DE10202686A1

DE10202686A1 - Variolinsensystem

Info

Publication number: DE10202686A1
Application number: DE10202686A
Authority: DE
Inventors: Takashi Enomoto
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2002-07-25
Also published as: JP2002221661A; US20020145810A1; KR20020062826A; US6721107B2

Abstract

Ein Variolinsensystem enthält eine negative erste Linsengruppe, eine positive zweite Linsengruppe und eine negative dritte Linsengruppe. Die Brennweitenänderung erfolgt durch Bewegen der ersten, der zweiten und der dritten Linsengruppe in Richtung der optischen Achse. Die negative erste Linsengruppe besteht aus einem negativen einzelnen Linsenelement, das eine objektseitige konkave Fläche hat. Es ist folgende Bedingung erfüllt: DOLLAR A -1 < r1/fW < -0,3 (1) DOLLAR A worin DOLLAR A r1 den Krümmungsradius der objektseitigen konkaven Fläche des negativen einzelnen Linsenelementes und DOLLAR A fW die Brennweite des gesamten Variolinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein drei Linsengruppen umfassendes Variolinsensystem für eine Kompaktkamera. Insbesondere betrifft die Erfindung das Vergrößern des Bildwinkels bei der Einstellung kürzester Brennweite.

Im Gegensatz zu einem Variolinsensystem einer einäugigen Spiegelreflexkamera, in der Raum für einen Schnellrückklappspiegel hinter dem Aufnahmelinsensystem vorhanden sein muss, ist bei einem Variolinsensystem einer Kompaktkamera eine lange hintere Schnittweite nicht erforderlich. Bei einer Kompaktkamera kommt deshalb ein Telelinsensystem zum Einsatz, das eine Linsengruppe mit positiver Brechkraft, im Folgenden als positive Linsengruppe bezeichnet, und eine Linsen gruppe mit negativer Brechkraft, im Folgenden als negative Linsengruppe be zeichnet, in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen umfasst. Dagegen kommt in einer einäugigen Spiegelreflexkamera ein Retrofokus-Linsensystem zum Einsatz, das eine negative Linsengruppe und eine positive Linsengruppe in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen umfasst.

In einem herkömmlichen Tele-Variolinsensystem einer Kompaktkamera beträgt der halbe Bildwinkel bei der Einstellung kürzester Brennweite höchstens etwa 30°. Ein drei Linsengruppen umfassendes Variolinsensystem, das einen halben Bild winkel von mehr als 35° bei der Einstellung kürzester Brennweite bereitstellt, ist bisher nicht bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein miniaturisiertes, drei Linsengruppen umfassen des Variolinsensystem für eine Kompaktkamera anzugeben, das einen halben Bildwinkel von mehr als 35° bei der Einstellung kürzester Brennweite bereitstellt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Variolinsensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 die Linsenanordnung eines Variolinsensystems als erstes Ausfüh rungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite,

Fig. 2A, 2B, 2C und 2D in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretende Aberrationen,

Fig. 3 die Linsenanordnung des Variolinsensystems gemäß erstem Ausfüh rungsbeispiel bei einer Zwischenbrennweite in einem kurzbrennwei tigen Zoombereich Zw,

Fig. 4A, 4B, 4C und 4D in der Linsenanordnung nach Fig. 3 auftretende Aberrationen,

Fig. 5 eine andere Linsenanordnung des Variolinsensystems gemäß er stem Ausführungsbeispiel bei einer Zwischenbrennweite in einem langbrennweitigen Zoombereich Zt,

Fig. 6A, 6B, 6C und 6D in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretende Aberrationen,

Fig. 7 die Linsenanordnung des Variolinsensystems gemäß erstem Ausfüh rungsbeispiel bei der Einstellung längster Brennweite,

Fig. 8A, 8B, 8C und 8D in der Linsenanordnung nach Fig. 7 auftretende Aberrationen,

Fig. 9 die Linsenanordnung eines Variolinsensystems als zweites Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 10A, 10B, 10C und 10D in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen bei der Einstellung kürzester Brennweite,

Fig. 11A, 11 B, 11C und 11 D in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen bei einer Zwischenbrennweite,

Fig. 12A, 12B, 12C und 12D in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen bei der Einstellung längster Brennweite,

Fig. 13 eine Linsenanordnung eines Variolinsensystems als drittes Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 14A, 14B, 14C und 14D in der Linsenanordnung nach Fig. 13 auftretende Aberrationen bei der Einstellung kürzester Brennweite,

Fig. 15A, 15B, 15C und 15D in der Linsenanordnung nach Fig. 13 auftretende Aberrationen bei einer Zwischenbrennweite,

Fig. 16A, 16B, 16C und 16D in der Linsenanordnung nach Fig. 13 auftretende Aberrationen bei der Einstellung längster Brennweite,

Fig. 17 schematische Verstellwege der Linsengruppen des Variolinsensy stems gemäß erstem Ausführungsbeispiel,

Fig. 18 andere Verstellwege der Linsengruppen des Variolinsensystems gemäß erstem Ausführungsbeispiel, und

Fig. 19 Verstellwege der Linsengruppen des Variolinsensystems gemäß zweitem und drittem Ausführungsbeispiel.

Das drei Linsengruppen umfassende Variolinsensystem nach der Erfindung kann auf ein System angewendet werden, das, wie in den Fig. 17, 18 und 19 gezeigt, (i) aus einer negativen ersten Linsengruppe 10, einer positiven zweiten Linsengruppe 20 und einer negativen dritten Linsengruppe 30 in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen besteht und (ii) eine Brennweitenänderung, d. h. eine Zoomoperation vornimmt, indem die erste bis dritte Linsengruppe längs der optischen Achse bewegt werden.

In den in den Fig. 17 bis 19 dargestellten Verstellwegen der Linsengruppen zeigt Fig. 17 Verstellwege, die bei einer Zwischenbrennweite fm unstetig, d. h. diskonti nuierlich sind, also bei der Zwischenbrennweite gleichsam "umgeschaltet" werden. Bei der Brennweitenänderung ausgehend von der Einstellung kürzester Brenn weite fw hin zur Einstellung längster Brennweite ft bewegen sich die negative erste Linsengruppe 10, die positive zweite Linsengruppe 20 und die negative dritte Linsengruppe 30 wie folgt:

1. [1] In einem Brennweitenbereich Zw, der im Folgenden als erster Brennweitenbe reich oder kurzbrennweitiger Zoombereich bezeichnet wird und durch die kürzeste Brennweite fw und die Zwischenbrennweite fm begrenzt ist, werden die negative erste Linsengruppe 10, die positive zweite Linsengruppe 20 und die negative dritte Linsengruppe 30 auf das Objekt zubewegt, wobei die erste Linsengruppe 10 und die zweite Linsengruppe 20 einen Abstand d1 voneinander beibehalten (erster Zustand);
2. [2] Bei der Zwischenbrennweite fm werden die erste bis dritte Linsengruppe 10 bis 30 um eine vorbestimmte Strecke auf das Bild zubewegt, wodurch die Zwischen brennweite fm auf eine Umschalt-Zwischenbrennweite fm' geändert wird und der Abstand d1 zwischen der ersten Linsengruppe 10 und der zweiten Linsengruppe 20 auf einen kleineren Abstand d2 verkürzt wird (zweiter Zustand);
3. [3] In einem Brennweitenbereich Zt, der im Folgenden als zweiter Brennweitenbe reich oder als langbrennweitiger Zoombereich bezeichnet wird und durch die Umschalt-Zwischenbrennweite fm' und die längste Brennweite ft begrenzt ist, werden die erste bis dritte Linsengruppe 10 bis 30 auf das Objekt zubewegt, wobei die erste Linsengruppe 10 und die zweite Linsengruppe 20 ihren Abstand d2 voneinander beibehalten (zweiter Zustand).

Die Zwischenbrennweite fm gehört zu dem ersten Brennweitenbereich Zw, und die Umschalt-Zwischenbrennweite fm' ist als Brennweite definiert, die man erhält, wenn (i) die erste Linsengruppe 10 und die dritte Linsengruppe 30 auf das Objekt zubewegt werden und (ii) der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe 10 und der zweiten Linsengruppe 20 auf den Abstand d2 verkürzt wird.

Eine Blende S bewegt sich bei der Brennweitenänderung zusammen mit der zweiten Linsengruppe 20.

Die Verstellwege für die erste Linsengruppe 10, die zweite Linsengruppe 20 und die dritte Linsengruppe 30 sind in Fig. 17 als gerade Linien dargestellt. Jedoch sind die tatsächlichen Verstellwege nicht immer gerade Linien.

Die Scharfeinstellung wird vorgenommen, indem die erste Linsengruppe 10 und die zweite Linsengruppe 20 unabhängig von den Brennweitenbereichen als Ein heit bewegt werden.

Die in Fig. 17 gezeigten Verstellwege der Linsengruppen sind bei der Zwischen brennweite fm und der Umschalt-Zwischenbrennweite fm' mit einer Diskontinuität, d. h. einer Unstetigkeit versehen. Indem jedoch die Positionen der ersten Linsen gruppe 10, der zweiten Linsengruppe 20 und der dritten Linsengruppe 30 bei der Einstellung kürzester Brennweite fw, der Zwischenbrennweite fm, der Umschalt- Zwischenbrennweite fm' bzw. der längsten Brennweite ft geeignet festgelegt werden, erhält man Lösungen, mit denen eine korrekte Bilderzeugung möglich ist. Durch die Verstellwege der Linsengruppen mit solchen Lösungen kann ein Vario linsensystem angegeben werden, das miniaturisiert ist und ein hohes Brennwei tenverhältnis hat.

In Fig. 18 geben die schwarzen Punkte diejenigen Positionen an, an denen die jeweilige Linsengruppe anzuhalten ist, und zwar für den Fall, dass diese Anhalt positionen schrittweise längs der in Fig. 17 gezeigten Verstellwege festgelegt sind. In Fig. 18 sind diese Punkte durch glatte, gekrümmte Linien miteinander verbun den.

In einem tatsächlich eingesetzten mechanischen Aufbau kann jede Linsengruppe längs solch glatter, gekrümmter Linien bewegt werden.

Fig. 19 zeigt die Verstellwege der Linsengruppen für den Fall, dass keine Um schalt-Zwischenbrennweite vorgesehen ist. Bei der Brennweitenänderung ausge hend von der Einstellung kürzester Brennweite fw hin zur Einstellung längster Brennweite ft bewegen sich sämtliche Linsengruppen 10 bis 30 auf das Objekt zu, während ihre gegenseitigen Abstände variiert werden. Die Blende S ist zwischen der zweiten Linsengruppe 20 und der dritten Linsengruppe 30 vorgesehen und bewegt sich bei der Brennweitenänderung zusammen mit der zweiten Linsen gruppe 20.

Ein Merkmal der vorgestellten Ausführungsbeispiele besteht darin, dass die negative erste Linsengruppe 10 aus einem negativen einzelnen Linsenelement, vorzugsweise einem negativen Meniskuslinsenelement, mit einer dem Objekt zugewandten konkaven Fläche (Linsenfläche Nr. 1) besteht, und zwar unter der Voraussetzung, dass die erste Linsengruppe 10 eine der drei Linsengruppen ist, die ein Variolinsensystem bilden, in dem jede Linsengruppe längs der in den Fig. 17 bis 19 gezeigten Verstellwege bewegt werden kann. Ist in einem drei Linsen gruppen umfassenden Weitwinkel-Variolinsensystem mit einem halben Bildwinkel von mehr als 35° bei der Einstellung kürzester Brennweite die Zahl der die erste Linsengruppe 10 bildenden Linsenelemente größer und damit die erste Linsen gruppe 10 dicker, so müssen der Durchmesser der ersten Linsengruppe 10 und der der zweiten Linsengruppe 20 vergrößert werden, um die Randbeleuchtung zu sammeln. Mit größer werdendem Durchmesser einer Linsengruppe nimmt jedoch auch die Höhe der Kamera zu, so dass deren Miniaturisierung schwierig wird. Indem die erste Linsengruppe 10 als negatives einzelnes Linsenelement, vor zugsweise als negatives Meniskuslinsenelement, mit dem Objekt zugewandter konkaver Fläche (Linsenfläche Nr. 1) ausgebildet wird, kann eine Zunahme des Durchmessers der ersten Linsengruppe 10, d. h. der am weitesten vorne angeord neten Linsengruppe, unter Sicherstellung ausreichender Randbeleuchtung ver mieden werden. Das oben erläuterte, drei Linsengruppen umfassende Variolin sensystem kann auch auf ein Linsensystem angewendet werden, das einen halben Bildwinkel von weniger als 30° bei der Einstellung kürzester Brennweite hat.

Die Bedingung (1) des Anspruchs 1 spezifiziert das negative einzelne Linsenele ment in der Weise, dass die Dicke der negativen ersten Linsengruppe 10 verrin gert wird, und zwar unter der Voraussetzung, dass die erste Linsengruppe 10 aus dem negativen einzelnen Linsenelement, vorzugsweise einem negativen Menis kuslinsenelement, besteht, das die dem Objekt zugewandte konkave Fläche (Linsenfläche Nr. 1) hat. Indem Bedingung (1) erfüllt ist, ist bei der Einstellung kürzester Brennweite mit einem großen Bildwinkel die Randbeleuchtung sicherge stellt, und es kann ein Anstieg des Durchmessers der ersten Linsengruppe 10, d. h. der am weitesten vorne angeordneten Linsengruppe, vermieden werden. Übersteigt r1/W die obere Grenze der Bedingung (1), so wird der Krümmungsra dius der ersten Fläche so klein, dass die Fertigung des negativen einzelnen Lin senelementes unmöglich wird oder dass die Anforderung, die erste Fläche (Lin senfläche Nr. 1) als konkave Fläche auszubilden, nicht erfüllt werden kann, so dass die Randbeleuchtung nicht gewährleistet ist.

Unterschreitet r1/fW die untere Grenze der Bedingung (1), so ist die Divergenzwir kung der ersten Fläche gering, und der Durchmesser der ersten Linsengruppe 10 muss vergrößert werden, um eine Randbeleuchtung zu gewährleisten.

Die Bedingung (2) des Anspruchs 3 gibt die Abbe-Zahl zur Korrektion der chroma tischen Aberration in sämtlichen Zoombereichen an, da die erste Linsengruppe 10 aus dem negativen einzelnen Linsenelement besteht.

Ist die Bedingung (2) nicht erfüllt, so wird die Korrektion der chromatischen Aber iration durch das negative einzelne Linsenelement in sämtlichen Zoombereichen schwierig.

Die Bedingung (3) des Anspruchs 4 gibt den Brechungsindex des die erste Lin sengruppe 10 bildenden negativen einzelnen Linsenelementes an. Ist der Krüm mungsradius der ersten Fläche des negativen einzelnen Linsenelementes zu klein, so machen sich die in diesem Linsenelement selbst auftretenden Aberratio nen bemerkbar, wodurch die durch die Brennweitenänderung verursachten Aber rationsschwankungen zunehmen. Außerdem wird die Fertigung des negativen einzelnen Linsenelementes schwierig.

Ist die Bedingung (3) nicht erfüllt, so machen sich die in dem negativen einzelnen Linsenelement auftretenden Aberrationen bemerkbar, wodurch die durch die Brennweitenänderung verursachten Aberrationsschwankungen zunehmen. Der Grund hierfür besteht darin, dass der Krümmungsradius der ersten Fläche des negativen einzelnen Linsenelementes kleiner gehalten werden muss, um mit einem kleineren Brechungsindex die gewünschte Brechkraft aufrechtzuerhalten.

Die Bedingung (4) des Anspruchs 5 gibt die Verstellstrecke der ersten Linsen gruppe, d. h. des negativen einzelnen Linsenelementes an. Soll eine Kamera unter der Vorgabe, den Bildwinkel bei der Einstellung kürzester Brennweite zu vergrö ßern, miniaturisiert werden, und soll ein Brennweitenverhältnis von mehr als 4 erreicht werden, so muss die Verstellstrecke der ersten Linsengruppe verringert werden.

Übersteigt fT/f1G die obere Grenze der Bedingung (4), so wird die Verstellstrecke des negativen einzelnen Linsenelementes größer, und eine Miniaturisierung der Kamera ist nicht möglich.

Unterschreitet fT/f1G die untere Grenze der Bedingung (4), so wird die Brechkraft des negativen einzelnen Linsenelementes so stark, dass die in ihm auftretenden Aberrationen und die Aberrationsschwankungen bei der Brennweitenänderung zunehmen.

Die Bedingung (5) des Anspruchs 6 dient der Verringerung der Durchmesser der ersten Linsengruppe 10 und der zweiten Linsengruppe 20. Wird der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe 10 und der zweiten Linsengruppe 20 infolge eines Anstiegs der Verstellstrecken der Linsengruppen größer, um ein Brennwei tenverhältnis von mehr als 4 zu erhalten, so müssen die Durchmesser der ersten Linsengruppe 10 und der zweiten Linsengruppe 20 vergrößert werden, um die Randbeleuchtung zu gewährleisten. Dies gilt insbesondere bei der Einstellung kürzester Brennweite.

Übersteigt (d12W - d12T)/fW die obere Grenze der Bedingung (5), so nimmt der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe 10 und der zweiten Linsengruppe 20 zu, und eine Miniaturisierung der Kamera ist nicht möglich.

Unterschreitet (d12VV - d12T)/fW die untere Grenze der Bedingung (5), so nimmt die Zoomwirkung der ersten Linsengruppe 10 und die der zweiten Linsengruppe 20 ab, und ein höheres Brennweitenverhältnis kann nicht erreicht werden.

Die Bedingung (6) des Anspruchs 7 dient der Vergrößerung des Bildwinkels bei der Einstellung kürzester Brennweite, d. h. der Verkürzung der Brennweite in der kurzbrennweitigen Grenzeinstellung.

Überschreitet y/fW die obere Grenze der Bedingung (6), so kann der Bildwinkel bei der Einstellung kürzester Brennweite nicht vergrößert werden.

Die Bedingung (7) des Anspruchs 8 dient dazu, ein Brennweitenverhältnis von mehr als 4 zu erhalten.

Übersteigt fT/fW die obere Grenze der Bedingung (7), so kann ein Brennweiten verhältnis von mehr als 4 nicht erreicht werden.

Die Bedingung (8) des Anspruchs 9 spezifiziert eine asphärische Fläche in der positiven zweiten Linsengruppe 20 für den Fall, dass letztere ein Linsenelement mit mindestens einer asphärischen Fläche enthält. Indem in der positiven zweiten Linsengruppe 20 ein Linsenelement vorgesehen wird, das mindestens eine as phärische Fläche hat, kann die Zahl der Linsenelemente der zweiten Linsengrup pe 20 verringert werden, und es können die sphärischen Aberrationen insbeson dere bei der Einstellung kürzester Brennweite korrigiert werden.

Übersteigt ΔIASP die obere Grenze der Bedingung (8), so nimmt die Korrektions wirkung der asphärischen Fläche hinsichtlich der sphärischen Aberration ab, und die diesbezügliche Korrektion ist ungenügend.

Unterschreitet ΔIASP die untere Grenze der Bedingung (8), so wird der Asphäri zitätswert größer, wodurch die Fertigung des die asphärische Fläche aufweisen den Linsenelementes schwierig wird.

Die Bedingung (9) des Anspruchs 10 spezifiziert eine asphärische Fläche in der negativen dritten Linsengruppe 30 für den Fall, dass letztere ein Linsenelement mit mindestens einer asphärischen Fläche enthält. Indem in der negativen dritten Linsengruppe 30 ein Linsenelement mit mindestens einer asphärischen Fläche vorgesehen wird, kann die Zahl der Linsenelemente der dritten Linsengruppe 30 verringert werden, und es kann die Verzeichnung insbesondere bei der Einstel lung kürzester Brennweite korrigiert werden.

Übersteigt ΔVASP die obere Grenze der Bedingung (9), so nimmt der Asphärizi tätswert zu, wodurch die Fertigung des die asphärische Fläche aufweisenden Linsenelementes schwierig wird.

Unterschreitet ΔVASP die untere Grenze der Bedingung (9), so nimmt die Korrek tionswirkung der asphärischen Fläche hinsichtlich der Verzeichnung ab, wodurch die diesbezügliche Korrektion ungenügend wird.

Im Folgenden werden spezielle numerische Daten für die vorgestellten Ausfüh rungsbeispiele angegeben. In den Diagrammen der chromatischen Aberration (chromatische Längsaberration), dargestellt durch die sphärische Aberration, geben die durchgezogene Linie und die beiden Arten von gestrichelten Linien die sphärische Aberration bei der d-, der g- bzw. der C-Linie an. In den Diagrammen der chromatischen Queraberration geben die beiden gestrichelten Linien den Abbildungsmaßstab (Vergrößerung) bei der g- bzw. der C-Linie an. Die d-Linie fällt als Basislinie mit der Ordinate zusammen. S bezeichnet das Sagittalbild, M das Meridionalbild. In den Tabellen bezeichnet F_NO die F-Zahl, f die Brennweite des gesamten Variolinsensystems, W den halben Bildwinkel (°), f_B die hintere Schnitt weite (entsprechend der Luftdicke oder dem Luftabstand ausgehend von der am weitesten objektseitig angeordneten Fläche bis zur Bildebene), r den Krümmungs radius, d die Linsenelementdicke oder den Abstand zwischen den Linsenelemen ten, N_d den Brechungsindex bei der d-Linie und v die Abbe-Zahl.

Eine asphärische Fläche, die zur optischen Achse symmetrisch ist, ist wie folgt definiert:
x = cy²/(1+[1-{1+K}c²y²]^1/2)+A4y⁴+A6y⁶+A8y⁸+A10y¹⁰. . .
worin
c die Krümmung (1/r) der asphärischen Fläche im Scheitel,
y den Abstand von der optischen Achse,
K die Kegelschnittkonstante sowie
A4 den Asphärenkoeffizienten vierter Ordnung,
A6 den Asphärenkoeffizienten sechster Ordnung,
A8 den Asphärenkoeffizienten achter Ordnung, und
A10 den Asphärenkoeffizienten zehnter Ordnung bezeichnet.

Der Zusammenhang zwischen den Asphärenkoeffizienten und den Aberrations koeffizienten wird im Folgenden erläutert.

1. Die Form einer asphärischen Fläche ist wie folgt definiert:
x = cy²/(1+[1-{1+K}c2y²]^1/2)+A4y⁴+A6y⁶+A8y⁸+A10y¹⁰. . .
worin
x den Abstand der asphärischen Fläche von der Tangentialebene an den Scheitel der Linsenfläche,
y den Abstand von der optischen Achse,
c die Krümmung (1r) der asphärischen Fläche im Scheitel und
K die Kegelschnittkonstante bezeichnet.
2. Um die Aberrationskoeffizienten zu erhalten, wird in dieser Gleichung folgende Substitution vorgenommen, um K durch 0 zu ersetzen (Bi = Ai, wenn K = 0):
B4 = A4+Kc³/8;
B6 = A6+(K2+2K)c⁵/16;
B8 = A8+5(K3+3K2+3K)c⁷/128
B10 = A10+7(K⁴+4K³+6K²+4K)c⁹/256
Man erhält so folgende Gleichung:
x = cy²/[1+[1-c²y²]^1/2+B4y⁴+B6y⁶+B8y⁸+B10y¹⁰+. . .
3. Um die Brennweite f auf 1,0 zu normieren, wird folgendes betrachtet:
X = x/f; Y = y/f; C = f.c;
α4 = f³B4; α6 = f⁵B6; α8 = f⁷B8; α10 = f⁹B10
Man erhält so folgende Gleichung:
X = CY²/[1+[1-C²Y²]^1/2]+α4Y⁴+α6Y⁶+α8Y⁸+α10Y¹⁰+. . .
4. Es wird Φ = 8 (N' - N)α4 festgelegt, und die Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung sind wie folgt festgelegt:
I bezeichnet den Koeffizienten der sphärischen Aberration,
II bezeichnet den Komakoeffizienten,
III bezeichnet den Astigmatismuskoeffizienten,
IV bezeichnet den Krümmungskoeffizienten der Sagittalbildfläche, und
V bezeichnet den Verzeichnungskoeffizienten.

So ist der Einfluss des Koeffizienten (α4) vierter Ordnung der asphärischen Flä che auf jeden Aberrationskoeffizienten wie folgt festgelegt:
DI = h⁴Φ
ΔII = h³kΦ
ΔIII = h²k²Φ
ΔIV = h²k²Φ
ΔV = hk³Φ
worin
h1 die Höhe bezeichnet, in der ein paraxialer Axialstrahl (Randstrahl) auf die erste Fläche des die asphärische Fläche enthaltenden Linsensystems trifft,
h die Höhe bezeichnet, in der der paraxiale Axialstrahl auf die asphärische Fläche trifft, wenn die Höhe h1 gleich 1 ist,
k1 die Höhe bezeichnet, in der ein paraxialer Außeraxialstrahl (Hauptstrahl), der durch die Mitte der Eintrittspupille tritt, auf die erste Fläche des die asphärische Fläche enthaltenden Linsensystems trifft,
k die Höhe bezeichnet, in der der paraxiale Außeraxialstrahl auf die asphärische Fläche fällt, wenn die Höhe k1 gleich -1 ist,
N' den Brechungsindex eines bezüglich der asphärischen Fläche bildseitigen Mediums bezeichnet, und
N den Brechungsindex eines bezüglich der asphärischen Fläche objektseitigen Mediums bezeichnet.

Ausführungsbeispiel 1

Die Fig. 1 bis 8D zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das erste Ausführungsbeispiel wird auf ein Variolinsensystem angewendet, dessen Ver stellwege der Linsengruppen in Fig. 17 oder Fig. 18 gezeigt sind. Fig. 1 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei der Einstellung kürzester Brenn weite. Fig. 3 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei einer Zwi schenbrennweite (f = 50,0) im kurzbrennweitigen Zoombereich Zw. Fig. 5 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei einer Zwischenbrennweite (f = 70,0) in dem langbrennweitigen Zoombereich Zt. Fig. 7 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite. Die Fig. 2A bis 2D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretende Aberrationen. Die Fig. 4A bis 4D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 3 auftretende Aberrationen. Die Fig. 6A bis 6D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretende Aberratio nen. Die Fig. 8A bis 8D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 7 auftretende Aberrationen. Tabelle 1 zeigt die numerischen Daten des ersten Ausführungsbei spiels. Die numerischen Daten in den Tabellen 1, 2 und 3 geben den Wert f (105,00) an, bei dem das Brennweitenverhältnis bezüglich der Brennweite in der kurzbrennweitigen Grenzeinstellung etwa 3,5 wird. Ferner geben sie die der Brennweite von 105,00 entsprechenden Werte für F_NO, W, f_B und d an. Die Lin senflächen Nr. 1 und 2 definieren die negative erste Linsengruppe 10, die Linsen flächen Nr. 3 bis 7 die positive zweite Linsengruppe 20 und die Linsenflächen 8 bis 11 die negative dritte Linsengruppe 30. Die zweite Linsengruppe 20 enthält ein aus einem positiven Linsenelement und einem negativen Linsenelement beste hendes Kittglied sowie ein positives Linsenelement, die in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen angeordnet sind. Die dritte Linsengruppe 30 enthält ein positi ves Linsenelement und ein negatives Linsenelement in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen. Eine Blende S ist 1,0 mm hinter der zweiten Linsengruppe 20 (Linsenfläche Nr. 7) vorgesehen.

Tabelle 1

Ausführungsbeispiel 2

Die Fig. 9 bis 12D zeigen das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel wird auf ein Variolinsensystem angewendet, dessen Verstellstrecken der Linsengruppen in Fig. 19 gezeigt sind. Fig. 9 zeigt die Lin senanordnung des Variolinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite. Die Fig. 10A bis 10D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen. Die Fig. 11A bis 11 D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen bei einer Zwischenbrennweite. Die Fig. 12A bis 12D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 9 auftretende Aberrationen bei der Einstellung längster Brennweite. In Tabelle 2 sind die numerischen Daten des zweiten Ausführungsbeispiels angegeben. Die grundlegende Linsenanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie in dem ersten Ausführungs beispiel. Die Blende S befindet sich 1,0 mm hinter der zweiten Linsengruppe 20 (Linsenfläche Nr. 7).

Tabelle 2

Ausführungsbeispiel 3

Die Fig. 13 bis 16D zeigen das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel wird auf ein Variolinsensystem angewendet, dessen Verstellstrecken der Linsengruppen in Fig. 19 dargestellt sind. Fig. 13 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei der Einstellung kürzester Brenn weite. Die Fig. 14A bis 14D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 13 auftre tende Aberrationen. Die Fig. 15A bis 15D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 13 auftretende Aberrationen bei einer Zwischenbrennweite. Die Fig. 16A bis 16D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 13 auftretende Aberrationen bei der Einstellung längster Brennweite. In Tabelle 3 sind die numerischen Daten des dritten Ausführungsbeispiels angegeben. Die grundlegende Linsenanordnung des dritten Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie in dem ersten Ausführungsbei piel. Die Blende S befindet sich 1,0 mm hinter der zweiten Linsengruppe 20 (Linsenfläche Nr. 7).

Tabelle 3

In Tabelle 4 sind die numerischen Werte der einzelnen Bedingungen für jedes Ausführungsbeispiel angegeben.

Tabelle 4

Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, erfüllen die numerischen Werte jedes Ausfüh rungsbeispiels alle Bedingungen. Wie weiterhin die Aberrationsdiagramme zeigen, sind die verschiedenen Aberrationen bei jeder Wellenlänge gut korrigiert.

Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, stellt die Erfindung ein miniaturisiertes, drei Linsengruppen umfassendes Variolinsensystem für eine Kompaktkamera bereit, das einen halben Bildwinkel von mehr als 35° bei der Einstellung kürzester Brennweite erreicht.

Claims

1. Variolinsensystem, mit einer negativen ersten Linsengruppe, einer positiven zweiten Linsengruppe und einer negativen dritten Linsengruppe, die in dieser Reihenfolge vom Objekt her gesehen angeordnet sind, wobei die Brennwei tenänderung durch Bewegen der ersten, der zweiten und der dritten Linsen gruppe in Richtung der optischen Achse erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die negative erste Linsengruppe aus einem negativen einzelnen Lin senelement besteht, das eine objektseitige konkave Fläche hat, und dass folgende Bedingung erfüllt ist:
-1 < r1/fW < -0,3 (1)
wobei
r1 den Krümmungsradius der objektseitigen konkaven Fläche des negativen einzelnen Linsenelementes und
fW die Brennweite des gesamten Variolinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet.

2. Variolinsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das negative einzelne Linsenelement mit der objektseitigen konkaven Fläche ein negatives Meniskuslinsenelement ist.

3. Variolinsensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
50 < νd (2)
worin
νd die Abbe-Zahl des negativen einzelnen Linsenelementes ist.

4. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
1,7 < nd (3)
worin
nd den Brechungsindex des negativen einzelnen Linsenelementes bei der d- Linie bezeichnet.

5. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
-5 < fT/f1G < -3 (4)
worin
fT die Brennweite des gesamten Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite, und
f1G die Brennweite des negativen einzelnen Linsenelementes bezeichnet.

6. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
0,05 < (d12W - d12T)/fW < 0,15 (5)
worin
d12W den Abstand zwischen dem negativen einzelnen Linsenelement und der zweiten Linsengruppe bei der Einstellung kürzester Brennweite, und
d12T den Abstand zwischen dem negativen einzelnen Linsenelement und der zweiten Linsengruppe bei der Einstellung längster Brennweite bezeich net.

7. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
0,6 < y/fW < 0,9 (6)
worin
y die diagonale Bildhöhe auf einer Filmfläche bezeichnet.

8. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
3,5 < fT/fW (7)
worin
fT die Brennweite des gesamten Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite, und
fW die Brennweite des gesamten Variolinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet.

9. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die positive zweite Linsengruppe ein Linsenelement mit mindestens einer asphärischen Fläche enthält und diese asphärische Fläche folgende Bedingung erfüllt:
- 30 < ΔIASP < -10 (8)
worin
ΔIASP den Wert der Änderung des Koeffizienten der sphärischen Aberration infolge der asphärischen Fläche unter der Bedingung bezeichnet, dass die Brennweite bei der Einstellung kürzester Brennweite auf 1,0 normiert ist.

10. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die negative dritte Linsengruppe ein Linsenelement mit mindestens einer asphärischen Fläche enthält und diese asphärische Fläche folgende Bedingung erfüllt:
0 < ΔVASP < 0,4 (9)
worin
ΔVASP den Wert der Änderung des Verzeichnungskoeffizienten infolge der asphärischen Fläche unter der Bedingung bezeichnet, dass die Brennweite bei der Einstellung kürzester Brennweite auf 1,0 normiert ist.