DE3132142C2

DE3132142C2 - Photographisches Vario-Objektiv

Info

Publication number: DE3132142C2
Application number: DE3132142A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Saitama Itoh
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1980-08-30
Filing date: 1981-08-14
Publication date: 1985-03-14
Also published as: JPS6252842B2; GB2083645A; US4443068A; GB2083645B; DE3132142A1; JPS5744115A

Abstract

Tele-Vario-Objektiv, bestehend aus einem ersten Linsensatz mit positiver und einem zweiten Linsensatz mit negativer Brennweite, die zur Brennweitenänderung bei Beibehaltung einer festen Position der Bildebene relativ zueinander verschiebbar sind. Zur Erzielung einer kompakten Konstruktion unter wirksamer Korrektur der Farbabweichungen beinhaltet der erste Linsensatz ein Spiegellinsensystem, während der zweite Linsensatz aus einfachen Transmissionslinsen besteht. Es werden die Bereiche für die Brennweitenverhältnisse einzelner Glieder sowie die Konstruktionsdaten von drei Ausführungsbeispielen angegeben.

Description

31 51 142

Ein Überschreiten der Obergrenze von Bedingung (2) trägt zur kompakten Konstruktion des Objektivs bei; es führt jedoch zu einem übermäßigen Anwachsen der Brechkraft der vorderen Gruppe des ersten Objektivteils. Dadurch vergrößern sich die restlichen chromatischen Aberrationer, im gesamten Wellenlängenbereich in ungünstiger Weise, wenngleich sie Tür Farben mit zwei spezifischen Wellenlängen erfolgreich korrigiert werden s können. Unterhalb der Untergrenze von Bedingung (2) liegende Werte beeinträchtigen wiederum die kompakte Konstruktion des Objektivs. Wenn letztere trotzdem angestrebt wird, werden die erste Spiegellinse und die zweite (in den .veiter unten beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen mit r₇ bezeichnete) Spiegelfläche aufgrund von Bedingung (3) und (4) zu stark belastet. Dies erschwert die Korrektur der Aberration.

Ein Überschreiten der Obergrenze von Bedingung (3) trägt zwar zur kompakten Konstruktion des Objektivs : ίο bei, es vergrößert jedoch die Belastung der ersten Spiegellinse derart, daß die Korrektur der Komma erschwert

wird. Ein Unterschreiten der Untergrenze von Bedingung (3) beeinträchtigt hingegen wieder die Kompaktheit des Objektivs.

Bei Überschreiten der Obergrenze von Bedingung (4) läßt sich das Objektiv zwar kompakter ausführen, es ist ..s jedoch unmöglich, die durch die erste Spiegellinse verursachte Aberration in befriedigender Weise zu korrigie-

(4 15 ren. Auf der anderen Seite führen Werte, die unterhalb der Untergrenze von Bedingung (4) liegen, zu einer M Überkorrektur der an der ersten Spiegellinse auftretenden Aberration. Dadurch vergrößert sich die Belastung

1; der hinteren Gruppe des ersten Objektivteils, so daß insgesamt die Korrektur der Aberration in dem ersten

'p\ Objektivteil erschwert wird.

y Falls ein unterhalb der Untergrenze von Bedingung (5) liegender Wert verwendet wird, muß die Brechkraft

" 20 des ersten und des zweiten Objekiivieiis wegen des angestrebten BrennwciicMänuerungsbereiciiS und wegen der ■ Bedingung (1) vergrößert werden, um einen vorgegebenen Variationsbereich der Brennweite beizubehalten.

I Jedes Überschreiten der Obergrenze von Bedingung (5) erfordert eine Verringerung der positiven Brechkraft des

"ß ersten Objektivteils, um die geforderte hintere Brennweite zu realisieren. Dies beeinträchtigt wiederum die

J Kompaktheit des Objektivs.

'.; 25 Bevor im folgenden Konstruktionsdaten von Ausfuhrungsbeispielen des Vario-Objektivs gemäß der Erfin-■ dung angegeben werden, sei daraufhingewiesen, daß dies Erfindung nicht streng auf Objektive mit diesen Kon struktionsdaten beschränkt ist: Offensichtlich sind dem Fachmann innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches für die Bildfehleranteile dritter Ordnung (Seidel-Koeffizienten) bzw. für die Farbfehleranteile erster Ordnung € der einzelnen Linsenflächen auch Objektive offenbart, die bezüglich der Bildfehler dritter Ordnung und der

ι 30 Farbfehler erster Ordnung im wesentlichen in der gleichen Weise korrigiert sind, wodurch auch äquivalente MiI-H tel zur Korrektion der Bildfehler höherer Ordnung vorgegeben sind.

; Es liegt im Rahmen des durchschnittlichen fachmännischen Könnens, Objektive anzugeben, bei denen die

Flächenteilkoeffizienten der entsprechenden Bildfehler, gemessen an der mittleren Schwankung der Flächen- ;.-■; teilkoeffizienten der Ausführungsbeispiele, im Mittel nur relativ wenig abweichen, wobei fur jeden dergenann-

j.; 35 ten Bildfehler zumindest aber folgende Bedingung erfüllt ist:

40 worin

S der Flächenteilkoeffizient nach Seidel bzw. der Anteil des Farbfehlers erster Ordnung für das Objektiv

gemäß dem betreuenden Ausfuhrungsbeispiel und

5' der Seidel-Koeffizient bzw. Anteil des Farbfehlers erster Ordnung an der entsprechenden Linsenfläche für 45 das vom Ausfuhrungsbeispiel abweichende Objektiv sind

und die Koeffizienten S und S' auf gleiche Brennweite, gleiches Bildfeld und gleiche relative Öffnung für die jeweilige tatsächliche Blendenlage zu normieren sind und wobei der Querstrich über einer Größe Mittelwertbildung durch Summation der entsprechenden Werte für alle Linsenflächen und Division durch die Anzahl der 50 Linsenflächen bedeutet.

in den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele für Objektive gemäß der Erfindung sowie die zugehörigen Aberrationskurven dargestellt. Im einzelnen zeigen

F i g. 1,3 und 5 Schnittbilder von Objektiven gemäß den nachstehend mit ihren Konstruktionsdaten angegebenen Ausfuhrungsbeispielen 1,2 und 3, wobei die Darstellung in den Schnittbildern der Einstellung der Objek-55 tive auf ihre kleinste Brennweite entspricht.

Fig. 2,4 und 6 die Aberrationskurven für diese Objektive, wobei α die kleinste und b die größte Brennweite bedeuten.

In den nachstehenden Tabellen bzw. in den Zeichnungen bedeuten/die Brennweite, ω den halben Bildwinke!, r den Krümmungsradius, d die Linsendicke bzw. den Abstand zwischen zwei Linsenflächen, N den 60 Brechungsindex für die «/-Linie und ν die Abbesche Zahl.

1 : 5,7 ~8,3
ω = 3,0° ~ 2,0°

Beispiel I

/=410,0-590,0

Erster Objektivteil Vordere Gruppe

Hintere Gruppe Erste Spiegellinse

189,835 1095,063 797,153

8,00

5,50

43,10

Beispiel 2

1,51633
1,74000

4	Z	-135,750	241,129	7,00	1,58913
5	fmm/fi	-183.05C	39,968	-7,00	-1,58913
6	*AVa*	-135,750	133,398	-39,10
Zweite		Spiegelfläche	-42,648
7			39,263	34,60
8			18,794	4,50	1,51633
9		38,056	7,00	1,58913
10		-27,029	2,50	1,80518
11		-157,451	10,55 - 3,00
Zweiter	-132,760	49,483
12	78,968	171,022	1,35	1,83481
13	-135,750		1,50
14	-183,050	*AVc*	3.60	1,67270
i5	-697,010		0,10
16	Objektivteil	1,50	1,83481
17		3,70	1,59551
18		4,05
19		1,50	1,88300
20		0,10
21		3,10	1,72825
22
	= 1,879
	= 0,641
	= 0,026


= 1,44
= 2,206
= 0,375

64,1 28,3

61.0 61.0

64,! 61,0 25,4

42,7 32,1

42,7 39,2

40,8 28,5

1 :6,8-10,0 ω = 3,0° -2,0°	/=410,0-600,0	167.183 653,508 434.969	d	6,00 4,00 41.07	N	1,58913 1,68893	V
	Γ				61,0 31,1
Erster Objektivteil Vordere Gruppe 1 2 3

Fortsetzung

	T	-122,802	-122,971	-259,126	d	5,00	N	1,58913	N	V
Hintere Gruppe		-165,183	62,449	50,479		-5,00		-148913
Erste Spiegeliinse	-122,802	-122,802	145.036		-38,07
4	Zweite Spiegelfläche	-165,183	-34,734			61,0
5	7	-865,788	48,876	34,07		61,0
6	8	Zweiter Objektivteil	26,518	4,00	1,48749
9	12	51.418	5.00	148913
10	13	-24,241	2,00	1,74950
11	14	-284,132	9,51-2,98		70,1
15	56,983			61,0
16	194,929	UO	1,83481	35,3
17	/.//»	1,35
18	/ι//.	4,80	1,67270
19	*Dnlfmln*	0,20		42,7
20		UO	1,83481
21	/=410-595,0	4,30	1,60342	32,1
22		4,83
Z = 1,46	T	Ufr	1,88300	42,7
f_minlf_x =2,295	0,10		38,0
/,//„ = 0,380	3,10	1.72825
			40,8
1 : 6,8 ~ 9,9	= 1,973
ω = 3,0° -2,0°	= 0,576		28.5
	= 0,023
Beispiel 3


d


V

Erster Objektivteil Vordere Gruppe

1	195,347	Hintere Gruppe	-125,529	6,00	1,58913	61,0
2	1878,325	Erste Spiegellinse	-165,680	4,00	1.67270	32,1
3	902,532	4	-125,529	40,68
5	Segelfläche
6	-106,757
Zweite Sp	72,627	5,00	1,58913	61,0
7	-125,529	-5,00	-1,58913	61,0
8	-37,68
9
33,68
4,00	1,58913	61,0
5,00	1,58913	61,0

Fortsetzung

	r	Z	-264,767	d	2,00	N	1,80518	V
10	-165,680		47,133	9,13-2,99		25,4
11	-2551,194	*fl/fa*	75,981
Zweiter Objektivteil		-35,757	1,35	1,80610
12	46,861	7,31		40,9
13	22,615	4,3G	1,59270
14	51,727	1,04		35,3
15	-24,569	1,50	1,80160
16	80,805	3,80	1,60342	40,9
17	56,044	4,31		38,0
18	-245,054	IpO	1,BJIUU
19	= 1,45 /,//,	1,72		37.2
20	= 2,323 /,//.	3,40	1,80518
21	= 0,410 D_nlf_mll, -			25,4
22	Hierzu	= 1,998
= 0,618
= 0,022
3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Photographisches Vario-Objektiv mit einem ersten und einem zweiten, ausschließlich aus Linsen bestehenden Objektivteil, bei dem die beiden Objektivteile zur Änderung der Objektivbrennweite und zur 5 Beibehaltung einer ortsfesten Bildebene relativ zueinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Objektiv als Tele-Vario-Objektiv ausgebildet ist, wobei der erste Objektivteil ein Spiegellinsen-System positiver Brechkraft ist und der zweite Objektivteil negative Brechkraft aufweist, und ίο - daß der erste und zweite Objektivteil jeweils für sich allein hinsichtlich des Farblängsfehlers und der sphärischen Aberration korrigiert sind.

H 2. Photographisches Vario-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Objektivteil

~0 eine vordere Gruppe und eine eine erste und eine zweite Spiegellinse umfassende hintere Gruppe aufweist,

I is wobei die zweite Spiegellinse an der vorderen Gruppi befestigt ist

P 3. Photographisches Vario-Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

% - daß die vordere Gruppe des ersten Objektivteils aus einem Kittglied aus einer positiven und einer nega-

f. tiven Meniskuslinse besteht, wobei jede eine objektseit konvexe Fläche aufweist und die positive

;i 20 Meniskuslinse näher am Objekt liegt,

|f - daß Öi« hintere Gruppe des ersten Objektivteils

H aus der als negative Meniskuslinse ausgebildeten, mii einer konkaven Spiegelfläche dem Objekt zugc-

If wandten ersten Spiegellinse,

% aus der mit der vorderen Gruppe verbundenen zweiten Spiegellinse mit einer bildseitig konvexen

j| 25 Spiegelfläche,

:#} aus einer mit der ersten Spiegellinse auf deren Objektseite verbundenen positiven Linse und

% aus einer mit der ersten Spiegellinse auf deren Bildseite verbundenen negativen Linse besteht, und

y - daß der zweite Objektivteil in der Reihenfolge ihrer Objektnähe

Ei eine negative Linse,

jTi 30 eine positive Linse,

;-ΐ ein Kittglied aus einer negativen und einer positiven Meniskuslinse, wobei jede eine objektseitig

% konvex Fläche aufweist,

h? eine negative Linse mi! ^iner objektseitig konkaven Fläche und

eine positive Linse mit einer objektseitig konvexen Fläche 35 umfaßt.

,.; 4. Photographisches Vario-Objektiv nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der

pi zweite Objektivteil folgenden Bedingungen genügen:

]■; 40 1.5 </„,,„//, <3,0; (1)

I 0,2 </,//„< 0.7; (2)

'i ι ,5 </,//„ <3,o_; (3)

U 0,3 </,//;.< 1,0 und (4)

^? Ofl\<D_l2/f_ml.<Ofl5 (5)

. 50 worin

f_ml„ die kleinste einstellbare Objektivbrennweite, /ι die Brennweite des ersten Objektivteils,

■':■■ f_a die Brennweite der vorderen Gruppe des ersten Objektivteils,

■': 55 \lf_b die Summe aus den Brechkräften der vorderen Gruppe und der ersten Spiegellinse,

1//. die Summe aus den Brechkräften der vorderen Gruppe und der ersten und der zweiten Spiegellinse und

D_n den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Objektivteil bei Einstellung auf minimale Objektivbrennweite

bedeuten,
5. Vario-Objektiv nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

1:5,7-8,3 /=410,0-590,0

65 ω = 3,0° -2,0°

Erster Objektivteil 189,835 Erste Spiegellinse -135,750 Vordere Gruppe 1095,063 4 -183,050 1 797,153 5 -135,750 2 6 3 Hintere Gruppe

Zweite Spiegelfläche

7 -132,760

8 78,968

9 -135,750

10 -183,050

11 -697,010

Zweiter Objektivteil 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

241,129 39,968

133,398

-42,648 39,263 18,794 38,056

-27,029

-157,451

49,483

171,022

8,00 1,51633 5,50 1,74000 43,10 7,00 1,58913 -7,00 -1,58913 39,10 34,60 4,50 1,51633 7,00 1,58913 2,50 1,80518 10,55 ~ 3,60 1,35 1,83481 1,50 3,60 1,67270 0,10 1,50 1,83481 3,70 1,59551 4,05 1,50 1,88300 0,10 3,10 1,72825

64,1 28,3

61,0 61,0

64,1 61,0 25,4

42,7 32,1

42,7 39,2

40,8 28,5

6. Varioobjektiv nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

1:6,8-10,0 /=410,0-600,0 ω = 3,0° -2,0°

Erster Objektivteil 6,00 L58913 61,0 Vordere Gruppe 4,00 1,68893 31.1 1 167,183 41,07 2 653,508 3 434,969 Hintere Gruppe 5,00 1,58913 61,0 Erste Spiegellinse 5,00 -1,58913 61.0 4 -122,802 -38,07 5 -165,183 6 -122,802

31 51

Fortsetzung

r r d 34,07 d /V 1,48749 V V Zweite Spiegelfläche 4,00 1,58913 7 -122,971 5,00 1.74950 8 62,449 2,00 70,1 9 -122,802 9,51-2,98 61,0 10 -165,183 1,83481 35,3 11 -865,788 1,20 Zweiter < Dbjektivteil 1,35 1,67270 12 -259,126 4,80 42,7 13 50,479 0.20 1,83481 14 145,036 1,30 1.60342 32,1 IS -34_:734 4,30 16 48,876 4,83 1,88300 42,7 17 26,518 1,30 38,0 18 51,418 0,10 1,72825 19 -24,241 3,10 40,8 20 -284,132 21 56,983 gekennzeichnet durch I 28,5 22 194,929 595,0 o-Objekt iv nach Anspruch 4, folgende Konstruktionsdaten: 1 : 6,8 -' 9,9 /=410~ ω = 3,0° -2,0° N

Erster Objektivteil Vordere Gruppe

1 195,347 Hintere Gruppe -125.529 -106,757 -264,767 6,00 1,58913 61,0 2 1878,325 Erste Spiegellinse -165,680 72,627 47.133 4,00 1,67270 32,1 3 902,532 4 -125,529 -125,529 75,981 40,68 5 Zweite Spiegelfläche -165,680 -35,757 6 7 -2551,194 46.861 8 weiter Objektivteil 5,00 1,58913 61,0 9 12 - 5,00 -1,58913 61,0 10 13 -37,68 11 14 15 33,68 16 4,00 1,58913 61,0 5,00 1,58913 61,0 2,00 1,80518 25,4 9,13-2,99 1,35 1,80610 40,9 7,31 4,30 1,59270 35,3 1,04 1,50 l,80i 60 40,9

Fortsetzung

17 22,615 3,80 1,60342 38,0 18 51,727 4,31 19 -24,569 1,50 1,83400 37,2 20 80,805 1,72 21 56,044 3,40 1,80518 25,4 22 -245,054

Die Erfindung betrifft ein photographisches Vario-Objektiv der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.

Bekannt«·· Vario-Obiektive mit zwei Objektivteilen sind Objektive vom TVp umgekehrter Teleobjektive, die durch Verwendung eines ersten, eine negative Brechkraft besitzenden Öbjeklivieiis und eines ^weiten, eine positive Brechkraft aufweisenden Objektivteils einen großen Bildwinkel abdecken. Zum Aufbau eines TeIe-Vario-Objektives ist eine solche Anordnung jedoch nicht geeignet.

Auch die theoretisch denkbare Möglichkeil, ein solches aus zwei gegeneinander verschieblichen Objektivteilen bestehendes Vario-Objektiv dadurch als Tcle-Objektiv auszugestalten, daß man die Brechkraftverhältnisse /wischen erstem und zweitem Objektivteil umkehrt, führt nicht zu praktisch brauchbaren Ergebnissen. Insbesondere für ein Linsensystem mit eingebauter Irisblende ist dieses Konzept nicht realisierbar, da der zweite Objektivteil einen hohen Vergrößerungsgrad aufweist und die Objektivteile gegeneinander über eine große Wegstrecke verschiebbar sein müßten. Ein weiterer Nachteil dieses Konzeptes besteht darin, daß es keinen kompakten Aufbau der Linsenanordnung ermöglichen würde.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tele-Vario-Objektiv kompakter Bauweise und gi '.er Korrektion von chromatischer und sphärischer Aberration zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Anspruch 1 zusammengefaßten Merkmale vor. Dabei besteht der erste, positive Objektivteil aus einem Spiegellinsensystem, während der zweite, negative Objektivteil ausschließlich Linsen umfaßt. Zur Brennweitenveränderung sind beide Objektivteile relativ zueinander verschiebbar.

Die Höhe des Öffnungsstrahls an der letzten Fläche des ersten Objektivteils ist anpaßbar an die relativ kleine Einfallshöhe des negativen, hinteren Objektivteils, kann aber an dieser Fläche wesentlich größer sein als bei den herkömmlichen Casscgrain-Systemen, wie sie beispielsweise der GB-PS S 52 302 oder dsm Buch »ABC der Optik« von Karl Mütze, Hanau (1961), Seiten 833-834, entnehmbar sind. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann bewirkt werden, daß der Abstand zwischen der vorderen Gruppe und der hinteren Spiegellinsengruppe des ersten Objektivteils (im Gegensatz zu den herkömmlichen Spiegelteleskopen nach Cassegrain) und der Durchmesser der vorderen Gruppe klein gemacht werden können. Gleichzeitig wird durch den neuartigen Aufbau des ersten positiven Objektivteils eine gute Korrektion der sphärischen Aberration erreicht, wie sie vergleichbar bei üblichen Cassegrain-Systemen ist. Damit wird erreicht, daß der negative, hintere Objektivteil separat auf sphärischen Aberration korrigiert werden kann, was dann insgesamt nur kleine Änderungen der sphärischen Aberration im Brennweitenänderungsbereich ermöglicht

Zwar ist es aus dem »Jahrbuch für Optik und Feinmechanik«, 1972, Seiten 54-55, bekannt, in Vario-Objektiven die zur Brennweitenänderung verstellbaren Linsengruppen jeweils einzeln zu achromatisieren, um die chromatische Aberration des Objektivs insgesamt wirksam zu korrigieren. Die im Anspruch 1 zusammengefaßten, zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe dienenden Merkmale werden jedoch auch durch diese Durckschrift nicht vorweggenommen oder nahegelegt.

Durch die Verwendung eines Spiegellinsensystems in dim ersten Linsensatz, der eine positive Brennweite aufweist, ist es möglich, auf jede Art von Irisblende zu verachten und das Objektiv mit der angestrebten kompakten Konstruktion zu realisieren.

Die Konstruktionsdaten dreier Ausfuhrungsbeispiele des Objektivs gemäß der Erfindung sind in den Patentansprüchen 5 bis 7 angegeben, auf die hiermit ebenfalls ausdrücklich verwiesen wird.

Der für ein Objektiv gemäß der Erfindung zugängliche Brennweitenänderungsbereich beträgt 1,2 < Z < 2,0. Ein Brennweitenverhältnis, das unterhalb der unteren Grenze liegt, führt zu einem entsprechend niedrigen Änderungsverhältnis der Vergrößerung und verringert damit den durch die Verwendung eines Vario-Objektivs angestrebten Vorteil. Ein über der Obergrenze liegendes Brennweitenverhältnis vergrößert den Verschiebungsweg des zweiten Objektivteils. Dies erfordert einen entsprechend langen Tubus, der einer kompakten Konstruktion des Vario-Objektivs entgegensteht

Die im Ansprach 4 aufgeführten Bedingungen (1) bis (5) betreffen sämtlich die Brennweiten bzw. die Brechkraft der einzelnen Linsen bzw. Linsengruppen. Ein Überschreiten der Obergrenze von Bedingung (1) trägt zwar zur kompakten Bauweise des Varioobjektivs bei, es führt jedoch zu einer Vergrößerung des Verschiebungsweges des zweiten Objektivteils längs der Gesamtlänge des Systems und zu einer Vergrößerung der negativen Brechkraft des zweiten Objektivteils. Dies wiederum macht die Korrektur der chromatischen Aberration schwierig. Ein Unterschreiten der Untergrenze von Bedingung (1) ist für die Korrektur der Aberration günstig, es beeinträchtigt jedoch die kompakte Konstruktion des Objektivs.