DE4139431A1

DE4139431A1 - Zoomobjektivsystem

Info

Publication number: DE4139431A1
Application number: DE4139431A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Ito
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1992-06-04
Anticipated expiration: 2011-11-30
Also published as: US5280390A; DE4139431C2; JPH04204615A; JP3248906B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zwei-Gruppen-Zoomobjektivsystem des Telephototyps (im folgenden bezeichnet als Zoomobjektivsystem des Zwei-Gruppen-Typs), des gekennzeichnet ist durch einen einfachen mechanischen Aufbau. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Zoomobjektivsystem, das einen kleineren Brennpunktabstand von der Linsenrückseite besitzt als Systeme für eine Einzellinsen-Reflexkamera und das geeignet ist für den Einsatz an einer kompakten Kamera.

Beispiele herkömmlicher Zoomobjektive vom Zwei-Gruppen-Typ sind beschrieben worden in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen SHO 58-1 28 911, SHO 57-2 01 213, SHO 60-48 009, SHO 60-1 91 216 usw.

Jedoch besitzen alle diese herkömmlichen Zoomobjektivsysteme einen kleinen Brennpunktabstand von der Linsenrückseite, so daß die Linsen in der zweiten Linsengruppe zu klobig werden, um Kompaktheit zu erzielen, wenn das Objektivsystem in eine Kamera eingebaut wird. Ein weiteres Problem bei diesen Objektivsystemen besteht darin, daß innere Reflektionen dazu neigen, zwischen der Filmoberfläche und der letzten Linsenoberfläche aufzutreten.

Die offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. SHO 62-90 611, SHO 64-57 222, SHO 62-1 13 120 und Nr. SHO 62-2 64 019 offenbaren Zoomobjektivsysteme vom Zwei-Gruppen-Typ, die einen vergleichsweise großen Brennpunktabstand von der Linsenrückseite besitzen, ungeachtet deren beabsichtigten Einsatzes an Kompaktkameras. Jedoch haben all diese Zoomobjektivsysteme einen halben Blickwinkel von ungefähr 30° in der Weitwinkelstellung und sind somit nicht geeignet für den Zweck der Aufnahme von Landschaften oder anderen Bildern mit weiten Winkeln.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung SHO 63-2 76 013 schlägt ein Zoomobjektivsystem vor, das eine Zerstreuungslinse als erstes Linsenelement verwendet. Jedoch besitzt diese Zerstreuungslinse eine Verteilung des Brechungsindex, so daß das betrachtete Zoomobjekivsystem nicht zu geringen Kosten hergestellt werden kann, ungeachtet der geringen Anzahl der verwendeten Linsenelemente. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der halbe Blickwinkel so klein wie etwa 30° ist.

Die wichtigtste Überlegung für Weitwinkelobjektive geht dahin, wie die Randausleuchtung sicherzustellen ist, wenn die Blende betätigt bzw. bewirkt wird. Herkömmliche Zoomobjektivsysteme vom Zwei-Gruppen-Typ werden fokussiert mit Hilfe zweier Verfahren; in dem einen Verfahren wird eine Blende vorgesehen innerhalb der ersten Linsengruppe und die letztere wird zur Fokussierung zusammen mit der Blende bewegt; beim zweiten Verfahren wird eine Blende zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe vorgesehen und nur die erste Linsengruppe wird zur Fokussierung bewegt, während die Blende und die zweite Linsengruppe feststehend sind. Der zweite Ansatz schafft ein System, das mechanisch einfacher ist. Jedoch nimmt die Höhe der Randstrahlen ab, die durch die Blendenposition bei einem maximalen Blickwinkel hindurchlaufen, was es schwer macht, eine geeignete Randausleuchtung sicherzustellen, wenn die Blende betätigt wird. Falls die Fokussierung bewirkt wird durch Bewegung der ersten Linsengruppe insgesamt, ungeachtet der Blendenposition, tritt eine signifikante Unterkompensation des Astigmatismus und der Bildfeldwölbung bei nahen Abständen auf.

Ein Patent, das die Fokussierung eines Zoomobjektivsystems vom Zwei-Gruppen-Typ betrifft, ist die offengelegte japanische Patentpublikation HEI 1-1 89 620. Jedoch besitzt das Zoomobjektivsystem, das in diesem Patent beschrieben ist, ebenfalls einen kleinen halben Blickwinkel von nur ungefähr 30° in der Weitwinkelstellung und ist nicht in der Lage, geeignet weite Winkel sicherzustellen.

Die vorliegende Erfindung wurde unter diesen Umständen gemacht und besitzt als eine Aufgabe, ein Zoomobjektivsystem zu schaffen, das von einem einfachen Zwei-Gruppen-Typ ist und das dennoch angepaßt ist, um geeignet weite Winkel zu erzielen.

Das Zoomobjektivsystem der vorliegenden Erfindung umfaßt, in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite, die erste Linsengruppe mit einer positiven Brennweite und die zweite Linsengruppe mit einer negativen Brennweite und führt den Zoomvorgang durch durch Veränderung des Abstandes zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe. Das Objektivsystem ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe ein zerstreuendes erstes Linsenelement auf der zum Gegenstand nächsten Seite besitzt, das eine konkave Oberfläche mit großer Krümmung, gerichtet zur Bildebene, aufweist wobei die erste Linsengruppe die folgenden Bedigungen (a) und (b) erfüllt:

(a) -1.5<fI/f1<-0.8

(b) 0.3<r2/fS<0.6

dabei ist

fI: die Brennweite der ersten Linsengruppe;
f1: die Brennweite des ersten Linsenelements der ersten Linsengruppe;
r2: der Krümmungsradius der konkaven Oberfläche des ersten Linsenelements auf der Bildseite; und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

Im folgenden wird die Erfindung genauer an den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben; In den Figuren zeigt:

Fig. 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 vereinfachte Querschnittsansichten des erfindungsgemäßen Zoomobjektivsystems in der Weitwinkelstellung gemäß den Beispielen 1 bis 9, in denen I die erste Linsengruppe, II die zweite Linsengruppe, IA die Linseneinheit 1A, IB die Linseneinheit 1B, IF die Linseneinheit, IR die Linseneinheit IR und S die Blende kennzeichnet; und

Fig. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 und 18 Graphen, die die Aberratiaonskurven zeigen, die in der Weitwinkelstellung (a), der Mittelwinkelstellung (b) und der Telestellung (c) mit den Zoomobjektivsystemen gemäß den Beispielen 1 bis 9 erzielt werden.

Das Zoomobjektivsystem in der vorliegenden Erfindung ist vom Zwei-Gruppen-Telephototyp, der grundsätzlich aus der sammelnden ersten Linsengruppe und der zerstreuenden zweiten Linsengruppe besteht. Die erste Linsengruppe besitzt ein zerstreuendes erstes Linsenelement, das auf der dem Gegenstand am nächsten liegenden Seite vorgesehen ist, um so eine Linsenanordnung vom Retro-Focus (Retro-Focus-Telephoto) Typ zu realisieren. Ferner erfüllt die erste Linsengruppe die folgenden Bedigungen (a) und (b)

(a) -1.5<fI/f1<-0.8

(b) 0.3<r2/fS<0.6

dabei ist

Dieser Objektivbau ermöglicht die Produktion eines Zoomobjektivsystems für den Einsatz an einer Kompaktkamera, das einen halben Blickwinkel von ungefähr 40° besitzt.

Bedingung (a) betrifft die Brechkraft des ersten Linsenelementes in der ersten Gruppe. Falls die obere Grenze dieser Bedigung (a) überschritten wird, wird der halbe Blickwinkel, der erzielt werden kann, kleiner als ungefähr 40°. Falls die untere Grenze der Bedingung (a) nicht erreicht wird, wird die negative Brechkraft des ersten Linsenelementes übermäßig groß und der Astigmatismus, der in der Weitwinkelstellung auftritt, ist überkompensiert.

Bedingung (b) betrifft den Krümmungsradius der konkaven Oberfläche des ersten Linsenelements auf der Bildseite. Falls die obere Grenze dieser Bedigung überschritten wird, wird die negative Brechkraft der konkaven Oberfläche so klein, daß sphärische Aberration und Astigmatismus unterkompensiert sind. Falls die untere Grenze der Bedingung (b) nicht erreicht wird, werden diese Aberrationen überkompensiert.

Falls die Fokussierung erzielt wird nur durch Bewegung der ersten Linsengruppe insgesamt nach vorne, treten signifikante Veränderungen im Astigmatismus auf, wenn der Blickwinkel vergrößert wird. Um die Aberrationsveränderungen über den gesamten Bereich von unendlich bis zum kürzesten Abstand zu reduzieren, wird daher ein hinteres Linsenelement 1R mit kleiner Brechkraft, vorzugsweise in dem hinteren Teil der ersten Linsengruppe vorgesehen, so daß die Fokussierung bewerkstelligt wird, durch Bewegung der ersten Linsengruppe derart, daß der Abstand zwischen der Linse 1R und der Vorderlinseneinheit geeignet verändert wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel, mit dem Ziel, eine zufriedenstellende optische Funktionsfähigkeit über den gesamten Brennweitenbereich sicherzustellen, wird die erste Linsengruppe vorzugsweise aufgebaut aus einer ersten Linseneinheit 1A auf der Gegenstandsseite und einer sammelnden zweiten Linseneinheit 1B und ist ein zerstreuendes erstes Linsenelement mit einer konkaven Oberfläche mit großer Krümmung auf der Bildseite vorgesehen auf der Seite der Linseneinheit 1A, die dem Gegenstand am nächsten ist, wohingegen ein sammelndes Linsenelement mit einer konvexen Oberfläche mit großer Krümmung auf der Gegenstandsseite auf der Seite der Einheit 1A vorgesehen ist, die der Bildebene am nächsten ist, und erfüllt die Linseneinheit 1A vorzugsweise die folgenden Bedigungen (c), (d) und (e). Um die Aberrationsveränderung über den gesamten Brennweitenbereich zu reduzieren, wird die Kompensation von Aberrationen vorzugsweise in einem gewissen Maße innerhalb der ersten Linseneinheit 1A erzielt.

(c) -0.5<fI/f1A<0.3

(d) 0.4<r1A/fS<0.8

(e) 0.05<da/fS<0.4

dabei ist

fI: die Brennweite der ersten Linsengruppe;
f1A: die Brennweite der Linseneinheit 1A;
r1A: der Krümmungsradius der konvexen Oberfläche auf der Gegenstandsseite des Linsenelements auf der Bildseite der Linseneinheit 1A;
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung; und
da: der Abstand von der konkaven Oberfläche auf der Bildseite des ersten Linsenelements in der Linseneinheit 1A zu der konvexen Oberfläche auf der Gegenstandsseite des Linsenelements auf der Bildseite.

Bedingung (c) betrifft die Gesamtbrechkraft der Linseneinheit 1A. Da die zerstreuende Brechkraft des ersten Linsenelements in der Linseneinheit 1A durch Bedingung (a) beschränkt ist, kann die Bedingung (c) angesehen werden als eine Bedingung, die indirekt die positive Brechkraft des Linsenelements auf der Bildseite der Linseneinheit 1A betrifft. Falls die untere Grenze der Bedingung (c) nicht erreicht wird, wird die sammelnde Brechkraft des interessierenden Linsenelements auf der Bildseite so klein, daß die Aberrationen, die in dem ersten Linsenelement auf der Gegenstandsseite auftreten, innerhalb der Linseneinheit 1A nicht wirksam kompensiert werden können. Falls die untere Grenze der Bedingung (c) überschritten wird, wird die Brechkraft sowohl des zerstreuenden als auch des sammelnden Linsenelements zunehmen, so daß Aberrationen höherer Ordnung bewirkt werden.

Bedingung (d) betrifft den Krümmungsradius der konvexen Oberfläche auf der Gegenstandsseite des Linsenelements auf der Bildseite der Linseneinheit 1A. Falls die untere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, wird die sammelnde Brechkraft so klein, daß die Aberrationen, die auf der konkaven Oberfläche des ersten Linsenelements auftreten, in der Linseneinheit 1A nicht wirksam kompensiert werden können. Falls die untere Grenze der Bedingung (d) nicht erreicht wird, wird die positive Flächenkraft so groß, daß Aberrationen höherer Ordnung bewirkt werden.

Bedingung (e) betrifft den Abstand zwischen dem ersten Linsenelement in der Linseneinheit 1A und dem Linsenelement auf der Bildseite. Da die erste Linsengruppe vom Retrofocus-Typ ist, betrifft die Bedingung (e) ebenso die Brennweite der ersten Linsengruppe. Falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, ist das Ergebnis zu bevorzugen im Hinblick auf die Kompensation von Aberrationen, jedoch nimmt andererseits die Gesamtlänge des Objektivsystems und der Durchmesser des ersten Linsenelements unvermeidbar zu. Falls die untere Grenze der Bedingung (e) nicht erreicht wird, kann die Anforderung hinsichtlich eines weiteren Winkels bei einer kürzeren Brennweite nicht erfüllt werden, solange nicht die Brechkraft sowohl des ersten Linsenelements in der einheit 1A als auch des Linsenelements auf der Bildseite vergrößert werden. Jedoch bewirkt die Vergrößerung der Brechkraft dieser Linsenelemente Aberrationen höherer Ordnung. Um die Aberrationsveränderungen zu reduzieren, die im Zusammenhang mit der Brennweitenverstellung und der Fokussierung auftreten, umfaßt die Linseneinheit 1B in der ersten Linsengruppe vorzugsweise, in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite, eine verklebte Linse, die aus einem bikonvexen Linsenelement und einem zerstreuenden Meniskuslinsenelement besteht und die eine divergente verklebte Berührungsfläche besitzt, eine Blende und ein sammelndes Linsenelement 1R, wobei die folgenden Bedingungen (g) und (h) erfüllt werden:

(g) 0.4<fI/fC<1.0

(h) 0<fI/f1R<0.4

dabei ist:

fI: die Brennweite der ersten Linsengruppe;
fC: die zusammengesetzte Brennweite der verklebten Linse in der Linseneinheit 1B; und
f1R: die Brennweite des Linsenelements 1R in der Linseneinheit 1B.

Falls diese Bedingungen (g) und (h) erfüllt werden, kann die positive Brechkraft der Linseneinheit 1B auf wirksame Weise verteilt werden, um die Aberrationsveränderungen, die während der Brennweitenverstellung auftreten können, zu unterdrücken.

Bedingung (g) betrifft die sammelnde Brechkraft der verkitteten Linse in der Linseneinheit 1B. Falls die obere Grenze dieser Bedingung unterschritten wird, wird die Brechkraft der verkitteten Linse so groß, daß eine wirksame Brechkraftverteilung zwischen der verkitteten Linse und dem Linsenelement 1R nicht erzielt werden kann und während der Brennweitenverstellung große Aberrationsveränderungen auftreten. Falls die untere Grenze der Bedingung (g) nicht erreicht wird, erhöht sich die optische Belastung des Linsenelements 1R und große Aberrationsveränderungen treten während der Fokussierung auf.

Bedingung (h) betrifft die Brechkraft des sammelnden Linsenelements 1R. Falls die oberen Grenze dieser Bedingung überschritten wird, wird die Brechkraft des Linsenelements 1R so groß, daß die Aberrationsveränderungen, die während der Fokussierung auftreten können, zunehmen. Falls die untere Grenze der Bedingung (h) nicht erreicht wird, besitzt das Linsenelement 1R eine zerstreuende anstatt eine sammelnde Brechkraft und die sammelnde Brechkraft der verklebten Linse wird übermäßig groß, so daß Aberrationen höherer Ordnung bewirkt werden, und daher treten während der Brennweitenverstellung Aberrationsveränderungen auf.

Das Linsenelement 1R ist vorzugsweise eine sammelnde Meniskuslinse, die eine konkave Oberfläche besitzt, die zum Gegenstand gerichtet ist, und die folgende Bedingung (i) erfüllt:

(i) -1.5<r_1R/fS<-0.5

dabei ist:

r_1R: der Krümmungsradius der Oberfläche des Linsenelements 1R auf der Gegenstandsseite; und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

Dieser Aufbau besitzt den Vorteil, daß, selbst wenn der räumliche Abstand vor dem Linsenelement 1R sich während der Fokussierung verändert, unerwünschte Phänomene wie etwa eine unterkompensierte sphärische Aberration, die in den Linsenelementen näher zum Gegenstand als 1R auftritt, wirksam kompensiert werden können.

Bedingung (i) betrifft die Form des Linsenelements 1R Falls die untere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, wird der Krümmungsradius des Linsenelements 1R zu klein, um eine Überkompensation von Aberrationen zu vermeiden. Falls die untere Grenze der Bedingung (i) nicht erreicht wird, wird der Krümmungsradius von 1R so sehr vergrößert, daß es schwierig wird, die Aberrationsveränderungen zu reduzieren, die während der Fokussierung auftreten können. In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, daß das Linsenelement 1R eine derart kleine Brechkraft besitzt, daß es nur eine kleine Veränderung bezüglich der Brechkraft erfährt, selbst wenn es Veränderungen in der Form und anderen Faktoren unterzogen wird. Daher kann dieses Linsenelement eine Kunststofflinse sein, die inherent große Koeffizienten der Veränderung der Form und anderer Faktoren aufgrund der Veränderungen von Temperatur und Feuchtigkeit besitzt. Falls gewünscht, kann das Linsenelement 1R eine asphärische Oberfläche besitzen, die divergent ist und die die folgende Bedingung (j) in Bezug auf die Referenz-sphärische Oberfläche erfüllt, die durch den paraxialen Krümmungsradius definiert ist:

(j) -30<ΔI1R<0

dabei ist:

ΔI1R: der Betrag der Veränderung in dem Koeffizienten der sphärischen Aberration dritter Ordnung aufgrund der asphärischen Oberfläche des Linsenelements 1R (der Aberrationskoeffizient ist so, wie er erzielt wird, wenn fS als Einheit angesehen wird); und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

Falls die Bedingung erfüllt wird, können die Aberrationsveränderungen, die während der Fokussierung auftreten können, reduziert werden.

Bedingung (j) betrifft die asphärische Oberfläche des Linsenelements 1R. Falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, ist die asphärische Oberfläche nicht mehr divergent. Falls die untere Grenze der Bedingung (j) nicht erreicht wird, tritt Unterkompensation der Aberrationen auf und zusätzlich wird der Betrag der Asphärizität der asphärischen Oberfläche so sehr ansteigen, daß erhebliche Schwierigkeiten bei der Herstellung der Linse auftreten.

Der Betrag der Variation im Koeffizienten der Aberration dritter Ordnung aufgrund der asphärischen Oberfläche wird beschrieben. Die Form der asphärischen Oberfläche kann im allgemeinen wie folgt ausgedrückt werden:

dabei ist: K die Konizitätskonstante.

Wenn die Brennweite f gleich 1.0 ist, wird der resultierende Wert wie folgt transformiert; nämlich Substituieren der folgenden Gleichungen in obiger Gleichung:

x=x/f
y=y/f
c=fc
A4=f³α4
A6=f⁵α6
A8=f⁷α8
A10=f⁹α10

Dadurch wird die folgende Gleichung erhalten:

dabei ist K: die Konizitätskonstante.

Der zweite und die folgenden Terme definieren den Betrag der Asphärizität der asphärischen Oberfläche. Das Verhältnis zwischen dem Koeffizient A4 des zweiten Terms und des Koeffizienten, der asphärischen Oberfläche Φ dritter Ordnung wird ausgedrückt durch:

Φ=8(N⁻-N)A4

dabei ist N der Brechungsindex, wenn die asphärische Oberfläche nicht vorgesehen ist, und N der Brechungsindex, wenn die asphärische Oberfläche vorgesehen ist.

Der Koeffizient der asphärischen Oberfläche Φ bringt die folgenden Variationsbeträge in den Koeffizienten verschiedener Arten von Aberrationen dritter Ordnung:

ΔI=H⁴Φ
ΔII=h³HΦ
ΔIII=h²H²Φ
ΔIV=h²H²Φ
Δ=hH³Φ

dabei ist:

I der asphärische Aberrationskoeffizient,
II der Koma-Koeffizient,
III der Astigmatismus-Koeffizient;
IV der Koeffizient der gekrümmten Oberfläche der sphärischen vom Bild abgewandten Oberfläche,
V der Verzerrungskoefifzient,
h die Höhe paraxialer Achsstrahlen, die durch jede Linsenoberfläche verlaufen,
H die Höhe paraxialer achsferner Strahlen, die durch den Mittelpunkt der Pupille verlaufen.

Die Form der asphärischen Oberfläche kann durch verschiedene andere Gleichungen ausgedrückt werden, jedoch, wenn y kleiner als der paraxiale Krümmungsradius ist, kann eine zufriedenstellende Näherung durch die gradzahligen Terme allein erzielt werden. Daher ist verständlich, daß die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung keinesfalls vermieden wird durch einfache Veränderung der Gleichungen zur Beschreibung der Form der asphärischen Oberfläche.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt die Linseneinheit 1A vorzugsweise zumindest eine asphärische Oberfläche, die divergent ist und die folgende Bedingung (f) in Bezug auf die Referenz-sphärische Oberfläche erfüllt, die von dem paraxialen Krümmungsradius definiert wird:

(f) -20<ΔI1A0

dabei ist:

ΔI1A: der Betrag der Veränderung des Koeffizienten der sphärischen Aberration der dritten Ordnung aufgrund der asphärischen Oberfläche in der Linseneinheit 1A (der Aberrationskoeffizient ist so, wie er erzielt wird, wenn fS als Einheit angesehen wird); und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

Dieser Aufbau ist besonders wirksam zur Unterdrückung von Verzerrung.

Bedingung (f) betrifft die asphärische Oberfläche in der Linseneinheit 1A. Die divergente asphärische Oberfläche ist derart, daß der Krümmungsradius im Randbereich größer ist als der paraxiale Krümmungsradius, falls die Oberfläche konvex ist, mit umgekehrter Beziehung, wenn die Oberfläche konkav ist. Falls die obere Grenze der Bedingung (f) überschritten wird, ist die Divergenz der asphärischen Oberfläche unzureichend, um den Anstieg der Verzerrung in der positiven Richtung in der Weitwinkelstellung zu verhindern. Falls die untere Grenze der Bedingung (f) nicht erreicht wird, steigt der Betrag der Asphärizität, so daß nicht nur Aberrationen höherer Ordnung bewirkt werden, sondern auch wesentliche Schwierigkeiten bei der Linsenherstellung auftreten. Wie in den offengelegten japanischen Patentveröffentlichungen Nr. HEI2-71 220 und HEI 2-50 117 beschrieben bzw. ist es durch den Stand der Technik nahegelegt, daß entweder ein feststehendes oder bewegliches, sammelndes oder zerstreuendes Linsenelement mit einer kleineren Brechkraft als die erste und zweite Linsengruppe hinter der zweiten Linsengruppe vorgesehen werden kann und daher liegt diese Modifikation immer noch im Bereich der vorliegenden Erfindung.

Beispiele

Im folgenden werden die Beispiele 1 bis 9 des Zoomobjektivsystems gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Datentabellen beschrieben, in denen kennzeichnet f die Brennweite, ω den halben Blickwinkel, fB den Brennpunktabstand von der Linsenrückseite, r den Radius der Krümmung einer einzelnen Linsenoberfläche, d die Linsendicke oder den räumlichen Abstand zwischen benachbarten Linsen, n den Brechungsindex an der d-Linie und ν die Abb´sche Zahl einer einzelnen Linse. Die Symbole α4, α6 und α8 beziehen sich auf die Koeffizienten der asphärischen Oberfläche vierter-, sechster- und achter-Ordnung.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des Zoomobjektivsystems des Beispiels 1 in der Weitwinkeleinstellung. Der spezifische Aufbau dieses Objektivsystems ist unten in Tabelle 1 gezeigt. Die Aberrationskurven, die mit diesem Objektivsystem erzielt werden, werden von den Graphen in Fig. 2a, 2b und 2c für die entsprechenden Fälle angegeben, in denen das Objektivsystem sich in der Weitwinkelstellung, der Mittelwinkelstellung oder der Telestellung befindet.

Tabelle 1

FNo.=1 : 4.0∼7.4 f=25.35∼48.50

ω=39.8∼24.3 fB=8.78∼37.45

Dritte asphärische Oberfläche
Elfte asphärische Oberfläche
K=0	K=0
α4=-0.37032122×10^-4	α4=0.81550022×10^-4
a6=0.83462240×10^-7	α6=0.22286662×10^-5
α8=-0.39441858×10^-8	α8=-0.31993412×10^-7

Beispiel 2

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des Zoomobjektivsystems des Beispiels 2 in der Weitwinkeleinstellung. Der spezifische Aufbau dieses Objektivsystems ist unten in Tabelle 2 gezeigt. Die Aberrationskurven, die mit diesem Objektivsystem erzielt werden, werden von den Graphen in Fig. 4a, 4b und 4c für die entsprechenden Fälle angegeben, in denen das Objektivsystem sich in der Weitwinkelstellung, der Mittelwinkelstellung oder der Telestellung befindet.

Tabelle 2

FNo.=1 : 3.9∼7.4 f=25.86∼48.50

ω=39.3∼24.3 fB=9.37∼37.25

Dritte asphärische Oberfläche
Elfte alsphärishe Oberfläche
K=0	K=0
α4=-0.24093905×10^-4	α4=0.79716066×10^-4
a6=0.78354397×10^-7	α6=0.23533852×10^-5
α8=-0.11477075×10^-8	α8=-0.15660346×10^-7

Beispiel 3

Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des Zoomobjektivsystems des Beispiels 3 in der Weitwinkeleinstellung. Der spezifische Aufbau dieses Objektivsystems ist unten in Tabelle 3 gezeigt. Die Aberrationskurven, die mit diesem Objektivsystem erzielt werden, werden von den Graphen in Fig. 6a, 6b und 6c für die entsprechenden Fälle angegeben, in denen das Objektivsystem sich in der Weitwinkelstellung, der Mittelwinkelstellung oder der Telestellung befindet.

Tabelle 3

FNo.=1 : 3.9∼7.3 f=25.90∼48.70

ω=39.3∼24.3 fB=8.50∼36.37

Dritte asphärische Oberfläche
Elfte asphärische Oberfläche
K=0	K=0
α4=0.54118651×10^-5	α4=0.11905908×10^-3
a6=0.31939602×10^-6	α6=0.23921033×10^-6
α8=-0.34980168×10^-8	α8=0.46485914×10^-8

Beispiel 4

Fig. 7 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des Zoomobjektivsystems des Beispiels 4 in der Weitwinkeleinstellung. Der spezifische Aufbau dieses Objektivsystems ist unten in Tabelle 4 gezeigt. die Aberrationskurven, die mit diesem Objektivsystem erzielt werden, werden von den Graphen in Fig. 8a, 8b und 8c für die entsprechenden Fälle angegeben, in denen das Objektivsystem sich in der Weitwinkelstellung, der Mittelwinkelstellung oder der Telestellung befindet.

Tabelle 4

FNo.=1 : 3.9∼7.3 f=25.87∼48.70

ω=39.3∼24.3 fB=8.74∼37.08

Dritte asphärische Oberfläche
Elfte asphärische Oberfläche
K=0	K=0
α4=-0.32349485×10^-4	α4=0.85463783×10^-4
a6=0.71985252×10^-7	α6=0.12715046×10^-5
α8=-0.31742409×10^-8	α8=0.17976101×10^-7

Beispiel 5

Fig. 9 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des Zoomobjektivsystems des Beispiels 5 in der Weitwinkeleinstellung. Der spezifische Aufbau dieses Objektivsystems ist unten in Tabelle 5 gezeigt. Die Aberrationskurven, die mit diesem Objektivsystem erzielt werden, werden von den Graphen in Fig. 10a, 10b und 10c für die entsprechenden Fälle angegeben, in denen das Objektivsystem sich in der Weitwinkelstellung, der Mittelwinkelstellung oder der Telestellung befindet.

Tabelle 5

FNo.=1 : 3.9∼7.3 f=25.87∼48.70

ω=39.3∼24.3 fB=8.64∼37.10

Dritte asphärische Oberfläche
Elfte asphärische Oberfläche
K=0	K=0
α4=-0.31941806×10^-4	α4=0.51933004 10^-4
a6=0.10516664×10^-6	α6=0.85697682 10^-6
α8=-0.30873586×10^-8	α8=0.93661558 10^-8

Beispiel 6

Fig. 11 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des Zoomobjektivsystems des Beispiels 6 in der Weitwinkeleinstellung. Der spezifische Aufbau dieses Objektivsystems ist unten in Tabelle 6 gezeigt. die Aberrationskurven, die mit diesem Objektivsystem erzielt werden, werden von den Graphen in Fig. 12a, 12b und 12c für die entsprechenden Fälle angegeben, in denen das Objektivsystem sich in der Weitwinkelstellung, der Mittelwinkelstellung oder der Telestellung befindet.

Tabelle 6

FNo.=1 : 3.9∼7.3 f=25.80∼48.70

ω=40.0∼24.4 fB=8.90∼39.08

Zweite asphärische Oberfläche
Neunte asphärische Oberfläche
K=0	K=0
α4=0.17374444×10^-4	α4=0.65104624×10^-4
a6=0.12436375×10^-6	α6=0.60185736×10^-6
α8=0.10596746×10^-8	α8=-0.62908577×10^-8

Beispiel 7

Fig. 13 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des Zoomobjektivsystems des Beispiels 7 in der Weitwinkeleinstellung. Der spezifische Aufbau dieses Objektivsystems ist unten in Tabelle 7 gezeigt. die Aberrationskurven, die mit diesem Objektivsystem erzielt werden, werden von den Graphen in Fig. 14a, 14b und 14c für die entsprechenden Fälle angegeben, in denen das Objektivsystem sich in der Weitwinkelstellung, der Mittelwinkelstellung oder der Telestellung befindet.

Tabelle 7

FNo.=1 : 3.9∼7.3 f=25.82∼48.70

ω=39.4∼24.3 fB=8.69∼36.52

zweite asphärische Oberfläche
neunte asphärische Oberfläche
K=0	K=0
α4=0.21526709×10^-4	α4=0.73223433×10^-4
a6=0.15131036×10^-6	α6=0.68860501×10^-6
α8=0.27716102×10^-8	α8=-0.78205791×10^-8

Beispiel 8

Fig. 15 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des Zoomobjektivsystems des Beispiels 8 in der Weitwinkeleinstellung. Der spezifische Aufbau dieses Objektivsystems ist unten in Tabelle 8 gezeigt. die Aberrationskurven, die mit diesem Objektivsystem erzielt werden, werden von den Graphen in Fig. 16a, 16b und 16c für die entsprechenden Fälle angegeben, in denen das Objektivsystem sich in der Weitwinkelstellung, der Mittelwinkelstellung oder der Telestellung befindet.

Tabelle 8

FNo.=1 : 3.9∼7.3 f=25.90∼48.70

ω=39.4∼24.2 fB=8.83∼35.88

Elfte asphärische Oberfläche
K=0
α4=0.94263001×10^-4
α6=0.54581618×10^-6
α8=-0.24459758×10^-8

Beispiel 9

Fig. 17 zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht des Zoomobjektivsystems des Beispiels 9 in der Weitwinkeleinstellung. Der spezifische Aufbau dieses Objektivsystems ist unten in Tabelle 9 gezeigt. die Aberrationskurven, die mit diesem Objektivsystem erzielt werden, werden von den Graphen in Fig. 18a, 18b und 18c für die entsprechenden Fälle angegeben, in denen das Objektivsystem sich in der Weitwinkelstellung, der Mittelwinkelstellung oder der Telestellung befindet.

Tabelle 9

FNo.=1 : 3.9∼7.3 f=25.90∼48.70

ω=39.4∼24.2 fB=8.76∼36.27

Elfte asphärische Oberfläche
K=0
α4=0.92759807×10^-4
α6=0.72599846×10^-6
α8=-0.52886433×10^-8

Die folgende Tabelle listet die Werte auf, die die Bedingung (a)-(j) in den Beispielen 1 bis 9 erfüllen.

Wie auf den vorangegangenen Seiten beschrieben, schafft die vorliegende Erfindung ein Zoomobjektivsystem für den Einsatz an einer Kompaktkamera, das vom einfachen Zwei-Gruppen-Typ ist und das dennoch weitere Blickwinkel bietet, aufgrund der Modifikation des Aufbaus der ersten Linsengruppe und der Blende. Das Objektivsystem bietet einen weiteren Vorteil dahingehend, daß es keine Aberrationsveränderungen über den gesamten Brennweitenbereich vom Weitwinkel bis zum Tele und über den gesamten Fokussierungsbereich von unendlich bis zu nahen Abständen zeigt.

Claims

1. Zoomobjektivsystem mit, in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite, einer ersten Linsengruppe (I) mit einer positiven Brennweite und einer zweiten Linsengruppe (II) mit einer negativen Brennweite, das die Brennweitenverstellung durchführt durch Veränderung des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe ein negatives Linsenelement auf der zum Gegenstand nächsten Seite besitzt, das eine konkave Oberfläche mit starker Krümmung besitzt, die zur Bildebene gerichtet ist, und die erste Linsengruppe die folgenden Bedingungen (a) und (b) erfüllt: (a) -1.5<fI/f1<-0.8(b) 0.3<r2/fS<0.6dabei istfI: die Brennweite der ersten Linsengruppe;
f1: die Brennweite des ersten Linsenelements der ersten Linsengruppe;
r2: der Krümmungsradius der konkaven Oberfläche es ersten Linsenelements auf der Bildseite; und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

2. Zoomobjektivsystem mit, in der Reihenfolge der Gegenstandsseite, einer ersten Linengruppe (I) mit positiver Brennweite und einer zweiten Linsengruppe (II) mit negativer Brennweite, das die Brennweitenverstellung durchführt durch Veränderung des Abstandes zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe umfaßt, in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite, eine erste Linseneinheit (1A) und eine sammelnde zweite Linseneinheit (1B), und ein zerstreuendes erstes Linenelement mit einer konkaven Oberfläche mit starker Krümmung, die zur Bildebene hin gerichtet ist, auf der Seite der Linseneinheit (1A) vorgesehen ist, die dem Gegenstand am nächsten ist, wohingegen ein sammelndes Linsenelement mit einer konvexen Oberfläche mit starker Krümmung, die zum Gegenstand hin gerichtet ist, auf der Seite der Linseneinheit (1A) vorgesehen ist, die der Bildebene am nächsten ist, und die Linseneinheit (1A) die folgenden Bedingungen (c), (d) und (e) erfüllt: (c) -0.5<fI/f1A<0.3(d) 0.4<r1A/fS<0.8(e) 0.05<da/fS<0.4dabei ist,fI: die Brennweite der ersten Linsengruppe;
f1A: die Brennweite der Linseneinheit 1A;
r1A: der Krümmungsradius der konvexen Oberfläche auf der Gegenstandsseite des Linsenelements auf der Bildseite der Linseneinheit 1A;
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung; und
da: der Abstand von der konkaven Oberfläche auf der Bildseite des ersten Linsenelements in der Linseneinheit 1A zu der konvexen Oberfläche auf der Gegenstandsseite des Linsenelements auf der Bildseite.

3. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linseneinheit (1A) zumindest eine asphärische Oberfläche umfaßt, die divergent ist und die die folgende Bedingung (f) in Bezug auf die Referenz-Sphärische Oberfläche erfüllt die durch den paraxialen Krümmungsradius definiert wird: (f) -20<ΔI1A0ΔI1A: der Betrag der Veränderung des Koeffizienten der sphärischen Aberration der dritten Ordnung aufgrund der asphärischen Oberfläche in der Linseneinheit 1A (der Aberrationskoeffizient ist so, wie er erzielt wird, wenn fS als Einheit angesehen wird); und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

4. Zoomobjektivsystem mit, in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite, einer ersten Linsengruppe (I) mit positiver Brennweite und einer zweiten Linsengruppe (II) mit negativer Brennweite, das die Brennweitenverstellung durchführt und die Veränderung des Abstandes zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe (I) umfaßt, in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite, eine erste Linseneinheit (1A) und eine sammelnde zweite Linseneinheit (1B), wobei die Linseneinheit (1B) umfaßt, in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite, eine verkittete Linse, die aus einem bikonvexen Linsenelement und einem zerstreuenden Meniskuslinsenelement besteht und die eine divergente verkittete Berührungsfläche besitzt, eine Blende und ein sammelndes Linsenelement (1R), wobei die Linseneinheit (1B) die folgenden Bedingungen (g) und (h) erfüllt: (g) 0.4<fI/fC<1.0
(h) 0<fI/f1R<0.4dabei ist:
fI: die Brennweite der ersten Linsengruppe;
fC: die zusammengesetzte Brennweite der verklebten Linse in der Linseneinheit 1B; und
f1R: die Brennweite des Linsenelements 1R in der Linseneinheit 1B.

5. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (1R) eine sammelnde Meniskuslinse ist, die eine konkave Oberfläche besitzt, die zum Gegenstand hin gerichtet ist, und die die folgende Bedingung (i) erfüllt (i) -1.5<r_1R/fS<-0.5dabei ist:
r_1R: der Krümmungsradius der Oberfläche des Linsenelements 1R auf der Gegenstandsseite; und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

6. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierung durch Bewegen der ersten Linsengruppe derart durchgeführt wird, daß der Abstand zwischen der verkitteten Linse und dem Linsenelement (1R) verändert wird.

7. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (1R) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.

8. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (1R) zumindest eine asphärische Oberfläche besitzt, die divergent ist und die die folgende Bedingung (j) in Bezug auf die Referenz-sphärische Oberfläche erfüllt, die durch den paraxialen Krümmungsradius definiert wird: (j) -30<ΔI1R<0dabei ist:
ΔI1R: der Betrag der Veränderung in dem Koeffizienten der sphärischen Aberration dritter Ordnung aufgrund der asphärischen Oberfläche des Linsenelements 1R (der Aberrationskoeffizient ist so wie er erzielt wird, wenn fS als Einheit angesehen wird); und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

9. Zoomobjektivsystem mit, in der Reihenfolge der Gegenstandsseite, einer ersten Linsengruppe (I) mit positiver Brennweite und einer zweiten Linsengruppe (II) mit einer negativen Brennweite, das die Brennweitenverstellung durchführt durch Veränderung des Abstandes zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe umfaßt, in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite, eine vordere Linseneinheit (1F), eine Blende und eine sammelnde hintere Linseneinheit (1R), wobei die vordere Linseneinheit (1F) ein zerstreuendes erstes Linsenelement auf der dem Gegenstand nächsten Seite besitzt, und eine sammelnde Gesamtbrechkraft aufweist, wobei die Fokussierung durchgeführt wird durch Bewegung der ersten Linsengruppe als Ganzes derart, daß der Abstand zwischen der Linseneineheit 1F und der Linseneinheit 1R verändert wird, wobei zumindest die Linseneinheit (1F) zum Gegenstand hin bewegt wird, wenn der Abstand vergrößert wird, und die erste Linsengruppe die folgenden Bedingungen (a) und (h) erfüllt: (a) -1.5<fI/f1<-0.8
(h) 0<fI/f1R<0.4dabei ist:
fI: die Brennweite der ersten Linsengruppe,
f1: die Brennweite des ersten Linsenelements der ersten Linsengruppe und
f1R: die Brennweite des Linsenelements 1R in der Linseneinheit 1B.

10. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (1R) eine sammelnde Meniskuslinse ist, die eine konkave Oberfläche besitzt, die zum Gegenstand hin gerichtet ist und die die folgende Bedingung (i) erfüllt: (i) -1.5<r_1R/fS<-0.5dabei ist:
r_1R: der Krümmungsradius der Oberfläche des Linsenelements 1R auf der Gegenstandsseite; und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

11. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (1R) aus Kunststoffmaterial hergestellt ist.

12. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenelement (1R) zumindest eine asphärische Oberfläche besitzt, die divergent ist und die die folgende Bedingung (j) in Bezug auf die Referenz-sphärische Oberfläche erfüllt, die durch den paraxialen Krümmungsradius definiert wird: (j) -30<ΔI1R<0ΔI1R: der Betrag der Veränderung in dem Koeffizienten der sphärischen Aberration dritter Ordnung aufgrund der asphärischen Oberfläche des Linsenelements 1R (der Aberrationskoeffizient ist so wie er erzielt wird, wenn fS als Einheit angesehen wird); und
fS: die Brennweite des Gesamtsystems in der Weitwinkelstellung.

13. Zoomobjektivsystem nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß während der Fokussierung die Blende und das Linsenelement (1R) feststehen, während die Linsenelemente, die näher zum Gegenstand liegen als das Linsenelement (1R), bewegt werden.