DE3113618A1 - Makroobjektiv - Google Patents

Description

PATENTANWALT :pjpi>i?hysi.; RICHARD LUYKE

Olympus Optical Co., Ltd. oot 7782

Hatagaya 2-43-2, Shibuya-ku, 03.04.1981

Tokio / JAPAN L/Ro

Beschreibung MAKROOBJEKTIV

Die Erfindung bezieht sich auf ein Makroobjektiv und zwar ein Makroobjektiv, bei dem die Aberrationen in einem weiten Vergrößerungsbereich von l,7xbis 8x gut korrigiert sind und das ein hohes Öffnungsverhältnis von 1 : 2,8 besitzt.

Allgemein sollte ein Makroobjektiv eine Änderung der Vergrößerung in einem weiten Bereich ermöglich* so daß mit einem Objektiv ein weiter Bereich von Vergrößerungsmaßstäben Überdeckt werden kann. Da sich jedoch die Aberrationen bei Änderung des Vergrößerungsmaßstabes beträchtlich verändern, können sie kaum über den ganzen Vergrößerungsbereich gut ausgeglichen gehalten werden.

Weiterhin ist es so, daß bei der praktischen Verwendung eines Makroobjektivs dieses auf den Mittelpunkt des Bildes fokussiert wird, wenn die Blende voll offen ist, worauf dann die Blende geschlossen wird, bis die zum Aufnehmen erforderliche Tiefenschärfe erreicht ist. Es ist daher notwendig, daß die beste mittlere Bildstellung bei voll offener Blende mit der in der abgeblendeten Stellung übereinstimmt. Darüberhinaus ist die effektive Öffnungszahl, die als Fe = F(I + ß) ausgedrückt wird, größer und das Bildfeld im Sucher ist dunkler mit zunehmender Vergrößerung. Um eine Fokussierung mit hoher Präzision vorzunehmen, sollte daher ein Makroobjektiv ein Öffnungsverhältnis in der Größerordnung von 1 : 2,8 besitzen.

V -Λ Μ · β ft

Es sind Makroobjektive beispielsweise aus der JP-OS 92230/79 und der JP-AS 3287/73 bekannt. Das Makroobjektiv nach der erstgenannten Druckschrift besitzt zwar ein Öffnungsverhältnis von 1 : 2,8, ist jedoch bezüglich des Vergrößerungsbereiches auf Maßstäbe zwischen l,5x und 5x beschränkt. Das Makroobjektiv nach der genannten Auslegeschrift erreicht ein Öffnungsverhältnis von 1 : 2,8 nur mit einem komplizierten Aufbau aus 5 Linsengliedern mit sieben Linsen, während ein anderes Makroobjektiv mit verhältnismäßig einfachem Aufbau aus vier Linsengliedern mit 6 Linsen mit einem Öffnungsverhältnis von 1 : 4 ^eine ausreichende Lichtstärke aufweist, wodurch die Fokussierung ziemlich schwierig wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Makroobjektiv anzugeben, das auf ein Mindestmaß herabgesetzte Variationen der Aberrationen, insbesondere der sphärischen Aberration, bei einer Veränderung der Vergrößerung in einem Bereich von l,7x bis 8x sicherstellt und bei dem bei den verschiedenen Vergrößerungsmaßstäben die Aberrationen gut korrigiert sind und das ein großes Öffnungsverhältnis von 1 : 2,8 besitzt.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Die Erfindung wird nun anhand erfindungsgemäßer Objektive mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein erfinfindungsgemäßes Makroobjektiv,

Fig. 2-4 Korrekturkurven eines ersten Makroobjektivs nach der Erfindung bei den Vergrößerungsmaßstäben 1,7x, 4x und 8 χ

Fig. 5 bis 7 Korrekturkurven eines zweiten erfindungsgemäßen

Objektivs, bei den zuvor/angegebenen Vergrößerungsrungsmaßstäben und

Fig. 8 bis 10 Korrekturkurven eines dritten erfindungsgemäßen Objektivs bei den angegebenen Vergrößerungsmaßstäben

Um die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen ist es notwendig, die beste Bildposition bezüglich sphärischer Aberration mit der bezüglich außeraxialer Aberration in der abgeblendeten Stellung zusammenfallen zu lassen und diese weiter mit der besten Bildstellung bezüglich .sphärischer Aberration bei voller Öffnung zusammenfallen zu lassen, wobei die Veränderungen in den Aberrationen, die von einer Änderung des Vergrößerungsmaßstabes herrühren, auf ein Minimum herabsetzt und die Variationsrichtungen und das Ausmaß der Aberrationen vergleichmäßigt werden sollen. Es ist weiter notwendig, die absolute Größe der hervorgerufenen Aberrationen kleinstmöglich zu halten. Aus diesem Grunde hat sich bei dem erfindungsgemäßen Makroobjektiv, das aus vier Linsengliedern mit insgesamt sechs Linsen besteht, die Einhaltung der nachstehend aufgeführten Bedingungen, aus den noch im einzelnen zu erläuternden Gründen, als wesentlich erwiesen.

Das erfindungsgemäße Objektiv hat dabei folgenden Aufbau: Das erste Linsenglied ist eine gegenstandsseitig konvexe positive Meniskuslinse, das zweite Linsenglied ein gegenstandsseitig konvexes meniskusförmiges negatives Kittglied aus einer positiven Linse und einer negativen Linse, das dritte Linsenglied ist ein bildseitig konvexes meniskusförmiges negatives Kittglied aus einer positiven Linse und einer- negativen Linse und das vierte Linsenglied eine bildseitig konvexe positive Meniskuslinse.

/12/

Die erfindungsgemäßen Objektive erfüllen die folgenden Bedingungen:

(1) 1,7 < U₁, n₆

(2) 50 <T^? ₁, "^₆, 60 <">?, ^₅

(3) 0,118f <. d₃ + d₄ < 0,128f

(4) 0,184f < d₅ < 0,211f

(5) 1,0 < /r₅ / r₆ / < 1,10

(6) 1.2 < Jr₁₀ / ^J <; 1,36

(7) 1,0 < Jr₈ / r₃ /^ 1,1

(8) 0.95 < (d₃ + d₄) / (d₆ + d₇) < 1,04

worin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs,

n., n_g die Brechungsindizes von erstem und viertem Linsenglied, "ν, , ^p, 'c» g ^die Abbe-Zahlen des ersten Linsenglieds

der gegenstandsseitigen Linse des zweiten Linsenglieds der bildseitigen Linse des dritten Linsenglieds und des vierten Linsenglieds ,

r. , r_3> T₅₁ die Krümmungsradien auf der gegenstands-

J seitige Oberfläche des ersten Linsenglieds

6' 8 10

auf der gegenstandsseitigen und bildseitigen

Oberfläche des zweiten Linsenglied, auf der gegenstandsseitigen und bildseitigen Bildfläche des dritten Linsenglieds und der bildseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds.

do, d., dg, d„ die Dicken der beiden das zweite Linsenglied

bildenden Linsen und der beiden das dritte Linsenglied bildenden Linsen und

dg " den Luftabstand zwischen zweitem und dritten

Linsenglied

Die Bedeutung dieser Bedingungen liegt in folgendem:

Durch Verwendung von Glasmaterialien mit hohen Brechungsindizes, wie es durch die Bedingung (1) für das erste und vierte Linsenglied, die hohen Einfluß auf sphärische Aberration haben, vorgesehen ist, werden Aberrationen insbesondere bezüglich des erzeugten Ausmaßes und der Variation der sphärischen Aberration bei verschiedenen Vergrößerungsmaßstaben auf ein Minimum herabgesetzt. Wenn dieser Bedingung nicht genügt ist, ergeben sich große Aberrationen, die auch variieren.

Durch Verwendung von Glasmaterialien mit niedriger Dispersion, entsprechend Bedingung (2), für das erste und das vierte Linsenglied, die gegenstandsseitige Linse des zweiten Linsenglied und die bildseitige Linse des dritten Linsenglieds wird die Veränderung der chromatischen Aberration zwischen den verschiedenen Vergrößerungsmaßstäben auf ein Minimum herabgesetzt. Wenn dieser Bedingung nicht genügt ist, tritt beträchtliche Variation der chromatischen Aberration auf.

Die Bedingung (3) ist wesentlich zur Korrektur von sphärischer Aberration bei hohen Vergrößerungsmaßstäben. Wenn der untere Grenzwert dieser Bedingung unterschritten wird, tritt beträchtliche sphärische Aberration zur negativen Seite auf und kann nicht mehr korrigiert werden. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (3) überschritten ist, fallen die besten Bildstellungen für die axialen Strahlungen und die außeraxialen Strahlungen nicht mehr zusammen.

Die Bedingung (4) dient dazu, das Auftreten von Koma zu verhindern, die von den an beiden Seiten der Blende angeordneten Linsen hervorgerufen wird. Wenn der obere Grenzwert dieser Bedingung überschritten wird, treten sphärische Aberration und Koma auf. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (4) unterschritten wird, ist andererseits Koma zu unausgeglichen um korrigiert werden zu können.

Die Bedingungen (5) bis (8) sind notwendig zur Korrektur von Verzeichnung und Koma durch Aufrechterhalten einer Symmetrie zwischen den zu beiden Seiten der Blende angeordneten Linsen gruppen. Wenn die oberen oder unteren Grenzwert dieser Bedin gungen nicht eingehalten werden, treten sowohl Koma als Verzeichnung auf.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, ein Glasmaterial mit außerordentlich hoher Dispension, das Werte hat mit

V (- ¹ V - ⁿF)

die größer sind als die eines normalen Glasmaterials für die gegenstandsseitige Linse des zweiten Linsenglieds und die bildseitige Linse des dritten Linsenglieds. Dies ermöglicht eine Korrektur von chromatischer Aberration bezüglich der "g" Linie indem die Brechungsindizes für die "g" Linie hoch gewählt werden.

Es werden nun die Daten erfindungsgemäßer Makroobjektive angegeben, wobei die Tabelle 1 die Daten eines ersten erfindungsgemäßen Objektivs, die Tabelle 2 die Daten eines zweiten erfindungsgemäßen Objektivs und die Tabelle 3 die Daten eines dritten erfindungsgemäßen Objektivs enthält.

IS

Tabelle 1	α	- 6,448	ni	- 1,72916	K	- 54,68
r « 44,067	ϊ		1
	d9	- 0,474			Y
r . 422,461	2
	d3	« 9,238	n9	- 1,617		- 62,79
r_ - 31,229	O		C.
	d4	» 3,027		- 1,7495		- 35,27
r « 305,343	H		J		V
	d5	- 20,24
r. * 23,375	3
	dß	- 3,053		* 1,804		- 46,57
r » -22,540	D
	d7	- 9,212		» 1,617		m 62,79
r„ « 1002,356	I		O
	dfl	- 1,763
r - -33,421	O
		- 5,659	"ft	« 1,755	- 52,33
r - -701,974	y		O
r,„ - -58,009

f - 100,

n, - 1,72916,

η₆ - 1,755

\ - 54,68,

Ϋ * 62,79, 5

|r₅/r₆j- 1,037,

- 52,33,

12,265,

1,316

- 62,79 . - 20,24

(d

(d₆ + d₇)

Tabelle 2	43,339	dl	- 6,	689	nl	- 1,72916	\	- 54,68
		1			1		Λ
1	397,833	d2	- 0,	771
ro -		C.					J)
2	32,131	dq	- 8,	450	n9	- 1,617	r.	- 62,79
Γ, -		J			C.		C.
3	332,835	άΔ	- 3,	842	ru	- 1,7495	^3	- 35,27
r„ ■		**			•i
4	23,613	dS	« 19	,166
		D					V4
5	-22,311	dfi	- 3,	163	ηΔ	- 1,804	•κ	- 46,57
Γ- -		O
6	677,820	d7	- 9,	221		- 1,617	D	« 62,79
		I			O
7	-33,740	da	- 0,	795			V C
		O					O
8	-621,241	d9	- 6,	118	n6	- 1,755		- 52,33
Tn ■
9	- -55,058
Γ10

f . 100, Ti₁ - 1,72916, n_ß - 1,755

j^ - 54,68, ^r6- 52,33, ^₂ - 62,79

>₅ » 62,79, d₃ + d₄ - 12,292, dg - 19,166

r₅ / rj - 1.058. ) r₁₀ / P₁

r₈ / P₃) - 1,050, (d₃ + d₄) / (d₆ + d₇) - 0,993

Tabelle 3

T₁ - 44,019

X	419,364	dl	- 7,108	nl "	1,72916 V
		d2
d	31,332	d3	- 0,395
v~ *		d4
ό	362,464	H	- 9,250	np -	1,617 "V
Γ m		d5		e
	23,368		- 3,011	n3 -	1,7495 V
r_ ■
	-22,266	d7	- 20,277
		I		ηΔ "
D	-8503,992	de	- 3,017	*♦	1,804 y
r7 ·		B		ns "	■5
I	-33,338	d9	- 9,279	3	1,617 V
r» ■		y
	-550,872	- 0,5
			"ft "
	- -56,032	• 6,844	O	1,755 V
Γ10
	\ m 54,68
I
2 - 62,79
3 - 35,27
>
4 - 46,57
I
5 - 62,79
6 - 52,33

f - 100,

1,72916,

n₆ - 1,755

^₁ - 54,68,

52,33,

- 62,79

^₅ · 62,79,

12,261,

20,277

^r5 * ^r6

1,049,

r₁₀ /T₁I- 1,273

^Γ8 Ι ^r3

- 1,064,

(d₃ + d₄) / (d₆ + d₇) - 0,997

worin bezeichnen:

^ri ~ ^Γ1Ο ^die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d. - d_g die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n^ - n_& die Brechungsindizes der Linsen, V₁ - ν die Abbe-Zahlen der Linsen und

f die Brennweite des Objektivs.

Bei den erfindungsgemäßen Objektiven ist ein Glasmaterial mit θ ρ gleich 0,543 bei ~& = 62,8 für die gegenstandsseitige Lin-

gi¹ U

se des zweiten Linsenglieds und des bildseitigen Linse des dritten Linsenglieds verwendet (ein normales Glasmaterial hat θ_ρ = 0,537 odeffähnlich bei "^ = 62,8).

Die Korrekturkurven dieser erfindungsgemäßen Objektive sind sind in Fig. 2 bis Fig. 10 dargestellt. Fig. 2, 3, und 4 veranschaulichen den Korrektionszustand des ersten erfindungsgemäßen Objektivs bei den Vergrößerungsmaßstäben l,7x, 4x und 8x. Fig. 5, 6, und 7 veranschaulichen den Korrektionszustand des zweiten erfindungsgemäßen Objektivs bei den Vergrößerungsmaßstäben l,7x, 4x und 8x und Fig. 8, 9 und 10 veranschaulichen den Korrektionszustand des dritten erfindungsgemäßen Objektivs bei den Vergrößerungsmaßstäben l,7x, 4x und 8x. Von den Aberrationen ist Koma bei einem Öffnungsverhältnis von 1 : 3,5 angegeben. Auf diese Weise sind alle außeraxialen Aberrationen beim Öffnungsverhältnis 1 : 3,5 korrigiert, da das erfindungsgemäße Makroobjektiv auf ein

öffnungsverhältnis von 1 : 3,5 durch Schließen der Blende zum Photografieren eingestellt ist, nachdem es mit einem Öffnungsverhältnis von 1 : 2, 8 fokussiert worden ist.

Zusätzlich werden nachstehend die Seidel Koeffizienten des ersten erfindungsgemäßen Objektivs bei Einstellung fUr einen Vergrößerungsmaßstab von 1, 7 angegeben.

Sphärische Aberration	Astigmatismus	Koma	Verzeichni	ang Petzv
93.0404	0,0170	1,2587	0,0394	2,8942
1,2536	1,8420	-1,5196	-1,8668	-0,3019
13,1921	0,1338	1,3284	0,3856	3,6955
-5,5526	-0,9298	2,2722	0,3615	0,0464
-43,5899	-0,9671	-6,4926	-0,9697	-5,5432
-79,2389	-0,9899	8,8568	0,7791	-5,9802
-7,8097	-1,4736	-3,3924	-0,6485	-0,0193
7,0569	0,1343	-0,9735	-0,4949	3,4531
1,1263	1,9604	1,4859	2,3418	-0,1854
25,0882	0,1800	-2,1248	-0,2052	2,2430

Summe: 4.5664

-0,0930

0,6990

-0,2777

0,3021

Wie sich aus der Beschreibung und den Daten der erfindungsgemäßen Objektive ergibt, ist das erfindungsgemäße Objektiv für ein hohes Öffnungsverhältnis von 1 : 2,8 ausgelegt, wodurch es die Fokussierung erleichtert, wobei gleichzeitig die Aberrationen auf niedriges Niveau herabgesetzt und die Variation der Aberrationen, die sich bei Änderungen des Vergrößerungsmaßstabes ergeben, auf ein Mindestmaß herabgesetzt sind, sodaß günstige Aufnahmebedingungen gegeben sind.

Claims (6)

1. ANSPRÜCHE

   Makroobjektiv

   IJ Makroobjektiv dadurch gekennzeichnet, aaß das aus einem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konvenxen positiven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied in Form eines gegenstandsseitig konvexen meniskusförmigen negativen Kittglieds aus einer positiven Linse und einer negativen Linse, einem dritten Linsenglied in Form eines bildseitig konvexen negativen meniskusförmigen Kittglieds aus einer positiven und einer negativen Linse und einen vierten Linsenglied in Form einer bildseitig konvexen positiven Meniskuslinse bestehende Linsensystem den folgenden Bedingungen genügt:

   (1) 1,7 <n₁, n

   (2) 50 <f_lt "Ρ

   (3) 0,118f < d₃

   (4) 0,184f < d₅

   60<

   ₂,
   0,128f

   (5) 1,0 <

   (6) 1,2 <

   (7) 1,0 <

   (8) 0,95 <

   / r.

   0,211f

   < 1,10

   d₇)

   1,04

   worin bezeichnen:

   f die Brennweite des Objektivs,

   n,, n_ft die Brechungsindizes vom ersten und viertem Linsenglied,

   -1? T? f T?

   1' 2' 5' 6 ^{die Abbe}~^{Zahlen des} ersten Linsenglieds der

   gegenstandsseitigen Linse des zweiten Linsenglieds der bildseitigen Linse des dritten Linsenglieds und des vierten Linsenglieds,

   r, , r_o, r_c die Krümmungsradien auf der gegenstandsseir_, r_o und r, _o tigen Oberfläche des ersten Linsenglieds auf

   D O IU

   der gegenstandsseitigen und bildseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds, auf der gegenstandsseitigen und bildseitigen Bildfläche des dritten Linsenglieds und der bildseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds.

   d₃, d-, dg, d„ die Dicken der beiden das zweite Linsenglied

   bildenden Linsen und der beiden das dritte Linsenglied bildenen Linsen und

   dg. den Luftabstand zwischen zweitem und drittem

   Linsenglied
2. 2. Makroobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenstandsseitige Linse des zweiten Linsenglieds und die bildseitige Linse des dritten Linsenglieds aus einem Glasmaterial mit hohem θ „ Werten bestehen, wobei θ _F definiert ist als η - n„

   ⁿf - ⁿc.
3. 3. Makroobjektiv nach Anspruch !gekennzeichnet durch die folgenden Daten + 5 %

   Tabelle 1 « 44,067 d, - 6,448 ⁿi " 1,72916 JL - 54,68 r, 1 1 1 - 422,461 d_? - 0,474 ·> ^ΓΡ 2 d « 31,229 ^ά1 « 9,238 1,617 C.
   —\ - 62,79 Tr, O C. J - 305,343 ^d4 » 3,027 ru « 1,7495 - 35,27 = 23,375 ^d^ « 20,24 .,7 r,- D b - -22,540 d_fi - 3,053 1,804 - 46,57 r_fi O O - 1002,356 d₇ - 9,212 1,617 « 62,79 / D 7 - -33,421 ^dfl - 1,763 r„ σ V
   C O - -701,974 d_q - 5,659 "fi " 1,755 W - 52,33 y D 9 ^ « -58,009 r,,

   100,

   1,72916,

   n_ß - 1,755 ο

   54,68, 62,79,

   52,33,

   12,265,

   « 62,79 . - 20,24

   1,037,

   1,316

   Zr₃), 1,070,

   (d₃ + d₄) I (d₆ + d₇)

   VV {!MM*

   worin bezeichnen:

   ₁ γ.* die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

   . . . .dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

   H₁ ...n_ die Brechungsindizes der Linsen,

   '. "P-. die Abbe-Zahlen der Linsen und ι... ο

   die Brennweite des Objektivs.
4. 4. Makroobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Daten ± 5 %

   Tabelle 2 r - 43,339 ^dl - 6,689 ⁿ1 - 1,72916 1 - 54,68 X J. Γ . - 397,833 ^d? - 0,771 _Γ d. j ά - 32,131 - 8,450 n_ - 1,617 Ύ - 62,79 ^ΓΛ C ⁶ - 332,835 ^d4 - 3,842 ⁿ3 » 1,7495 ^r3 - 35,27 - 23,613 ^d5 - 19,166 ^{7 d}fi r_fl - -22,311 D - 3,163 = 1,804 H - 46,57 ^d7 ^V5 ^rQ - 677,820 I - 9,221 * 1,617 - 62,79 y ^da D Γ. , - -33,740 ο - 0,795 ^dQ ft - -621,241 y « 6,118 "ft =» 1,755 - 52,33 O ^ = -5b,058

   f - 100 ,68, 1 ,058 1, 72916, 292, ^η6 - 1, 755 54 ,79, 52 ,33, / T₁ 2 - 62 ,79 62 61 " - 12, -. = 19 ,166 ^r5 / Γ ^Γ10 ,27

   r₈ / r₃J - 1,050,

   (d₃ + d₄) / (d₆ + d₇) - 0,993

   worin bezeichnen:

   ^rl · · ·^Γ10 ^{die KrUmmun}8sradien der Linsenoberflächen,

   d. , , ,dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

   n. ...n₆ die Brechungsindizes der Linsen,

   ι ··· 6 ^^^e Abbe-Zahlen der Linsen und f die Brennweite des Objektivs.
5. 5. Makroobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Daten _+ 5 %

   Tabelle 3

   - 44,019
   « 419,364

   - 31,332

   - 362,464
   ■ 23,368

   « -22,266

   - -8503,992

   - -33,338
   « -550,872

   » -56,032

   7,108

   0,395

   9,250

   3,011

   20,277

   3,017

   9,279

   0,5
6. 6,844 η_χ « 1,72916 "V? . 54,68

   η₂ - 1,617 V₂ - 62,79

   η₃ « 1,7495 V₃ - 35,27

   1,804
   1,617

   - 46,57 . 62,79

   n₆ - 1,755 V₆- 52,33

   f - 100,

   1,72916, - 1,755

   54,68,

   ₆ - 52,33, ₂ = 62,79

   - 62,79,

   ^Γ8 * ^r3

   1,049,

   - 1,064,

   12,261,

   20,277

   / rj - 1.273

   (d₃ + d₄) / (d₆ + d₇) - 0,997

   worin bezeichnen: ^Γ ·^Γΐο die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

   d-...dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

   η-...η₆ die Brechungsindizes der Linsen, "V^, .. ."^L die Abbe-Zahlen der Linsen und f die Brennweite des Objektivs.