simultanen Vergrösserungsverhaltnisses wird nachfolgend erläutert. In dem Bereich A bis B in Fig. 2 und dem Bereich B bis C in Fig. 4 sind der Ort des Bildpunktes Q„ (durch unterbrochene Linien dargestellt) der zweiten Linsengruppe G, und der Ort des Objektpunktes P3 (ebenso durch unterbrochene Linien dargestellt) der dritten Linsengruppe G-, entgegengesetzt zueinander gerichtet. Dies bedeutet, dass, wenn der Ort des Objektpunktes der zweiten Linsengruppe G~, d.h. der Bildpunkt der ersten Linsengruppe G.J , entsprechend der Darstellung in Fig. 2 konstant gehalten wird, es unmöglich ist, die zweite Linsengruppe G2 und die dritte Linsengruppe G3 in einem Zustand zu kombinieren, dass das Vergrösserungsverhältnis simultan zunimmt. :
Die Zunahme der simultanen Vergrösserung wird erfindungsgemäss entsprechend der Darstellung in Fig. 6a und 6b erreicht. Fig. 6a zeigt den Bereich A bis B der Fig. 2. Wenn der Bewegungsfaktor auf den Objektpunkt P3 entsprechend der Darstellung in Fig. 6b aufgebracht wird, d.h. wenn die erste Linsengruppe G1 während des Zoomens vom Weitwinkelbereich zum Telebereich in Richtung auf das Objekt
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bewegt wird, ein Bewegungsumfang, welcher dem des Objektpunktes P2 äquivalent ist, auf die Lagen der zweiten Linsengruppe G2 und des Bildpunktes Q2 aufgebracht wird. Als REsultat ist es möglich, den Ort des Bildpunktes Q„ (unterbrochene Linie)in Fig. 6b und den Ort des Objektpunktes P3 (unterbrochene Linie) in Fig. 4 von B nach C vorzusehen und die zweite Linsengruppe G2 und die dritte Linsengruppe Go unter der Bedingung der Zunahme des simultanen Vergrösserungsverhältnisses zu kombinieren.
Wie zuvor beschrieben, ist die Bedingung der Zunahme des simultanen Vergrösserungsverhältnisses zu realisieren. Entsprechend wird nichts desto trotz entsprechend der Erfindung ein Varioobjektiv realisiert, welches eine relativ kleine und eine relativ grosse Vergrösserungskraft hat, und zwar trotz der Tatsache, dass der Bereich, in dem die Bewegungen der Linsengruppe gross sind, verwendet wird, um die Aberrationen zu reduzieren.
Die zuvor beschrieben Basis-Objektivkonstruktion hat sowohl eine gute Aberrationskorrektur als auch eine grosse Vergrösserungs-Zoom-Kraft, Weiterhin schafft das erfindungsgemässe Objektiv Möglichkeiten und Fähigkeiten des Berührungs- oder Makrofotografierens. Das Makrofotografieren erfordert ein grosses Vergrösserungsverhältnis. Daher ist es erwünscht, dass der Mechanismus, welcher den Makrofotografiervorgang steuert, eher am Ende des Telebereiches angeordnet ist, als am Ende des Weitwinkelbereiches des Objektivs. Da entsprechend der Darstellung in Fig. 1 am Ende des Telebereiches die zweite Linsengruppe G2 einen verfügbaren Zwischenraum auf der Objektivseite hat, kann dieser Raum auch ausgenutzt werden. Entsprechend der zuvor
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erfolgten Beschreibung ist das auf die zweite Linsengruppe G- aufgebrachte Vergrösserungsverhältnis bzw. die entsprechend aufgebrachte Vergrösserungskraft im wesentlichen gleich dem Vergrösserungsverhältnis am Ende des Telebereiches. Wenn daher die zweite Linsengruppe G- in Richtung auf das Objekt bewegt wird, ist es möglich, das Objekt auf der Seite des Linsensystems zu beschreiben. Angenommen, dass die eingestellte Variation oder das eingestellte Vergrösserungsverhältnis der zweiten Linsengruppe am Ende des Telebereiches oberhalb des Iso-Vergrösserungswertes (m = -1) liegt, kann das Objekt durch Bewegung der zweiten Linsengruppe G- weit weg vom Objektiv und nach weiterer Bewegung der zweiten Linsengruppe G3 so wieder in die Nähe desselben bewegt werden, dass eine einfache Fortsetzungswirkung für den Makrofotografiermechanismus und ein grosses Makrofotografierverhältnis nicht erzielt werden können. Wenn andererseits die eingestellte Vergrösserung der zweiten Linsengruppe G2 innerhalb -1 (-1 = m < O) ist, ist es schwierig, auf geeignete Weise den gewünschten Varioverhältnisberich aufrecht zu erhalten.
Um die Art und Weise der Bewegung des Varioobjektivs entsprechend der vorstehenden detaillierten Beschreibung zu realisieren, muss das Varioobjektiv folgenden Bedingungen genügen:
" (1) 0.9 < e2W3 < 1.4,
(2) 1.8 < f-j/fjj < 2.6, . .
(3) -2.8 < Cf1-C11)Zf2 < -1.6,
(4) 0.7 < f3/fw < 1.3
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dabei sind f.., f2 und f die Brennweiten der ersten, zweiten und dritten Linsengruppe G1/ G„ bzw. G,y e-„ der prinzipielle Punktabstand zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe G2 und G^ am Ende des Weitwinkelbereiches; e>_ der prinzipielle Punktabstand zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe G1 und G- am Ende des Telebereiches und f„ die Objektivbrennweite am Ende des Weitwinkel— bereiches. r
Die Bedingungen (1), (2), (3) und (4) stehen in wechselseitiger Beziehung zueinander und müssen simultan erfüllt sein..Die Bedingung (1) ist erforderlich, um für die dritte: Linsengruppe G-. am Ende des Weitwinkelbereiches angenähert ein Iso-Vergrösserungsverhältnis vorzusehen und um einen.geeigneten Raum für das Zoomen zu erhalten. Die Bedingung (2) ist erforderlich, um die VergrÖsserungswirkung der zweiten Linsengruppe G2 durch die erste Linsengruppe G-] aufrecht zu erhalten. Die untere Grenze der Bedingung (2) ist erforderlich, um die Veränderung der Aberrationen gering zu halten. Oberhalb der oberen Grenze der Bedingung- (2) neigt die Bewegung der ersten Linsengruppe G1 zu einer Zunahme während des Fokussierens und es ist schwierig, eine angemessene Bildhelligkeit aufrechtzuerhalten, weil der minimale Fokussierabstand zum Objekt nicht genügend aufrechterhalten wird. Die Bedingung (3) ist vorgesehen, um die Variationsfunktion der zweiten Linsengruppe G2 zu bewirken. Dies ist, wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschrieben, im wesentlichen das -1 Vergrösserungsverhältnis am Ende des Telebereiches. Ebenso wird, wie zuvor erläutert, das kontinuierliche Makrofotografieren durch Bewegen der zweiten Linsengruppe G~ am Ende des Telebereiches erzielt.
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Die Grundprinzipien der erfindungsgemässen Objektivkonstruktion wird nachfolgend beschrieben. Die erste Linsengruppe setzt sich, von der Objektseite her gesehen, zusammen aus einem negativen Meniskus L. mit einer starken negativen Brechkraft in Richtung auf die Bildseite, einer positiven Linse L2 mit einer starken positiven Brechkraft in Richtung auf die Objektseite und einem positiven Meniskus L, mit einer starken Brechkraft in Richtung auf die Objektseite. Die Linsen L1 und L3 sind miteinander verkittet. Die erste Linsengruppe genügt den folgenden Bedingungen:
1.75 < U1, ' . '
(β) n2 < 1. 7, 1.75,
(7) 1.65 < η3 <
(8) V1 < 30 » )/2
(9) 50 < Cv 2+'ν3
dabei sind n1, n2 und n3 die Brechungszahlen der Linsen L-, L„ bzw. L^ und ^*, ^2 und 0« die Abbezahl der Linsen L.., Lp bzw. L^· -
Die zweite Linsengruppe setzt sich, von der Objektseite her gesehen, zusammen aus einem negativen Meniskus L, mit einer starken negativen Brechkraft in Richtung auf die Bildseite, einer negativen Linse L5 und einer positiven
Linse Lc mit einer starken positiven Brechkraft in Richo
tung auf die Objektseite. Die zweite Linsengruppe genügt den folgenden Bedingungen:
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- 21 - 3018A81
(10) 1.7 < (n4 + n
(11) 1.75 < n6,
(12) 45 < (V4 + vs)/2,
(13) V6 < 30,
(14) 0.15 < r9/f2 - r1Q/f2 < 0.30
dabei bedeuten r und r1o die Krümmungsradien der Linsenflächen der Linsen Lr- und Lg, die aufeinander zu gerichtet sind; η., n,., nfi sind die Brechungszahlen der Linsen L., Lr bzw. Lg; ^4/ ^c un<ä v>g sind die Abbezahlen der Linsen L4, L5 bzw. Lg.
Die dritte Linsengruppe setzt sich, von der Objektseite her gesehen, zusammen aus einem positiven Meniskus L7 mit einer starken negativen Brechkraft in Richtung auf die Objektseite, einer Bikonvexlinse Lg,' einer positiven Linse Lg, einer negativen Linse L10, einem negativen Meniskus L11 mit einer starken negativen Brechkraft in Richtung auf die Bildseite, einer Bikonvexlinse L12 und einer positiven Linse L1 or wobei die Linsen L11 und L12 miteinander verkittet sind. Die dritte Linsengruppe genügt den folgenden Bedingungen: !"
(15) -T-f < r
•J JL ** ^ ι "J
< "f3* ν
(16) 0.6£, < r,η <· 1.5£3,
(17) 0.4£T < r91
■j OX
< 0.8f3 ;,
(18) H10 > 1.70
(19) 0.2 < IX11 - nl2· .
(20) ν < 30,
(21) 15 < V1, -
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dabei bedeuten n7, n« ... n13 die Brechungszahlen der Linsen L„, Lo ··· L1,;. ^7* \? ο ··· ^i V s^n<^ ^e Abbezahlen· der Linsen L-, L„ ... L13; und r^/ r-tqf r2i sind die Krümmungsradien der objektseitigen Oberfläche der Linse L7, der bildseitigen Oberfläche der Linse L10 bzw. der bildseitigen Oberfläche der Linse L1...
Die zuvor angegebenen Bedingungen (5) bis (21) werden nachfolgend erläutert. Obwohl das Varioobjektiv entsprechend der vorliegenden Erfindung gegenüber geringen Bewegungsumfangen unempfindlich ist, neigen die Brechkräfte der verschiedenen Linsen des Objektivs dazu, gross zu sein, um ein grosses Vergrosserungsverhaltnis aufrecht zu erhalten, während das Objektiv selbst hinsichtlich seiner Abmessungen klein gehalten werden kann. Insbesondere der Petzval1 sehe Wert neigt zum Wert Null oder zu negativen Werten. Die obere Grenze der Bedingung (7), der Bedingungen (5), (6), (10), (18) und (19) bestimmen optische Materialeigenschaften, um die Petzval1sehen Werte zu verbessern. Um bei dem verwendeten grossen Vergrosserungsverhaltnis die Erzeugung chromatischer Aberrationen zu reduzieren, ist es erforderlich, dass die positiven Linsen und die negativen Linsen der positiven Linsengruppen G1, G3 aus einem Glas mit geringer Dispersion bzw. hoher Dispersion hergestellt wird. Umgekehrt sollen die negative und die positive Linse der negativen Linsengruppe G2 aus einem Glas hergestellt werden, welches eine hohe Dispersion bzw. eine niedrige Dispersion hat. Die Bedingungen (8), (9), (12), (13), (20) und (21) bestimmen weiterhin das Glasmaterial zur Realisierung der zuvor.beschriebenen Aufgabe. Das Verkitten der Linsen L1 und L2 in der ersten Linsengruppe wirkt sich dahingehend aus, dass eine Vergrösserung
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des Luftabstandes zwischen den Linsen L- und L2 infolge von Herstellungsungenauigkeiten, die eine Beeinträchtigung des Bildes verursachen würden, zu verhindern. Darüber hinaus ist das Verkitten dahingehend wirksam, dass auf die hinter der zweiten Linse befindlichen Linsen Aberrationen übertragen werden, die sehr präzise durch Unter-" schiede der Brechungszahlen gesteuert werden können, wie dies durch die Bedingungen (5) und (6) spezifiziert wird. Die Linse L, ist ein positiver Meniskus oberhalb der unteren Grenze der Bedingung (6), so dass die am Ende des Telebereiches erzeugte Kissenverzeichnung auf einen Minimalwert reduziert wird.
Die Linsen L. und L5 der zweiten Linsengruppe G2 sind beide negativ und auf der Objektseite angeordnet. Dies ist der Grund, warum Linsen entgegengesetzter Vorzeichen, nämlich negative Linsen, dazu dienen müssen, die verschiedenen Aberrationen aufgrund der Tatsache zu steuern, dass die erste Linsengruppe positiv und die letzte Linse in der ersten Linsengruppe positiv ist. Da die Veränderungen der bei unterschiedlichen Variostellungen erzeugten verschiedenen Aberrationen, insbesondre der Astigmatismus und die sphärische Aberration, gesteuert werden müssen, ist ein positiver Meniskus Lß vorgesehen. Mehr noch ist die Linse Lg dahingehen wirksam, dass sie.die voneinander weg gerichteten Linsenoberflächen r1o und r..* der Linsen L5 und Lg entsprechend der Bedingung (14) bestimmt. Da der Restastigmatismus und die Koma-Aberration in der letzten Linse Lg der zweiten Linsengruppe infolge der Tatsache ausgeglichen werden müssen, dass die letzte Linse der zweiten Linsengruppe positiv ist, ist ein positiver Meniskus !,η mit einer negativen Brechkraft auf der Objektseite in
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Übereinstimmung mit der Bedingung (15) vorgesehen. Die Linse L7 ist positiv, so dass der vordere Hauptpunkt der dritten Linsengruppe sich nahe am Objekt befindet, um dadurch die Berührung der Linsen am Ende des Telebereiches zu verhindern, um ein grosses Vergrösserungsverhältnis aufrechtzuerhalten, und um die Petzval'sehe Summe zu erhöhen. Die Linsen L10 und L.... sind beide negativ, so dass der Astigmatismus, die Koma-Aberration und die Verzeichnung mit ausgezeichneter Balance über den gesamten Variobereich gut korrigiert werden können. Der Krümmungsradius wird durch die Bedingungen (16) und (17). bestimmt. Die Linsen L10 und L11 sind voneinander getrennt, während die Linse L11 mit der Linse L12 verkittet ist, um so die Erzeugung von Aberrationen an den negativen Linsenflächen rig und r?1 zu reduzieren. Weiterhin ist die gekittete Oberfläche durch die Bedingung (19) bestimmt, um dadurch den Astigmatismus, die Koma-Aberration und die Verzeichnung zu steuern.'
Besondere Beispiele entsprechend der Erfindung werden nachfolgend beschrieben. Bei diesen Beispielen sind, von der Objektseite her gesehen, r-," r2 ... die Krümmungsradien der jeweiligen Linsen, d1, d„ ... die Abstände zwischen den Linsenoberflachen der jeweiligen Linsen, n1, n„ ... die Brechungszahlen des optischen Glases der jeweiligen Linsen an den d-Linien, O1, 0_ ... die Abbezahlen des optischen Glases der jeweiligen Linsen, f die Objektivbrennweite, 2Ψ. der Bildfeldwinkel, e1w der Abstand zwischen den Haupt- ■ punkten der ersten und zweiten Linsengruppe G1 und G2 am Ende des Weitwinkelbereiches, e„„ der Abstand zwischen den Hauptpunkten der zweiten und dritten Linsengruppe G2 und Go am Ende des Weitwinkelbereiches, e_w der Abstand
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zwischen dem Hauptpunkt der dritten Linsengruppe G^ und der Bildfläche am Ende des Weitwinkelbereiches, e1rp der Abstand zwischen den Hauptpunkten der ersten und zweiten Linsengruppe G und G„ am Ende des Telebereiches, e der Abstand zwischen den Hauptpunkten der zweiten und dritten Linsengruppe G„ und G3 am Ende des Weitwinkelbereiches und fR die bildseitige Schnittweite (backfocus).
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Öffnungsverhältnis: .. ·.-"'.
1 : 3.5 λ, 4.0 f = 36 <v 102 2ώ = 64° ~ 22.4'
1. Linsengruppe
rl 94.075 dl 2.00 n, 1.80518 n4 1.88300 n7 1.51118 V2 25.4
r2 47.054 d2 11.00 η- 1.64000 60.1
r3 -395.190 d3 0.22 n5 1.69680 no 1.59551
O
V3
r4 61.818 d4 4,67 n_ 1.64000 60.1
r5 182.624 d5 1.57 (veränderlich) n6 1.84666
2. Linsengruppe (veränderlich) V
f6 104.352 d6 1.45 3. Linsengruppe 40.8
T7 . 26.817 d7 4.97 2.21 V5
r8 -49.373 d8 1.39 0.28 47.4
r9 20.728 d9 2.03 •2.42 V6
r10 25.443 d
10
3.00 0.10 23.9
rll 97.280 dll 25.88
V
r12 -59.292 d12 51.0
r13 -46.658 d13 V8
r14 223.960 d14 39.2
r15 -64.805 d15
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030047/090 9
r16 F
3
24.003 5
57
He d
25
3.81 n9 1.80518 f V10 3018481
28.0
r17 3 154.889 89 Hi 18 1.77 ■. · e
Hs 4 -83.886 50 d18 3 2.00 nio 1.80518 Vll 25.4
T19 33.658 d19 5.35 m der 2
Linsen—
gruppe
-0.499
V12
r20 129.048 d20 0.96 nn 1.80518 -0.602 25.4
T21 22.365 d21 5.57 n12 1.51633 -1.026 V13 64.1
r22 -31.991 d22 2.90
r23 -66.858 d23 2.35 n13 1.63980 3 = 34.5
T24 -36.275 - 3W =
£i! 74.987 f2 = -21.312 37.474
eiw 10.971 e2W = 44.488 73.516
elT 32.899 e2T = 22.560
f
36
no ;d
.5 1.
11
.88
Y
56.70
iu der 3.
Linsen
gruppe
-0.962
50 .9 .8, .56 62.15 -1.107
102 .0 23. .95 70.35 -1.326
OBJEKTIV 2
öffnungsverhältnis; .
: 3.2Μ.Γ f = 36 ^ 97 -_u 2ω = 65° ^ 24'
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0 300 47/0 90S
- dl 1. Linsengruppe . . U1 1.80518 Ii4 1.83481 vl • . 3018481
Γ1 82.985 d2 2.00 n2 1.69680 V2 25.4
Γ2 44.350 d3 10.91 n5 1.69680 55.5
r3 -1099.062 d4 0.22 n3 1.69680 "V3
r4 74.549 d5 3.35 (veränderlich) n. . 1.80518
O
55.5
r5 139.314 2.84 2, Linsengruppe (veränderlich)
d6 1.45 V4
r6 144.040 d7 4..80 42.7
r7 ' 26.694 d8 1.39 V5 ·" ■
r8 -48.775 d9 1.99 55.5
r9 20.637 d10 3.00 V6
rio 25.473 (L, 24.10 25.4'
153.914
3. Linsengruppe
r12 -72.765 d12 2.21 n7 1.51454 V7 54.7
r13 -45.529 d13 0.28
r14 162.963 d14 2.42 n8 1.60342 V8 38.0
*15 -76.128 d15 0.1-0
r16 23.129 d16 3.58 n9 1.80610 V9 40.9
r17 241.235 d17 1.41
r18 -92.314 d18 2.00 n10 1.80518 V10 25.4
r19 33.456 d19 • 5.23
r20 166.752 d20 1.20 nll 1.80610 Vll 40.9
- 29 -
0 300 A7 /0.909.
r2l
r22
= 20,127
27.874
-76.278
"d5
.84
d2l
d22
d23
5
0
2
.57
.27
.35
n12
n13
1.51633 V1.
1.64000 V1,
m der 2.
Linsen
gruppe
-0.452
3018481
, 64.1
5 60.1
r24 = -51.349 .85 ·■ -0.638
£l". F
3
82.407 .04 f 2 -21.776 f3 = -0.780 35.061
eiw 3 12.497 e 2W = = 39.733' e'3W ! = 68.928
elT 4 32.699 e 2T -- 19.531
f
36
NO
.2 2
24. 1.
10
£B
53.44
m der 3.
Linsen
gruppe
-0.966
70 .8 16 9. 09 66.25 -1.331
97 .1 23 3. 90 72.51 -1.510
- OBJEKTIV 3
Öffnungsverhältnis; . ' .
1:3.4 ^ 4.1 £ = 36 ^ 97 2ω = 65° ^ 24'
1. L in s en gruppe
rl 75.447 dl 2.00 nl 1 .80518 vl 25 .4
r2 42.735 d2 11.51 n2 1 .69680 V2 55 .5
r3 12975,874 d3 0.22
r4 65.482 d4 4.00 n3 1 .69680 V3 55 .5
- 30 -
0 30047/0909
-,v30 - ·
rc 112.566 dc 1.39 (veränderlich
2. Linsengruppe
r6 150.089 d6 1.70 1I4 1.83481 V4 42.7
r7 23.526 d? 5.25
r8 -56.150 d8 1.39 ns 1.69680 V5 55.5
rg 20.948 dg 1.92
r10 ' 25.599 d1Q 3.20 n6 1.80518 V6 25.4
r,, 247.455 άΊ , 24.599 (veränderlich)
-55. ,704 d12 3 .' Linsengruppe n7 1. -- 51454 -V7 54. .7
r12 -45. 072 d13 2 .21
r13 153. 540 d14 0 .28 n8 1. 60342 V8 38. 0
r14 • -76. 018 d15 2 .42
r15 23. 185 d16 0 .10 n9 1. 80610 V9 40. 9
r16 274. 654 d17 3 .51
r17 -86. 426 d18 1 .40 nio 1. 80518 V10 25. 4
r18 33. 439 d19 2 .00
r19 153. 931 d20 4 .77 nn 1. 80610 Vll 40. 9
r20 20. 126 d21 1 .17 n12 1. 51633 V12 64. 1
r21 -26. 282 d22 ,90
r22 -257. 963 d23 0, .27 n13 1. 64000 V13 60. 1
r23 -103. 899 2, .35
r24
- 31 -
0 3 0 0 4 7 / 0.9 0 9
= 79.855
e,^ = 12.068
e1T= 32.881
- 31 -
£2 »= -21.858
e2tf= 41.631
e2T = 20.818
35.946 • 69.995
FNO d5 dll fB
36 3.4 1.39 24.60 55.57 SO 3.6 8.77 17.22 61.21
97 4.X 22.20 3.79 7i;69
m der 2.
Linsengruppe
-0.476 ,
-0.567
-0.870
m der Linsengruppe -0.947
-1.104 -1.408
5.64
Abstände bei Nahaufnahmen
Vergrösserung -Ow3X
dT1= 20.35 ' f.
B = 71.69.
030047/0 9 09

Claims (3)

ΉΟΈΡΜΑΝΝ · EITLE Oc PARTNER PATENTANWÄLTE 301 BASl DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · Dl PL.-I NG. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS] · D-8000 MD NCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATHE) .33 3.95/6- p/wa ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, TOKYO / JAPAN Varioobjektiv mit grossem Varioverhältnis einschliesslich dem Weitwinkelbereich PATENTANSPRÜCHE
1. Varioobjektiv, dessen resultierende Brechungskraft bestimmt ist durch eine positive erste Linsengruppe, eine negative zweite Linsengruppe und eine positive dritte Linsengruppe,- bei Betrachtung von der Objektivseite her, wobei die erste und die dritte Linsengruppe integriert entlang der optischen Achse bewegbar sind, um dadurch das Varioverhältnis zu verändern, und wobei das Kompakt-Varioobjektiv einschliesslich einem Weitwinkelbereich ein grosses Varioverhältnis hat, dadurch gekennzeichnet , dass
(a) die zweite und dritte Linsengruppe (G^/ G-,) dazu geeignet sind, simultan die jeweiligen Varioverhältnisse zu vergrössern, wobei das Varioobjektiv den folgenden Bedingungen genügt:
030047/0909
ORIGINAL INSPECTED
0.9 < e2W3 < 1.4,
1.8 < fxw < 2.6 :
-2.8 < Cf1 - e^x)/f2 < ^1*6* ;
0.7 < f3/fw < 1.3 j
worin f - , f~ ^R-d- f3 die Brennweiten der ersten, zweiten bzw. dritten Linsengruppe sind, e2w der Abstand zwischen den Hauptpunkten der zweiten und dritten Linsengruppe am Ende des Weitwinkelbereiches des Objektives ist, e..T der Abstand zwischen den Hauptpunkten der ersten und zweiten Linsengruppe am Ende des TeIebereiches des Objektivs ist und f„ die Brennweite des Objektivs am Ende des Weitwinkelbereichs des Objektivs ist;
(b) die erste Linsengruppe von der Objektseite her gesehen zusammengesetzt ist aus einem negativen Meniskus (L1) mit einer starken negativen Brechkraft in Richtung auf die Bildseite, einer positiven Linse (L-) mit einer starken positiven Brechkraft in Rieh- . tung auf die Objektseite, und einem positiven Meniskus (Lo) mit einer starken positiven. Brechkraft in Richtung auf die Objektseite, wobei die beiden erstgenannten Linsen (L.,, L2) miteinander verkittet sind und wobei die erste Linsengruppe den folgenden Bedingungen genügt:
1.75 < iu,
n2 < 1.7, - .
1.65 < n3 < 1.75, ;
V1 < 30,
50 < (v2 + v3)/2 ■
030047/0909 \
worin η., n„ und n, Brechungszahlen der Linsen (L1, L~ bzw. L-.) und ^1 , ^2 un<^ ^3 "^ie Abbezahlen der Linsen (L.. / L5 bzw· L3^ sind;
(c) dass die zweite Linsengruppe, von der Objektseite her gesehen, zusammengesetzt ist aus einem negativen Meniskus (L4) mit einer starken negativen Brechkraft in Richtung auf die Bildseite, einer negativen Linse (L5) und einer positiven Linse (Lg) mit einer starken positiven Brechkraft in Richtung auf die Objektseite, wobei die zweite Linsengruppe den folgenden Bedingungen genügt:
1.7 < (Ji4 + n5)/2,
1.75 < n6,
45 < Cv4 + v5)/2,
V6 < 30, — -
0.15 < rg/f2 - T1Q2 < 0.30
worin r« und r1o Krümmungsradien der Linsenoberflächen der Linsen. (L1- und L^) sind, welche aufeinander zu gerichtet sind; worin n., n,-, n, die Brechungszahlen der Linsen (L4, Lr, Lg) sind, und worin Ό-, ^5 und >?6 die Abbezahlen der Linsen (L4, L5 bzw. Lß) sind;
(d) dass die dritte Linsengruppe von der Objektseite her gesehen zusammengesetzt ist aus einem positiven Meniskus (L^) mit einer starken negativen Brechkraft in Richtung auf das Objekt, einer Bikonvexlinse
030 04 7/09 09
(Lg), einer positiven Linse (Lg), einer negativen Linse (L1n), einem negativen Meniskus (L11) mit einer starken negativen Brechkraft in Richtung auf die Bildseite, einer Bikonvexlinse (L12) und einer positiven Linse (L13), wobei die Linsen (L11 und L12) miteinander verkittet sind und wobei die dritte Linsengruppe den folgenden Bedingungen genügt:
-3f3 < V12 < 3,
0.6£" < r1Q < 1.5fv
0.4£, < r , < 0.8f,,
n10 >"1.70,
0.2 < U11 - n12,
V10 < 30,
15 < V10 - V11
worin n^, n„ ... n13 die Brechungs zahlen der Linsen (L?/ Lg ... L13) sind; worin v>?, \?g .. . ^13 die Abbezahlen der Linsen (L-, LQ ... L10) sind und worin
/ O I J
ri2f r19' r21 ^e Krümmungsradien der objektseitigen Oberfläche der Linse (Ly), der bildseitigen Oberfläche der Linse (L10) bzw. der bildseitigen Oberfläche der Linse (L11) sind.
2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Makrofotografieren erzielbar ist, indem die zweite Linse entlang der optischen Achse dieser Linse in Richtung auf das Objekt bewegt wird, während der Zoom-Vorgang- am Ende des Telebereichs konstant gehalten wird.
- 5 03 0 0 47/0909
■- 5 -
3i Varioobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η • ζ e ich η et, dass dieses: folgende Konstruktionsdaten
aufv;eist:
öffnungsverhältnis
1 : 3.5 *. 4.0 f = 36 ^ 102 2ω = 64° ^ 22.4°
1. Linsengruppe,
94.075 A 2.00 n, . ·1. 'vi 25. 4 47.054"'- d2 11.00 n2 *" V2 60. 1 395.190 d3 0.22 61.818 d4 4.67 n3 *' V3 60. 1 182.624 d- 1.57 .80518 .64000 .64000 (veränderlich)
2. Linsengruppe
104.352 d6 1.45 n4 1. 88300 26.817 d7 4.97 -49.373
20.728
d8
d9
1.39
2.03
.n5
«
1. 69680
25.443
97.280
d
10
d,,
3.00
25.88
n6
(verj
1.
inde
84666
rlich
V,
40.8
47.4
23.9
3. Linsengruppe
Γ12 -59.292 d12 2.21 n7 1. 51118 r13 -46.658 d13 0.28 223.960 d14 . 2.42 no
O
1. 59551
r, r. -64.805 d 0.10
V,
51.0 39.2
— 6 —
030047/0909
24 .003 5
57
3. 81 .·)■
- e
n9 1, f V9 3018481 2810
r16 154 .889 89 d16 1. 77 e r17 -83 .886 50 d17 2. 00 nio 1. v10 25.4
f
r18 33 .658 d18 5. 35 m der 2...
Linsen
gruppe
-0.499
. r19 129 .048 d19 0. 96 nll 1. Vll 25.4 r20 22 .365 d20 5. 57 n12 1. V12 64.1 r21 -31 .991 d21 2. 90 -0.602 ·» * r22 -66 1858 d22 2. 35 n13 1. -1.026 V13 34.5 r23 -36 .275 d23 - r24 = 74.! 987 f2 = .312 3 37.474 fi." = 10 .971 e2W = -21 .488 3W = = 73.516 eiw = 32 .899 e2T = 44 .560 elT FNO
3.5
d
1.
11
.88
22 B
.70
- ία der 3.
Linsen
gruppe
.-0.962
£
36 .
3.9 8. .56 £
56
.15 .80518 -1.107
50 4.0 23. .95 62 .35 -1.326 102 70 .80518 ,80518 ,51633 63980 d
25
18 3
wo Bezugszeichen hierin bestimmt sind.
4. Varioobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch " g-e k e η η zeichnet , dass dessen Konstruktionsdaten wie folgt sind: Öffnungsverhältnis;
1 : 3.2 'ν* 4.1 ' 'f = 36 ^ 97 2ω = 65° -ν 24°
030047/0909
1. Linsengruppe
Γ1 82.985 Λ 2.00 U1 "1.80518 n4 1.83481 Vl V4 25 .4 Γ2 44.350 d2 10.91 n2 1.69680 ^2 55 .5- Χ3 -1099.062 d3 0.22 n5 1.69680 V5 Γ4 74.549 * d4 3.35 n3 1.69680 V3
I
55 .5
Γ5 139.314 dS 2.84 (veränderlich) n, 1.80518
D
I V6
• ' ■'--,■'
-
2. Linsengruppe (veränderlich)
ν .144.040 d6 1.45 42 .7 Γ7 26,694 Λ 4.'80 Τ8 -48.775 d8 ί.39 5^ .5 Γ9 20.637 d9 1.99 Γ10 ?.. 25.473 d10 3.00 25 .4 153.914 24.10
3. Linsengruppe L12
r -72.765 άχ2 2.21 ηη 1.51454 v? 54.7
r13; -45.529 d13 0.28
r14 162.963 d14 2.42- ng 1.60342 vg 38.0
r15 -76.128 d15 0.10 .'
V, 23.129 d16 5.58 ng 1.80610 vg 40.9
-92.314 dio 2.00 nin 1.80518 ν 25.4
241.23 5. d17 1.41
r18 -92.314 d18 ^.UU n10 x.öuoj.ö v10 ig 33.456 d^
20 166.752 d20
T1g 33.456 dvh 5-23
r_ 166.752 don 1.20 H11 1.80610 V11 40.9
0300A7/0909
r21 = = 20 .127 d 5 d C 21 * -21 n12 Γ22 F 27 .874 - 2. 84 d 22 °·27 = 39 Γ23 3 -76 .278 16. 85 d 23 ~2;35 :. 19 n13 r24 3 -51 .349 £ 53 £1 82. 407 f 2 - 66 .776 e1|f 12 .497 .733 elT 32; .699 e2T .531 f NO. dll B 36 .2 24.10 .44 70 .8 9.09 .25
1.51633 V12 64.1
1-64000 V13 60.1
£τ = 35.061 e3W = 68..-928
m der 2. m der Linsen- Linsengruppe gruppe -0.452 -θ".966
-0.638 -1.331
97 4.1 23,.O4 3.90 72.51 -0.780 -1.510 wo Bezugszeichen hierin bestimmt sind. ** "
5. Varioobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, dass dessen Konstruktionsdaten wie folgt sind: ■
Öffnungsverhältnis:
1 : 3.4 ~ 4.1 f = 36 ^ 97 2ω = 65° ^ 24°
1. Linsengruppe
ri 75. 447 dl 2.00 ni 1. 80518 vl 25.4 r2 42. 735 d2 11.51' 1. 69680 V2 55.5 r3 12975. 874 d3. 0.22 r4 65. 482 d4 4.00 n3 1. 69680 V3 55.5
— 9 -
030 0 47/0 90 9
r5 112.566 d5 1.39 (veränderlich)
' 2. Linsengruppe
r6 150.089 dg 1.70 n4 1.83481 V4 42.7
T7 23.526 d7 5.25
r8 -56.150 dg 1.39 1I5 1.69680 V5 55.5
r9 20.948 dg 1.92
r10 25.599 d1Q 3.20 n6 1.80518 vß 25.4
r,, 247.455 d, , 24.599 (veränderlich)
* -55.704 d12 3. Linsengruppe n7 1.51454 V7 54.7 Γ12 -45.072 d13 2.21 r13 153.540 d14 0.28 n8 . 1.60342 V8 38.0 r14 -76.018 d15 2.42 r15 23.183 d16 0.10 ng ■1.80610 V9 40.9 r16 274.654 d17 3.51 r17. -86.426 d18 1.40 .n10 1.80518 V10 25.4 r18 33.439 d19 2.00 r19 153.931 d2O. 4.77 nll 1.80610 40.9 r20 20.126 d21 1.17 n12 1.51633 V12 64.1 r21 -26.282 d22 5.90 r22 -257.963 d23 0.27 n13 1.64000 V13 60.1 r23 -103.899 2.35 r24
- 10 -
030047/0909
= 79. 855 d
24
f2 = -21.858 f3 = ■■ 35.946
eiw = 12 .068 17 e2W = 41.631 =.69.995 elT = 32 .881 3 e2T - 20.818 f
36
FNO
3.4
d5 <
1.39
11
.60
£B
55.57
m der 2.
Linsen
gruppe
-0.476, .
m der 3.
Linsen
gruppe
-0.947
SO 3.6 8.77 .22 61.21 -0. -1.104 97 4.1 V
22.20
.79 - 7i;69 -0. -1.408
.567 · ,870
Abstände bei Nahaufnahme
Vergrösserung -0.3X d5 = 5.64 dxl= 20.35.
wo Bezugszeichen hierin bestimmt sind.
- 11 -
0300A7/0909
DE3018481A 1979-05-16 1980-05-14 Varioobjektiv Expired DE3018481C2 (de)

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