DE3127338A1

DE3127338A1 - "varioobjektiv"

Info

Publication number: DE3127338A1
Application number: DE19813127338
Authority: DE
Inventors: Kunio Tokyo Konno; Toshihiro Kawasaki Sasaya; Tomowaki Kawasaki Takahashi
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1980-07-11
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS5719709A; US4437733A; JPS6119012B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Varioobjektiv, speziell auf ein solches mit einem Vergrößeriings-Änderungssystem aus drei Gruppen, nämlich einem Fokussierteil mit positiver Brechkraft, einem Variatorteil mit negativer Brechkraft und einem Kompensatorteil mit negativer Brechkraft, und mit einem Relaislinsensystem.

In neuerer Zeit sind als Folge der Weiterentwicklung von Bildaufnahmeröhren Videokameras erhältlich mit ausreichend guten Eigenschaften hinsichtlich Auflösungsvermögen:, Farbausgleich und verschiedenen Bildaufnahmeeigenschaiten für übliche 25,4 mm-Röhren'(1 Zoll) und 50,8 mm-Röhren ( 2 Zoll) und sogar für 16,3 mm-Röhren (2/3 Zoll). Im Hinblick hierauf sind kompakte und leichte Varioobjektive mit hoher Öffnung und großem Zoom-Verhältnis (= Verhältnis von größter zu kleinster Brennweite) zur Verwendung für 16,3 mm-Röhren als die Aufnähmeobjektive von Videokameras insbesondere für den Hausgebrauch wünschenswert geworden» Leider kann von den derzeit kommerziell erhältlichen Varioobjektiven nicht gesagt werden, daß sie kompakt und leicht sowie hoch geöffnet sind, es ist daher ein Bedürfnis nach Varioobjektiven, die in dieser Richtung verbessert sind, entstanden.

- 15 - ■■ -■

Generell wird beim Entwurf von Varioobjektiven angestrebt, · die Gesamtlänge des Objektivs zu reduzieren und die Anzahl der Linsen zu minimalisieren, um kompakten Aufbau und geringes Gewicht zu erreichen. Andererseits stehen diesem Bestreben zahlreiche Schwierigkeiten bei der Realisierung entgegen.

So ist es zunächst zur Verringerung der Gesamtobjektivlänge unter allen Umständen notwendig, das Vergrößerungs-Änderungssystem klein zu machen. \Ienn aber dabei versucht wird, das Vergrößerungs-Änderungssystem durch Erhöhen der Brechkraft des Variatorteils klein zu machen? was bei den das Vergrößerungs-Änderungssystem bildenden Gruppen als die wirksamste Maßnahme zum Kleinmachen des Vergrößerungs-Snderungssystems angesehen wird, dann würde eine starke Krümmung einer jeden Fläche der den Variatorteil bildenden Linsen vorzusehen sein, und man erhielte erhöhte Aberrationsbeträge. Unter solchen Bedingungen ist es sehr schwierig, die sphärische Aberration, die Koma und den Astigmatismus im ganzen Vergrößerungs-Änderungsbereich gut zu korrigieren.

Für das Relaislinsensystern ist es bei Vervrendung als das optische System für eine Videokamera oder dgl. ferner notwendig, die Austrittspupille des Linsensystems im wesentlichen nach unendlich zu verlegen, d. h., das System als telezentrisches optisches System auszubilden, so daß die Brechkraftanordnung des Relais-

linsensystems und damit unvermeidlich der kompakte Aufbau des Varioobjektivs begrenzt ist.

Es ist auch sehr schwierig, eine hohe Öffnung unter Verwendung einer begrenzten Linsenzahl zu realisieren.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Varioobjektiv bereitzustellen, das kompakt und leicht ist und das eine hohe relative öffnung und ein hohes Zoom-Verhältnis besitzt.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe für ein Varioobjektiv der vorausgesetzten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Wachstehend ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert; es zeigen:

Figuren 1 bis 4 den Objektivaufbau eines ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiels bei einer mittleren Brennweite und

Figuren 5A, 5B, 5C bis 8A, 8B, 8C den Korrektionszustand der Ausführungsbeispiele nach Figuren 1 bis 4.

Das vorliegende Varioobjektiv umfaßt ein Vergrößerungs-Änderungssystem und ein nachgeschaltetes Relaislinsensystem. Das Vergrößerungs-Änderungssystem ist aufgebaut, von der Objektseite her gesehen, aus einer ersten Gruppe als dem Fokussierteil mit positiver Brechkraft und einer Brennweite f^, einer zweiten. Gruppe als dem Variatorteil mit negativer Brechkraft, das längs der optischen Achse zur Änderung hauptsächlich der Brennweite \rerschieblich ist und eine Brennweite f_? besitzt, und einer dritten Gruppe als dem Kompensatorteil, der negative Brechkraft besitzt, zum Halten des Bildebenenortes , der als Folge einer Variatorbewegung fluktuiert, an vorbestimmter Stelle vorgesehen ist und eine Brennweite f, besitzt. Letzterer, ist aufgebaut - wiederum von der Objektseite her gesehen, aus einer vierten Gruppe einer Brennweite f# als die Relaissystem-Vordergruppe mit positiver Brechkraft und einer fünften Gruppe einer Brennweite f,- als die Relpissystem-Hintergruppe mit gleichfalls positiver Brechkraft. Dabei ist die vierte Gruppe aufgebaut aus drei konvexen Linsenkomponenten, von denen v/enigstens die mittlere eine Kittkomponente mit bildseitig konvexer Kittfläche ist, während die fünfte Gruppe eine oder zwei konvexe Linsenkomponenten besitzt, von denen wenigstens eine eine Kittkomponente mit objektseitig konvexer Kittfläche ist. Das Vario-

objektiv erfüllt die folgenden Bedingungen: 1.7 < !^l < 2.4

60

60 > V_BP - V_BN > 20

0.7 < I- < 1.5

⁵.

1.0 < If < 5.0 . <⁶>

Hierin bedeuten:

R den Krümmungsradius der Kittfläche der mittleren Kittkomponente in der vierten Gruppe,

^ΎΑΡ ^{unci V}AN ^{die AlDbe}-2ahlen der positiven und der negativen Linse, die die mittlere Kittkomponente in der vierten Gruppe bilden,

Ro den Krümmungsradius der Kittfläche der Kittkomponente in der fünften Gruppe,

Vgp und Vg₁T die Abbe-Zahlen der positiven und der negativen Linse, die die Kittkomponente in der fünften Gruppe bilden,

F^ die Brennweite dos Gesamtsystems beim Weitwinkel-Ende ,

fc die Brennweite der fünften Gruppe,

D den Abstand zwischen den Hauptebenen von vierter und fünfter Gruppe,

Rc den Krümmungsradius der Vorderfläche der positiven Linsenkomponente in der fünften Gruppe und

Bf die Schnittweite.

Die obigen Bedingungen seien nachstehend erörtert. Da das vorliegende Varioobjektiv auf kompakten Aufbau abhebt, wird die Brechkraft jeder Gruppe groß gemacht; das Auftreten von Aberrationskomponenten höherer Ordnung der verschiedenen Aberrationen wie sphärischer Aberration, Koma und chromatischer Aberration ist daher beachtlich, und es ist wesentlich,eine gute Korrektion über den gesamten Vergrößerungs-Änderungsbereich zu bewirken. Vorliegend wird deshelb die mittlere der drei positiven Linsenkomponenten, die die vierte Gruppe bilden, als Kittkomponente ausgebildet, deren Kittflächen-Krümmungsradius durch Bedingung 1 bestimmt ist, und wird weiterhin eine Kittfläche in der fünften Gruppe vorgesehen, deren Krümmungsradius durch Bedingung 2 bestimmt ist. Wenn diese Kittflächen

Krümmungsradien haben, die die oberen Grenzen der Bedingungen 1 und 2 stärker überschreiten., darm wird die Korrektur der chromatischen Aberration schwierig, und wird es unmöglich, ein gutes Abbildungsverhalten über den gesamten Vergrößerungs-Änderungsbereich aufrecht zu halten. Wenn andererseits die Krümmungsradien dieser Kittflächen die unteren Grenzen der Bedingungen 1 und 2 stärker überschreiten, dann treten Komponenten höherer Ordnung der sphärischen Aberration, Koma und chromatischen Aberration etc. stärker auf, und es wird schwierig, diese durch einen einfachen Aufbau zu korrigieren, bei dem die vierte Gruppe drei Komponenten und die fünfte Gruppe maximal zwei Komponenten umfassen. Wenn insbesondere der Krümmungsradius der Kittfläche in der fünften Gruppe zu klein wird, dann wird die Asymmetrie der Koma für kurzwelliges Licht bei der g-Linie (435,8 nm) merkbar groß. Venn der Krümmungsradius jeder Kittfläche klein wird, dann wird die Linse notwendigerweise dick und schwer, was mit dem Bestreben, die Linse leicht zu machen nicht vereinbar ist. Wenn insbesondere die vierte Gruppe dick gemacht wird, dann verschiebt sich die Hauptebene dieser Gruppe zur Bildseite und führt zu mechanischer Kollision mit der dritten Gruppe, die eine bewegliche Gruppe ist, so daß dieses dem Bestreben, das Zoom-Verhältnis zu vergrößern, entgegenläuft.

Die Bedingungen 3 und 4 sind zur Unterstützung der Bedingungen 1 und 2 notwendig.

— 21 — - · - - ■

Die Bedingung 5 dient zur Verlagerung der Austrittspupille im wesentlichen nach unendlich, um das optische System telezentrisch zu machen. Wenn die untere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, liegt die Austrittspupille zu nahe der Bildseite von der Objektseite; und umgekehrt kommt, wenn die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, die Austrittpupille zu nahe zur Bildebene vom Unendlichen her auf der Bildseite. Dieses steht dem Bestreben entgegen, das System telezentrisch zu halten.

Der Grund, warum das System telezentrisch gemacht wird, liegt in der Verwendung bei Videokameras; während diese Bedingung bei üblichen Laufbild-oder Stehbildkameras und dgl. nicht erforderlich ist. Mit einer Einzelröhrentyp-Farbbildaufnahmeröhre oder einer CCD-Bildaufnahmeplatte ist es üblicherweise notwendig, die drei Farben blau, grün und rot zu separieren und hiervon elektrische Signale abzunehmen. Dieses erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Streifenfilters auf der Bildebene. Wenn dann der Lichtstrahl auf das Streifenfilter nicht annähernd senkrecht einfällt, dann kann ein

(Farbausrichtung)

Farbaufzeichnungsfehler/resultieren. Bei einer Drei-Röhren-Typ-Aufnahmekamera, beispielsweise ENG oder dgl., wird ein die drei Farben auflösendes Prisma benutzt und auch hier · muß der Lichtstrahl im wesentlichen senkrecht einfallen, um die Spektraleigenschaften des Prismas gleichförmig zu

halten, so daß das System ebenfalls telezentrisch sein muß. D. h. sowohl bei einer Einröhren- als auch einer Mehrröhren-Fernsehaufnahmekamera muß das optische System telezentrisch sein.

Wenn jedoch nur der Hauptsträhl telezentrisch ist, dann exzistiert noch eine große Differenz in der Lichtmenge zwischen dem oberen Halbstrahlenbündel oberhalb des Hauptstrahls und dem unteren Halbstrahlenbündel unterhalb des Hauptstrahls, so daß auch hier ein Farbaufzeichnungsfehler (Farbausrichtüng) entsteht, was nicht erwünscht ist. Wenn eine große Differenz zwischen diesen beiden Bündeln vorhanden ist, muß die TeIezentrizität des Hauptstrahls manchmal durch Ablenkung innerhalb eines gewissen Bereichs korrigiert werden. Eine solche Korrektion· wird innerhalb des Bereichs der Bedingung 5 ermöglicht.

Die Bedingung 6 dient zur Verhinderung von Geisterbildern (ghost). Üblicherweise wird, wenn der Entwurf ohne Rücksicht auf das Auftreten von Geisterbildern erfolgt, das von der Filmoberfläche oder den Oberflächen der verschiedenen Bildaufnahmeröhren reflektierte Licht an der objektseitigen Oberfläche jeder Linsenkomponente der Relaishintergruppe reflektiert' und erreicht erneut die Bildebene, um die Bildqualität herabzusetzen. Dieses kann aber durch Einhalten der Bedingung verhindert v/erden. Wenn die untere Grenze dieser Bedingung

überschritten wird, wird die Krümmung der Fläche groß und das reflektierte Licht wird auf die Bildebene konzentriert, um Geisterbilder zu erzeugen. Wenn die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, ist dieses zwar vorteilhaft zur Verhinderung von Geisterbildern, aber es wird dann schwierig, die restliche sphärische Aberration und die Koma zu korrigieren.

Diese Situation gilt auch für die zv/eite oder in einigen Fällen auch für die dritte konvexe Linsenkomponente der Hintergruppen-Linsenkomponenten von der Bildseite aus, und des v/eiteren auch für die konvexe Linsenkomponente der Vordergruppen-Komponenten .

Für das vorliegende Varioobjektiv ist weiterhin folgender Aufbau wünschenswert:

- die erste Gruppe umfaßt eine positive Linsenkomponente mit konvexer Vorderfläche und einer Kittfläche sowie eine positive Meniskuskomponente mit konvexer Vorderfläche;

- die zweite Gruppe umfaßt eine negative Meniskuskomponente mit konvexer Vorderfläche und eine negative Linsenkomponente mit konvexer Vorderfläche und einer Kittfläche;

- die dritte Gruppe umfaßt eine negative Linsenkomponente mit stärker gekrümmter Vorderfläche;

- die vierte Gruppe umfaßt eine positive Linsenkomponentc mit stärker gekrümmter Hinterfläche, eine positive bikonvexe Linsenkomponento' mit konvexer Hinterilüche und einer Kittfläche, sowie eine« positive Linsenkoinponontc .

mit stärker gekrümmter Vorderfläche; und

- die fünfte Gruppe umfaßt eine oder zwei positive Linsenkomponenten, von denen die objektseitige als eine positive Linsenkomponente mit konvexer Vorderfläche und einer Kittfläche ausgelegt ist.

In dieser Ausbildung sollte das Varioobjektiv wünschenswerterweise noch folgende Bedingungen erfüllen:

0.5 < |L < 1.5 (7) T

-5.0 < |j- < -3.7 (8)

2.5 < |i- < 3.0 (9)

-3.0 ^ra ^{+ r}b -1.5 (10)

hierin bedeuten:

Fm die Brennweite des Gesamtsystems beim Tele-Ende und

r und r, die Krümmungsradien von Vorder- bzw. Hinterfläche der positiven Meniskuslinsenkomponente in der ersten Gruppe.

Bedingung 7 bestimmt die Brechkraftverteilung der ersten Gruppe im gesamten System und ist vorteilhaft dafür, das gesamte Linsensystem kompakt auszubilden. Wenn die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, wird das Linsensystem entgegen dem angestrebten Ziel lang, und wenn die untere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, dann wird zwar das Linsensystem kompakt, aber gleichzeitig wird die erforderliche mechanische Genauigkeit ein Problem, insbesondere die Genauigkeit der Nockenverschiebungskurve. Wenn hier die Anforderungen zu groß werden, kann diese im Rahmen der üblichen Fertigungsgenauigkeit nicht mehr eingehalten werden und das Abbildungsverhalten wird unerwünschterweise verschlechtert. Sonach ist der Bereich der Bedingung 7 einzuhalten.

Die Bedingung 8 bestimmt die Bewegungsbeziehung für die Brennweitenänderung zwischen der zweiten Gruppe, die der Variatorteil ist, und der dritten Gruppe, die der Kompensatorteil ist. Wenn die obere Grenze dieser Bedingung über- ' schritten wird, wird der Bewegungsbetrag des Kompensatorteils erhöht und es wird schwierig, das Vergrößerungsänderungssystem klein zu machen; wenn andererseits die untere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, dann wird es zwar möglich, das Vergrößcsrungsänderungs system klein zu

machen, aber die Verschiebungskurve des Kompensatorteils wird zu einer scharfen Kurve auf der langbrennweitigen Seite, so daß der Aufbau der Linsenfassung unvermeidlich kompliziert wird. Soweit Aberrationen betroffen sind, wird bei Unterschreiten der unteren Grenze der Bedingung 8 die Petzval-Summe beeinträchtigt, und es wird schwierig, den Astigmatismus in gutem Ausgleich mit den anderen Aberrationen zu korrigieren, und es wird dann auch schwierig, die sphärische Aberration und die Koma einschließlich der chromatischen Aberration im ganzen Vergrößerungs-Änderungsbereich gut zu korrigieren. Wenn die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, dann ist zwar die Korrektion einer jeden Aberration leicht, aber der kompakte Aufbau des Systems wird, wie erwähnt, schwierig erreichbar.

Die Bedingung 9 dient zur Begrenzung des Durchmessers der vorderen Linse durch den Einfluß.schiefer Lichtstrahlenbündel bei sehr kurzen Entfernungen, während die Größe des Vergrößerungs-Änderungssystcms klein gemacht wird, und zur Begrenzung der Petzval-Summe des gesamten Systems auf die positive Richtung. Wenn die untere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, tendiert die Petzval-Summe in negative Richtung, und die Brechkraft der negativen Linsenkomponente in der dritten Gruppe wird unvermeidlich so stark, daß es

ausgesprochen schwierig wird, dieses durch Linsenkoraponenten in den anderen Gruppen zu korrigieren. \Ienn die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, nehmen Gesamtlänge dos Objektivs und der Durchmesser der Fr'ontlinse zu.

Bedingung 10 dient dazu, die sphärische Aberration auf der langbrennweitigen Seite auskorrigiert zu halten und die Abweichung der Senusbedingung zu verringern. Wenn die untere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, erhöht sich die Abweichung dor Senusbcdingung in negativer Richtung und, wenn die obere Grenze überschritten wird, erhöht sich die Abweichung der Senusbedingung in positiver Richtung. Dieses ist unerwünscht.

Weiterhin ist es für das vorliegende Varioobjektiv wünschenslirert, daß die Brennweiten fι , fj., f3 , f 4. und f s der einzelnen Linsengruppen mit der Brennweite Fw des Gesamtsystems auf der Weitwinkelseite durch folgende Bedingungen verknüpft sind;

5.0F_w<	f 1 <	: 8	*^0Fw	(11)
¹-^opw^<	If₂!	<	2.0F W	(12)
	Jf₃,	<	5.0F_w	(13)
1.5F_W <	*^f <**	2.	^5FW	(14)
2.5F_W <	^f5 <	5.	5F_W	(15)

Nachstehend sind Ausführungsformen beschrieben.

Die erste Ausführungsform nach Fig. 1 ist ein lichtstarkes 6-fach Varioobjektiv mit einer Brennweite von 11,5 bis 69 mm und einer F-Zahl von 1,2. Ein Halbprisma zum Abzweigen des ßucherstrahlengangs ist zwischen der vierten und. der fünften Gruppe eingesetzt.

Im Vergleich zur Lichtstärke dieses Objektivs, die bis zu einer F-Zahl von 1,2 geht, ist die Gesamtlänge des Systems . bis zu 162,7 mm kurz und ist der effektive Durchmesser der Frontlinse auf 53,5 mm minimalisiert. Dieses Objektiv hat ein praktisch ausreichendes Abbildungsverhalten bis zu der sehr kurzen Entfernung von 0,93 m. Darüberhinaus hat dieses Objektiv einen Aufbau, bei dem Geisterbilder durch Lichtreflektion von der BildaufnähmeOberfläche eliminiert ist und Farbausrichtung kaum auftreten kann. Die zweite Ausführungsform nach Fig. 2 und die dritte Ausführungsform nach Fig. 3 sind Beispiele für ein Objektiv mit einem Zoom-Verhältnis von 8, einer Brennv/eite von 11 - 88 mm und einer F-Zahl von 1,6. Letzteres ist ein Beispiel, bei dem das Vergrößerungs-Änderungssystem des ersteren gemeinsam benutzt wird und ein Halbprisma in die vierte Gruppe des Relaislinsensystems eingesetzt ist und die' fünfte Gruppe durch ein einzelnes Kittglied gebildet ist.

Die Objektive nach dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel sind für ihre hohe Vergrößerung kompakt und ermöglichen Nahaufnahmen bis zu 1,05 m für das zweite Ausführungsbeispiel und bis zu 0,74 m für das dritte Ausführungsbeispiel. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist ■ die Gesamtlänge 140 mm und beträgt der effektive Durchmesser der Frontlinse 53,5 mm. Ein viertes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Es hat ein Zoom-Verhältnis von 10, eine Brennweite von 10,5 - 105 mm und eine F-Zahl γοη 1,6. Trotz seiner hohen Vergrößerung ist auch diese Ausführungsi?fei5pit1 relativ kompakt bei einer Gesamtlänge von 163,7 mm,

mm . einem effektiven Durchmesser der Frontlinse von 63,7 und einer Objektmindestentfernung von 1,29 in.

Die Figuren 1-4 zeigen die Ansichten der vier Ausführungsformen bei einer Einstellung auf eine mittlere Brennweite. Außerdem ist dort für die Objektentfernung unendlich der Verlauf des axialen Lichtstrahlenbündels mit ausgezogenen Linien eingezeichnet, und ein schiefes Lichtstrahlenbündel unter dem maximalen Bildfeldwinkel in gestrichelten Linien.

Die numerischen Daten des ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiels sind den Ansprüchen 6, 7, 8 bzw. 9 zu entnehmen. Dort bedeuten:

rl, r2, r3' ... die Krümmungsradien der einzelnen Linsenflächen,

d1, d2, dj5 ... die Scheitendicken "bzw. Luftabstände der einzelnen Linsenglieder,

n1, n2, n3 ... und v1, v2, v3 ...

d. . Brechungsindizes bzw. die Abbe-Zahl der einzelnen Linsenglieder bei der d-Linie,

sämtlich von der Objektseite her fortlaufend durchnumeriert, und

Bf die Schnittweite.

In den Tabellen ist außerdem, ebenso auch in den Bedingungen 1-15, abweichend von der üblichen Praxis der dezimale" Nullpunkt durch einen Punkt bezeichnet.

Vie gezeigt, sind die Vergrößerungs-Ä'nderungssysteme der einzelnen Ausführungsformen sämtlich vom selben Konstruktiontyp, und bezüglich des HauptObjektivs konnten Zoom-Verhältnisse von 6-10 mit praktisch demselben Konstruktionstyp mit der Ausnahme erhalten werden, daß die fünfte Gruppe entweder zwei oder eine Komponente umfaßt.

Die Figuren 5, 6, 7 und 8 zeigen den Korrektionszustand der Ausführungsformen nach Figuren 1,2, 3 bzw. 4. Im einzelnen zeigen die Figuren 5A - 8A, 5B-8B und 5C-8C den Korrektionszustand bei Einstellung des Objektivs auf die kürzeste Brennweite F-.r (VJ'eitwinkelseite), auf die mittlere Brennweite F™ bzw. auf die längste Brennweite F^ (Telefoto-Seite). In den Figuren stellen jeweils dar

(a) die sphärische Aberration bei der d-Linie (λ = 587,6 nm) und der g-Linie (λ = 435,8 nm),

(b) den Astigmatismus für die d-Linie,

(c) die Verzeichnung für die d-Linie,

(d) die Koma für die d-Linie und die g-Linie bei maximalem Bildfeldwinkel und

(e) die axiale Aberration für die d-Linie bei maximalem Bildfeldwinkel, einem mittleren Bildfeldwinkel und auf der Achse.

Man sieht aus diesen Aberrationsdiagrammen, daß die einzelnen Aberrationen bei allen Ausführungsformen ausreichend gut korrigiert sind.

Wie gezeigt, kann durch die Erfindung ein Varioobjektiv realisiert werden, bei dem das Relaislinsensystem von

einfachem Aufbau ist, nämlich in der Vordergruppe drei Komponenten und in der Hintergruppe eine oder zwei Komponenten besitzt. Gleichwohl kann die Zunahme der einzelnen Aberrationen, die dem kompakten Aufbau des Vergrößerungs-Ä'nderungssystems zuzuschreiben ist, ausreichend korrigiert werden, wobei nicht nur Lichtstärken entsprechend einer F-Zahl von 1,6, \^as äquivalent zu der der bekannten Varioobjektive ist, sondern Lichtstärken entsprchend einer F-Zahl von bis zu 1,2 für diesen Objektivtypus erreichbar sind. Darüberhinaus ist ein relativ hohes Zoom-Verhältnis für das Objektiv bei kompaktem Aufbau erreichbar, wobei das Objektiv als telezentrisches System ausgebildet ist, um Farbausrichtung zu vermeiden und das Auftreten von Geisterbildern zu minimieren.

Leerseite

Claims

BLUMBACH ♦ WESER · BERGEN ί KRAWtER /

ZWIRNER · HOFFMANN ^

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsull Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Telogrammo Patentconculi Patentconsult Spnnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Paienlconsull

Nippon Kogaku K. K. Case 542

Tokyo, Japan

Varioobj ektiv

Patentansprüche

i/ Varioobjektiv mit einem Vergrößerungs-Änderungssystem, das k - vom Objekt her gesehen - aufgebaut ist aus

- einer ersten Gruppe als Fokussierteil mit positiver Brechkraft,

- einer zweiten Gruppe als Variatorteil mit negativer Brechkraft, das längs der optischen Achse hauptsächlich zur Änderung der Brennweite bewegbar ist, und

-~ - einer dritten Gruppe als Kompensatorteil mit negativer Brechkraft zum Halten des Bildebenenorte-s, der als Folge einer Variator-Bewegung fluktuiert, an vorbestimmter Stelle, und

einem dem Vergrößerungs-Änderungssystem nachgeschalteten .?

Relaislinsensystem, ■*-

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dlpl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dlpl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dlpl.-Ing. . P. Bergen Prof. Dr. )ur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1979 . G. Zwlrnor Dipl.-Ing. Dlpl.-W.-Ing.

dadurch gekennzeichnet, daß

das Relaislinsensystem aufgebaut ist aus einer

- vierten Gruppe als Relaissystem-Vordergruppe mit positiver Brechkraft und

- einer fünften Gruppe als Relaissystem-Hintergruppe mit positver Brechkraft, wobei

- die vierte Gruppe drei positive Linsenkomponenten besitzt, von denen wenigstens die mittlere eine Kittkomponente mit zur Bildseite konvexer Kittfläche ist, und

- die fünfte Gruppe wenigstens eine positive Linsenkomponente auf v/eist, die eine Kittkomponente mit zur Objektseite konvexer Kittfläche ist.

2. Varioobjektiv nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß
. es folgende Bedingungen erfüllt:

I*A| < 2.4
W

^0
W (2)

⁶⁰ » "BP - »_M > 20

hierin bedeuten:

R. den Krümmungsradius der Kittfläche der mittleren Kittkomponente in der vierten Gruppe,

V^p und Vy^ die Abbe-Zahlen der positiven und der negativen Linse, die die mittlere Kittkomponente in der vierten Gruppe bilden,

Rg den Krümmungsradius der Kittfläche der Kittkomponente in der fünften Gruppe,

Vgp und v_ßN die Abbe-Zahlen der positiven und der negativen Linse, die die Kittkomponente in der fünften Gruppe bilden,.

F^- die Brennweite des gesamten Systems beim Weitwinkel-Ende,

f- die Brennweite der fünften Gruppe,

D den Hauptebenenabstand zwischen vierter und fünfter Gruppe,

Rc den Krümmungsradius der Vorderfläche der positiven Linsenkomponente in der fünften Gruppe μη

Bf die Schnittweite.

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J5. Varioobjektiv nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

- die erste Gruppe aufgebaut ist aus einer positiven Linsenkomponente mit konvexer Vorderfläche und einer Kittfläche, sowie einer positiven Meniskuskomponente mit konvexer Vorderfläche,

- die zweite Gruppe aufgebaut ist aus einer negativen Meniskuskomponente mit konvexer Vorderfläche und einer negativen Linsenkomponente mit einer objektseitig konvexer Kittfläche,

- die dritte Gruppe aufgebaut ist aus einer negativen Linsenkomponente mit stärker gekrümmter Vorderfläche,

- die vierte Gruppe aufgebaut ist aus einer positiven Linsenkomponente mit stärker gekrümmter Hinterfläche, einer positiven Bikonvexlinsenkomponente mit einer bildseitig konvexen Kittfläche und einer positiven Linsenkomponente mit stärker

• gekrümmter Hinterfläche und

- die fünfte Gruppe aufgebaut ist aus mindestens einer positiven Linsenkomponente, wobei die objektseitige Komponente eine positive Linsenkomponente mit einer objektseitig konvexen Kittfläche ist.

Varioobjektiv nach Anspruch 2 oder 3»

gekennzeichnet durch folgende Bedingungen:

0.5 < |1 < 1.5 (7)

-5.0 < ^L < _3.7 ₍₈₎

2.5 < |i < 3.0 (9)

-3.0 < ^ra ^{+ r}b < -1.5 (10)

^ra - ^rb -

hierin bedeuten:

£* bis fs die einzelnen Brennweiten der ersten bis fünften Gruppe in entsprechender Zuordnung,

Fm die Brennweite des Gesamtsystems beim Tele-Ende, und

r_ und r-. die Krümmungsradien von Vorder- bzw.

CL D

Hinterfläche der positiven Meniskuskomponente in der ersten Gruppe. ■

5. Varioobjektiv nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch folgende Bedingungen:

5.0F < fj < 8.0F (H)

■ W yj

l.OF < |f₂I < 2.0F (12)

W yj

3.0F < |f₃I < 5.0F (13)

W _w

1.5F < f_k < 2.5F (14)

W JJ

2.5F_w < f₅ < 5.5F_W (I₅)

hierin bedeuten:

"" Fj₍r wiederum die Brennv/eite des Gesamtsystems beim Weitv/inkel-Ende.

6. Varioobjektiv nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

Brennweite 11.5 bis 69.0, Zoom-Verhältnis 6, F-Zahl 1.2

82.283 Scheiteldicken Luftabstände Brechungs 1.80518' ■ 1.60311 Abbe-Zahl 25.5 Xi I ' G. Krümmungs- 41.208 bzw. 1.3 index 1.71300 53.9 ^] U radien -395.394 di 11.7 ni 1.71300 Vl I 42.755 d₂ 0.1 n2 1.51680 V₂ 54.2 L₂J 92.175 d₃ 5.7 1.56384 122.416 d« Variabel n₃ 1.74443 1.74000 V₃ 49.4 L₃ j PrisroftP 15.859 ds 1.0 I
S G₂
{ -20.060 de 6.5 m 1.60311 1.74000 Vi, 60.7 ( Uj 22.337 d₇ 1.0 1.80518 25.5 . -6704.737 de 3.5 ns 1.57501 V₅ Γ . -21.619 d₉ Variabel m Ve 60.7 L5 V G₃ Li oj -189.609 di ο 1.0 1.74000 -42.947 du Variabel Π7 1.56384 V₇ 53.9 Le \ -22.593 di 2 3.9 158.920 dl3 0.1 Π8 1.51680 V₈ 60.8 \ L? -21.084 di ι» 9.0 28.2 \ -46.347 dis 1.0 ng V₉ 44.489 die 0.2 ni ο VlO 44.9 362.562 di₇ 3.8 OO di 8 1.8 ni ι Vn 41.3 OO di 9 10.0 144.303 dz ο 25.1 ni 2 Vl₂ 28.2 17.591 d2 1 1.0 60.8 -52.016 d₂₂ 6.0 m 3 Vl₃ 19.770 d2 3 0.2 ni ·» Vi* 64.2 136.874 d2t, 4.0 d2 5 16.54 ni 5 Vl₅ Bf _ri r₂ r₃ r·, r₅ r₆ r₇ r₈ r₉ η ο Π 1 ri 2 ns ri n ri 5 ri 6 ri 7 ri β ri 9 Γ2 O Γ2 1 r2 2 Γ23 r'214 Γ25 r₂e

Brennweite . F
W = 11 .5 ^FM = 28.0 ^ft ⁼ 69.0 ds 1. 96 20 .04 31. 05 di ο 32. 7.1 12 .06 4. 00 dl 2 3. 42 6 .99 3. 05

fl = 63.3 f₂ = -15.0 fs = -40.5 f. = 24.8 fs = 34.3

Hauptebenenabstand zwischen vierter und fünfter Gruppe D = 42.36

-rit entspricht R.\ vt, 3 entspricht B

7. Varioobjektiv nach'Anspruch 5,

gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

Brennweite 11.0 bis 88.0, Zoom-Verhältnis 8, F-Zahl 1.6

Krümmungs
radien 1 3 87.625 Scheiteldicken-
b zw.Luftabstände 1.3 Brechungs
index 2 3 1.80518 Abbe-
Zahl 1 25.5 L J L > L L ι ' G₁ 3 ' G₂ > Gi₁ 9 G₅ r 2 r_2tl 47.000 d ι 10.3 η 1.65160 ν 2 58.5 r 3 -401.700 d 2 0.1 η 3 ι* ν L 1 _L r 49.638 d ₃ 5.4 1.51660 3 64.2 > 2
ι 10 r 5 129.555 d „ variabel η 4 ν 5 } G₃ r 6 89.890 d 5 1.0 1.71300 ι« 53.9 r 7 15.414 d 6 5.8 η 5 ν ε r 8 -20.393 d 7 1.0 6 1.58913 5 61.2 r 9 18.054 d β 3.9 η 1.71736 ν 6 29.5 r O -299.105 d 9 variabel η 7 ν -23.883 dio 1.0 1.60311 7 60.7 r, 2 -237.505 du variabel η β V 8 , ri 3 -153.412 dl2 3.2 1.71300 8 53.9 1« -29.058 di 3 0.1 η 9 V ri ₅ 56.397 d_llf 6.5 0 1.58913 9 61.2 η 6 -22.050 dis 1.0 η 1.75520 V 10 27.5 ri 7 -68.139 die 0.1 ηι 1 V ri 8 37.710 dl7 2.5 1.71300 11 53.9 ri ₉ 114.270 die 21.9 Πι Πι 2 V r, ₀ 83.072 dl9 1.0 Πι 1.74950 12 25.0 r_? 1 11.546 d₂o 4.3 1.56823 V 13 56.0 r₂ r₂₂ -98.731 d₂. 1.0 Πι V r₂ 50.000 d₂₂ 2.0 1.74400 44.9 -130.371 d₂₃ 14.95 V Bf

^f 1 «= 72.1 fa = -16.4 fs = -44.3 f- = 22.2 fs = 49.7

Brennweite . ^Fw⁼¹ 1.0 ^FM⁼ 31.0 F_T=88 .0 Cl κ O. 89 26 .77 40. 85 di ο 41. 97 13 .27 3. 26 di 2 4. 53 8 .35 4. 27

Hauptebenenabstand zwischen vierter und fünfter Gruppe D = 51.19 '·

entspricht R,

entspricht I

"B

8. Varioobjektiv nach Anspruch 5,

gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

Brennweite 11.0 bis 88.0, Zoom-Verhältnis 8, F-Zahl 1.6

Krümmungs
radien ί 87 .620 OO
OO 658 Scheiteldicken-
¹ bzw.Luftabstände 1 .3 .0 .0 2 Brechungs
index 2 1 .80518 Abbe-
Zahl 25 - - .5 I 1 L, 'G₁ L₃ > G₂ L₃ J _G r ι 47 .000 40. 601 d 10 .3 .8 variabel 1 η 1 .65160 ν ι 58 .5 j •"I r 2 -401 .700 103. 288 d O .1 .0 3. 9 η 3 V 2 Lt, r 3 49 .640 16. 967 d 5 .4 .9 O. O 1 .5168 64 .2 L₂ , r I₄ 129 .551 8. 799 d variabel variabel· 5. 3 η V 3 L₅ }"G₃' r 5 89 .890 -1564. d 1 1 1. O
O 1 .71300 53 .9 h \ G5 r ε 15 .410 d 5 O. 5 η C ν ·, L₆ 1 r 7 -20 .400 d 1 10.
4. 7 6 1 .58913 61 .2 1 r β 18 .050 d 3 2. O η 1 .71736 V 5 29 .5 J L7 r 9 -298 .366 d 29. O
i η 7 V 6 rio -23 .880 di 1. 43 j 1 .60311 60 .7 rxi -227. 227 du 6. η 8 V 7 Prism· £
P ri2 -158. 642 dl2 11. 1. 71300 53 .9 ri3 -29. 277 dl3 η ? V 8 rm 61. 016 dm O 1. 58913 61. 2 I 1
I ris -22. 400 dl5 η 1. 80518 V 9 25 5 f I r ie -50. 736 die ηι 1 VlO ri7 dl7 2 1. 57501 41. 3 r is dia ηι 1. 74443 V₁₁ 49. 4 d₂₀ ηι 3 Vl₂ r₂i d_2I 1. 75520 27. 5 r₂₂ d₂₂ ηι 1. 56883 Vi₃ 56. O r23 di- ηι Vm Bf

.- 11 -

. :--:3':l27338

ι Brennweite f ι - F_w=11.0 F_M=31.0 76 F_T=88.0 85 d 5 f 2 ⁼ 0.89 25 27 39 26 d₁₀ f 3 ⁼ 41.97 13 93 3 86 f Ii = 2.11 5 1 S ⁼ 72.1 f -16.4 -44.3 21.5 37.8

Hauptebenenabstand zwischen vierter und fünfter Gruppe D = 34.02

/ifc entspricht R

■A

entspricht

9. Varioobjektiv nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende numerische Daten:

Brennweite 10.5-bis 105.0, Zoom-Verhältnis 10, F-Zahl 1.6

IKrümmungs
radi en. 97
53 .177
.212 Scheiteldicken- -
bzw. Luftabstände 1
12 .3
.5 .0 0 4 Br&chungs-
index 1
1 .80518
.65160 Abbe-
Zahl · 25
58 .5
.5 G₁ L₂ J G₂ I
Lu J * G₅ ri
r₂ -799 .589 di
d₂ 0 .1 .1 variabel 1 U₁
n₂ Vl
V₂ JJI, J Li ο r₃ 55 .667 d₃ 7 .0 .0 3 8 1 .51860 70 .1 L₃ ι ri, 172 .998 d„ variabel .0 0. 1 n₃ V₃ L₅) G₃ r_s 167 .781 d₅ 1 variabel 6. 1 1 .65160 58 .5 r₆ 16 .132 · d₆ 6 1 1. 6 ni» Vi, r₇ -23 .692 d₇ 1 0. 0 1 .58913 61 .2 r₈ 18 .905 d₈ 4 2. 0 n₅ 1 72825 V₅ 28 .3 [ L₇ ) R.. r₉ 330 .951 d₉ 30. 0 n_e V₆ ri ο -24 955 di ο 1. 0 1. 60311 60. , ri ι -349 .908 du 5. 1 Π7 V₇ ri 2 -211 000 di 2 1. 45 1. 74443 49. 4 ri3 -30. 530 di 3 2. n₈ V₈ L₈ J ri«, 66. 041 di ι, 13. 1. 58913 61. 2 ris -24. 732 dl 5 n₉ 1. 78470 V₉ 26. 1 • L₉ rie -83. 595 die ni ο Vl ο ri? 40. 841 di 7 1. 71300 53. 9 rie 167. 230 dl 8 nii Vn rig 48. 248 dl 9 1. 74950 35. 0 r₂₀ 10. 845 d₂ 0 ni 2 1. 56883 Vl 2 56. 0 'r₂i -115. 462 d2 1 ni3 Vl3 r₂₂ 60. 000 d22 1. 79631 40. 8 r₂₃ -336. 344 d₂₃ ni ι. Vm r₂i, Bf

fl » 80.5 fa = -16.5 fs = -44.6 f«, = 23.4 fs = 51.7

Brennweite . ^Fw O = 10.5 ^FM = 33.0 F_T = 105. 0 ds 50 .96 30 .80 46. 55 di ο 5 .07 15 .74 4. 48 di 2 .12 9 .61 5. 12

Haupteftenenabstand zwischen vierter und fünfter Gruppe D = 39.65

ν Ab entspricht entspricht