DE102011050663A1

DE102011050663A1 - Zoomlinsensystem

Info

Publication number: DE102011050663A1
Application number: DE102011050663A
Authority: DE
Inventors: Takashi Enomoto
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Ricoh Imaging Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2011-12-01
Also published as: CN102262291A; US8325427B2; US20110292519A1; JP2011248049A

Abstract

Ein Zoomlinsensystem enthält eine negative erste Linsengruppe (G1), eine Blende (S) und eine positive Linsengruppe (G2). Die folgenden Bedingungen (1) und (2) sind erfüllt:

5.2 < (d12W – d12T)/(mT/mW) < 7 (1)

0.3 < SF < 0.7 (2)

worin d12W und d12T den Abstand der am nächsten zur Bildseite hin angeordneten Fläche der ersten Linsengruppe (G1) zu der am nächsten zur Objektseite hin angeordneten Fläche der zweiten Linsengruppe (G2) bei der Einstellung kürzester bzw. längster Brennweite bezeichnet,
mT und mW den Abbildungsmaßstab der zweiten Linsengruppe G2 bei der Einstellung längster bzw. kürzester Brennweite bezeichnet, SF den Formfaktor des positiven Linsenelementes (20), das innerhalb der zweiten Linsengruppe (G2) am weitesten zur Objektseite hin angeordnet ist bezeichnet, und R2 und R1 den Krümmungsradius der bildseitigen bzw. der objektseitigen Fläche des positiven Linsenelementes (2) bezeichnet, das innerhalb der zweiten Linsengruppe (G2) am weitesten zur Objektseite hin angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zoomlinsensystem, das eine miniaturisierte Zoomoptik für eine Videokamera oder eine elektronische Einzelbildkamera bildet, die mit einem Bildsensor, z. B. einem CCD, einem CMOS oder dergleichen arbeitet. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Zoomlinsensystem zur Verwendung in einer Überwachungskamera.
In den vergangenen fahren ist der Bedarf an kleinen Überwachungskameras, die in Büros, Bahnhöfen, etc. installiert werden, gestiegen. Üblicherweise ist eine solche Überwachungskamera mit einem Festbrennweitenobjektiv ausgestattet, das je nach Gebrauchszweck aus einer Vielzahl von Festbrennweitenobjektiven ausgewählt wird. Um verschiedenen Anforderungen im Hinblick auf die Installation einer solchen Überwachungskamera gerecht zu werden, ist die Nachfrage nach einem Zoomobjektiv für eine solche Überwachungskamera entstanden. Mittlerweile sind auf diesem Gebiet hauptsächlich Retrofokus-Zoomlinsensysteme vorherrschend, die mit einer geringen Pixelierung kompatibel sind, d. h. mit einem VGA-System (Video Graphics Array: 640×480 Pixel Bildauflösung), etc. kompatibel sind.
Ein Beispiel für ein solches herkömmliches Zoomlinsensystem ist in der JP 2006-39094 beschrieben.
Selbst bei Zoomlinsensystemen, die ohnehin schon für kleine Überwachungskameras vorgesehen sind, besteht jedoch das Bedürfnis, eine weitere Miniaturisierung zu erreichen, um ein solches Zoomlinsensystem innerhalb einer Dome-Überwachungskamera unterzubringen. Ferner bestehen die Bedürfnisse, das Zoom- oder Brennweitenänderungsverhältnis eines herkömmlichen Zoomlinsensystems von etwa 2:1 auf etwa 3:1 zu steigern, eine Lichtstärke zu erzielen, die durch eine Blendenzahl von 2,0 oder weniger definiert ist, und eine hohe Abbildungsleistung zu erreichen, um auch einer höheren Pixelierung gerecht zu werden.
Die Erfindung erreicht die vorstehend genannten Ziele durch das Zoomlinsensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Zoomlinsensystem bereit, das eine negative erste Linsengruppe, eine Blende und eine positive zweite Linsengruppe enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, wobei zur Brennweitenänderung ausgehend von der Einstellung kürzester Brennweite hin zur Einstellung längster Brennweite die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe unter Verringerung ihres Abstandes voneinander längs der optischen Achse bewegt werden. Die erste Linsengruppe enthält ein negatives Linsenelement, ein negatives Linsenelement und ein positives Linsenelement, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die zweite Linsengruppe enthält ein positives Linsenelement, eine Kittlinse, die aus einem positiven Linsenelement und einem negativen Linsenelement gebildet ist, und ein positives Linsenelement, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Es sind die folgenden Bedingungen (1) und (3) erfüllt: 5.2 < (d12W – d12T)/(mT/mW) < 7 (1) 2.5 < f2G/fW < 3.2 (3) worin d12W den Abstand der am weitesten bildseitig angeordneten Fläche der ersten Linsengruppe zu der am weitesten objektseitig angeordneten Fläche der zweiten Linsengruppe längs der optischen Achse bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet, d12T den Abstand der am weitesten bildseitig angeordneten Fläche der ersten Linsengruppe zu der am weitesten objektseitig angeordneten Fläche der ersten Linsengruppe bei der Einstellung längster Brennweite längs der optischen Achse bezeichnet, mT den Abbildungsmaßstab der zweiten Linsengruppe bei der Einstellung längster Brennweite bezeichnet, mW den Abbildungsmaßstab der zweiten Linsengruppe bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet, f2G die Brennweite der zweiten Linsengruppe bezeichnet, und fW die Brennweite des gesamten Zoomlinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht ein Zoomlinsensystem vor, das eine negative erste Linsengruppe, eine Blende und eine positive zweite Linsengruppe enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, wobei zur Brennweitenänderung ausgehend von der Einstellung kürzester Brennweite hin zur Einstellung längster Brennweite die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe unter Verringerung ihres Abstands voneinander längs der optischen Achse bewegt werden. Die erste Linsengruppe enthält ein negatives Linsenelement, ein negatives Linsenelement und ein positives Linsenelement, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die zweite Linsengruppe enthält ein positives Linsenelement, eine Kittlinse, die aus einem positiven Linsenelement und einem negativen Linsenelement gebildet ist, und ein positives Linsenelement, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind.
Es sind die folgenden Bedingungen (2) und (3) erfüllt: 0.3 < SF < 0.7 (2) 2.5 < f2G/fW < 3.2 (3) worin SF den Formfaktor des positiven Linsenelementes bezeichnet, das innerhalb der zweiten Linsengruppe am nächsten zur Objektseite hin angeordnet ist, wobei SF = (R2 + R1)/(R2 – R1) gilt, R2 den Krümmungsradius der bildseitigen Fläche des positiven Linsenelementes bezeichnet, das innerhalb der zweiten Linsengruppe am nächsten zur Objektseite hin angeordnet ist, R1 den Krümmungsradius der objektseitigen Fläche des positiven Linsenelementes bezeichnet, das innerhalb der zweiten Linsengruppe am nächsten zur Objektseite hin angeordnet ist, f2G die Brennweite der zweiten linsengruppe bezeichnet, und fW die Brennweite des gesamten Zoomlinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet.
Auch die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen stellen ein miniaturisiertes, lichtstarkes und hochqualitatives Zoomlinsensystem für eine kleine Überwachungskamera mit einem Zoomverhältnis von 3:1 bereit.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
1 die Linsenanordnung eines numerisch spezifizierten ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zoomlinsensystems;
2A, 2B, 2C und 2D verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 1 bei der Einstellung kürzester Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im unendlichen fokussiert ist;
3A, 3B, 3C und 3D verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 1 bei einer mittleren Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist;
4A, 4B, 4C und 4D verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 1 bei der Einstellung längster Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist;
5 die Linsenanordnung eines numerisch spezifizierten zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zoomlinsensystems;
6A, 6B, 6C und 6D verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 5 bei der Einstellung kürzester Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist;
7A, 7B, 7C und 7D verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 5 bei einer mittleren Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist;
8A, 8B, 8C und 8D verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 5 bei der Einstellung längster Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist;
9 die Linsenanordnung eines numerisch spezifizierten dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zoomlinsensystems;
10A, 10B, 10C und 10D verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 9 bei der Einstellung kürzester Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist;
11A, 11B, 11C und 11D verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 9 bei einer mittleren Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist;
12A, 12B, 12C und 12D verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 9 bei der Einstellung längster Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist; und
13, die bei dem erfindungsgemäßen Zoomlinsensystem zur Brennweitenänderung vorgesehenen Verstellwege.
Das erfindungsgemäße Zoomlinsensystem ist, wie die Darstellung der zur Brennweitenänderung vorgesehenen Verstellwege nach 13 zeigt, aus einer negativen ersten Linsengruppe G1, einer Blende S und einer positiven zweiten Linsengruppe G2 gebildet, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind.
Zur Brennweitenänderung ausgehend von der Einstellung kürzester Brennweite (Weit) hin zur Einstellung längster Brennweite (Tele) wird der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 verringert, während die erste Linsengruppe G1 zur Bildseite hin und die zweite Linsengruppe G2 zur Objektseite hin bewegt wird. Bei der Brennweitenänderung befindet sich die Blende S in einer ortsfesten Position auf der optischen Achse, so dass sich der Abstand zwischen der Blende S und der Bildebene I nicht ändert. Der Umstand, dass bei der Einstellung kürzester Brennweite sowohl der Abstand von der Blende S zur ersten Linsengruppe G1 als auch der Abstand von der Blende S zur zweiten Linsengruppe G2 in Folge der ortsfesten Positionierung der Blende S (Blendeneinheit) vergrößert werden können, ist im Hinblick auf die Erzielung eines großen Bildfeldwinkels und im Hinblick auf die Korrektion außeraxialer Aberrationen von Vorteil.
Wie in 1 (erstes numerisch spezifiziertes Ausführungsbeispiel), 5 (zweites numerisch spezifiziertes Ausführungsbeispiel) und 9 (drittes numerisch spezifiziertes Ausführungsbeispiel) gezeigt ist, umfasst die erste Linsengruppe G1 ein negatives Meniskuslinsenelement 10, dessen konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist, ein bikonkaves, negatives Linsenelement 11 und ein positives Meniskuslinsenelement 12, dessen konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist in dieser Reihenfolge von der Objektseite her.
Das negative Meniskuslinsenelement 10 kann, wie in dem dritten numerisch spezifizierten Ausführungsbeispiel gezeigt, eine bildseitige asphärische Fläche aufweisen.
Die zweite Linsengruppe G2 umfasst ein bikonvexes, positives Linsenelement 20, eine Kittlinse 23, die aus einem bikonvexen, positiven Linsenelement 21 und einem bikonkaven, negativen Linsenelement 22 gebildet ist, sowie ein bikonvexes positives Linsenelement 24, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. In dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel sind beide Flächen des bikonvexen, positiven Linsenelementes 24 asphärisch ausgebildet.
Wie in dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel können auch beide Flächen des bikonvexen, positiven Linsenelementes 20 asphärisch ausgebildet sein.
Im Stand der Technik besteht ein miniaturisiertes Zoomlinsensystem aus einer negativen ersten Linsengruppe und einer positiven zweiten Linsengruppe, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Ein solches Zoomlinsensystem, bei dem der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe während der Brennweitenänderung variiert, weist einen einfachen und miniaturisierten Aufbau auf. Bei dem erfindungsgemäßen Weitwinkel-Zoomlinsensystem sind für die erste Linsengruppe 10 theoretisch mindestens zwei Linsenelemente vorgesehen, nämlich ein negatives Linsenelement und ein positives Linsenelement. Bei einer Anordnung, in der die erste Linsengruppe nur aus zwei Linsenelementen besteht, tritt jedoch eine starke Verzeichnung auf. Anordnungen, die mit vier Linsenelementen arbeiten und damit vergleichsweise groß sind, finden weitläufige Anwendung. Jedoch ist bei solchen Anordnungen eine Zunahme der Dicke der ersten Linsengruppe (in Richtung der optischen Achse von der am weitesten objektseitig angeordneten Fläche zu der am weitesten bildseitig angeordneten Fläche) nicht zu vermeiden. Außerdem sind bei einer solchen Anordnung auch der Durchmesser der ersten Linsengruppe sowie die Gesamtlänge des Zoomlinsensystems vergleichsweise groß. Aus diesem Grund besteht bei der vorliegenden Erfindung die erste Linsengruppe G1 aus drei Linsenelementen, nämlich einem negativen Linsenelement, einem negativen Linsenelement und einem positiven Linsenelement, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Um eine weitere Miniaturisierung des Zoomlinsensystems sowie eine Kontrolle von Aberrationsschwankungen zu ermöglichen, werden zudem im Hinblick auf die Brechkraft der zweiten Linsengruppe G2 und im Hinblick auf die für die Linsen der zweiten Linsengruppe G2 gewählten Linsenformen, die wesentlich für die Aberrationskorrektion innerhalb der zweiten Linsengruppe G2 sind, sowie im Hinblick auf die Größe der längs der optischen Achse bemessenen Bewegung zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 geeignete Vorkehrungen getroffen.
Die Bedingung (1) des Anspruchs 1 spezifiziert die Größe der Änderung des Abstandes zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 während der Brennweitenänderung. Ist die Bedingung (1) erfüllt, so ist es möglich, ein Gleichgewicht zwischen der Miniaturisierung des Zoomlinsensystems und der Vermeidung von Aberrationsschwankungen zu finden. Wird die obere Grenze der Bedingung (1) überschritten, so nimmt die Änderung des Abstandes zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 zu, wodurch die Gesamtlänge des Zoomlinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite größer wird. Dadurch ist eine Miniaturisierung des Zoomlinsensystems nicht zu erreichen. Wird das Zoomlinsensystem dennoch verkleinert, so werden das Zoomverhältnis sowie die Fähigkeit, peripheres Licht einzufangen, ungenügend. Wird dagegen die untere Grenze der Bedingung (1) unterschritten, so wird zwar die Größe der Änderung des Abstandes zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 verringert. Jedoch nehmen die verschiedenen Aberrationen, die während der Brennweitenänderung auftreten, insbesondere die Schwankung der sphärischen Aberration zu, so dass die Aberrationskorrektion ungenügend wird.
Die Bedingung (2) des Anspruchs 1 spezifiziert den Formfaktor des Profils des positiven Linsenelementes 20, das innerhalb der zweiten Linsengruppe G2 am nächsten zur Objektseite hin angeordnet ist. Indem die Bedingung (2) erfüllt ist, können Aberrationsschwankungen während der Brennweitenänderung vorteilhaft korrigiert werden. Wird die obere Grenze der Bedingung (2) überschritten, so wird der Krümmungsradius der objektseitigen Fläche des positiven Linsenelementes 20 so klein, dass eine adäquate Korrektion der sphärischen Aberration nicht möglich ist. Wird dagegen die untere Grenze der Bedingung (2) unterschritten, so kann die Koma-Aberration nicht korrigiert werden.
Die Bedingung (3) des Anspruchs 2 spezifiziert die Brechkrafteinstellung für die zweite Linsengruppe. Die Größe der Bewegung der zweiten Linsengruppe G2 kann verringert und eine weitere Miniaturisierung erzielt werden, wenn die Bedingung (3) erfüllt ist. Wird die obere Grenze der Bedingung (3) überschritten, so nimmt die Gesamtlänge des Zoomlinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite zu, da die Brennweitenänderung nur mit einer geringen Brechkraft zu leisten wäre. Eine Miniaturisierung des Zoomlinsensystems kann so nicht erreicht werden. Wird das Zoomlinsensystem dennoch verkleinert, so werden das Brennweitenverhältnis sowie die Fähigkeit, peripheres Licht einzusammeln, ungenügend. Wird die untere Grenze der Bedingung (3) unterschritten, so wird die Brechkraft der zweiten Linsengruppe G2 zu stark, so dass es insbesondere Schwierigkeiten bereitet, die Verzeichnung zu korrigieren.
Die Bedingung (4) des Anspruchs 3 spezifiziert den Krümmungsradius der Verbindungs- oder Kittfläche der innerhalb der zweiten Linsengruppe G2 vorgesehenen Kittlinse 23. Ist die Bedingung (4) erfüllt, so dass eine divergente oder zerstreuende Verbindungsfläche innerhalb der zweiten Linsengruppe G2 vorhanden ist, so kann insbesondere die sphärische Aberration vorteilhaft korrigiert werden. Wird die obere Grenze der Bedingung (4) überschritten, so wird die Divergenz, d. h. das Streuungsvermögen der zweiten Linsengruppe G2 zu stark, wodurch die sphärische Aberration überkorrigiert wird und Aberrationen höheren Grades auftreten. Wird dagegen die untere Grenze der Bedingung (4) unterschritten, so verschwindet der Korrektionseffekt im Hinblick auf die sphärische Aberration, wodurch während der Brennweitenänderung verstärkt Aberrationsschwankungen auftreten.
Die Bedingung (5) des Anspruchs 3 spezifiziert die Differenz in den auf die d-Linie bezogenen Abbe-Zahlen, die in der in der zweiten Linsengruppe G2 angeordneten Kittlinse 23 auftritt. Ist die Bedingung (5) erfüllt, so kann die chromatische Aberration vorteilhaft korrigiert werden. Wird dagegen die untere Grenze der Bedingung (5) unterschritten, so ist eine geeignete Korrektion der chromatischen Aberration nicht möglich.
Die Bedingung (6) des Anspruchs 4 spezifiziert die Gesamtdicke der Linsengruppen (längs der optischen Achse von der am nächsten zur Objektseite hin angeordneten Fläche zu der am nächsten zur Bildseite hin angeordneten Fläche) der zweiten Linsengruppe G2. Wird die obere Grenze der Bedingung (6) überschritten, so nimmt die Gesamtdicke der zweiten Linsengruppe G2 zu. Dies führt zwangsläufig dazu, dass auch die Gesamtlänge des Zoomlinsensystems zunimmt, so dass eine Miniaturisierung des Zoomlinsensystems nicht möglich ist. Wird das Zoomlinsensystem dennoch verkleinert, so werden das Brennweitenverhältnis sowie die Fähigkeit, peripheres Licht einzufangen, ungenügend. Wird dagegen die untere Grenze der Bedingung (6) unterschritten, so wird die Zahl an Linsenelementen des Zoomlinsensystems zu klein, d. h. es wird nicht die benötigte Zahl an Linsenelementen bereitgestellt. In diesem Fall kann insbesondere die sphärische Aberration bezüglich der Blendenzahl nicht geeignet korrigiert werden.
Die Bedingung (7) des Anspruchs 7 spezifiziert das Verhältnis der Brennweite der ersten Linsengruppe G1 zur Brennweite der zweiten Linsengruppe G2. Wird die obere Grenze der Bedingung (7) überschritten, so nimmt die Größe der während der Brennweitenänderung auftretenden Bewegung der ersten Linsengruppe G1 zu, so dass eine Miniaturisierung des Zoomlinsensystems nicht möglich ist. Wird das Zoomlinsensystem dennoch verkleinert, so werden das Zoomverhältnis und die Fähigkeit, peripheres Licht einzufangen, ungenügend. Wird dagegen die untere Grenze der Bedingung (7) unterschritten, so wird das Verhältnis der negativen Brechkraft der ersten Linsengruppe G1 bezogen auf das gesamte Zoomlinsensystem zu groß, so dass insbesondere die negative Verzeichnung nicht geeignet korrigiert werden kann.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden werden numerisch spezifizierte Ausführungsbeispiele diskutiert, Die folgenden Ausführungsbeispiele werden auf ein Zoomlinsensystem angewandt, das in einer miniaturisierten Überwachungskamera zum Einsatz kommt. In den Aberrationsdiagrammen und in Tabellen zeigen die d-Linie, die g-Linie und die C-Linie die Aberrationen bei ihren jeweiligen Wellenlängen; S bezeichnet das Sagitalbild, M bezeichnet das Meridionalbild, FNO. bezeichnet die f- oder Blendenzahl, f bezeichnet die Brennweite des gesamten optischen Systems, W bezeichnet den halben Bildwinkel (°), Y bezeichnet die Bildhöhe, fB bezeichnet die hintere Schnittweite, L bezeichnet die Gesamtlänge des Linsensystems, R bezeichnet den Krümmungsradius, d bezeichnet die Linsendicke oder den Abstand zwischen den Linsen, N(d) bezeichnet den Brechungsindex bei der d-Linie und νd bezeichnet die Abbe-Zahl bei der d-Linie. Die Werte für die Blendenzahl, die Brennweite, den halben Bildwinkel, die Bildhöhe, die hintere Schnittweite, die Gesamtlänge des Linsensystems und den Abstand zwischen den Linsen (der sich während der Brennweitenänderung entsprechend der Gesamtlänge des Linsensystems ändert) sind in der folgenden Reihenfolge angegeben: Einstellung kürzester Brennweite, mittlere Brennweite und Einstellung längster Brennweite.
Eine asphärische Fläche, die rotationssymmetrisch um die optische Achse ausgebildet ist, ist wie folgt definiert: x = cy²/(1 + [1 – {1 + K}c²y²]^1/2) + A4y⁴ + A6y⁶ + A8y⁸ + A10y¹⁰ + A12y¹²... worin x den Abstand von einer an dem asphärischen Scheitel anliegenden Tangentialebene bezeichnet, c die Krümmung (1/r) am asphärischen Scheitel bezeichnet, y den Abstand von der optischen Achse bezeichnet, K den Kegelschnittkoeffizienten bezeichnet, A4 einen Asphärenkoeffizienten vierter Ordnung bezeichnet, A6 einen Asphärenkoeffizienten sechster Ordnung bezeichnet, A8 einen Asphärenkoeffizienten achter Ordnung bezeichnet, A10 einen Asphärenkoeffizienten zehnter Ordnung bezeichnet, und A12 einen Asphärenkoeffizienten zwölfter Ordnung bezeichnet.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
Die 1 bis 4D sowie die Tabellen 1 bis 4 zeigen ein numerisch spezifiziertes erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zoomlinsensystems. 1 zeigt die Linsenanordnung des ersten Ausführungsbeispiels. Die 2A, 2B, 2C und 2D zeigen verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 1 bei der Einstellung kürzester Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist. Die 3A, 3B, 3C und 3D zeigen verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 1 bei einer mittleren Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist. Die 4A, 4B, 4C und 4D zeigen verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 1 bei der Einstellung längster Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist. Die Tabelle 1 zeigt die Daten der Linsenflächen, Tabelle 2 zeigt die Daten der asphärischen Flächen, Tabelle 3 zeigt verschiedene Daten des Zoomlinsensystems, Tabelle 4 zeigt die Daten der Linsengruppen des Zoomlinsensystems nach erstem Ausführungsbeispiel.
Das Zoomlinsensystem nach erstem Ausführungsbeispiel ist aus einer negativen ersten Linsengruppe G1, einer Blende S und einer positiven zweiten Linsengruppe G2 gebildet, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind.
Die erste Linsengruppe G1 (Flächen Nr. 1 bis 6) ist aus einem negativen Meniskuslinsenelement 10, dessen konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist, einem bikonkaven, negativen Linsenelement 11 und einem positiven Meniskuslinsenelement 12 gebildet, dessen konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist, wobei diese Linsenelemente in der genannten Reihenfolge angeordnet sind.
Die zweite Linsengruppe G2 (Flächen Nr. 8 bis 14) ist aus einem bikonvexen, positiven Linsenelement 20, einer Kittlinse 2, die aus einem bikonvexen, positiven Linsenelement 21 und einem bikonkaven, negativen Linsenelement 22 gebildet ist, sowie einem bikonvexen, positiven Linsenelement 24 gebildet, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Das bikonvexe, positive Linsenelement 24 ist beiderseits mit einer asphärischen Fläche ausgestattet.
Die Blende S (Fläche Nr. 7), die zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 angeordnet ist, bleibt auf der optischen Achse in einer ortsfesten Position, so dass sich der Abstand der Blende S von der Bildebene I nicht ändert. Ferner wird die Blende S so gesteuert, dass der mechanische Offenblendendurchmesser bei der Einstellung kürzester Brennweite größer als der mechanische Offenblendendurchmesser in anderen Zoombereichen ist.

Ein optischer Filter OP (Flächen Nr. 15 und 16) befindet sich hinter dem bikonvexen, positiven Linsenelement 24 der zweiten Linsengruppe G2 zwischen der zweiten Linsengruppe G2 und der Bildebene I. TABELLE 1 DATEN DER LINSENFLÄCHEN

Fläche Nr.	R	d	N(d)	νd
1	35.312	1.000	1.78800	47.5
2	7.675	4.590
3	–38.676	0.900	1.77250	49.6
4	12.038	0.607
5	12.590	2.652	1.80518	25.5
6	1010.743	d6
7 (Blende)	^∞	d7
8	17.929	1.520	1.77250	49.6
9	–38.828	0.100
10	7.264	3.105	1.54814	45.8
11	–17.611	3.800	1.84666	23.8
12	6.274	1.651
13*	8.897	2.529	1.70000	54.2
14*	–26.122	1.260
15	∞	1.000	1.51680	64.2
16	∞	-

Das Sternchen (*) bezeichnet eine asphärische, zur optischen Achse rotationssymmetrische Fläche. TABELLE 2 DATEN DER ASPHÄRISCHEN FLÄCHEN (nicht angegebene Asphärenkoeffizienten sind Null (0,00)):

Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
13	0.516	–0.1547 × 10^–3	0.6990 × 10^–5	–0.1918 × 10^–5
		A10	A12
		0.6945 × 10^–7	0.5570 × 10^–9
Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
14	29.412	0.5734 × 10^–3	–0.1424 × 10^–4	0.6845 × 10^–5
		A10	A12
		–0.7400 × 10^–6	0.2650 × 10^–7

TABELLE 3 DATEN DES ZOOMLINSENSYSTEMS

Zoomverhältnis 2.86
	Einstellung kürzester Brennweite	Mittlere Brennweite	Einstellung längster Brennweite
F_NO.	1.9	2.2	3.2
f	3.50	5.90	10.00
W	58.4	33.1	19.4
Y	3.40	3.40	3.40
f_B	5.72	8.24	12.55
L	51.92	42.25	39.27
d6	13.647	3.976	0.994
d7	7.837	5.315	1.007

TABELLE 4 DATEN DER LINSENGRUPPEN

Linsengruppe	1. Fläche	Brennweite
1	1	–9.99
2	8	10.50

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
Die 5 bis 8D und die Tabellen 5 bis 8 zeigen ein numerisch spezifiziertes zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zoomlinsensystems. 5 zeigt die Linsenanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels. Die 6A, 6B, 6C und 6D zeigen verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 5 bei der Einstellung kürzester Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist. Die 7A, 7B, 7C und 7D zeigen verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 5 bei einer mittleren Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist. Die 8A, 8B, 8C und 8D zeigen verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung mach 5 bei der Einstellung längster Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist. Tabelle 5 zeigt Daten der Linsenflächen, Tabelle 6 zeigt Daten der asphärischen Flächen, Tabelle 7 zeigt verschiedene Daten des Zoomlinsensystems, und Tabelle 8 zeigt Daten der Linsengruppen des Zoomlinsensystems nach zweiten Ausführungsbeispiel.

Die Linsenanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie die des ersten Ausführungsbeispiels, abgesehen davon, dass das bikonvexe, positive Linsenelement 20 der zweiten Linsengruppe G2 beiderseits eine asphärische Fläche aufweist. TABELLE 5 DATEN DER LINSENFLÄCHEN

Fläche Nr.	R	d	N(d)	νd
1	25.785	0.800	1.81600	46.6
2	6.888	4.325
3	–60.025	0.800	1.75700	47.7
4	11.183	0.469
5	10.702	2.376	1.84666	23.8
6	49.256	d6
7 (Blende)	^∞	d7
8*	13.527	1.619	1.65000	60.7
9*	–35.528	0.100
10	6.638	2.434	1.51742	52.2
11	–56.869	3.533	1.80518	25.5
12	5.386	1.424
13*	8.198	2.517	1.61545	59.5
14*	–21.145	1.260
15	∞	1.000	1.51680	64.2
16	∞	-

Das Sternchen (*) bezeichnet eine asphärische, zur optischen Achse rotationssymmetrische Fläche. TABELLE 6 DATEN DER ASPHÄRISCHEN FLÄCHEN (nicht angegebene Asphärenkoeffizienten sind Null (0,00)):

Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
8	–0.394	–0.1280 × 10^–3	–0.6416 × 10^–5	–0.1151 × 10^–5
		A10	A12
		0.8412 × 10^–7	–0.4247 × 10^–9
Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
9	1.094	–0.5724 × 10^–4	–0.1788 × 10^–4	0.7279 × 10^–6
		A10	A12
		–0.4153 × 10^–7	0.2250 × 10^–8
Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
13	0.164	–0.4773 × 10^–3	–0.2736 × 10^–4	–0.7760 × 10^–6
		A10	A12
		–0.2677 × 10^–7	–0.8824 × 10^–9
Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
14	19.785	0.2837 × 10^–3	–0.2564 × 10^–4	0.4840 × 10^–5
		A10	A12
		–0.6551 × 10^–6	0.2301 × 10^–7

TABELLE 7 DATEN DES ZOOMLINSENSYSTEMS

Zoomverhältnis 3.00
	Einstellung kürzester Brennweite	Mittlere Brennweite	Einstellung längster Brennweite
F_NO.	1.9	2.3	3.5
f	3.50	6.10	10.50
W	57.2	31.9	18.5
Y	3.40	3.40	3.40
fB	5.84	8.58	13.24
L	48.42	39.78	38.01
d6	11.528	2.894	1.124
d7	8.398	5.650	0.999

TABELLE 8 DATEN DER LINSENGRUPPEN

Linsengruppe	1. Fläche	Brennweite
1	1	–9.40
2	8	9.94

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
Die 9 bis 12D und die Tabellen 9 bis 12 zeigen ein numerisch spezifiziertes drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zoomlinsensystems. 9 zeigt die Linsenanordnung des dritten Ausführungsbeispiels. Die 10A, 10B, 10C und 10D zeigen verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 9 bei der Einstellung kürzester Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist. Die 11A, 11B, 11C und 11D zeigen verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 9 bei einer mittleren Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist. Die 12A, 12B, 12C und 12D zeigen verschiedene Aberrationen, die in der Linsenanordnung nach 9 bei der Einstellung längster Brennweite auftreten, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert ist. Tabelle 9 zeigt Daten der Linsenflächen, Tabelle 10 zeigt Daten der asphärischen Flächen, Tabelle 11 zeigt verschiedene Daten des Zoomlinsensystems, und Tabelle 12 zeigt Daten der Linsengruppen des Zoomlinsensystems nach dem Ausführungsbeispiel.

Die Linsenanordnung des dritten Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie die des ersten Ausführungsbeispiels, abgesehen davon, dass das negative Meniskuslinsenelement 10 der ersten Linsengruppe G1 eine bildseitige asphärische Fläche aufweist und das bikonvexe, positive Linsenelement 20 der zweiten Linsengruppe G2 beiderseits eine asphärische Fläche aufweist. TABELLE 9 DATEN DER LINSENFLÄCHEN

Fläche Nr.	R	d	N(d)	νd
1	26.365	1.000	1.83400	42.6
2*	7.400	4.365
3	–28.901	0.900	1.77250	49.6
4	11.430	0.211
5	10.552	2.545	1.80518	25.5
6	157.222	d6
7 (Blende)	^∞	d7
8*	11.659	1.737	1.65000	60.7
9*	–45.000	0.100
10	5.830	2.796	1.54072	47.2
11	–67.695	2.356	1.84666	23.8
12	4.774	1.393
13*	7.300	3.000	1.61845	49.5
14*	–34.774	1.260
15	∞	1.000	1.51680	64.2
16	∞	-

Das Sternchen (*) bezeichnet eine asphärische, zur optischen Achse rotationssymmetrische Fläche. TABELLE 10 DATEN DER ASPHÄRISCHEN FLÄCHEN (nicht angegebene Asphärenkoeffizienten sind Null (0,00)):

Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
2	0.301	–0.3989 × 10^–4	0.4775 × 10^–6	0.4889 × 10^–8
		A10	A12
		–0.1621 × 10^–9	–0.1106 × 10^–10
Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
8	–0.649	0.1040 × 10^–3	0.2872 × 10^–4	–0.1275 × 10^–5
		A10	A12
		0.5313 × 10^–7	0.3757 × 10^–8
Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
9	2.519	0.2075 × 10^–3	0.1712 × 10^–4	0.9875 × 10^–6
		A10	A12
		–0.1187 × 10^–6	0.1011 × 10^–7
Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
13	0.231	–0.3215 × 10^–3	–0.4854 × 10^–4	0.2656 × 10^–5
		A10	A12
		–0.2312 × 10^–8	–0.7586 × 10^–8
Fläche Nr.	K	A4	A6	A8
14	33.634	0.3157 × 10^–3	–0.2655 × 10^–4	0.5209 × 10^–5
		A10	A12
		–0.6593 × 10^–6	0.2596 × 10^–7

TABELLE 11 DATEN DES ZOOMLINSENSYSTEMS

Zoomverhältnis 3.20
	Einstellung kürzester Brennweite	Mittlere Brennweite	Einstellung längster Brennweite
F_NO.	1.9	2.3	3.8
f	3.50	6.30	11.20
W	62.8	31.4	17.4
Y	3.40	3.40	3.40
fB	5.14	7.99	12.98
L	47.22	38.82	37.66
d6	10.571	2.173	1.012
d7	8.843	5.991	0.999

TABELLE 12 DATEN DER LINSENGRUPPEN

Linsengruppe	1. Fläche	Brennweite
1	1	–9.33
2	8	9.50

In Tabelle 13 sind die auf die einzelnen Bedingungen bezogenen numerischen Werte für jedes numerisch spezifiziertes Ausführungsbeispiel angegeben. TABELLE 13

	Bspl. 1	Bspl. 2	Bspl. 3
Bed. (1)	6.82	5.93	5.44
Bed. (2)	0.37	0.45	0.59
Bed. (3)	3.00	2.84	2.71
Bed. (4)	0.06	0.02	0.02
Bed. (5)	22.0	27.0	25.1
Bed. (6)	3.63	3.32	3.25
Bed. (7)	0.95	0.95	0.98

Wie aus Tabelle 13 hervorgeht, erfüllen das erste bis dritte Ausführungsbeispiel die Bedingungen (1) bis (7). Wie ferner aus den Aberrationsdiagrammen ersichtlich ist, werden die verschiedenen Aberrationen geeignet korrigiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-39094 [0003]

Claims

Zoomlinsensystem mit einer negativen ersten Linsengruppe (G1), einer Blende (S) und einer positiven zweiten Linsengruppe (G2), die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, wobei zur Brennweitenänderung ausgehend von der Einstellung kürzester Brennweite hin zur Einstellung längster Brennweite die erste Linsengruppe (G1) und die zweite Linsengruppe (G2) unter Verringerung ihres Abstandes voneinander längs der optischen Achse bewegt werden, die erste Linsengruppe (G1) ein negatives Linsenelement (10), ein negatives Linsenelement (11) und ein positives Linsenelement (12) in dieser Reihenfolge von der Objektseite her enthält, die zweite Linsengruppe (G2) ein positives Linsenelement (20), eine aus einem positiven Linsenelement (21) und einem negativen Linsenelement (22) gebildete Kittlinse (23) und ein positives Linsenelement (24) in dieser Reihenfolge von der Objektseite her enthält, und die folgenden Bedingungen (1) und (2) erfüllt sind: 5.2 < (d12W – d12T)/(mT/mW) < 7 (1) 0.3 < SF < 0.7 (2) worin d12W den längs der optischen Achse bemessenen Abstand von der am nächsten zur Bildseite hin angeordneten Fläche der ersten Linsengruppe (G1) zu der am nächsten zur Objektseite hin angeordneten Fläche der zweiten Linsengruppe (G2) bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet, d12T den längs der optischen Achse bemessenen Abstand von der am nächsten zur Bildseite hin angeordneten Fläche der ersten Linsengruppe (G1) zu der am nächsten zur Objektseite hin angeordneten Fläche der zweiten Linsengruppe (G2) bei der Einstellung längster Brennweite bezeichnet, mT den Abbildungsmaßstab der zweiten Linsengruppe (G2) bei der Einstellung längster Brennweite bezeichnet, mW den Abbildungsmaßstab der zweiten Linsengruppe (G2) bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet, SF den Formfaktor des positiven Linsenelementes (20) bezeichnet, das innerhalb der zweiten Linsengruppe (G2) am nächsten zur Objektseite hin angeordnet ist, wobei SF = (R2 + R1)/(R2 – R1) gilt, R2 den Krümmungsradius der bildseitigen Fläche des positiven Linsenelementes (20) bezeichnet, das innerhalb der zweiten Linsengruppe (G2) am nächsten zur Objektseite hin angeordnet ist, und R1 den Krümmungsradius der objektseitigen Fläche des positiven Linsenelementes (20) bezeichnet, das innerhalb der zweiten Linsengruppe (G2) am nächsten zur Objektseite hin angeordnet ist.
Zoomlinsensystem nach Anspruch 1, bei dem die folgende Bedingung (3) erfüllt ist: 2.5 < f2G/fW < 3.2 (3) worin f2G die Brennweite der zweiten Linsengruppe (G2) bezeichnet, und fW die Brennweite des gesamten Zoomlinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet.
Zoomlinsensystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die folgenden Bedingungen (4) und (5) erfüllt sind: 0 < fW/fc < 0.1 (4) 15 < νP – νN (5) worin fW die Brennweite des gesamten Zoomlinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet, wobei fc = rc/(nP – nN), rc den Krümmungsradius der Verbindungsfläche der in der zweiten Linsengruppe (G2) vorgesehenen Kittlinse (23) bezeichnet, nP den Brechungsindex des positiven Linsenelementes (21) der in der zweiten Linsengruppe (G2) vorgesehenen Kittlinse (23) bei der d-Linie bezeichnet, nN den Brechungsindex des negativen Linsenelementes (22) der in der zweiten Linsengruppe (G2) vorgesehenen Kittlinse (23) bei der d-Linie bezeichnet, νP die Abbe-Zahl des positive Linsenelementes (21) der in der zweiten Linsengruppe (G2) vorgesehenen Kittlinse (23) bezüglich der d-Linie bezeichnet, und νN die Abbe-Zahl des negative Linsenelementes (22) der in der zweiten Linsengruppe (G2) vorgesehenen Kittlinse (23) bezüglich der d-Linie bezeichnet.
Zoomlinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die folgende Bedingung (6) erfüllt ist: 3 < Σd2G/fW < 4 (6) worin Σd2G den längs der optischen Achse bemessenen Abstand von der am nächsten zur Objektseite hin angeordneten Fläche der zweiten Linsengruppe (G2) zu der am nächsten zur Bildseite hin angeordneten Fläche der zweiten Linsengruppe (G2) bezeichnet, und fW die Brennweite des gesamten Zoomlinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet.
Zoomlinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Blende (S) auf der optischen Achse in einer ortsfesten Position angeordnet ist und so während der Brennweitenänderung ihr Abstand von der Bildebene (I) unverändert bleibt.
Zoomlinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das von der Objektseite her betrachtete zweite negative Linsenelement (11) der negativen Linsengruppe (G1) ein bikonkaves, negatives Linsenelement ist.
Zoomlinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die folgende Bedingung (7) erfüllt ist: 0.8 < |f1G|/f2G < 1.2 (7) worin f1G die Brennweite der ersten Linsengruppe (G1) bezeichnet, und f2G die Brennweite der zweiten Linsengruppe (G2) bezeichnet.