DE602004007202T2

DE602004007202T2 - Zoomobjektiv mit einer ersten negativen Linsengruppe

Info

Publication number: DE602004007202T2
Application number: DE602004007202T
Authority: DE
Inventors: Yoshito Iwasawa; Masafumi Sueyoshi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: JP2005037727A; EP1498758A1; US6992835B2; TW200515004A; KR20050009196A; DE602004007202D1; EP1498758B1; MY135871A; SG142142A1; US20050036209A1; TWI240801B; CN1287186C; CN1576940A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kostengünstiges kleines Zoomobjektiv, welches ein Zoomverhältnis in der Größenordnung von 3 aufweist, und eine Abbildungsvorrichtung, welche mit dem Zoomobjektiv versehen ist.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Digitale Standbildkameras, das heißt, Abbildungsvorrichtungen, welche mit einem Festkörperbildsensor versehen sind, sind in den letzten Jahren weit verbreitet verwendet worden. Die weite Verbreitung der digitalen Standbildkameras wird von der Nachfrage für die weitere Verbesserung der Bildqualität begleitet. Digitale Standbildkameras, welche mit einem Festkörperbildsensor versehen sind, welche eine große Anzahl von Bildelementen aufweisen, benötigen eine Fotolinse, insbesondere ein Zoomobjektiv, welches eine ausgezeichnete Fokussierfähigkeit aufweist, welche zur Verwendung in Kombination mit dem Festkörperbildsensor geeignet ist, welcher eine große Anzahl von Bildelementen aufweist. Es hat eine starke Nachfrage für die Miniaturisierung und Kostenreduzierung von Linsen und die Entwicklung von kostengünstigen, kleinen Hochleistungszoomobjektiven gegeben.
Ein Zoomobjektiv, welches eine Fokussierfähigkeit aufweist, die geeignet zur Verwendung in Kombination mit einem Festkörperbildsensor ist, welcher eine große Anzahl von Bildelementen aufweist, ist in JP-A Nr. 2002-350726 offenbart. Dieses bekannte Zoomobjektiv ist ein Drei-Linsen-Gruppenzoomobjektiv, welches eine negative erste Linsengruppe, eine positive zweite Linsengruppe und eine positive dritte Linsengruppe aufweist, welche in dieser Reihenfolge von der Objektseite in Richtung der Bildseite angeordnet sind.
Solch ein Zoomobjektiv ist lang, verglichen mit seiner Brennweite und die Linsengruppen sind nicht zufriedenstellend miniaturisiert. Daher kann dieses Objektiv nicht zu einer zufriedenstellend kleinen Größe zusammengeschoben werden. Da das Intervall zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe nicht optimiert ist, besteht eine Schwierigkeit beim Bilden des Zoomobjektivs in einer kurzen Länge, und die zweite Linsengruppe wird zwangsläufig groß, weil eine Aperturblende zwischen den Linsen der zweiten Linsengruppe angeordnet ist. Die zweite Linsengruppe macht das Zusammenschieben des Zoomobjektivs zu einer kleinen Größe schwierig. Darüber hinaus ist es schwierig, die Kosten für dieses Zoomobjektiv zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich solcher Probleme bei dem Zoomobjektiv des Standes der Technik gemacht worden, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zoomobjektiv vorzusehen, welches nicht die vorhergehenden Probleme aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abbildungsvorrichtung vorzusehen, welche mit dem Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Zoomobjektiv, welches eine optische Achse aufweist: eine negative erste Linsengruppe, welche in der Lage ist, zum Zoomen bewegt zu werden und an dem vorderen Ende angeordnet ist; eine positive zweite Linsengruppe, welche in der Lage ist, zum Zoomen bewegt zu werden, und hinter der ersten Linsengruppe angeordnet ist; und eine positive dritte Linsengruppe, welche hinter der zweiten Linsengruppe angeordnet ist; wobei das Zoomobjektiv die Bedingungen erfüllt, die durch die Ungleichungen ausgedrückt werden: 0,02 < d12/fw < 0,13 (1) 0,5 < D2G/fw < 0,95 (2) 5 < TLW/fw < 8 (3)wobei d12 ein minimaler Abstand auf der optischen Achse zwischen der hinteren Oberfläche der ersten Linsengruppe und der vorderen Oberfläche der zweiten Linsengruppe ist, D2G der Abstand zwischen der vorderen und hinteren Oberfläche der zweiten Linsengruppe ist, TLW die optische Länge des Zoomobjektivs ist, wenn es auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist, und fw die kürzeste Brennweite ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Abbildungsvorrichtung das Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung, und einen Bildsensor, welcher in der Lage ist, ein optisches Bild, welches durch das Zoomobjektiv gebildet wird, in entsprechende elektrische Signale zu konvertieren.
Ungleichung (1) definiert das Intervall zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe, Ungleichung (2) definiert die Gesamtlänge der zweiten Linsengruppe, und Ungleichung (3) definiert die optische Länge des Zoomobjektivs. Das Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine kompakte Konstruktion auf und kann zu geringen Kosten hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung ist effektiv beim Verbessern der Fokussierfähigkeit eines Zoomobjektivs, welches ein Zoomverhältnis im Bereich von 2 bis 3 aufweist, beim Miniaturisieren des Zoomobjektivs und beim Reduzieren der Kosten des Zoomobjektivs.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und anderen Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlicher werden, welche in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird; in welchen:
1 eine typische Schnittansicht eines Zoomobjektivs in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist;
2 ein Diagramm ist, welches Aberrationen zeigt, welche durch das Zoomobjektiv, welches in 1 gezeigt ist, welches auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist, bewirkt werden;
3 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv bewirkt werden, welches in 1 gezeigt ist, welches auf eine mittlere Brennweite eingestellt ist;
4 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 1 gezeigt ist, welches auf die längste Brennweite eingestellt ist;
5 ist eine typische Schnittansicht eines Zoomobjektivs in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 5 gezeigt ist, welches auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist;
7 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 5 gezeigt ist, welches auf eine mittlere Brennweite eingestellt ist;
8 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 5 gezeigt ist, welches auf die längste Brennweite eingestellt ist;
9 ist eine typische Schnittansicht eines Zoomobjektivs in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 9 gezeigt ist, welches auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist;
11 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 9 gezeigt ist, welches auf eine mittlere Brennweite eingestellt ist;
12 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 9 gezeigt ist, welches auf die längste Brennweite eingestellt ist;
13 ist eine typische Schnittansicht eines Zoomobjektivs in einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
14 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 13 gezeigt ist, welches auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist;
15 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 13 gezeigt ist, welches auf eine mittlere Brennweite eingestellt ist; und
16 ist ein Diagramm, welches Abberationen zeigt, die durch das Zoomobjektiv verursacht werden, welches in 13 gezeigt ist, welches auf die längste Brennweite eingestellt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 beschrieben werden. Das Zoomobjektiv weist eine negative erste Linsengruppe GR1, eine positive zweite Linsengruppe GR2 und eine dritte Linsengruppe GR3 auf, welche in dieser Reihenfolge von einer Objektseite in Richtung einer Bildseite angeordnet sind. Die erste Linsengruppe GR1 und die zweite Linsengruppe GR2 werden zum Zoomen bewegt. Das Zoomobjektiv erfüllt die Bedingungen, welche durch die folgenden Ungleichungen ausgedrückt werden: 0,02 < d12/fw < 0,13 (1) 0,5 < D2G/fw < 0,95 (2) 5 < TLW/fw < 8 (3)wobei d12 ein minimaler Abstand auf der optischen Achse zwischen der hinteren Endoberfäche der ersten Linsengruppe GR1 und der vorderen Endoberfläche der zweiten Linsengruppe GR2 ist, D2G der Abstand zwischen der vorderen und hinteren Oberfläche der zweiten Linsengruppe GR2 ist, TLW die optische Länge des Zoomobjektivs ist, wenn es auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist, und fw die kürzeste Brennweite ist.
Vorzugsweise enthält das Zoomobjektiv zumindest eine Kunststofflinse. Die Kunststofflinse reduziert das Gewicht des Zoomobjektivs und eine Kunststofflinse, welche eine asphärische Oberfläche zur Abberationkorrektur aufweist, ist leichter zu bilden als eine äquivalente Glaslinse.
Die erste Linsengruppe GR1 des Zoomobjektivs besteht aus drei Linsen, nämlich eine erste einzelne Linse G1, welche eine negative Brechungskraft aufweist, eine zweite einzelne Linse G2, welche eine negative Brechungskraft aufweist und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist und eine dritte einzelne Linse G3, welche eine positive Brechungskraft aufweist. Vorzugsweise ist zumindest eine der Oberflächen der zweiten einzelnen Linse G2 asphärisch.
Ein Schattierungselement, nicht gezeigt, ist zwischen der zweiten Linsengruppe GR2 und der dritten Linsengruppe GR3 angeordnet, um die Lichtintensität zu reduzieren, welche einen Bildsensor IMG erreicht, während der Bildsensor IMG ein Bildsignal liest. Vorzugsweise erfüllt das Zoomobjektiv eine Bedingung, welche ausgedrückt wird durch: 0,5 < d23/fw < 1,1 (4)wobei d23 der kürzeste Abstand zwischen der hinteren Oberfläche der zweiten Linsengruppe GR2 und der vorderen Oberfläche der dritten Linsengruppe GR3 ist und fw die kürzeste Brennweite des Zoomobjektivs ist. Wünschenswerterweise ist das Schattierungselement eine Schattierungsvorrichtung mit variablem Transmissionsgrad, welches in der Lage ist, die Lichtintensität, welche den Bildsensor erreicht, anzupassen.
Bedingungen, welche durch die vorhergehenden Ungleichungen ausgedrückt werden, werden erläutert werden. Ungleichung (1) definiert das Intervall d12 zwischen der ersten Linsengruppe GR1 und der zweiten Linsengruppe GR2. Obwohl es wünschenswert ist, das Intervall d12 zwischen der ersten Linsengruppe GR1 und der zweiten Linsengruppe GR2 so weit wie möglich zu reduzieren, um die gesamte optische Länge des Zoomobjektivs zu reduzieren, beeinträchtigen sich die erste Linsengruppe GR1 und die zweite Linsengruppe GR2 physikalisch gegenseitig, wenn der Wert von d12/fw nicht größer als 0.02 ist, nämlich die untere Grenze. Es ist schwierig, den Hauptpunkt der zweiten Linsengruppe GR2 vorzuschieben, und die gesamte optische Länge des Zoomobjektivs zu reduzieren, wenn der Wert von d12/fw größer als 0,13 ist, nämlich die obere Grenze. Die gesamte optische Länge des Zoomobjektivs kann reduziert werden, wenn Ungleichung (1) erfüllt ist. Vorzugsweise ist die obere Grenze der Ungleichung (1) 0.06 anstatt 0.13, um die vordere Linsengruppe zu miniaturisieren, nämlich die erste Linsengruppe GR1.
Ungleichung (2) definiert die Gesamtlänge der zweiten Linsengruppe GR2. Obwohl es wünschenswert ist, jede der Linsengruppen GR1, GR2 und GR3 in der kleinstmöglichen Dicke zu bilden, um die Länge des zusammen geschobenen Zoomobjektivs zu reduzieren, ist es schwierig, die sphärische Abberation und ein peripheres Koma, welches durch die zweite Linsengruppe GR2 verursacht wird, zu korrigieren, wobei die Leistung des Zoomobjektivs deutlich verschlechtert wird und das Zoomobjektiv sehr genau zusammengesetzt werden muss, wenn der Wert von D2G/fw kleiner als 0,5 ist, nämlich die untere Grenze. Die Dicke der zweiten Linsengruppe GR2 ist groß und das Zoomobjektiv kann nicht kompakt zusammen geschoben werden, wenn der Wert von D2G/fw größer als 0,95 ist, nämlich die obere Grenze. Wenn das Zoomobjektiv Ungleichung (2) erfüllt, können Abberationen zufriedenstellend korrigiert werden, die Zusammenbaugenauigkeit des Zoomobjektivs kann verbessert werden und das Zoomobjektiv ist kompakt.
Ungleichung (3) definiert die gesamte optische Länge des Zoomobjektivs. Es ist schwierig, die sphärische Abberation und ein peripheres Koma, welches durch das Zoomobjektiv verursacht wird, zu korrigieren, die Leistung des Zoomobjektivs wird deutlich verschlechtert und das Zoomobjektiv muss sehr genau zusammengesetzt werden, wenn der Wert von TLW/fw kleiner als 5 ist, nämlich die untere Grenze. Die gesamte Länge des Zoomobjektivs nimmt zu, die Anzahl der Objektivtubusse muss erhöht werden, um das Zoomobjektiv kompakt zusammenzuschieben, der äußerste Objektivtubus hat einen großen Durchmesser und das Zoomobjektiv kann nicht kompakt zusammengeschoben werden, wenn die Anzahl der Objektivtubusse klein ist, wenn der Wert von TLW/fw größer als 8 ist, nämlich die obere Grenze. Wenn das Zoomobjektiv Ungleichung (3) erfüllt, können Abberationen zufriedenstellend korrigiert werden, die Zusammenbaugenauigkeit des Zoomobjektivs kann verbessert werden und das Zoomobjektiv ist kompakt.
Ungleichung (4) definiert das Intervall d23 zwischen der zweiten Linsengruppe GR2 und der dritten Linsengruppe GR3, um ein Schattierungselement zwischen der zweiten Linsengruppe GR2 und der dritten Linsengruppe GR3 anzuordnen, um die Lichtintensität zu reduzieren, welche den Lichtsensor IMG erreicht, während der Lichtsensor IMG ein Bildsignal liest. Es ist schwierig, das Schattierungselement zwischen der zweiten Linsengruppe GR2 und der dritten Linsengruppe GR3 anzuordnen, wenn der Wert von d23/fw kleiner als 0.5 ist, nämlich die untere Grenze. Die gesamte Länge des Zoomobjektivs nimmt zu, und es ist schwierig, das Zoomobjektiv zu miniaturisieren, wenn der Wert von d23/fw größer als 1,1 ist, nämlich die obere Grenze. Das Schattierungselement kann zwischen der zweiten Linsengruppe GR2 und der dritten Linsengruppe GR3 angeordnet werden und das Zoomobjektiv ist kompakt, wenn das Zoomobjektiv die Ungleichung (4) erfüllt.
Erste Ausführungsform
Ein Zoomobjektiv in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, welches in 1 gezeigt ist, weist eine negative erste Linsengruppe GR1, eine positive zweite Linsengruppe GR2 und eine dritte Linsengruppe GR3 auf, welche in dieser Reihenfolge von einer Objektseite in Richtung einer Bildseite angeordnet sind. Die erste Linsengruppe GR1 enthält eine negative erste einzelne Linse G1, welche eine Oberfläche aufweist, welche eine große Krümmung hat und in Richtung der Bildseite konkav ist, eine negative zweite Linse G2, welche entgegengesetzt asphärische Oberflächen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, und eine positive dritte Linse G3. Die zweite Linsengruppe GR2 enthält eine positive einzelne Linse G4, welche aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist und eine Verbundlinse G5/G6, welche durch Verbinden einer positiven einzelnen Linse G5 und einer negativen einzelnen Linse G6 gebildet wird. Die dritte Linsengruppe GR3 enthält eine positive einzelne Linse G7, welche entgegengesetzt asphärische Oberflächen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.
2a, 2b und 2c zeigen sphärische Abberationen, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der ersten Ausführungsform verursacht wird, welches auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist. 3a, 3b und 3c zeigen sphärische Abberationen, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der ersten Ausführungsform verursacht wird, welches auf eine mittlere kürzeste Brennweite eingestellt ist. 4a, 4b und 4c zeigen sphärische Abberationen, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der ersten Ausführungsform verursacht wird, welches auf die längste Brennweite eingestellt ist. in 2a, 3a und 4a wird das Verhältnis der sphärischen Abberation zur Blendenzahl auf der vertikalen Achse gemessen, eine Abweichung von einem genauen Fokus auf der horizontalen Achse wird gemessen und eine durchgehende Linie, eine gestrichelte Linie und eine strichpunktierte Linie stehen für die D-Linie, die C-Linie bzw. die G-Linie. In 2b, 3b und 4b wird die Bildhöhe auf der vertikalen Achse gemessen, der Fokus wird auf der horizontalen Achse gemessen, eine durchgehende Linie kennzeichnet eine sagittale Bildoberfläche, und eine gestrichelte Linie kennzeichnet eine meridionale Bildoberfläche. In 2c, 3c und 4c wird die Bildhöhe auf der vertikalen Achse gemessen, und ein Verzerrungsanteil wird auf der horizontalen Achse gemessen.
Tabelle 1 zeigt Daten auf dem Zoomobjektiv in der ersten Ausführungsform.
Tabelle 1
Daten auf denn Zoomobjektiv

FNr. = 2,85-3,71-5,17
f = 5,25-8,84-14,86
Ω = 33,53-20,57-12,42

Oberfläche Nummer	R	D	ND	vd
1:	620,453	0,550	1,69680	55,500
2:	5,500	0,847
3:	9,271 (ASP)	1,000	1,52470	56,236
4:	5,835 (ASP)	1,000
5:	8,224	1,368	1,80610	33,300
6:	26,403	10,681-4,290-0,500
7:	5,967 (ASP)	2,248	1,52470	56,236
8:	-14,376 (ASP)	0,200
9:	5,554	1,487	1,83400	37,300
10:	-15,338	0,500	1,78472	25,700
11:	3,183	4,241-8,031-14,427
12:	12,692 (ASP)	1,983	1,52470	56,236
13:	-15,994 (ASP)	1,100
14:	UNENDLICH	0,700	1,44524	27,700
15:	UNENDLICH	0,600
16:	UNENDLICH	0,500	1,56883	56,000
17:	UNENDLICH

Oberfläche Nr.	κ	A⁴	A⁶	A⁸	A¹⁰
3	1	0,103034E-02	-0,788083E-04	0,696294E-05	-0,147155E-06
4	1	-0,417851E-03	-0,968635E-04	0,815844E-05	-0,241075E-06
7	1	-0,917554E-03	0,615719E-06	-0,755999E-05	0,912229E-06
8	1	-0,376849E-04	0,168281E-04	-0,868074E-05	0,120926E-05
12	1	-0,901211E-03	0,113451E-03	-0,778351E-05	0,190649E-06
13	1	-0,432058E-03	0,666450E-04	-0,444144E-05	0,103362E-06

In Tabelle 1 kennzeichnet FNr. die Blendenzahl, f kennzeichnet die Brennweite, Ω kennzeichnet einen Halbfeldwinkel, R kennzeichnet einen Krümmungsradius, D kennzeichnet den Abstand zwischen den Linsenoberflächen, ND kennzeichnet den Brechungsindex für die D-Linie und vd kennzeichnet die Abbe'sche Zahl. Oberflächen mit "ASP" sind asphärische Oberflächen. Die Form der asphärischen Oberfläche wird ausgedrückt durch den Ausdruck (1)
wobei:

X:: Abstand von dem Apex der Linsenoberfläche auf der optischen Achse
Y:: Höhe in einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse
C:: Paar axiale Krümmung
Aⁱ:: Asphärischer Koeffizient vom Grad i

Zweite Ausführungsform
5 zeigt die Konstruktion eines Zoomobjektivs in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bezug nehmend auf 5 weist das Zoomobjektiv eine negative erste Linsengruppe GR1, eine positive zweite Linsengruppe GR2 und eine positive dritte Linsengruppe GR3 auf, welche in dieser Reihenfolge von einer Objektseite in Richtung einer Bildseite angeordnet sind. Die erste Linsengruppe GR1 enthält eine negative erste einzelne Linse G1, welche eine Oberfläche aufweist, welche eine große Krümmung hat und konkav in Richtung der Bildseite ist, eine zweite negative Linse G2, welche entgegengesetzt asphärische Oberflächen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, und eine dritte positive Linse G3. Die zweite Linsengruppe GR2 enthält eine Verbundlinse G4/G5, welche durch Verbinden einer positiven einzelnen Linse G4 und einer negativen einzelnen Linse G5 gebildet wird, und eine positive einzelne Linse G6, welche entgegengesetzt asphärische Oberflächen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Die dritte Linsengruppe GR3 enthält eine positive einzelne Linse G7, welche entgegengesetzte asphärische Oberflächen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Die Verwendung der positiven einzelnen Linse G6, welche entgegengesetzt asphärische Oberflächen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, als eine Linse, welche der Bildebene am nächsten ist, sieht einen Spielraum für die Genauigkeit der asphärischen Oberflächen vor.
6a, 6b und 6c zeigen sphärische Abberationen, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der zweiten Ausführungsform verursacht wird, welches auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist. 7a, 7b und 7c zeigen sphärische Abberationen, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der zweiten Ausführungsform verursacht wird, welches auf eine mittlere kürzeste Brennweite eingestellt ist. 8a, 8b und 8c zeigen sphärische Abberationen, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der zweiten Ausführungsform verursacht wird, welches auf die längste Brennweite eingestellt ist. In 6a, 7a und 8a wird das Verhältnis der sphärischen Abberation zu der Blendenzahl auf der vertikalen Achse gemessen, eine Abweichung von einem genauen Fokus wird auf der horizontalen Achse gemessen und eine durchgehende Linie, eine gestrichelte Linie und eine punktgestrichelte Linie stehen für die D-Linie, die C-Linie bzw. die G-Linie. In 6b, 7b und 8b wird die Bildhöhe auf der vertikalen Achse gemessen, der Fokus wird auf der horizontalen Achse gemessen, eine durchgehende Linie kennzeichnet eine sagittale Bildoberfläche, und eine gestrichelte Linie kennzeichnet eine meridionale Bildoberfläche. In 6c, 7c und 8c wird die Bildhöhe auf der vertikalen Achse gemessen, und ein Verzerrungsprozentsatz wird auf der horizontalen Achse gemessen.
Tabelle 2 zeigt Daten auf dem Zoomobjektiv in der zweiten Ausführungsform.
Tabelle 2
Daten auf dem Zoomobjektiv

FNr. = 2,85-3,71-5,17
f = 5,25-8,82-14,86
Ω = 33,55-20,39-12,28

Oberfläche Nummer	R	D	ND	vd
1:	14,773	0,550	1,72916	54,700
2:	4,689	1,900
3:	17,228 (ASP)	1,000	1,52470	56,236
4:	9,178 (ASP)	0,554
5:	7,957	1,439	1,84666	23,800
6:	12,476	10,010-4,074-0,526
7:	4,329	2,248	1,72916	54,700
8:	-5,737	0,500	1,67270	32,300
9:	5,266	0,500
10:	4,500 (ASP)	1,100	1,52470	56,236
11:	5,951 (ASP)	3,397-6,712-12,319
12:	-24,533 (ASP)	2,000	1,52470	56,236
13:	-6,401 (ASP)	1,300
14:	UNENDLICH	0,700	1,51680	64,200
15:	UNENDLICH	0,600
16:	UNENDLICH	0,500	1,56883	56,000
17:	UNENDLICH

Oberfläche Nr.	κ	A⁴	A⁶	A⁸	A¹⁰
3	1	-0,493997E-03	0,308542E-04	-0,203091E-05	0,480038E-07
4	1	-0,100405E-02	0,496204E-05	-0,970592E-06	-0,250497E-07
10	1	-0,501639E-02	-0,981536E-03	-0,400770E-04	-0,124102E-04
11	1	0,861527E-03	-0,675163E-03	-0,798500E-04	0,940314E-05
12	1	-0,163206E-02	-0,237511E-04	0,441858E-05	-0,199791E-06
13	1	-0114059E-03	-0,852311E-04	0,828581E-05	-0,254497E-06

In Tabelle 2 kennzeichnet FNr. die Blendenanzahl, f kennzeichnet die Brennweite, Ω kennzeichnet einen Halbfeldwinkel, R kennzeichnet einen Krümmungsradius, D kennzeichnet den Abstand zwischen den Linsenoberflächen, ND kennzeichnet den Brechungsindex für die D-Linie und vd kennzeichnet die Abbe'sche Zahl. Oberflächen mit "ASP" sind asphärische Oberflächen. Die Form der asphärischen Oberfläche wird ausgedrückt durch Ausdruck (1).
Dritte Ausführungsform
9 zeigt die Konstruktion eines Zoomobjektivs in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bezug nehmend auf 9 weist das Zoomobjektiv eine negative erste Linsengruppe GR1, eine positive zweite Linsengruppe GR2 und eine positive dritte Linsengruppe GR3 auf, welche in dieser Reihenfolge von einer Objektseite in Richtung einer Bildseite angeordnet sind. Die erste Linsengruppe GR1 enthält eine negative erste einzelne Linse G1, welche eine Oberfläche aufweist, welche eine große Krümmung hat und konkav in Richtung der Bildseite ist, eine negative zweite einzelne Linse G2, welche entgegengesetzt asphärische Oberflächen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, und eine positive dritte einzelne Linse G3. Die zweite Linsengruppe GR2 enthält eine positive einzelne Linse G4, welche entgegengesetzt asphärische Oberflächen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist und eine Verbundlinse G5/G6, welche durch Verbinden einer positiven einzelnen Linse G5 und einer negativen einzelnen Linse G6 gebildet wird. Die dritte Linsengruppe GR3 enthält eine positive einzelne Linse G7, welche eine asphärische Oberfläche aufweist, welche der Objektseite gegenüber liegt.
10a, 10b und 10c zeigen sphärische Abberation, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der dritten Ausführungsform verursacht wird, welches auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist. 11a, 11b und 11c zeigen sphärische Abberation, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der dritten Ausführungsform verursacht wird, welches auf eine mittlere kürzeste Brennweite eingestellt ist. 12a, 12b und 12c zeigen sphärische Abberation, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der dritten Ausführungsform verursacht wird, welches auf die längste Brennweite eingestellt ist. In 10a, 11a und 12a wird das Verhältnis der sphärischen Abberation zu der Blendenzahl auf der vertikalen Achse gemessen, eine Abweichung von einem genauen Fokus wird auf der horizontalen Achse gemessen und eine durchgezogene Linie, eine gestrichelte Linie und eine punktgestrichelte Linie stehen für die D-Linie, die C-Linie bzw. die G-Linie. In 10b, 11b und 12b wird die Bildhöhe auf der vertikalen Achse gemessen, der Fokus wird auf der horizontalen Achse gemessen, eine durchgehende Linie kennzeichnet eine sagittale Bildoberfläche, und eine gestrichelte Linie kennzeichnet eine meridionale Bildoberfläche. In 10c, 11c und 12c wird die Bildhöhe auf der vertikalen Achse gemessen, und ein Verzerrungsprozentsatz wird auf der horizontalen Achse gemessen.
Tabelle 3 zeigt Daten auf dem Zoomobjektiv in der dritten Ausführungsform.
Tabelle 3
Daten auf dem Zoomobjektiv

FNr. = 2,85-3,67-5,15
f = 5,25-8,82-14,86
Ω = 33,56-20,42-12,27

Oberfläche Nummer	R	D	ND	vd
1:	43,798	0,550	1,83500	43,000
2:	6,071	1,597
3:	114,492 (ASP)	1,000	1,52470	56,236
4:	17,746 (ASP)	0,600
5:	10,860	1,800	1,84666	23,800
6:	34,943	11,274-4,405-0,300
7:	5,768 (ASP)	1,985	1,52470	56,236
8:	-20,077 (ASP)	0,100
9:	5,717	1,575	1,75500	52,300
10:	-9,506	0,500	1,68893	31,20
11:	3,194	4,529-8,154-14,286
12:	32,463 (ASP)	2,000	1,52470	56,236
13:	-10,110	1,300
14:	UNENDLICH	0,700	1,51680	64,200
15:	UNENDLICH	0,600
16:	UNENDLICH	0,500	1,56883	56,000
17:	UNENDLICH

Oberfläche Nr.	κ	A⁴	A⁶	A⁸	A¹⁰
3	1	-0,906899E-03	-0,640632E-04	0,435915E-05	-0,925116E-07
4	1	0,572459E-03	-0,687373E-04	0,472822E-05	-0,121438E-06
7	1	-0,471918E-03	0,227421E-05	-0,290975E-05	0,779030E-06
8	1	0,552389E-03	0,485357E-05	-0,180632E-05	0,110846E-05
12	1	-0,910051E-03	0,696968E-04	-0,494248E-05	0,135280E-06

In Tabelle 3 kennzeichnet FNr. die Blendenzahl, f kennzeichnet die Brennweite, Ω kennzeichnet den Halbfeldwinkel, R kennzeichnet den Krümmungsradius, D kennzeichnet einen Abstand zwischen den Linsenoberflächen, ND kennzeichnet den Brechungsindex für die D-Linie und vd kennzeichnet die Abbe'sche Zahl. Oberflächen mit "(ASP)" sind asphärische Oberflächen. Die Form der asphärischen Oberfläche wird ausgedrückt durch Ausdruck (1).
Vierte Ausführungsform
13 zeigt die Konstruktion eines Zoomobjektivs in einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bezug nehmend auf 13 weist das Zoomobjektiv eine negative erste Linsengruppe GR1, eine positive zweite Linsengruppe GR2 und eine positive dritte Linsengruppe GR3 auf, welche in dieser Reihenfolge von einer Objektseite in Richtung einer Bildseite angeordnet sind. Die erste Linsengruppe GR1 enthält eine negative erste einzelne Linse G1, welche eine Oberfläche aufweist, welche eine große Krümmung hat und konkav in Richtung der Bildseite ist, eine negative zweite einzelne Linse G2, welche eine asphärische Oberfläche aufweist, welche der Bildseite gegenüberliegt und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, und eine positive dritte einzelne Linse G3. Die zweite Linsengruppe GR2 enthält eine positive einzelne Linse G4, welchen entgegengesetzt asphärische Oberflächen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist und eine Verbundlinse G5/G6, welche durch Verbinden einer positiven einzelnen Linse G5 und einer negativen einzelnen Linse G6 gebildet wird. Die dritte Linsengruppe GR3 enthält eine positive einzelne Linse G7, welche eine asphärische Oberfläche aufweist, welche der Objektseite gegenüberlegt.
14a, 14b und 14c zeigen sphärische Abberation, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der vierten Ausführungsform verursacht wird, welches auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist. 15a, 15b und 15c zeigen sphärische Abberation, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der vierten Ausführungsform verursacht wird, welches auf eine mittlere kürzeste Brennweite eingestellt ist. 16a, 16b und 16c zeigen sphärische Abberation, Astigmatismus bzw. Verzerrung, was durch das Zoomobjektiv in der vierten Ausführungsform verursacht wird, welches auf die längste Brennweite eingestellt ist. In 14a, 15a und 16a wird das Verhältnis der sphärischen Abberation zur Blendenzahl auf der vertikalen Achse gemessen, eine Abweichung von einem genauen Fokus wird auf der horizontalen Achse gemessen und eine durchgezogene Linie, eine gestrichelte Linie und eine punktgestrichelte Linie stehen für die D-Linie, die C-Linie bzw. die G-Linie. In 14b, 15b und 16b wird die Bildhöhe auf der vertikalen Achse gemessen, der Fokus wird auf der horizontalen Achse gemessen, eine durchgehende Linie kennzeichnet eine sagittale Bildoberfläche, und eine gestrichelte Linie kennzeichnet eine meridionale Bildoberfläche. In 14c, 15c und 16c wird die Bildhöhe auf der vertikalen Achse gemessen, und ein Verzerrungsprozentsatz wird auf der horizontalen Achse gemessen.
Tabelle 4 zeigt Daten auf dem Zoomobjektiv in der vierten Ausführungsform.
Tabelle 4
Daten auf dem Zoomobjektiv

FNr. = 2,85-3,64-4,88
f = 5,25-8,83-14,86
Ω = 33,53-20,46-12,27

Oberfläche Nummer	R	D	ND	vd
1:	52,508	0,550	1,83500	43,000
2:	6,004	1,900
3:	-174,302	1,000	1,52470	56,236
4:	26,429 (ASP)	0,693
5:	18,281	1,608	1,84666	23,800
6:	-116,979	13,515-5,431-0,600
7:	6,711 (ASP)	2,279	1,52470	56,236
8:	-25,957 (ASP)	0,100
9:	5,875	1,771	1,77250	49,600
10:	-7,713	0,500	1,68893	31,200
11:	3,361	5,500-9,232-15,552
12:	38,438 (ASP)	2,000	1,52470	56,236
13:	-10,974	1,300
14:	UNENDLICH	0,700	1,51680	64,200
15:	UNENDLICH	0,600
16:	UNENDLICH	0,500	1,56883	56,000
17:	UNENDLICH

Oberfläche Nr.	κ	A⁴	A⁶	A⁸	A¹⁰
4	1	-0,41785E-03	-0,785782E-05	0,388494E-06	-0,233268E-07
7	1	-0,278892E-03	-0,110032E-04	0,135004E-05	0,950839E-07
8	1	0,488995E-03	-0,134588E-04	0,255035E-05	0,191537E-06
12	1	-0,810182E-03	0,523066E-04	-0,371469E-05	0,106517E-06

In Tabelle 4 kennzeichnet FNr. die Blendenzahl, f kennzeichnet die Brennweite, Ω kennzeichnet den Halbfeldwinkel, R kennzeichnet den Krümmungsradius, D kennzeichnet den Abstand zwischen den Linsenoberflächen, ND kennzeichnet den Brechungsindex für die D-Linie und vd kennzeichnet die Abbe'sche Zahl. Oberflächen mit "(ASP)" sind asphärische Oberflächen. Die Form der asphärischen Oberfläche wird ausgedrückt durch den Ausdruck (1).

Tabelle 5 zeigt Daten der Faktoren, welche in Ungleichungen (1) bis (4) der Zoomobjektive in der ersten bis vierten Ausführungsform spezifiziert werden. Tabelle 5

Ungleichungen	Erste Ausführungsform	Zweite Ausführungsform	Dritte Ausführungsform	Vierte Ausführungsform
(1) d12/fw	0,0952	0,1002	0,0571	0,1143
(2) D2G/fw	0,8447	0,9448	0,7924	0,8857
(3) TLW/fw	5,7143	5,7143	6,0190	6,7619
(4) d23/fw	0,8077	0,6469	0,8626	1,0469

Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, erfüllen die Zoomobjektive in der ersten bis vierten Ausführungsform alle Bedingungen, welche durch die Ungleichungen (1) bis (4) ausgedrückt werden. Wie aus den Diagrammen ersichtlich ist, welche Abberation zeigen, sind die Zoomobjektive in der Lage, alle Arten von Abberationen gleichmäßig zu korrigieren.
Die Kunststofflinsen der Zoomobjektive in der ersten bis vierten Ausführungsform können durch äquivalente Glaslinsen ersetzt werden. Das Material der Linsen kann selektiv entschieden werden, wobei die Verarbeitbarkeit, die optischen Charakteristika, Gewichtskonstanten und dergleichen berücksichtigt werden müssen.
Obwohl die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen mit einem gewissen Grad an Genauigkeit beschrieben worden sind, sind offensichtlich viele Änderungen und Variationen hierbei möglich. Es sei daher verstanden, dass die vorliegende Erfindung anders ausgeführt werden kann, als hier insbesondere beschrieben, ohne vom beanspruchten Umfang davon abzuweichen.

Claims

Zoomobjektiv, welches eine optische Achse aufweist und von der Objekt- zu der Bildseite hin umfasst: eine negative erste Linsengruppe, die in der Lage ist, zum Zoomen bewegt zu werden; eine positive zweite Linsengruppe, die in der Lage ist, zum Zoomen bewegt zu werden; und eine positive dritte Linsengruppe; wobei das Zoomobjektiv die Bedingungen erfüllt, die durch die Ungleichungen ausgedruckt werden: 0,02 < D12/fw < 0,13 (1) 0,5 < D2G/fw < 0,95 (2),wobei D12 der minimale Abstand auf der optischen Achse zwischen der letzten optischen Oberfläche der ersten Linsengruppe und der ersten optischen Oberfläche der zweiten Linsengruppe ist, D2G der Abstand zwischen der ersten und der letzten optischen Oberfläche der zweiten Linsengruppe ist, und fw die kürzeste Brennweite ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zoomobjektiv die Bedingung erfüllt, die durch die Ungleichung ausgedrückt wird: 5 < TLW/fw < 8 (3),wobei TLW die optische Länge berechnet für die d-Linie des Zoomobjektivs ist, wenn es auf die kürzeste Brennweite eingestellt ist.
Das Zoomobjektiv gemäß Anspruch 1, wobei zumindest eine der Komponentenlinsen der ersten, der zweiten und der dritten Linsengruppe eine Kunststofflinse ist.
Das Zoomobjektiv gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Linsengruppe eine erste Linse, welche eine negatives Brechungsvermögen aufweist, eine zweite Linse, welche ein negatives Brechungsvermögen aufweist und aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, und eine dritte Linse enthält, welche ein positives Brechungsvermögen aufweist; und wobei die zweite Linse der ersten Linsengruppe zumindest eine asphärische Oberfläche aufweist.
Das Zoomobjektiv gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 weiterhin umfassend ein Schattierungselement, welches zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe angeordnet ist, um die Lichtintensität zu reduzieren, welche einen Bildsensor erreicht, während der Bildsensor ein Bildsignal liest; und welches eine Bedingung erfüllt, welche durch eine Ungleichung ausgedrückt wird: 0,5 < D23/fw < 1,1 (4)wobei D23 der minimale Abstand auf der optischen Achse zwischen der letzten optischen Oberfläche der zweiten Linsengruppe und der ersten optischen Oberfläche der dritten Linsengruppe ist, und fw die kürzeste Brennweite ist.
Eine Abbildungsvorrichtung, umfassend: ein Zoomobjektiv gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 und einen Bildsensor, der in der Lage ist, ein optisches Bild, welches durch das Zoomobjektiv gebildet wird, in ein entsprechendes elektrisches Signal umzuwandeln.