DE4033293A1

DE4033293A1 - Zoomobjektivsystem fuer den einsatz an einer kompaktkamera mit einer weiten erfassung von winkeln

Info

Publication number: DE4033293A1
Application number: DE4033293A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Ito
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1991-04-25
Also published as: DE4033293C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zoomobjektivsystem, das geeignet ist für den Einsatz an einer Kompaktkamera und das weniger Beschränkungen in Bezug auf den Brennpunktabstand von der Linsenrückseite unterworfen ist als Zoomobjektivsysteme für den Einsatz an Einzellinsenreflexkameras. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein kompaktes und preiswertes Zoomobjektivsystem des 2-Gruppen-Typs, das ein Zoomverhältnis von nicht mehr als etwa 2 aufweist, das aber einen weiten Abdeckungsbereich von Winkeln, zum Beispiel 36°-37° als halber Blickwinkel am kurzen Brennweitenende besitzt.

Herkömmliche Zoomobjektsysteme für den Einsatz an einer Kompaktkamera werden in zwei Typen unterschieden (A) ein 2-Gruppen-Typ und (B) einen 3- oder 4-Gruppen-Typ.

Verglichen mit dem Typ (A), besitzt ein Zoomobjektivsystem des Typs (B) den Vorteil, daß es einen verhältnismäßig kleinen Betrag der Linsenbewegung erfordert, aber andererseits sind sie nicht nur sehr groß in ihren Abmessungen sondern auch komplex in ihrem Aufbau. Wegen diesen offensichtlichen Unterschieden zu Linsensystemen des 2-Gruppen-Typs, die von der vorliegenden Erfindung vorgestellt werden, wird Typ (B) folgenden nicht in Einzelheiten beschrieben.

Verglichen mit Typ (B) erfordern Zoomobjektivsysteme des Typs (A) ein etwas größeres Ausmaß an Linsenbewegung aber wegen ihrer einfachen Linsenkonfiguration und mechanischer Struktur besitzen Zoomobjektivsysteme des Typs (A) den Vorteil der Leichtigkeit bei der Größenreduzierung. Herkömmliche bekannte Zoomobjektivsysteme des 2-Gruppen-Typs umfassen Modell (A-1), das in den ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Nr. Sho-56-1 28 911, Sho-57-2 01 213, Sho-60-48 009, Sho-60-1 70 816 und Sho-60-1 91 216 beschrieben ist, Modell (A-2), das in den ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldungen Nr. Sho-62-90 611 und Sho-64-57 222 und Modell (A-3), das in den ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Nr. Sho-62-1 13 120 und Sho-62-2 64 019 beschrieben ist.

Bei dem Zoomobjektivsystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zerstreuendes Linsenelement als erste Linse verwendet und die ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. Sho-63-2 76 013 beschreibt ein ähnliches Telefotografie-Zoomobjektivsystem eines 2-Gruppen-Typs, bei dem ein zerstreuendes Linsenelement als erste Linse der ersten Gruppe verwendet wird.

Modell (A-1) besitzt einen kleinen Brennpunktabstand von der Linsenrückseite und erfordert einen großen hinteren Linsendurchmesser, so daß es das Problem besaß, daß die Gesamtgröße der Kamera, die dieses Linsensystem enthält, nicht reduziert werden kann. Ein weiteres Problem bei diesem Linsensystem besteht darin, daß innere Reflektionen zwischen der Filmebene und der letzten Linsenoberfläche und andere ungewünschte Phänomene mit großer Wahrscheinlichkeit auftreten.

Mit dem Ziel diese Probleme zu lösen, hat der Anmelder verbesserte Modelle des 2-Gruppen-Typs vorgeschlagen, deren Brennpunktabstand von der Linsenrückseite vergleichsweise groß ist im Hinblick auf ihren Einsatz an Kompaktkameras. Derart verbesserte Modelle sind (A-2), das eine 5-Gruppen-6-Elemente-Zusammensetzung aufweist und das für ein Zoomverhältnis von 1,5 bis 1,6 geeignet ist, und (A-3), das eine 6-Gruppen-7-Elemente-Zusammensetzung oder eine 7-Gruppen-8-Elemente-Zusammensetzung aufweist und das für ein Zoomverhältnis in der Größenordnung von 1,7 bis 2,5 geeignet ist. Diese Modelle reichen von einem 6-Elemente-Aufbau, geeignet für ein Zoomverhältnis von ca. 1,5 bis 1,6, bis zu einem 8-Elemente-Aufbau, geeignet für ein Zoomverhältnis von zumindest 2. Jedoch stellen sie einen halben Blickwinkel von nur ungefähr 30° am kurzen Brennweitenende bereit und sind hauptsächlich für Landschaftsfotografie vorgesehen. Mit anderen Worten sie sind nicht geeignet, die Anforderung zu erfüllen, Bilder mit weiten Winkeln an einer Kompaktkamera aufzunehmen. Ferner waren diese Vorschläge nicht geeignet, die Anforderung zu erfüllen, ein Zoomobjektivsystem für den Einsatz an einer Kompaktkamera bereitszustellen, das noch kompakter und preiswerter ist.

Das Zoomobjektivsystem, beschrieben in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. Sho-63-2 76 013 verwendet ein zerstreuendes Linsenelement als erste Linse, wie bei der vorliegenden Erfindung. Jedoch erfordert dieses den Einsatz von Linsen mit einem bestimmten Brechungsindexprofil, die bei der gegebenen Technologie zu geringen Kosten schwer herzustellen sind.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorerwähnten Probleme des Standes der Technik zu lösen und ihre Hauptaufgabe ist es, ein Zoomobjektivsystem bereitzustellen mit einem weiten Winkelbereich, das geeignet ist für den Einsatz an einer Kompaktkamera und das grundlegend eine Verbesserung zu dem Modell (A-2), beschrieben in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. Sho-64-57 222, dahingehend darstellt, daß das erreichbare Zoomverhältnis und der Objektivaufbau im wesentlichen der gleiche ist wie bei (A-2), das aber einen weiten erfaßten Winkelbereich, d. h. 36°-37° als halber Blickwinkel am kurzen Brennweitenende, aufweist, und das dennoch nicht nur kleiner in seiner Größe, sondern auch weniger teuer aufgrund des teuren Einsatzes eines niedrigbrechenden Indexglases oder Kunststoffmaterials ist.

Das Zoomobjektivsystem gemäß der vorliegenden Erfindung für den Einsatz an einer Kompaktkamera, das eine weite Abdeckung von Winkeln aufweist, umfaßt grundsätzlich, beginnend auf der Gegenstandsseite, eine erste Linsengruppe mit einer positiven Brennweite und eine zweite Linsengruppe mit einer negativen Brennweite und führt die Verstellung der Brennweite aus durch Veränderung des Abstandes zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe. Entsprechend einem ersten und breitesten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die erste Linsengruppe, beginnend auf der Gegenstandsseite, eine Untergruppe 1a mit negativer Brennweite und eine Untergruppe 1b mit positiver Brennweite, wobei die Untergruppe 1a zusammengesetzt ist aus zumindest zwei Linsenelementen, die ein zerstreuendes erstes Linsenelement auf der Gegenstandsseite und ein Meniskuslinsenelement auf der Bildseite einschließt, das eine zum Gegenstand hin gerichtete konkave Oberfläche mit großem Krümmungsradius und eine zum Bild gerichtete konvexe Oberfläche mit großem Krümmungsradius aufweist, wobei Untergruppe 1a zumindest eine asphärische Oberfläche aufweist, die ein unterschiedliches Ausmaß an Aspherizität im Hinblick auf einen paraaxialen Krümmungsradius in der Art aufweist, daß die folgende Bedingung (2) erfüllt ist, und wobei die Untergruppe 1a ferner die folgende Bedingung (1) erfüllt:

-0.5 < f_1G/f₁ 0 (1)

-50 < ΣΔI_1a < 0 (2)

Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Untergruppe 1b in der ersten Linsengruppe, zusammengesetzt aus einer bikonvexen Linse mit einer divergenten verklebten Oberfläche und einer zerstreuenden Meniskuslinse.

Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfüllt das Zoomobjektsystem ferner die folgenden Bedingungen:

0.7 < h₁/h_1aMAX < 1.0 (3)

-0.5 < f_1G/f_1a < 0.0 (4)

0.1 < d_2-a/f_s < 0.4 (5)

Entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind entweder die zerstreuende erste Linse auf der Gegenstandsseite der Untergruppe 1a oder die Meniskuslinse auf der Bildseite oder beide Linsen aus einem Kunststoffmaterial hergestellt; falls die erste Linse aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, ist die folgende Bedingung erfüllt:

(m_1a-2 · m_1b · m_2L)² < 0.3 (6)

falls die Meniskuslinse auf der Bildseite aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, ist die folgende Bedingung erfüllt:

(m_1b · m_2L - M_1a-2 · m_1b · m_2L)² < 0.3 (7)

falls sowohl die zerstreuende erste Linse auf der Gegenstandsseite als auch die Meniskuslinse auf der Bildseite aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sind, ist die folgende Bedingung erfüllt:

(M_1b · m_2L)² < 0.3 (8)

Entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die zweite Linsengruppe beginnend auf der Gegenstandsseite eine sammelnde Meniskuslinse 2-1 mit einer zum Bild gerichteten konvexen Oberfläche und eine zerstreuende Meniskuslinse 2-2 mit einer zum Gegenstand gerichteten konkaven Oberfläche und die Linsengruppe erfüllt die folgenden Bedingungen:

N_2G-1 < 1.65 (9)

Entsprechend einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Meniskuslinse auf der Gegenstandsseite der Untergruppe 1a aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und die Linse 2-1 in der zweiten Linsengruppe ist ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und erfüllt die folgende Bedingung:

(m_2-2L - m_2L)² < 0.5 (11)

Die Symbole in den Bedingungen (1) bis (11) haben die folgenden entsprechenden Definitionen:
f_1G: die Brennweite der ersten Linsengruppe;
f₁: die Brennweite der ersten Linse in der Untergruppe 1a;
ΣΔI_1a: der Gesamtbetrag der Veränderung in dem Koeffizienten einer sphärischen Aberration dritter Ordnung bewirkt durch die aspherische Oberfläche in Untergruppe 1a (d. h. ein Aberrationskoeffizient wie berechnet aufgrund der Annahme, daß die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung 1,0 ist);
h₁: die Höhe des Schnittpunkts der ersten Oberfläche in Untergruppe 1a mit paraxialen Achsstrahlen;
h_1aMAX: ein Maximalwert der Höhe, bei der paraxiale Achsstrahlen durch die Untergruppe 1a hindurchtreten;
f_1a: die Brennweite der Untergruppe 1a;
d_2-a: der Abstand von der zweiten Oberfläche der Untergruppe 1a zur letzten Oberfläche der Untergruppe 1a;
f_s: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung;
m_1a: die laterale Vergrößerung der Meniskuslinse auf der Bildseite der Untergruppe 1a;
m_1b: die laterale Vergrößerung der Untergruppe 1b;
m_2L: die laterale Vergrößerung der zweiten Linsengruppe in der Telestellung;
N_2G-1: der Brechungsindex an der d-Linie der Linse 2-1 in der zweiten Linsengruppe;
f_2G: die Brennweite der zweiten Linsengruppe;
f_2G-1: die Brennweite der Linse 2-1 in der zweiten Linsengruppe; und
m_2-2L: die laterale Vergrößerung der Linse 2-2 in der zweiten Linsengruppe in der Telestellung.

Die erste Linse in dem herkömmlichen Zoomobjektivsystem des 2-Gruppen-Typs für den Einsatz an einer Kompaktkamera war eine sammelnde Linse in nahezu allen Fällen. Im Gegensatz dazu ist das 2-Gruppen-Zoomobjektivsystem vom Telefototyp gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen gekennzeichnet durch den Einsatz einer zerstreuenden Linse (einschließlich einer mit Brechkraft 0) als erste Linse mit dem Ziel, einen weiten Winkel am Kurzbrennweitenende abzudecken, während ein verhältnismäßig langer Brennpunktabstand von Linsenrückseite sichergestellt ist.

Bei dem Zoomobjektivsystem, beschrieben in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. Sho-63-2 76 013, das eine zerstreuende Linse als erste Linse einsetzt, ist die erste Linsengruppe zusammengesetzt aus einer Linse mit negativem Brechungsindexprofil und einer Linse mit einem positiven Brechungsindexprofil. Wenn dieses Zoomobjektivsystem verglichen wird mit dem System der vorliegenden Erfindung, kann die Linse mit negativem Brechungsindexprofil in Entsprechung zur negativen Untergruppe 1a gesehen werden, die aus zumindest zwei Linsenelementen zusammengesetzt ist, wohingegen die Linse mit positivem Brechungsindexprofil der positiven Untergruppe 1b entspricht, die ebenfalls aus zumindest zwei Linsenelementen zusammengesetzt ist.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es wesentlich für das Ziel, eine weite Erfassung von Winkeln zu erreichen, das die Meniskuslinse auf der Bildseite der Untergruppe 1a eine konkave Oberfläche mit großer Krümmung, gerichtet zum Gegenstand und eine konvexe Oberfläche mit großer Krümmung, gerichtet zum Bild, aufweist (insbesondere, weil Bedingung (3) leicht erfüllt werden kann).

Um weiter das Zoomverhältnis zu vergrößern, das erreicht werden kann, ist die Meniskuslinse auf der Bildseite der Untergruppe 1a vorzugsweise in zwei Linsenelemente geteilt, wovon eines negativ (zerstreuend) und das andere positiv (sammelnd) ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, darin zeigen:

Fig. 1, 3, 5, 7, 9 und 11 vereinfachte Querschnittsansichten der Linsensysteme der Beispiele 1, 2, 3, 4, 5 und 6 in der Weitwinkelstellung, und

Fig. 2, 4, 6, 8, 10 und 12 grafische Ausdrucke der Aberrationskurven, die mit Linsensystemen der Beispiele 1, 2, 3, 4, 5 und 6 erzielt werden, wobei (a) den Zustand in der Weitwinkelstellung, (b) die Mittelwinkelstellung, und (c) die Telestellung zeigt.

Das Zoomobjektivsystem gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt einen verhältnismäßig langen Brennpunktabstand von der Linsenrückseite und stellt einen weiten Bereich von Winkeln am Kurzbrennweitenende im Hinblick auf den Einsatz an einer Kompaktkamera sicher. Die Gesamtlänge des Objektivsystems ist bemerkenswert reduziert und dennoch kann eine effektive Kompensation von Aberration durch die Verwendung preiswerten Glases und Kunststoffmaterials ebenso wie asphärischer Linsenoberflächen erreicht werden.

Bedingung (1) betrifft die Brechkraft der ersten Linse, die der charakteristischste Teil des Zoomobjektivsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Falls die obere Grenze diese Bedingung überschritten wird, wird die erste Linse keine negative Brennweite besitzen und demnach nicht in der Lage sein, eine weite Abdeckung von Winkeln am Kurzbrennweitenende sicherzustellen. Falls die untere Grenze der Bedingung nicht erreicht wird, wird die erste Linse eine unzulässig große zerstreuende Brechkraft aufweisen. Falls die Gesamtbrechkraft der ersten Linsengruppe positiv ist, wird die Belastung der positiven Untergruppe 2b übermäßig und die resultierenden Aberrationen höherer Ordnung sind zu groß, um effektiv innerhalb der ersten Linsengruppe kompensiert zu werden. Die zweite Linsengruppe, die eine vergrößerende Linse ist, wird einfach die Aberrationen vergrößern, die in der ersten Linsengruppe auftreten.

Bedingung (2) betrifft die asphärische Oberfläche in Untergruppe 1a. Durch die Verwendung einer asphärischen Oberfläche mit einem divergierenden Betrag von Asphärizität, im Hinblick auf paraxiale Krümmungsradien ist es nicht nur möglich eine effektive Kompensation der sphärischen Aberration innerhalb der ersten Linsengruppe zu erreichen, sondern es kann auch der Anteil der Veränderung der sphärischen Aberration reduziert werden, die während des Verstellens der Brennweite (Zoomvorgang) auftritt. Der Term "divergierend" bedeutet, daß der Radius der Krümmung abnimmt, wenn der Durchmesser einer konkaven Oberfläche zunimmt, wohingegen er zunimmt, wenn der Durchmesser einer konvexen Oberfläche zunimmt. Die obere Grenze der Bedingung (1) ist gleich oder kleiner als 0 und der Fall, bei dem sie 0 ist (Blechkraft 0) ist equivalent zur Aussage, daß die Untergruppe 1a eine negative Brechkraft in der Anwesenheit eines divergenten Anteils von Sphäriszität besitzt, der Bedingung (2) erfüllt. Falls die obere Grenze von Bedingung (2) überschritten wird, ist die asphärische Oberfläche nicht ausreichend wirksam beim Erreichen einer zufriedenstellenden Kompensation der Aberration. Falls die untere Grenze dieser Bedingung nicht erreicht wird, führt eine Überkompensation zu Aberrationen höherer Ordnung.

An dieser Stelle ist es erforderlich, zusätzliche Hinweise zur Größe der Veränderung in den Koeffizienten einer Aberration dritter Ordnung zu geben, die durch eine asphärische Oberfläche bewirkt wird. Die Form einer asphärischen Oberfläche wird im allgemeinen ausgedrückt durch die folgende Gleichung:

Für den Fall, daß die Brennweite f 1,0 ist oder falls

A₄ = f³α₄, A₆ = f⁵α₆, A₈ = f⁷α₈ und A₁₀ = f⁹α₁₀

in der Gleichung ersetzt werden, ergibt sich:

Der zweite und folgende Terme dieser Gleichung geben den Betrag der asphärischen Oberfläche an, und der Koeffizient A₄ im zweiten Term hat die folgende Beziehung zum Koeffizienten einer Sphäriszität Φ dritter Ordnung:

Φ = 8 (N′ - N)A₄

dabei ist N der Brechungsindex einer Linsenoberfläche, bevor sie asphärisch gemacht wurde und N′ der Brechungsindex derselben Oberfläche, nachdem sie asphärisch gemacht wurde.

Der Koeffizient einer Sphärizität dritter Ordnung führt die folgenden Beträge von Veränderung in die Koeffizienten verschiedener Aberrationen dritter Ordnung ein, entsprechend der Theorie der Aberrationen:

ΔI = h⁴Φ

ΔII = h³Φ

ΔIII = h²²Φ

ΔIV = h²²Φ

ΔV = h³Φ

dabei ist
I der Koeffizient der sphärischen Aberration;
II der Koeffizient der Asymetriefehler (Coma);
III der Koeffizient des Astigmatismus;
IV der Koeffizient der beschnittenen sphärischen Bildwölbung;
V der Koeffizient der Verzerrung;
h die Höhe des Schnittpunkts jeder Linsenoberfläche mit paraxialen Achsenstrahlen; und
die Höhe des Schnittpunkts jeder Linsenoberfläche mit paraxialen achsfernen Strahlen, die durch den Mittelpunkt der Pupille vorlaufen.

Die Form einer asphärischen Oberfläche kann auf verschiedene Art und Weise unter Verwendung von Konizitätskoeffizienten oder Termen ungradzahliger Ordnung ausgedrückt werden, und eine ausreichende Approximation kann unter Verwendung nur von Termen ungradzahliger Ordnung gemacht werden, falls y kleiner ist als ein paraxialer Radius der Krümmung. Demnach sollte darauf hingewiesen werden, daß man nicht vom Umfang der Erfindung abweichen kann, nur in den Gleichungen für die Form einer asphärischen Oberfläche verwendet werden, die zu den oben beschriebenen unterschiedlich sind.

Die Bedingungen (3), (4) und (5) betreffen alle die Untergruppe 1a in der ersten Linsengruppe. Wie bereits erwähnt ist das Zoomobjektivsystem gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen ein Telephoto-2-Gruppen-Typ, bei dem die erste Linsengruppe vom Retrofokus-Typ ist, mit einer zerstreuenden Linse auf der Gegenstandsseite. Bedingung (3) bestimmt das Verhältnis der Höhe des Schnitts der ersten Linsenoberfläche mit paraxialen Achsstrahlen zu einem maximalen Verhältnis der Höhe, bei dem paraxiale Achsstrahlen durch die Untergruppe 1a hindurchtreten.

Bedingung (4) erläutert die Anforderung, die von der Brechkraft der Untergruppe 1a erfüllt werden sollte. Falls die untere Grenze von entweder Bedingung (3) oder (4) überschritten wird, ist die erste Linsengruppe nicht vom Retrofokustyp und es ist schwierig, eine weite Erfassung von Winkeln am Kurzbrennweitenende zu erreichen. Das Ergebnis ist auch unvorteilhaft für den Zweck der Vergrößerung des Brennpunktabstands von der Linsenrückseite. Falls andererseits die untere Grenze von entweder Bedingung (3) oder (4) nicht erreicht wird, wird die negative Brechkraft der Untergruppe 1a unzulässig groß. Da die Gesamtbrechkraft der ersten Linsengruppe positiv ist, wird die Belastung der positiven Untergruppe 1b derart erhöht, daß es schwierig wird, die Aberrationen zu kompensieren, die innerhalb der ersten Linsengruppe auftreten.

Bedingung (5), die die Anforderung ausdrückt, die vom Abstand der divergenten zweiten Oberfläche der ersten Linse zur letzten Oberfläche der Untergruppe 1a erfüllt werden sollte, ist ebenfalls mit den Bedingungen (3) und (4) korreliert. Falls die obere Grenze der Bedingung (5) überschritten wird, ist das Ergebnis im Hinblick auf eine effektive Kompensation der Aberrationen vorteilhaft, da die Bedingungen (3) und (4) leicht erfüllt werden können. Jedoch nehmen die Gesamtlänge und das Gewicht des Objektivsystems zu und die Aufgabe, ein kompaktes leichtes System zu realisieren, kann nicht erfüllt werden. Falls die untere Grenze von Bedingung (5) nicht erreicht wird, steigt die Wahrscheinlichkeit, daß die untere Grenze von entweder Bedingung (3) oder (4) nicht erreicht wird an, wenn versucht wird, die erste Linsengruppe vom Retrofokustyp zu realisieren und Probleme der bereits zuvor erwähnten Art treten auf.

Eine weitere Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, falls Linsen mit einer vergleichsweise kleinen Brechkraft in sowohl der ersten als auch der zweiten Linsengruppe aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, die Größe der Defokussierung oder der Verschlechterung der Linsenfunktionalität klein ist, trotz möglicher Veränderungen der Temperatur oder Feuchtigkeit. Zusätzlich kann das Gesamtgewicht des Objektivsystems reduziert werden. Ferner ist es leicht eine asphärische Oberfläche von Kunststofflinsen herzustellen und dies trägt zu einer Verbesserung der Objektivfunktionen bei.

Ergänzende Hinweise sind auch erforderlich in Bezug auf den Betrag der Defokussierung bei Kunststofflinsen, der auftreten kann in Abhängigkeit von Veränderungen der Temperatur oder Feuchtigkeit. Kunststofflinsen zeigen temperatur- oder feuchtigkeitsabhängige Veränderungen im linearen Ausdehnungskoeffizienten des Brechungsindex, die zumindest 10mal größer sind als bei einfachen Glasmaterialien. Falls die Größe der Veränderung in der Brennweite einer Kunststofflinse beschrieben wird als Δf, kann der Betrag der Defokussierung Δp ausgedrückt werden durch

Δp = Δf (m′-m)²

dabei ist m′ die laterale Vergrößerung der Linsengruppe ausschließlich der und folgend auf die Kunststofflinse und m die laterale Vergrößerung der Kombination der Kunststofflinse und der folgenden Linsengruppe.

Demnach ist für den Fall, daß die zerstreuende Linse in Untergruppe 1a aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, m′ = m_1a-2 × m_1b × m_2L und m = 0 und der Betrag der Defokussierung in Abhängigkeit von Veränderungen der Temperatur der Feuchtigkeit wird unerwünscht groß, falls Bedingung (6) nicht eingehalten wird.

Für den Fall, daß die Meniskuslinse auf der Bildseite von Untergruppe 1a aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, wird m′ = m_1b × m_2L und m = m_1a-2 × m_1b × m_2L und der Betrag der Defokussierung als Auswirkung von Veränderungen der Temperatur oder Feuchtigkeit wird unerwünscht groß, falls Bedingung (7) nicht erfüllt ist.

Falls Untergruppe 1a zusammengesetzt ist aus einer zerstreuenden Linse und einer sammelnden Meniskuslinse, werden beide vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, da die Beträge der Defokussierung der beiden Linsen entgegengesetzt im Vorzeichen sind und sich gegenseitig aufheben. In diesem Fall ist m′ = m_1b × m_2L und m = 0 und der Betrag der Defokussierung als Auswirkung von Veränderungen der Temperatur oder Feuchtigkeit wird unzulässig groß, falls Bedingung (8) nicht erfüllt ist. Vom Blickpunbkt der Minimierung unerwünschter Effekte, wie zum Beispiel der Deformation von Kunststoffmaterial ist es wünschenswert, daß die Bedingungen (6) und (7) ebenfalls erfüllt sind. Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, daß, falls die erste Linsengruppe in Untergruppe 1a aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden soll, sie vorzugsweise mit einer Beschichtung oder einem Filter vor Oberflächenkratzern oder anderen Beschädigungen geschützt wird, die die Erscheinung der Linse beeinträchtigen.

Die vorangegangene Beschreibung betrifft die erste Linsengruppe, aber es sollte darauf hingewiesen werden, daß die Linsen in der zweiten Gruppe ebenfalls aus Glas oder Kunststoffmaterialien hergestellt werden können, die geringe Brechungsindizes aufweisen. Bedingungen (9) und (10) betreffen die sammelnde Meniskuslinse 2-1 auf der Gegenstandsseite der zweiten Linsengruppe. Falls Bedingung (9) nicht eingehalten wird, kann ein preiswertes Zoomobjektivsystem nicht realisiert werden, was eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung darstellt. Falls Bedingung (10) nicht eingehalten wird, wird die Brechkraft der Linse 2-1 so stark, daß falls sie aus einem Kunststoffmaterial wie zuvor beschrieben, hergestellt ist, der Betrag der Defokussierung oder Verschlechterung der Linsenfunktion als Auswirkung von Veränderungen der Temperatur oder Feuchtigkeit unerwünscht groß wird. Falls Bedingung (1) nicht eingehalten wird, wird die positive Brechkraft der Linse 2-1 so klein, daß sie Schwierigkeiten bei der Kompensierung der chromatischen Aberration mit sich bringt, die innerhalb der zweiten Linsengruppe auftreten kann.

Falls die sammelnde Meniskuslinse 2-1 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, ist vorzugsweise die zerstreuende Linse (zweite Linse) in Untergruppe 1a ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Falls Bedingung (11) nicht erfüllt wird, wird der Betrag der Defokussierung in Auswirkung von Veränderungen der Temperatur oder Feuchtigkeit unzulässig groß.

Die Beispiele 1 bis 6 der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Datenblätter beschrieben. Darin kennzeichnet
f die Brennweite,
ω den halben Blickwinkel,
f_B den Brennpunktabstand von der Linsenrückseite,
r den Krümmungsradius einer einzelnen Linsenoberfläche,
d die Dicke einer einzelnen Linse oder den räumlichen Abstand zwischen benachbarten Linsenoberflächen,
N den Brechungsindex einer einzelnen Linse an der d-Linie und
die Abbeesche Zahl einer einzelnen Linse.

In den folgenden Datenblättern (Tabellen) kennzeichnen α₄, α₆ und α₈, die Koeffizienten der vierten, sechsten oder achten Ordnung der Sphärizität.

Beispiel 1

Beispiel 2

Beispiel 3

Beispiel 4

Beispiel 5

Beispiel 6

Unten sind die Werte dargestellt, die für die Bedingungen (1) bis (11) jeweils für die Beispiele 1 bis 6 berechnet werden.

Claims

1. Zoomobjektivsystem für den Einsatz an einer Kompaktkamera mit einer weiten Abdeckung von Winkeln, das, beginnend auf der Gegenstandsseite eine erste Linsengruppe mit einer positiven Brennweite und eine zweite Linsengruppe mit einer negativen Brennweite umfaßt und das die Verstellung der Brennweite durch Veränderung des Abstandes zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe umfaßt, beginnend auf der Gegenstandsseite, eine Untergruppe 1a mit negativer Brennweite und eine Untergruppe 1b mit positiver Brennweite, wobei die Untergruppe 1a zusammengesetzt ist aus zumindest zwei Linsenelementen, die ein zerstreuendes erstes Linsenelement auf der Gegenstandsseite und ein Meniskuslinsenelement auf der Bildseite einschließen, das eine konkave zum Gegenstand gerichtete Oberfläche mit einer großen Krümmung und eine konvexe zum Bild gerichtete Oberfläche mit einer großen Krümmung aufweist, und wobei die Untergruppe 1a ferner die folgende Bedingung erfüllt: -0,5 < f_1G/f₁ 0 (1)dabei ist
f_1G: die Brennweite der ersten Linsengruppe; und
f₁: die Brennweite der ersten Linse in Untergruppe 1a.

2. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Untergruppe 1b in der ersten Linsengruppe zusammengesetzt ist aus einer bikonvexen Linse mit einer divergenten verklebten Oberfläche und einer negativen Meniskuslinse.

3. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner die folgenden Bedingungen erfüllt: 0.7 < h₁/h_1aMAX < 1.0 (3)-0.5 < f_1G/f_1a < 0.0 (4)0.1 < d_2-a/f_s < 0.4 (5)dabei ist:
h₁: die Höhe des Schnittpunkts der ersten Oberfläche in Untergruppe 1a mit paraxialen Achsstrahlen;
h_1aMAX: ein Maximalwert der Höhe, bei der paraxiale Achsstrahlen durch die Untergruppe 1a hindurchtreten;
f_1a: die Brennweite der Untergruppe 1a;
d_2-a: der Abstand von der zweiten Oberfläche der Untergruppe 1a zur letzten Oberfläche der Untergruppe 1a; und
f_S: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung;

4. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative erste Linse auf der Gegenstandsseite der Untergruppe 1a aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, wobei ferner die folgende Bedingung erfüllt ist: (M_1a-2 · m_1b · m_2L)² < 0.3 (6)dabei ist,
m_1a-2: die laterale Vergrößerung der Meniskuslinse auf der Bildseite der Untergruppe 1a,
m_1b: die laterale Vergrößerung der Untergruppe 1b; und
m_2L: die laterale Vergrößerung der zweiten Linsengruppe in der Teleeinstellung.

5. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meniskuslinse auf der Bildseite der Untergruppe 1a aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, wobei ferner die folgende Bedingung erfüllt ist: (m_1b · m_2L - m_1a-2 · m_1b · m_2L)² < 0.3 (7)

6. Zoomobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die negative erste Linse auf der Gegenstandsseite der Untergruppe 1a als auch die Meniskuslinse auf der Bildseite aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, wobei ferner die folgende Bedingung erfüllt ist: (m_1b · m_2L)² < 0.3 (8)

7. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linsengruppe umfaßt, beginnend auf der Gegenstandsseite, eine positive Meniskuslinse 2-1 mit einer zum Bild gerichteten konvexen Oberfläche und eine negative Meniskuslinse 2-2 mit einer zum Gegenstand gerichteten konkaven Oberfläche und die folgenden Bedingungen erfüllt: N_2G-1 < 1.65 (9) dabei ist
N_2G-1: der Brechungsindex an der d-Line der Linse 2-1 in der zweiten Linsengruppe, und
f_2G-1: die Brennweite der Linse 2-1 in der zweiten Linsengruppe.

8. Zoomobjektiv nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse 2-1 in der zweiten Linsengruppe aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist und die folgende Bedingung erfüllt: (m_2-2L - m_2L)² < 0.5 (11)dabei ist
m_2-2L: die laterale Vergrößerung der Linse 2-2 in der zweiten Linsengruppe in der Teleeinstellung.

9. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse 2-1 in der zweiten Linsengruppe aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, und die folgende Bedingung erfüllt: (m_2-2L - m_2L)² < 0.5 (11)dabei ist
m_2-2: die laterale Vergrößerung der Linse 2-2 in der zweiten Linsengruppe in der Teleeinstellung.

10. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Untergruppe 1a zumindest eine asphärische Oberfläche aufweist, die einen divergenten Betrag von Aspherizität im Hinblick auf einen paraxialen Krümmungsradius in der Art aufweist, daß die folgende Bedingung (2) erfüllt wird: -50 < ΣΔI_1a < 0 (2)dabei ist
ΣΔI_1a: der Gesamtbetrag der Veränderung in dem Koeffizient einer sphärischen Aberration dritter Ordnung, bewirkt durch die asphärischen Oberflächen in Untergruppe 1a (d. h. ein Aberrationskoeffizient, wie auf der Annahme berechnet, daß die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung 1,0 ist).