DE3200949C2

DE3200949C2 - Kompaktes Weitwinkel-Varioobjektiv

Info

Publication number: DE3200949C2
Application number: DE3200949A
Authority: DE
Inventors: Sadao Itabashi Tokyo Okudaira; Sigetada Sato
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1981-01-14
Filing date: 1982-01-14
Publication date: 1984-02-09
Also published as: GB2090999A; JPS6119967B2; DE3200949A1; US4406523A; GB2090999B; JPS57118213A

Abstract

Ein hochwirksames Kompakt-Weitwinkel-Varioobjektiv setzt sich von der Objektseite her gesehen aus einer divergierenden vorderen Linsengruppe und einer konvergierenden hinteren Linsengruppe zusammen, wobei die vordere und die hintere Linsengruppe mechanisch so bewegbar sind, daß die Gesamtbrennweite veränderbar ist. Die vordere Linsengruppe setzt sich von der Objektseite her gesehen zusammen aus einer ersten Linse, nämlich einem zum Objekt hin konvexen negativen Meniskus, einer zweiten Linse, nämlich einer positiven Bikonvexlinse, einer dritten Linse, nämlich einem zum Objekt hin konvexen negativen Meniskus, einer vierten Linse, nämlich einer negativen Linse und einer fünften Linse, nämlich einer positiven Linse. Die hintere Linsengruppe setzt sich zusammen aus einer sechsten Linse, nämlich einer positiven Linse, einer siebten Linse, nämlich einem zum Objekt hin konvexen positiven Meniskus, einer achten Linse, nämlich einer bikonvexen positiven Linse, einer neunten Linse, nämlich einer bikonkaven negativen Linse, einer zehnten Linse, nämlich einer positiven Linse und einer elften Linse, nämlich einer positiven Linse. Die neunte Linse ist mit der achten Linse verkittet, so daß das Weitwinkel-Varioobjektiv als Ganzes sieben Linsenelemente umfaßt, die in zehn Linsenkomponenten gruppiert sind.

Description

32 OO 949

5 6

und einer hinteren konvergierenden Linsengruppe, Miniaturisierung des Objektivs nachteilig ist.

wobei die vordere und die hintere Linsengruppe mecha- Die Bedingungen (2) bis (8) sind dazu bestimmt,

nisch bewegbar sind, um dadurch die Objektivbrenn- einen guten Korrektionszustand fur das Varioobjektiv

weite zu verändern. Die vordere Linsengruppe besteht zu erhalten, bei gleichzeitiger Erfüllung der Bedingung

von der Objektseite her gesehen aus einem negativen 5 (1).

objektseitig konvexen Meniskus, einer bikonvexen Wenn die obere Grenze der Bedingung (2) überschrit-

Linse, einem negativen objektseitig konvexen Menis- ten wird, sind verschiedene Abberationen, insbeson-

kus, einer negativen Linse und einer positiven Linse. dere die Koma schwierig zu kompensieren, da ein

Die hintere Linsengruppe setzt sich zusammen aus schräg auffallender Strahl wegen des großen Durchmes-

einer positiven Linse, einem positiven objektseitig ι ο sers der vorderen Linsengruppe gemäß der Erfindung

konvexen Meniskus, einer bikonvexen Linse, einer die Randbereiche der hinteren Linsen passieren kann,

bikonkaven Linse, wobei diese Linse mit der bi- Wenn umgekehrt, die untere Grenze der Bedingung (2)

konvexen Linse verkittet ist. einer positiven Linse und unterschritten wird, nimmt die sphärische Abberation

einer weiteren positiven Linse. Das Weitwinkel- von der minimalen zur maximalen Objektivbrennweite

Varioobjektiv umfaßt als Ganzes elf Linsenelemente, 15 zu, da dann die Brechkraft der hinteren Linsengruppe

die in zehn Linsenkomponenten gruppiert sind. Das notwendigerweise größer sein muß, um ein großes

Varioobjektiv genügt den folgenden Bedingungen: Bildfeld und ein Brennweitenänderungsverhältnis entsprechend der vorliegenden Erfindung zu erreichen, so

(1) 1.1F₁ < \f_a\ < 1.5F₍, daß die sphärische Abberation schwierig zu kompen-

(2) OJF_S<L<\.1F, ²⁰ sierenist.

_t~ j - . . ι .. Die Bedingung (3) ist erforderlich, um die Verzeich-

,J) Li </3.4/I/oI < l-y, _nung j_n positiver Richtung bei minimaler Brennweite

(4) 0.8 <fi.h/fa< 1.4, zu kompensieren und das Objektiv zu miniaturisieren.

(5) 1.64 < n₄. Wenn die obere Grenze der Bedingung (3) überschrit-

(6) 5 5 < f /I f I < 10 0 ²' ^{ten w}'^rd' ^{ist es scnw}'^er'6' ^eme negative Verzeichnung

' τ ' ^bei Einstellung auf minimale Objektivbrennweite zu

(7) 1.4 <fu.]2'fb < 2.2, korrigieren. Ebenso werden die Durchmesser der je-

(8) 0.6 < I/, ₇ \/f_h < 0.95, weiligen Linsen hinter der dritten Linse vergrößert, was

hinsichtlich der Miniaturisierung nicht erwünscht ist.

worin 30 Wenn die untere Grenze der Bedingung (3) unteres die minimale Objektivbrennweite, schritten wird wird die Bildfeldkrümmung bei mini- f die Brennweite der vorderen Linsengruppe, ^ma Objekt.ybrennwe.te negativ. Um das zu vermei- L der Luftabstand zwischen der vorderen und hin- £-\^lst *^s "P^'⁸' ^d'^{e Brech} _n ^{kraft der} beseitigen leren Linsengruppe bei Einstellung auf die maxi- Flache derdntten Linse zu vergroßem, was andererseits male Objektivbrennweite, ^J5 die sptanaAe Abberaüon bei Einstellung auf max.- f j- η ·♦ a ·. ι · male Obiektivbrennweite groß macht.

& ASS=S=¹¹Sr

* der Brechungsindex der vierten Linse fur die ^_dingungen ^ ₍₂₎ '_{und (4) der vorgenannten}

/,., die'Brennweite von der beseitigen Fläche der <ⁿ DE-AS 29 07 396 überlappen. Der Zweck der Erfindung

viertenLinsezurobjektseitigenFlfchederfunften istiedochde^emgutfunkuomerendesundpreisgunst.-

. ■ j & g_es objektiv zu schaffen, welches den folgenden Bedm-

f ^Brennweite der sechsten Lins, ^T^^W&w (4) über-

fen EnTn'd ^{blldSeitlgen RaChe} *" "^" « schritten wird, ist es möglich, die negative Verzeich-

, j. „' ^{s u} ., , , . _t. nung bei minimaler Brennweite zu kompensieren.

f_h d.e Brennweite der hinteren L.nsengruppe _Jedo ^B _{ch kann dje Koma njcht voIlständig korrigjert}

ist. werden, und die negative Brechkraft der gesamten Die zuvor beschriebenen Bedingungen werden nach- vorderen Linsengruppe wird klein. Daraus folgt, daß folgend im einzelnen erläutert. Die Bedingung (1) so eine Miniaturisierung nicht erzielbar und somit der bestimmt die Baulänge eines Varioobjektivs, und ihre Bedingung (1) nicht genügt wird. Wenn die untere Erfüllung ist erforderlich fur die Verwirklichung einer Grenze der Bedingung (4) unterschritten wird, wird Miniaturisierung. die negative Verzeichnung vergrößert, und die sphä-Wenn die untere Grenze der Bedingung (1) unter- rische Abberation nimmt bei maximaler Brennweite schritten wird, ist es zwar möglich, das Objektiv zu 55 übermäßig zu. Es ist dann sehr schwierig, durch anminiaturisieren, jedoch wird die Bewegung der hinteren dere Linsen des Objektivs die Abberationen zu kom-Linsengruppe erhöht, so daß die Einfallshöhe an der pensieren.

hinteren Linsengruppe für die maximale Objektiv- Die Bedingung (5) ist erforderlich, um die Bre-

brennweite vergrößert wird. Daher werden die sphä- chungsindizes der ersten Linse mit einem großen

rische Abberation und die Koma unvermeidbar größer. 60 Durchmesser und der dritten Linse auf kleine Werte zu

Wenn die obere Grenze der Bedingung (1) überschritten halten. Die Bedingung bezieht sich weiterhin darauf,

wird, wird die Baulänge des Objektivs bei minimaler die vierte Linse hinsichtlich ihrer Größe relativ klein

Objektivbrennweite vergrößert, da die Änderung des zu halten. Wenn die untere Grenze der Bedingung (5)

Luftabstandes zwischen der vorderen und hinteren Lin- unterschritten wird, wird die optische Last auf diese

sengruppe größer wird. Gleichzeitig ist es dadurch 65 Linsen vergrößert, weil die negative Brechkraft der

schwierig, den Durchmesser der vorderen Linsen- gesamten vorderen Linsengruppe vergrößert werden

gruppe klein zu halten, derart, daß möglichst kein muß. Daraus ergibt sich, daß zur Kompension der

Helligkeitsabfall am Bildfeldrand auftritt, was für die Abberationen die Brechungsindizes vergrößert werden

müssen. Dies macht es schwierig, ein preiswertes Objektiv herzustellen.

Die Bedingung (6) ist erforderlich, um ein Gleichgewicht zwischen der sphärischen Abberation und der Koma, insbesondere bei Einstellung auf maximale Objektivbrennweite zu erzielen. Wenn die obere Grenze der Bedingung (6) überschritten wird, nimmt die Wirkung zur Kompensierung der sphärischen Abberation auf der objektseitigen Fläche der fünften Linse, die eine stark positiv brechende Fläche ist, ab, und es ist ebenso möglich, die negative Brechkraft der gesamten vorderen Linsengruppe zu vergrößern, was schlecht für die Miniaturisierung des Objektivs ist. Wenn die untere Grenze der Bedingung (6) unterschritten wird, ist die Ausgleichswirkung der Abberationen zwischen der bildseitigen Fläche der vierten Linse und der objektseitigen Fläche der fünften Linse zu groß, so daß das Gleichgewicht zwischen der sphärischen Abberation und der Koma verschlechtert wird. Um ebenso der Bedingung (1) zu genügen, ist es erforderlich, die negative Brechkraft der ersten und der dritten Linse zu vergrößern. Um die verschiedenen Abberationen gut zu korrigieren, müssen die Brechungsindizes dieser Linsen vergrößert werden, was dem Zweck der vorliegenden Erfindung, ein preiswertes Varioobjektiv zu schaffen, entgegensteht.

Wenn die obere Grenze der Bedingung (7) überschritten wird, ist es schwierig, die Koma zu kompensieren, die in der bildseitigen Fläche der neunten Linse der hinteren Linsengruppe bei Einstellung auf minimale Objektivbrennweite erzeugt wird. Wenn die untere Grenze der Bedingung (7) unterschritten wird. wird die Büdfeldkrümmung über den gesamten Brennweitenbereich negativ. Für dessen Korrektur ist es notwendig, die negative Brechkraft auf der objektseitigen Fläche der negativen Linse der hinteren Linsengruppe zu vergrößern. In der in Frage kommenden Linse wird dann eine übermäßige sphärische Abberation erzeugt, die schwierig zu kompensieren ist.

Wenn die obere Grenze der Bedingung (8) überschritten wird, ist die Wirkung der Kompensierung der

lu negativen Verzeichnung bei Einstellung auf minimale Objektivbrennweile zu klein, und der Astigmatismus im Veränderungsbereich der Objektivbrennweite ist schwierig zu beheben. Wenn die untere Grenze der Bedingung (8) unterschritten wird, ist die sphärische Abberation bei maximaler Objektivbrennweite zu groß. Außerdem ergibt sich ein großer Betrag der äußeren Koma über den gesamten Veränderungsbereich der Objektivbrennweite. Es ist dann sehr schwierig, die Abberation in anderen Linsen des Objektivs zu kompensieren.

Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Darin ist:
F die Objektivbrennweite,
r, der Krümmungsradius der /-ten Linsenfläche, gezählt von der Objektseite,

d, der Abstand zwischen den Linsenflächen der /-ten Oberfläche und der benachbarten Fläche, gezählt von der Objektseite,
n, der Brechungsindex der /-ten Linse, gezählt von der Objektseite, für die d-Linie und

v, die Abbesche Zahl der /-ten Linse, gezählt von der Objektseite.

Beispiel 1

F--	= 24.7-48.5
ί	247.074
r₂	37.244
'3	75.387
U	-184.489
'5	53.488
'6	16.502
'7	379.712
'8	25.372
'9	24.861
Ίο	97.487
'll	66.811
'12	-66.091
'13	33.883
'14	37.382
'15	20.272
'16	-17.429
'17	18.826
'18	-275.409
'19	-20.378
'20	-271.638
'21	-69.966

ds dt di d*

1.70

3.08

4.81

0.10

1.60

5.59

1.40

2.50 d₉ 3.34 d_w 22.41-2.78 d_u 2.94 d_u 0.10 rfi3 1.86 d_u 0.56 d_l5 9.36 </i6 4.07 rf_]7 2.03 d_n 2.48 d₁₉ 0.10 ^o 1-68

«, 1.54072

n₂ 1.62588

fl₃ 1.68893

n₄ 1.73400

n₅ 1.78472

n_b 1.56873

n₇ 1.51633

n₈ 1.64769

ng 1.80518

n,o 1.51454

n_u 1.51814

ν, 47.2

Vl	35.7
^V3	31.1
Va	51.5
V₅	25.7
^V6	63.2
V₇	64.1
V₈	33.8
V₉	25.4

V₁₀ 54.7

V₁₁ 45.8

L = 0.91 F_s /₅,₆//„=1.08 /11,12//*

1.94

F =24.7-48.5 η 165.691 r₂ 35.910 O 77.409 /4 -191.023 r₅ 54.435 /·₆ 16.779 r₇ 833.168 r₈ 25.082 λ, 24.201 /·,„ 122.814 /·„ 49.452 r,₂ -76.259 33.414 38.051 20.451 /-,„ -18.192 r„ 18.116 /·, ₈ -204.730 /-,s -22.484 r₂₀ -63.841 /2, -33.959

/. = 0.90 F₁ A₄//, = 2.64 /i9/l/.l = M7

O 3 04 O 5

	32 00 949	1.70	«1	1.59551
	1/.I = 1.32 £	3.25
	Λ.4/Ι/.Ι-2.65	4.62	/I₂	1.65016
	Beispiel 2	0.10
	1.60	"3	1.69700
	5.86
	1.40	/I₄	1.67790
rf₄	2.31
^₅	3.18	«5	1.69895
rf6	22.11-2.41
rf₇	2.87	«6	1.56873
ds	0.10
d₉	2.18	«7	1.51633
*d]₀*	0.37
du	8.40	"8	1.64769
dn	3.53	/I₉	1.80518
dn	2.54
du	2.79	«10	1.52630
d_K	0.10
d_lt	1.79	«11	1.54072
dv
*d\i*
*d\9*
An

Vl	39.2
V₂	39.4
V3	48.5
V₄	55.3
V₅	30.1
V₆	63.2
V₇	64.1
Vg	33.8
V₉	25.4
VlO	51.2
VlI	47.2

l/n Wb = 0.73 /₅.₆//₀ = 1.10

/11.12/Λ I/.I-

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

32 OO Patentansprüche:

1. Kompaktes Weitwinkel-Varioobjektiv mit einer negativen vorderen Linsengruppe und einer positiven hinteren Linsengruppe, die zur Brennweitenänderung verschiebbar sind, wobei sich die vordere Linsengruppe zusammensetzt aus einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer bikonvexen Linse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer negativen Linse und einer positiven Linse und wobei sich die hintere Linsengrappe mindestens zusammensetzt aus einer

10 positiven Linse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einem aus einer bikonvexen und einer bikonkaven Linse zusammengesetzten Kittglied und einer letzten, bUdseitig angeordneten positiven Linse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kittglied und der letzten positiven Linse eine weitere positive Linse angeordnet ist und daß das Objektiv entsprechend den folgenden Konstruktionsdaten aufgebaut ist

F = 24.7-48.5 d₂ 1.70 «1 1.54072 V] 47.2 Ί 247.074 Ή 3.08 r₂ 37.244 <t< 4.81 "2 1.62588 V₂ 35.7 '3 75.387 ds 0.10 '4 -184.489 d₆ 1.60 »3 1.68893 V3 31.1 's 53.488 di 5.59 r_b 16.502 d_% 1.40 n₄ 1.73400 V₄ 51.5 '7 379.712 4 2.50 's 25.372 <Ίο 3.34 "5 1.78472 ^V5 25.7 '9 24.861 du 22.41~2.78 no 97.487 dn 2.94 «6 1.56873 »6 63.2 'π 66.811 dn 0.10 '12 -66.091 du 1.86 "7 1.51633 V'7 64.1 '13 33.883 0.56 '14 37.382 rf,6 9.36 «8 1.64769 V₈ 33.8 '15 20.272 du 4.07 /I₉ 1.80518 V₉ 25.4 '16 -17.429 d\% 2.03 '17 18.826 d\9 2.48 «10 1.51454 VlO 54.7 '18 -275.409 dio 0.10 '11 -20.378 1.68 »11 1.51814 VlI 45.8 '20 -271.638 '21 -69.966

2. Kompaktes Weitwinkel-Varioobjektiv mit einer negativen vorderen Linsengruppe und einer positiven hinteren Linsengruppe, die zur Brennweitenänderung verschiebbar sind, wobei sich die vordere Linsengruppe zusammensetzt aus einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer bikonvexen Linse, einer objektseitig konvexen negativen Meniskuslinse, einer negativen Linse und einer positiven Linse und wobei sich die hintere Linsengruppe, mindestens zusammensetzt aus einer positiven Linse, einer objektseitig konvexen positiven Meniskuslinse, einem aus einer bikonvexen und einer bikonkaven Linse zusammengesetzten Kittglied und einer letzten, bildseitig angeordneten positiven Linse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kittglied und der letzten positiven Linse eine weitere positive Linse angeordnet ist und daß das Objektiv entsprechend den folgenden Konstruktionsdaten aufgebaut ist

F = = 24.7-48.5 rf, 1.70 «1 1.59551 V| 39.2 Ί 165.691 d₂ 3.25 '2 35.910 d) 4.62 "2 1.65016 V₂ 39.4 '3 77.409 ώ 0.10 η -191.023

rs 54.535 re 16.779 r-i 833.168 r_S 25.082 /9 24.201 Ίο 122.814 Λ ι 49.452 Γ\ 2 -76.259 33.414 '14 38.051 r\s 20.451 r_i6 -18.192 ■^r17 18.116 ng -204.730 -22.484 rio -63.841 r-,1 -33.959

32 00 949 "3 1.69700 ds 1.60 <k 5.86 «4 1.67790 d, 1.40 <k 2.31 " "5 1.69895 ώ, 3.18 d_w 22.11-2.41 «6 1.56873 du 2.87 dn 0.10 «7 1.51633 dn 2.18 d_u 0.37 "8 1.64769 d,s 8.40 «9 1.80518 dxb 3.53 dr. 2.54 «10 1.52630 dn 2.79 d_i9 0.10 "11 1.54072 din 1.79

48.5

55.3

V₅ 30.1 ^vb 63.2 ^V7 64.1 V₈ 33.8 V₉ 25.4 ^V10 51.2 V₁, 47.2

Die Erfindung bezieht sich auf ein kompaktes Weitwinkelvarioobjektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2. Ein derartiges Varioobjektiv ist beispielsweise aus der DE-AS 29 07 396 bekannt.

In letzter Zeit werden Varioobjektive für einäugige Kleinbild-Spiegelreflexkameras in erheblichem Ausmaß verwendet. Dabei besteht ein erhebliches Verlangen nach besonders kompakten Objektiven.

Allgemein ist es in Varioobjektiven dieses Typs üblich, den Durchmesser der vorderen Linse klein zu halten, um das gesamte Objektiv zu miniaturisieren, wobei die verschiedenen Abbeiationen von der minimalen Objektivbrennweite bis zur maximalen Objektivbrennweite zufriedenstellend korrigiert werden. Weiterhin sollten derartige Objektive ein großes Bildfeld haben. Hierfür ist es üblich, den Brechungsindex jeder Linse zu vergrößern, was jedoch zu einem teuren Objektiv führt.

Die vorliegende Erfindung schafft dagegen aufgabengemäß ein wirksames Weitwinkel-Varioobjektiv, bei dem das Bildfeld bei minimaler Objektivbrennweite einen Winkel von 85° abdeckt. Das Brennweitenänderungsverhältnis ist nahezu 2, der Durchmesser der vorderen Linse beträgt ungefähr das 0,88-fache der minimalen Objektivbrennweite, was eine sehr kleine Baulänge bedeutet. In der vorderen Linsengruppe befinden sich negative Linsen, welche wegen ihres relativ großen Durchmessers preiswert sind und die zusätzlich relativ niedrige Brechungsindizes haben, was insgesamt zu einem preisgünstigen Objektiv führt.

In der DE-AS 29 07 396 ist ein sehr kompaktes Weitwinkel-Varioobjektiv mit zwei Linsengruppen beschrieben, bei dem bei minimaler Brennweite ein Bildfeld von 85° abgedeckt wird. Das Brennweitenänderungsverhältnis beträgt ebenfalls nahezu 2, und auch der Durchmesser der vorderen Linse beträgt ungefähr das 0,88-fache der minimalen Objektivbrennweitc. Bei diesem vor5«

geschlagenen Objektiv muß eine erste Linse, die dem Objektiv am nächsten ist, einen Brechungsindex von mehr als 1,8 haben, um die Zahl der Einzellinsen, die die vordere Linsengruppe bilden, in Übereinstimmung mit einer Miniaturisierung des Objektivs klein zu halten. Wie in den Beispielen dieser Veröffentlichung festgestellt wird, sind die Brechungsindizes der negativen Linsen der vorderen Linsengruppe groß. Dies hat zur Folge, daß das Objektiv nachteilig teuer ist.

Die vorliegende Erfindung sieht ein kompaktes Weitwinkel-Varioobjektiv vor, welches dem der zuvor angegebenen DE-AS 29 07 396 überlegen ist. Entsprechend der Erfindung sind die Brechungsindizes der negativen Linsen der vorderen Linsengruppe, welche vergleichsweise große Durchmesser haben, vermindert. Dies führt zu einer wirtschaftlichen Herstellung des Objektivs. Verschiedene Abberationen, insbesondere die sphärische Abberation und die Koma sind über den gesamten Brennweitenbereich gut korrigiert. Dies wird durch ein Objektiv erreicht, bei dem eine preiswerte Einzellinse mit einem kleinen Durchmesser hinzuaddiert ist, und zwar an der bildnächsten Stelle des Objektivs der DE-AS 29 07 396.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Beispiel eines Varioobjektivs gemäß der Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4 verschiedene Abberationskurven bei der minimalen, bei einer Zwischen- bzw. der maximalen Objektivbrennweite,

Fig. 5 ein zweites Beispiel eines Varioobjektivs gemäß der Erfindung und

Fig. 6, 7 und 8 verschiedene Abberationskurven bei der minimalen, einer Zwischen- bzw. der maximalen Objektivbrennweitc

Entsprechend der Erfindung besteht ein kompaktes Weitwinkel-Varioobjektiv von der Objektseite her gesehen aus einer vorderen divergierenden Linsengruppe