DE2738365A1 - Miniaturisierte teleobjektiv- linsenanordnung - Google Patents

Description

Asahi Koqaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan

miniaturisierte Te le ob jektiv-Linsenanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine miniaturisierte Teleskopoder Teleobjektiv-Linsenanordnung mit einer Lichtstärke bzw. f-Zahl in der Größenordnung von 1:3,5 bis 1:2,8 und einem Bildwinkel in der Größenordnung von 16 bis ?8 ^ 1* -

Die Teleobjektiv-Linsenanordnungen in dem lOOmm-Bereich werden häufig für allgemeine photographische Zwecke verwendet, und ihre Miniaturisierung ist deshalb ein wichtiger Faktor in Bezug auf eine leichte Handhabung und Auswechselbarkeit. In der Vergangenheit wurden aber keine besonderen Anstrengungen in Bezug auf die Vergrößerung des teleskopischen Verhältnisses, d.h. der Gesamtlänge plus der hinteren bzw. rückwärtigen Brennweite der Linsenanordnung in Vergleich zur zusammengesetzten Brennweite gemacht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine miniaturisierte Teleobjektiv-Linsenanordnung mit vergrößertem teleskopischem Verhältnis zu schaffen und insbesondere die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 3417/1968 beschriebene Linsenanordnung zu verbessern. Das im folgenden noch beschriebene Beispiel 1 liefert eine lUeitwinkelteleobjektiv-Linsenanordnung ohne Verkleinerung des teleskopischen Verhältnisses, während die Beispiele 2 und 3 das teleskopische Verhältnis unter einer leichten Verschlechterung des Bildwinkels vergrößern.

Diese Aufgabe wird durch eine miniaturisierte Teleobjektiv-Linsenanordnung gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine erste positive Linse, eine zweite negative Linse und eine dritte positive meniskuslinse, deren objektseitige Oberfläche eine größere Krümmung aufweist, vorgesehen sind.

809809/0962

Diese erste, zweite und dritte Linse sind relativ nahe beieinander angeordnet. Die vierte Linse ist auch eine positive Meniskuslinse mit einer höheren objektseitigen Krümmung und ist. relativ weit von der dritten Linse entfernt angeordnet. Die fünfte Linse ist eine negative !meniskuslinse, die relativ nahe zur vierten Linse angeordnet ist und eine höhere objektseitige Krümmung aufweist. Die optischen Parameter der Linsenanordnung sind so gewählt, daß sie die folgenden Bedingungen erfüllen:

(1) f/1,8 <f_1f2>3 <■ ^f/¹»²'

(2) f/2,5 ,\₂,3

(3) 0,22f < d_ß'< 0,32f,

(4) U₂<2B,

(5) ^₁ . »₃> 58,

(6) n₅> 1,62, und

(7) 0,015f < d_a <C 0,Q65f,
worin

f die zusammengesetzte Brennweite des Gesamtlinsen-

systems,
f₁ ~ . die zusammengesetzte Brennweite der

ersten bis i-ten Linse, d, der k-te Oberflächenabstand gemessen entlang der

optischen Achse,

n. der Brechungsindex der i-ten Linse und \). die Abbe'sche Zahl der i-ten Linse ist.

li/eitere merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren und aus den Unteransprüchen. Von den Figuren zeigen:

Fig.1,3 und 5 optische Diagramme der Linsenanordnungen, wie sie in den Beispielen 1,2 und 3 beschrieben sind; und

Fig. 2,4 und 6 Abberrationskurven für die Linsenanordnungen der Beispiele 1,2 und 3.

Bezüglich der einzelnen Linsencharakteristiken und der sieben speziellen Bedingungen, die oben angegeben worden sind, ist die

809809/0962

erste Bedingung zur Vergrößerung des teleskopischen Verhältnisses erforderlich und hängt eng mit den Bedingungen (2) bis (5) zusammen.

Bei diesem Linsensystem wird zum Vergrößern des teleskopischen Verhältnisses vorzugsweise die positive Brechkraft der ersten bis vierten Linse vergrößert, es ist aber auch notwendig, die Brechkraft der ersten bis dritten Linse in einem gewissen Ausmaß zu vergrößern, und die Bedingung (1) bezieht sich auf diese Betrachtung. Wenn f-, ₀ ~ kleiner als die untere Grenze von f/1,8

9 9

ist, dann sind die Belastungen oder Erfordernisse an die erste und dritte Linse größer, und es wird schwierig, ihre Bildwinkel zu vergrößern. Aus diesem Grund wird der Wert f. „ , in einem ersten später beschriebenen Beispiel auf f/1,28 festgesetzt, damit ein weiter Sehwinkel erreicht wird und in einem dritten Beispiel, bei dem ein weiter Sehwinkel nicht erforderlich ist, wird der Wert ^_{1 2} 3 ^auf f/¹»60 festgesetzt. Ist dagegen f. ₂ größer als die obere Grenze von f/1,2, dann ist das Erreichen einer ffliniaturisierung schwierig, und die Anforderung an die vierte Linse größer. Wenn in diesem Fall die astigmatische Wirkung der siebenten Oberfläche benutzt werden soll, dann wird der positive Astigmatismus der achten Oberfläche größer. Ein Wert von f, _o ~ größer als die obere Grenze ist daher nicht ge-

9 9

eignet, und daher haben in allen nachfolgenden Beispielen die vierten Linsen annähernd die gleichen Brechkräfte.

Die Bedingung (2) bestimmt die Brechkraft der vierten Linse im Verhältnis zur Bedingung (1). Wie oben ausgeführt, zeigt die Bedingung (2) die Notwendigkeit dafür, daß alle vierten Linsen annähernd die gleichen Brechkräfte haben. Wenn der Wert f_{1 o} - , kleiner als die untere Grenze von f/2,5 ist, dann kann das teleskopische Verhältnis effektiv vergrößert werden, aber die Petzval'sehe Summe wird größer, weil der positive Astigmatismus größer wird, wodurch der Aberrationsausgleich verschlechtert wird. Ist im Gegensatz dazu ^fi ο 3 4 9^r°^{Qer als} die obere Grenze von f/1,85, dann wird die IDiniaturisierung der gesamten Linsenanord-

809809/0962

nung stark verschlechtert. Zusätzlich wird die Petzval'sche Summe größer, was bezüglich der Korrektion der Aberration nachteilig ist.

Die Bedingung (3) ist ein anderes wichtiges Kriterium für die flfliniaturisierung. Ist d_& kleiner als die untere Grenze von 0,22f und die Bedingung (1) doch erfüllt, dann kann die ffliniaturisierung verloren gehen. Um das zu verhindern, ist es notwendig, den Ufert von d_ß größer als die obere Grenze der Bedingung (7) zu machen. In diesem Fall nimmt die Petzval'sche Summe im Zusammenhang mit den Bedingungen (1) und (2) jedoch ab. Darüberhinaus kann es schwierig werden, den passenden liiert des Astigmatismus der siebenten Oberfläche zu erreichen und den negativen Astigmatismus und die negative sphärische Aberration der neunten Oberfläche zu korrigieren. Übersteigt d, dagegen die obere Grenze von 0,32f, dann ist es für die (Yliniaturisierung vorteilhaft, verkleinert aber die Petzval'sche Summe und verschlechtert den Aberrationsausgleich.

Die Bedingung (4) korrigiert die Farbaberration der ersten bis dritten Linse und macht die Bedingung (3) wirksamer. Die Bedingung (4) hat auch eine enge Beziehung zur Bedingung (5). Zum Herabdrücken des Verkleinerns der Petzval'sehen Summe mit der ersten bis dritten Linse ist es wünschenswert, die Brechkraft jeder Linse zu verkleinern, was die Bedingungen (4) und (5) erforderlich macht. Dieses sind also Hilfsbedingungen, um die Bedingungen (1) bis (3) wirksam zu machen.

Die Bedingung (6) verhindert ein Verkleinern der Petzval'sehen Summe, wenn die Miniaturisierung durch die Bedingungen (1), (2) und (3) erreicht wird.

Uiie in der oben genannten japanischen Patentanmeldung Nr. 3417/ 1968 beschrieben, wird die Achromasie hauptsächlich durch die erste bis dritte Linse erreicht, und die Korrektion ist ziemlich übermäßig. Die Korrektion der Farbaberration in Bezug auf den

809809/0962

Uergrößerungseffekt mit der vierten Linse ist daher unzureichend. Uiie aus der Bedingung (7) ersichtlich ist, ist der Abstand zwischen der vierten und der fünften Linse verhältnismäßig klein, und es ist daher notwendig, eine vierte Linse zu vertuenden, deren M-UJert verhältnismäßig klein ist. Um das Verkleinern der Petzval' sehen Summe auf das minimum herabzudrücken, iuird vorzugsweise ein Glasmaterial mit einem hohen Brechungsindex wie Flintglas oder schweres Flintglas verwendet. Im Beispiel 1 ist es unmöglich, die Petzval'sche Summe klein zu machen, und es wird eine passende Gegenmaßnahme an getrennter Position getroffen, und es wird deshalb Flintglas verwendet, dessen Brechungsindex gerade unter dem von schwerem (dichtem) Flintglas liegt.

UJird die Bedingung (3) wirksam verwendet und wird die Achromasie ausreichend erreicht, dann kann ein V/erkleinern der Petzval · sehen Summe durch eine fünfte Linse, deren Abbe'sehe Zahl größer ist, verhindert werden. Vorzugsweise wird aber Glas verwendet, dessen Brechungsindex größer als 1,62 ist, um ein Abnehmen der Petzval* sehen Summe zu verhindern.

In Bezug auf Bedingung (7) sollte d„ kleiner als 0,065f im Zusammenwirken mit Bedingung (6) zum lYlinimalisieren des Kleiner— werdens der Petzval'sehen Summe sein. Ist dg kleiner als 0,015f, dann wird es jedoch schwierig, die Farbaberration zu korrigieren, und zusätzlich treten Herstellungsgrenzen in Bezug auf die Anordnung der vierten und fünften Linsen auf.

Im folgenden sind in Beispielen 1,2 und 3 optische Parameter für Linsenanordnungen gemäß der Erfindung und der Darstellung in den Figuren 1,3 und 5 angegeben, in denen io der halbe Sichtwinkel und r. der j-te Radius der Krümmung ist.

809809/0962

AQ

	f s 100mm	Beispiel 1	1:2,3 6i =	± 10,2°
	38.98	F =	= -4.86 1	I1Zv1 = I.5182IZ65.O
ri =	145.48	di	= 3.19
r2 =	-112.72	d2	=1.68 1	I2Zv2 - I.80518Z25.4
r3 =	209.73	d3	= 0.08
r4 =	30.94	d4	= 5.8I ι	i_Zv = I.55963Z6I.2
Γ5 =	134.14	d5	= 28.84
r6 =	30.61	d6	= 2.88 r	I4Zv1J - 1.80518Z25.'*
r7	53.93	d7	= 4,86
r8 =	-20.54	d8	= 1.26 r	1Zv5 = 1.8O61OZ4O.9
r9 =	-56.03	d9
rio

hinterer Brennpunkt = 35,52 ^f1 2 3 ^{= f}/¹»²⁸³ = 77,97

/23 A ^{s f}/¹»⁸⁹6 = 52,73 Petzval'sche Summe = 0,170

809809/0962

	f a 100mm	üeispiel 2	= 1:3,5	ω = i 9	,0°
	35.11	F	= 4.19	ni/vi	a 1.51633/64.1
rl	= 3C8.89	dl	= IjJl
r2	« -130.89	d2	= 1.33	U2N2	= 1.78170/26.2
r3	= 120.83	d3	= 0.08
r4	= 20.95	d4	= 4.61	n3/v3	» 1.51821/65.0
r5	49.51	d5	= 23.44
r6	26.73	d6	= 1.93	n„/v„	τ Ι.72825/28.5
r7	47.51	d7	= 2.48
r8	= -15.46	d8	= 0.90	n5/v5	= 1.61000/60.2
V9	= -52.20	d9
r10

Rückwärtiger Brennpunkt = 4Ü,31 ^f1 2 3 ^{= f}/¹»⁵⁵⁰ = 6^»53 W

Petzval'sche Summe = 0,018

809809/0962

Beispiel 3

f = 100mm

F = 1:3,5

8,2^C

ri	• 33.81
r2	= 428.55
r3	=-145.86
r4	= 118.64
r5	= 20.57
V	= 45.19
r7	« 27.41
r8	= 55.22
r9	= -15.87
rl0	« -67.11

^di ■ _χ = 3.54 1-I₁A)₁ = 1.51112/60.5

^d2 *

^d7 ⁼

^d9 ⁼ 1.33 0.07 3.87 23.99 1.21 2.72 0.80

n,/v₂ = 1.60518/25.4

= 1.51633/64.1

= I.72825/28.5 = I.6516O/58.6

Rückwärtiger Brennpunkt = 40,40 ^f1 2 3 =^f/¹»^ij97 = 62,60

Petzual'sche Summe = 0,020

809809/0962

Claims (3)

Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo/3apan Patentansprüche

1. Miniaturisierte Teleobjektiv-Linsenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinander eine erste Pluslinse L₁, eine zweite ffiinuslinse L₂ und eine dritte positive meniskuslinse L₃ angeordnet sind, die jede eine größere objektivseitige Krümmung haben, wobei die erste, zweite und dritte Linse relativ nahe zueinander angeordnet sind, daß eine vierte positive meniskuslinse L. mit einer größeren objektivseitigen Krümmung und eine fünfte negative meniskuslinse L₅ mit einer höheren objektivseitigen Krümmung vorgesehen sind, wobei die vierte Linse einen verhältnismäßig großen Abstand von der dritten Linse und die fünfte Linse relativ nahe zur vierten Linse angeordnet sind und die Linsenanordnung die folgenden Bedingungen erfüllt: f μ 100mm, F = 1:2,8, Ui= ± 10,2°

^r2

38.98
= 145.48 ^d! ⁼ ^⁸⁶ V^vl ^s 1-51821/65.0

dp -' 3.19
, - -112.72 *

= 209.73 *^{3 =} ""^*⁶⁸ "²^^{2 = 1}'⁸⁰^¹⁸^²^'¹*

d_ü = 0.08
30.94 ^μ

- 134.14 ^d5 ^{= 5}'^{81 n}3^/v3 * ¹·55963/61.2

• d. = 28.84
30.61 ^b

- 53.93 ^{d? = 2}'^{8& n|}»^/Vi» ⁼ !-80518/25.I

d_ft = 4.86

- -20.54 ^ö

j - -56.03 ^d9 ^{= 1}^²⁶ V^V5 * 1-80610/40.9

Rückwärtiger Brennpunkt 3 35,52 ^f1 2 3 ^{= f}/¹»²⁸³ = ?7,97

^fi^f,2|3,4 - ^f/¹»⁸⁹⁶ = 52,73 809809/0962

Petzval'sche Summe a 0,170,

worin

f die F-Zahl,
<*> der halbe Bildwinkel,

f der zusammengesetzte Brennpunktabstand der gesamten Linsenanordnung,

f. ₉ . der zusammengesetzte Brennpunktabstand der '»*»·· M^-
ersten bis i-ten Linse,

r. der Radius der Krümmung der k-ten Oberfläche,

d. der k-te Oberflächenabstand gemessen entlang der

optischen Achse,

n. der Brechungsindex der i-ten Linse und •0. die Abbe'sehe Zahl der i-ten Linse sind.

2. miniaturisierte Teleobjektiv-Linsenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinander eine erste Pluslinse L₁, eine zweite Hflinuslinse L₂ und eine dritte positive Meniskuslinse L₃ angeordnet sind, die jeweils eine höhere objektivseitige Krümmung aufweisen und wobei die erste, zweite und dritte Linse relativ nahe zueinander angeordnet sind, daß eine vierte positive Meniskuslinse L. mit einer höheren objektivseitigen Krümmung und eine fünfte negative meniskuslinse L₅ mit höherer objektivseitiger Krümmung vorgesehen sind, wobei die vierte Linse relativ fern von der dritten Linse und die fünfte Linse relativ nah an der vierten Linse angeordnet sind, und daß die Linsenanordnung die folgenden Bedingungen erfüllt:

f = 100mm, F = 1:3,5, W = f 9,0°

r. = 35.11

¹ d, = 4.19 ^η _Ί/ν_Ί ⁼ 1.51633/64.1

r_o = 308.89

^d d_p = 1.81

r = -130.89

⁵ d_o = 1.33 n_o/vp = 1.78470/26.2

r_h = 120.83 ⁵

co ^d4 - °·⁰⁸

_o fr, = 20.95

co L₀ 1 ^ dc = 4.61 n7v, = 1.51821/65.0

oo ⁵ I r₆ = 49.51 ^{D J}

«^ Γ ^r7 = ²⁶·73 ⁶

ο L₁₁ ( ⁷ 'd₇= 1.93 ^^-1.72825/28.5

I r_ft = 47.51 '

σ> ^ö Cl₈ = 2.48

js> f r_Q = -15.46 °

L^ i ^y d_n = 0.90 n_c/v_c = 1.64000/60.2

5 I r₁₀ - -«.20 9 5 5

Rückwärtiger Brennpunkt = 40,31

^f1 2 3 " f/¹»550 = 64,53

Petzval'sche Summe = 0,016

f die F-Zahl,

Cj der halbe Bildwinkel,

f der zusammengesetzte Brennpunktabstand der gesamten

Linsenanordnung,
f. ₉ , der zusammengesetzte Brennpunktabstand der

ersten bis i-ten Linse,

r. der Radius der Krümmung der k-ter. Oberfläche, d. der k-te Oberflächenabstand gemessen entlang der optischen Achse,

n, der Brechungsindex der i-ten Linse und Λ). die Abbe'sche Zahl der i-ten Linse sind.

3. miniaturisierte Teleobjektiv-Linsenanordr.ung, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinander eine erste Pluslinse L₁, eine zweite Minuslinse L₂ und eine dritte positive Meniskuslinse L- angeordnet sind, die jeweils eine höhere objektivseitige Krümmung aufweisen und wobei die erste, zweite und dritte Linse relativ nahe zueinander angeordnet sind, daQ eine vierte positive Meniskuslinse L. mit einer höheren objektivseitigen Krümmung und eine fünfte negative Meniskuslinse L₅ mit höherer objektivseitiger Krümmung vorgesehen sind, wobei die vierte Linse relativ fern von der dritten Linse und die fünfte Linse relativ nah an der vierten Linse angeordnet sind, und daQ die Linsenanordnung die folgenden Bedingungen erfüllt:

809809/0962

f = 100mm, Γ =1:3,5, O = ± 8,2

/ r = 33.81

L₁ \ d, <= 3.54 η./ν_Ί = 1.51112/60.5

I v₂ = 428.55 -¹

/ r- - -145.86 ²

L₂ ■( cl = 1.33 n„/v_o = 1.80518/25.4

r„ = 118.64 ^J ^ ^d

d_L = 0.07 = 3.87 = 23.99 = 1.21

d_ft = 2.72 ^ö

r r = 20.57

L₃ d = 3.87 n,/v, = 1.51633/64.1

I r₆ = 45.19 ^ ^j

/•r₇= 27.41

Li, d₇ = 1.21 η,,/υ. = 1,72825/28.5

r₈ = 55.22 ' ^{M 1}^

d_ft r = -15.87 ^ö

d_Q = 0.80 n./v, = 1.65160/58.6 fi7 11 * )

Rückujärtiger Brennpunkt = 40,40 ^f1 2 3 ^{s Γ}/^{1>597 = 62}'⁶⁰

₁V_{1 Δ} / 2,279 = 43,89 Petzval'sche
wobei

Petzval'sche Summe = 0,020,

f die F-Zahl,

C> der halbe Bildwinkel, f der zusammengesetzte Brennpunktabstand der gesamten

Linsenanordnung, f. ,. . der zusammengesetzte Brennpunktabstand der

ersten bis i-ten Linse,

r. der Radius der Krümmung der k-ten Oberfläche, d. der k-te Oberflächenabstand gemessen entlang der

optischen Achse,

n. der Brechungsindex der i-ten Linse und v. die Abbe'sche Zahl der i-ten Linse sind.

809809/0962