DE3234965A1

DE3234965A1 - Teleobjektiv

Info

Publication number: DE3234965A1
Application number: DE19823234965
Authority: DE
Inventors: Junichi Tokyo Yazawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1981-09-21
Filing date: 1982-09-21
Publication date: 1983-04-07
Also published as: US4465345A; DE3234965C2; JPS5850509A

Description

Anwaltsakte: 32 396

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Teleobjektiv geringer Größe und betrifft insbesondere ein Teleobjektiv geringer Größe mit einer Helligkeit von 1:4 und einem Bildwinkel von +_ 6°.

Üblicherweise ist in einem Teleobjektiv mit einer Helligkeit von 1 : 4 mit einer zusammengesetzten System-Brennweite in der 200nun-Klasse das sogenannte Televerhältnis, d.h. (der Abstand von der ersten Linsenoberfläche in dem System zu der Bildfläche)/(die zusammengesetzte Brennweite des ganzen Systems) größer als 0,85.

Gemäß der Erfindung soll daher ein Teleobjektiv geringer Größe mit einer Helligkeit von 1 : 4 und einem Bildwinkel von +_ 6° bei einem kleinen Televerhältnis von etwa 0,8 geschaffen werden, welches kompakter ist als herkömmliche bekannte Linsensysteme und welches eine höhere Leistung aufweist als solche herkömmlichen bekannten Linsensysteme. Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Teleobjektiv geringer Größe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung weist ein Teleobjektiv geringer Größe von dem ersten bis zum fünften Linsenelement fünf Linsenelemente auf. Hierbei ist das erste Linsenelement auf der Gegenstandsseite angeordnet, und die übrigen Linsenelemente, nämlich das zweite bis fünfte Linsenelement, sind in dieser Reihenfolge zur Bildseite hin angeordnet. Die ersten bis dritten Linsenelemente bilden die vordere Gruppe, während die vierten und fünften Linsenelemente die hintere Gruppe bilden.

Hierbei ist das erste Linsenelement eine Bikonvexlinse, das zweite Element ist eine konvexe Meniskuslinse, das vierte Linsenelement ist eine Bikonkavlinse, und das fünfte Linsenelement ist eine Bikonvexlinse. Die konvexe Oberfläche des

dritten Linsenelements, eine konvexe Meniskuslinse, ist so 5

angeordnet, daß sie auf der Gegenstandsseite liegt.

Das Teleobjektiv geringer Größe gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es den folgenden Bedingungen genügt:

(I) 0,9 < |f_F/f_R|< 1/2
(II) 0,4 < 1/f < 0,5

(HD 0,6 < ί_χ/ί <0,8
(IV) -1,3 < f₂/f <-0,9
(V) 1,45<(l/r₃ + l/r₅) χ f_F< 2

Vorstehend ist mit f die Brennweite des gesammten Systems,

mit f„ die zusammengesetzte Brennweite der vorderen Gruppe, jb

mit f_n die zusammengesetzte Brennweite der hinteren Gruppe, mit 1 der Abstand zwischen den Hauptpunkten der vorderen und der hinteren Gruppe, mit f.. die Brennweite des ersten Linsenelements, mit f_ die Brennweite des zweiten Linsen-

^λ

elements, mit r-, der Krümmungsradius der dritten Oberfläche, d.h. der Oberfläche auf der Gegenstandsseite des zweiten Linsenelements, u.a. und mit r₅ der Krümmungsradius der Oberfläche auf der Gegenstandsseite des dritten Linsenelements , bezeichnet.
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Wenn den vorstehend angeführten fünf Bedingungen vollständig genügt ist, ist ein Teleobjektiv geschaffen, welches klein ist und bei welchem eine gute Ausgeglichenheit zwischen

allen Aberrationen erhalten wird, so daß es eine ausge-35

zeichnete Leistung aufweist.

-T-

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt der Anordnung der Linsenelemente, welche ein Teleobjektiv geringer Größe gemäß der Erfindung bilden,

Fig. 2 ein Diagramm verschiedener Aberrationskurven einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ein Diagramm verschiedener Aberrationskurven

einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
15

Fig. 4 ein Diagramm von verschiedenen Aberrationskurven einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Teleobjektivs geringer Größe gemäß der Erfindung. In der Fig, 1 sind mit L1 das erste Linsenelement und mit L2 bis L5 die zweiten bis fünften Linsenelemente bezeichnet, und AX ist die optische Achse. Mit einem Bezugszeichen r, (wobei i = 1 bis 10 ist) ist der Krümmungsradius der i-ten Linsenoberfläche bezeichnet, welche fortlaufend von der Gegenstandsseite aus, d.h. von der linken Seite in Fig. 1 aus, gezählt wird. Mit einem Bezugszeichen d. (wobei i = 1 bis 9 ist) ist der Oberflächenabstand der i-ten Linse bezeichnet, wobei von der Gegenstands-

^ov seite aus gezählt ist.

Das erste Linsenelement L1 ist eine Bikonvexlinse, das zweite Linsenelement L2 ist eine Bikonkavlinse, und das dritte Linsenelement L3 ist eine konvexe Meniskuslinse.

Das dritte Linsenelement L3 ist so ausgerichtet, daß seine konvexe Oberfläche zu der Gegenstandsseite hinweist. Die

Elemente L1 bis L3 bilden die vordere Gruppe. Das vierte Linsenelement L4 ist eine Bikonkavlinse, und das fünfte Linsenelemente L5 ist eine Bikonvexlinse. Die Elemente L4 und L5 bilden die hintere Gruppe.

Das Teleobjektiv geringer Größe gemäß der Erfindung muß den vorstehend angeführten fünf Bedingungen genügen. Eine Erläuterung dieser fünf Bedingungen wird nachstehend gegeben.

Die Bedingungen (I) und (II) sind erforderlich, um eine angemessene Verteilung der Linsenwirkung bzw. -vergrößerung zwischen der vorderen und hinteren Linsengruppe festzulegen, um eine gute Ausgeglichenheit zwischen allen Aberrationen zu erhalten, obwohl ein kleines Televerhältnis aufrechterhalten wird. Mit anderen Worten, wenn der obere Grenzwert der Bedingung (I) überschritten wird, nimmt der Absolutwert der Petzval-Summe zu, die Krümmung der Bildoberfläche nimmt zu und die sphärischen Aberrationen sind unterkorrxgiert, d.h. sie sind zu wenig korrigiert. Insbesondere wenn der obere Grenzwert der Bedingung (II) überschritten wird, wird das sogenannte Televerhältnis groß, und außerdem wird die Unterkorrektur d.h. die zu geringe Korrektur der sphärischen Aberrationen ausgeprägt. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (I) überschritten wird, nimmt das Televerhältnis ab, die sphärischen Aberationen sind leicht überkorrigiert bzw. zu stark korrigiert, und die Petzval-Summe wird auch positiv, was ein unerwünschter Zustand ist. Ferner wird, wenn der untere Grenzwert der Bedingung (II) überschritten wird, die Uberkorrektur d.h. ^w eine zu starke Korrektur der sphärischen Aberrationen ausgeprägt .

Die Bedingungen (III) und (IV) zusammen sind ebenso wie die Bedingungen (I) und (II) vorgesehen, um eine gute Ausgeglichenheit zwischen dem sogenannten Televerhältnis und allen Aberrationen zu erhalten. Die Bedingung (III) dient dazu, den Bereich für die Brennweite des Linsenelements

L1 festzusetzen, während die Bedingung (IV) den Bereich der Brennweite für das Linsenelement L 2 festsetzt.

Wenn die oberen Grenzwerte der Bedingungen (III) und (IV) überschritten werden, wird das Televerhältnis groß/ und außerdem nehmen die Koma-Aberrat ion, die Vergrößerung?-und Farbaberrationen zu. Wenn bezüglich der Koma-Aberrationen bzw. Abbildungsfehler die Bildhöhe in positiver Richtung genommen wird (der Einfall-Lichtstrahlwinkel in negativer Richtung genommen wird), neigt die untere Seite des Strahlenbündels außerhalb der optischen Achse dazu, unterkorrigiert d.h. zu wenig korrigiert zu sein, der divergente Trend an der Bildoberfläche nimmt zu und es werden Halos und andere Erscheinungen erzeugt. Außerdem nehmen bezüglich der Vergrößerung und bezüglich Farbaberrationen im Falle von Strahlen mit kurzen Wellenlängen die Aberrationen in Richtung des Randes zu, während im Falle von Strahlen langer Wellenlänge die Aberrationen in Richtung der optischen Achse zunehmen.

Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (IV) überschritten wird, wird die Krümmung in Richtung der Bildoberflächenseite bezüglich eines Astigmatismus, insbesondere in der Meridionalebene groß. Außerdem werden die Farbaberrationen an der optischen Achse in den Strahlen kurzer Wellenlänge über-d.h. zu stark korrigiert und in den Strahlen langer Wellenlänge unter-d.h. zu wenig korrigiert.

Wenn die unteren Grenzwerte der Bedingungen (III) und(IV) ^ow überschritten werden, nehmen Verzerrungen- bzw. Verzeichnungs- sowie Komaaberrationen und Vergrößerungs- und Farbaberrationen zu. Eine Verzerrung bzw. Verzeichnung hat gewöhnlich eine positive Tendenz in einem Teleobjektiv; wenn aber die unteren Grenzwerte der Bedingungen (III) und (IV) überschritten werden, wird diese positive Tendenz deutlich größer. Im Falle von Koma-Aberrationen werden die Strahlen

- 10 -

-ιοί auf der Unterseite des Strahlenbündels außerhalb der optischen Achse über- d.h.zu stark korrigiert, und die konvergente Tendenz wird an der Bildoberfläche übermäßig. Der Wert einer Vergrößerungs- und Farbaberration wird im Falle von Strahlen kurzer Wellenlänge in Richtung der optischen Achse und im Falle von Strahlen langer Wellenlänge in Richtung des Randes größer.

Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (IV) überschritten wird, nehmen Astigmatismus und Farbaberrationen an der optischen Achse sogar weiter zu. Insbesondere für einen Astigmatismus wird die Krümmung in Richtung zur Gegenstandsseite in der Meridionalebene groß.

Die Bedingung (V) ist vorgesehen, um sphärische Aberrationen in vernünftigen Grenzen zu halten. Die fünfte Linsenoberfläche (d.h. die Linsensoberflache, welche einen Krümmungsradius r- hat) macht die überkorrigierten sphärischen Aberrationen unwirksam, welche an der dritten Linsenoberfläche (mit einem Krümmungsradius r^) stattfinden. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (V) überschritten wird, wird die Wirkung der fünften Linsenoberfläche größer als die Wirkung der dritten Linsenoberfläche, und die sphärischen Aberrationen sind unterkorrigiert. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (V) überschritten wird, wird die Wirkung der dritten Linsenoberfläche größer als die Wirkung der fünften Linsenoberfläche, was eine Überkorrektur der sphärischen Aberrationen zur Folge hat.

Wenn, wie oben ausgeführt, die Bedingungen (I) bis (V) voll erfüllt sind, kann ein Teleobjektiv geringer Größe oder Abmessung mit einer ausgezeichneten Leistung erhalten werden.

Nachstehend werden nunmehr drei Ausführungsformen der Er- °findung beschrieben. In jeder dieser drei Ausführungsformen ist mit w der Bildwinkel, mit n. der Brechnungsindex der

- 11 -

1 d-Linie des Glases in dem i-ten Linsenelement und mit ν. die Abbesche Zahl des i-ten Linsenelements bezeichnet.

Beispiel 1

r _Λ —

f = 100

49.145 ι

r₂ = -139,858 r₃ = -102,785 r₄ = 464,254 27,916 73,843 -13,799 55.915 43.303 -24,382

^r5 ⁼
^r6 ⁼
^r7 ⁼

^r8 ⁼
T_n =

^r10⁼

Helligkeit: 1:4 \t = ±S.3^u d₁ = 3,17 n₁ = 1,49831 V₁ = 65 d₂ = 1,45

d₃ = 1,3 d₄ = 0,48 d₅ = 2,09 d₆ = 41,29 d₇ = 1,64 d₈ = 0,74 d₉ = 1,73

Ed = 53,89

n₂ = 1,78472 V₂ = 25,7 n₃ = 1,51633 V₃ = 64,2 n₄ = 1,65844 V₄ = 50,9 n₅ = 1,59551 V₅ = 39,2

hinterer Brennpunkt = 25,926 Televerhältnxs = 0,298

[f_F/f_Rj= 63,056/-58,203) = 1,083

1/f = 41,553/100 = 0,416 _2b· f.,/f = 73.,388/1OO = 0,734 f₂/f =-107,132/100 =-1,071

(Vr₃ +

χ f

= 1,645

Fig. 2 ist ein Diagramm, in welchem die Aberrationen dieses Beispiels wiedergegeben sind.

Beispiel 2	= 100	Helligkeit!	3,64	1 : 4	1	w = +_6	,3°	65
f	49,848	^d1 ⁼	1,92	ⁿ1 ⁼		,49831	^V1 ⁼
^r1 ⁼	-122,53	^d2 *	1,04		1			25,7
^r2 ⁼	-95,49	^d3 ■	0,11	ⁿ2 ⁼		,78472	^V2 ⁼
^r3 ⁼	635,883	^d4 =
^r4 ⁼

- 12 -

Ir₅=!	27,509	^d5	= 2,34 η	3 ^{= 1}	,51633
^r6 ⁼	66,751	^d6	= 41,29
^r7 ⁼	-13,666	^d7	= 1,22 η	₄ = 1	,65844
^r8 ⁼	53,83	^d8	= 0,95
5 r₉ =	42,631	^d9	= 1,59 η	₅ = 1	,59551
^r10⁼	-23,602
	Zd	= 54	,1

= 64,2

Hinterer Brennpunkt = 25,584 10 Televerhältnis =0,797

jf_F/f_R| = J63,709/-59,365j = 1,073 1/f = 42,165/100 = 0,422 f.j/f = 71,609/100 = 0,716 = -105,733/100 = -1,057

f₂/f (l/r₃ + l/r₅) χ f_F = 1.649

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Aberrationen dieses Beispiels zeigt.

Beispiel 3	f = 100	Helligkeit:	= 3,12	1:4	1	w = +6	,3°	V,	= 70	,2
	40,08	^d1	= 2,46	ⁿi ⁼		,48749
^r1 ⁼	-177,113	^d2	= 1,3		1		^V2	= 25	,7
^r2 ⁼	-119,42	^d3	= 0,24	ⁿ2 ⁼		,78472
^r3 ⁼	449,086	^d4	= 2,2		1		^V3	= 70	,2
^r4 ⁼	27,817	^d5	=41,49	ⁿ3 ⁼		,48749
^r5 ⁼	55,68	^d6	= 1,47		1		^V4	= 50	,9
	-13,564	^d7	= 0,76	ⁿ4 ⁼		.65844
X₁ =	70,514	^d8	= 2,43		1		V₅	= 39	,2
^r8 ⁼	44,714	^d9		ⁿ5 ⁼		,59551
^r9 ⁼	-24,89
^r10⁼

Ed = 55,27

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Hinterer Brennpunkt = 24,528 Televerhältnis = 0,798

Jf_F/f_R| = |64,468/-61,76e| = 1,044

1/f = 45,522/100 = 0,425

f.,/f = 67,362/100 = 0,674

f₂/f = -120,094/100 = -1,201

₀ (l/r₃ + l/r₅) χ f_F 0 1,778.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Aberrationen dieser Ausführungsform wiedergibt.

Claims

BERG · STAPF" JSCR.V!/ABH ":5 PATENTANWÄLTE MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MUNCHLN 80 Anwaltsakte; 32 396 2 1. Sep. 1982 RICOH COMPANY, LTD Tokyo / Japan Teleobjektiv Patentansprüche

1. Teleobjektiv geringer Größe, gekennzeichnet dadurch, daß fünf Linsenelemente (Vi hijs L5)- so angeordnet sind, daß daß eine vordere Gruppe auf der Gegenstandsseite festgelegt ist und eine hintere Gruppe auf der Bildseite festgelegt ist, wobei die vordere Gruppe von der Gegenstandsseite aus eine Bikonvexlinse (L1), welche das erste Linsenelement ist, eine Bikonkavlinse (L2), welche das zweite Linsenelement ist, und eine konvexe Meniskuslinse (L3) aufweist, welche das dritte Linsenelement ist und zu der Gegenstandsseite hin konvex ist, und wobei die hintere Gruppe auf der Gegenstandsseite eine Bikonkavlinse (L4), welche das vierte Linsenelement ist, und eine Bikonvexlinse, welche das fünfte Linsenelement ist, auf der Bildseite aufweist, und daß den folgenden fünf Bedingungen genügt ist:

(I) 0,9 <|f_p/f_R|< 1,2
(II) 0,4 < 1/f < 0,5
(III) 0,6 < Vf < 0,8
(IV) -1,3 < f₂/f < -0,9

(V) 1,45<(l/r, + l/r.) χ f_p<2

VIl/XX/Ktz · - 2 -

•KKH QRR97-J.74 Tote» S ">i 560 BFRR (1 Bunbknniprv Rouoi VsnwKhnnlt M.inrhon l«mn TO! 7 7WJClI 7m

wobei f die zusammengesetzte Brennweite des ganzen Systems ist, f_p die zusammengesetzte Brennweite der hinteren Gruppe ist, 1 der Abstand zwischen den Hauptpunkten der vorderen und der hinteren Gruppe ist, f.. die Brennweite des ersten Linsenelements ist, f die Brennweite des zweiten Linsenelements ist, r_ der Krümmungsradius der Linsenoberfläche auf der Gegenstandsseite des zweiten Linsenelements> und r₅ der Krümmungsradius der Linsenoberfläche auf der Gegenstandsseite des dritten Linsenelements ist. 10

2. Teleobjektiv geringer Brennweite nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ζ eic h η e t, = 3,17
= 1,45 daß bei ⁿ1 und W- + 6, ,3° gilt: f = 100 , Helligkeit: = 1,3 1: 4 ⁿ2 = 1, 49831 ^V1 = 65 15 ¹
^r2 ⁼ 49.145
-139,858 ^d1
^d2 = 0,48 = 1, 78472 ^V2 = 25 ^r3 ⁼ -102,785 ^d3 = 2,09 ⁿ3 ^r4 ⁼ 464,254 ^d4 =41,29 = 1, 51633 ^V3 = 64 ^r5 ⁼ 27,916 ^d5 = 1,64 ⁿ4 20 r₆ = 73,843 ^d6 = 0,74 = 1, 65844 ^V4 = 50 ^r7 ⁼ -13,799 ^d7 = 1,73 ⁿ5 ^r8 ⁼ 55,915 ^d8 = 1/ 59551 ^V5 = 39 ^r9 ⁼ 43,303 ^d9 ^r10 = -24,382

^° wobei r- (für i = 1 bis 10) der Radius auf der Gegenstandsseite ist, d. (für i = 0 bis 9) der Oberflächenabstand der i-ten Linsenoberfläche von der Gegenstandsseite aus ist, und n. und υ . (für i = 1 bis 5) der Brechungsindex bzw. die Abbesche Zahl des i-ten Linsenelements von der Gegen-

Standsseite aus ist, und w der Bildwinkel ist.

3. Teleobjektiv geringer Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für

f = 100, Helligkeit 1:4 und w = + 6,3° gilt:

^ri ⁼ 49,848 ^d1 = 3,64 ^r2 ⁼ -122,53 ^d2 = 1,92 ^r3 ⁼ -95,49 ^d3 = 1,04 ^r4 ⁼ 635,883 ^d4 = 0,11 ^r5 ⁼ 27,509 ^d5 = 2,34 ^r6 ⁼ 66,751 ^d6 =41,29 ^r7 ⁼ -13,666 ^d7 = 1,22 ^r8 ⁼ 53,83 ^d8 = 0,95 ^r9 ⁼ 42,631 ^d9 = 1 ,59 ^r10⁼ -23,602

ⁿi ⁼ 1,49831 ^V1 = 65 ⁿ2 ⁼ 1,78472 ^V2 = 25,7 ⁿ3 ⁼ 1,51633 ^V3 = 64,2 ⁿ4 ⁼ 1 ,65844 ^V4 = 50,9 ⁿ5 1,59551 ^V5 = 39,2

wobei r. (für i=1 bis 10) der Radius auf der Gegenstandsseite ist, di (für i=1 bis 9) der Oberflächenabstand der i-ten Linsenoberfläche von der Gegenstandsseite aus ist, n. und v. (für i=1 bis 5) der Brechungsindex bzw- die Abbesche Zahl des i-ten Linsenelements von der Gegenstandsseite aus ist, und w der Bildwinkel ist. 20

4. Teleobjektiv geringer Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß für

f = 100, Helligkeit 1:4 und w = _+ 6,3° gilt;

^r1 ⁼ 40,08 ^d1 ⁼ 3,12 ⁿ1 = 1,48749 ^V1 ⁼ 70 ,2 ^r2 ⁼ -177,113 ^d2 ⁼ 2,46 ^r3 ⁼ -119,42 ^d3 ⁼ 1,3 ⁿ2 = 1,78472 V₂ = 25 ,7 ^r4 ⁼ 449,086 ^d4 ⁼ 0,24 27,817 ^d5 ⁼ 2,2 ⁿ3 = 1,48749 V₃ = 70 ,2 ^r6 ⁼ 55.68 Q ~
O 41,49 ^r7 ⁼ -13,564 ^d7 - 1,47 ⁿ4 = 1,65844 V₄ = 50 ,9 ^r8 ⁼ 70,514 ^d8 ⁼ 0,76 44,714 2,43 ⁿ5 = 1,59551 ^V5 ⁼ 39 ,2 r = -24,89

wobei r. {i=1 bis 10) der Radius der Gegenstandsseite ist,

m Lini - 4 -

d. (für i=1 bis 9) der Oberflächenabstand der i-ten Linsen-

1 Oberfläche von der Gegenstandsseite aus ist, n. und v. (für i=1 bis 5) der Brechungsindex bzw. die Abbesche Zahl des i-ten Linsenelements von der Gegenstandsseite aus und w der Bildwinkel ist.