DE2329200C2

DE2329200C2 - Teleobjektiv

Info

Publication number: DE2329200C2
Application number: DE2329200A
Authority: DE
Inventors: Hideo Tokyo Yokota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1972-06-07
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1983-06-01
Also published as: FR2188179B1; FR2188179A1; GB1430311A; JPS5539803B2; DE2329200A1; JPS4917723A; US3854797A

Description

Die Erfindung betrifft ein Teleobjektiv mit einer objektseitigen Linsengruppe positiver Brechkraft und mit einer biidseitigen, mehrere Linsenglieder aufweisenden Linsengruppe mit insgesamt negativer Brechkraft.

Ein Teleobjektiv dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift 9 47 930 bekannt. Das bekannte Teleobjektiv weist ausschließlich feststehende Linsenglieder auf, und zur Verringerung der Verzeichnung ist vorgesehen, die beiden Linsen des Negativgliedes durch einen Luftraum voneinander zu trennen, der die Form einer Zerstreuungslinse, jedoch mit sammelnder Brechkraft hat. Für ein Teleobjektiv, das zur Scharfeinstellung verschiebbare Linsenglieder vorsieht, ist diese Form der Korrektur von Bildfehlern nicht ausreichend; insbesondere gilt dies für die Korrektur der sphärischen Aberration bei Scharfeinstellung auf kurze Entfernungen.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, bei einem Teleobjektiv der angegebenen Art zur Scharfeinstellung verschiebbare Linsenglieder vorzusehen und trotzdem im Nah- und Fernbereich eine gute Bildfehlerkorrektur zu gewährleisten.

Ausgehend von einem Teleobjektiv der angegebenen Art ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß

a) das in der bildseitigen Linsengruppe dem Objekt am nächsten benachbarte Linsenglied A eine stark zerstreuende Linsenfläche aufweist;

b) das in der bildseitigen Linsengruppe dem Bild am nächsten benachbarte Linsenglied B objektseitig eine stark zerstreuende Linsenfläche aufweist; und

c) /Ur Fokussierung sowie zur Kompensation der dar-

35

40

45

50

55

60

65 aus resultierenden Änderung der spärischen Aberration die Linsenglieder A und B unabhängig voneinander längs der optischen Achse gegeneinander verschiebbar sind.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Teleobjektivs weist das Linsenglied B positive Brechkraft auf, die Werte für die Brennweiten (f*. /y der beiden Linsenglieder (A, B) genügen der Ungleichung /f_A/>/fe/ und zur Verkürzung der rtbjektseitigen Schnittweite sind das Linsenglied B näher an die Bildebene heran und das Linsenglied A näher an die objektseitige Linsengruppe heran verschiebbar.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Teleobjektivs kann die hintere Linsengruppe zusätzlich ein ortsfestes Linsenglied (C) aufweisen, das zwischen den bewegbaren Linsengliedern (A) und (B) angeordnet ist

Der Aufbau eines Teleobjektivs mit einer objektseitigen oder vorderen Linsengruppe mit positiver Brechkraft sowie mit einer bildseitigen, mehrere Linsenglieder aufweisenden Linsengruppe mit insgesamt negativer Breehkrafl erlaubt es, die Baulänge solcher Teleobjektive zu verkürzen. Sofern die Scharfeinstellung des Teleobjektives nur durch Verschieben der hinteren Linsengruppe erfolgt, ist der Scharfeinstellungsabstand um so kürzer, je näher sich die bildseitige Linsengruppe an der Bildebene befindet Dadurch werden die Einfallshöhen verringert, mit uenen axiale Strahlen in zerstreuende Linsen eintreten, welche zur Kompensation der restlichen sphärischen Aberration dienen. Im Ergebnis bleibt die sphärische Aberration des Bildes stark unterkorrigiert.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, sieht die Erfindung bei Teleobjektiven mit einer objektseitigen Linsengruppe mit positiver Brechkraft, und mit bildseitiger, eine Anzahl Linsenglieder aufweisenden Linsengruppe mit insgesamt negativer Brechkraft vor, daß das in der bildseitigen Linsengruppe dem Objekt am nächsten benachbarte Linsenglied A eine stark zerstreuende Linsenfläche aufweist; das in der bildsüitigen Linsengruppe dem Bild am nächsten benachbarte Linsenglied B eine stark zerstreuende Linsenfläche aufweist; und zur Fokussierung sowie zur Kompensation der daraus resultierenden Änderung der sphärischen Aberration die Linsenglieder A und B unabhängig voneinander längs der optischen Achse gegeneinander verschiebbar sind. Im einzelnen weist das Linsenglied A eine positive oder negative Brechkraft mit stark zerstreuenden Linsenflächen auf. Das andere Linsenglied B hat negative Brechkraft und ist optisch fluchtend zum Linsenglied A auf der gemeinsamen optischen Achse angeordnet. Vorzugsweise sollen die Werte für die Brennweite f_A für das Linsenglied A sowie die Brennweite fa für das Linsenglied B die Ungleichung /f_A/>/f bI erfüllen. Die Linsenglieder A und B werden zur Scharfeinstellung in axialer Richtung unabhängig voneinander so bewegt, daß zur Verringerung des Scharfeinstellungsabstandes das Linsenglied B nach rückwärts näher an das Bild heran verschoben wird, während gleichzeitig das Linsenglied A nach vorne näher an das Objekt heran verschoben wird.

Bei dieser Art der Scharfeinstellung nimmt das Linsenglied A bei Fokussierung auf einen Gegenstand im Nahbereich eine solche Stellung ein, daß die axialen Strahlen dessen stark zerstreuende Linsenflächen in ausreichend großen Einfallshöhen schneiden können, um so die Kompensierung der restlichen sphärischen Aberration zu verstärken, die sonst durch die Fokussierbewegung des Linsengliedes B nach rückwärts unter-

korrigiert würde, Pucjureh können große Änderungen der restlichen sphärischen Aberration vermieden werden, was bisher ein ernsthaftes Problem bei der Scharfeinstellung im Nahbereich mittels einer RückwSrtsverschiebung der hinteren Linsengruppe dargestellt hat.

Die Brennweite des Linsengliedes A kann entweder fi<0 oder f_A>0 sein. Wenn /,»<0 ist, geht vom Linsenglied A eine negative Brechkraft aus, so daß die Axialverschiebung des Linsengliedes A einen Umkehreffeki auf die Nahbereichs-Scharfeinstellung hat Wenn deshalb die Ungleichung I(aI>I(bI nicht erfül.t ist, muß die Verschiebung des Linsengliedes B nach rückwärts so stark erhöht werden, daß die für eine ausreichende Kompensation der restlichen sphärischen Aberration erforderliche Vorwärtsverschiebung des Linsengliedes A nicht erreichbar ist Wenn /^ <0 ist und I f_Al > IV verletzt wird, wird die Wölbung der zerstreuenden Linsenflächen im Linsenglied A vermindert, so daß eine ausreichende Kompensation der restlichen sphärischen Aberration durch die Vorwärtsverschiebung des Linsengliedes A nicht verwirklich: werden kann. Die hinteren (büdseitigen) Linsengruppen üblicher Teleobjektive haben stark zerstreuende vordere Linsenflidien, die in dem Objektiv so angeordnet sind, daß nur die unvollständige Korrektur der sphärischen Aberration der vorderen Linsengruppe in starkem Maße kompensiert wird. Die außeraxialen Strahlen werden jedoch nicht stark beeinflußt, so daß die Änderung der außeraxialen Aberration, wie des Astigmatismus und der Verzeichnung, über dem gesamten Bereich der Fokussierbewegung der hinteren Linsengruppe gering ist. Um jedoch auch diese Abbildungsfehler zu vermeiden, sind erfindungsgemäß starke zerstreuende vordere (objektseitige) Linsenflächen sowohl beim Linsenglied A wie beim Linsenglied B vorgesehen, so daß die durch die Axialverschiebung dieser Linsenglieder hervorgerufene außeraxiale Aberrationsveränderung im ganzen Bereich sehr klein gemacht werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen an Hand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch ein Teleobjektiv mit Parametern gemäß Beispiel 1,

Fi g. 2 ein weiteres Teleobjektiv mit Parametern gemäß Beispiel 2.

F i g. 3 schematisch ein drittes Teleobjektiv mit Parametern gemäß Beispiel 3,

F i g. 4 schematisch ein viertes Teleobjektiv mit Parametern gemäß Beispiel 4,

Fi g. 5- 1 Abbildungsfehlerkurve des Objektivs nach F i g. 1 /Beispiel 1 bei Scharfeinstellung auf einen unendlich weit entfernten Gegenstand,

Fig. 5 —2 Abbildungstehlerkurven des Objektivs nach Fig. 1/Beispiel 1 bei Scharfeinstellung auf einen » - 2000 weit« entfernten Gegenstand,

F i g. 5 — 3 zum Vergleich herangezogene Abbildungsfehlerkurven; hierzu wurde das Objektiv nach Fig. 1/ Beispiel 1 auf einen Gegenstand in der Entfernung - 2000 scharf eingestellt und angenommen, daß sowohl das Linsenglied A wie das Linsenglied ßals Einheit zur Scharfeinstellung im Nahbereich nach rückwärts verschiebbarsind.

Fig. 6—1 Abbildungsfehlerkurven des Objektivs nach F ig. 2/Bcispiel 2 bei Scharfeinstellung auf einen unendlich weit entfernten Gegenstand,

Fig. 6-2 Abbiklungsfehlcrkurvcn des Objektivs nach I i g. 2/Bcispicl 2 bei Scharfeinstellung auf einen » — 2000 weit« entfernlL-.i Gegenstand,

Fig,7-1 Abbildungsfehlcrkurven de* Objektivs nach Fig.3/Beispiel 3 bei Scharfeinstellung auf einen unendlich weit entfernten Gegenstand,

Fig.V-2 Abbildungsfehlcrkurvcn des Objektivs nach F i g, 3/Beispiel 3 bei Scharfeinstellung auf einen » —2000 weit« entfernten Gegenstand, und

Fig.8 Abbildungsfehlerkurven des Objektivs nach Fig,4/Beispiel4 bei Scharfeinstellung auf einen »—2000 weit« entfernten Gegenstand.
Die Konstruktionsparameter einiger erfindungsgemäßcr Teleobjektive sind nachstehend angegeben. Die in Beispiel 1 und Beispiel 2 zusammengefaßten Zahlenwerte beziehen sich auf Objektivanordnungen in zwei Wirkungslagen, wie sie in Fi g. 1 bzw. 2 dargestellt sind. Jede der hinteren Linsengruppen besteht aus den zwei Linsengliedern A und B, wobei die Linsenglieder A zerstreuende Linsenflächen aufweisen. Die zu Beispiel 3 tabellierten Zahlenwerte bezichen sich auf ein Objektiv in zwei Wirkungslagen, wie sie aus Fig.3 hervorgehen. Hier weist das Linsenglied A sammelnde Linscnflächcn auf. Die zu Beispiel 4 tabellieren 7- hlcnwertc beziehen sich auf ein Objektiv in zwei Wirküngslagen, wie es in Fig.4 dargestellt ist; hier besteht die hintere Linsengruppe aus den drei Linsengliedern A, B und C. Das zwischen den beiden anderen Linsengliedern befindliche Linsenglied C bleibt während der Scharfeinstellung im Nahbereich ortsfest. Das Linsenglied A weist zerstreuende Linsenflächen auf. Die beiden, mit A, B bzw. A', B'bezeichneten Wirklagen erhält man dadurch, daß zur Scharfeinstellung im Nahbereich das Linsenglied A aus der Stellung A in die Stellung A' und das Linsenglied B aus der Stellung B in die Stellung B' verschoben worden ist

Die einzelnen Buchstaben bedeuten:
R den Krümmungsradius einer brechenden Fläche, deren Aufeinanderfolge durch Indizes bezeichnet ist;

d den Abstand der brechenden Flächen, deren Aufeinanderfolge durch Indizes bezeichnet ist;
N den Brechungsindex der Gläser der aufeinanderfolgenden Linsenglieder für die d-Linie, d. h. bei einer Wellenlänge von 578 nm;

V die Abbesche Zahl der Gläser der aufeinanderfolgenden Linsenglieder;
F den Öffnungswert; und

f die äquivalente Brennweite des gesamten Objektivs.

Es folgen die Beispiele 1 bis 3 aus den ursprünglichen Unterlagen.

Beispiel 4

D'c Zahlenwerte in der Wirklage für die Scharfeinstellung sind die gleichen wie zu Beispiel 3 tabelliert. In den Wirklagen rur Scharfeinstellung ir.i Nahbercich wird der axiale Luftspalt du zusammen mit da und du geändert.

Variabler axialer Abstand

Objektabstand

-2000

Jn

17.4075
0.2325
0.2 J J 7

KM)

11.5
h.14
5.1IJ

Axialer Abstand zwischen der ersten vorderen Oberfläche und der Bildebene = 86,67.

U--520,22 f_B- -72,75 /_c= + 436,98

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein ortsfestes Linsenglied Cmit sammelnden Linsenflächen zwischen den beweglichen Linsengliedern A und B angeordnet; alle Linsenglieder A, flund C zusammen bilden die hintere Linsengruppe. Das Objektiv weist ein großes Televerbältnis auf, und seine hintere Linsengruppe besitzt schwache Brechkraft. Das zur Erhöhung der negativen Brechkraft des Linsengliedes B zwischen den Linsengliedern A und B angeordnete Linsenglied C mit sammelnden Linsenflächen erweitert die Scharfeinstellmöglichkeiten.

Fig. 5-1 zeigt Abbildungsfehlerkurven des Objektivs nach Beispiel I bei einer Scharfeinstellung auf einen unendlich weit entfernten Gegenstand; analog zeigt Fig. j —2 uie Biloreriierkurven des gleichen Objektivs bei Scharfeinstellung auf einen »-2000 weit« entfernten Gegenstand. Zum Vergleich zeigt die Fig.5-3 Bildfehlerkurven des gleichen Objektivs bei Scharfeinstellung auf einen » - 2000 weit« entfernten Gegenstand unter der Annahme, daß die Linsenglieder A und B gemeinsam als Einheit zur Scharfeinstellung nach rückwärts verschoben worden sind. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Abszisse der Kurve für die sphärische Aberration und die Ordinate der Kurve der Queraberration jeweils zehnmal bzw. 23mal so groß sind wie diejenige bei F i g. 5 — I bzw. 5 — 2. Aus F i g. 5 - 3 sieht man, daß die Änderungen der sphärischen und der Queraberration weitaus größer als bei Fig.5-1 und 5 — 2 sind. und daß hier die Abbildungsfehler für eine hochwertige Abbildungsleistung zu groß sind. Demgegenüber gewährleistet die Erfindung eine hervorragende Korrektur der Abbildungsfehler.

Fig. 6-1 zeigt Abbildungsfehlerkurven des Objektivs nach Beispiel 2 bei Scharfeinstellung auf einen unendlich weit entfernten Gegenstand; analog zeigt Fig.6-2 die Abbildungsfehlerkurven bei Scharfeinstellung auf einen » — 7000 weit« entfernten Gegen- stand. Aus diesen Figuren sieht man, daß auch in den Wirklagen für die Scharfeinstellung im Nahbereich die Korrektur der Abbildungsfehler hervorragend bleibt, und daß insbesondei e bei diesem Beispiel die Änderung der axialen chromatischen Aberration gering ist. da das Linsenglied A aus achromatischen, miteinander verkitteten Linsen zusammengesetzt ist.

Fig. 7-1 zeigt Abbildungsfehlerkurven des Objektivs gemäß Beispiel 3 bei Scharfeinstellung auf einen unendlich weit entfernten Gegenstand; analog zeigt Fig. 7-2 die Abbildungsfehlerkurven bei Scharfeinstellung auf einen »-2000 weit« entfernten Gegenstand. Man sieht, daß auch bei der Scharfeinstellung im Nahbereich die Korrektur der Abbildungsfehler hervorragend bleibt und daß insbesondere bei dieser Ausfüh- rung die Astigmatismusänderung extrem klein ist, da das Linsenglied A aus einem konkaven und einem konvexen Meniskussinglet zusammengesetzt ist.

Fig. 8 zeigt die Abbildungsfehlerkurven des Objektivs gemaö Beispiel 4 bei Scharfeinstellung auf einen » — 2000 weit« entfernten Gegenstand. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Abbildungsfehler gut korrigiert.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Teleobjektiv mit einer objektseitigen Linsengruppe positiver Brechkraft und mit einer bildseiti- s gen, mehrere Linsenglieder aufweisenden Linsengruppe mit insgesamt negativer Brechkraft, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das in der bildseitigen Linsengruppe dem Objekt am nächsten benachbarte Linsenglied A eine stark zerstreuende Linsenfläche aufweist; das in der bildseitigen Linsengruppe dem Bild am nächsten benachbarte Linsenglied 5objektseitig eine stark zerstreuende Linsenfläche aufweist; und

c) zur Fokussierung sowie zur Kompensation der daraus resultierenden Änderung der sphärischen Aberration die Linsenglieder A und B unabhängig voneinander längs der optischen Ach-' se gegeneinander verschiebbar sind.

2. Teleobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linscngläcd B positive Brechkraft aufweist, die Werte für die Brennweiten (f_A, fa) der beiden Linsenglieder (A, B) der Ungleichung lf_Al> I fet genügen und zur Verkürzung der objektseitigen Schnittweite das Linsenglied B näher an die Bildebene heran und das Linsenglied Λ näher an die objektseitige Linsengruppe heran verschiebbar sind.

3. Teleobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Linsengruppe zusätzlich ein ortsfestes Linsenglied (C) aufweist, das zwischen der bewegbaren Linsengliedern (A) und fß,/angeordnet ist.