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Teleobjektiv Die Erfindung bezieht sich auf ein fotografisches Objektiv
mit einem großen Öffnungsverhältnis vom sogenannten "Teilfokussierungstyp", das
so ausgebildet ist, daß der Fokussiervorgang durch Bewegen eines Teils eines optischen
Systems durchgeführt wird, wobei die Gesamtlänge des optischen Systems (Länge von
der ersten Linsenfläche zur Bildfläche) ungeändert gehalten wird.
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Von den Teleobjektiven sind die Objektive des Typs mit hinterer Fokussierung,
die so ausgebildet sind, daß der Fokussiervorgang durch Bewegen mindestens einer
der Linsengruppen durchgefuhrt wird, die auf der Bildseite des Frontelements angeordnet
sind, aus der DE-OS 25 18 457 bekannt. ei diesen Fotoobjektiven verbleibt der schwere
Vorderteil des Linsen systems während des Fokussiervorgangs stationär. Deshalb verschiebt
sich der Schwerpunkt des Linsensystems in einem geringeren Ausmaß während des Fokussiervorgangs.
Unabhängig hiervon
kanll, da eine leichtgewichtige Linsengruppe
bewegt werden muß, ein Fokussiervorgang mit einer leichten Berührung durchgeführt
werden.
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Weml eine Linsengruppe zum Fokussieren bewegt wird, erzeugt die bewegung
der Linsengruppe Änderungen der Bildfehler. Wenn jedoch das Linsensystem so ausgebildet
ist, daß die Gesamtlänge kurz ist, besteht eine Neigung, daß Bildfehler, die bei
einem langen Objektiv nicht wesentlich sind, anwachsen, wodurch die Qualität des
aufgenommenen Bildes herabgesetzt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Änderungen der verschiedenen Bildfehler,
die erzeugt werden, wenn die Linsengruppen längs der optischen Achse zur Scharfeinstellung
bewegt werden, auf eine sehr geringe Größe zu drücken und die chromatische Aberration
und insbesondere das sekundäre Spektrum zu verringern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelost.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung in Schnitt, Fig. 2 die Aberrationskurven des Objektivs gemäß Fig.
1, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel im Schnitt,
Fig. 4 die
Aberrationskurven des Objektivs gemäß Fig. 3, Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel
im Schnitt, Fig. 6 die Aberrationskurven des Objektivs gemäß Fig. 5, Fig. 7 ein
viertes AusfUhrungsbeispiel im Schnitt, Fig. 8 die Aberrationskurven des Objektivs
gemäß Fig. 7, und Fig. 9A, B, C, D die longitudinale chromatische Aberration.
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Wie in den Fig. 1, 3 und 5 gezeigt ist, weist das erfindungsgemäße
Objektiv von vorne nach hinten eine positive erste Linsengruppe 1, eine negative
zweite Linsengruppe II, eine negative dritte Linsengruppe III und eine positive
vierte Linsengruppe 1V auf; die dritte Linsengruppe ist zum Fokussieren bewegbar.
Nimmt man an, daß bei dem auf unendlich fokussierten optischen Aufbau die Brennweite
des optischen Systems, das die erste, zweite und dritte Linsengruppe umfaßt, f(I
II III) ist, und die Brennweite des Gesamtsystems fT ist, so erfüllt das Objektiv
die Bedingung: (l) 2fT < < f(I II III) < 2.6fT Nimmt man weiter an, daß
die dritte Linsengruppe eine Kittlinse ist, die aus einer positiven und einer negativen
Linse besteht, und daß die positive Linse und die negative Linse der dritten Linsengruppe
Brechungsindizes n5 bzw. n6, Abbe'sche Zahlen v 5 bzw. # 6 haben, sowie Teildispersionsverhältnisse
95 (# = ng-nd) bzw. # 6, und daß der Krümmungsradius der nF-nC
der
nach hinten konvexen gekitteten Fläche riO ist, so erfüllt das Objektiv die Bedingungen:
Die erste Linsengruppe bildet eine sogenannte Frontanordnung des Teleobjektivtyps,
und die zweite, dritte und vierte Linsengruppe bilden eine sogenannte Rückanordnung
des Teleobjektivtyps. Durch diesen Aufbau und diese Anordnung kann der Variationsbereich
der Aberrationen beim Fokussiervorgang auf ein Minimurn gedrückt werden.
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Von den von der ersten Linsengruppe erzeugten Aberrationen wird die
sphärische Aberration durch die zweite Linsengruppe und der Astigmatismus durch
die vierte Linsengruppe korrigiert; diese Gruppen bleiben während des Fokussiervorgangs
stationär, so daß die von der dritten Linsengruppe, die zum Fokussieren bewegbar
ist, erzeugten Aberrationen klein gemacht werden können.
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Die I3edingung (1) dient zur Verkürzung der Gesamtlänge des optischen
Systems und zur Herabsetzung der Aberrationsänderung beim Fokussiervorgang auf ein
Minimum.
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Wenn die untere Grenze überschritten wird, bewirkt der Fokussiervorgang
eine große Änderung des Durchmessers eines Lichtbündels, das durch die dritte Linsengruppe
hindurchgeht, was wiederum eine große Änderung der Bildfehler bewirkt. Wenn die
obere Grenze überschritten wird, ruft die Verkürzung der Gesamtlänge eine große
Brechkraft jeder Gruppe hervor, so daß die Aberrationskorrektur
schwierig
durchzufühten ist.
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Bedingung (2) dient zur Verhinderung von Änderungen der Bildfehler
beirn Fokussieren mittels der dritten Linsengruppe. Wenn sich die dritte Linsengruppe
axial. bewegt, andern sich die sphärische Aberration4 der Astigmatismus und die
Koma. Der Änderungsbereich wird durch diese Bedingung verringert. Wenn die Brechkraft
der Kittfläche derart erniedrigt wird, daß sie die obere Grenze überschreitet, ändern
sich die sphärische Aberration und der Astigmatismus in einem großen Ausmaß. Wenn
die Brechkraft der Kittfläche so erhöht wird, daß sie die untere Grenze überschreitet,
wird sphärische Aberration und Koma höherer Ordnung erzeugt.
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Um eine gute Bildqualität bei dem Teleobjektiv zu erhalten, ist es
wesentlich, die chromatische Aberration und insbesondere das sekundäre Spektrum
auf ein Minimum zu drücken. Entsprechend dem Stand der Technik wird das sekundäre
Spektrum durch eine geeignete Kombination von Glasmaterialien korrigiert, aus denen
die positiven und negativen Linsen im sogenannten Frontaufbau des Teleobjektivs,
der positive Brechkraft hat, gefertigt sind.
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Erfindungsgemäß wird die Technik, eine geeignete Kombination von Glasmaterialien
zu verwenden, auch in den positiven und negativen Linsen der dritten Linsengruppe
angewendet, wodurch ein Teleobjektiv mit einem außerordentlich minimierten sekundären
Spektrum realisiert wird.
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Wenn die obere Grenze der Bedingung (3) überschritten wird, wird das
sekundäre Spektrum nicht akzeptierbar erhöht. Wenn die untere Grenze überschritten
wird, wird die Korrektur der chromatischen Aberrationen schwierig, da innerhalb
des Bereichs von gegenwärtig im Handel verfügbaren Glasmatcrialierl der Unterschied
zwischen den
Abbe'schen Zahlen der kombinierten Glasmaterialien
klein ist.
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Auch in der vierten Linsengruppe kann, wenn die Form einer aus einer
negativen und positiven Linse bestehenden gekitteten Linse gewählt wird, eine geeignete
Kombination von Glasnaterialien dazu führen, daß ein Teleobjektiv hoher Qualität
mit weiter minimierten sekundärem Spektrum realisiert wircl.
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Hierbei ist die Bedingung zu erfüllen:
wobei 2 7 und # 8 die Abbe'schen Zahlen der negativen und positiven Linse in der
vierten Linsengruppe und #7 und Q8 die Teildispersionsverhältnlsse sind.
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Wenn die untere Grenze der Bedingung (4) überschritten wird, wird
das sekundäre Spektrum groß. Wenn die obere Grenze Uberschritterl wird, ermöglicht
der Bereich der gegenwärtig im Handel erhältlichen Glasmaterialien eine so kleine
Differenz zwischen den Abbe'schen Zahlen der kombinierten Glasmaterialien, daß es
schwierig wird, eine gute Korrektur der chromatischen Aberration zu erzielen.
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Nach der Erfüllung der vorstehenden Bedingungen ist es, wenn eine
weitere Verbesserung der Bildqualität gewünscht wird, vorteilhaft, die erste Linsengruppe
aus zwei positiven Linsen und einer negativen Linse, die zweite Linsengruppe aus
einer Meniskuslinse geringer Brechkraft die konvex nach vorne ist, und die dritte
Linsengruppe aus einen oublett aufzubauen, das aus einer positiven
Linse,
deren Rückfläche konvex nach hinten und einer bikonkaven Linse besteht und die folgenden
Bedingungen erfüllt: (5) 0.35fT < |fIII| < 0.58fT, und fIII < 0 (6) 0.125fT
< r8 < 0.15fT (7) 0.24fT < r11 < O.3fT wobei ri der Krümmungsradius
der im Gesamtsystem i-ten Fläche, di die axiale Dicke oder der axiale Luftabstand
zwischen der im Gesamtsystem i-ten und (i+l)-ten Fläche des Gesamtsystems, ni der
Brechungsindex des Glasmaterials des i-ten Linsenelements im Gesamtsystem und fIII
die Brennweite der positiven dritten Linsengruppe ist.
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Die Bedingungen (5) dient dazu, die Größe der Bewegung der dritten
Linsengruppe zum Fokussieren und den Bereich der Änderungen der Aberrationen beim
Fokussieren auf ein Minimum zu drücken. Wenn die obere Grenze überschritten wird,
werden die Änderungen der Aberrationen sehr groß, da der Durchmeeiser.des durch
die dritte Linsengruppe hindurchgehenden Lichtbündels in einem großen Ausmaß beim
Fokussiervorgang schwankt. Wenn die untere Grenze überschritten wird, werden große
Aberrationen mit dem ähnlichen Ergebnis erzeugt, da die Änderungen der Aberrationen
beim Fokussiervorgang sehr groß werden.
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Bedingung (6) dient dazu, den Teil der Korrektur der sphärischen Aberration
der ersten Linsengruppe, der durch die zweite Linsengruppe erfolgt, derart einzustellen,
daß der Bereich der Änderungen der sphärischen Aberration bei Verschiebung der dritten
Linsengruppe minimiert wird. Wenn die obere Grenze überschritten wird, wird die
Größe der korrigierten sphärischen Aberra-
tiori so klein, daß
die Änderung der sphärischen Aberration große wird. Wenn die untere Grenze überschritten
wird, werden die sphärische Aberration höherer Ordnung, die Koma und der Astigmatismus
groß.
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Die Bedingung (7) dient dazu, eine Änderung der Aberration beirn Fokussiervorgang
der dritten Linsengruppe zu verhindern. Diese Bedingung hat insbesondere eine Bedeutung
bei der Variation der sphärischen Aberration.
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Wenn die obere Grenze überschritten wird, wird die sphärische Aberration
bei kürzeren Qbjektentfernungen unterkorrigiert. Wenn die untere Grenze überschritten
wird, ändert sich die sphärische Aberration höherer Ordnung in großem Ausmaß in
hichtung auf Überkorrektur.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele erläutert, die die Bedingungen
(1) bis (7) erfüll-en. Die chromatische Aberration jedes der Ausführungsbeispiele
ist in Fig. 9 gezeigt; hierbei ist zu beachten, daß das sekundäre Spektrum äußerst
klein ist. Es ist ferner zu beachten, daß in den graphischen Darstellungen des Astigmatismus
die meridionale Bildfläche un S die sagitale Bildfläche bedeutet.
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Ausführungsbeispiel 1 (Fig.1, Fig.2) Brennweite f = 100 Blendenzahl
= 1:2,8 Bildwinkel 2# = 8,240
| r d nd #d #g, d |
| 1 42.819 6.123 1.49700 81.60 |
| 2 -165.112 0.170 L |
| 3 35.799 5.783 1.43387 95.10 |
| 4 -163.269 0.980 1. |
| 5 -119.601 1.700 1.72047 34.60 |
| 6 89.689 10.915 L |
| 7 15.878 2.041 1.58913 61.10 |
| 8 13.799 5.532 1. |
| 9 -71.830 2.041 1.80518 25.40 1.3229 |
| 10 -24.673 0.850 1.61340 43.80 1.2626 |
| 11 2&817 1L588 L |
| 12 60.563 0.850 1.69680 55.50 1.2385 |
| 13 19.768 27.21 1.61800 63.40 1.2401 |
| 14 -90.954 |
b.f = 38.595 Gesamtlänge: 89.894
Audführungsbeispiel 2 (Fig.3,
Fig.4) Brennweite f = 100 Blendenzahl = 1:2,8 Bildwinkel 2# = 6,180
| r d nd #d #g, d |
| 1 43.787 5.84 1.497 81.6 |
| 2 -169.35 0.13 1. |
| 3 37.296 5.58 1.497 81.6 |
| 4 -155.24 0.97 1. |
| 5 -115.08 1.63 1.72047 34.6 |
| 6 74.556 10.99 1. |
| 7 15.672 2.13 1.58913 61.1 |
| 8 13.767 6.27 1. |
| 9 -77.692 2.01 1.7552 27.5 1.3156 |
| 10 -21.975 0.88 1.6134 43.8 1.2626 |
| 11 28.891 9.59 1. |
| 12 56.621 0.75 1.7725 49.6 1.2502 |
| 13 19.999 2.33 1.6175 55. 1.2480 |
| 14 -81.517 1. |
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b.f = 38,55 Gesamtlänge: 87,65
Ausführungsbeispiel
3 (Fig. 5 und Fi.6) Brennweite f = 100 Blendenzahl = Bildwinkel 2«J - 6,180
| r d nd #d #g, d |
| 1 44.980 5.392 1.49700 81.60 |
| 2 -166.553 0.125 1. |
| 3 37.715 5.556 1.49700 81.60 |
| 4 -156.611 1.035 1. |
| 5 -115.267 16.25 1.72047 34.70 |
| 6 78.877 12.243 1. |
| 7 15.977 2.125 1.58913 61.00 |
| 8 13.989 6.648 1. |
| 9 -80.934 2.014 1.78472 25.70 1.3275 |
| 10 -20.879 0.875 1.65412 39.70 1.2726 |
| 11 26.949 9.834 1. |
| 12 55.810 0.750 1.72916 54.70 1.2407 |
| 13 20.592 2.270 1.61272 58.70 1.2415 |
| 14 -70.248 1. |
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b.f = 37,33 Gesamtlänge: 87,82
Ausführungsbeispiel
4 (Fig. 7. Fig.8) Brennweite f = 100 Blendenzahl = 1:2,8 Bildwinkel 2@@ = 8,240
| r d nd #d #g, d |
| 1 44.710 5.792 1.43387 95.10 |
| 2 -157.835 0.235 1. |
| 3 37.266 5.773 1.49700 81.60 |
| 4 -156.600 11.68 1. |
| 5 -116.909 1.891 1.72047 34.70 |
| 6 89.317 9.890 1. |
| 7 16.001 2.078 1.58913 61.00 |
| 8 14.231 6.529 1. |
| 9 -73.909 17.41 1.80518 25.40 1.3229 |
| 10 -25.100 0.852 1.61340 43.80 1.2626 |
| 11 29.334 7.027 1. |
| 12 99.290 0.852 1.64000 60.10 1.2296 |
| 13 15.689 2.976 1.61800 63.40 12.401 |
| 14 -69.680 1. |
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b.f. = 42.96 Gesamtlänge: 89,76
Die Werte der verschiedenen
Größen für die Ausführungs beispiele (fT = 100)
| Ausführungsbeispiel |
| Größe 1 2 3 4 |
| f(III) 231.03 213.11 25.93 253.6 |
| fI -40.11 -40.48 -35.773 -41.09 |
| r@ 13.799 13.767 123.989 14.231 |
| r11 28.817 28.891 26.949 29.334 |
| n8-n9 |
| 0.00773 0.00645 0.00625 0.00764 |
| r10 |
| #6-#5 |
| -0.00328 -0.00325 -0.00392 -0.00328 |
| #6-#5 |
| #6-#7 |
| 0.000203 -0.000407 0.000200 0.003182 |
| #6-#7 |
Beschrieben wird ein Teleobjektiv mit: kleiner Blendenzahl, das eine positive erste
Linsengruppe, eine negative zweite Linsengruppe, eine negative dritte Linsengruppe
und eine positive vierte Linsengruppe aufweist. Der Fokussiervorgang wird durch
Bewegen der dritten Linsengruppe in Richtung der optischen Achse ausgeführt. Nimmt
man an, daß die resultierende Brennweite der ersten, zweiten und dritten Linsengruppe
f(I, II, III) ist, und uie Brennweite des Gesamtsystems fT, so erfüllt das
Objektiv
die Bedingung 2fT < f(I, II, III) < 2.6fT zur Korrektur der Aberrationen,
wobei das Objektiv auf ein im unendlichen befindliches Objekt fokussiert ist.
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Ferner ist die dritte Linsengruppe aus einer zusarrmengekitteten positiven
und negativen Linse aufgebaut und die Linsen sind aus Glasmaterialien gefertigt,
die geeignet sind, die Erzeugung des sekundären Spektrums zu verhindern.