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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der optischen Abbildung, insbesondere ein Zoomobjektiv, das mit zwei Linsengruppen versehen ist, ein Verfahren zum Verwenden des Zoomobjektivs und eine Abbildungsvorrichtung, die das Zoomobjektiv umfasst.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Maschinensichtobjektive entwickeln sich hin zu weniger Linsen, geringeren Kosten, kompakter Struktur, geringerer Größe und höherer Abbildungsqualität. Solange keine asphärische Linse verwendet wird, bieten Kameraobjektive, die nur durch einige wenige Linsen gebildet sind, eine schlechte Abbildungsqualität, während Hochleistungslinsengruppen im Allgemeinen nicht die Anforderung einer geringen Größe erfüllen können. Aus der Druckschrift
CN 103777333A ist beispielsweise ein optisches Zoomobjektiv für Überwachungskameras mit großer Zielfläche und hoher Auflösung bekannt. Derzeit verwenden die meisten Zoomobjektive des Stands der Technik zwei oder drei Linsengruppen, die jeweils vier Linsen beinhalten, um das Zoomen zu ermöglichen, und weisen daher eine komplexe Struktur und hohe Kosten auf.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Zoomobjektiv bereitzustellen, das mit zwei Linsengruppen versehen ist und dessen Struktur einfach und dessen Kosten gering sind.
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Lösung der Aufgabe
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Technische Lösung
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Die von der Erfindung zum Beheben des genannten technischen Problems angewandte technische Lösung ist wie folgt:
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Ein Zoomobjektiv mit zwei Linsengruppen umfasst eine erste Linsengruppe mit einer negativen Wirkung, eine Aperturblende und eine zweite Linsengruppe mit einer positiven Wirkung, wobei die erste Linsengruppe, die Aperturblende und die zweite Linsengruppe nacheinander von einer Motivseite zu einer Bildseite koaxial angeordnet sind; die erste Linsengruppe umfasst eine erste Meniskuslinse mit einer negativen Wirkung, eine erste bikonkave Linse mit einer negativen Wirkung, und eine erste bikonvexe Linse mit einer positiven Wirkung, und die erste Halbmondlinse, die erste bikonkave Linse und die erste bikonvexe Linse nacheinander von einer Motivseite zu einer Bildseite koaxial angeordnet sind; die zweite Linsengruppe umfasst eine zweite bikonvexe Linse mit einer positiven Wirkung, eine zweite Meniskuslinse mit einer positiven Wirkung, eine zweite bikonkave Linse mit einer negativen Wirkung, eine dritte bikonvexe Linse mit einer positiven Wirkung, eine dritte Meniskuslinse mit einer negativen Wirkung, eine vierte Meniskuslinse mit einer negativen Wirkung und eine vierte bikonvexe Linse mit einer positiven Wirkung, und die zweite bikonvexe Linse, die zweite Meniskuslinse, die zweite bikonkave Linse, die dritte bikonvexe Linse, die dritte Meniskuslinse, die vierte Meniskuslinse und die vierte bikonvexe Linse sind nacheinander von einer Motivseite zu einer Bildseite koaxial angeordnet.
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Wahlweise sind die dritte bikonvexe Linse und die dritte Meniskuslinse kombiniert, um eine erste verkittete Linse mit einer positiven Wirkung zu bilden, und die vierte Meniskuslinse und die vierte bikonvexe Linse sind kombiniert, um eine zweite verkittete Linse mit einer positiven Wirkung zu bilden.
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Wahlweise erfüllt das Zoomobjektiv die folgende Bedingung: 1,2<|fG1|/fG2<2,0, wobei „fG1“ die Brennweite der ersten Linsengruppe bezeichnet und „fG2“ die Brennweite der zweiten Linsengruppe bezeichnet.
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Wahlweise erfüllt das Zoomobjektiv die folgende Bedingung: 1,8<|fG1|/ft<2,6, 0,9<fG2/ft<1,8, wobei „ft“ die Brennweite des Zoomobjektivs in einer Teleposition bezeichnet.
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Wahlweise erfüllt das Zoomobjektiv die folgende Bedingung:
- 2,4<fs/fG2<3,2, wobei „fs“ die effektive Brennweite der Linsen L21-L23 der zweiten Linsengruppe G2 bezeichnet.
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Wahlweise ist die Aperturblende des Zoomobjektivs zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe angeordnet und wird stationär gehalten.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verwenden des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen. Gemäß dem Verfahren wird die erste Linsengruppe zur Motivseite verschoben und die zweite Linsengruppe zur Bildseite verschoben, um das Zoomen zu ermöglichen.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Abbildungsvorrichtung, die das obenstehende Zoomobjektiv umfasst.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Vorteilhafte Wirkungen
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Die Erfindung weist die folgenden vorteilhaften Wirkungen auf: Es werden zwei Linsengruppen zum Zoomen verwendet, weshalb die komplexe Struktur wesentlich vereinfacht wird und eine gute Abbildungsqualität sichergestellt wird; alle Linsen sind aus sphärischem Glas hergestellt, weshalb die Abbildungsqualität gut ist; und die Größe ist gering und die Struktur kompakt.
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Figurenliste
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Kurzbeschreibung der mehreren Ansichten der Zeichnungen
- 1 ist ein Strukturdiagramm eines Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 ist ein Strukturdiagramm des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen in einem Weitwinkelzustand gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
- 3 ist ein Strukturdiagramm des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen in der Mitte gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
- 4 ist ein Strukturdiagramm des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen in einem Telezustand gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
- 5 ist ein Kurvendiagramm einer sphärischen Längsaberration des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen im Weitwinkelzustand gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 6 ist ein Kurvendiagramm einer sphärischen Längsaberration des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen in der Mitte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 7 ist ein Kurvendiagramm einer sphärischen Längsaberration des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen im Telezustand gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 8 ist ein MTF-Diagramm des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen im Weitwinkelzustand gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 9 ist ein MTF-Diagramm des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen in der Mitte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 10 ist ein MTF-Diagramm des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen im Telezustand gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- G1
- erste Linsengruppe;
- G2
- zweite Linsengruppe;
- L11
- erste Meniskuslinse; L12: erste bikonkave Linse;
- L13
- erste bikonvexe Linse;
- L21
- zweite bikonvexe Linse;
- L22
- zweite Meniskuslinse;
- L23
- zweite bikonkave Linse;
- L24
- dritte bikonvexe Linse;
- L25
- dritte Meniskuslinse;
- L26
- vierte Meniskuslinse;
- L27
- vierte bikonvexe Linse;
- S
- Aperturblende;
- H
- Glasscheibe.
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Ausführungsformen
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Der technische Inhalt, die Aufgaben und Wirkungen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen und begleitenden Zeichnungen erörtert.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst das Zoomobjektiv in dieser Ausführungsform eine erste Linsengruppe G1 mit einer negativen Wirkung und eine zweite Linsengruppe G2 mit einer positiven Wirkung, wobei die erste Linsengruppe G1 und die zweite Linsengruppe G2 nacheinander von einer Motivseite zu einer Bildseite koaxial entlang einem axial von links nach rechts einfallenden Licht angeordnet sind. Bei Verwendung des Zoomobjektivs wird die erste Linsengruppe G1 zur Motivseite verschoben und die zweite Linsengruppe G2 zur Bildseite verschoben, um das Zoomen zu ermöglichen. ist ein Strukturdiagramm des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen in einem Weitwinkelzustand gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung, ist ein Strukturdiagramm des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen in der Mitte gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung, und ist ein Strukturdiagramm des Zoomobjektivs mit zwei Linsengruppen in einem Telezustand gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt, verwendet das Zoomobjektiv mit zwei Linsengruppen dieser Ausführungsform zwei dynamisch zoomende Strukturen des Getriebetyps: die erste Linsengruppe G1 mit einer negativen Wirkung, eine Aperturblende S und die zweite Linsengruppe G2 mit einer positiven Wirkung, die nacheinander von einer Motivseite zu einer Bildseite koaxial angeordnet sind. Die erste Linsengruppe G1 mit einer negativen Wirkung umfasst eine erste Meniskuslinse L11 mit einer negativen Wirkung, eine erste bikonkave Linse L12 mit einer negativen Wirkung und eine erste bikonvexe Linse L13 mit einer positiven Wirkung, wobei die erste Meniskuslinse L11, die erste bikonkave Linse L12 und die erste bikonvexe Linse L13 nacheinander von einer Motivseite zu einer Bildseite koaxial angeordnet sind. Die zweite Linsengruppe G2 mit einer positiven Wirkung umfasst eine zweite bikonvexe Linse L21 mit einer positiven Wirkung, eine zweite Meniskuslinse L22 mit einer positiven Wirkung, eine zweite bikonkave Linse L23 mit einer negativen Wirkung, eine dritte bikonvexe Linse L24 mit einer positiven Wirkung, eine dritte Meniskuslinse L25 mit einer negativen Wirkung, eine vierte Meniskuslinse L26 mit einer negativen Wirkung und eine vierte bikonvexe Linse L27 mit einer positiven Wirkung, wobei die zweite bikonvexe Linse L21, die zweite Meniskuslinse L22, die zweite bikonkave Linse L23, die dritte bikonvexe Linse L24, die dritte Meniskuslinse L25, die vierte Meniskuslinse L26 und die vierte bikonvexe Linse L27 nacheinander von einer Motivseite zu einer Bildseite koaxial angeordnet sind. Ferner sind die dritte bikonvexe Linse L24 und die dritte Meniskuslinse L25 kombiniert, um eine erste verkittete Linse mit einer positiven Wirkung zu bilden, und die vierte Meniskuslinse L26 und die vierte bikonvexe Linse L27 sind kombiniert, um eine verkittete Linse mit einer positiven Wirkung zu bilden.
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Außerdem erfüllt das Zoomobjektiv die folgende Bedingung: 1,2<|fG1|/fG2<2,0, wobei „fG1“ die Brennweite der ersten Linsengruppe bezeichnet und „fG2“ die Brennweite der zweiten Linsengruppe bezeichnet.
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Außerdem erfüllt das Zoomobjektiv die folgende Bedingung: 1,8<|fG1|/ft<2,6, 0,9<fG2/ft<1,8, wobei „ft“ die Brennweite des Zoomobjektivs in einer Teleposition bezeichnet.
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Außerdem erfüllt das Zoomobjektiv die folgende Bedingung: 2,4<fs/fG2<3,2, wobei „fs“ die effektive Brennweite der Linsen L21-L23 der zweiten Linsengruppe G2 bezeichnet.
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Außerdem ist die Aperturblende des Zoomobjektivs zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 angeordnet und wird stationär gehalten.
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Bei dieser Lösung werden zwei Linsengruppen zum Zoomen verwendet, weshalb die komplexe Struktur wesentlich vereinfacht wird und eine gute Abbildungsqualität sichergestellt wird; alle Linsen sind aus sphärischem Glas hergestellt, weshalb die Abbildungsqualität gut ist; und die Größe ist gering und die Struktur kompakt.
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Tabelle 1 führt die detaillierten Parameter eines spezifischen Beispiels des Zoomobjektivs der Erfindung auf, wie etwa den Krümmungsradius, die Dicke, den Brechungsindex und die Streukoeffizienten der Linsen. Dabei sind die Flächennummern der Linsen nacheinander von der Motivseite zur Bildseite aufgelistet. Zum Beispiel bezeichnet „ S1 ‟die Fläche der ersten Linse
L11 hin zur Motivseite; „S2‟ bezeichnet die Fläche der ersten Linse
L11 hin zur Bildseite; „S‟ bezeichnet die Fläche der Aperturblende, „S20‟ bezeichnet die Fläche der Glasscheibe
H hin zur Motivseite und „S21‟ bezeichnet die Fläche der Glasscheibe
H hin zur Bildseite.
[Tabelle 1]
| Linsennummer | Flächennummer | Krümmungsradius (mm) | Dicke oder Abstand (mm) | Brechungsindex | Streuungskoeffizient |
| L11 | S1 | 26,675 | 1,51 | 1,95 | 18 |
| | S2 | 10,678 | 1,87 | | |
| L12 | S3 | -25,352 | 1,05 | 1,76 | 52,3 |
| | S4 | 25,352 | 1,52 | | |
| L13 | S5 | 23,908 | 2,36 | 1,85 | 23,8 |
| | S6 | -36,478 | D1 | | |
| S | S7 | ∞ | D2 | | |
| L21 | S8 | 45,699 | 1,67 | 1,88 | 40,1 |
| | S9 | -27,63 | 0,1 | | |
| L22 | S10 | 10,987 | 1,69 | 1,88 | 40,1 |
| | S11 | 24,061 | 0,88 | | |
| L23 | S12 | -35,542 | 1 | 1,73 | 28,3 |
| | S13 | 8,882 | 5,69 | | |
| L24 | S14 | 39,754 | 3,47 | 1,9 | 37,4 |
| | S15 | -7,874 | 1,05 | 1,75 | 35 |
| L25 | S16 | -28,533 | 0,1 | | |
| | S17 | 17,917 | 1,05 | 1,85 | 23,8 |
| L26 | S18 | 7,162 | 3,15 | 1,5 | 81,6 |
| L27 | S19 | -68,312 | D3 | | |
| H | S20 | ∞ | 1,6 | 1,52 | 64,1 |
| | S21 | ∞ | | | |
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Dabei bezeichnen die Dicke oder der Abstand ,, D1 ‟, „D2 ‟und „ D3 ‟jeweils den Abstand zwischen den zwei Flächen am Weitwinkelende, in der Mitte und am Teleende und sind in Tabelle 2 aufgeführt
[Tabelle 2]
| Dicke | Weitwinkelende (mm) | Mitte (mm) | Teleende (mm) |
| D1 | 17,26 | 8,41 | 2,83 |
| D2 | 3,99 | 2,83 | 1,67 |
| D3 | 9 | 10,16 | 11,32 |
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Die Brennweite f, der Aperturwert FNO, der Halbwinkel ω und die Bildhöhe Y des Zoomobjektivs am Weitwinkelende, in der Mitte und am Teleende in dieser Ausführungsform der Erfindung sind in Tabelle 3 aufgeführt.
[Tabelle 3]
| Parameter | Weitwinkelende | Mitte | Teleende |
| F (mm) | 8,0 | 10 | 12,0 |
| FNO | 2,48 | 2,57 | 2,69 |
| ω(°) | 20,727 | 19,295 | 16,355 |
| Y (mm) | 7,01 | 7,02 | 7,02 |
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Wellenlängendaten des Zoomobjektivs dieser Ausführungsform der Erfindung sind in Tabelle 4 aufgeführt.
[Tabelle 4]
| Parameter | Wellenlänge (mm) |
| 1 | 436 |
| 2 | 486 |
| 3 | 546 |
| 4 | 588 |
| 5 | 656 |
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Natürlich können die Linsen des Zoomobjektivs dieser Ausführungsform der Erfindung auch andere als die in den Tabellen oben aufgeführten Parameter aufweisen.
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5-7 sind Kurvendiagramme einer sphärischen Längsaberration des Zoomobjektivs am Weitwinkelende, in der Mitte und am Teleende gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In diesen Figuren stellen A, B, C, D und E jeweils Testkurven bei den Wellenlängen 436 nm, 486 nm, 546 nm, 588 nm und 656 nm dar.
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Wie in den Figuren gezeigt, wird die sphärische Längsaberration des Objektivs am Weitwinkelende, in der Mitte und am Teleende bei einem Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 436 nm und 656 nm jeweils innerhalb von 0,004 mm geregelt.
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Außerdem zeigen Versuche, dass, wenn sich das Zoomobjektiv dieser Ausführungsform am Weitwinkelende befindet, die Tangentenfeldwölbung und die Bogenvektorfeldwölbung des Lichtstrahls mit der Wellenlänge von 546 nm innerhalb von (-0,027 mm, 0,003 mm) geregelt werden und die Aberrationsrate innerhalb von (-4,1 %, 0 %) geregelt wird; wenn sich das Zoomobjektiv in der Mitte befindet, werden die Tangentenfeldwölbung und die Bogenvektorfeldwölbung des Lichtstrahls mit der Wellenlänge von 546 nm innerhalb von (-0,025 mm, 0,008 mm) geregelt und die Aberrationsrate wird innerhalb von (-2,5 %, 0 %) geregelt; und wenn sich das Zoomobjektiv am Teleende befindet, werden die Tangentenfeldwölbung und die Bogenvektorfeldwölbung des Lichtstrahls mit der Wellenlänge von 546 nm innerhalb von (-0,020 mm, 0,022 mm) geregelt und die Aberrationsrate wird innerhalb von (-1,6 %, 0 %) geregelt.
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Außerdem zeigen 8-10MTF (Modulationstransferfunktion)-Testkurven des Zoomobjektivs am Weitwinkelende, in der Mitte und am Teleende gemäß dieser Ausführungsform. Wie in den Figuren zu erkennen ist, beträgt die MTF in einem Blickkreis von 0,8 bei 215 Ip/mm mehr als 0,3, wenn sich das Zoomobjektiv dieser Ausführungsform am Weitwinkelende, in der Mitte und am Teleende befindet.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass die sphärische Längsaberration, die Bildfeldwölbung und die Aberration des Zoomobjektiv am Weitwinkelende, in der Mitte und am Teleende korrigiert werden und die lineare Schärfe der Transferfunktion gut ist. Außerdem wird die komplexe Struktur des Zoomobjektivs stark vereinfacht, während eine gute Abbildungsqualität sichergestellt wird; alle Linsen sind aus sphärischem Glas hergestellt, weshalb die Abbildungsqualität gut ist; und die Größe ist gering und die Struktur kompakt.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und sollen die Erfindung in keiner Weise einschränken. Ein Fachmann kann auf Grundlage des oben offenbarten technischen Inhalts bestimmte Änderungen und Abwandlungen vornehmen, um gleichwertige Ausführungsformen zu erzielen, ohne vom Inhalt der technischen Lösung der Erfindung abzuweichen. Alle einfachen Änderungen, gleichwertigen Variationen und Abwandlungen der obenstehenden Ausführungsformen, die gemäß dem technischen Gedanken der Erfindung erzielt werden, fallen ebenfalls in den Umfang der technischen Lösungen der Erfindung.
