DE10142603A1

DE10142603A1 - Weitwinkellinsensystem und Verfahren zum Fokussieren desselben

Info

Publication number: DE10142603A1
Application number: DE10142603A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Murata; Takayuki Ito
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Ricoh Imaging Co Ltd
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2021-09-01
Also published as: US20020060860A1; DE10142603B4; US6560042B2; JP3629191B2; JP2002072084A

Abstract

Ein Weitwinkellinsensystem enthält eine negative erste Linsengruppe und eine positive zweite Linsengruppe in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen. Die zweite Linsengruppe enthält eine positive vordere Unterlinsengruppe und eine positive hintere Unterlinsengruppe in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen. Zum Fokussieren, ausgehend von einer unendlichen Objektentfernung hin zu einer geringeren Objektentfernung, werden eine erste Fokussierlinsengruppe und eine zweite Fokussierlinsengruppe unabhängig voneinander von der Bildseite zur Objektseite so bewegt, dass ihr Abstand voneinander kürzer wird. Die erste Fokussierlinsengruppe besteht aus der ersten Linsengruppe und der positiven vorderen Unterlinsengruppe, die einstückig bewegbar sind. Die zweite Fokussierlinsengruppe besteht aus der positiven hinteren Unterlinsengruppe. Das Weitwinkellinsensystem erfüllt folgende Bedingungen: DOLLAR A 0,5 < H¶1¶/H¶2R¶ < 0,9 (1) DOLLAR A 1,7 < n¶PAV¶ (2) DOLLAR A 0,5 < X¶an¶/X¶bn¶ < 1,0 (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkellinsensystem für ein einäugige Spiegelreflex kamera sowie ein Verfahren zum Fokussieren desselben.

In einer einäugigen Spiegelreflexkamera muss für deren Aufnahmelinsensystem eine hintere Schnittweite vorbestimmter Länge gewährleistet sein, da zwischen dem Aufnahmelinsensystem und der Bildebene ein Schnellklappspiegel angeord net ist. Deshalb wird in einem Weitwinkellinsensystem üblicherweise ein Retrofo kus-Linsensystem, d. h. ein System vom Typ umgekehrter Teleobjektive, einge setzt, in dem die hintere Schnittweite größer als die Brennweite ist. In einem solchen Retrofokus-Weitwinkellinsensystem, in dem alle Linsengruppen zum Fokussieren bewegt werden, nimmt die Abbildungsleistung bei geringeren Objek tentfernungen infolge großer Aberrationsschwankungen ab.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Weitwinkellinsensystem anzugeben, das (i) insbesondere bei geringen Entfernungen im Wesentlichen keine entfernungsab hängigen Aberrationsänderungen, (ii) eine gute Abbildungsleistung in einem Entfernungsbereich, der von Unendlich bis zu geringer Objektentfernung reicht, (iii) eine große Blendenöffnung (etwa F1,8 bis F2,0) sowie (iv) einen halben Bild feldwinkel von etwa 35° hat. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Fokussieren des Weitwinkellinsensystems anzugeben.

Die Erfindung löst die vorstehend genannten Aufgaben durch das Weitwinkelsy stem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteran sprüchen angegeben.

Die Bedingung (3) des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6 spezifiziert das Ver hältnis der Vorschubstrecke der ersten Fokussierlinsengruppe zu der der zweiten Fokussierlinsengruppe bezogen auf zwei Fokussierzustände, nämlich einen ersten Fokussierzustand, bei dem auf ein Objekt im Unendlichen scharfgestellt ist, und eine zweiten Fokussierzustand, in dem auf ein Objekt in kürzester Aufnah meentfernung scharfgestellt ist. Zwischen diesen beiden, auf unendliche und kürzeste Aufnahmeentfernung bezogenen Fokussierzuständen kann die Fokus sierung entweder in der Weise vorgenommen werden, dass das Verhältnis der Vorschubstrecke der ersten Fokussierlinsengruppe zu der der zweiten Fokussier linsengruppe variiert wird, wenn von der Fokussierung auf ein Objekt im Unendli chen auf die Fokussierung auf ein Objekt in beliebiger Entfernung übergegangen wird, oder in der Weise, dass das vorstehend genannte Verhältnis konstant ge halten wird. Das erstgenannte Verfahren wird als nicht-lineares Fokussierverfah ren und das zuletzt genannte Verfahren als lineares Fokussierverfahren bezeich net. Im Falle des nicht-linearen Fokussierverfahrens erfüllen die erste und die zweite Fokussierlinsengruppe vorzugsweise die in Anspruch 2 bzw. in Anspruch 7 angegebenen Bedingungen (4) und (5).

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 die Linsenanordnung eines Weitwinkellinsensystems als erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2A, 2B, 2C und 2D in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt im Unendlichen scharfgestellt ist,

Fig. 3A, 3B, 3C und 3D in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in endlicher Aufnahmeentfernung (Abbildungsmaß stab: 0,07) scharfgestellt ist,

Fig. 4A, 4B, 4C und 4D in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in kürzester Aufnahmeentfernung scharfgestellt ist,

Fig. 5 die Linsenanordnung eines Weitwinkellinsensystems als zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 6A, 6B, 6C und 6D in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt im Unendlichen scharfgestellt ist,

Fig. 7A, 7B, 7C und 7D in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in endlicher Aufnahmeentfernung (Abbildungsmaß stab: -0,07) scharfgestellt ist,

Fig. 8A, 8B, 8C und 8D in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in kürzester Aufnahmeentfernung scharfgestellt ist,

Fig. 9 die Linsenanordnung eines Weitwinkellinsensystems als drittes Ausführungsbeispiel,

Fig. 10A, 10B, 10C und 10D in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt im Unendlichen scharfgestellt ist,

Fig. 11A. 11B, 11C und 11D in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in endlicher Aufnahmeentfernung (Vergrößerung: -0,07) scharfgestellt ist,

Fig. 12A, 12B, 12C und 12D in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in kürzester Aufnahmeentfernung scharfgestellt ist, und

Fig. 13 die erfindungsgemäße Fokussierung des Weitwinkellinsensystems.

Das in Fig. 13 gezeigte Linsensystem ist ein Retrofokus-Weitwinkellinsensystem, das eine negative erste Linsengruppe 10 und eine positive zweite Linsengruppe 20 in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen enthält. Die zweite Linsengrup pe 20 enthält eine positive Unterlinsengruppe 20F (2F) (vordere Unterlinsengrup pe) und eine positive Unterlinsengruppe 20R (2R) (hintere Unterlinsengruppe) in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen. Beim Fokussieren auf ein Objekt im Unendlichen hin zu einem Objekt in geringer Entfernung werden eine Linsengrup pe Fa (erste Fokussierlinsengruppe) und eine Linsengruppe Fb (zweite Fokussier linsengruppe) unabhängig voneinander so von der Bildseite zur Objektseite be wegt, dass der Abstand zwischen der Linsengruppe Fa und der Linsengruppe Fb kürzer wird. Die Linsengruppe Fa besteht dabei aus der ersten Linsengruppe 10 und der positiven Unterlinsengruppe 20F, die einstückig bewegbar sind. Die Linsengruppe Fb besteht aus der positiven Unterlinsengruppe 20R. Nach Fig. 13 gibt es mindestens zwei Arten von Fokussieroperationen. In einer werden beide Linsengruppe Fa und Fb linear bewegt, was in Fig. 13 durch die Linie L-L ange deutet ist. In der anderen, bevorzugten Art der Fokussierung werden die Linsen gruppen Fa und Fb nicht linear bewegt, wie in Fig. 13 durch die Linie N-L ange deutet ist.

Wie in den Fig. 1, 5 und 9 gezeigt, enthält die negative erste Linsengruppe 10 ein positives Linsenelement und zwei negative Linsenelemente in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen. Die zweite Linsengruppe 20 enthält die aus einem positiven Linsenelement bestehende positive Unterlinsengruppe 20F und die positive Unterlinsengruppe 20R, die aus zwei verkitteten Unterlinsengruppen, die jeweils von einem negativen Linsenelement und einem positiven Linsenelement gebildet werden, und einem positiven Linsenelement besteht, wobei die genann ten Komponenten in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen angeordnet sind. Eine Blende S ist in der positiven Unterlinsengruppe 20R zwischen den beiden verkitteten Unterlinsengruppen angeordnet.

Die Bedingung (1) des Anspruchs 1 spezifiziert die Höhe oberer Axiallichtstrahlen und gibt an, dass das Linsensystem ein Retrofokus-Linsensystem ist. Die Größen H₁ und H₂ geben die in Fig. 13 gezeigten Höhen eines oberen Axiallichtstrahls an.

Übersteigt H₁/H_2R die obere Grenze der Bedingung (1), so bereitet es Schwierig keiten, die hintere Schnittweite zu vergrößern oder den Bildfeldwinkel aufzuweiten.

Unterschreitet dagegen H₁/H_2R die untere Grenze der Bedingung (1), so wird die hintere Schnittweite unnötigerweise größer, was im Hinblick auf die Miniaturisie rung des Linsensystems von Nachteil ist. Ferner nimmt die negative Verzeichnung zu.

Die Bedingung (2) des Anspruchs 1 spezifiziert für die in der positiven zweiten Linsengruppe 20 enthaltenen positiven Linsenelemente die gemittelten Bre chungsindizes bei der d-Linie.

Unterschreitet n_PAV die untere Grenze der Bedingung (2), so wird die für die erfor derliche Brechkraft benötigte Krümmung der jeweiligen Linsenfläche so groß, dass sich Aberrationen höherer Ordnung bemerkbar machen. Es wird deshalb schwierig, die Blendenöffnung zu vergrößern (F-Zahl 1,8 bis 2,0).

Die Bedingung (3) des Anspruchs 1 gibt das bei der Fokussierung auftretende Verhältnis der Vorschubstrecke von erster Linsengruppe 10 und positiver Unterlin sengruppe 20F, d. h. der Linsengruppe Fa, zu der Vorschubstrecke der positiven Unterlinsengruppe 20R, d. h. der Linsengruppe Fb unter der Voraussetzung an, dass die Linsengruppen Fa und Fb linear bewegt werden.

Übersteigt X_an/X_bn die obere Grenze der Bedingung (3), so nehmen die Aberrati onsschwankungen bei Fokussierung auf ein Objekt im Unendlichen hin zu einem Objekt in geringer Entfernung im Vergleich zu dem Fall zu, in dem das gesamte Linsensystem vorgeschoben, d. h. verstellt wird.

Unterschreitet X_an/X_bn die untere Grenze der Bedingung (3), so werden die Aber rationsschwankungen bei Fokussierung auf ein Objekt im Unendlichen hin zu einem Objekt in geringer Entfernung so stark reduziert, dass Aberrationsschwan kungen auftreten, die denen entgegengesetzt sind, die in dem Fall auftreten, in dem X_an/X_bn die obere Grenze der Bedingung (3) übersteigt.

Die Bedingung (4) des Anspruchs 2 spezifiziert das Verhältnis der bei der Fokus sierung auftretenden Vorschub- oder Verstellstrecke von erster Linsengruppe 10 und positiver Unterlinsengruppe 20, d. h. der Linsengruppe Fa, zu der Verstell strecke der positiven Unterlinsengruppe 20R, d. h. der Linsengruppe Fb, unter der Voraussetzung, dass die Linsengruppen Fa und Fb nicht linear bewegt werden.

Übersteigt X_an/X_bn < ΔX_ai/ΔX_bi die obere Grenze der Bedingung (4), so nehmen die Aberrationsschwankungen bei Fokussierung auf ein Objekt im Unendlichen hin zu einem Objekt in geringer Entfernung im Vergleich zu dem Fall zu, in dem das gesamte Linsensystem vorgeschoben, d. h. verstellt wird.

Unterschreitet X_an/X_bn < ΔX_ai/ΔX_bi die untere Grenze der Bedingung (4), so werden die Aberrationsschwankungen bei Fokussierung auf ein Objekt im Unendlichen hin zu einem Objekt in geringer Entfernung so stark reduziert, dass Aberrations schwankungen auftreten, die denen entgegengesetzt sind, die in dem Fall auftre ten, in dem X_an/X_bn < ΔX_ai/ΔX_bi die obere Grenze der Bedingung (4) übersteigt.

In Bedingung (4) ist X₁ einfach als quadratische Funktion von X₂ definiert, wobei α einen ersten Koeffizienten und β einen zweiten Koeffizienten bezeichnet. Eine ähnliche Bewegung der Linsengruppen kann durch ein kubisches Polynom fest gelegt werden. Im Wesentlichen folgen jedoch die Linsengruppen den Verstellwe gen, die durch eine quadratische Funktion definiert sind.

Die Bedingung (5) des Anspruchs 2 spezifiziert den zweiten Koeffizienten β unter der Bedingung, dass die erste Linsengruppe 10 und die positive Unterlinsengrup pe 20F, d. h. die Linsengruppe Fa, und die positive Unterlinsengruppe 20R, d. h. die Linsengruppe Fb, bei der Fokussierung nicht linear bewegt werden. Durch Erfüllen dieser Bedingung erreicht man eine Fokussierung, die ein geeignetes Gleichgewicht zwischen der Abbildungsleistung im Unendlichen und der in gerin ger Entfernung schafft.

Übersteigt β die obere Grenze der Bedingung (5), so wird der Abstand zwischen der positiven Unterlinsengruppe 20F und der positiven Unterlinsengruppe 20R verglichen mit dem Fall größer, in dem diese Linsengruppen linear bewegt wer den, wenn auf ein Objekt in geringer Entfernung scharfgestellt wird. Die Aberrati onsschwankungen nehmen infolgedessen stark zu.

Unterschreitet β die untere Grenze der Bedingung (5), so werden die Aberrations schwankungen so stark reduziert, dass das Gleichgewicht für die Abbildungslei stung im Unendlichen und in geringer Entfernung verloren geht.

Die Bedingung (6) des Anspruchs 4 spezifiziert direkt einen auf eine asphärische Fläche bezogenen Asphärenterm in einem Verzeichnungskoeffizienten, wenn in der zweiten Linsengruppe 20 mindestens eine asphärische Fläche vorgesehen ist.

Übersteigt ΔV die obere Grenze der Bedingung (6), so ist die Verzeichnung unter korrigiert.

Unterschreitet ΔV die untere Grenze der Bedingung (6), so ist die Verzeichnung überkorrigiert, und der Betrag der Verzeichnung, die ausgehend von einer Position mittlerer Bildhöhe über den äußersten Randbereich in positiver Richtung auftritt, nimmt zu.

Die Bedingung (7) des Anspruchs 5 spezifiziert die zusammengesetzte Brechkraft von erster Linsengruppe 10 und positiver Unterlinsengruppe 20F, d. h. die Brech kraft der Linsengruppe Fa.

Übersteigt [f/f_Fa] die obere Grenze der Bedingung (7), so werden die Aberrations schwankungen bei Fokussierung auf ein Objekt im Unendlichen hin zu einem Objekt in geringer Entfernung groß.

Im Folgenden werden spezielle numerische Daten für die Ausführungsbeispiele angegeben. In den die sphärische Aberration und die Sinusbedingung zeigenden Figuren bezeichnet SA die sphärische Aberration und SC die Sinusbedingung. In den Figuren, welche die chromatische Aberration dargestellt durch die sphärische Aberration zeigen, bezeichnen die durchgezogene Linie und die beiden unter schiedlich gestrichelten Linien die sphärischen Aberrationen bei der d-, der g- bzw. der C-Linie. In den den Astigmatismus zeigenden Figuren bezeichnet S das Sagittalbild, M das Meridionalbild und Y die Bildhöhe. In den die Verzeichnung zeigenden Figuren bezeichnet Y die Bildhöhe. In den Tabellen bezeichnet F_NO die F-Zahl, m die Transversalvergrößerung, d. h. den Abbildungsmaßstab, f die Brennweite des gesamten Linsensystems, u die Objektentfernung (m), W den halben Bildfeldwinkel (°), f_B die hintere Schnittweite, r den Krümmungsradius, d die Linsenelementdicke oder den Abstand zwischen den Linsenelementen, Nd den Brechungsindex bei der d-Linie und ν die Abbe-Zahl.

Eine zur optischen Achse symmetrische, asphärische Fläche ist wie folgt definiert:

x = cy²/(1 +[1 -{1 + K}c²y²]^1/2)+A4y⁴ + A6y⁶ + A8y⁸ + A10y¹⁰ . . .

worin
c die Krümmung (1/r) der asphärischen Fläche im Scheitel,
y den Abstand von der optischen Achse,
K die Kegelschnittkonstante,
A4 einen Asphärenkoeffizienten vierter Ordnung,
A6 einen Asphärenkoeffizienten sechster Ordnung,
A8 einen Asphärenkoeffizienten achter Ordnung und
A10 einen Asphärenkoeffizienten zehnter Ordnung bezeichnet.

Der Zusammenhang zwischen den Asphärenkoeffizienten und den Aberrations koeffizienten wird nachfolgend erläutert.

1. Die Form einer asphärischen Fläche ist wie folgt definiert

x = cy²

/(1 + [1 - {1 + K}c²

y²

]^1/2

) + A4y⁴

+ A6y⁶

+ A8y⁸

+ A10y¹⁰

. . .

worin
x den Abstand der asphärischen Fläche von der Tangentialebene an den Scheitel der Fläche,
y den Abstand von der optischen Achse,
c die Krümmung (1/r) der asphärischen Fläche im Scheitel und
K die Kegelschnittkonstante bezeichnet.

2. Um die Aberrationskoeffizienten zu erhalten, wird folgende Substitution vorge nommen, um K durch 0 zu ersetzen (Bi = Ai, wenn K = 0)

B4 = A4 + Kc³

/8;
B6 = A6 + (K²

+ 2K)c⁵

/16;
B8 = A8 + 5(K³

+3 K²

+ 3K)c⁷

/128
B10 = A10 + 7(K⁴

+ 4K³

+ 6K²

+ 4K)c⁹

/256

Man erhält so folgende Gleichung:

x = cy²/[1 + [1 - c²y²] + B4y⁴ + B6y⁶ + B8y⁸ + B10y¹⁰ + . . .

3. Um die Brennweite auf 1,0 zu normieren, wird folgendes betrachtet

X = x/f; Y = y/f; C = f.c;
α4 = f³

B4; α6 = f⁵

B6; α8 = f⁷

B8; a10 = f⁹

B10

Man erhält so folgende Formel:

X = CY²/[1 + [1 - C²Y²]^1/2] + α4Y⁴ + α6Y⁶ + α8Y⁸ + α10Y¹⁰ + . . .

4. Man definiert Φ = 8(N' -N)α4. Die Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung sind demnach wie folgt definiert

I bezeichnet den Koeffizienten der sphärischen Aberration,
II den Komakoeffizienten,
III den Astigmatismuskoeffizienten,
IV den Krümmungskoeffizienten der Sagittalbildfläche und
V den Verzeichnungskoeffizienten.

Der Einfluss des auf die asphärische Fläche bezogenen Asphärenkoeffizienten vierter Ordnung (α4) auf die jeweiligen Aberrationskoeffizienten ist definiert als:
ΔI = h⁴Φ
ΔII = h³kΦ
ΔIII = h²k²Φ
ΔIV = h²k²Φ
ΔV = hk³Φ
worin
h1 die Höhe ist, in der ein achsennaher Axialstrahl auf die erste Fläche des die asphärische Fläche enthaltenden Linsensystems trifft,
h die Höhe ist, in der der achsennahe Axialstrahl auf die asphärische Fläche trifft, wenn die Höhe h1 gleich 1 ist,
k1 die Höhe ist, in der ein durch die Mitte der Eintrittspupille gehender achsenna her Außeraxialstrahl (Hauptstrahl) auf die erste Fläche des die asphärische Flä che enthaltenden Linsensystems trifft,
k die Höhe ist, in der der achsennahe Außeraxialstrahl auf die asphärische Fläche trifft, wenn die Höhe k1 gleich -1 ist,
N' der Brechungsindex des bezüglich der asphärischen Fläche bildseitigen Medi ums ist, und
N der Brechungsindex des bezüglich der asphärischen Fläche objektseitigen Mediums ist.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt die Linsenanordnung eines Weitwinkellinsensystems als erstes Aus führungsbeispiel. Die Fig. 2A bis 2D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt im Unendlichen scharfgestellt ist. Die Fig. 3A bis 3D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretende Aberra tionen, wenn auf ein Objekt in endlicher Aufnahmeentfernung (Abbildungsmaß stab: -0,07) scharfgestellt ist. Die Fig. 4A bis 4D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in kürzester Aufnah meentfernung (Objektentfernung: etwa 10f) scharfgestellt ist. In Tabelle 1 sind die numerischen Daten für das erste Ausführungsbeispiel angegeben. Die negative erste Linsengruppe 10 enthält ein positives Linsenelement und zwei negative Meniskuslinsenelemente in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen. Die zweite Linsengruppe 20 enthält die aus einem positiven Linsenelement bestehen de erste positive Unterlinsengruppe 20F und die positive Unterlinsengruppe 20R, die aus zwei verkitteten, jeweils aus einem negativen Linsenelement und einem positiven Linsenelement bestehenden Unterlinsengruppen sowie einem positiven Linsenelement besteht, wobei die genannten Komponenten in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen angeordnet sind. In der positiven Unterlinsengruppe 20R ist zwischen den beiden verkitteten Unterlinsengruppen eine Blende S vorgese hen. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird eine Fokussierung auf ein Objekt im Unendlichen hin zu einem Objekt in endlicher Entfernung dadurch vorgenommen, dass die Linsengruppen Fa und Fb längs der in der unteren Hälfte der Fig. 13 gezeigten durchgezogenen Linien bewegt werden.

Tabelle 1

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 5 zeigt die Linsenanordnung eines Weitwinkellinsensystems als zweites Ausführungsbeispiel. Die Fig. 6A bis 6D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt im Unendlichen scharfgestellt ist. Die Fig. 7A bis 7D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretende Aberra tionen, wenn auf ein Objekt in endlicher Aufnahmeentfernung (Abbildungsmaß stab: -0,07) scharfgestellt ist. Die Fig. 8A bis 8D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in kürzester Aufnah meentfernung (Objektentfernung: etwa 10f) scharfgestellt ist. In Tabelle 2 sind die numerischen Daten für das zweite Ausführungsbeispiel angegeben. Was die grundlegende Linsenanordnung und die Fokussierung betrifft, ist das zweite Ausführungsbeispiel gleich dem ersten Ausführungsbeispiel.

Tabelle 2

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 9 zeigt die Linsenanordnung eines Weitwinkellinsensystems als drittes Aus führungsbeispiel. Die Fig. 10A bis 10D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt im Unendlichen scharfgestellt ist. Die Fig. 11A bis 11D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in endlicher Aufnahmeentfernung (Abbil dungsmaßstab: -0,07) scharfgestellt ist. Die Fig. 12A bis 12D zeigen in der Lin senanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen, wenn auf ein Objekt in kürzester Aufnahmeentfernung (Objektentfernung: etwa 10f) scharfgestellt ist. In Tabelle 3 sind die numerischen Daten für das dritte Ausführungsbeispiel angege ben. Was die grundlegende Linsenanordnung und die Fokussierung betrifft, gleicht das dritte Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel.

Tabelle 3

Die auf die jeweiligen Bedingungen bezogenen numerischen Werte sind für die Ausführungsbeispiele in folgender Tabelle 4 angegeben.

Tabelle 4

Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, erfüllt jedes Ausführungsbeispiel die Bedingungen (1) bis (7). Wie ferner aus den Aberrationsdiagrammen hervorgeht, sind die Aber rationen angemessen korrigiert.

Wie obige Beschreibung zeigt, wird durch die Erfindung ein Weitwinkellinsensy stem geschaffen, das (i) insbesondere in geringen Entfernungen im Wesentlichen keine entfernungsabhängigen Aberrationsänderungen, (ii) über einen Entfer nungsbereich, der von Unendlich bis zu einer geringen Objektentfernung reicht, eine gute Abbildungsleistung, (iii) eine große Blendenöffnung (etwa F1,8 bis F2,0) und (iv) einen halben Bildfeldwinkel von etwa 35° hat. Außerdem stellt die Erfin dung ein Verfahren zum Fokussieren des Weitwinkellinsensystems bereit.

Claims

1. Weitwinkellinsensystem mit einer negativen ersten Linsengruppe und einer positiven zweiten Linsengruppe, die in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die positive zweite Linsengruppe eine positive vordere Unterlinsengruppe und eine positive hintere Unterlinsengruppe enthält, die in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen angeordnet sind,
beim Fokussieren ausgehend von einer unendlichen Objektentfernung hin zu einer geringeren Objektentfernung eine erste Fokussierlinsengruppe, welche die erste Linsengruppe und die mit dieser einstückig bewegbare positive vordere Unterlinsengruppe enthält, und eine zweite Fokussierlinsengruppe, welche die positive hintere Linsengruppe enthält, unabhängig voneinander von der Bildseite zur Objektseite hin so bewegt werden, dass der Abstand der beiden Fokussierlinsengruppen voneinander abnimmt, und folgende Bedingungen erfüllt sind:
0,5 < H₁/H_2R < 0,9 (1)
1,7 < n_PAV (2)
0,5 < X_an/X_bn < 1,0 (3)
worin
H₁ der Radius eines Bündels axialer Lichtstrahlen auf der am weitesten objektseitig angeordneten Fläche der ersten Linsengruppe ist, wenn auf ein Objekt in unendlicher Entfernung scharfgestellt ist,
H_2R der Radius eines Bündels axialer Lichtstrahlen auf der am weitesten objektseitig angeordneten Fläche der hinteren Unterlinsengruppe der zwei ten Linsengruppe ist, wenn auf ein Objekt in unendlicher Entfernung scharf gestellt ist,
n_PAV für in der zweiten Linsengruppe vorgesehene positive Linsenelemente der gemittelte Brechungsindex bei der d-Linie ist,
X_an eine Vorschubstrecke der ersten Fokussierlinsengruppe ist, wobei diese Vorschubstrecke von der der unendlichen Aufnahmeentfernung entspre chenden Position und der der kürzesten Aufnahmeentfernung entsprechen den Position der ersten Fokussierlinsengruppe begrenzt ist, und
X_bn eine Vorschubstrecke der zweiten Linsengruppe ist, wobei diese Vor schubstrecke von der der unendlichen Aufnahmeentfernung entsprechenden Position und der der kürzesten Aufnahmeentfernung entsprechenden Positi on der zweiten Fokussierlinsengruppe begrenzt ist.

2. Weitwinkellinsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingungen erfüllt sind:
0,5 < X_an/X_bn < ΔX_ai/ΔX_bi < 1,0 (4)
-0,1 < β < 0 (5)
worin
ΔX_ai die Steigung der Tangente an einem der unendlichen Aufnahmeentfer nung entsprechenden Punkt des Verstellweges der ersten Linsengruppe ist,
ΔX_bi die Steigung der Tangente an einem der unendlichen Aufnahmeentfer nung entsprechenden Punkt des Verstellweges der zweiten Linsengruppe ist,
X₁ = αX₂ + βX₂ ²,
X₁ eine Vorschubstrecke der ersten Fokussierlinsengruppe ist, die einer zwischen der unendlichen Aufnahmeentfernung und der kürzesten Aufnah meentfernung liegenden Aufnahmeentfernung entspricht,
X₂ eine Vorschubstrecke der zweiten Fokussierlinsengruppe ist, die einer zwischen der unendlichen Aufnahmeentfernung und der kürzesten Aufnah meentfernung liegenden Aufnahmeentfernung entspricht,
α ein erster Koeffizient ist, und
β ein zweiter Koeffizient ist.

3. Weitwinkellinsensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Linsengruppe mindestens eine asphärische Fläche hat.

4. Weitwinkellinsensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die asphärische Fläche in der positiven hinteren Unterlinsengruppe vorgese hen ist und folgende Bedingung erfüllt:
-0,2 < ΔV < 0 (6)
worin ΔV einen auf die asphärische Fläche bezogenen Asphärenterm in einem Aberrationskoeffizienten bezeichnet.

5. Weitwinkellinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
|f/f_Fa| < 0,25 (7)
worin
f die Gesamtbrennweite des Weitwinkellinsensystems und
f_Fa die Brennweite der ersten Fokussierlinsengruppe ist.

6. Verfahren zum Fokussieren eines Weitwinkellinsensystems, das eine negati ve erste Linsengruppe und eine positive zweite Linsengruppe in dieser Rei henfolge vom Objekt her gesehen enthält, wobei die positive zweite Linsen gruppe eine positive vordere Unterlinsengruppe und eine positive hintere Unterlinsengruppe in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen enthält und das Weitwinkellinsensystem folgende Bedingungen erfüllt:
0,5 < H₁/H_2R < 0,9 (1)
1,7 < n_PAV (2)
worin
H₁ der Radius eines Bündels axialer Lichtstrahlen auf der am weitesten ob jektseitig angeordneten Fläche der ersten Linsengruppe ist, wenn auf ein Objekt in unendlicher Entfernung scharfgestellt ist,
H_2R der Radius eines Bündels axialer Lichtstrahlen auf der am weitesten objektseitig angeordneten Fläche der hinteren Unterlinsengruppe der zwei ten Linsengruppe ist, wenn auf ein Objekt in unendlicher Entfernung scharf gestellt ist, und
n_PAV für in der zweiten Linsengruppe vorgesehene positive Linsenelemente der gemittelte Brechungsindex bei der d-Linie ist,
mit folgenden Verfahrensschritten:
Vorsehen einer die erste Linsengruppe und die positive vordere Unterlinsen gruppe enthaltenden ersten Fokussierlinsengruppe derart, dass die erste Linsengruppe und die positive vordere Unterlinsengruppe zur Fokussierung einstückig bewegt werden,
Vorsehen einer die positive hintere Unterlinsengruppe enthaltenden zweiten Fokussierlinsengruppe und
Bewegen der ersten Fokussierlinsengruppe und der zweiten Fokussierlin sengruppe derart, dass bei der Fokussierung ausgehend von einer unendli chen Objektentfernung hin zu einer kürzeren Objektentfernung der Abstand zwischen der ersten Fokussierlinsengruppe und der zweiten Fokussierlin sengruppe verkürzt wird und folgende Bedingung erfüllt ist:
0,5 < X_an/X_bn < 1,0 (3)
worin
X_an eine Vorschubstrecke der ersten Fokussierlinsengruppe ist, wobei diese Vorschubstrecke von der der unendlichen Aufnahmeentfernung entspre chenden Position und der der kürzesten Aufnahmeentfernung entsprechen den Position der ersten Fokussierlinsengruppe begrenzt ist, und
X_bn eine Vorschubstrecke der zweiten Linsengruppe ist, wobei diese Vor schubstrecke von der der unendlichen Aufnahmeentfernung entsprechenden Position und der der kürzesten Aufnahmeentfernung entsprechenden Positi on der zweiten Fokussierlinsengruppe begrenzt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Be dingungen erfüllt sind:
0,5 < X_an/X_bn < ΔX_ai/ΔX_bi < 1,0 (4)
-0,1 < β < 0 (5)
worin
ΔX_ai die Steigung der Tangente an einem der unendlichen Aufnahmeentfer nung entsprechenden Punkt des Verstellweges der ersten Linsengruppe ist,
ΔX_bi die Steigung der Tangente an einem der unendlichen Aufnahmeentfer nung entsprechenden Punkt des Verstellweges der zweiten Linsengruppe ist,
X₁ = αX₂ + βX₂ ²,
X₁ eine Vorschubstrecke der ersten Fokussierlinsengruppe ist, die einer zwischen der unendlichen Aufnahmeentfernung und der kürzesten Aufnah meentfernung liegenden Aufnahmeentfernung entspricht,
X₂ eine Vorschubstrecke der zweiten Fokussierlinsengruppe ist, die einer zwischen der unendlichen Aufnahmeentfernung und der kürzesten Aufnah meentfernung liegenden Aufnahmeentfernung entspricht,
α ein erster Koeffizient ist, und
β ein zweiter Koeffizient ist.