DE9218968U1

DE9218968U1 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE9218968U1
Application number: DE9218968U
Authority: DE
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2002-02-15

Description

Varioobjektiv

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv für eine fotografische Kamera und insbesondere ein Varioobjektiv, das mindestens vier Linsengruppen umfaßt, wobei die Brennweite durch eine Bewegung dieser Gruppen relativ zueinander verändert werden kann.

Ein herkömmliches Varioobjektiv mit vier Linsengruppen ist beispielsweise in den japanischen Offenlegungsschriften Hei 1-178912, Sho 58-4113 und Sho 60-55313 beschrieben.

Bei diesem herkömmlichen Varioobjektiv mit vier Linsengruppen ist eine Blende in der Nähe der dritten Linsengruppe angeordnet und wird zusammen mit der dritten Linsengruppe verstellt, wenn die Brechkraft (Brennweite) .verändert wird. Wenn die Blende nahe der dritten Linsengruppe angeordnet ist, nimmt der Durchmesser der ersten Linsengruppe verglichen mit dem Fall zu, in dem sie nahe dem Objekt angeordnet ist. Die Brennweite

P. O. BOX 86 07 48,

31, D-81679 MÜNCHEN
-98 80 14

nimmt zu und die erste Linsengruppe muß zum Scharfeinstellen um einen größeren Betrag verstellt werden. Wenn diese Verstellstrecke groß ist, wird ein großer Teil des Randlichtes bei maximalem Blickwinkel durch den Rahmen der ersten Linse abgeschnitten, wenn die erste Linsengruppe in Richtung auf das Objekt bewegt wird. Die Lichtmenge im Randbereich nimmt ab. Um den minimalen Abstand beim Fotografieren zu verringern, muß daher der Durchmesser der ersten Linsengruppe weiter vergrößert werden. Wenn der Durchmesser festliegt, ist der minimale Fotografierabstand nicht so kurz, wie dies gewünscht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung der vorstehend beschriebenen Nachteile ein Varioobjektiv anzugeben, in dem der Durchmesser der ersten Linsengruppe klein gehalten werden kann, um die Anordnung kompakt zu machen, und bei dem dennoch der minimale Fotografierabstand kurz gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Varioobjektiv mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Dementsprechend sind die vier Linsengruppen bei dem erfindungsgemäßen Varioobjektiv so angeordnet, daß eine negative erste Linsengruppe, eine positive zweite Linsengruppe, eine negative dritte Linsengruppe und eine positive vierte Linsengruppe in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die Abstände zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe sowie zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe werden bei der Veränderung der Brennweite von der Weitwinkelstellung zur Telefotostellung hin vermindert, wogegen gleichzeitig der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe vergrößert wird. Nahe der zweiten Linsengruppe ist eine Blende angeordnet, die sich bei der Brennweitenverstellung mitbewegt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Varioverstellweges der Linsengruppen in dem erfindungsgemäßen Varioobjektiv,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Objektiv gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Weitwinkelstellung für die erste Ausführungsform,

Fig. 4 ein Diagramm der Abbildungsfehler in einer mittleren Brennweiteneinstellung für die erste Ausführungsform,

Fig. 5 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Telefotoendstellung für die erste Aus führungsform,

Fig. 6 einen Schnitt durch das Objektiv gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 7 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Weitwinkelendstellung für die zweite Ausführungsform,

Fig. 8 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der mittleren Brennweitenstellung für die zweite Ausführungsform,

Fig. 9 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Telefotoendstellung der zweiten Ausführungsform,

Fig. 10 einen Schnitt durch ein Objektiv gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 11 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Weitwinkelendstellung der dritten Ausführungsform,

Fig. 12 ein Diagramm der Abbildungsfehler in einer mittleren Brennweiteneinstellung der dritten Ausführungsform,

Fig. 13 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Telefotoendstellung der dritten Ausführungsform,

Fig. 14 einen Schnitt durch ein Objektiv gemäß einer vierten Ausführungsform,

Fig. 15 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Weitwinkelendstellung der vierten Aus führungs form.,

Fig. 16 ein Diagramm der Abbildungsfehler in einer mittleren Brennweiteneinstellung der vierten Ausführungsform und

Fig. 17 ein Diagramm der Abbildungsfehler in der Telefotoendstellung der vierten Ausführungsform.

Das erfindungsgemäße Varioobjektiv umfaßt mindestens vier Linsengruppen, die in der Reihenfolge negativ, positiv, negativ, positiv - von der Objektseite her gezählt - angeordnet sind. Wenn die Brennweite von der Weitwinkelstellung in Richtung auf die Telefotoendstellung verändert wird, werden die Linsengruppen so bewegt, daß sich der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe sowie zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe reduziert, während der Abstand zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe zunimmt. Indem man die Brechkraft der ersten Linsengruppe negativ macht, kann genügend Randlicht selbst bei Nahaufnahmen in der Weitwinkelstellung erhalten werden.

Auf der Bildseite der vierten Linsengruppe kann ferner eine negative fünfte Linsengruppe angeordnet sein, wobei sich die Linsengruppen im Sinne einer Vergrößerung des Abstandes zwischen der vierten und der fünften Linsengruppe bewegen, wenn die Brennweite von der Weitwinkelstellung zur Telefotostellung hin verändert wird. Durch die Wahl einer negativen Brechkraft für die fünfte Linsengruppe kann das gesamte Linsensystem kompakt in seinem Aufbau gemacht und der Verstellweg des gesamten Systems bei der Brennweitenänderung reduziert werden.

Eine Blende ist nahe der zweiten Linsengruppe vorzugsweise auf der Objektseite derselben angeordnet. Diese Blende bewegt sich zusammen mit der zweiten Linsengruppe, wenn die Brennweite verändert wird. Durch Anordnung der Blende näher zum Objekt hin, als dies in

einem herkömmlichen Varioobjektiv mit vier Linsengruppen der Fall ist, wird die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe gesteigert. Gleichzeitig kann die Entfernung, über die die erste Linsengruppe bei der Brennweitenverstellung bewegt werden muß, reduziert werden. Der Durchmesser der ersten Linsengruppe ist daher kleiner als im herkömmlichen Fall und der minimale Fotografierabstand kann verringert werden. Da das Objektiv darüber hinaus kompakter ist, verbleibt genügend Platz für einen Motor, selbst wenn der Objektivstellmotor, welcher den Variomechanisrnus betätigt, innerhalb des Objektivtubus angeordnet ist.

Wird bei einem Varioobjektiv der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Brennweite der ersten Linsengruppe mit fl, die Brennweite des gesamten Systems in der Weitwinkelendstellung mit fw und die Brennweite des gesamten Systems in der Telefotoendstellung mit ft bezeichnet, soll vorzugsweise gelten:

0,4 < fj^/Cfw-ft) <0,7, Y₁ < 0 (1)

Die Bedingung (1) bestimmt die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe. Wenn die Brechkraft bis zu einem Wert abnimmt, der unterhalb der unteren Grenze der Gleichung (1) liegt, nimmt die Strecke zu, um welche die erste Linsengruppe zur Scharfeinstellung bewegt werden muß. Gleichzeitig muß der Linsendurchmesser vergrößert werden, um genügend Randlicht zu erhalten, wenn eine Nahaufnahme gemacht wird. Wenn auf der anderen Seite die Brechkraft der ersten Linsengruppe so hoch ist, daß sie die obere Grenze der Gleichung (1) überschreitet, nimmt die sphärische Aberration bei der Scharfeinstellung in der Telefotoendstellung zu.

Wenn fünf Linsengruppen vorhanden sind und die Brennweite der fünften Linsengruppe mit f5 bezeichnet wird, gilt vorzugsweise:

-0,5 < ft/f₅ < 0,0 ·■- (2)

Wenn die negative Brechkraft der fünften Linsengruppe unter den unteren Grenzwert der Gleichung (2) absinkt, ist es schwierig, die Größe des gesamten Systems zu verringern. Wenn auf der anderen Seite die negative Brechkraft der fünften Linsengruppe den oberen Grenzwert der Gleichung (2) überschreitet, wird die Aberration, die durch die erste bis fünfte Linsengruppe hervorgerufen wird, so erhöht, daß die gesamte Aberration wächst.

Um die Koma zu korrigieren, wird vorzugsweise ein Glas mit einem Brechungsindex von mindestens 1,7 für die erste Linsengruppe verwendet. Um ferner einer chromatische Aberration der Vergrößerung zu verhindern, ist die Abbe'sche Zahl der negativen Linse vorzugsweise groß.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Bewegung der Linsengruppen, wenn die Brennweite des fünf Linsengruppen umfassenden Systems verändert wird. Die obere Darstellung der Figur zeigt die Weitwinkelendstellung, der mittlere Teil zeigt eine mittlere Position und der untere Teil der Fig. 1 zeigt die Telefotoendstellung. Bei dieser Ausführungsform werden die erste bis vierte Linsengruppe für die Brennweitenveränderung, d.h. die Varioverstellung bewegt. Die Blende S, die zweite Linsengruppe II und die vierte Linsengruppe IV bewegen sich gemeinsam. Die fünfte Linsengruppe steht fest. Im Falle eines vier Linsengruppen umfassenden Systems sind die Bewegungen der ersten bis vierten Linsengruppe dieselbe wie bei dem in der Fig. 1 dargestellten System.

Im folgenden werden nun einige numerische Beispiele der Erfindung erläutert. Die Ausführungsformen 1 bis 3 beziehen sich auf ein System mit fünf Linsengruppen. Die Ausführungsform 4 beschreibt ein System mit vier Linsengruppen. Um in den Ausführungsformen 2 und 3 den Halbbildwinkel in der Weitwinkelendstellung auf 38° zu vergößern, wird eine positive Linse geringer Brechkraft auf der Seite der ersten Linsengruppe verwendet, die dem Objektiv zugewandt ist, um so die Verzeichnung und chromatische Aberration der Vergrößerung in der Weitwinkelendstellung zu vermindern. Ferner besteht in der ersten und der dritten Ausführungsform die dritte Linsengruppe aus drei Teilen, d.h. einer positiven, einer negativen und nochmals einer negativen Linse, um die sphärische Aberration in der Telefotoendstellung zu unterdrücken.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Spezielle numerische Beispiele sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Abbildungsfehler, die durch diese Anordnung in der Weitwinkelendstellung, einer Zwischenstellung bzw. der Telefotoendstellung erzeugt werden. In den Tabellen bezeichnet r den Krümmungsradius, d den Zwischenflächenabstand, N den Brechungsindex, &ngr; die Abbe'sche Zahl,
f die Brennweite, fB den hinteren Brennpunkt, FNo die f-Zahl und &ogr; den Halbbildwinkel.

Tabelle	1	r	2	35,7	d	1.	N	V
Fläche		36,459	39,76	1,40		,77250	49,6
Zahl	20,986	3,15	8,46	I₃
1	-177,766	7,24	1,20		,77250	49,6
2	44,415	1,00	0,10	I₅
3	32,777	1:4,1	4,12		84666	23,9
4	86,558	32,4°	variabe;l	1,
5	34,245		4,41		61800	63,4
6	-61,976		0,10	1,
7	28,312		5,57	1,	62041	60,3
8	-28,498	1,10		76182	26,5
9	67,769	variabel	1,
10	208,719	3,67	1,	76182	26,5
11	-15,338	1,10		78590	44,2
12	48,907	1,19	1,
13	-60,315	1,10		83400	37,2
14	57,317	variabel	1,
15	-69,892	3,67		48749	70,2
16	-18,193	0,10	1,
17	37,199	3₅82		51454	54,7
18	-87,198	2,38	1,
19	-22,549	1,20		78590	44,2
20	-42,365	variabel	1,
21	-1000,000	1,50		76182	26,5
22	783,827
23
24	50,0		101,6
Tabelle	23,20		3,90
f	4,37		7,99
^d6	6,02		2,40
^dll	9,46		37,12
^d16	1:4,5		1:5,8
	23,6°		11,9°
FNo			38,8
to
fb

- 10 -

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Spezielle numerische Beispiele sind in den Tabellen 3 und 4 angegeben. Fig. 7, 8 und 9 zeigen Abbildungsfehler, die durch diese Anordnung in der Weitwinkelendstellung, in einer mittleren Stellung bzw. der Telefotoendstellung hervorgerufen werden.

Tabelle	3	255	r	d	N	V
Fläche		-1033	,632	2,91	1,78590	44,2
Zahl		99	,458	0,10
1	21	,052	1,40	1,77250	49,6
2	-576	,843	8,70
3	43	,263	1,20	1,77250	49,6
4	33	,799	0,10 .
5	96	,096	4,52	1,84666	23,9
6	91	,657	variabel
7	-44	,301	4,17	1,61800	63,4
8	22	,445	0,10
9	-41	,373	6,81	1,60241	60,3
10	39	,386	1,10	1,76182	26,5
11	-113	,226	variabel
12	-15	,807	3,94	1,76182	26,5
13	49	,667	1,00	1,78590	44,2
14	166	,160	variabel
15	-25	,398	4,94	1,48749	70,2
16	64	,207	0,10
17	-39	,127	4,78	1,51454	54,7
18	-24	,296	1,36
19	-103	,971	1,20	1,78590	44,2
20	-500	,035	variabel
21	211	,000	1,50	1,71736	29,5
22		,943
23		• · · ·
24

- 11 -

Tabelle	4	29	,0
f	46	,20
^d8	3	,15
^d13	12	,49
^d16	1	,00
^d22	1:	4,1
FNo	38	,0°.
CJ	38	,8
fb

40,0
28,96

5,59
10,05

7,47
1:4,5
28,8°
38,8

84,0

7,54 13,24 2,40 32,39 1:5,8 14,3° 38,8

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 10 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Spezielle numerische E3eispiele sind in den Tabellen 5 und 6 angegeben. Die Fig. 11, 12 und 13 zeigen die Abbildungsfehler, die durch diese Anordnung in der Weitwinkelendstellung, einer mittleren Stellung bzw. der Telefotoendstellung hervorgerufen werden.

Tabelle	Ul	166	r	d	1	N	V
Fläche		2258	,155	3,00		,78590	44,2
Zahl		104	,151	0,10	1
1	23	,837	1,40		,77250	49,6
2	-97	,650	8,83	1
3	50	,358	1,20		,77250	49,6
4	39	,261	0,10	1
5	312	,716	4,29		,84666	23,9
6	46	,638	variabel	1
7	-53	,271	4,44		,61800	63,4
8	29	,701	0,10	1
9	-30	,313	6,21	1	,62041	60,3
10	71	,907	1,10		,76182	26,5
11	-197	,418	variabel	1
12		,515	3,60		,76182	26,5
13
14

- 12 -

15	-15,669	6	29,0	1,00	1,78590	44	,2
16	93,118	43,08	0,69
17	-128,841	3.15	1,00	1,83400	37	,2
18	63,731	14,45	variabel
19	157,379	1,00	5,76	1,48749	70	,2
20	-24,479	1:4,1	0,10
21	48,853	38,0°	5,20	1,51454	54	,7
22	-54,061	38,8	1,86
23	-28,001	1,20	1,78590	44	,2
24	-93,629	variabel
25	-933,686	1,50	1,76182	26
26	240,157
Tabelle
f	40,0	101,6
^d8	26,45	2,88
^d13	6,26	15,22
^d18	11,36	2,40
^d24	5,54	38,20
FNo	1:4,5	1:5,8
O	28,8°	11,9°
fb	38,8	38.8

Ausführungsbeispiel 4

Die Fig, 14 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Spezielle numerische Beispiele sind in den Tabellen 7 und 8 angegeben.

Die Fig. 15, 16 und 17 zeigen die Abbildungsfehler, die durch diese Anordnung in der Weitwinkelendstellung, einer mitteren Stellung bzw. der Telefotoendstellung hervorgerufen werden.

Bei der vierten Ausführungsform beträgt der minimale Fotografierabstand 0,43 m für jede Brennweite, wobei

- 13 -

der Stellweg für die erste Linsengruppe zum Scharfeinstellen von unendlich zur kürzesten Entfernung ca. 5 mm beträgt.

Tabelle	7	r	d	N	V
Fläche		190,000	3,35	1,69680	55,5
Zahl	-2060,000	0,10
1	107,460	1,40	1,77250	49,6
2	25,036	8,75
3	-90,036	1,20	1,77250	49,6
4	44,700	0,10
5	39,010	4,85	1,84666	23,8
6	646,382	variabel
7	55,762	4,30	1,61800	63,4
8	-55,762	0,10
9	31,342	6,30	1,71300	53,8
10	-31,342	1,10	1,80518	25,4
11	85,680	variabel
12	-520,000	3,90	1,80518	25,4
13	-14,900	1,10	1,83400	37,2
14	58,750	1,00
15	-120,000	1,10	1,83481	42,7
16	83,914	variabel
17	110,000	6,73	1,48749	70,2
18	-24,582	0,10
19	60,350	5,30	1,48749	70,2
20	-53,304	2,23
21	-26,250	1,20	1,80400	46,6
22	-94,754
23
24

- 14 -

Tabelle	8	29	,02	57	,00	101,60
f	42	,90	14	,11	2,90
^d8	2	,42	9	,18	15,11
^d13	15	,09	8	,33	2,40
^d18	1:	4,1	1:	4,9	1:5,8
FNo	38	,0°	20	,T	11,9°
CJ)	40	,22	53	,04	76,73
fb

Die folgende Tabelle 9 zeigt die Beziehung zwischen den Ausführungsformen und den oben aufgeführten Bedingungsgleichungen (1) und (2).

Tabelle	9	1	f	·_&khgr;	fl²	/(ftf-ft)	^f5
		2	-46,	509	0	,596	-576,58
Beispiel	3	-38,	337	0	,603	-207,31
Beispiel	4	-38,	697	0	,508	-250,61
Beispiel		-39,	648	0	,533
Beispiel

Die Anordnung einer zusammen mit der zweiten Linsengruppe verstellbaren Blende nahe der zweiten Linsengruppe ermöglicht es, ein Varioobjektiv anzugeben, bei dem der für die Scharfeinstellung erforderliche Stellweg der ersten Linsengruppe reduziert wird. Gleichzeitig wird der Durchmesser der ersten Linsengruppe reduziert, wobei dennoch der minimale Fotografierabstand klein ist.

Claims

15 - Schutzansprüche

1. Varioobjektiv mit mindestens vier Linsengruppen (I bis IV), wobei von der Objektseite her eine erste, negative Linsengruppe (I), eine zweite, positive Linsengruppe (II) , eine dritte, negative Linsengruppe (III) und eine vierte, positive Linsengruppe (IV) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Objektseite der zweiten Linsengruppe (II) eine Blende (S) angeordnet ist, die sich bei der Brennweiteneinstellung mit der zweiten Linsengruppe (II) mitbewegt.

2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennweiteneinstellung von der Weitwinkelzur Telefotostellung hin die Abstände zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe (I, II) sowie zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe (III, IV) vermindert und zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe (II, III) vergrößert werden.

3. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgende Bedingung erfüllt: 0,4 < fi²/(f_w · f_t) < 0,7;

wobei

f-j_ < 0 die Brennweite der ersten Linsengruppe (I) , f_w die Brennweite des gesamten Systems in der Weitwinkelendstellung und

f-f- die Brennweite des gesamten Systems in der Telefotoendstellung ist.

4. Varioobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine fünfte, negative Linsengruppe (V) enthält, die von der Objektseite hinter der vierten Linsengruppe (IV) angeordnet ist.

- 16 -

5. Varioobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennweiteneinstellung von der Weitwinkelzur Telefotostellung hin die Abstände zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe (I, II) sowie zwischen der dritten und der vierten Linsengruppe (III, IV) vermindert und zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe (II, III) sowie zwischen der vierten und der fünften Linsengruppe (VI, V) vergrößert werden.

6. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Bedingungen erfüllt: 0,4 < fi²/(f_w · ft) < 0,7; und

-0,5 < f_t/f₅ < 0,0;
wobei

fjL < 0 die Brennweite der ersten Linsengruppe (I) ,
f5 < 0 die Brennweite der fünften Linsengruppe (V),
f_w die Brennweite des gesamten Systems in der Weitwinkelendstellung und

ft die Brennweite des gesamten Systems in der Telefotoendstellung ist.

7. Varioobjektiv nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Linsengruppe (V) bezüglich der Bildebene feststeht.

8. Varioobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die vierte Linsengruppe (II, IV) bei einer Brennweitenveränderung gemeinsam bewegbar sind.