DE102013212401A1

DE102013212401A1 - Zoomlinse und bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE102013212401A1
Application number: DE102013212401.5A
Authority: DE
Inventors: Shigenobu Sugita
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: GB2505750B; JP2014010286A; US20140002908A1; GB2505750A; CN103529541B; CN103529541A; JP5868275B2; GB201311444D0; US9297985B2; DE102013212401B4

Abstract

Eine Zoomlinse hat in der Reihenfolge von einer Gegenstandsseite zu einer Bildseite eine erste Linseneinheit (L1), eine negative Brechkraft aufweisende, eine rückwärtige Linsengruppe (LR), die eine positive Brechkraft als Gesamtes aufweist und zumindest eine Linseneinheit hat. Ein Abstand zwischen der ersten Linseneinheit und der rückwärtigen Linsengruppe an dem Fernbildende ist kleiner als der an dem Weitwinkelende. Die erste Linseneinheit hat eine erste eine positive asphärische Größe aufweisende asphärische Linse (A1) an einer Seite am nächsten an einem Gegenstand, und eine zweite eine negative asphärische Größe aufweisende asphärische Linse (A2) an der Bildseite der ersten asphärischen Linse. Die vorbestimmten Konditionalausdrücke sind erfüllt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zoomlinse, die z. B. für ein bildaufnehmendes optisches System für eine Bildaufnahmevorrichtung wie z. B. einen digitalen Fotoapparat und eine Videokamera geeignet ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Für ein optisches Bildaufnahmesystem für eine Bildaufnahmevorrichtung ist eine kleine und Weitwinkel-Zoomlinse erforderlich. Eine Zoomlinse der Art mit negativer Führung ist als Weitwinkel-Zoomlinse bekannt, in der eine Linseneinheit, eine negative Brechkraft aufweisende, an einer Seite am nächsten zu dem Gegenstand angeordnet ist.
Die japanische Druckschrift JP 2005-106878 offenbart eine Zoomlinse, die eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit, eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit, eine dritte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit, und eine vierte eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit hat, und die an einem Weitwinkelende einen Sichtwinkel von 120° und ein Zoomverhältnis von ungefähr 2 aufweist.
Die Druckschrift JP 2008-046208 offenbart eine Zoomlinse, die eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit, eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit, eine dritte eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit, und eine vierte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit hat, und die an einem Weitwinkelende einen Sichtwinkel von 106° und ein Zoomverhältnis von ungefähr 2,1 hat.
Die Druckschrift JP 2008-233284 offenbart eine Zoomlinse, die eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit, und eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit hat, und die an einem Weitwinkelende einen Sichtwinkel von 113° und ein Zoomverhältnis von ungefähr 1,7 aufweist.
Die US-Patentveröffentlichung US 2011/0109974 offenbart eine Linse mit fester Brennweite (Einzelbrennpunktlinse), die einen Sichtwinkel von ungefähr 127° aufweist.
Um eine kleine und Weitwinkel-Zoomlinse mit einer gut korrigierten Distorsion zu realisieren, ist es wichtig, eine Linsenstruktur von jeder Linse, eine Brechkraft von jeder Linseneinheit, die Art des Zooms usw. geeignet einzustellen. Um z. B. die Distorsion unter Verwendung einer asphärischen Linse zu verringern, ist es wichtig, eine Position einer asphärischen Oberfläche, eine Linsenoberflächenform, an der die asphärische Form angewendet wird, und eine asphärische Größe usw. in einem optischen System geeignet einzustellen. Die asphärische Größe ist z. B. ein Wert, der die maximale Abweichung von einer sphärischen Bezugsoberfläche in der normalen Richtung beschreibt. Die sphärische Bezugsoberfläche ist dabei die sphärische Oberfläche, die durch einen Oberflächenscheitel und ein äußerstes Umfangsteil eines lichtwirksamen Durchmessers hindurchtritt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Weitwinkel-Zoomlinse, die in einem allgemeinen Zoombereich eine hohe optische Leistungsfähigkeit erhalten kann, und eine diese aufweisende Bildaufnahmevorrichtung bereit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Zoomlinse, wie sie in dem anhängenden Anspruch 1 definiert ist, und eine diese Zoomlinse umfassende Bildaufnahmevorrichtung bereitgestellt.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen deutlich.
1 ist eine Schnittansicht einer Zoomlinse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A und 2B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernaufbildende in der Zoomlinse für einen Gegenstand in einem unendlichen Bereich gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Schnittansicht einer Zoomlinse gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4A und 4B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende in der Zoomlinse für einen Gegenstand in einem unendlichen Bereich gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Schnittansicht einer Zoomlinse gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6A und 6B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende in der Zoomlinse für einen Gegenstand in einem unendlichen Bereich gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Schnittansicht einer Zoomlinse gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8A und 8B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende in der Zoomlinse für einen Gegenstand in einem unendlichen Bereich gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Schnittansicht einer Zoomlinse gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10A und 10B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende in der Zoomlinse für einen Gegenstand in einem unendlichen Bereich gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Schnittansicht einer Zoomlinse gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12A und 12B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende in der Zoomlinse für einen Gegenstand in einem unendlichen Bereich gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine Ansicht zum Erläutern einer Definition einer asphärischen Größe.
14 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Hauptteils der Bildaufnahmevorrichtung.
Eine ausführliche Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen gegeben. Eine Zoomlinse gemäß der vorliegenden Erfindung hat in einer Reihenfolge von einer Gegenstandsseite zu einer Bildseite eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit und eine mindestens eine Linse aufweisende rückwärtige Linsengruppe, die insgesamt eine positive Brechkraft aufweist. Ein Zwischenraumabstand zwischen der ersten Linseneinheit und der rückwärtigen Linsengruppe an dem Fernbildende ist kleiner als der an dem Weitwinkelende. Die erste Linseneinheit hat eine erste asphärische Linse, die an der Seite am nächsten zu dem Gegenstand eine positive asphärische Größe aufweist, und eine zweite asphärische Linse, die an der Bildseite der ersten asphärischen Linse eine negative asphärische Größe aufweist.
1 ist eine Linsenschnittansicht einer Zoomlinse an einem Weitwinkelende (Ende einer kurzen Brennweite) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2A und 2B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende, bzw. einem Fernbildende (Kante langer Brennweite) der Zoomlinse gemäß der ersten Ausführungsform. Die erste Ausführungsform stellt eine Zoomlinse bereit, die ein Zoomverhältnis von 2,06 und eine numerische Apertur von 4,10 aufweist. 3 ist eine Linsenschnittansicht einer Zoomlinse an einem Weitwinkelende gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4A und 4B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende der Zoomlinse gemäß der zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform stellt eine Zoomlinse bereit, die ein Zoomverhältnis von 2,06 und eine numerische Apertur von 4,10 aufweist. 5 ist eine Linsenschnittansicht einer Zoomlinse an einem Weitwinkelende gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6A und 6B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende der Zoomlinse gemäß der dritten Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform stellt eine Zoomlinse bereit, die ein Zoomverhältnis von 2,06 und eine numerische Apertur von ungefähr 4,16~4,14 aufweist. 7 ist eine Linsenschnittansicht einer Zoomlinse an einem Weitwinkelende gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8A und 8B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende der Zoomlinse gemäß der vierten Ausführungsform. Die vierte Ausführungsform stellt eine Zoomlinse bereit, die ein Zoomverhältnis von 2,06 und eine numerische Apertur von ungefähr 4,10 aufweist. 9 ist eine Linsenschnittansicht einer Zoomlinse an einem Weitwinkelende gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10A und 10B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende der Zoomlinse gemäß der fünften Ausführungsform. Die fünfte Ausführungsform stellt eine Zoomlinse bereit, die ein Zoomverhältnis von 2,06 und eine numerische Apertur von ungefähr 4,10 aufweist. 11 ist eine Linsenschnittansicht einer Zoomlinse an einem Weitwinkelende gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 12A und 12B sind aberrationale Diagramme an einem Weitwinkelende und einem Fernbildende der Zoomlinse gemäß der sechsten Ausführungsform. Die sechste Ausführungsform stellt eine Zoomlinse bereit, die ein Zoomverhältnis von 2,01 und eine numerische Apertur von ungefähr 4,10 aufweist. 13 ist eine Ansicht zum Erläutern einer asphärischen Größe. 14 ist eine schematische Ansicht eines Hauptteils eines digitalen Fotoapparats (Bildaufnahmevorrichtung), der eine Zoomlinse gemäß der vorliegenden Erfindung hat. In der Linsenschnittansicht ist eine linke Seite eine Gegenstandsseite (Vorderseite), und eine rechte Seite ist eine Bildseite (Rückseite).
In der Linsenschnittansicht bezeichnet „i” eine Reihenfolge von jeder Linseneinheit von der Gegenstandsseite zu der Bildseite, und Li ist eine i-te Linseneinheit. LR bezeichnet eine rückwärtige Linsengruppe, die eine oder mehrere Linseneinheiten hat und als Ganzes eine positive Brechkraft aufweist. SP bezeichnet einen F-Zahl(Fno)-Bestimmer, der als eine Öffnungsblende (im Folgenden als „Blendenmembran” bezeichnet) dient, der konfiguriert ist, um einen Blenden-F-Zahl-Lichtstrom zu bestimmen (begrenzen). IP bezeichnet eine Bildebene, an der eine Bildaufnahmeebene eines Bildaufnahmeelements in einem festen Zustand (lichtelektrisches Umwandlungselement) wie z. B. ein CCD-Sensor und ein CMOS-Sensor platziert ist, wenn dieser für ein bildaufnehmendes optisches System für eine Videokamera, einen digitalen Fotoapparat usw. verwendet wird, oder an der eine lichtempfindliche Ebene oder Filmebene platziert ist, wenn diese für ein bildaufnehmendes optisches System oder eine auf einem Film basierende Kamera verwendet wird.
In einem sphärischen aberrationalen Diagramm stellt eine durchgehende Linie eine d-Linie dar (Wellenlänge 587,6 nm), und eine punktierte Linie stellt die F-Linie dar (Wellenlänge 435,8 nm). In einem astigmatischen Diagramm stellt eine punktierte Linie eine meridionale Bildebene dar, und eine durchgehende Linie stellt eine sagittale Bildebene dar. Eine seitliche chromatische Aberration stellt einen Unterschied der F-Linie relativ zu der d-Linie dar. Fno bezeichnet die F-Zahl. ω bezeichnet einen halben Bildaufnahmesichtwinkel.
In den folgenden Ausführungsformen sind ein Weitwinkelende und ein Fernbildende Zoompositionen, wenn eine eine Vergrößerung variierende Linse an beiden mechanisch verfügbaren Enden in der optischen Achse angeordnet ist. In der Linsenschnittansicht stellt ein Pfeil einen Bewegungsort von jeder Linseneinheit während des Zoomens von dem Weitwinkelende zu dem Fernbildende dar.
In der Linsenschnittansicht der ersten, vierten bis sechsten Ausführungsformen, die in 1, 7, 9 und 11 dargestellt ist, bezeichnet L1 eine erste Linseneinheit, die eine negative Brechkraft (die optische Leistung ist ein Kehrwert einer Brennweite) aufweist, L2 bezeichnet eine zweite Linseneinheit einer positiven Brechkraft, und L3 bezeichnet eine dritte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit. In der ersten, vierten bis sechsten Ausführungsform hat die rückwärtige Linsengruppe LR in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit und eine dritte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit.
In Zoomlinsen der ersten, vierten bis sechsten Ausführungsformen bewegt sich die erste Linseneinheit L1 während des Zoomens von dem Weitwinkelende zu dem Fernbildende annähernd mit einer konvexen Bahn auf der Bildseite hin und her, und korrigiert Bildebenenschwankungen, die mit der Variation der Vergrößerung zusammenhängen. Die zweite Linseneinheit L2 bewegt sich monoton zu der Gegenstandsseite. Die dritte Linseneinheit L3 bewegt sich zu der Gegenstandsseite. Jede Linseneinheit bewegt sich so, dass ein Abstand zwischen der ersten Linseneinheit L1 und der zweiten Linseneinheit L2 an dem Fernbildende kleiner und zwischen der zweiten Linseneinheit L2 und der dritten Linseneinheit L3 größer als an dem Weitwinkelende ist. Die zweite Linseneinheit L2 wird zu der Bildseite bewegt, um von einem unendlich fernen Gegenstand (Gegenstand in unendlicher Entfernung) zu einem Objekt in einem kurzen Abstand zu fokussieren. Der F-Zahl-Bestimmer SP ist an der Gegenstandsseite der zweiten Linseneinheit L2 angeordnet, und bewegt sich während des Zoomens zusammen mit der zweiten Linseneinheit L2.
3 ist eine Linsenschnittansicht gemäß der zweiten Ausführungsform. L1 bezeichnet eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit und L2 bezeichnet eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit.
In der zweiten Linseneinheit hat eine rückwärtige Linsengruppe LR eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit. In der Zoomlinse gemäß der zweiten Ausführungsform bewegt sich die erste Linseneinheit L1 während des Zoomens von einem Weitwinkelende zu einem Fernbildende annähernd mit einer konvexen Bahn an der Bildseite hin und her, und korrigiert Bildebenenschwankungen, die mit der Vergrößerungsvariation zusammenhängen. Die zweite Linseneinheit L2 bewegt sich für Variationen der Hauptvergrößerung monoton zu der Gegenstandsseite. Ein Abstand zwischen der ersten Linseneinheit L1 und der zweiten Linseneinheit L2 ist an dem Fernbildende kleiner als an dem Weitwinkelende.
Eine Linseneinheit L2F, die ein Teil der zweiten Linseneinheit L2 ist, wird zum Fokussieren von dem Gegenstand im unendlichen Bereich zu dem Gegenstand in kurzem Abstand bewegt. Der F-Zahl-Bestimmer SP ist an der Gegenstandsseite der zweiten Linseneineinheit L2 angeordnet und bewegt sich während des Zoomens zusammen mit der zweiten Linseneinheit L2. In der Linsenschnittansicht gemäß der in 5 dargestellten dritten Ausführungsform bezeichnet L1 eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit, L2 bezeichnet eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit, L3 bezeichnet eine dritte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit, und L4 bezeichnet eine vierte eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit.
In der Zoomlinse gemäß der dritten Ausführungsform bewegt sich die erste Linseneinheit L1 während des Zoomens von einem Weitwinkelende zu einem Fernbildende annähernd mit einer konvexen Bahn an der Bildseite hin und her, und korrigiert Bildebenenschwankungen, die mit der Vergrößerungsvariation zusammenhängen. Die zweite Linseneinheit L2, die dritte Linseneinheit L3 und die vierte Linseneinheit L4 bewegen sich zu der Gegenstandsseite. Jede Linseneinheit wird so bewegt, dass an dem Fernbildende ein Abstand zwischen der ersten Linseneinheit L1 und der zweiten Linseneinheit L2 kleiner ist, ein Abstand zwischen der zweiten Linseneinheit L2 und der dritten Linseneinheit L3 kleiner ist, und ein Abstand zwischen der dritten Linseneinheit L3 und der vierten Linseneinheit L4 größer ist als an dem Weitwinkelende.
Die zweite Linseneinheit L2 wird zum Fokussieren von dem Gegenstand in dem unendlichen Bereich zu dem Gegenstand in kurzem Abstand zu der Bildseite bewegt. Der F-Zahl-Bestimmer SP ist an der Gegenstandsseite der zweiten Linseneinheit L2 angeordnet, und bewegt sich während des Zoomens zusammen mit der zweiten Linseneinheit L2.
Eine rückwärtige Linsengruppe LR hat in der dritten Ausführungsform in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite die zweite die positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit, die dritte die positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit, und die vierte die negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit.
Nun wird eine Beschreibung einer Definition einer asphärischen Größe in der vorliegenden Erfindung gegeben. Eine asphärische Größe Ar stellt einen Maximalwert einer Abweichungsgröße einer asphärischen Oberfläche R von einer sphärischen Bezugsoberfläche Rref dar, wie in 13 dargestellt ist. Ein Radius (Krümmungsradius) einer sphärischen Bezugsoberfläche Rref ist ein Radius der sphärischen Oberfläche, der durch einen Oberflächenscheitel und einen Strahlflankendurchmesser der Oberfläche bestimmt ist.
Eine asphärische Größe ist als positiv definiert, wenn eine Abweichungsrichtung der asphärischen Oberfläche Ra von der sphärischen Bezugsoberfläche Rref eine mittlere Montagerichtung für die sphärische Bezugsoberfläche Rref ist, und ist als negativ definiert, wenn die Abweichungsrichtung des asphärischen Oberfläche Ra von der sphärischen Bezugsoberfläche Rref eine mittlere Schnittrichtung ist. Zum Beispiel weist die in 13 dargestellte asphärische Oberfläche Ra eine positive asphärische Größe auf. In einer asphärischen Linse, in der beide Linsenoberflächen asphärisch sind, ist eine asphärische Größe der asphärischen Linse eine Summe der asphärischen Größe von jeder Linsenoberfläche. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt die asphärische Linse, die eine positive asphärische Größe aufweist, den folgenden Konditionalausdruck (xa), und die asphärische Linse, die eine negative asphärische Größe aufweist, erfüllt den folgenden Konditionalausdruck (xb): 0,010 < (Ar1/Ea1 + Ar2/Ea2) × Nd (xa) –0,002 > (Ar1/Ea1 + Ar2/Ea2) × Nd (xb)
Hierin bezeichnet Ar1 eine asphärische Größe einer Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite, und Ar2 bezeichnet eine asphärische Größe einer Linsenoberfläche an der Bildseite. Eine asphärische Größe Asp der asphärischen Linse wird durch Ar1 und Ar2 ausgedrückt. Ea1 bezeichnet einen Strahlflankendurchmesser an der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite, und Ea2 bezeichnet einen Strahlflankendurchmesser an der Linsenoberfläche an der Bildseite. Nd ist ein Brechungsindex des Materials der asphärischen Linse.
Eine asphärische Wirkung einer asphärischen Linse, die den Konditionalausdruck (xa) oder (xb) nicht erfüllt, ist zu klein für die Wirkung der vorliegenden Erfindung, und diese asphärische Linse ist nicht in der vorliegenden Erfindung enthalten.
Als nächstes folgt ein Verfahren, ein Vorzeichen einer asphärischen Größe ausgehend von Linsendaten in der gut bekannten Druckschrift und aktuellen Linsen zu bestimmen, und ein Verfahren zum genauen Berechnen einer asphärischen Größe. Um ein Vorzeichen der asphärischen Größe zu bestimmen und die asphärische Größe zu berechnen ist es notwendig, anfänglich einen Radius (Krümmungsradius) einer asphärischen Bezugsoberfläche zu berechnen, und zu diesem Zweck ist es notwendig, einen Strahlflankendurchmesser zu erhalten.
Die Linsendaten in der Druckschrift müssen den wirksamen Durchmesser nicht enthalten. In diesem Fall ist das einfachste Verfahren, einen Strahlflankendurchmesser zu erhalten, ausgehend von einer aktuellen Größe einer allgemeinen Linsenlänge auf einem Bild der Linsenschnittansicht und eine allgemeine Länge einer bekannten Linse, die in numerischen Daten bezeichnet ist, eine Zeichnungsvergrößerung zu berechnen, und die aktuelle Größe des Durchmessers des gekrümmten Oberflächenteils auf dem Bild durch die Zeichnungsvergrößerung zu multiplizieren. Der Durchmesser des gekrümmten Oberflächenteils des Linsenbilds ist geringfügig größer als der tatsächliche Strahlflankendurchmesser eingestellt, aber dieses Verfahren reicht aus, um die asphärische Größe grob zu finden, oder um das Vorzeichen der asphärischen Größe zu bestimmen.
Ein Verfahren, einen Strahlflankendurchmesser genauer zu berechnen, kann ein marginales Berührungsteil in der ersten Linseneinheit verwenden, die die negative Brechkraft oder eine bikonvexe Linse aufweist. Es wird einfacher, das gesamte System zu verkleinern und eine Krümmung des Felds durch das Reduzieren der Abstände zwischen Serien von negativen Linsen in der ersten Linseneinheit, die in der Weitwinkelbildaufnahmelinse die negative Brechkraft aufweist, zu korrigieren. Deswegen weisen die meisten Weitwinkelbildaufnahmelinsen ein marginales Berührungslinsenpaar auf, in dem Linsenränder der negativen Linsen einander berühren.
Üblicherweise wird es ebenfalls einfacher, das gesamte System zu verkleinern und eine Krümmung des Felds in dem Rand der bikonvexen Linse zu korrigieren, indem dafür gesorgt wird, dass die Linsenranddicke so dünn wie möglich ist. Das Verfolgen des Strahls ist für alle Linsenoberflächen der ersten Linseneinheit durch das Einstellen des Schnitts zwischen den Linsenoberflächen auf einen vorübergehenden wirksamen Durchmesser bereitgestellt. Als Ergebnis ist ein äußerster Lichtstrom an einem Punkt entsprechend einem der vorübergehenden wirksamen Durchmesser bestimmt, und die Höhe des Strahls an jeder Linsenoberfläche ist ein Strahlflankendurchmesser.
Nun wird eine Beschreibung eines Verfahrens gegeben, ausgehend von der aktuellen Linse einen Strahlflankendurchmesser zu berechnen. Das einfachste Verfahren, den Strahlflankendurchmesser zu erhalten, ist es, einen Durchmesser eines polierten Oberflächenteils von jeder Linse zu messen. In den meisten Linsen ist eine gewährbare Größe der polierten Oberfläche zu dem äußersten Durchmesser so klein wie möglich relativ zu dem wirksamen Durchmesser gemacht, um das Körpergewicht zu reduzieren. Wenn der Durchmesser der polierten Oberfläche gemessen wird, kann deswegen ein genauerer Strahlflankendurchmesser erhalten werden, was ausreichend ist, um ein Vorzeichen der asphärischen Größe zu bestimmen und eine grobe asphärische Größe zu erfahren.
Ein Verfahren, einen noch genaueren Strahlflankendurchmesser zu erhalten, ist es, einen Innendurchmesser eines Lichtschutzs zu messen, das höchstwahrscheinlich in den meisten Fällen in der ersten Linseneinheit vorhanden ist, eine negative Brechkraft aufweisende.
Wenn ein starkes Licht ein Kantenteil der Grenzfläche zwischen der polierten Oberfläche und der rauen Oberfläche trifft, wird das Licht diffus reflektiert und ein Lichtreflex wird erzeugt. Deswegen ist ein Lichtschutz an der Grenzfläche zwischen der polierten Oberfläche und der rauen Oberfläche angeordnet, der für den Strahlflankendurchmesser geeignet ist, um das nicht notwendige Licht abzuschneiden. Das Verfolgen des Strahls ist durch das Einstellen des Durchmessers des Lichtschutzs auf den vorübergehenden wirksamen Durchmesser bereitgestellt.
Als Ergebnis wird ein äußerster Lichtstrom bestimmt, der einem der vorübergehenden wirksamen Durchmesser entspricht, und die Höhe des Strahls auf jeder Linsenoberfläche ist ein Strahlflankendurchmesser. Eine Beschreibung eines Verfahrens wird gegeben, einen genauen Strahlflankendurchmesser aus einem anderen Gesichtspunkt zu erhalten.
Es gibt ein Verfahren, den Lichtschutz allmählich von dem äußeren Umfangsteil der Linse zu der Mitte in der vordersten Oberfläche des Linsensystems einzufügen, indem das Linsensystem mit einer Bildaufnahmevorrichtung oder einer Projektionsvorrichtung kombiniert wird. Die Position des Lichtschutzes direkt bevor das erfasste oder projizierte Bild beginnt einen Schatten zu enthalten, entspricht einem Strahlflankendurchmesser an der vordersten Oberfläche des Linsensystems. Der Strahlflankendurchmesser, der nicht die vorderste Oberfläche der ersten Linseneinheit ist, kann gefunden werden.
Es wird eine Beschreibung gegeben, wie die vorliegende Erfindung eine Weitwinkel-Zoomlinse mit einer kleinen Distorsion und einer hohen Leistungsfähigkeit erhält. Die Druckschrift JP 2005-106878 offenbart eine Weitwinkel-Zoomlinse mit vier Einheiten, die erste bis vierte Linseneinheiten hat, die negative, positive, positive und negative Brechkräfte aufweisen. Wenn die erste die negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit zwei asphärische Linsen hat, können ein kleines allgemeines System, ein Weitwinkel und eine niedrige Distorsion erhalten werden, aber es sind eine große Größe eines Astigmatismus und eine große Größe eines Komas vorhanden.
Üblicherweise muss die Weitwinkellinse die Leistung der ersten die negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit für eine kleine Konfiguration und einen Weitwinkel stark machen, und verursacht folglich eine große Größe einer fassförmigen Distorsion. Deswegen ist in vielen Fällen eine asphärische eine positive asphärische Größe aufweisende Linse als die erste Linseneinheit angeordnet, in der eine Einfallshöhe ha des von der Achse abweichenden Hauptstrahls hoch ist, um die fassförmige Distorsion zu korrigieren und einen Sichtwinkel zu erweitern.
Die Druckschrift JP 2005-106878 ordnet zwei asphärische Linsen als die eine negative Brechkraft aufweisende erste Linseneinheit an, die jeweils eine positive asphärische Größe aufweisen, und korrigiert wirkungsvoll die Distorsion. Jedoch erhöht die positive asphärische Wirkung den Astigmatismus um das Bild und die Randleistungsfähigkeit ist unzureichend.
Die Druckschrift JP 2008-046208 offenbart eine Weitwinkel-Zoomlinse mit vier Einheiten, die erste bis vierte Linseneinheiten hat, die negative, positive, negative und positive Brechkräfte aufweisen. Diese Zoomlinse verwendet zwei die negative Brechkraft aufweisende asphärische Linsen für die erste Linseneinheit und realisiert ein kleines allgemeines System, einen Weitwinkel und eine hohe Leistungsfähigkeit, aber eine Distorsionskorrektur ist unzureichend. Die Druckschrift JP 2008-046208 ordnet eine asphärische eine positive asphärische Größe aufweisende Linse als die Linse an, die eine hohe Einfallshöhe ha eines außeraxialen Hauptstrahls aufweist und dem Gegenstand am nächsten liegt, und korrigiert den durch diese Linse verursachten Astigmatismus durch Anordnen einer asphärischen eine negative asphärische Größe aufweisenden Linse als die zweite Linse von der Gegenstandsseite.
Jedoch heben eine Wirkung der asphärischen die positive asphärische Größe aufweisende Linse und eine Wirkung der asphärischen die negative asphärische Größe aufweisende Linse einander auf, und die Distorsionskorrekturwirkung ist nicht immer ausreichend. Ein sehr großer Radius der sphärischen Bezugsoberfläche der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite verstärkt die divergente Brechkraft in dem paraxialen Bauteil, und verursacht eine große Größe der fassförmigen Distorsion. Es ist sogar dann schwierig, die Distorsion ausreichend zu korrigieren, wenn die positive asphärische Komponente verwendet wird.
Die Druckschrift JP 2008-233284 offenbart eine Weitwinkel-Zoomlinse mit zwei Einheiten, die erste und zweite Linseneinheiten hat, die negative und positive Brechkräfte aufweisen. Die Zoomlinse verwendet zwei asphärische Linsen für die erste Linseneinheit, die negative Brechkraft aufweisende, realisiert einen weiten Sichtwinkel und eine hohe Leistungsfähigkeit, aber ihre Größe ist groß und die Distorsionskorrekturwirkung ist unzureichend.
Die Druckschrift JP 2008-233284 ordnet eine asphärische Linse, die eine positive asphärische Größe aufweist, als die zweite Linse von der Gegenstandsseite an, die eine relativ hohe Einfallshöhe ha eines außeraxialen Hauptstrahls aufweist, und korrigiert die Distorsion. Sie korrigiert den Astigmatismus, der durch die asphärische Linse verursacht wird, indem sie eine eine negative asphärische Größe aufweisende asphärische Linse als die dritte Linse von der Objektseite anordnet. Da eine Wirkung der Linsedie positive asphärische Größe aufweisende, und eine Wirkung der Linsedie negative asphärische Größe aufweisende, einander aufheben, ist die Distorsionskorrekturwirkung nicht immer ausreichend, und es ist wahrscheinlich, dass die gesamte Systemgröße größer wird.
Die Druckschrift US 2011/0109974 offenbart eine Weitwinkellinse fester Brennweite, die eine asphärische Oberfläche verwendet, die in dem Linsenrand einen sehr großen Neigungswinkel für die zweite Linse aufweist, und eine stark positive asphärische Größe, einen weiten Sichtwinkel und eine niedrige Distorsion erhält.
In einem Versuch, ein Zoomen mit diesem Weitwinkel-Linsensystem bereitzustellen, ändert sich eine asphärische Größe stark an jeder Strahlposition, wenn die Einfallshöhe ha des durch die erste Linseneinheit hindurch tretenden außeraxialen Hauptstahls sich ändert. Dabei ändert sich ein Verhältnis zwischen der Distorsion und dem Astigmatismus drastisch. Es ist somit schwierig, dies auf die Weitwinkel-Zoomlinse anzuwenden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine die positive asphärische Größe aufweisende asphärische Linse für eine Linse am nächsten zu der Gegenstandsseite verwendet, die auch den höchsten Einfallswinkel ha des außeraxialen Hauptstrahls in dem gesamten System aufweist, und eine ausreichende Distorsionskorrekturwirkung erhält. Die die negative asphärische Größe aufweisende asphärische Linse ist an einer Position angeordnet, wo die Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls kleiner wird, aber noch immer ein außeraxialer Aberrationskorrektureffekt besteht, um den durch die die positive asphärische Größe aufweisende asphärische Linse verursachten Astigmatismus zu reduzieren. Deswegen kann der Astigmatismus geeignet korrigiert werden, ohne den Distorsionskorrektureffekt in der asphärischen Linse am nächsten zu dem Gegenstand aufzuheben.
Die fassförmige Distorsion wird durch das Anordnen der asphärischen Linse während des Zoomens von dem Weitwinkelende zu dem Fernbildende schwächer. Zu derselben Zeit wird die Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls in der ersten Linseneinheit niedriger, die Distorsionskorrekturwirkung in der die positive asphärische Größe aufweisende asphärischen Linse, reduziert sich, und der durch die asphärische Linse erzeugte Astigmatismus reduziert sich. Darüber hinaus wird ebenfalls die Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls in der die negative asphärische Größe aufweisenden asphärischen Linse niedriger, und die Astigmatismuskorrekturwirkung reduziert sich ebenfalls. Aufgrund dieses Verhältnisses können die Distorsion und der Astigmatismus in einer gut ausgeglichenen Weise korrigiert werden.
Der außeraxiale Strahl kann sich in der normalen Richtung bewegen, und die fassförmige Distorsion in der paraxialen Komponente kann durch das Reduzieren eines Krümmungsradius (einer sphärischen Bezugsoberfläche) der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite der am nächsten zu dem Gegenstand liegenden, oder in anderen Worten am weitesten von der Bildebene entfernt liegenden, asphärischen Linse beschränkt werden. Da sich der Abstand in der Richtung der optischen Achse von dem Scheitel der Linsenoberfläche zu dem Linsenoberflächenrand erhöht, ist es wahrscheinlich, eine positive asphärische Größe sicherzustellen.
Die Zoomlinse gemäß der vorliegenden Erfindung hat als Gesamtes eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit, und eine rückwärtige eine positive Brechkraft aufweisende Linsengruppe LR, und hat eine oder mehrere Linseneinheiten. Ein Abstand zwischen der ersten Linseneinheit und der rückwärtigen Linsengruppe LR an dem Fernbildende ist größer als an dem Weitwinkelende. Die Zoomlinse der Art mit positiver Führung ist für ein hohes Zoomverhältnis vorteilhaft. Jedoch weist die Linseneinheit am nächsten zu dem Gegenstand eine positive Brechkraft auf, die den außeraxialen Lichtstrom konvergiert, und ist nicht geeignet für eine Zoomlinse, in der ein Bildaufnahmeblickwinkel an einem Weitwinkelende größer als 100° ist.
In der Zoomlinse gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet R1 einen Krümmungsradius einer am nächsten zu dem Gegenstand liegenden Linsenoberfläche (der ein Radius einer Krümmung ist, wenn diese eine Kugel ist, und ein Radius einer Krümmung einer sphärischen Bezugsoberfläche, wenn diese asphärisch ist). D12 bezeichnet einen Abstand an einer optischen Achse von einer asphärischen Oberfläche der ersten asphärischen Linse zu einer asphärischen Oberfläche der zweiten asphärischen Linse, und BLD1 bezeichnet eine Linseneinheitslänge der ersten Linseneinheit. Zu dieser Zeit werden die folgenden Konditionalausdrücke erfüllt: 0,50 < R1/BLD1 < 2,50 (1) 0,30 < D12/BLD1 < 0,80 (2)
In der Zoomlinse gemäß der vorliegenden Erfindung weist die am nächsten zu dem Gegenstand liegende Linse in der ersten Linseneinheit die positive asphärische Größe auf und hat die erste asphärische Linse, die den Konditionalausdruck (1) erfüllt, und die zweite die negative asphärische Größe aufweisende asphärische Linse an der Bildseite der ersten asphärischen Linse. Deren Positionsverhältnis erfüllt den Konditionalausdruck (2). Eine positive asphärische Größe ist der Linse am nächsten zu dem Gegenstand bereitgestellt, indem eine Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls in dem gesamten System am höchsten ist, und dabei wird die fassförmige Distorsion wirkungsvoll korrigiert. Wenn die Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite der Linse am nächsten zu dem Gegenstand den Konditionalausdruck (1) erfüllt, kann zusätzlich die Distorsion geeignet korrigiert werden.
Der Konditionalausdruck (1) ist ein Konditionalausdruck, der verwendet wird, um die fassförmige Distorsion in der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite der am nächsten zu dem Gegenstand liegenden Linse durch das Richten des außeraxialen Strahls so nahe zu der normalen Richtung wie möglich zu beschränken. Wenn der Krümmungsradius eine obere Grenze des Konditionalausdrucks (1) überschreitet, wird die Krümmung an der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite der am nächsten zu dem Gegenstand liegenden Linse zu schwach, die divergente Brechkraft wird zu stark und eine große Größe einer fassförmigen Distorsion tritt auf. Als Ergebnis ist es schwierig, die Distorsion an der die positive asphärische Größe aufweisenden asphärischen Linse zu korrigieren. Wenn der Krümmungsradius kleiner als der Konditionalausdruck (1) wird, wird die Krümmung an der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite der am nächsten zu dem Gegenstand liegenden Linse zu stark, und das Formen der Linse wird schwierig. Als nächstes werden die Distorsion und der Astigmatismus in einer gut ausgeglichenen Weise korrigiert, da die Zoomlinse jeder Ausführungsform den Konditionalausdruck (2) erfüllt.
Der Konditionalausdruck (2) ist ein Konditionalausdruck, der zum Beibehalten eines Abstands der optischen Achse zwischen der ersten die positive asphärische Größe aufweisenden asphärischen Linse und der zweiten die negative asphärische Größe aufweisenden asphärischen Linse verwendet wird. Wenn der Wert höher als der obere Grenzwert des Konditionalausdrucks (2) ist, ist die Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls an der zweiten die negative asphärische Größe aufweisenden asphärischen Linse zu klein, und es wird schwierig, den durch die erste die positive asphärische Größe aufweisende Linse erzeugten Astigmatismus geeignet zu korrigieren.
Wenn der Wert niedriger als der untere Grenzwert des Konditionalausdrucks (2) ist, ist die Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls an der zweiten die negative asphärische Größe aufweisenden asphärischen Linse zu groß, und die Distorsionskorrekturwirkung der ersten die positive asphärische Größe aufweisenden asphärischen Linse wird aufgehoben. Der Konditionalausdruck kann die folgenden numerischen Bereiche erfüllen: 0,70 < R1/BLD1 < 1,80 (1a) 0,35 < D12/BLD1 < 0,60 (2a)
Somit kann eine Zoomlinse erhalten werden, die eine hohe optische Leistungsfähigkeit in einem gesamten Zoombereich aufweist.
Es wird eine Beschreibung von der Bedingung zum Erhalten einer vorteilhafteren Wirkung in der vorliegenden Erfindung gegeben. Eine erste asphärische Linse A1 kann eine negative Linse sein, die eine Meniskusform mit einer zu der Seite des Gegenstands gerichteten konvexen Oberfläche aufweist. Die Linse, die den Konditionalausdruck (1) erfüllt, kann eine eine positive Leistung aufweisende Linse sein. Die geeignete Distorsionskorrekturwirkung kann erhalten werden, wenn die positive Linse an der am nächsten an dem Gegenstand liegenden Linse angeordnet ist, aber die am nächsten an dem Gegenstand liegende Linse, die den außeraxialen Strahl konvergiert, ist nicht effizient, den Sichtwinkel zu erweitern, was verursacht, dass das gesamte System zu groß ist.
Wenn beide Linsenoberflächen der ersten asphärischen Linse A1 asphärisch sind, kann eine eine größere asphärische Größe aufweisende Linsenoberfläche eher an die Linsenoberfläche an der Seite des Gegenstands als an die Linsenoberfläche an der Seite der Bildebene eingestellt sein. In der eine Meniskusform und eine starke Brechkraft aufweisenden negativen Linse ist die Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls zwischen der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite und der Linsenoberfläche an der Bildseite bemerkenswert unterschiedlich. Somit kann die Distorsionskorrekturwirkung durch ein Anordnen der Linsenoberfläche, die eine größere asphärische Größe aufweist, an der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite, die eine größere Einfallshöhe ha aufweist, wirkungsvoll erhalten werden.
Als nächstes kann die zweite asphärische Linse A2 eine negative Linse sein, die eine konvexe Oberfläche aufweist, die zu der Bildseite gerichtet ist (eine Linse, eine negative Brechkraft aufweisende). Dabei kann die divergente Leistung in der paraxialen Komponente erhalten werden und der Astigmatismus kann wirkungsvoll korrigiert werden.
Noch genauer ist anzunehmen, dass R2 als Krümmungsradius definiert ist, wenn die Linsenoberfläche an der Bildseite der zweiten asphärischen Linse A2 sphärisch ist, und als Radius einer sphärischen Bezugsoberfläche definiert ist, wenn die Linsenoberfläche an der Bildseite der zweiten asphärischen Linse A2 asphärisch ist. Dann kann der folgende Konditionalausdruck erfüllt werden: 0,30 < R2/BLD1 < 0,80 (3)
Wenn der Wert höher als der obere Grenzwert des Konditionalausdrucks (3) ist, wird die divergente Leistung an der Linsenoberfläche an der Bildseite der zweiten asphärischen Linse A2 schwächer, und die Astigmatismuskorrekturwirkung wird kleiner. Wenn der Wert kleiner als die untere Grenze des Konditionalausdrucks (3) ist, wird die divergente Leistung an der Linsenoberfläche an der Bildseite der zweiten asphärischen Linse A2 zu stark, und eine große Größe einer Distorsion tritt auf. Der numerische Wertbereich des Konditionalausdrucks (3) kann eingestellt sein wie folgt: 0,35 < R2/BLD1 < 0,65 (3a)
Eine dritte eine positive asphärische Größe aufweisende asphärische Linse A3 kann zwischen der ersten asphärischen Linse A1 und der zweiten asphärischen Linse A2 angeordnet sein. Diese Konfiguration kann eine stärkere Distorsionskorrekturgröße erhalten und einen weiten Sichtwinkel und eine niedrige Distorsion erleichtern.
Die erste Linseneinheit L1 mit der negativen Brechkraft kann in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite drei aufeinanderfolgende Meniskuslinsen haben. Die Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls ist zwischen der Linsenoberfläche an dem Gegenstand und der Linsenoberfläche der Bildseite durch Anordnen einer Weitwinkelsichtlinse stark unterschiedlich gemacht, die eine negative Linse mit einer Meniskusform an der Gegenstandsseite ist. Deswegen wird die Distorsionskorrekturwirkung an der konvexen Oberfläche an der Gegenstandsseite erhalten, die eine hohe Einfallshöhe ha aufweist, durch das Erhalten der Zerstreuungsleistung an der konkaven Oberfläche an der Bildseite, die eine niedrige Einfallshöhe ha aufweist.
Darüber hinaus verteilen die drei aufeinanderfolgenden negativen Meniskuslinsen, die in der Reihenfolge von der Position am nächsten zu dem Gegenstand zu der Bildseite angeordnet sind, die Zerstreuungsleistung der ersten Linseneinheit L1 unter diesen Linsen, erweitern den Sichtwinkel und beschränken die fassförmige Distorsion.
In der Zoomlinse gemäß der vorliegenden Erfindung ist anzunehmen, dass f1 eine Brennweite der ersten Linseneinheit bezeichnet, und fw eine Brennweite des gesamten Systems an dem Weitwinkelende bezeichnet. Dann kann der folgende Konditionalausdruck erfüllt werden: 1,00 < |f1|/fw < 2,50 (4)
Der Konditionalausdruck (4) ist ein Konditionalausdruck, der verwendet wird, um eine Miniaturisierung des gesamten Systems zu erreichen, und um die Distorsion durch das geeignete Einstellen der negativen Leistung (Brechkraft) der ersten Linseneinheit L1 zu reduzieren. Wenn der Wert höher als der obere Grenzwert des Konditionalausdrucks (4) ist, wird die negative Leistung der ersten Linseneinheit L1 zu schwach und das gesamte System wird größer.
Wenn der Wert kleiner als der untere Grenzwert des Konditionalausdrucks (4) ist, wird die negative Leistung der ersten Linseneinheit L1 zu stark und eine größere Größe einer fassförmigen Distorsion tritt auf. Der numerische Bereich des Konditionalausdrucks (4) kann eingestellt sein wie folgt: 1,40 < –f1/fw < 1,90 (4a)
Wie voranstehend beschrieben wurde, erfüllt die die positive oder negative asphärische Größe aufweisende asphärische Linse gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest eine aus (xa) und (xb), und außerdem kann die Bedingung der asphärischen Linse den nächsten numerischen Bereich erfüllen: 0,015 < (Asp1/Ea1 + Asp2/Ea2) × Nd < 0,100 (xaa) –0,050 < (Asp1/Ea1 + Asp2/Ea2) × Nd < 0,004 (xbb)
Wenn der Wert höher als der obere Grenzwert des Konditionalausdrucks (xaa) oder niedriger als der untere Grenzwert des Konditionalausdrucks (xbb) ist, wird die asphärische Größe zu groß. Als Ergebnis variiert die Wirkung bemerkenswert, wenn sich die Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls während des Zoomens verändert, und die hohe Leistungsfähigkeit wird in dem gesamten Zoombereich schwierig.
Wenn der Wert niedriger als der kleinere Grenzwert des Konditionalausdrucks (xaa) oder höher als der obere Grenzwert des Konditionalausdrucks (xbb) ist, wird die asphärische Wirkung klein, wie voranstehend beschrieben wurde.
Wenn sich in der Zoomlinse gemäß der vorliegenden Erfindung ein Abstand zwischen angrenzenden Linsen verändert, gehören diese Linsen zu zueinander unterschiedlichen Linseneinheiten, und wenn sich er Abstand zwischen den angrenzenden Linsen nicht ändert, gehört jede Linse zu der gleichen Linseneinheit.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Bildaufnahmevorrichtung (oder einen Bildprojektor oder eine andere optische Vorrichtung) anwendbar, die das voranstehend beschriebene optische System aufweist. Es wird eine Beschreibung einer Linsenkonfiguration jeder Ausführungsform gegeben. Die erste Ausführungsform stellt eine Zoomlinse mit drei Einheiten bereit, die in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit L1, eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L2 und eine dritte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L3 hat. Der allgemeine Sichtbildaufnahmewinkel an dem Weitwinkelende beträgt 125°.
Die erste Linseneinheit L1 hat in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite drei negative Meniskuslinsen, die jeweils an der Gegenstandsseite eine konvexe Oberfläche aufweisen, eine negative bikonkave Linse und eine positive bikonvexe Linse. Dabei wird die Zerstreuungsleistung unter einer Vielzahl von negativen Linsen aufgeteilt, ohne drastisch eine große Größe einer fassförmigen Distorsion zu verursachen, und einfach der weite Sichtwinkel bereitgestellt. Insbesondere erhalten die drei negativen Meniskuslinsen an der Gegenstandsseite eine starke Zerstreuungsleistung an der Linsenoberfläche an der Bildseite, in der die Einfallshöhe ha des außenaxialen Hauptstrahls niedrig ist, und die fassförmige Distorsion an der Linse an der Gegenstandsseite beschränkt ist, in der die Einfallshöhe ha hoch ist.
Die am nächsten zu dem Gegenstand liegende Meniskuslinse ist die asphärische Linse A1, in der die Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite eine positive asphärische Größe aufweist, und entspricht der ersten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung. Noch genauer weist die an der Gegenstandsseite liegende Linsenoberfläche, die eine hohe Einfallshöhe ha aufweist, eine positive asphärische Größe auf und korrigiert wirkungsvoll die fassförmige Distorsion. Die Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite der asphärischen Linse A1 erfüllt den Konditionalausdruck (1). Dabei passiert der außeraxiale Strahl die normale Richtung der Linsenoberfläche, und die Distorsion in der paraxialen Komponente ist beschränkt.
Die dritte negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist eine asphärische Linse A2, die eine negative asphärische Größe an der Linsenoberfläche an der Bildseite aufweist, und entspricht der zweiten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung. Noch genauer weist die Linsenoberfläche an der Bildseite eine negative asphärische Größe auf und korrigiert den Astigmatismus geeignet. Zu derselben Zeit weist die Linsenoberfläche an der Bildseite der asphärischen Linse A2 eine zu der Bildseite gerichtete konkave Oberfläche auf, und erfüllt den Konditionalausdruck (3). Dabei wird der Sichtwinkel weiter gemacht und der Astigmatismus wird wirkungsvoll korrigiert.
Ein Abstand an der optischen Achse zwischen der asphärischen Linse A1 und der asphärischen Linse A2 erfüllt den Konditionalausdruck (2), und erhält die Distorsionskorrekturwirkung und die Astigmatismuskorrekturwirkung, ohne diese aufzuheben. Diese Konfiguration erhält eine hochleistungsfähige Weitwinkel-Zoomlinse, die eine kleine Größe einer Distorsion aufweist. Die zweite negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist eine asphärische Linse A3, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine positive asphärische Größe aufweist, und entspricht der dritten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung. Dabei kann eine Distorsionskorrekturwirkung stärker sein, der Sichtwinkel kann weiter gemacht werden, und die Distorsion kann gut korrigiert werden.
Die Leistung der ersten Linseneinheit L1 erfüllt den Konditionalausdruck (4) und erleichtert ein kleines gesamtes System und die Distorsionskorrektur. Die drei asphärischen Linsen A1, A2 und A3 erfüllen die Konditionalausdrücke (xaa) und (xbb). Dabei kann eine Distorsionskorrekturwirkung an jeder Linse ausreichend erhalten werden, und eine starke aberrationale Schwankung wird in einer asphärischen Komponente beschränkt, wenn sich die Einfallshöhe ha während des Zoomens ändert.
Die zweite Ausführungsform stellt eine Zoomlinse mit zwei Einheiten bereit, die in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite eine eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit L1 und eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L2 hat. Der allgemeine Sichtbildaufnahmewinkel an dem Weitwinkelende beträgt 125°. Die erste Linseneinheit L1 hat in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite drei negative Meniskuslinsen, die jeweils an der Gegenstandsseite eine konvexe Oberfläche aufweisen, eine negative Bikonkavlinse und eine positive Bikonvexlinse. Die negative Meniskuslinse, die am nächsten zu dem Gegenstand liegt, ist die asphärische Linse A1, in der beide Linsenoberflächen positive asphärische Größen aufweisen, und entspricht der ersten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung.
Die dritte negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist eine asphärische Linse A2, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine negative asphärische Größe aufweist, und der zweiten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht. Die zweite negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist eine asphärische Linse A3, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine positive asphärische Größe aufweist, und der dritten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht. Die Betätigung von jeder Linseneinheit und asphärischen Linse sind ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform.
Die dritte Ausführungsform stellt eine Zoomlinse mit vier Einheiten bereit, die in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit L1, eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L2, eine dritte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L3 und eine vierte eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit L4 hat. Der allgemeine Bildaufnahmesichtwinkel beträgt an dem Weitwinkelende 125°.
Die erste Linseneinheit L1 hat in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite der Bildseite drei negative Meniskuslinsen, die jeweils eine konvexe Oberfläche an der Gegenstandsseite aufweisen, eine negative Bikonkavlinse und eine positive Bikonvexlinse. Die negative Meniskuslinse, die am nächsten zu dem Gegenstand liegt, ist die asphärische Linse A1, in der die Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite eine positive asphärische Größe aufweist, und der ersten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht.
Die dritte negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist die asphärische Linse A2, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine negative asphärische Größe aufweist, und der zweiten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht. Die zweite negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist die asphärische Linse A3, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine positive asphärische Größe aufweist, und der dritten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht. Betätigungen von jeder Linseneinheit und den asphärischen Linsen sind ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform.
Die vierte Ausführungsform stellt eine Zoomlinse mit drei Einheiten bereit, die in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit L1, eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L2 und eine dritte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L3 hat. Der allgemeine Sichtbildaufnahmewinkel an dem Weitwinkelende beträgt 125°. Die Meniskuslinse A1, die am nächsten zu der Gegenstandsseite liegt, ist eine asphärische Linse, in der eine Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite eine positive asphärische Größe aufweist, und der ersten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht.
Die dritte negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist eine asphärische Linse A2, in der die Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite eine negative asphärische Größe aufweist, und der zweiten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht. Das zweite negative Meniskuslinsenelement an der Gegenstandsseite ist die asphärische Linse A3, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine positive asphärische Größe aufweist, und der dritten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht. Betätigungen von jeder Linseneinheit und asphärischen Linse sind ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform.
Die fünfte Ausführungsform stellt eine Zoomlinse mit drei Einheiten bereit, die in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit L1, eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L2 und eine dritte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L3 hat. Der allgemeine Sichtbildaufnahmewinkel an dem Weitwinkelende beträgt 125°. Die erste Linseneinheit L1 hat in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite drei negative Meniskuslinsen, die jeweils eine konvexe Linse an der Gegenstandsseite haben, eine negative Bikonkavlinse und eine positive Bikonvexlinse.
Die negative Meniskuslinse, die am nächsten zu dem Gegenstand liegt, ist die asphärische Linse A1, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine positive asphärische Größe aufweist, und der ersten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht. In der ersten asphärischen Linse A1 kann die Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite asphärisch sein, in der eine Einfallshöhe ha des außeraxialen Hauptstrahls hoch ist, aber die positive asphärische Größe an der Bildseite wie in der fünften Ausführungsform kann ausreichen die Wirkung der vorliegenden Erfindung bereitstellen, obwohl die Größe geringfügig größer wird.
Die dritte negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist eine asphärische Linse A2, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine negative asphärische Größe aufweist und der zweiten asphärischen Linse entspricht. Die zweite negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist eine asphärische Linse A3, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine positive asphärische Größe aufweist und der dritten asphärischen Linse entspricht. Betätigungen von jeder Linseneinheit und asphärischen Linse sind ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform.
Die sechste Ausführungsform stellt eine Zoomlinse mit drei Einheiten bereit, die in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite eine erste eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit L1, eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L2 und eine dritte eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit L3 hat. Der allgemeine Sichtbildaufnahmewinkel beträgt an dem Weitwinkelende 123°. Die erste Linseneinheit L1 hat in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite zwei negative Meniskuslinsen, die jeweils an der Gegenstandsseite eine konkave Oberfläche aufweisen, eine negative Linse mit einer konkaven Oberfläche an der Bildseite, eine negative Bikonkavlinse und eine positive Bikonvexlinse. Die negative Meniskuslinse, die am nächsten zu dem Gegenstand liegt, ist eine asphärische Linse A1, in der beide Linsenoberflächen positive asphärische Größen aufweisen, und entspricht der ersten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung.
Die zweite negative Meniskuslinse von der Gegenstandsseite ist eine asphärische Linse A2, in der die Linsenoberfläche an der Bildseite eine negative asphärische Größe aufweist und der zweiten asphärischen Linse in der vorliegenden Erfindung entspricht.
In der sechsten Ausführungsform gibt es keine dritte asphärische Linse zwischen der ersten asphärischen Linse A1 und der zweiten asphärischen Linse A2 und lediglich zwei Meniskuslinsen sind aufeinanderfolgend von der Gegenstandsseite bereitgestellt. Diese Ausführungsform ist geringfügig schlechter gegenüber den anderen Ausführungsformen im Enthalten der Distorsionskorrektur mit der hohen Leistungsfähigkeit, behält aber ausreichend die Wirkung der vorliegenden Erfindung bei. Betätigungen von jeder Linseneinheit und asphärischen Linse sind ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme davon, dass es keine dritte Linseneinheit gibt.

Als nächstes folgend numerische Beispiele jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In jedem numerischen Beispiel bezeichnet i eine Reihenfolge einer Oberfläche von dem Gegenstand, ri bezeichnet einen Krümmungsradius an einer Linsenoberfläche, di bezeichnet eine Linsendicke und einen Luftabstand zwischen einer i-ten Oberfläche und einer (i + 1)-ten Oberfläche, und ndi und νdi sind ein Brechungsindex und eine Abbezahl der d-Linie. BF bezeichnet einen Rückbrennpunkt, der durch einen Abstand von einer finalen Linsenoberfläche zu einer Bildebene dargestellt ist. Die allgemeine Linsenlänge ist ein Abstand von der ersten Linsenoberfläche zu der Bildebene. Eine asphärische Form wird durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt, in dem die Richtung der optischen Achse auf eine X-Achse eingestellt ist, eine Richtung rechtwinklig zu der optischen Achse auf eine H-Achse eingestellt ist, eine Lichtbewegungsrichtung positiv eingestellt ist, R ein paraxialer Krümmungsradius ist, K eine konische Konstante ist und A4, A6, A8, A10, A12 und A14 asphärische Konstanten sind:

[e + X] bezeichnet [x10 + x] und [e – X] bezeichnet [x10 – x]. Eine asphärische Oberfläche wird durch ein Hinzufügen von * nach der Oberflächenzahl bezeichnet. Ein Abschnitt, in dem sich ein Abstand d an jeder optischen Oberfläche (variabel) befindet, bedeutet ein variabler Abstand beim Zoomen, und ein Oberflächenabstand gemäß einer Brennweite ist in einer eigenen Tabelle angezeigt. Ein Abschnitt, in dem ein wirksamer Durchmesser von jeder optischen Oberfläche (variabel) ist, bedeutet ein variabler wirksamer Durchmesser von jeder optischen Oberfläche beim Zoomen. Eine variable Oberflächennummer wird als „eai” in der getrennten Tabelle ausgedrückt, die einen wirksamen Durchmesser gemäß der Brennweite darstellt. Die Tabelle 1 bezeichnet ein Verhältnis zwischen jedem Parameter, jedem Konditionalausdruck und einem numerischen Ausdruck. (Numerisches Beispiel 1)

Einheit mm
Oberflächendaten
Oberfläche Nummer	r	d	nd	νd	wirksamer Durchmesser
1*	115,945	3,50	1,77250	49,6	84,00
2	32,057	6,64			60,74
3	37,090	3,50	1,58313	59,4	60,11
4*	22,220	11,12			51,44
5	84,608	2,80	1,85400	40,4	50,36
6*	34,842	9,29			37,87
7	–140,769	2,00	1,59522	67,7	37,63
8	31,935	5,29			33,27
9	–334,424	1,70	1,59522	67,7	33,24
10	53,829	2,33			32,88
11	47,178	6,44	1,83400	37,2	33,64
12	–103,326	(variabel)			33,23
13 (Membran)	∞	0,50			19,16
14	23,766	1,00	1,91082	35,3	19,95
15	13,687	5,72	1,63980	34,5	19,17
16	231,365	(variabel)			19,10
17	68,274	4,52	1,54814	45,8	19,12
18	–25,113	0,15			18,93
19	–28,520	0,90	1,91082	35,3	18,63
20	60,759	0,15			18,68
21	24,868	3,66	1,59551	39,2	19,10
22	179,295	1,50			18,87
23	∞	0,00			(variabel)
24	43,910	0,90	1,83481	42,7	18,58
25	13,206	4,82	1,49700	81,5	17,70
26	69,017	0,15			17,84
27	20,913	5,95	1,49700	81,5	18,23
28	–22,463	0,15			17,89
29	–43,477	0,90	1,77250	49,6	17,08
30	14,975	6,06	1,58313	59,4	17,67
31*	–75,778				18,81

Äsphärische Daten

Erste Oberfläche
K = 0,00000e+000	A4 = 6,63370e–006	A6 = –6,87415e–009
A8 = 6,26701e–012	A10 = –3,06214e–015	A12 = 6,75822e–019

Vierte Oberfläche
K = –6,27707e–001	A4 = 8,37327e–006	A6 = –2,71817e–008
A8 = 4,31896e–011	A10 = –9,33146e–014	A12 = 6,05602e–017

Sechste Oberfläche
K = –3,34645e+000	A4 = 1,77375e–005	A6 = –1,69043e–009
A8 = 1,35977e–010	A10 = –5,36943e–013	A12 = 1,00929e–015
A14 = –7,14368e–020

Einunddreißigste Oberfläche
K = –3,63687e+000	A4 = 2,15160e–005	A6 = 3,32343e–008
A8 = 4,69301e–011	A10 = 8,60198e–014

Verschiedene Daten

ZoomVerhältnis 2,06
	Weitwinkel	Mitte	Fernbild
Brennweite	11,30	18,00	23,30
Fno	4,10	4,10	4,10
Halbwinkel der Sicht (°)	62,42	50,24	42,88
Bildhöhe	21,64	21,64	21,64
Allgemeine Linsenlänge	172,19	161,28	162,86
BF	38,82	52,31	63,15
d12	36,75	11,35	1,50
d16	4,49	5,49	6,08
ea23	12,09	15,59	19,16

Zoomlinseneinheitsdaten

Einheit	Startoberfläche	Brennweite	Linseneinheitlänge	vordere Hauptpunktposition	rückwärtige Hauptpunktposition
1	1	–19,53	54,60	10,16	–41,88
2	13	61,01	7,72	–0,31	–5,25
3	17	76,40	29,81	10,08	–10,88

(Numerisches Beispiel 2)

Einheit mm
Oberflächendaten
Oberfläche Nummer	r	d	nd	νd	wirksamer Durchmesser
1*	116,802	3,50	1,77250	49,6	84,00
2*	36,803	11,86			65,04
3	49,848	3,50	1,49710	81,6	63,80
4*	19,671	10,84			47,70
5	139,022	2,80	1,85400	40,4	45,97
6*	39,650	8,12			34,54
7	–80,871	2,00	1,59522	67,7	34,33
8	38,455	4,01			31,39
9	–266,681	1,70	1,59522	67,7	31,36
10	50,285	1,73			31,37
11	45,349	6,40	1,88300	40,8	32,35
12	–91,148	(variabel)			32,07
13 (Membran)	∞	0,50			19,30
14	23,627	1,00	1,91082	35,3	19,97
15	13,527	5,84	1,63980	34,5	19,18
16	309,605	4,10			19,14
17	70,421	4,54	1,54814	45,8	19,15
18	–24,805	0,23			18,97
19	–26,417	0,90	1,91082	35,3	18,69
20	74,786	0,15			18,84
21	26,165	4,13	1,59551	39,2	19,30
22	–157,269	1,50			19,10
23	∞	0,00			(variabel)
24	66,212	0,90	1,83481	42,7	18,52
25	13,147	4,71	1,49700	81,5	17,59
26	59,817	0,15			17,75
27	21,451	6,01	1,49700	81,5	18,16
28	–21,035	0,15			17,98
29	–37,854	0,90	1,77250	49,6	17,40
30	14,807	6,31	1,58313	59,4	17,77
31*	–52,985				18,71

Asphärische Daten

Erste Oberfläche
K = 0,00000e+000	A4 = 8,21883e–006	A6 = –7,76339e–009
A8 = 7,51576e–012	A10 = –3,97942e–015	A12 = 8,79062e–019

Zweite Oberfläche
K = 0,00000e+000	A4 = 4,60093e–006	A6 = –2,60654e–009
A8 = 9,70241e–012	A10 = –3,87006e–015	A12 = –3,89386e–018

Vierte Oberfläche
K = –8,13124e–001	A4 = 1,29020e–005	A6 = –6,01423e–008
A8 = 5,35167e–011	A10 = –6,62488e–014	A12= 6,40965e–017

Sechste Oberfläche
K = –3,68713e+000	A4 = 1,69004e–005	A6 = 1,26942e–008
A8 = 2,24261e–010	A10 = –1,06228e–012	A12 = 2,28380e–015
A14 = –7,14368e–020

Einunddreißigste Oberfläche
K = 1,32754e+000	A4 = 1,91236e–005	A6 = –2,19431e–009
A8 = 2,90687e–010	A10 = –1,44843e–012

Verschiedene Daten

ZoomVerhältnis 2,06
	Weitwinkel	Mitte	Fernbild
Brennweite	11,30	18,00	23,30
Fno	4,10	4,10	4,10
Halbwinkel der Sicht (°)	62,42	50,24	42,88
Bildhöhe	21,64	21,64	21,64
Allgemeine Linsenlänge	172,93	162,68	164,47
BF	38,82	52,87	63,99
d12	35,63	11,32	2,00
ea23	11,94	15,51	18,68

Zoomlinseneinheitsdaten

Einheit	Startoberfläche	Brennweite	Linseneinheitlänge	vordere Hauptpunktposition	rückwärtige Hauptpunktposition
1	1	–18,76	56,47	12,73	–40,06
2	13	39,34	42,52	10,69	–24,21

(Numerisches Beispiel 3)

Einheit mm
Oberflächendaten
Oberfläche Nummer	r	d	nd	νd	wirksamer Durchmesser
1*	154,958	3,50	1,77250	49,6	80,01
2	29,515	13,26			55,74
3	59,691	3,50	1,49710	81,6	55,12
4*	21,978	6,87			43,30
5	104,438	2,80	1,85400	40,4	42,65
6*	33,401	9,18			33,02
7	–52,053	2,00	1,59522	67,7	32,89
8	58,197	2,63			31,92
9	–633,593	1,70	1,59522	67,7	31,94
10	64,481	0,15			32,34
11	47,826	6,91	1,88300	40,8	32,92
12	–68,507	(variabel)			32,79
13 (Membran)	∞	0,50			19,08
14	24,007	1,00	1,91082	35,3	19,90
15	14,117	5,60	1,63980	34,5	19,19
16	291,885	(variabel)			19,13
17	45,984	4,52	1,53172	48,8	19,10
18	–29,858	0,90	1,91082	35,3	18,80
19	83,230	0,15			18,84
20	31,063	4,41	1,59551	39,2	19,10
21	–49,772	1,00			18,91
22	∞	(variabel)			(variabel)
23	–264,017	0,90	1,83481	42,7	17,29
24	13,003	4,68	1,49700	81,5	16,55
25	123,013	0,15			16,84
26	21,410	5,96	1,49700	81,5	17,60
27	–19,958	0,15			17,78
28	–37,618	0,90	1,77250	49,6	17,45
29	14,568	6,72	1,58313	59,4	18,14
30*	–49,967				19,37

Asphärische Daten

Erste Oberfläche
K = 0,00000e+000	A4 = 7,88342e–006	A6 = –8,06096e–009
A8 = 7,93046e–012	A10 = –4,23301e–015	A12 = 1,01688e–018

Vierte Oberfläche
K = –8,99792e–001	A4 = 2,36970e–006	A6 = –2,99695e–008
A8 = 3,31121e–011	A10 = –9,56668e–014	A12 = 1,00875e–016

Sechste Oberfläche
K = –1,27164e+000	A4 = 2,17641e–005	A6 = –1,16704e–009
A8 = 2,38004e–010	A10 = –1,13731e–012	A12 = 2,73008e–015
A14 = –7,14368e–020

Dreißigste Oberfläche
K = 2,15251e+000	A4 = 1,73997e–005	A6 = 2,42187e–008
A8 = –1,49596e–010	A10 = 7,48665e–013

Verschiedene Daten

ZoomVerhältnis 2,06
	Weitwinkel	Mitte	Fernbild
Brennweite	11,30	18,00	23,30
Fno	4,16	4,15	4,14
Halbwinkel der Sicht (°)	62,42	50,24	42,87
Bildhöhe	21,64	21,64	21,64
Allgemeine Linsenlänge	170,49	158,25	158,74
BF	38,82	51,44	61,40
d12	36,55	11,51	2,00
d16	4,41	3,62	3,00
d22	0,65	1,62	2,28
ea23	11,64	15,04	17,95

Zoomlinseneinheitsdaten

Einheit	Startoberfläche	Brennweite	Linseneinheitlänge	vordere Hauptpunktposition	rückwärtige Hauptpunktposition
1	1	–18,81	52,50	8,9	–40,38
2	13	58,42	7,10	–0,60	–4,98
3	17	53,70	10,98	3,77	–3,81
4	23	–267,84	19,47	–35,12	–54,73

(Numerisches Beispiel 4)

Einheit mm
Oberflächendaten
Oberfläche Nummer	r	d	nd	νd	wirksamer Durchmesser
1*	130,312	3,50	1,77250	49,6	84,00
2	31,800	9,06			60,45
3	40,893	3,50	1,58313	59,4	59,92
4*	28,341	6,81			52,72
5*	44,162	2,80	1,85400	40,4	50,20
6	22,356	11,81			37,62
7	–151,830	2,00	1,59522	67,7	37,19
8	32,259	5,59			33,31
9	–269,657	1,70	1,59522	67,7	33,26
10	56,161	2,13			33,15
11	47,567	6,23	1,83400	37,2	34,12
12	–103,398	(variabel)			33,84
13 (Membran)	∞	0,50			19,33
14	22,995	1,00	1,91082	35,3	20,17
15	13,351	6,20	1,63980	34,5	19,30
16	180,927	(variabel)			19,21
17	67,633	4,22	1,54814	45,8	19,24
18	–25,185	0,17			19,08
19	–28,675	0,80	1,91082	35,3	18,76
20	60,274	0,15			18,80
21	25,254	3,24	1,59551	39,2	19,22
22	167,800	1,53			19,04
23	∞	0,02			(variabel)
24	40,878	0,90	1,83481	42,7	18,76
25	12,912	4,54	1,49700	81,5	17,83
26	63,160	0,15			17,95
27	20,391	6,57	1,49700	81,5	18,40
28	–21,473	0,15			18,00
29	–42,995	0,90	1,77250	49,6	16,92
30	14,919	4,87	1,58313	59,4	17,51
31*	–90,284				18,22

Asphärische Daten

Erste Oberfläche
K = 0,00000e+000	A4 = 6,94782e–006	A6 = –6,13658e–009
A8 = 5,11232e–012	A10 = –2,37027e–015	A12 = 5,04845e–019

Vierte Oberfläche
K = –3,65317e–001	A4 = 9,64145e–006	A6 = –2,32268e–008
A8 = 4,17146e–011	A10 = –9,66370e–014	A12 = 6,07626e–017

Fünfte Oberfläche
K = 1,03867e+000	A4 = –2,01437e–006	A6 = –1,10269e–008
A8 = 2,20578e–011	A10 = –4,71505e–014	A12 = 3,34355e–017
A14 = –6,70766e–021

Einunddreißigste Oberfläche
K = –3,63296e+001	A4 = 2,09015e–005	A6 = 3,75425e–008
A8 = 2,56281e–010	A10 = –2,15932e–013

Verschiedene Daten

ZoomVerhältnis	2,06
	Weitwinkel	Mitte	Fernbild
Brennweite	11,30	17,33	23,30
Fno	4,10	4,10	4,10
Halbwinkel der Sicht (°)	62,42	51,30	42,88
Bildhöhe	21,64	21,64	21,64
Allgemeine Linsenlänge	170,79	160,38	161,97
BF	38,80	50,96	63,13
d12	36,47	13,23	2,00
d16	4,48	5,14	5,79
ea23	12,12	15,32	18,89

Zoomlinseneinheitsdaten

Einheit	Startoberfläche	Brennweite	Linseneinheitlänge	vordere Hauptpunktposition	rückwärtige Hauptpunktposition
1	1	–19,30	55,13	10,54	–41,93
2	13	60,49	7,70	–1,07	–5,77
3	17	76,92	28,21	8,46	–11,22

(Numerisches Beispiel 5)

Einheit mm
Oberflächendaten
Oberfläche Nummer	r	d	nd	νd	wirksamer Durchmesser
1	56,312	3,50	1,77250	49,6	89,32
2*	38,244	4,47			71,49
3	38,870	3,50	1,58313	59,4	68,01
4*	15,593	16,34			54,11
5	99,417	2,80	1,85400	40,4	52,14
6*	42,615	7,83			39,16
7	–776,355	2,00	1,59522	67,7	38,91
8	28,871	7,16			33,52
9	–87,686	1,70	1,59522	67,7	33,46
10	42,873	1,96			33,25
11	44,127	7,02	1,88300	40,8	34,38
12	–95,316	(variabel)			34,11
13 (Membran)	∞	0,50			19,04
14	23,763	1,00	1,91082	35,3	19,81
15	13,492	5,71	1,63980	34,5	19,02
16	217,234	(variabel)			18,97
17	74,209	4,53	1,54814	45,8	19,06
18	–24,270	0,15			18,90
19	–26,867	0,90	1,91082	35,3	18,64
20	87,166	0,15			18,77
21	26,548	4,05	1,59551	39,2	19,17
22	–169,730	1,50			18,93
23	∞	0,00			(variabel)
24	62,658	0,90	1,83481	42,7	18,31
25	12,870	4,64	1,49700	81,5	17,36
26	53,585	0,15			17,61
27	21,447	6,30	1,49700	81,5	18,43
28	–20,357	0,15			18,54
29	–32,621	0,90	1,77250	49,6	18,20
30	14,904	6,72	1,58313	59,4	18,88
31*	–45,303				19,84

Asphärische Daten

Zweite Oberfläche
K = 0,00000e+000	A4 = 1,13417e–005	A6 = –1,81623e–008
A8 = 9,88199e–012	A10 = 2,94560e–015	A12 = –4,09193e–018

Vierte Oberfläche
K = –1,20063e+000	A4 = –1,84060e–005	A6 = 6,29694e–008
A8 = 2,25242e–012	A10 = –1,81953e–013	A12 = 1,40860e–016

Sechste Oberfläche
K = –8,75669e–001	A4 = 1,49897e–005	A6 = –5,16486e–008
A8 = 3,27081e–010	A10 = –8,48991e–013	A12 = 1,14217e–015
A14 = –7,25330e–020

Einunddreißigste Oberfläche
K = 1,16406e+001	A4 = 2,90717e–005	A6 = 8,11969e–008
A8 = –2,52083e–010	A10 =3,27569e–012

Verschiedene Daten

ZoomVerhältnis 2,06
	Weitwinkel	Mitte	Fernbild
Brennweite	11,30	18,00	23,30
Fno	4,10	4,10	4,10
Halbwinkel der Sicht (°)	62,42	50,24	42,88
Bildhöhe	21,64	21,64	21,64
Allgemeine Linsenlänge	178,05	166,01	167,37
BF	38,82	52,47	63,34

d12	38,24	12,09	2,00
d16	4,45	4,92	5,49

ea23	12,01	15,45	18,48

Zoomlinseneinheitsdaten

Einheit	Startoberfläche	Brennweite	Linseneinheitlänge	vordere Hauptpunktposition	rückwärtige Hauptpunktposition
1	1	–19,73	58,28	13,64	–42,06
2	13	62,70	7,21	–0,91	–5,33
3	17	74,43	31,04	11,60	–10,84

(Numerisches Beispiel 6)

Einheit mm
Oberflächendaten
Oberfläche Nummer	r	d	nd	νd	wirksamer Durchmesser
1*	188,441	3,50	1,72000	50,2	86,00
2*	34,503	25,00			64,06
3	221,461	2,80	1,85400	40,4	48,01
4*	26,189	6,37			35,25
5	133,252	2,00	1,59522	67,7	35,07
6	27,948	6,65			31,38
7	–75,735	1,70	1,59522	67,7	31,33
8	46,632	2,18			31,60
9	47,302	6,77	1,88300	40,8	32,89
10	–74,588	(variabel)			32,73
11 (Membran)	∞	0,50			19,51
12	24,601	1,00	1,91082	35,3	20,28
13	13,970	5,76	1,64769	33,8	19,50
14	229,511	(variabel)			19,43
15	42,848	4,93	1,51742	52,4	19,42
16	–26,067	0,28			19,10
17	–29,518	0,90	1,88300	40,8	18,67
18	75,113	0,15			18,57
19	31,599	3,49	1,51823	58,9	18,73
20	–601,994	1,50			18,51
21	∞	0,00			(variabel)
22	68,287	0,90	1,83481	42,7	18,12
23	13,730	4,52	1,49700	81,5	17,43
24	67,404	0,15			17,85
25	21,859	6,35	1,49700	81,5	18,98
26	–22,270	0,15			19,25
27	–52,813	0,90	1,77250	49,6	18,95
28	14,484	6,32	1,58313	59,4	19,18
29*	–78,136				19,84

Asphärische Daten

Erste Oberfläche
K = 0,00000e+000	A4 = 1,10736e–005	A6 = –1,00765e–008
A8 = 7,30781e–012	A10 = –3,08767e–015	A12 = 6,00371e–019

Zweite Oberfläche
K = 0,00000e+000	A4 = 8,11195e–006	A6 = 1,14304e–009
A8 = –7,95403e–012	A10 = 1,10372e–014	A12 = –9,76761e–018

Vierte Oberfläche
K = –1,63178e+000	A4 = 1,57587e–005	A6 = –2,60985e–008
A8 = 2,07183e–010	A10 = –5,91105e–013	A12 = 9,30911e–016
A14 = –7,14368e–020

Neunundzwanzigste Oberfläche
K = 1,35957e+001	A4 = 1,95159e–005	A6 = 2,55356e–008
A8 = –1,78625e–010	A10 = 8,89323e–013

Verschiedene Daten

ZoomVerhältnis 2,01
	Weitwinkel	Mitte	Fernbild
Brennweite	11,60	18,00	23,30
Fno	4,10	4,10	4,10
Halbwinkel der Sicht (°)	61,80	50,24	42,88
Bildhöhe	21,64	21,64	21,64
Allgemeine Linsenlänge	175,07	164,64	165,76
BF	38,82	51,65	62,51

d12	36,86	12,29	2,00
d16	4,61	5,92	6,48

ea23	11,99	15,24	18,23

Zoomlinseneinheitsdaten

Einheit	Startober
	fläche	Brennweite	Linseneinheit	vordere	rückwärtige
			länge	Hauptpunkt	Hauptpunkt
				position	position
1	1	–19,93	56,98	12,04	–43,95
2	11	62,63	7,26	–0,83	–5,27
3	15	78,62	30,54	9,63	–12,56

Tabelle 1

		Numerisches Beispiel
		1	2	3
Art der Linseneinheit		Negativ positiv positiv	Negativ positiv	Negativ positiv positiv Negativ
	fw	11,300	11,300	11,301
	ft	23,299	23,300	23,303
	f1	–19,526	–18,758	–18,815
	BLD1	54,596	56,467	52,505
	R1	54,936	51,007	55,411
	R2	26,814	27,584	24,718
	D12	24,755	29,700	27,137
(1)	R1/BLD1	1,006	0,903	1,055
(2)	D12/BLD1	0,453	0,526	0,517
(3)	R2/BLD1	0,491	0,488	0,471
(4)	\|f1\|fw	1,728	1,660	1,665
Erste asphärische Linse
	Ar1	1,637	1,513	1,828
	Ar2	0,000	0,950	0,000
	Ea1	83,997	84,004	80,007
	Ea2	60,379	65,044	55,743
	Nd	1,772	1,772	1,772
	Asp	1,637	2,468	1,828
(xa), (xb)	(Ar1/Ea1 + A2/Ea2) × Nd	0,035	0,058	0,040
Zweite asphärische Linse
	Ar1	0,000	0,000	0,000
	Ar2	–0,506	–0,554	–0,410
	Ea1	50,357	45,974	42,646
	Ea2	37,866	34,540	33,019
	Nd	1,854	1,854	1,854
	Asp	–0,506	–0,554	–0,410
(xa), (xb)	(Ar1/Ea1 + A2/Ea2) × Nd	–0,025	–0,030	–0,023
Dritte asphärische Linse
	Ar1	0,000	0,000	0,000
	Ar2	1,536	1,596	0,975
	Ea1	60,110	63,800	55,124
	Ea2	51,436	47,699	43,295
	Nd	1,583	1,497	1,497
	Asp	1,536	1,596	0,975
(xa), (xb)	(Ar1/Ea1 + A2/Ea2) × Nd	0,047	0,050	0,034
		Numerisches Beispiel
		4	5	6
Art der Linseneinheit		Negativ positiv positiv	Negativ positiv positiv	Negativ positiv positiv
	fw	11,300	11,300	11,600
	ft	23,300	23,296	23,299
	f1	–19,305	–19,726	–19,930
	BLD1	55,134	58,283	56,976
	R1	55,694	56,313	53,293
	R2	22,356	29,618	24,849
	D12	22,868	17,810	28,500
(1)	R1/BLD1	1,010	0,966	0,935
(2)	D12/BLD1	0,415	0,477	0,500
(3)	R2/BLD1	0,405	0,508	0,436
(4)	\|f1\|fw	1,708	1,745	1,718
Erste asphärische Linse
	Ar1	1,609	0,000	1,648
	Ar2	0,000	1,421	1,492
	Ea1	84,004	89,325	86,003
	Ea2	60,454	71,491	64,060
	Nd	1,772	1,722	1,720
	Asp	1,609	1,421	3,140
(xa), (xb)	(Ar1/Ea1 + A2/Ea2) × Nd	0,034	0,035	0,073
Zweite asphärische Linse
	Ar1	–0,516	0,000	0,000
	Ar2	0,000	0,661	–0,113
	Ea1	50,200	52,143	48,007
	Ea2	34,616	39,165	35,252
	Nd	1,854	1,854	1,854
	Asp	–0,516	–0,661	–0,113
(xa), (xb)	(Ar1/Ea1 + A2/Ea2) × Nd	–0,019	–0,031	–0,006
Dritte asphärische Linse
	Ar1	0,000	0,000	-
	Ar2	1,318	2,413	-
	Ea1	59,920	68,088	-
	Ea2	52,716	54,105	-
	Nd	1,583	1,583	-
	Asp	1,318	2,413	-
(xa), (xb)	(Ar1/Ea1 + A2/Ea2) × Nd	0,040	0,071	-

Mit Bezug auf 14 wird nun eine Beschreibung einer Ausführungsform gegeben, an der eine Bildaufnahmevorrichtung angewendet ist, die eine Zoomlinse gemäß einer der ersten bis sechsten Ausführungsformen hat. Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine austauschbare Linseneinheit, die eine Zoomlinse hat, und einen Kamerakörper, der abnehmbar mit der austauschbaren Linseneinheit durch eine Kamerabefestigung verbunden ist, und einen Bildsensor hat, der konfiguriert ist, ein optisches Bild zu empfangen, das durch die Zoomlinse ausgebildet ist, und um dieses in ein elektrisches Bildsignal umzuwandeln.
14 ist eine schematische Ansicht eines Hauptteils der Einzellinsenreflexkamera. Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Bildaufnahmelinse, die die Zoomlinse 1 gemäß einer der ersten bis sechsten Ausführungsformen aufweist. Die Zoomlinse 1 wird durch ein Fass 2 als Halter gehalten. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Kamerakörper mit einem schnellen Rückkehrspiegel 3, der konfiguriert ist, einen Lichtstrom von der Bildaufnahmelinse 10 nach oben zu reflektieren, eine Brennpunktscheibe 4, die in einer Abbildungseinheit der Bildaufnahmelinse 10 angeordnet ist, ein Penta-Dach-Spiegelprisma 5, das konfiguriert ist, ein aufrechtes Bild in ein umgekehrtes an der Brennpunktscheibe 4 ausgebildetes Bild umzuwandeln, ein Augenstück 6, das zum Beobachten des aufrechten Bilds verwendet wird, usw.
Bezugszeichen 7 bezeichnet eine lichtempfindliche Ebene, an der ein Bildaufnahmeelement in festem Zustand (fotoelektrischer Wandler) wie z. B. ein CCD-Sensor und ein CMOS-Sensor oder ein Film angeordnet ist. Zu der Bildaufnahmezeit wird der schnelle Rückkehrspiegel 3 von dem optischen Pfad zurückgezogen und das Bild wird auf der lichtempfindlichen Ebene 7 durch die Bildaufnahmelinse 10 ausgebildet. Die Bildaufnahmevorrichtung, die in dieser Ausführungsform offenbart ist, kann die in den ersten bis sechsten Ausführungsformen beschriebenen Vorteile wirkungsvoll bereitstellen. Die Bildaufnahmevorrichtung ist ebenfalls auf eine spiegellose Einzellinsenreflexkamera anwendbar, die keinen schnellen Rückkehrspiegel 3 aufweist.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist.
Eine Zoomlinse hat in der Reihenfolge von einer Gegenstandsseite zu einer Bildseite eine erste Linseneinheit (L1), eine negative Brechkraft aufweisende, eine rückwärtige Linsengruppe (LR), die eine positive Brechkraft als Gesamtes aufweist und zumindest eine Linseneinheit hat. Ein Abstand zwischen der ersten Linseneinheit und der rückwärtigen Linsengruppe an dem Fernbildende ist kleiner als der an dem Weitwinkelende. Die erste Linseneinheit hat eine erste eine positive asphärische Größe aufweisende asphärische Linse (A1) an einer Seite am nächsten an einem Gegenstand, und eine zweite eine negative asphärische Größe aufweisende asphärische Linse (A2) an der Bildseite der ersten asphärischen Linse. Die vorbestimmten Konditionalausdrücke sind erfüllt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2005-106878 [0003, 0051, 0053]
JP 2008-046208 [0004, 0054, 0054]
JP 2008-233284 [0005, 0056, 0057]
US 2011/0109974 [0006, 0058]

Claims

Zoomlinse mit, in der Reihenfolge von einer Gegenstandsseite zu einer Bildseite: einer ersten eine negative Brechkraft aufweisende Linseneinheit (L1); einer rückwärtigen Linsengruppe (LR), die insgesamt eine positive Brechkraft aufweist und zumindest eine Linseneinheit umfasst, die so angeordnet ist, dass der Abstand zwischen der ersten Linseneinheit und der rückwärtigen Linsengruppe an dem Fernbildende der Zoomlinse kürzer als an dem Weitwinkelende der Zoomlinse ist, wobei die erste Linseneinheit eine erste asphärische Linse (A1) umfasst, die am weitesten zu der Gegenstandsseite hin angeordnet ist und eine asphärische Oberfläche aufweist, die eine positive asphärische Größe aufweist, und eine zweite asphärische Linse (A2), die an der Bildseite der ersten asphärischen Linse angeordnet ist, die eine asphärische Oberfläche mit einer negativen asphärischen Größe aufweist, und die folgenden Konditionalausdrücke erfüllt sind: 0,50 < R1/BLD1 < 2,50 0,30 < D12/BLD1 < 0,80 in denen R1 einen Krümmungsradius einer Linsenoberfläche am nächsten an der Gegenstandsseite der ersten asphärischen Linse bezeichnet, D12 einen Abstand entlang der optischen Achse von der asphärischen Oberfläche der ersten asphärischen Linse zu der asphärischen Oberfläche der zweiten asphärischen Linse bezeichnet, und BLD1 die Länge der ersten Linseneinheit bezeichnet.
Zoomlinse nach Anspruch 1, wobei die erste asphärische Linse eine negative Meniskuslinse mit einer konvexen Oberfläche an der Gegenstandsseite umfasst.
Zoomlinse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Linsenoberfläche an sowohl der Gegenstandsseite wie auch der Bildseite in der ersten asphärischen Linse asphärisch sind, und die asphärische Oberfläche an der Gegenstandsseite eine asphärische Größe aufweist, die größer als die der asphärischen Oberfläche an der Bildseite ist.
Zoomlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite asphärische Linse eine negative Linse ist, die eine konkave Oberfläche an der Bildseite aufweist.
Zoomlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der folgende Konditionalausdruck erfüllt ist: 0,30 < R2/BLD1 < 0,80 in dem R2 ein Krümmungsradius einer Oberfläche an der Bildseite der zweiten asphärischen Linse ist.
Zoomlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, außerdem mit einer dritten asphärischen Linse (A3), die an der optischen Achse zwischen der ersten asphärischen Linse und der zweiten asphärischen Linse angeordnet ist und eine positive asphärische Größe aufweist.
Zoomlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Linseneinheit drei negative Meniskuslinsen umfasst, die aufeinanderfolgend in der Reihenfolge von einer Position am nächsten zu der Gegenstandsseite zu der Bildseite angeordnet sind.
Zoomlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der folgende Konditionalausdruck erfüllt ist: 1,00 < |f1|/fw < 2,50 in dem f1 eine Brennweite der ersten Linseneinheit bezeichnet, und fw eine Brennweite eines gesamten Systems an einem Weitwinkelende bezeichnet.
Zoomlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die rückwärtige Linsengruppe in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite eine eine positive Brechkraft aufweisende zweite Linseneinheit (L2) und eine eine positive Brechkraft aufweisende dritte Linseneinheit (L3) umfasst, wobei während des Zoomens von einem Weitwinkelende zu einem Fernbildende die zweite Linseneinheit und die dritte Linseneinheit so angeordnet sind, dass sie sich zu der Gegenstandsseite hin bewegen.
Zoomlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die rückwärtige Linsengruppe in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite zu der Bildseite eine eine positive Brechkraft aufweisende zweite Linseneinheit (L2), eine eine positive Brechkraft aufweisende dritte Linseneinheit (L3) und eine eine negative Brechkraft aufweisende vierte Linseneinheit (L4) hat, wobei während des Zoomens von einem Weitwinkelende zu einem Fernbildende die zweite Linseneinheit, die dritte Linseneinheit, die vierte Linseneinheit angeordnet sind, sich zu der Gegenstandsseite hin zu bewegen.
Zoomlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die rückwärtige Linsengruppe eine zweite eine positive Brechkraft aufweisende Linseneinheit (L2) hat, wobei während des Zoomens von einem Weitwinkelende zu einem Fernbildende die zweite Linseneinheit angeordnet ist, sich zu der Gegenstandsseite hin zu bewegen.
Bildaufnahmevorrichtung mit einer Zoomlinse nach einem der Ansprüche 1 bis 11.