DE3108898C2

DE3108898C2 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE3108898C2
Application number: DE3108898A
Authority: DE
Inventors: Sadao Saitama Okudaira
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1981-03-09
Publication date: 1983-11-17
Also published as: GB2072372A; JPS6119015B2; DE3108898A1; JPS56133713A; US4359270A; GB2072372B

Abstract

Ein hochwertiges Zoom-Objektiv weist in der Reihenfolge von der Objektseite her folgende Linsenzusammensetzung auf: eine sammelnde erste Linsengruppe, die sich aus einer zusammengesetzten ersten Linse, welche aus einer streuenden Konvex-Konkav-Linse, deren Oberfläche stärkerer Krümmung der Bildseite zugewandt ist, und einer ersten sammelnden Konvex-Konkav-Meniskuslinse, deren Oberfläche stärkerer Krümmung der Objektseite zugewandt ist, besteht, und einer zweiten sammelnden Meniskuslinse mit zur Objektseite gerichteter Oberfläche stärkerer Krümmung zusammensetzt; eine zerstreuende zweite Linsengruppe, bestehend aus einer zerstreuenden Meniskuslinse, deren Oberfläche stärkerer Krümmung zur Bildseite weist, einer Bikonkavlinse und einer sammelnden Meniskuslinse, deren Oberfläche stärkerer Krümmung zur Objektseite gerichtet ist; eine konvergente dritte Linsengruppe mit einer bikonvexen Linse; und eine zerstreuende vierte Linsengruppe, welche aus einer zusammengesetzten Linse, die aus einer bikonvexen und einer bikonkaven Linse aufgebaut ist, einer weiteren zusammengesetzten Linse, die aus einer zerstreuenden Meniskuslinse (konvex-konkav) mit ihrer Oberfläche größerer Krümmung in Richtung zur Bildseite und einer bikonvexen Linse zusammengefügt ist, und einer negativen Meniskuslinse, deren Oberfläche stärkerer Krümmung zur Objektseite hin liegt, gebildet ist, wobei sämtliche Linsengruppen mechanisch voneinander unabhängig gehaltert sind, so daß sie zur Brennweitenverstellung ......

Description

,/=35.97-132 β d,

1:4.1

115,000 67,312

388,000 75,596

325,500

1370,000 20,382

-108,316 49.832 >j,571

126,000 104,599

-225,000 20,500

- 45,300 60,078 56,850 25,920

- 28,750

- 16,827

- 39,006

1,80 8,20 0.10 6,22

1,11

6,16

1,00

2.39

3,28

Ί 2,31

I₃

8.07 1.21 11.01 2.10 5,63 3,37 1.20

1,84666 1,61800

1,67000 1,74100 1.64328 i, 84666 1,77250

1,54072 1.80518

1,84666 1.66446

1,88300

23,9 63,4

57,3 52.7 47,9 23.9 49.6

47,2 25,4

23,9 35,8

40.8

	35.97	50.00	80.00	100.00	132.00
Objektiv Brenn weite	1.47 34.35 5.80	14.79 26.72 3.35	28,04 15,52 1,08	33.34 10,41 0.39	45,64 4,34 1,59
/. h

10

IS

20

25

30

45

50

55

2. Varioobjektiv mit einer ersten Linsengruppe, die ein aus einer objektseitig konvexen, negativen Meniskuslinse und einer objektseitig konvexen, positiven Linse gebildetes Linsenglied und eine einzelstehende, 6ö objektseitig konvexe, positive Meniskuslinse aufweist, einer zweiten negativen Linsengruppe, einer dritten nur aus einem einzigen Linsenglied bestehenden Linsengruppe und einer vierten Linsengruppe, die mindestens zwei positive Linsenglieder und eine einzelstehende, objektseitig konkave, negative Meniskuslinse enthält, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

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117,780

68,597
435,054

77,697
344,587
850,409

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-106.775

49,710

35,200
127,275

98,500
-208,360

20,253

- 46418
61.360
55,409
25.647

- 28.799

- 16.827

- 43.089

1,80
8,24
0,10
6,13

•Ί

1.11
6,23
1,00
2.13
3.31

h
2,15

/3

6,60
1,21
12,69
2.10
5.55
3,39
1,20

1,84666 1,61800

1,67000 1J4100 1,64328 1,84666 1,77250

1,54072 1,80518

1,84666 U66446

23,9 63,4

57,3 52,7 47,9 23,9 49,6

47,2 25,4

23,9 35,8

1,88300 40.8

	36.00	50.00	80.00	100.00	132,00
Objektiv Brenn weite	1.38 34.36 5,97	13.43 26.13 2.89	26.59 15.14 0.53	35.77 10.77 0.46	47,01 4.29 1.19
/. Ί h

40 Die Erfindung bezieht sich auf ein Varioobjektiv mit einer ersten Linsengruppe, die ein aus einer objektseitig konvexen, negativen Meniskuslinse und einer objektseitig konvexen, positiven Linse gebildetes Linsenglied und eine einzelstehende, objektseitig konvexe, positive Meniskuslinse aufweist, einer zweiten negativen Linsengruppe, einer dritten nur aus einem einzigen Linsengiied bestehenden ünsengruppe und einer vierten Linsengruppe, die mindestens zwei positive Linsenglieder und eine einzelstehende, objektseitig konkave, negative Msniskuslinse enthält.

Varioobjektive für einäugige Spiegelreflexkameras für 35 mm-Filme haben bereits einen relativ hohen Entwicklungsstand erreicht. Es gibt jedoch nur wenige Varioobjektive mit einem großen Brennweiteneinstellbereich zwischen einer Weitwinkeleinstellung und einer TeIeeinstellung, die kompakt sind und über den gesamten Stellbereich eine hohe Abbildungsleistung aufweisen.

Dies gilt im wesentlichen auch für das Varioobjektiv gemäß der US-PS 3975089. Das dort beschriebene Varioobjektiv des Typs mit vier Linsengruppen hat ein hohes Varioverhältnis. Die wirksame Brennweite ist jedoch in einem Bereich von ungefähr 36 bis 83 mm eingestellt. Das bekannte Varioobjektiv setzt sich zusammen aus einer positiven, negativen, negativen und positiven Linsengruppe, wobei die erste, zweite und dritte Linsengruppe während der Veränderung der Brennweite beweglich und dabei die vierte Linsengruppe fest ist. Die erste

Linsengrappe wird bei einer Zwischenbrennweite in eine vorderste Lage bewegt, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Danach wird die erste Linsengruppe nach hinten bewegt. Daher liegt entsprechend diesem Stand der Technik kein Varioobjektiv mit einem ausreichend hohen Varioverhältnis vor.

• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Varioobjektiv mit vergleichsweise großem Brennweitenänderungsbereich zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das jeweils im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und 2 angegebenen Koijstruktionsdaten gelöst.

Gemäß dieser Lösung sind alle Linsengruppen mechanisch voneinander unabhängig verschiebbar, um eine Brennweitenveränderung zu erzielen. Die wirksame Brennweite liegt in einem Bereich von ungefähr 36 bis 132, was bedeutet, daß ein Teleeinstellbereich abgedeckt ist, welcher einen Halbteleeinstellbereich überschreitet. Die Brechkraft der dritten Linsengruppe ist der des aus der US-PS-3975089 bekannten Objektivs entgegengesetzt.

Die Bewegung und der Bewegungsumfang der ersten Linsengruppe ist von besonderer Bedeutung. Im Gegensatz zur US-PS 3975089, in der die erste Linsengruppe entsprechend Fig. 2 zunächst bei einer Zwischenbrennweite in eine vorderste Lage bewegt und danach wieder zurückbewegt wird, wird gemäß der Erfindung die erste Linsengruppe entsprechend einer Zunahme der Brennweite nach vorne bewegt. So ist es möglich, entsprechend der Erfindung einen vergleichsweise großen Brennweitenbereich zu erzielen.

Mit den anmeldungsgemäßen Datentabellen sind auch Objektive offenbart, die in ihrem Korrektionszustand der Bildfehler dritter Ordnung im wesentlichen mit den datenmäßig vorgegebenen Objektiven übereinstimmen, wodurch auch im wessntlichen äquivalente Mittel zur Korrektion der Bildfehler höherer Ordnung vorgegeben sind. Dies ist der Fall, wenn für jeden Bildfehler dritter Ordnung für alle Brennweiteneinstellungen folgende Bedingung erfü'Jt ist:

Kl-S'-5)²< 0.1

S Seidel-Koeffizient des Objektivs gemäß der jeweiligen Datentabelle. S' Seidel-Koeffizient des Objektivs für das von der Datentabelle abweichende Objektiv an der entsprechenden Linsenfläche.

S und 5' sind für die jeweilige tatsächliche Blendenlage zu rechnen.

(Der Querstrich über einer Größe bedeutet Mittelwertbildung dieser Größe durch Summation über alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der Linsenfiächen.)

Entsprechende Objektive im genannten Toleranzbereich lassen sich problemlos berechnen.

Zur Erläuterung der Erfindung sei noch ausgeführt, daß das beanspruchte Varioobjektiv folgenden Bedingungen (1) bis (5) genügt:

50

(1) /₃₁>1,5/_3W,

(2) 33f,>f_l>2,7f„

(3) 0.8/,>!/_a|>0,75/,./₂<0.

(4) 2.7/₁>/₃>2,2./;.

(5) 2.2/>/₄>l,8/,.

60

65 Hierin bedeuten f_s die Objektivbrennweite in der äußersten Weitwinkeleinstellung, Z₃₁ der variable Abstand zwischen der dritten und der vierten Linsengrupps bei jG·. (3Af den Abstand zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe bei 2,22f_s, f_x die Brennweite der ersten Linsengruppe, f_z die Brennweite der zweiten Linsengruppe, /₃ die Brennweite der dritten Linsengrüppe und f^ die Brennweite der vierten Linsengrüppe.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zwei Äusführungsbeispiele von Objektiven dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt: . i

Fig. 1 ein Schnittbild durch ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines Varioobjektivs;

Fig. 2 bis 4 Diagramme der verschiedenen Aberrationen des Varioobjektivs aus Fig. 1 bei kleinster, mittlerer bzw. größter Brennweite; ;

Fig. 5 ein Schnittbild durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Varioobjektivs;

Fig. 6 ims 8 verschiedene Aberrationen des Varioobjektivs nach Fig. 5 bei kleinster, mittlerer bzw.größter Brennweite.

Die oben aufgeführten Bedingungen werden nun im einzelnen beschrieben. ^;

Die Bedingung (1) ist erforderlich, um einen Verschiebungsbcfeich der dritten Linsengruppe gegenüber der vierten Linsengruppe zu definieren, damit über den gesamten Brennweitenänderungsbereich eine gute Kompensation der sphärischen Aberration erreicht wird. Diese Bedingung ist wichtig, um ein Varioobjektiv mit hohem Verstellbereich zu erhalten. Die Veränderung der sphärischen Aberration zwischen äußerster Weitwinkeleinstellung und äußerster Teleeinstellung zu verringern, ist ein schwierig zu lösendes Problem bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines großen Brennweiienstellbereiches und der geforderten Kompaktheid Die sphärische Aberration hängt hier hauptsächlich von der dritten und vierten Linsengruppe ab. Wenn die dritte und vierte Linsengrappe die Bedingung (1) nicht erfüllen, dann wird die Änderung der sphärischen Aberration zwischen Weitwinkeleinstellung und Teleeinstellung groß, was zu einer minderen Abbildungsleistung führt.

Die Bedingung (2) ist von der Brennweite/, der ersten Linsengrappe abhängig. Wenn die Brennweite f_x den Wert 3,3.£ übersteigt, so wird die für die erste Linsengrappe bei der Scharfeinstellung benötigte Verschiebungsstrecke größer, so daß dann zum Ausgleich der Durchmesser der Frontlinse größer gemacht werden muß. Ist dagegen die Brennweite kleiner als 2,7^,'dann werden verschiedene Aberrationen groß, und speziell bei langen Brennweiten des Objektivs wird die durch die erste Linsengrappe hervorgerufene chromatische Aberration groß. Es ist sehr schwierig, diese Aberration mit den hinteren Linsengrappen auszugleichen.

Die Bedingung (3) bezieht sich auf die Brennweite /₂ der zweiten Linsengrappe, die hauptsächlich als Variator im Objektiv wirkt. Wenn |/₂| größer als 0,8/, ist, damit das gewünschte hebe Variator-Verhältnis erreicht wird, dann müssen die Verschiebewege der zerstreuenden Linsengrappen erhöht werden. Das bedeutet, daß die Länge des Varioobjektivs vergrößert werden ir.uß. Ist hingegen |/₂| kleiner als 0,75/₅, dann wird es schwierig, den Astigmatismus und die Komaaberration für den Weitwinkelbereich zu kompensieren.

Die Bedingung (4) betrifft die Brennweite/₃ der dritten Linsengrappe, die in Zusammenhang steht mit der Bedingung (1). Wenn die Brennweite f_s größer als 2Jf₁

ist. um auf diese Weise eine Kompensation der sphärischen Aberration bei jeder Brennweite des Varioobjektivs zu erzielen, dann wird damit der Verschiebeweg der dritten Linsengruppe gegen die vierte Linsengruppe groß, was hinsichtlich der Objektivfassung oder der Außenabmessungen des Objektivs unerwünscht ist. Ist aber die Brennweite/₃ kleiner als 2,2/, dann wird, obgleich es dadurch möglich ist, die sphärische Aberration mit einer geringeren Verschiebung der dritten Linsengruppe zu reduzieren, die Änderung der axialen chromatischen Aberration merklich.

Die Bedingung (5) betrifft die Brennweite/4 der vierten Linsengruppe. Wenn die Brennweite größer als 2.2/, ist, damit der gewünschte Variobereich abgedeckt wird, dann muß der Verschiebeweg der vierten Linsengruppe größer gemacht werden, was eine große Baulänge des Varioobjektivs bedeutet. Ist hingegen die Brennweite /₄ kleiner als 1,8/|, dann werden verschiedene Aberrationen groß, besonücrs der Ben ag der sphärischen Aberration im Telebereich.

In den folgenden Tabellen sind die Konstruktionsdaten der erfindungsgemäßen Varioobjektive aufgeführt, wobei mit / die Objektivbrennweite, mit r_t der Krümmungsradius der /-ten Linsenfläche, mit d_t die Dicke der /-ten Linse oder der /-te Abstand zwischen benachbarten Linsen, mit N₁ der Brechungsindex der /-ten Linse und mit v, die Abbe-Zahl der /-ten Linse bezeichnet ist.

Objektiv I

/=35.97-132

1 :4.l

d,

115,000
67.312

"tOO ΛΛΛ
JOO.lÄÄi

75.596

325,500

1370.000

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-108,316

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126.000

104.599

-225.000

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-45.300

60.078

56,8bO

25.920

-28,750

-16,827

-39,006

1.80
8,20
0.10
6,22

1,11

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1,00
2.39
3,28

2.31

/3
8.07

1,21
11.01
2.10
5,63
3,37
1,20

1,84666 1.61800

1,67000 1.74100 1.64328 1.84666 1.77250

1.54072 1.80518

1.84666 1,66446

1.88300

23.9 63.4

57.3 52.7 47.9 23.9 49.6

47.2 25.4

23.9 35,8

40,8

	35.97	6	50.00	80.00	100.00	132.00
Objektiv- Brenn weite	1.47 34.35 5.80	14.79 26.72 3.35	28.04 15,52 1.08	33.34 10.41 0,39	45.64 4.34 1,59
⁵ /, I₁ /3

/_{1S =} 5.80 = 5.37 /j.„ / = 109,39 = 3.04/ IZ₂I = 27.98 = 0.78/

/₄ = 68^38 = U90/ Objektiv 11

/=36.00-132

I :4.l

13

14

16

17

20

117.780

68.597 435.054

77.697 344,587 850.409

20.382

-106.775

49.710

35.200

127.275

98.500

-208.360

20.253

-46.218

61.360

55.409

25.647

-28.799 -16.827 -43.089

1.80 8.24 0.10 6.13

/ι

1.11

6.23

1.00

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Ii 2.15

I₃

6,60 1.21 12.69 2.10 5.55 3.39 1.20

1.84666 1.61800

1.67000 1.74100 1.64328 1.84666 1.77250

1.54072 1.80518

1.84666 !.66446

1.88300

23.9 63.4

57.3 52.7 47.9 23.9 49.6

47.2

25.4

23.9 35.8

40.8

	Objektiv- Brenn weite	36.00	50.00	80.00	100.00	132.00
45	; M /2 '3	1.38 34.36 5.97	13.43 26,13 2,89	26.99 15,14 0.53	35.77 10.77 0.46	47.01 4.29 1.19
50

/_3S = 5.97=11.26 /_3M /, = 110,227 = 3,06/ |/₂| = 28,26 = 0,79/ /₃ = 86.84 = 2.41/ /4 = 71.73=1,99/

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Varioobjektiv mit einer ersten Linsengruppe, die ein aus einer objektivseitig konvexen, negativen Meniskuslinse und einer objektseitig konvexen, positiven Linse gebildetes Linsenglied und eine einzelstehende, objektseitig konvexe, positive Meniskuslinse aufweist, einer zweiten negativen Linsengruppe, einer dritten nur aus einem einzigen Linsenglied bestehenden Linsengruppe und einer vierten Linsengruppe, die mindestens zwei positive Linsenglieder und eine einzelstehende, objektseitig konkave, negative Meniskuslinse enthält, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten: f.

/=36,00-132

d,

1:4.1