DE2745702A1 - Aus zwei linsengruppen aufgebautes linsensystem fuer ein weitwinkelvarioobjektiv - Google Patents

Description

27A5702

HOFFMANN · ΚΙΐΙ,Κ & PAKTNKR

PATENTANWAITE DR. ING E. HOFFMANN ■ DIPl.-ING. W. E IUE · OR. «ER. N AT. K. HOFFMAN N . DIPl.-ING. W. IE H N D-SOOO MÖNCHEN 81 · ARAB E UASTRASS E 4 (STE R N H AU S) ■ TE LE FON (06?) 911087 TE LE X 05-29619 (PATHE)

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MINOLTA CAMERA KABUSHIKI KAISHA, Osaka / Japan

Aus zwei Linsengruppen aufgebautes Linsensystem für ein Weitwinke !varioobjektiv

Die Erfindung betrifft ein Linsensystem für ein Varioobjektiv zur Verwendung bei einer einäugigen Spiegelreflex-Kleinbildkamera, und insbesondere ein aus zwei Linsengruppen aufgebautes Linsensystem für ein Varioobjektiv, bei dem die erste Gruppe eine negative Brechkraft hat und die zweite GrupDe mit positiver Brechkraft an der Bildseite der ersten LinsengrupDe angeordnet ist, und wobei die Verstellung der Brennweite dadurch erreicht wird, daß der Luftzwischenraum zwischen beiden Linsengruppen verändert wird.

Es sind bereits zahlreiche verschiedene, aus zwei Gruppen aufgebaute Linsensysteme für Varioobjektive, beispielsweise in der DT-OS 2 557 547, der japanischen Patentveröffentlichunq 40-8985, der japanischen Offenlegungsschrift 49-2548 und der jananischen Offenlegungsschrift 51-83543 vorgeschlagen worden. Bei dem in der DT-OS 2 557 547 beschriebenen Linsensystem ist die erste negative Linsengruppe derart aufgebaut, daß sie ein positives Vorderglied, ein positives Hinterglied und ein zwischen dem Vorderglied und dem Hinterglied angeordnetes negatives Linsenglied aufweist.

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Im allgemeinen ist ein aus zwei Gruppen aufgebautes Linsensystem für ein Varioobjektiv ein Linsensystemtyp, der zur stufenlosen Verstellung der Brennweite beim Photographieren im Weitwinkelbereich geeignet ist, da dieses System eine Brechkraftverteilung von der Art eines Retrofokusobjektivs hat. Es besteht jedoch die Gefahr, daß die sphärische Aberration, die mit den Aberrationskoeffizienten höherer Ordnung in Verbindung steht, unzureichend korrigiert bleibt, wenn das Linsensystem auf die längste Brennweite eingestellt ist. Es besteht weiterhin die Neigung, daß Änderungen in den verschiedenen Aberrationen, beispielsweise in der Verzeichnung und im Koma, die die Änderung der Brennweite begleiten, merklich groß werden.

Ziel der Erfindung ist ein aus zwei Linsengruppen aufgebautes Linsensystem für ein Weitwinkelvarioobjektiv, dessen Verstellbereich der Brennweite bis zu einem beträchtlich weiten Bildwinkel von beispielsweise 84° reicht.

Ziel der Erfindung ist weiterhin ein aus zwei Linsengruppen aufgebautes Linsensystem für ein Weitwinkelvarioobjektiv, das eine kompakte Größe hat.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein aus zwei Linsengruppen aufgebautes Linsensystem für ein Weitwinkelvarioobjektiv, bei dem das dadurch erreicht werden kann, daß die Anordnungen und Brechkraftverteilungen in der ersten und der zweiten Linsengruppe jeweils sowie das Verhältnis der Brechkraft der ersten Gruppe zu der der zweiten Gruppe bestimmt werden.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

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Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 3a, 3b und 3c, Figur 4a, 4b und 4c und Figur 5a, 5b und 5c zeigen in graphischen Darstellungen die verschiedenen Aberrationen des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 6a, 6b und 6c, Figur 7a, 7b und 7c und Figur 8a, 8b und 8c zeigen in graphischen Darstellungen die verschiedenen Aberrationen des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Wie es in Figur 1 oder 2 dargestellt ist, umfaßt das erfindungsgemäße, aus zwei Linsengruppen aufgebaute Linsensystem für ein Weitwinkelvarioobjektiv eine erste Linsengruppe I mit negativer Brechkraft φ die ein erstes Vorderobjektivglied 1-1 mit positiver Brechkraft ^_T_- ^eiⁿ zweites Zwischenobjektivglied 1-2 mit negativer Brechkraft φ ~, das sich an der Bildseite des ersten Objektivgliedes befindet, und ein drittes Hinterobjektivglied 1-3 mit positiver Brechkraft aufweist, das sich an der Bildseite des zweiten Objektivgliedes befindet, wobei das zweite Zwischenobjektivglied ein erstes Unterglied a mit einer Brechkraft φ^ , ein zweites Unterobjektivglied b mit einer Brechkraft φ~, das sich an der Bildseite des ersten Untergliedes befindet, und ein drittes Unterglied c mit einer Brechkraft φ~ aufweist, das sich an der Bildseite des zweiten Untergliedes befindet, wobei \φ^ > I φ~ > (ί, J ist, und eine zweite Linsengruppe II mit positiver Brechkraft Φ_ΊΊ, die sich an der Bildseite der ersten Linsengruppe I befindet, und ein viertes Vorderobjektivglied II-1 mit positiver Brechkraft Φ_Λ ., ein fünftes Zwischenobjektivglied II-2 mit negativer Brechkraft, das sich an der Bildseite des vierten Objektivgliedes befindet, und ein sechstes hinteres Objektivglied II-3 mit positiver Brechkraft enthält, das sich an der Bildseite des fünften Objektivgliedes befindet, wobei das

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Linsensystem die folgenden Bedingungen erfüllt:

1,1 ^ IiS₁₁ / Φ_τ I= 1,5 1

0,1 = J(O_1-1 / Φ_τ I= 0,5 2

0,3 ^ 1^₁ / ^j_₂|= 0,6 3

" ¹'^{8 4}

Der Zoom-Vorgang oder die Verstellung der Brennweite wird dadurch erreicht, daß beide Linsengruppen, nämlich die erste und die zweite Gruppe I und II, verschoben werden, wobei sich der Luftzwischenraum dazwischen ändert. Aus den Figuren ist ersichtlich, daß das dritte Objektivglied 1-3 der ersten Linsengruppe I eine positive Miniskuslinse enthält, daß das vierte Objektivglied II-1 der zweiten Linsengruppe II zwei oder mehr Linsen benötigt und daß das sechste Linsenglied II-3 der zweiten Linsengruppe II eine oder mehr Linsen benötigt.

Die obige Bedingung 1 regelt das Verhältnis der Brechkraft «$_T der ersten Gruppe I zur Brechkraft <fr der zweiten Gruppe II und bei einem aus zwei Linsengruppen aufgebauten Linsensystem ist nicht nur die Art der Verschiebung der Linsengruppen zum Verstellen der Brennweite durch diese Bedingung bestimmt, sondern sind auch die Größe und die Funktionsfähigkeit des gesamten Linsensystems durch die obige Bedingung vorgeschrieben. Jenseits des oberen Grenzwertes der Bedingung 1 ist die Brechkraft der zweiten Linsengruppe II so groß geworden, daß die Schnittweite bei extrem großen Weitwinkeleinstellungen für eine einäugige Spiegelreflexkleinbildkamera zu kurz wird, d.h., daß ein Schwenken des Spiegels im Kameragehäuse in die Schnittweite eingreift. Aufgrund der grossen Brechkraft der zweiten Linsengruppe II über dem oberen Grenzwert der Bedingung 1 wird weiterhin unvermeidlich das Öffnungsverhältnis der zweiten Linsengruppe II erhöht, so daß die Korrektur der Aberrationen nicht durchführbar ist, es sei denn, daß

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die Anzahl der Linsenelemente erhöht wird. Außerhalb des unteren Grenzwertes der Bedingung 1 wird andererseits die Verzeichnung, die ein verhängnisvoller Nachteil eines Weitwinkelvarioobjektivs sein kann, bei extremen Weitwinkeleinstellungen beträchtlich groß.

Die Bedingung 2 bezieht sich auf die Brechkraft Φ-τ_* des ersten Vorderobjektivgliedes 1-1 der ersten Linsengruppe I und ist die Hauptbedingung, die insbesondere zur Korrektur der Verzeichnung erfüllt sein muß, wobei das Erfordernis der kompakten Ausbildung des gesamten Linsensystems erfüllt ist. Jenseits des oberen Grenzwertes der Bedingung 2 kann die Verzeichnung bei extremen Weitwinkeleinstellungen korrigiert werden, es wird dann jedoch notwendig, den Durchmesser des ersten Vorderobjektivgliedes 1-1 zu erhöhen, um den außeraxialen Strahl, der den Bildwinkel begrenzt, zum folgenden zweiten Zwischenglied 1-2 durchzulassen, wodurch das System in einen Größenbereich kommt, der weit von dem praktischen Größenbereich für eine einäugige Spiegelreflex-Kleinbildkamera entfernt ist. Unter dem unteren Grenzwert der Bedingung 2 kann andererseits die Verzeichnung des ersten Vordergliedes 1-1 nicht in ausreichendem Maße korrigiert werden und ist die Brechkraft des zweiten Zwischengliedes 1-2 in der ersten Linsengruppe I zu schwach, um eine angemessene Korrektur der sphärischen Aberration, die zu den höheren Aberrationskoeffizienten in Beziehung steht, bei einer extremen Teleeinstellung herbeizuführen.

Die Brechkraftverteilung innerhalb des negativen zweiten Objektivgliedes 1-2 mit der negativen Brechkraft Φ_τ_₂ ^{in der ersten} Linsengruppe I ist ein besonders wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, wenn der maximale Bildwinkel so groß wie beispielsweise 84° ist. Nimmt man an, daß das zweite Objektivglied 1-2 nur aus zwei Untergliedern besteht, so wird die Korrektur sowohl der Verzeichnung als auch des Astigmatismus schwierig. Um ausreichende Aberrationskorrekturen zu erreichen und das System kompakt zu machen, ist es daher notwendig, das zweite Objektivglied 1-2 aus drei Untergliedern aufzubauen, die von der Objektseite aus, wie es

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oben erwähnt wurde, die negative Brechkraft φ*, β$~ ^un<* ^3 haben und die Bedingung \φ. I > 1(O- I > |#₃ I erfüllen.

Was weiterhin die Brechkraft φ. des ersten Untergliedes a am objektseitigen Ende des zweiten Objektivgliedes 1-2 anbetrifft, so ist es wichtig, daß die Bedingung 3 erfüllt wird. Jenseits des oberen Grenzwertes der Bedingung 3 können die Verzeichnung und der Astigmatismus, die an dem ersten Unterobjektivglied a erzeugt werden, nicht mehr durch irgendeine Kombination der Brechkraftverteilungen des ersten Objektivgliedes I-1_fdes zweiten Untergliedes b und des dritten Untergliedes c korrigiert werden- Unterhalb des unteren Grenzwertes der Bedingung 3 hat die erste Linsengruppe I als Ganzes eine schwache Brechkraftverteilung, so daß es bei dem erfindungsgemäßen Linsensystem, bei dem der maximale Bildwinkel groß ist und beispielsweise 84° beträgt, unvermeidlich ist, den Durchmesser der ersten Linsengruppe I zu erhöhen, was dazu führt, daß das Linsensystem, das sich daraus ergibt, für den Zweck der Erfindung unzureichend wäre.

Die zweite Linsengruppe II mit einer Brechkraft Φ_Ύ1 in dem aus zwei Linsengruppen aufgebauten Weitwinkellinsensystem muß im allgemeinen wegen der negativen Brechkraft der ersten Linsengruppe I ein großes Öffnungsverhältnis haben. Da das Ziel der Erfindung jedoch darin besteht, ein kompaktes Weitwinkelvarioobjektiv zu liefern, ist es unzweckmäßig, ein Gauss-Objektivglied in die zweite Linsengruppe II einzubauen. Erfindungsgemäß wird daher für die zweite Linsengruppe II ein modifiziertes Triplet verwandt, das derart aufgebaut ist, daß sein objektseitiger Hauptpunkt sich der ersten Gruppe so weit wie möglich nähert und daß vom Standpunkt des großen Öffnungsverhältnisses eine positive Brechkraft durch zwei oder mehr Glieder verwirklicht wird, die so angeordnet sind, daß sie im vierten Vorderglied II-1 mit einer Brechkraft Φ-τύ_·ι auftreten. Die Bedingung 4 bezieht sich auf eine derartige zweite

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Linsengruppe II und hilft dabei, Änderungen in der sphärischen Aberration durch die Verstellung der Brennweite zu unterdrücken, während ein kompakter Gesamtaufbau des Systems berücksichtigt wird. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung 4 überschritten wird, tritt eine Unterkorrektur der sphärischen Aberration bei extremen Teleeinstellungen auf und nimmt die Änderung der sphärischen Aberration, die mit den höheren Aberrationskoeffizienten in Verbindung steht, aufgrund der Verstellung der Brennweite zu. Unter dem unteren Grenzwert der Bedingung 4 nimmt die Änderung gleichfalls zu. Da jedoch das vierte Vorderglied II-1 der zweiten Linsengruppe II einen großen Anteil an der Bestimmung der Petzval-Summe des gesamten Systems hat, trägt es auch merklich zur Änderung der Bildfeldwölbung bei. Unter dem unteren Grenzwert der Bedingung 4 nimmt daher die Petzval-Summe ab, so daß die positive Verlagerung des sagittalen Astigmatismus in den Zonenbereichen bis Randbereichen bei extremen Weitwinkeleinstellungen beträchtlich wird.

Die Tabelle I und Tabelle II gehören zu den Ausführungsbeispielen 1 und 2 der Erfindung jeweils. Was in den Tabellen den Wert d.. ₁ anbetrifft, der den Luftzwischenraum zwischen der ersten Linsengruppe I und der zweiten Linsengruppe II bezeichnet, so sind in der Reihenfolge die Werte bei f=50, f=35 und f=24 angegeben. Figur 1 zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel 1 des erfindungsgemäßen Linsensystems in einer extremen Weitwinkeleinstellung (f=24) und Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht des Ausführungsbeispiels 2 des erfindungsgemäßen Linsensystems in einer extremen Weitwinkeleinstellung (f=24). Figur 3, 4 und 5 zeigen in graphischen Darstellungen die Aberrationen beim Ausführungsbeispiel 1, wobei die Verhältnisse bei f=50, f=35 und f=24 jeweils wiedergegeben sind. Die Figuren 6, 7 und 8 sind ähnliche graphische Darstellungen der Aberrationen beim Ausführungsbeispiel 2.

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Tabelle I (Ausführungsbeispiel 1)

Blende: f = 50 ~24 F-Nr. = 4

Bildwinkel 2w =

Krümmungs	94.69	axialer	i j	• 6.0	Brechungs	' 1.6000	Abbe1
radius	417.7	Abstand		- 0.2	index		Zahl
Tx -
JL '2 *	73.24	dl	• 1.5		1.7435	Ί '
r, ■		d2
j	21.13	d3	- 7.5
r4 -		J		N0 ■		V2 '
4	148.3	d4	- 1.5		1.7435
r- -	32.70		- 3.5
3		d5				V3 '
	129.8	d6	- 4.0	N3 ■	1.7106
r7 -	- 86.70	d7	- 1.0		1.6385
7 ra -	66.78	d8	- 2.5			V4 '
re -				N4 *		V5 '
9	33.47		- 3.0	N5 *	1.7174
Ίο "	78.98	d10	- 1.66,		27.93
Ίι -		d				V6 '
r. - «·	53.95		- 2.5 - 0.1	N6 *	1.5168
'13 -	-159.9	d12		11.96,
'14 *	19.80		- 3.36		1.5168	V7 '
'15 - '16 *			- 0.1	N7 *
'17 *	136.34 22.44	d15	- 2.0		1.5168
'19 -		<n	- 4.5	N0 -		O
'20 *	32.82 - 61.82		- 2.0		1.8052
'21- '22 -	- 24.57	dl»	- 0.8	N9 -	1.7569	y
		(J	- 2.19			Ίο '
	18.24			Nio-		V- . «
	- 57.47	20	- 2.0 - 0.1	N. . "	1.5168
- 20.76 38.02	d21 d22	- 2.3		1.6000
	d				V12 '
-375.8	N12 -	V13 '
Hn ·	'sehe
I·*
	- 64.4
- 49.2
- 49.2
•
- 43.3
- 55.7
- 29.4
- 64.0
- 64.0
- 64.0
- 25.4
- 29.7
- 64.0
- 64.4

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Tabelle II (Ausführungsbeispiel 2) Blende: f = 5(W24 F-Nr. = 4

Bildwinkel 2o»= 47V 84'

Krümmungsradius

axialer Abstand

Brechungsindex

Abbe * sehe Zahl

r_Ä -

^r10 *

^r12 * ^r13 * * ^r14 * * ^r15 ^r16 * ^r17 * ^r18 * ^r19 - * ^r20 * ^r21--^r22 -^r23 * ^r24 * *

88.282	d. -	- 5.5	Nl	- 1.6129	V.	- 37.0
	X		X		1
245.72	d- .	- 0.2
68.959	d3 '	- 1.5	N2	- 1.7425	V2	- 52.2
22.913	Λ. ·	" 8.0
	4
106.47	d. ■	- 4.5	N3	- 1.7352	V-	- 40.9
					3
122.30	d6 ■	• 1.0	N4	- 1.7003	V4	- 47.7
36.438	d_ ■	- 3.9
	7
131.29	d8 ■	• 1.2	N5	- 1.7130	V5	- 53.9
80.156	d, .	- 2.5
	»
30.936	d10'	- 4.0	N6	- 1.6259	W6	- 35.7
59.160	dll '	• 1.7,	15.7,	35.5
	XX
53.715	d12"	> 3.5	N7	- 1.5891	V7	- 61.1
80.203	d13 '	■ 1.0	N8	- 1.5762	V8	- 41.4
152.44	d14'	■ 0.1
21.005	d,- -	■ 4.0	N0	- 1.5168	ve	- 64.0
	X3		7		9
115.51		> 0.1
24.086	d17-	■ 2.0	N10	- 1.5168	V10	- 64.0
34.240	d., ■	■ 4.0
	XO
75.602	d19 '	■ 1.8	N1.	- 1.7569	V11	- 31.8
	iy		XX		XX
19.944	d20"	- 2.9
66.497	d2l"	• 2.7	N12	- 1.6510	V12	• 55.8
31.604	d22"	> 0.1
114.90	d23-	> 3.0	N13	- 1.6510	V13	- 55.8
49.290	809	820/	0628

eerseite

Claims (1)

1. 274S7U2

   HOFFMANN · EITLE & PARTNER

   PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN . DIPl.-ING. W. E ITlE · DR. RER. N AT. K. HOFFMAN N - DIPl.-ING. W. IE H N D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABE UASTRASSE 4 (St E R N H AUS) · TElE FON (08?) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

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   MINOLTA CAMERA KABUSHIKI KAISHA, Osaka / Japan

   Aus zwei Linsengruppen aufgebautes Linsensystem für ein Weitwinkelvarioobjektiv

   Patentanspruch

   Aus zwei Linsengruppen aufgebautes Linsensystem für ein Weitwinkelvarioobjektiv, bei dem die Brennweite des Systems durch eine Änderung des Luftzwischenraumes zwischen den beiden Linsengruppen verstellt werden kann, gekennzeichnet durch eine erste Linsengruppe (I) mit negativer Brechkraft φ , die ein erstes Vorderobjektivglied (1-1) mit positiver Brechkraft φ ., ein zweites Zwischenobjektivglied (1-2) mit negativer Brechkraft Φ_τ_-_>> das sich an der Bildseite des ersten Objektivgliedes (1-1) befindet, und ein drittes Hinterobjektivglied (1-3) mit positiver Brechkraft umfaßt, das sich an der Bildseite des zweiten Objektivgliedes (1-2) befindet, wobei das zweite Zwischenobjektivglied (1-2) ein erstes Unterglied (a) mit einer Brechkraft φ^ , ein zweites Unterglied (b) mit einer Brechkraft Φ₂, das sich an der Bildseite des ersten Untergliedes (a) befindet, und ein drittes Unterglied (c) mit einer Brechkraft ^₃ aufweist, das sich an der Bildseite des zweiten Untergliedes (b) befindet, wobei 1^₁ I > |«5_ I > \φ~ I ist, und durch eine zweite Linsengruppe (II) mit positiver Brechkraft tf , die sich an der Bildseite der ersten Linsengruppe (I) befindet, und ein viertes Vorderobjektivglied (II-1) mit positiver Brechkraft Φ_τι_^> ein fünftes

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   Zwischenobjektivglied (II-2) mit negativer Brechkraft, das sich an der Bildseite des vierten Objektivgliedes (II-1) befindet, und ein sechstes Hinterobjektivglied (II-3) mit positiver Brechkraft umfaßt, das sich an der Bildseite des fünften Objektivgliedes (II-2) befindet, wobei das Linsensystem die folgenden Bedingungen erfüllt:

   1,1 - \Φ_τΐ I Φ_τ I - 1,5 0,1 ^ |^_Ι_₁ / ^ | ί 0,5 0,3 ^ \Φ_λ / Φ_τ_₂\ - °'^{6 1}'⁴ - 1*11-1 / *ΙΙ I * ¹'⁸

   »^ ·ιή 7 Π /06