DE4033978A1

DE4033978A1 - Weichzeichnerobjektivsystem

Info

Publication number: DE4033978A1
Application number: DE4033978A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Hirano
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1990-10-25
Publication date: 1991-05-02
Anticipated expiration: 2010-10-26
Also published as: US5267086A; GB2238399A; JP2886907B2; JPH03138612A; DE4033978C2; GB9022685D0; GB2238399B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Weichzeichnerobjektivsystem für den Einsatz in der Fotografie.

Weichzeichnerobjektivsysteme sind bekannt, um einzigartige Aufnahmecharakteristika zu erzeugen und verschiedene Modelle sind bislang vorgeschlagen worden, um diese Charakteristika vollständig auszunutzen; siehe zum Beispiel veröffentlichte japanische Patentanmeldungen Nr. 1 41 223/1977, 50 309/1981, 1 56 531/1989, 1 29 308/1980, 1 12 144/1987 und 2 11 712/1989.

In den meisten Fällen jedoch besitzen die bekannten Weichzeichnerobjektivsysteme eine Bildvergrößerung beim nahesten Abstand (auf die im folgenden einfach als "Bildvergrößerung" Bezug genommen wird) von nicht mehr als ungefähr 1/10, so daß, wenn sie eingesetzt werden um kleine Gegenstände, wie etwa Blumen im Gegensatz zu Protraits und Landschaften zu fotografieren, ausreichend gute Ergebnisse bei Nahaufnahmen nicht erreicht werden können. Es ist zutreffend, daß weichzeichnende Objektivsysteme bekannt sind, die zu Aufnahmen bis zu einer Bildvergrößerung von ungefähr 1/4 in der Lage sind, aber sie leiden unter dem Nachteil eines unerwünscht großen Betrags an Linsenvorwärtsbewegung, da das Gesamtsystem bewegt werden muß, um die Fokussierung durchzuführen. Zusätzlich besitzt der verwendete Objektivtubus einen komplexen Aufbau und ist nicht nur sperrig, sondern auch schwer.

Weil eine zunehmende Anzahl moderner Kameras mit einer Autofokussierungsfähigkeit ausgestattet werden, entstand ein wachsendes Bedürfnis nach autofokussierbaren Weichzeichnerobjektiven, da es inherent schwierig ist, sie in Scharfstellung zu bringen. Ein Abbildungssystem, das teilweise diese Forderung erfüllt, ist in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 1 12 114/1987 supra vorgeschlagen worden, aber dieses System führt zu einem komplexen Objektivaufbau und erreicht eine Bildvergrößerung von nicht mehr als ungefähr 1/10.

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt mit dem Ziel, die zuvor erwähnten Probleme des Standes der Technik zu lösen und es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Weichzeichnerobjektivsystem zu schaffen, das eine Helligkeit in der Größe von F_NO = 1 : 2,8 besitzt und einen Blickwinkel in der Größenordnung von 28°. Dieses Objektivsystem ist zu Nahaufnahmen bis zu einer Vergrößerung von ungefähr 1/3 in der Lage, besitzt eine Linsengruppe, die leichtgewichtig ist und die es erfordert, nur um einen kleinen Betrag bewegt zu werden, um die Fokussierung zu bewirken, besitzt einen einfachen Tubusaufbau und schafft dennoch einen zufriedenstellenden Weichzeichnereffekt für den gesamten Teil des Films.

Um die zuvor erwähnte Aufgabe zu lösen umfaßt das weichzeichnende Objektivsystem gemäß der vorliegenden Erfindung eine vordere Linsengruppe mit einer positiven Gesamtbrechkraft und eine hintere Linsengruppe mit einer negativen Gesamtbrechkraft und nur die vordere Linsengruppe wird bewegt, um die Fokussierung durchzuführen, während die hintere Linsengruppe feststehend verbleibt.

Um eine besonders gute Funktionalität sicherzustellen umfaßt die hintere Linsengruppe, beginnend auf der Gegenstandsseite, eine sammelnde erste Linse, eine zerstreuende zweite Linse (wobei die erste und zweite Linse verklebt sein können), eine zerstreuende dritte Linse und eine sammelnde vierte Linse (wobei die dritte und vierte Linse verklebt sein können) und erfüllt ferner die folgenden Bedingungen:
1) 0.25 < r₁/f < 0.50,
2) 10 < ν₁-ν₂ < 30,
3) 0.7 < f_F/f < 0.95.

In einer anderen Ausführungsform ist die hintere Linsengruppe allein aus einem einzelnen zerstreuenden Linsenelement (d. h. einer fünften Linse) aufgebaut und erfüllt die folgenden Bedingungen:
4) 0.1 < -f/f_R < 0.5,
5) 55 < ν₅.

Die entsprechenden in den Bedingungen (1) bis (5) verwendeten Symbole haben die folgenden Definitionen:
f: die Brennweite des Gesamtobjektivsystems im Unendlichen;
r₁: der Krümmungsradius der ersten Oberfläche der ersten Linse;
ν_i: die Abbesche Zahl der i-ten Linse;
f_F: die Brennweite der vorderen Linsengruppe und
f_R: die Brennweite der hinteren Linsengruppe.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben in denen zeigt:

Fig. 1, 5 und 9 vereinfachte Querschnittsansichten der Objektivsysteme, die nach den Beispielen 1, 2 bzw. 3 aufgebaut sind und die auf unendlich fokussiert sind;

Fig. 2, 6 und 10 graphische Ausdrucke der Aberrationskurven, erzielt mit den Objektivsystemen der Beispiele 1, 2 bzw. 3, fokussiert auf unendlich;

Fig. 3, 7 und 11 vereinfachte Querschnittsansichten der Objektivsysteme, die nach den Beispielen 1, 2 bzw. 3 aufgebaut sind und die für eine Bildvergrößerung von ungefähr 1/3 fokussiert sind und

Fig. 4, 8 und 12 graphische Ausdrucke der Aberrationskurven, erzielt mit Objektivsystemen der Beispiele 1, 2 bzw. 3, fokussiert für eine Bildvergrößerung von ungefähr 1/3.

Das Weichzeichnerobjektivsystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine vordere Linsengruppe mit positiver Brechkraft und eine hintere Linsengruppe mit negativer Brechkraft, wobei nur die vordere Linsengruppe bewegt wird, um die Fokussierung zu bewirken. Wegen dieser Anordnung ist der Weg klein, um den die bewegliche Linsengruppe vorbewegt werden muß, und zusätzlich ist diese Linsengruppe mechanisch einfach und leichtgewichtig, um somit ein Weichzeichner Objektivsystem bereitzustellen, das für den Einsatz in einer Autofokuskamera geeignet ist.

Die Grenzbedingungen der einzelnen Bedingungen (1) bis (5) wird im folgenden beschrieben:
Bedingung (1) betrifft die sphärische Aberration, die erzeugt wird an der ersten Oberfläche der vorderen Linsengruppe. Falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, ist die Entwicklung einer sphärischen Aberration so klein, daß das Objektivsystem der Erfindung nicht wirksamer als ein weichzeichnendes Objektiv arbeitet. Im Gegensatz dazu entstehen, falls die untere Grenze der Bedingung (1) nicht erreicht wird, andere Aberrationen als die sphärische Aberration, wie zum Beispiel Asymmetriefehler (Koma) an der ersten Oberfläche der vorderen Linsengruppe zu stark, um wirksam kompensiert zu werden.

Bedingung (2) betrifft die chromatische Aberration. Es wird schwierig, wirksam die chromatische Aberration zu kompensieren, falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird oder falls deren untere Grenze nicht erreicht wird.

Bedingung (3) betrifft den Betrag der Bewegung der vorderen Linsengruppe. Falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, muß die vordere Linsengruppe um einen derart großen Weg bewegt werden, daß eine der angestrebten Vorteile der Erfindung (d. h. die Anforderung, die bewegliche Linsengruppe nur um einen kleinen Weg vorzubewegen), kann nicht erreicht werden. Falls, im Gegensatz dazu, die untere Grenze der Bedingung (3) nicht erreicht wird, wird der erforderliche Betrag der Bewegung der vorderen Linsengruppe reduziert, jedoch wird die Bildvergrößerung durch die hintere Linsengruppe vergrößert, um die Aberration zu verstärken, die sich in der ersten Linsengruppe ausbilden, und es wird schwierig, eine ausgewogene Kompensation der Aberrationen zu erreichen, die sich im Gesamtobjektivsystem entwickeln.

Bedingung (4) betrifft ebenfalls den Betrag der Bewegung der vorderen Linsengruppe. Falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, muß die vordere Linsengruppe um einen derart großen Weg bewegt werden, daß es unmöglich wird, einen der beabsichtigten Vorteile der Erfindung zu erzielen (d. h., die Anforderung die bewegliche Linsengruppe und einen kleinen Weg vorzubewegen). Falls andererseits die untere Grenze der Bedingung (4) nicht erreicht wird, wird der notwendige Betrag der Bewegung der vorderen Linsengruppe reduziert, jedoch entstehen dann während der Fokussierung über den Bereich von unendlich bis zu einer Bildvergrößerung von ungefähr 1/3 Aberrationen, die zu stark sind, um wirksam kompensiert zu werden.

Bedingung (5) betrifft die chromatische Aberration. Falls diese Bedingung nicht erfüllt wird, ist die Veränderung in der chromatischen Aberration, die als Auswirkung der Bewegung der vorderen Linsengruppe auftritt, zu groß, um die Aufgabe der Erfindung zu lösen.

Drei Beispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Datentabellen beschrieben, in denen kennzeichnet
F_NO: die F-Zahl,
f : die Brennweite,
ω : den halben Blickwinkel,
f_B : den Brennpunktabstand von der Linsenrückseite,
r : den Krümmungsradius einer einzelnen Linsenoberfläche,
d : die Dicke einer einzelnen Linse oder den räumlichen Abstand zwischen benachbarten Linsen,
n : den Brechungsindex einer einzelnen Linse an der d-Linie,
ν : die Abbesche Zahl einer einzelnen Linse und M : die Bildvergrößerung.

Beispiel 1

Beispiel 2

Beispiel 3

Wie zuvor beschrieben besitzt das weichzeichnende Objektivsystem gemäß der Erfindung, das eine Bildhelligkeit in der Größenordnung von F_NO = 1 : 2.8 und ein Blickwinkel in der Größenordnung von 28° besitzt, die Vorteile, daß die bewegliche vordere Linsengruppe nur um einen kleinen Weg vorzubewegen ist und daß es mechanisch einfach ist. Zusätzlich, falls die Bedingung (1) bis (3) und optional (4) und (5) erfüllt sind, kann ein besonders guter Weichzeichnereffekt erzielt werden.

Claims

1. Weichzeichnerobjektivsystem mit einer vorderen Linsengruppe mit positiven Gesamtbrechkraft und einer hinteren Linsengruppe mit negativer Gesamtbrechkraft, wobei nur die vordere Linsengruppe bewegt wird, um die Fokussierung durchzuführen, während die hintere Linsengruppe feststehend verbleibt.

2. Weichzeichnerobjektivsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Linsengruppe umfaßt, beginnend auf der Gegenstandsseite, eine sammelnde erste Linse, eine zerstreuende zweite Linse, eine zerstreuende dritte Linse und eine sammelnde vierte Linse, und ferner die folgenden Bedingungen erfüllt:
1) 0.25 < r₁/f < 0.50
2) 10 < ν₁-ν₂ < 30
3) 0.7 < f_F/f < 0.95
dabei ist
f: die Brennweite des Gesamtobjektivsystems im Unendlichen;
r₁: der Krümmungsradius der ersten Oberfläche der ersten Linse;
ν_i: die Abbesche Zahl der i-ten Linse und
f_F: die Brennweite der vorderen Linsengruppe.

3. Weichzeichnerobjektivsytem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Linsengruppe ausschließlich eine einzelne zerstreuende fünfte Linse umfaßt und die folgenden Bedingungen erfüllt:
4) 0.1 < -f/f_R < 0.5
5) 55 < ν₅
dabei ist
f_R: die Brennweite der hinteren Linsengruppe.