DE602005003502T2

DE602005003502T2 - Retrofokus Zoom Objektiv mit zwei Gruppen

Info

Publication number: DE602005003502T2
Application number: DE602005003502T
Authority: DE
Inventors: Hotaka Saitama-prefecture Takeuchi
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2025-04-29
Also published as: US7362509B2; DE602005003502D1; JP2005321426A; EP1593995A1; CN100451715C; EP1593995B1; US20050248854A1; KR101129428B1; JP4657624B2; CN1693935A; KR20060047460A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kompaktes Zoomobjektiv, das für Videokameras sowie mit einem Halbleiterabbildungselement, wie einer CCD, ausgestattete digitale Standbildkameras, geeignet ist. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein kompaktes Zoomobjektiv, das für Videokameras und mit einem Halbleiterabbildungselement ausgestattete digitale Standbildkameras mit hoher Pixelanzahl geeignet ist.
In den letzten Jahren gab es deutliche technische Fortschritte bei Halbleiterabbildungselementen wie CCDs, die in digitalen Standbildkameras und Videokameras verwendet werden, was zu größeren Dichten und höheren Pixelzahlen führte. Hiermit einhergehend gibt es einen Nachfrage nach Linsen mit hervorragenden optischen Eigenschaften. Es gibt auch aufgrund der erhöhten Kompaktheit der digitalen Standbildkameras und Videokameras eine starke Nachfrage danach, dass die an diesen Geräten zur Abbildung angebrachten Zoomobjektive kompakt und leichtgewichtig sind.
Um eine gute Tragbarkeit zu gewährleisten, beinhaltet die Notwendigkeit von Kompaktheit insbesondere ein Verkürzen des Zoomobjektivs, wenn das Gerät getragen wird, d. h. dass das Objektiv, wenn es aufbewahrt wird, dünner sein kann.
Um Licht effizient zu nutzen, sind Mikrolinsen auf der Oberfläche eines Halbleiterabbildungselementes, wie einer CCD, ausgebildet. Als Folge hiervon kann, wenn der Einfallswinkel des Lichts gegenüber dem Halbleiterabbildungselement zu groß ist, eine Vignettierung (sog. „Shading") stattfinden, was dazu führt, dass Licht nicht ins Halbleiterabbildungselement hinein gelangt. Als Folge hiervon wird das Objektiv, welches mit dem Halbleiterabbildungselement benutzt wird, vorzugsweise so positioniert, dass die Austrittspupille einen angemessenen Abstand von der Bildebene halten kann, und ein telezentrisches optisches System wird verwendet, bei dem der Einfallswinkel gegenüber dem Halbleiterabbildungselement klein gehalten werden kann. Mit den Verbesserungen bei Mikrolinsen, die die technischen Fortschritte der letzten Jahre begleitet haben, können Einfallswinkel von bis zu ungefähr 15° ohne Probleme benutzt werden.
Für konventionelle Zoomobjektive mit Zoomfaktoren von ungefähr 2 oder 3 sind viele Beispiele von Zoomobjektiven, wie die an einer Kompaktkamera angebrachten, offenbart, bei denen zwei Linsengruppen benutzt werden (siehe z. B. japanisches offengelegtes Patentdokument Nr. 2003-075721 und japanisches offengelegtes Patentdokument Nr. 2003-307676 ). Diese Zoomobjektive sind sog. Teleobjektivtyp-2-Gruppen-Zoomobjektive (telephoto-type two-group zoom lenses), gebildet durch eine erste Linsengruppe, die ein positives Brechungsvermögen hat, und eine zweite Linsengruppe, die ein negatives Brechungsvermögen hat. Diese Bauweise ist insoweit vorteilhaft, als sie dem Objektiv erlaubt, dünner zu sein, wenn es aufbewahrt wird.
Allerdings wird bei diesem Typ von Anordnung mit einer ersten Linsengruppe, die ein positives Brechungsvermögen hat, und einer zweiten Linsengruppe, die ein negatives Brechungsvermögen hat, der Austrittswinkel der äußersten Lichtstrahlen insbesondere am Weitwinkelende zu groß. Als Folge hiervon ist es extrem schwierig, diese Bauweise für Halbleiterabbildungselemente wie CCDs zu benutzen.
Bei einer weiteren bekannten Anordnung umfasst ein Zoomobjektiv mit einer 2-Gruppen-Struktur, fortschreitend von der Objektseite zur Bildebenenseite, eine erste Linsengruppe, die ein insgesamt negatives Brechungsvermögen hat, und eine zweite Linsengruppe, die ein insgesamt positives Brechungsvermögen hat (siehe z. B. japanisches offengelegtes Patentdokument Nr. 2000-035537 ).
Allerdings ist, da die erste Linsengruppe aus vier Linsen gebildet wird, die ein positives Brechungsvermögen, ein negatives Brechungsvermögen, ein negatives Brechungsvermögen und ein positives Brechungsvermögen besitzen, die Gesamtlänge der Kamera, wenn diese aufbewahrt wird (eingezogen) groß. Des Weiteren wird, da die am weitesten auf der Objektseite befindliche Linse ein positives Brechungsvermögen hat, und für eine wirksame Verzeichnungskorrektur sorgt, wird die am weitesten auf der Objektseite befindliche Linse mit einem großen Außendurchmesser versehen, was ein dünneres, kompakteres Design schwierig macht.
Bei 2-Gruppen-Zoomobjektiven wie den oben beschriebenen, wird der Austrittswinkel der äußersten Strahlen, insbesondere am Weitwinkelende, groß, was Telezentrizität verhindert und somit die Verwendung dieser Strukturen in neueren Halbleiterabbildungselementen mit hoher Pixelzahl. Weiterhin ist bei herkömmlichen 2-Gruppen-Zoomobjektiven die erste Linsengruppe durch eine große Anzahl von Linsen gebildet, was die Anzahl der Teile erhöht. Dies macht es schwierig, einen kompakten, leichtgewichtigen Aufbau zu erreichen. Insbesondere kann kein dünner Aufbau erreicht werden, wenn die Kamera aufbewahrt wird.
Weitere bekannte Anordnungen von Zoomobjektiven sind aus der US 2003/0138245 bekannt. Das Dokument offenbart ein erstes Zoomobjektiv, welches zwei Linsengruppen umfasst, in dem die erste Linsengruppe ein negatives Brechungsvermögen und die zweite Linsengruppe ein positives Brechungsvermögen hat. Da jede Linsengruppe aus nur zwei Linsen besteht, ist die Abbildungsqualität im Hinblick auf Aberration, Astigmatismus und Verzeichnung niedrig. Weitere Ausführungsformen in dem Dokument offenbaren Zoomobjektive mit drei oder vier Linsengruppen. Bei der Benutzung solcher Objektive ist die mechanische Kontrolle schwierig, da mehrere Linsengruppen angesteuert werden müssen. Weiterhin könnte die Gesamtlänge eines Zoomobjektivs, das drei oder vier Linsengruppen umfasst, für mobile Anwendungen inakzeptabel sein.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zoomobjektiv bereitzustellen, welches gute optische Eigenschaften zeigt und dabei kompakt und leichtgewichtig für mobile Anwendungen ist. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Zoomobjektiv nach Anspruch 1.
Der obige und andere Zwecke, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung, gelesen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein leichtes und kompaktes Zoomobjektiv zur Verfügung, das für neuere Halbleiterabbildungselemente mit hohen Pixelzahlen geeignet ist, das einen dünnen Aufbau gewährleistet, insbesondere wenn die Kamera aufbewahrt wird, und das hervorragende optische Eigenschaften bietet mit einer effektiven Korrektur verschiedener Aberrationen. Weiterhin ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein dünnes kompaktes Zoomobjektiv für Halbleiterabbildungselemente mit hohen Pixelzahlen zur Verfügung zu stellen, das die folgenden Bedingungen erfüllt: Ein Vergrößerungsfaktor von ungefähr 2,5–3; eine Gesamtlänge des Linsensystems von 35 mm oder weniger beim Abbilden (von der vorderen Oberfläche der ersten Linsengruppe zur Bildebene); eine Gesamtdicke der ersten Linsengruppe entlang der optischen Achse (Dicke der ersten Linsengruppe + Dicke der zweiten Linsengruppe), die 12 mm oder weniger beträgt; ein Auflagemaß von wenigstens 5 mm, um das Einbringen eines Tiefpassfilters zu ermöglichen; eine Linsenhelligkeit (F-Zahl) am Weitwinkelende von ungefähr 3,2; und eine Verzeichnung von |5%| oder weniger.
Ein erfindungsgemäßes Zoomobjektiv besteht daher, aufeinander folgend von Objekt- zu Bildebenenseite, aus einer ersten Linsengruppe, die ein insgesamt negatives Brechungsvermögen hat und einer zweiten Linsengruppe, die ein insgesamt positives Brechungsvermögen hat, wobei ein Vergrößerungsfaktor von einem Weitwinkelende zu einem teleskopischen Ende (Teleende) durch Bewegen der zweiten Linsengruppe von der Bildebenenseite zur Objektseite verändert werden kann, und die Fokusanpassung durch Bewegen der ersten Linsengruppe durchgeführt wird, um Veränderungen in der Bildebene, die von Veränderungen des Vergrößerungsfaktors begleitet werden, zu korrigieren. Die erste Linsengruppe besteht, aufeinander folgend von der Objektseite, aus einer ersten Linse, die ein negatives Brechungsvermögen hat, und einer zweiten Linse, die ein positives Brechungsvermögen hat. Die zweite Linsengruppe besteht, aufeinander folgend von der Objektseite, aus einer dritten Linse, die ein positives Brechungsvermögen hat, einer vierten Linse, die ein positives Brechungsvermögen hat, und einer fünften Linse, die ein negatives Brechungsvermögen hat, die miteinander verbunden sind, um eine Meniskusform zu bilden mit einer konvexen Oberfläche in Richtung der Objektseite und mit einem insgesamt negativen Brechungsvermögen, und einer sechsten Linse, die ein positives Brechungsvermögen hat. Bei dieser Struktur sind zwei Linsengruppen mit sechs Linsen bereitgestellt, was effektive optische Eigenschaften erlaubt, die Gesamtlänge reduziert, die Größe reduziert, wenn die Kamera aufbewahrt wird (eingezogen), und für ein dünnes, kompaktes Design sorgt.
Entsprechend der beschriebenen Struktur werden die folgenden Bedingungen (1) und (2) erfüllt: 0,5 < f2/|f1| < 1,3 (1) 1,25 < |f1|/fw < 2,5, (2)wobei f1 eine Brennweite der ersten Linsengruppe ist, f2 eine Brennweite der zweiten Linsengruppe ist und fw eine Brennweite des gesamten Linsensystems am Weitwinkelende ist. Mit dieser Struktur können verschiedene Vergrößerungsfaktoren, insbesondere Faktoren von ungefähr 2,5- bis 3-fach erreicht werden, hervorragende optische Eigenschaften können erreicht werden bei effektiver Korrektur von Verzeichnung, Farbquerfehler, sphärischer Aberration und Astigmatismus, angemessene Telezentrizität und ein kompaktes dünnes Design können gewährleistet werden.
Entsprechend der beschriebenen Struktur werden die folgenden Bedingungen (3) und (4) erfüllt: v4 > v5 (3) 1,0 < R7/R9 < 3,0, (4)wobei f4 eine Abbe'sche Zahl der vierten Linse ist, v5 eine Abbe'sche Zahl der fünften Linse ist, R7 ein Krümmungsradius einer objektseitigen Oberfläche der vierten Linse ist, und R9 ein Krümmungsradius einer bildebenenseitigen Oberfläche der fünften Linse ist. Mit dieser Struktur können verschiedene Typen von Aberration, insbesondere chromatische Aberration und sphärische Aberration, effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der beschriebenen Struktur sind die folgenden Bedingungen (5) und (6) erfüllt: v1 – v2 > 10 (5) D2/fw > 0,2, (6)wobei v1 eine Abbe'sche Zahl der ersten Linse ist, v2 eine Abbe'sche Zahl der zweiten Linse ist, D2 eine Entfernung entlang der optischen Achse zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse ist, und fw eine Brennweite des gesamten Linsensystems am Weitwinkelende ist. Mit dieser Struktur können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere chromatische Aberration und sphärische Aberration, effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur sind die erste Linse, die dritte Linse und die sechste Linse jeweils mit einer asphärischen Oberfläche auf der Objektseite und/oder der Bildebenenseite ausgebildet. Bei dieser Struktur sorgt eine asphärische Oberfläche auf der ersten Linse für eine effektive Korrektur von Verzeichnung und Astigmatismus, eine asphärische Oberfläche auf der dritten Linse sorgt für eine effektive Korrektur von sphärischer Aberration und eine asphärische Oberfläche auf der sechsten Linse sorgt für eine effektive Korrektur von Astigmatismus und Koma-Aberration. Hieraus ergibt sich, dass verschiedene Typen von Aberrationen insgesamt effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur hat die erste Linse eine asphärische Oberfläche an einer Oberfläche mit einem kleineren Krümmungsradius. Mit dieser Struktur können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere Verzeichnung und Astigmatismus, effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist die asphärische Oberfläche auf der ersten Linse so geformt, dass ein negatives Brechungsvermögen zu Randbereichen hin abnimmt. Mit dieser Struktur können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere Verzeichnung und Astigmatismus, effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist die erste Linse eine Hybridlinse, die durch Verbinden einer Harzschicht, die aus einem Harzmaterial gemacht ist, mit einer Glaslinse gebildet ist, wobei die asphärische Oberfläche auf der Harzschicht ausgebildet ist.
Wenn die erste Linse mit einer asphärischen Oberfläche nur unter Benutzung eines Glasmaterials oder Harzmaterials, z. B. Plastik, gebildet ist, wird der Typ von Glasmaterial oder Harzmaterial, der benutzt werden kann, eingeschränkt sein. Mit dieser Struktur jedoch können durch Aufbringen einer Harzschicht auf die Glaslinse und Formen einer asphärischen Oberfläche auf der Harzschicht verschiedene Typen von Glasmaterial für die als Basis dienende Glaslinse benutzt werden. Dies sorgt für weitere Kostenreduzierung bei gleichzeitiger effektiverer Korrektur von Farbaberrationen.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist die Harzschicht mit einer Oberfläche der ersten Linse mit einem kleineren Krümmungsradius verbunden. Mit dieser Struktur können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere Verzeichnung und Astigmatismus, effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist die auf der Harzschicht ausgebildete asphärische Oberfläche so geformt, dass ein negativer Brechungsindex zu Randbereichen hin abnimmt. Mit dieser Struktur können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere Verzeichnung und Astigmatismus, effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist bei der ersten Linse die folgende Bedingung (7) erfüllt: 1 < |R2a/R2| < 1,5, (7) wobei R2a ein Krümmungsradius der Oberfläche, an der die Glaslinse und die Harzschicht verbunden sind, ist und R2 ein Krümmungsradius der Oberfläche, an der die asphärische Oberfläche ausgebildet ist, ist. Mit dieser Struktur verhindert die Form der Harzschicht auf der ersten Linse Veränderungen, die durch Temperaturveränderungen und Feuchtigkeitsaufnahme und dergleichen hervorgerufen werden, und erlaubt gleichzeitig eine hochpräzise Ausbildung der asphärischen Oberfläche. Des Weiteren werden verschiedene Typen von Aberrationen effektiv korrigiert und die Produktivität kann gesteigert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist die dritte Linse durch Verbinden einer aus einem Harzmaterial gebildeten Harzschicht mit einer Glaslinse gebildet, wobei die asphärische Oberfläche auf der Harzschicht gebildet ist.
Wenn die dritte Linse mit einer asphärischen Oberfläche nur unter Benutzung eines Glasmaterials oder Harzmaterials, z. B. Plastik, gebildet ist, wird der Typ von Glasmaterial oder Harzmaterial, der benutzt werden kann, eingeschränkt sein. Mit dieser Struktur jedoch können durch Aufbringen einer Harzschicht auf die Glaslinse und Formen einer asphärischen Oberfläche auf der Harzschicht verschiedene Typen von Glasmaterial für die als Basis dienende Glaslinse benutzt werden. Dies sorgt für weitere Kostenreduzierung bei gleichzeitiger effektiverer Korrektur von Farbaberrationen.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist die Harzschicht mit einer Oberfläche der dritten Linse mit einem kleineren Krümmungsradius verbunden. Mit dieser Struktur können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere sphärische Aberration, effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist die auf der Harzschicht ausgebildete asphärische Oberfläche so geformt, dass ein positives Brechungsvermögen zu Randbereichen hin abnimmt. Mit dieser Struktur können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere sphärische Aberration, effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist für die dritte Linse die folgende Bedingung (8) erfüllt: 0,7 < |R5a/R5| < 2,0, (8)wobei R5a ein Krümmungsradius einer Oberfläche, an der die Glaslinse und die Harzschicht verbunden sind, ist und R5 ein Krümmungsradius der Oberfläche, an der die asphärische Oberfläche gebildet ist, ist. Mit dieser Struktur wird verhindert, dass sich die Form der Harzschicht auf der dritten Linse aufgrund von Temperaturänderungen oder Feuchtigkeitsaufnahme oder dergleichen verändert. Dies erlaubt eine hochpräzise Ausbildung der asphärischen Oberfläche, eine effektive Korrektur der verschiedenen Aberrationen und eine Steigerung der Produktivität.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist die sechste Linse eine Hybridlinse, die durch Verbinden einer aus einem Harzmaterial gebildeten Harzschicht mit einer Glaslinse gebildet ist, wobei die asphärische Oberfläche auf der Harzschicht gebildet ist.
Wenn die sechste Linse mit einer asphärischen Oberfläche nur unter Benutzung eines Glasmaterials oder Harzmaterials, z. B. Plastik, gebildet ist, wird der Typ von Glasmaterial oder Harzmaterial, der benutzt werden kann, eingeschränkt sein. Mit dieser Struktur jedoch können durch Aufbringen einer Harzschicht auf die Glaslinse und Formen einer asphärischen Oberfläche auf der Harzschicht verschiedene Typen von Glasmaterial für die als Basis dienende Glaslinse benutzt werden. Dies sorgt für weitere Kostenreduzierung bei gleichzeitiger effektiverer Korrektur von Farbaberrationen.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist die auf der Harzschicht ausgebildete asphärische Oberfläche so geformt, dass ein positives Brechungsvermögen zu Randbereichen hin abnimmt. Mit dieser Struktur können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere Astigmatismus und Koma-Aberration, effektiv korrigiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur ist für die sechste Linse die folgende Bedingung (9) erfüllt: 0,5 < |R11a/R11| < 2,0, (9)wobei R11a ein Krümmungsradius einer Oberfläche, an der die Glaslinse und die Harzschicht verbunden sind, ist, und R11 ein Krümmungsradius einer Oberfläche, auf der die asphärische Oberfläche gebildet ist, ist. Mit dieser Struktur wird verhindert, dass die Form der Harzschicht auf der sechsten Linse sich aufgrund von Temperaturänderungen und Feuchtigkeitsaufnahme und dergleichen verändert. Dies erlaubt eine hochpräzise Ausbildung der asphärischen Oberfläche, eine effektive Korrektur der verschiedenen Aberrationen und eine Steigerung der Produktivität.
Mit einem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv, das die oben beschriebene Struktur hat, kann das Design kompakter, dünner, leichter und kostengünstiger gestaltet werden, und ein Zoomobjektiv mit hervorragenden optischen Eigenschaften kann zur Verfügung gestellt werden mit effektiver Korrektur verschiedener Typen von Aberration.
Insbesondere kann ein Zoomobjektiv, das für Abbildungselemente mit hohen Pixelzahlen geeignet ist, bereitgestellt werden, mit einem Vergrößerungsfaktor von ungefähr 2,5- bis 3-fach. Da die Gesamtlänge des Linsensystems (vordere Fläche der ersten Linsengruppe – Bildebene) während der Aufnahme 35 mm oder weniger beträgt, kann ein kompaktes Design gewährleistet werden. Und da die gesamte Dimension entlang der optischen Achse der Linsengruppen (Dicke der ersten Linsengruppe + Dicke der zweiten Linsengruppe) 12 mm oder weniger beträgt, kann die Vorrichtung kompakter und dünner gestaltet werden, wenn sie aufbewahrt wird. Da das Auflagemaß 5 mm oder mehr beträgt, kann ein Tiefpassfilter leicht eingebracht werden. Eine F-Zahl am Weitwinkelende sorgt für eine Lichtstärke von 3,2. Das für Abbildungselemente mit hohen Pixelzahlen geeignete Zoomobjektiv ist mit hervorragenden optischen Eigenschaften ausgestattet bei einer effektiven Korrektur von verschiedenen Typen von Aberrationen und einer Verzeichnung von weniger als |5%|.
Die genannten sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlicher ersichtlich werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen veranschaulichender Ausführungsformen der Erfindung, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf ähnliche Elemente beziehen, und in denen:
1 eine Zeichnung ist, die die Struktur einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs zeigt;
2 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende eines Zoomobjektivs entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt;
3 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler bei der mittleren Position eines Zoomobjektivs entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt;
4 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am teleskopischen Ende eines Zoomobjektivs entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt;
5 eine Zeichnung ist, die die Struktur einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs zeigt;
6 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende eines Zoomobjektivs entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt;
7 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler bei einer mittleren Position eines Zoomobjektivs entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt;
8 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am teleskopischen Ende eines Zoomobjektivs entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt;
9 eine Zeichnung ist, die die Struktur einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs zeigt;
10 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende eines Zoomobjektivs entsprechend der dritten Ausführungsform zeigt;
11 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler bei der mittleren Position eines Zoomobjektivs entsprechend der dritten Ausführungsform zeigt;
12 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am teleskopischen Ende eines Zoomobjektivs entsprechend der dritten Ausführungsform zeigt;
13 eine Zeichnung ist, die die Struktur einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs zeigt;
14 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende eines Zoomobjektivs entsprechend der vierten Ausführungsform zeigt;
15 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler bei der mittleren Position eines Zoomobjektivs entsprechend der vierten Ausführungsform zeigt;
16 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am teleskopischen Ende eines Zoomobjektivs entsprechend der vierten Ausführungsform zeigt;
17 eine Zeichnung ist, die die Struktur einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs zeigt;
18 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende eines Zoomobjektivs entsprechend der fünften Ausführungsform zeigt;
19 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler bei der mittleren Position eines Zoomobjektivs entsprechend der fünften Ausführungsform zeigt;
20 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am teleskopischen Ende eines Zoomobjektivs entsprechend der fünften Ausführungsform zeigt;
21 eine Zeichnung ist, die die Struktur einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs zeigt;
22 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende eines Zoomobjektivs entsprechend der sechsten Ausführungsform zeigt;
23 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler bei der mittleren Position eines Zoomobjektivs entsprechend der sechsten Ausführungsform zeigt;
24 Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am teleskopischen Ende eines Zoomobjektivs entsprechend der sechsten Ausführungsform zeigt; Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt die Grundstruktur einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs. Wie 1 zeigt, sind die folgenden Elemente aufeinander folgend von der Objektseite zur Bildebenenseite angeordnet: Eine erste Linsengruppe I, die ein insgesamt negatives Brechungsvermögen hat; und eine zweite Linsengruppe II, die ein insgesamt positives Brechungsvermögen hat.
Beginnend der Reihe nach von der Objektseite ist die erste Linsengruppe I aus einer ersten Linse 1 mit einem negativen Brechungsvermögen und einer zweiten Linse 2 mit einem positiven Brechungsvermögen gebildet.
Beginnend der Reihe nach von der Objektseite ist die zweite Linsengruppe II gebildet aus: einer dritten Linse 3 mit einem positiven Brechungsvermögen; einer vierten Linse 4 mit einem positiven Brechungsvermögen und einer fünften Linse 5 mit einem negativen Brechungsvermögen, die miteinander verbunden sind, so dass das gesamte Brechungsvermögen negativ ist, wobei beide Linsen meniskusförmig ausgebildet sind, wobei die konvexen Oberflächen in Richtung der Objektseite zeigen; und einer sechsten Linse 6 mit einem positiven Brechungsvermögen.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur sind Glasfilter 7, 8, z. B. ein Infrarotsperrfilter und ein Tiefpassfilter und dergleichen auf der Bildebenenseite der zweiten Linsengruppe II (der sechsten Linse 6) angeordnet. Ein Verschluss (nicht in der Figur gezeigt), der den Lichtweg öffnet und schließt, ist zwischen der zweiten Linsengruppe 11 (der sechsten Linse 6) und dem Glasfilter 7 eingefügt. Eine Öffnungsbegrenzung ist am äußeren Rand der am weitesten zur Objektseite befindlichen Seite des Trägerrahmens definiert, der die zweite Linsengruppe II trägt, d. h. um die dritte Linse 3 herum.
Entsprechend der oben beschriebenen Struktur wird der Vergrößerungsfaktor von einem Weitwinkelende zu einem teleskopischen Ende durch Bewegen der zweiten Linsengruppe II entlang einer optischen Achse L von der Bildebenenseite zur Objektseite verändert. Die erste Linsengruppe I korrigiert die Änderungen im Bild, die von Veränderungen im Vergrößerungsfaktor begleitet sind, und sorgt für eine Fokusanpassung (Fokussierung).
Da das Zoomobjektiv auf diese Weise aus zwei Linsengruppen I, II und den sechs Linsen 1–6 gebildet ist, kann man effektive optische Eigenschaften erhalten, während zugleich die Gesamtlänge reduziert werden kann, die Größe, wenn die Kamera aufbewahrt wird (eingezogen), kann reduziert werden, und ein dünnes kompaktes Design kann erreicht werden.
Die erste Linsengruppe I hat eine Brennweite f1, die zweite Linsengruppe II hat eine Brennweite f2, das gesamte Linsensystem hat am Weitwinkelende eine Brennweite fw, das gesamte Linsensystem hat am teleskopischen Ende eine Brennweite ft und das gesamte Linsensystem hat im mittleren Bereich eine Brennweite fm.
Wie in 1 gezeigt, sind bei der ersten Linse 1 bis zur sechsten Linse 6 und den Glasfiltern 7, 8 die jeweiligen Oberflächen in Richtung der Objektseite und der Bildseite mit Si (i = 1 – 15) bezeichnet, und der Krümmungsradius jeder Oberfläche Si ist mit Ri (i = 1 – 15) bezeichnet. Der Brechungsindex bei der d-Linie ist mit Ni bezeichnet und die Abbe'sche Zahl mit vi (i = 1 – 8). Weiterhin sind die Abstände (Dicke, Zwischenraum) von der ersten Linse 1 bis zum Glasfilter 8 entlang der optischen Achse L mit Di (i = 1 – 14) bezeichnet und das Auflagemaß ist mit BF bezeichnet.
Die erste Linse 1 hat ein negatives Brechungsvermögen und ist als Meniskusform ausgebildet mit einer konvexen Oberfläche auf der objektseitigen Oberfläche Si und einer konkaven Oberfläche auf der bildebenenseitigen Oberfläche S2 unter Benutzung eines Glasmaterials. Die Oberfläche S2 mit dem kleinen Krümmungsradius ist als asphärische Oberfläche ausgebildet, wobei das negative Brechungsvermögen zu den Rändern der asphärischen Oberfläche S2 hin abnimmt. Als Folge hiervon können verschiedene Typen von Aberration effektiv korrigiert werden, insbesondere Verzeichnung und Astigmatismus.
Die zweite Linse 2 hat ein positives Brechungsvermögen und ist als Meniskusform unter Verwendung eines Glasmaterials ausgebildet, mit einer konvexen Oberfläche auf der objektseitigen Oberfläche S3 und einer konkaven Oberfläche auf der bildebenenseitigen Oberfläche S4. Die Oberflächen S3, S4 sind beide als sphärische Oberflächen ausgebildet.
Die dritte Linse 3 hat ein positives Brechungsvermögen und ist als bikonvexe Form unter Verwendung eines Glasmaterials ausgebildet, mit konvexen Oberflächen auf der objektseitigen Oberfläche S5 und der bildebenenseitigen Oberfläche S6. Die objektseitige Oberfläche S5 ist als asphärische Oberfläche ausgebildet und die bildebenenseitige Oberfläche S6 ist als sphärische Oberfläche ausgebildet. Die Verwendung einer asphärischen Oberfläche S5 sorgt für eine effektive Korrektur, insbesondere von sphärischer Aberration.
Die vierte Linse 4 hat ein positives Brechungsvermögen und ist als Meniskusform unter Verwendung eines Glasmaterials ausgebildet, mit einer konvexen Oberfläche auf der objektseitigen Oberfläche S7 und einer konkaven Oberfläche auf der bildebenenseitigen Oberfläche S8. Die Oberflächen S7, S8 sind beide als sphärische Oberflächen ausgebildet.
Die fünfte Linse 5 hat ein negatives Brechungsvermögen und ist als Meniskusform unter Benutzung eines Glasmaterials ausgebildet mit einer konvexen Oberfläche auf der objektseitigen Oberfläche S8 und einer konkaven Oberfläche auf der bildebenenseitigen Oberfläche S9. Die Oberflächen S8, S9 sind beide als sphärische Oberflächen ausgebildet.
Die vierte Linse 4 und die fünfte Linse 5 sind als geklebte Linse an der Oberfläche S8 verbunden, die einen einzigen Krümmungsradius R8 formt, so dass sie zusammen ein insgesamt negatives Brechungsvermögen haben und eine Meniskusform mit einer konvexen Oberfläche in Richtung der Objektseite bilden.
Die sechste Linse 6 hat ein positives Brechungsvermögen und ist als bikonvexe Form unter Verwendung eines Glasmaterials ausgebildet, mit einer konvexen Oberfläche auf der objektseitigen Oberfläche S10 und einer konvexen Oberfläche auf der bildebenenseitigen Oberfläche S11. Die objektseitige Oberfläche S10 ist als sphärische Oberfläche und die bildebenenseitige Oberfläche S11 ist als asphärische Oberfläche ausgebildet. Die asphärische Oberfläche S11 sorgt für eine effektive Korrektur, insbesondere von Astigmatismus und Koma-Aberration.
Die asphärischen Oberflächen werden durch folgende Gleichung definiert: Z = Cy2/[1 + (1 – εC2y2)1/2] + Dy4 + Ey6 + Fy8 + Gy10 + Hy12 wobei Z der Abstand von einer Tangentialebene am Scheitelpunkt der asphärischen Oberfläche zu einem Punkt auf der asphärischen Oberfläche bei einem Abstand y von der optischen Achse x ist; y der Abstand von der optischen Achse L ist; C die Krümmung am Scheitelpunkt der asphärischen Oberfläche (1/R) ist; ε die konische Konstante ist; und D, E, F, G, H asphärische Oberflächenkoeffizienten sind.
Weiterhin sind für die erste Linsengruppe I und die zweite Linsengruppe II die folgenden Bedingungen erfüllt: 0,5 < f2/|f1| < 1,3 (1) 1,25 < |f1|/fw < 2,5, (2)wobei f1 die Brennweite der ersten Linsengruppe I ist, f2 die Brennweite der zweiten Linsengruppe II ist, und fw die Brennweite des gesamten Linsensystems am Weitwinkelende ist.
Die Bedingung (1) legt ein angemessenes Verhältnis für die Brennweiten der ersten Linsengruppe I und der zweiten Linsengruppe II fest. Wenn die obere Grenze überschritten wird, treten bedeutende Aberrationen auf, insbesondere Verzeichnung und Farbquerfehler, und eine Korrektur wird schwierig. Wenn die untere Grenze überschritten wird, wird es schwierig, Vergrößerungsfaktoren von ungefähr 2,5- bis 3-fach zu erreichen.
Die Bedingung (2) definiert die angemessene Brennweite für die erste Linsengruppe I. Wenn die obere Grenze überschritten wird, muss die Gesamtlänge der Linse groß sein, um Vergrößerungsfaktoren von ungefähr 2,5–3 zu erreichen. Außerdem entfernen sich die äußersten optischen Strahlen am Weitwinkelende von der optischen Achse L, wodurch der äußere Durchmesser der ersten Linse 1 vergrößert wird und es schwierig wird, ein dünnes kompaktes Design zu erreichen. Wenn die untere Grenze überschritten wird, sind Aberrationen, insbesondere sphärische Aberration und Astigmatismus, schwer zu korrigieren.
Daher können, unter Einhaltung der Bedingungen (1) und (2), Vergrößerungsfaktoren von in etwa 2,5–3 erreicht werden, hervorragende optische Eigenschaften können gewährleistet werden, mit einer Korrektur von Verzeichnung, Farbquerfehler, sphärischer Aberration und Astigmatismus, hinreichende Telezentrizität wird erreicht, und ein kompaktes dünnes Design kann zur Verfügung gestellt werden.
Weiterhin gehorchen in der oben genannten Struktur die verbundene Linse, die einen Teil der zweiten Linsengruppe II bildet, d. h. die vierte Linse 4 und die fünfte Linse 5, die Abbe'sche Zahl v4 der vierten Linse 4, die Abbe'sche Zahl v5 der fünften Linse 5, der Krümmungsradius R7 der objektseitigen Oberfläche S7 der vierten Linse 4 und der Krümmungsradius R9 der bildebenenseitigen Oberfläche S9 der fünften Linse 5 die folgenden Bedingungen (3), (4): v4 > v5 (3) 1,0 < R7/R9 < 3,0 (4) Bedingung (3) definiert das Verhältnis zwischen den Abbe'schen Zahlen der vierten Linse 4 und der fünften Linse 5. Durch Erfüllen der Bedingung (3) kann eine effektive Korrektur gewährleistet werden, insbesondere für chromatische Aberration.
Bedingung (4) definiert das Verhältnis zwischen den Krümmungsradien sowohl der objektseitigen als auch der bildebenenseitigen Oberflächen der Verbundlinse. Durch Erfüllen der Bedingung (4) kann eine effektive Korrektur gewährleistet werden, insbesondere für sphärische Aberration.
Weiterhin gehorchen in dieser Struktur die erste Linse 1 und die zweite Linse 2, die die erste Linsengruppe I bilden, den folgenden Bedingungen (5), (6): v1 – v2 > 10 (5) D2/fw > 0,2, (6)wobei v1 die Abbe'sche Zahl der ersten Linse 1, v2 die Abbe'sche Zahl der zweiten Linse 2 ist, D2 der Abstand entlang der optischen Achse L zwischen der ersten Linse 1 und der zweiten Linse 2 ist, und fw die Brennweite des gesamten Linsensystems am Weitwinkelende ist.
Die Bedingung (5) definiert das Verhältnis zwischen den Abbe'schen Zahlen der ersten Linse 1 und der zweiten Linse 2. Durch Erfüllen von Bedingung (5) kann eine effektive Korrektur gewährleistet werden, insbesondere die chromatische Aberration.
Die Bedingung (6) definiert den Abstand zwischen der ersten Linse 1 und der zweiten Linse 2. Dies sorgt für eine effektive Korrektur, insbesondere von sphärischer Aberration.
Eine Ausführungsform, bei der spezifische numerische Werte für die oben genannte Struktur benutzt werden, wird im Folgenden in Form einer ersten Ausführungsform beschrieben. Für die erste Ausführungsform sind die verschiedenen Spezifikationen in Tabelle 1 gezeigt, die verschiedenen Zahlenwerte (Einstellungen) sind in Tabelle 2 gezeigt, und Zahlenwerte bezüglich der asphärischen Oberflächen sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 4 zeigt die Brennweiten des gesamten Linsensystems für das Weitwinkelende, die mittlere Position und das teleskopische Ende als f (bzw. als fw, fm, ft) und Zahlenwerte für die Oberflächenabstände D4, D11 entlang der optischen Achse L. In Tabelle 1 ist die Gesamtlänge des Objektivs der Abstand von der vorderen Oberfläche S1 der ersten Linsengruppe I zur rückseitigen Oberfläche S11 der zweiten Linsengruppe II. Die Gesamtlänge des Linsensystems ist der Abstand von der vorderen Oberfläche S1 der ersten Linsengruppe I zur Bildebenenseite (einschließlich des Deckglases der CCD) (entsprechend für Tabelle 5, Tabelle 9, Tabelle 13, Tabelle 17 und Tabelle 21).
In der ersten Ausführungsform sind die Zahlenwerte für die Bedingungen (1) bis (6) wie folgt: (1) f2/|f1| = 0,828; (2) |f1|/fw = 1,854; (3) v4 = 38,0 > v5 = 23,8; (4) R7/R9 = 1,220; (5) v1 – v2 = 17,1; und (6) D2/fw = 0,321.

Die Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler für das Weitwinkelende, die mittlere Position, und das teleskopische Ende sind wie in 2, 3 und 4 gezeigt. In 2 bis 4 ist die Aberration bei der d-Linie mit d bezeichnet, die Aberration bei der F-Linie ist mit F bezeichnet, die Aberration bei der c-Linie ist mit c bezeichnet. SC bezeichnet die Abweichung von der Sinusbedingung, DS bezeichnet die Sagittalebenenaberration und DT bezeichnet die Meridionalebenenaberration. TABELLE 1

Objektweite (mm)	Unendlich (∞)	Dicke der zweiten Linsengruppe (II) (mm)	5,40
Brennweite (mm)	4,98 ~ 9,21 ~ 13,45	Gesamtdicke der Linsengruppe (II) (mm)	9,70
F-Zahl	3,24 ~ 4,33 ~ 5,43	Auflagemaß (in Luft) (mm)	7,72 ~ 11,23 ~ 14,73
Position der Austrittspupille (mm)	– 11,79 ~ – 15,29 ~ – 18,80	Bildwinkel (2 ω)	60,9° ~ 34,0° ~ 23,5°
Austrittswinkel des äußersten Lichtstrahls	11,8° ~ 11,14° ~ 9,1°	Brennweite f1 (mm)	9,234
Gesamtlänge des Objektivs (mm)	19,65 ~ 13,13 ~ 10,72	Brennweite f2 (mm)	7,648
Gesamtlänge des Linsensystems (mm)	27,81 ~ 24,80 ~ 25,90	Brennweite fw am Weitwinkelende (mm)	4,980
Dicke der ersten Linsengruppe I (mm)	4,30

TABELLE 2

Oberfläche	Krümmungsradius (mm)		Abstand (mm)		Brechungsindex (d-Linie)		Abbe'sche Zahl
S1	R1	24,782	D1	1,300	N1	1,80470	v1	40,9
S2*	R2	3,542
			D2	1,600
S3	R3	5,939	D3	1,400	N2	1,84666	v2	23,8
S4	R4	10,737
			D4	variabel
S5*	R5	6,027	D5	1,300	N3	₁ _, ₄₈ ₄₁₉	v3	70,0
S6	R6	–22,610
			D6	0,150
S7	R7	3,524	D7	1,200	N4	1,60342	v4	38,0
S8	R8	10,100
S9	R9	2,889	D8	0,550	N5	1,84666	v5	23,8
			D9	0,900
S10	R10	13,393	D10	1,300	N6	1,51450	v6	63,1
S11*	R11	–10,678
			D11	variabel
S12	∞		D12	0,800	N7	1,51680	v7	64,2
S13	∞
			D13	0,500
S14	∞		D14	0,500	N8	1,51680	v8	64,2
S15	∞
			BF	0,500

* asphärische Oberfläche

Oberfläche	asphärischer Oberflächenkoeffizient	Zahlenwert
S2	ε	0,3930000
	D	0,4061610 × 10^–3
	E	0,9793810 × 10^–5
	F	–0,4802350 × 10^–7
	G	0,1098130 × 10^–8
	H	–0,4248720 × 10^–8
S5	ε	1,1000000
	D	–0,8107880 × 10^–3
	E	–0,2869430 × 10^–4
	F	–0,1585290 × 10^–5
	G	–0,7433420 × 10^–7
	H	0,0
S11	ε	1,0000000
	D	0,1980620 × 10^–3
	E	0,5208730 × 10^–5
	F	0,2156492 × 10^–6
	G	0,5215280 × 10^–8
	H	0,0

	Weitwinkelende	mittlere Position	teleskopisches Ende
f (mm)	4,98 (fw)	9,21 (fm)	13,45 (ft)
D4 (mm)	9,950	3,435	1,022
D11 (mm)	5,862	9,368	12,874

Im ersten oben beschriebenen Beispiel gilt: die Länge des gesamten Linsensystems während der Abbildung (von der vorderen Oberfläche S1 der ersten Linsengruppe bis zur Bildebene) beträgt 27,81 mm (Weitwinkelende) – 24,80 mm (Mitte) – 25,90 mm (teleskopisches Ende); die Gesamtabmessung entlang der optischen Achse (Dicke der ersten Linsengruppe I + Dicke der zweiten Linsengruppe II) beträgt 9,70 mm; das Auflagemaß (in Luft) beträgt 7,72 mm (Weitwinkelende) – 11,23 mm (Mitte) – 14,73 mm (teleskopisches Ende); die F-Zahl beträgt 3,24 (Weitwinkelende) – 4,33 (Mitte) – 5,43 (teleskopisches Ende); und die Verzeichnung beträgt |5%| oder weniger. Verschiedene Typen von Aberrationen werden effektiv korrigiert und ein dünnes kompaktes Zoomobjektiv mit hervorragenden optischen Eigenschaften, das für Abbildungselemente mit hohen Pixelzahlen geeignet ist, wird zur Verfügung gestellt.
5 zeigt die Grundstruktur einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs. Diese Struktur ist mit der der in 1 gezeigten Ausführungsform identisch (erste Ausführungsform), mit dem Unterschied, dass die erste Linse 1 als Hybridlinse ausgebildet ist. Strukturen, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind, werden hier nicht beschrieben.
Wie in 5 gezeigt, ist die erste Linse 1 eine Hybridlinse, in der eine Glaslinse eine Meniskusform bildet, mit einer konvexen objektseitigen Oberfläche S1 und einer konkaven bildebenenseitigen Oberfläche S2a, so dass sich ein negatives Brechungsvermögen ergibt, und eine aus einem Harzmaterial gebildete Harzschicht ist mit der Oberfläche S2a verbunden, die einen kleineren Krümmungsradius aufweist. Die bildebenenseitige Oberfläche S2 der Harzschicht bildet eine asphärische Oberfläche.
Die Harzschicht hat einen Brechungsindex N1a, eine Abbe'sche Zahl via, und eine Dicke Dia entlang der optischen Achse L.
Wenn die erste Linse mit der asphärischen Oberfläche ausschließlich aus einem Glasmaterial oder einem Harzmaterial, z. B. Plastik, gebildet wäre, wäre der Typ von Glasmaterial oder Harzmaterial, der benutzt werden könnte, eingeschränkt. Durch Aufbringen einer Harzschicht auf eine Glaslinse wie oben beschrieben und Ausbilden der Harzschicht als asphärische Oberfläche können allerdings verschiedene Typen von Glasmaterial für die als Basis dienende Glaslinse genutzt werden. Auf diese Weise können Kosten reduziert und die chromatische Aberration effektiver korrigiert werden.
Die Harzschicht ist mit der ersten Linse 1 an der Oberfläche S2a mit dem kleineren Krümmungsradius verbunden und die asphärische Oberfläche S2, die auf einer Harzschicht ausgebildet ist, ist so geformt, dass das negative Brechungsvermögen in Richtung auf die Ränder abnimmt. Als Folge hiervon können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere Verzeichnung und Astigmatismus, effektiv korrigiert werden.
Weiterhin ist bei der ersten Linse 1 die folgende Bedingung (7) erfüllt: 1 < |R2a/R2| < 1,5, (7) wobei R2a der Krümmungsradius der Oberfläche S2a, wo die Glaslinse und die Harzschicht verbunden sind, ist und R2 der Krümmungsradius der Oberfläche S2, die als asphärische Oberfläche ausgebildet ist, ist.
Die Bedingung (7) definiert ein angemessenes Verhältnis zwischen den Krümmungsradien der Verbindungsoberfläche S2a und der asphärischen Oberfläche S2. Wenn die obere Grenze überschritten wird, wird die Dicke am äußersten Rand deutlich größer als die Dicke in der Mitte der Harzschicht, was die Präzision der asphärischen Oberfläche nachteilig beeinflusst. Wenn die untere Grenze überschritten wird, wird die Dicke am äußersten Rand deutlich kleiner als die Dicke in der Mitte der Harzschicht, was die Präzision der asphärischen Oberfläche negativ beeinflusst. Weiterhin kann, wenn der Wert nicht in diesem Bereich ist, sich die Form aufgrund von Temperatur und Feuchtigkeitseinlagerung und dergleichen verändern. Weiterhin vergrößert sich die benötigte Materialmenge, wodurch sich die Kosten vergrößern.
Folglich wird durch Erfüllen der Bedingung (7) die Form der Harzschicht der ersten Linse vor Veränderungen aufgrund von Temperaturveränderungen und Feuchtigkeitseinlagerung und dergleichen geschützt. Dies gestattet, dass die asphärische Oberfläche S2 mit einem hohen Grad an Präzision geformt wird, was eine effektive Korrektur verschiedener Typen von Aberrationen gewährleistet und die Produktionseffizienz steigert.
Eine Ausführungsform, bei der spezifische Zahlenwerte für die oben genannte Struktur benutzt sind, wird im Folgenden als zweite Ausführungsform beschrieben. Für die zweite Ausführungsform sind die verschiedenen Spezifikationsdaten in Tabelle 5 gezeigt, die verschiedenen Zahlenwerte (Einstellungen) sind in Tabelle 6 gezeigt und Zahlenwerte, die sich auf die asphärischen Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 8 zeigt die Brennweite f (bzw. fw, fm, ft) des gesamten Linsensystems für das Weitwinkelende, die mittlere Position sowie das teleskopische Ende und Zahlenwerte für die Oberflächenabstände D4, D11 entlang der optischen Achse L.
In der zweiten Ausführungsform sind die Zahlenwerte für Bedingung (1) bis Bedingung (7) wie folgt: (1) f2/|f1| = 0,827; (2) |f1|/fw = 1,853; (3) v4 = 38,0 > v5 = 23,8; (4) R7/R9 = 1,221; (5) v1 – v2 = 16,9; (6) D2/fw = 0,321; (7) |R2a/R2| = 1,231.

Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende, in der mittleren Position und am teleskopischen Ende sind in 6, 7 und 8 gezeigt. In 6 bis 8 ist die Aberration bei der d-Linie mit d bezeichnet, die Aberration bei der F-Linie ist mit F bezeichnet, die Aberration bei der c-Linie ist mit c bezeichnet. SC bezeichnet die Abweichung von der Sinusbedingung, DS bezeichnet die Sagittalebenenaberration, und DT bezeichnet die Meridionalebenenaberration. TABELLE 5

Objektweite (mm)	Unendlich (∞)	Dicke der zweiten Linsengruppe (II) (mm)	5,40
Brennweite (mm)	4,98 ~ 9,20 ~ 13,45	Gesamtdicke der Linsengruppe (II) (mm)	9,70
F-Zahl	3,24 ~ 4,31 ~ 5,42	Auflagemaß (in Luft) (mm)	7,70 ~ 11,19 ~ 14,70
Position der Austrittspupille (mm)	–11,77 ~ –15,26 ~ –18,77	Bildwinkel (2 ω)	61,0° ~ 34,0° ~ 23,5°
Austrittswinkel des äußersten Lichtstrahls	11,8° ~ 11,17° ~ 9,1°	Brennweite f1 (mm)	9,228
Gesamtlänge des Objektivs (mm)	19,65 ~ 13,16 ~ 10,74	Brennweite f2 (mm)	7,634
Gesamtlänge des Linsensystems (mm)	27,83 ~ 24,83 ~ 25,92	Brennweite fw am Weitwinkelende (mm)	4,980
Dicke der ersten Linsengruppe I (mm)	4,30

TABELLE 6

Oberfläche	Krümmungsradius (mm)		Abstand (mm)		Brechungsindex (d-Linie)		Abbe'sche Zahl
S1	R1	24,782	D1	1,250	N1	1,80610	v1	40,7
S2a	R1a	4,113	D1a	0,050	N1a	1,51313	v1a	53,9
S2*	R2	3,340
			D2	1,600
S3	R3	5,831	D3	1,400	N2	1,84666	v2	23,8
S4	R4	10,186
			D4	variabel
S5*	R5	5,940	D5	1,300	N3	1,48419	v3	70,0
S6	R6	–23,449
			D6	0,150
S7	R7	3,542	D7	1,200	N4	1,60342	v4	38,0
S8	R8	10,100
S9	R9	2,889	D8	0,550	N5	1,84666	v5	23,8
			D9	0,900
S10	R10	13,393	D10	1,300	N6	1,51450	v6	63,1
S11*	R11	–10,678
			D11	variabel
S12	∞		D12	0,900	N7	1,51680	v7	64,2
S13	∞
			D13	0,500
S14	∞		D14	0,500	N8	1,51680	v8	64,2
S15	∞
			BF	0,500

* asphärische Oberfläche

Oberfläche	asphärischer Oberflächenkoeffizent	Zahlenwert
S2	ε	0,2230000
	D	0,4103460 × 10^–3
	E	0,1086030 × 10^–4
	F	–0,1652350 × 10^–5
	G	–0,1854690 × 10^–9
	H	–0,3368230 × 10^–8
S5	ε	1,0000000
	D	–0,7670420 × 10^–3
	E	–0,2741760 × 10^–4
	F	–0,1552780 × 10^–5
	G	–0,7294890 × 10^–7
	H	0,0
S11	ε	1,0000000
	D	0,1980620 × 10^–3
	E	0,5208730 × 10^–5
	F	0,2156490 × 10^–6
	G	0,5215280 × 10^–8
	H	0,0

	Weitwinkelende	mittlere Position	teleskopisches Ende
f (mm)	4,98 (fw)	9,20 (fm)	13,45 (ft)
D4 (mm)	9,950	3,461	1,043
D11 (mm)	5,777	9,269	12,781

In der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform gilt: die Länge des gesamten Linsensystems während der Abbildung (von der vorderen Oberfläche S1 der ersten Linsengruppe bis zur Bildebene) beträgt 27,83 mm (Weitwinkelende) – 24,83 mm (Mitte) – 25,9² mm (teleskopisches Ende); die Gesamtabmessung entlang der optischen Achse (Dicke der ersten Linsengruppe I + Dicke der zweiten Linsengruppe II) beträgt 9,70 mm; das Auflagemaß (in Luft) beträgt 7,70 mm (Weitwinkelende) – 11,19 mm (Mitte) – 14,70 mm (teleskopisches Ende); die F-Zahl beträgt 3,24 (Weitwinkelende) – 4,31 (Mitte) – 5,42 (teleskopisches Ende); und die Verzeichnung beträgt |5%| oder weniger. Verschiedene Typen von Aberrationen werden effektiv korrigiert und ein dünnes kompaktes Zoomobjektiv mit hervorragenden optischen Eigenschaften, das für Abbildungselemente mit hohen Pixelzahlen geeignet ist, wird zur Verfügung gestellt.
9 zeigt die Grundstruktur einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs. Diese Struktur ist mit der der in 5 gezeigten Ausführungsform (zweite Ausführungsform) identisch, und daher wird die Struktur hier nicht beschrieben.
Eine Ausführungsform, bei der spezifische Zahlenwerte für die oben genannte Struktur benutzt sind, wird im Folgenden als dritte Ausführungsform beschrieben. Für die dritte Ausführungsform sind die verschiedenen Spezifikationsdaten in Tabelle 9 gezeigt, die verschiedenen Zahlenwerte (Einstellungen) sind in Tabelle 10 gezeigt und Zahlenwerte, die sich auf die asphärischen Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 11 gezeigt. Tabelle 12 zeigt die Brennweite f (bzw. fw, fm, ft) des gesamten Linsensystems für das Weitwinkelende, die mittlere Position sowie das teleskopische Ende und Zahlenwerte für die Oberflächenabstände D4, D11 entlang der optischen Achse L.
In der dritten Ausführungsform sind die Zahlenwerte für Bedingung (1) bis Bedingung (7) wie folgt: (1) f2/|f1| = 0,825; (2) |f1|/fw = 1,851; (3) v4 = 64,2 > v5 = 33,3; (4) R7/R9 = 1,136; (5) v1 – v2 = 16,9; (6) D2/fw = 0,313; (7) |R2a/R2| = 1,231.

Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende, in der mittleren Position und am teleskopischen Ende sind in 10, 11 und 12 gezeigt. In 10 bis 12 ist die Aberration bei der d-Linie mit d bezeichnet, die Aberration bei der F-Linie ist mit F bezeichnet, die Aberration bei der c-Linie ist mit c bezeichnet. SC bezeichnet die Abweichung von der Sinusbedingung, DS bezeichnet die Sagittalebenenaberration, und DT bezeichnet die Meridionalebenenaberration. TABELLE 9

Objektweite (mm)	Unendlich (∞)	Dicke der zweiten Linsengruppe (II) (mm)	6,68
Brennweite (mm)	6,40 ~ 12,16 ~ 17,92	Gesamtdicke der Linsengruppe (II) (mm)	11,63
F-Zahl	3,25 ~ 4,42 ~ 5,61	Auflagemaß (in Luft) (mm)	9,78 ~ 14,53 ~ 19,28
Position der Austrittspupille (mm)	– 15,01 ~ – 19,76 ~ – 24,51	Bildwinkel (2 ω)	60,9° ~ 33,1° ~ 22,7°
Austrittswinkel des äußersten Lichtstrahls	12,1° ~ 11,1° ~ 8,9°	Brennweite f1 (mm)	–11,848
Gesamtlänge des Objektivs (mm)	24,33 ~ 15,76 ~ 12,70	Brennweite f2 (mm)	9,769
Gesamtlänge des Linsensystems (mm)	34,59 ~ 30,77 ~ 32,46	Brennweite fw am Weitwinkelende (mm)	6,400
Dicke der ersten Linsengruppe I (mm)	4,95

TABELLE 10

Oberfläche	Krümmungsradius (mm)		Abstand (mm)		Brechungsindex (d-Linie)		Abbe'sche Zahl
S1	R1	31,133	D1	1,250	N1	1,80610	v1	40,7
S2a	R1a	5,220	D1a	0,050	N1a	1,51313	v1a	53,9
S2*	R2	4,239
			D2	2,000
S3	R3	7,404	D3	1,700	N2	1,84666	v2	23,8
S4	R4	13,163
			D4	variabel
S5*	R5	7,613	D5	1,500	N3	1,51450	v3	63,1
S6	R6	–23,245
			D6	0,150
S7	R7	4,105	D7	1,600	N4	1,51680	v4	64,2
S8	R8	45,000
S9	R9	3,612	D8	0,630	N5	1,80610	v5	33,3
			D9	1,300
S10	R10	17,386	D10	1,500	N6	1,51450	v6	63,1
S11*	R11	–12,683
			D11	variabel
S12	∞		D12	0,900	N7	1,51680	v7	64,2
S13	∞
			D13	0,500
S14	∞		D14	0,500	N8	1,51680	v8	64,2
S15	∞
			BF	0,500

* asphärische Oberfläche

Oberfläche	asphärischer Oberflächenkoeffizient	Zahlenwert
S2	ε	0,2248000
	D	0,1938790 × 10^–3
	E	0,3071690 × 10^–5
	F	–0,2910730 × 10^–6
	G	–0,2641060 × 10^–10
	H	–0,2450000 × 10^–9
S5	ε	1,0000000
	D	–0,3255306 × 10^–3
	E	–0,7113555 × 10^–5
	F	–0,2522561 × 10^–6
	G	–0,6992022 × 10^–8
	H	0,0
S11	ε	1,0000000
	D	0,1000000 × 10^–3
	E	0,1480948 × 10^–5
	F	0,3706728 × 10^–7
	G	0,5400299 × 10^–9
	H	0,0

	Weitwinkelende	mittlere Position	teleskopisches Ende
f (mm)	6,40 (fw)	12,16 (fm)	17,92 (ft)
D4 (mm)	12,700	4,133	1,074
D11 (mm)	7,860	12,609	17,358

In der dritten oben beschriebenen Ausführungsform gilt: die Länge des gesamten Linsensystems während der Abbildung (von der vorderen Oberfläche S1 der ersten Linsengruppe bis zur Bildebene) beträgt 34,59 mm (Weitwinkelende) – 30,77 mm (Mitte) – 32,46 mm (teleskopisches Ende); die Gesamtabmessung entlang der optischen Achse (Dicke der ersten Linsengruppe I + Dicke der zweiten Linsengruppe II) beträgt 11,63 mm; das Auflagemaß (in Luft) beträgt 9,78 mm (Weitwinkelende) – 14,53 mm (Mitte) – 19,28 mm (teleskopisches Ende); die F-Zahl beträgt 3,25 (Weitwinkelende) – 4,42 (Mitte) – 5,61 (teleskopisches Ende); und die Verzeichnung beträgt |5%| oder weniger. Verschiedene Typen von Aberrationen werden effektiv korrigiert und ein dünnes kompaktes Zoomobjektiv mit hervorragenden optischen Eigenschaften, das für Abbildungselemente mit hohen Pixelzahlen geeignet ist, wird zur Verfügung gestellt.
13 zeigt die Grundstruktur einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs. Die Struktur ist mit der der in 5 gezeigten Ausführungsform (zweite Ausführungsform) identisch, mit dem Unterschied, dass die dritte Linse 3 als Hybridlinse ausgebildet ist. Strukturen, die mit denen der zweiten Ausführungsform identisch sind, werden hier nicht beschrieben.
Wie in 13 gezeigt, ist die dritte Linse 3 eine Hybridlinse, in der eine Glaslinse eine Meniskusform bildet, mit einer konvexen objektseitigen Oberfläche S5a und einer konkaven bildebenenseitigen Oberfläche S5, so dass sich ein negatives Brechungsvermögen ergibt, und eine aus einem Harzmaterial gebildete Harzschicht ist mit der Oberfläche S5a verbunden, die einen kleineren Krümmungsradius aufweist. Die objektseitige Oberfläche S5 mit der Harzschicht bildet eine asphärische Oberfläche.
Die Harzschicht hat einen Brechungsindex N3a, eine Abbe'sche Zahl via, und eine Dicke D5a entlang der optischen Achse L.
Wenn die dritte Linse mit der asphärischen Oberfläche ausschließlich aus einem Glasmaterial oder einem Harzmaterial, z. B. Plastik, gebildet wäre, wäre der Typ von Glasmaterial oder Harzmaterial, der benutzt werden könnte, eingeschränkt. Durch Aufbringen einer Harzschicht auf eine Glaslinse wie oben beschrieben und Ausbilden der Harzschicht als asphärische Oberfläche können allerdings verschiedene Typen von Glasmaterial für die als Basis dienende Glaslinse genutzt werden. Auf diese Weise können Kosten reduziert und die chromatische Aberration effektiver korrigiert werden.
Die Harzschicht ist mit der dritten Linse 3 an der Oberfläche S5a mit dem kleineren Krümmungsradius verbunden und die asphärische Oberfläche S5, die auf einer Harzschicht ausgebildet ist, ist so geformt, dass das negative Brechungsvermögen in Richtung auf die Ränder abnimmt. Als Folge hiervon können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere sphärische Aberration, effektiv korrigiert werden.
Weiterhin ist bei der dritten Linse 3 die folgende Bedingung (8) erfüllt: 0,7 < |R5a/R5| < 2,0(8) wobei R5a der Krümmungsradius der Oberfläche S5a, wo die Glaslinse und die Harzschicht verbunden sind, ist und R5 der Krümmungsradius der Oberfläche S5, die als asphärische Oberfläche ausgebildet ist, ist.
Die Bedingung (8) definiert ein angemessenes Verhältnis zwischen den Krümmungsradien der Verbindungsoberfläche S5a und der asphärischen Oberfläche S5. Wenn die obere Grenze überschritten wird, wird die Dicke am äußersten Rand deutlich kleiner als die Dicke in der Mitte der Harzschicht, was die Präzision der asphärischen Oberfläche nachteilig beeinflusst. Wenn die untere Grenze überschritten wird, wird die Dicke am äußersten Rand deutlich größer als die Dicke in der Mitte der Harzschicht, was die Präzision der asphärischen Oberfläche negativ beeinflusst. Weiterhin kann, wenn der Wert nicht in diesem Bereich ist, sich die Form aufgrund von Temperatur und Feuchtigkeitseinlagerung und dergleichen verändern. Weiterhin vergrößert sich die benötigte Materialmenge, wodurch sich die Kosten vergrößern.
Folglich wird durch Erfüllen der Bedingung (8) die Form der Harzschicht der ersten Linse vor Veränderungen aufgrund von Temperaturveränderungen und Feuchtigkeitseinlagerung und dergleichen geschützt. Dies gestattet, dass die asphärische Oberfläche S5 mit einem hohen Grad an Präzision geformt wird, was eine effektive Korrektur verschiedener Typen von Aberrationen gewährleistet und die Produktionseffizienz steigert.
Eine Ausführungsform, bei der spezifische Zahlenwerte für die oben genannte Struktur benutzt sind, wird im Folgenden als zweite Ausführungsform beschrieben. Für die zweite Ausführungsform sind die verschiedenen Spezifikationsdaten in Tabelle 13 gezeigt, die verschiedenen Zahlenwerte (Einstellungen) sind in Tabelle 14 gezeigt und Zahlenwerte, die sich auf die asphärischen Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 15 gezeigt. Tabelle 16 zeigt die Brennweite f (bzw. fw, fm, ft) des gesamten Linsensystems für das Weitwinkelende, die mittlere Position sowie das teleskopische Ende und Zahlenwerte für die Oberflächenabstände D4, D11 entlang der optischen Achse L.
In der vierten Ausführungsform sind die Zahlenwerte für Bedingung (1) bis Bedingung (8) wie folgt: (1) f2/|f1| = 0,825; (2) |f1|/fw = 1,851; (3) v4 = 64,2 > v5 = 33,3; (4) R7/R9 = 1,136; (5) v1 – v2 = 16,9; (6) D2/fw = 0,313; (7) |R2a/R2| = 1,231 und (8) |R5a/R5| = 1,00.

Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende, in der mittleren Position und am teleskopischen Ende sind in 14, 15 und 16 gezeigt. In 14 bis 16 ist die Aberration bei der d-Linie mit d bezeichnet, die Aberration bei der F-Linie ist mit F bezeichnet, die Aberration bei der c-Linie ist mit c bezeichnet. SC bezeichnet die Abweichung von der Sinusbedingung, DS bezeichnet die Sagittalebenenaberration, und DT bezeichnet die Meridionalebenenaberration. TABELLE 13

Objektweite (mm)	Unendlich (∞)	Dicke der zweiten Linsengruppe (II) (mm)	6,68
Brennweite (mm)	6,40 ~ 12,16 ~ 17,92	Gesamtdicke der Linsengruppe (II) (mm)	11,63
F-Zahl	3,25 ~ 4,42 ~ 5,60	Auflagemaß (in Luft) (mm)	9,78 ~ 14,53 ~ 19,28
Position der Austrittspupille (mm)	– 15,01 ~ – 19,76 ~ – 24,51	Bildwinkel (2 ω)	60,9° ~ 33,1° ~ 22,7°
Austrittswinkel des äußersten Lichtstrahls	12,1° ~ 11,1° ~ 8,9°	Brennweite f1 (mm)	–11,848
Gesamtlänge des Objektivs (mm)	24,33 ~ 15,76 ~ 12,70	Brennweite f2 (mm)	6,400
Gesamtlänge des Linsensystems (mm)	34,59 ~ 30,77 ~ 32,46	Brennweite fw am Weitwinkelende (mm)	6,400
Dicke der ersten Linsengruppe I (mm)	4,95

TABELLE 14

Oberfläche	Krümmungsradius (mm)		Abstand (mm)		Brechungsindex (d-Linie)		Abbe'sche Zahl
S1	R1	31,133	D1	1,200	N1	1,80610	v1	40,7
S2a	R1a	5,220	D1a	0,050	N1a	1,51313	v1a	53,9
S2*	R2	4,239
			D2	2,000
S3	R3	7,404	D3	1,700	N2	1,84666	v2	23,8
S4	R4	13,163
			D4	variabel
S5*	R5	7,642	D5a	0,050	N3a	1,51313	v3a	53,9
S5a	R5a	7,642	D5	1,450	N3	1,51680	v3	64,2
S6	R6	–23,402
			D6	0,150
S7	R7	4,105	D7	1,600	N4	1,51680	v4	64,2
S8	R8	45,000
S9	R9	3,612	D8	0,630	N5	1,80610	v5	33,3
			D9	1,300
S10	R10	17,386	D10	1,500	N6	1,51450	v6	63,1
S11*	R11	–12,683
			D11	variabel
S12	∞		D12	0,900	N7	1,51680	v7	64,2
S13	∞
			D13	0,500
S14	∞		D14	0,500	N8	1,51680	v8	64,2
S15	∞
			BF	0,500

* asphärische Oberfläche

	Weitwinkelende	mittlere Position	teleskopisches Ende
f (mm)	6,40 (fw)	12,16 (fm)	17,92 (ft)
D4 (mm)	12,700	4,134	1,075
D11 (mm)	7,861	12,610	17,359

In der vierten oben beschriebenen Ausführungsform gilt: die Länge des gesamten Linsensystems während der Abbildung (von der vorderen Oberfläche S1 der ersten Linsengruppe bis zur Bildebene) beträgt 34,59 mm (Weitwinkelende) – 30,77 mm (Mitte) – 32,46 mm (teleskopisches Ende); die Gesamtabmessung entlang der optischen Achse (Dicke der ersten Linsengruppe I + Dicke der zweiten Linsengruppe II) beträgt 11,63 mm; das Auflagemaß (in Luft) beträgt 9,78 mm (Weitwinkelende) – 14,53 mm (Mitte) – 19,28 mm (teleskopisches Ende); die F-Zahl beträgt 3,25 (Weitwinkelende) – 4,42 (Mitte) – 5,60 (teleskopisches Ende); und die Verzeichnung beträgt |5%| oder weniger. Verschiedene Typen von Aberrationen werden effektiv korrigiert und ein dünnes kompaktes Zoomobjektiv mit hervorragenden optischen Eigenschaften, das für Abbildungselemente mit hohen Pixelzahlen geeignet ist, wird zur Verfügung gestellt.
17 zeigt die Grundstruktur einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs. Die Struktur ist mit der der in 5 gezeigten Ausführungsform (zweite Ausführungsform) identisch, mit dem Unterschied, dass die sechste Linse 6 als Hybridlinse ausgebildet ist. Strukturen, die mit denen der zweiten Ausführungsform identisch sind, werden hier nicht beschrieben.
Wie in 17 gezeigt, ist die sechste Linse 6 eine Hybridlinse, in der eine Glaslinse eine Meniskusform bildet, mit einer konvexen objektseitigen Oberfläche S10 und einer konkaven bildebenenseitigen Oberfläche S11a, so dass sich ein negatives Brechungsvermögen ergibt, und eine aus einem Harzmaterial gebildete Harzschicht ist mit der Oberfläche S11a verbunden, die einen kleineren Krümmungsradius aufweist. Die bildebenenseitige Oberfläche S11 mit der Harzschicht bildet eine asphärische Oberfläche.
Die Harzschicht hat einen Brechungsindex N6a, eine Abbe'sche Zahl v6a, und eine Dicke D10a entlang der optischen Achse L.
Wenn die sechste Linse mit der asphärischen Oberfläche ausschließlich aus einem Glasmaterial oder einem Harzmaterial, z. B. Plastik, gebildet wäre, wäre der Typ von Glasmaterial oder Harzmaterial, der benutzt werden könnte, eingeschränkt. Durch Aufbringen einer Harzschicht auf eine Glaslinse wie oben beschrieben und Ausbilden der Harzschicht als asphärische Oberfläche können allerdings verschiedene Typen von Glasmaterial für die als Basis dienende Glaslinse genutzt werden. Auf diese Weise können Kosten reduziert und die chromatische Aberration effektiver korrigiert werden.
Die Harzschicht ist mit der sechsten Linse 6 an der Oberfläche S11a mit dem kleineren Krümmungsradius verbunden und die asphärische Oberfläche S11, die auf einer Harzschicht ausgebildet ist, ist so geformt, dass das negative Brechungsvermögen in Richtung auf die Ränder abnimmt. Als Folge hiervon können verschiedene Typen von Aberrationen, insbesondere Astigmatismus und Koma-Aberration, effektiv korrigiert werden.
Weiterhin ist bei der sechsten Linse 6 die folgende Bedingung (9) erfüllt: 0,5 < |R11a/R11| < 2,0 (9) wobei R11a der Krümmungsradius der Oberfläche S11a, wo die Glaslinse und die Harzschicht verbunden sind, ist und R11 der Krümmungsradius der Oberfläche S11, die als asphärische Oberfläche ausgebildet ist, ist.
Die Bedingung (9) definiert ein angemessenes Verhältnis zwischen den Krümmungsradien der Verbindungsoberfläche S11a und der asphärischen Oberfläche S11. Wenn die obere Grenze überschritten wird, wird die Dicke am äußersten Rand deutlich kleiner als die Dicke in der Mitte der Harzschicht, was die Präzision der asphärischen Oberfläche nachteilig beeinflusst. Wenn die untere Grenze überschritten wird, wird die Dicke am äußersten Rand deutlich größer als die Dicke in der Mitte der Harzschicht, was die Präzision der asphärischen Oberfläche negativ beeinflusst. Weiterhin kann, wenn der Wert nicht in diesem Bereich ist, sich die Form aufgrund von Temperatur und Feuchtigkeitseinlagerung und dergleichen verändern. Weiterhin vergrößert sich die benötigte Materialmenge, wodurch sich die Kosten vergrößern.
Folglich wird durch Erfüllen der Bedingung (9) die Form der Harzschicht der ersten Linse vor Veränderungen aufgrund von Temperaturveränderungen und Feuchtigkeitseinlagerung und dergleichen geschützt. Dies gestattet, dass die asphärische Oberfläche S11 mit einem hohen Grad an Präzision geformt wird, was eine effektive Korrektur verschiedener Typen von Aberrationen gewährleistet und die Produktionseffizienz steigert.
Eine Ausführungsform, bei der spezifische Zahlenwerte für die oben genannte Struktur benutzt sind, wird im Folgenden als zweite Ausführungsform beschrieben. Für die zweite Ausführungsform sind die verschiedenen Spezifikationsdaten in Tabelle 17 gezeigt, die verschiedenen Zahlenwerte (Einstellungen) sind in Tabelle 18 gezeigt und Zahlenwerte, die sich auf die asphärischen Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 19 gezeigt. Tabelle 20 zeigt die Brennweite f (bzw. fw, fm, ft) des gesamten Linsensystems für das Weitwinkelende, die mittlere Position sowie das teleskopische Ende und Zahlenwerte für die Oberflächenabstände D4, D11 entlang der optischen Achse L.
In der fünften Ausführungsform sind die Zahlenwerte für Bedingung (i) bis Bedingung (7) und Bedingung (9) wie folgt: (1) f2/|f1| = 0,824; (2) |f1|/fw = 1,851; (3) v4 = 64,2 > v5 = 33,3; (4) R7/R9 = 1,136; (5) v1 – v2 = 16,9; (6) D2/fw = 0,313; (7) |R2a/R2| = 1,231 und (9) |R5a/R5| = 1,00.

Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende, in der mittleren Position und am teleskopischen Ende sind in 18, 19 und 20 gezeigt. In 18 bis 20 ist die Aberration bei der d-Linie mit d bezeichnet, die Aberration bei der F-Linie ist mit F bezeichnet, die Aberration bei der c-Linie ist mit c bezeichnet. SC bezeichnet die Abweichung von der Sinusbedingung, DS bezeichnet die Sagittalebenenaberration, und DT bezeichnet die Meridionalebenenaberration. TABELLE 17

Objektweite (mm)	Unendlich (∞)	Dicke der zweiten Linsengruppe (II) (mm)	6,68
Brennweite (mm)	6,40 ~ 12,16 ~ 17,92	Gesamtdicke der Linsengruppe (II) (mm)	11,63
F-Zahl	3,25 ~ 4,42 ~ 5,60	Auflagemaß (in Luft) (mm)	9,78 ~ 14,53 ~ 19,28
Position der Austrittspupille (mm)	– 15,01 ~ – 19,76 ~ – 24,51	Bildwinkel (2 ω)	60,9° ~ 33,1° ~ 22,7°
Austrittswinkel des äußersten Lichtstrahls	12,1° ~ 11,1° ~ 8,9°	Brennweite f1 (mm)	–11,848
Gesamtlänge des Objektivs (mm)	24,33 ~ 15,76 ~ 12,70	Brennweite f2 (mm)	9,769
Gesamtlänge des Linsensystems (mm)	34,59 ~ 30,77 ~ 32,46	Brennweite fw am Weitwinkelende (mm)	6,400
Dicke der ersten Linsengruppe I (mm)	4,95

TABELLE 18

Oberfläche	Krümmungsradius (mm)		Abstand (mm)		Brechungsindex (d-Linie)		Abbe'sche Zahl
S1	R1	31,133	D1	1,200	N1	1,80610	v1	40,7
S2a	R1a	5,220	D1a	0,050	N1a	1,51313	v1a	53,9
S2*	R2	4,239
			D2	2,000
S3	R3	7,404	D3	1,700	N2	1,84666	v2	23,8
S4	R4	13,163
			D4	variabel
S5*	R5	7,613	D5	1,500	N3	1,51450	v3	63,1
S6	R6	–23,245
			D6	0,150
S7	R7	4,105	D7	1,600	N4	1,51680	v4	64,2
S8	R8	45,000
S9	R9	3,612	D8	0,630	N5	1,80610	v5	33,3
			D9	1,300
S10	R10	17,409	D10	1,500	N6	1,51450	v6	64,2
S11a	R11a	–12,771	D10a	0,050	N6a	1,51313	v6a	53,9
S11*	R11	–12,771
			D11	variabel
S12	∞		D12	0,900	N7	1,51680	v7	64,2
S13	∞
			D13	0,500
S14	∞		D14	0,500	N8	1,51680	v8	64,2
S15	∞
			BF	0,500

* asphärische Oberfläche

Oberfläche	asphärischer Oberflächenkoeffizient	Zahlenwert
S2	ε	0,2248000
	D	0,1938790 × 10^–3
	E	0,3071690 × 10^–5
	F	–0,2910730 × 10^–6
	G	–0,2641060 × 10^–10
	H	–0,2450000 × 10^–9
S5	ε	1,0000000
	D	–0,3255306 × 10^–3
	E	–0,7113555 × 10^–5
	F	–0,2522561 × 10^–6
	G	–0,6992022 × 10^–8
	H	0,0
S11	ε	1,0000000
	D	0,1000000 × 10^–3
	E	0,1480948 × 10^–5
	F	0,3706728 × 10^–7
	G	0,5400299 × 10–9
	H	0,0

	Weitwinkelende	mittlere Position	teleskopisches Ende
f (mm)	6,40 (fw)	12,16 (fm)	17,92 (ft)
D4 (mm)	12,700	4,134	1,075
D11 (mm)	7,859	12,608	17,358

In der fünften oben beschriebenen Ausführungsform gilt: die Länge des gesamten Linsensystems während der Abbildung (von der vorderen Oberfläche S1 der ersten Linsengruppe bis zur Bildebene) beträgt 34,59 mm (Weitwinkelende) – 30,77 mm (Mitte) – 32,46 mm (teleskopisches Ende); die Gesamtabmessung entlang der optischen Achse (Dicke der ersten Linsengruppe I + Dicke der zweiten Linsengruppe II) beträgt 11,63 mm; das Auflagemaß (in Luft) beträgt 9,78 mm (Weitwinkelende) – 14,53 mm (Mitte) – 19,28 mm (teleskopisches Ende); die F-Zahl beträgt 3,25 (Weitwinkelende) – 4,42 (Mitte) – 5,60 (teleskopisches Ende); und die Verzeichnung beträgt |5%| oder weniger. Verschiedene Typen von Aberrationen werden effektiv korrigiert und ein dünnes kompaktes Zoomobjektiv mit hervorragenden optischen Eigenschaften, das für Abbildungselemente mit hohen Pixelzahlen geeignet ist, wird zur Verfügung gestellt.
21 zeigt die Grundstruktur einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zoomobjektivs. Die Struktur ist mit der der in 5 gezeigten Ausführungsform (zweite Ausführungsform) identisch, mit dem Unterschied, dass die dritte Linse 3 und sechste Linse 6 als Hybridlinsen ausgebildet sind. Da die Struktur die in 13 gezeigte Ausführungsform (vierte Ausführungsform) und die in 17 gezeigte Ausführungsform (fünfte Ausführungsform) mit der in 5 gezeigten Ausführungsform (zweite Ausführungsform) verbindet, wird die Beschreibung der Struktur ausgelassen.
Eine Ausführungsform, bei der spezifische Zahlenwerte für die oben genannte Struktur benutzt sind, wird im Folgenden als sechste Ausführungsform beschrieben. Für die sechste Ausführungsform sind die verschiedenen Spezifikationsdaten in Tabelle 21 gezeigt, die verschiedenen Zahlenwerte (Einstellungen) sind in Tabelle 22 gezeigt und Zahlenwerte, die sich auf die asphärischen Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 23 gezeigt. Tabelle 24 zeigt die Brennweite f (bzw. fw, fm, ft) des gesamten Linsensystems für das Weitwinkelende, die mittlere Position sowie das teleskopische Ende und Zahlenwerte für die Oberflächenabstände D4, D11 entlang der optischen Achse L.
In der sechsten Ausführungsform sind die Zahlenwerte für Bedingung (1) bis Bedingung (9) wie folgt: (1) f2/|f1| = 0,825; (2) |f1|/fw = 1,851; (3) v4 = 64,2 > v5 = 33,3; (4) R7/R9 = 1,136; (5) v1 – v2 = 16,9; (6) D2/fw = 0,313; (7) |R2a/R2| = 1,231 ; (8) |R5a/R5| = 1,00 und (9) |R11a/R11| = 1,00.

Aberrationsdiagramme für sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler am Weitwinkelende, in der mittleren Position und am teleskopischen Ende sind in 22, 23 und 24 gezeigt. In 22 bis 23 ist die Aberration bei der d-Linie mit d bezeichnet, die Aberration bei der F-Linie ist mit F bezeichnet, die Aberration bei der c-Linie ist mit c bezeichnet. SC bezeichnet die Abweichung von der Sinusbedingung, DS bezeichnet die Sagittalebenenaberration, und DT bezeichnet die Meridionalebenenaberration. TABELLE 21

Objektweite (mm)	Unendlich (∞)	Dicke der zweiten Linsengruppe (II) (mm)	6,68
Brennweite (mm)	6,40 ~ 12,16 ~ 17,92	Gesamtdicke der Linsengruppe (II) (mm)	11,63
F-Zahl	3,25 ~ 4,42 ~ 5,61	Auflagemaß (in Luft) (mm)	9,78 ~ 14,53 ~ 19,28
Position der Austrittspupille (mm)	– 15,01 ~ – 19,76 ~ – 24,51	Bildwinkel (2 ω)	60,9° ~ 33,1° ~ 22,7°
Austrittswinkel des äußersten Lichtstrahls	12,1° ~ 11,1° ~ 8,9°	Brennweite f1 (mm)	–11,848
Gesamtlänge des Objektivs (mm)	24,33 ~ 15,77 ~ 12,71	Brennweite f2 (mm)	9,769
Gesamtlänge des Linsensystems (mm)	34,59 ~ 30,77 ~ 32,46	Brennweite fw am Weitwinkelende (mm)	6,400
Dicke der ersten Linsengruppe I (mm)	4,95

TABELLE 22

Oberfläche	Krümmungsradius (mm)		Abstand (mm)		Brechungsindex (d-Linie)		Abbe'sche Zahl
S1	R1	31,133	D1	1,200	N1	1,80610	v1	40,7
S2a	R1a	5,220	D1a	0,050	N1a	1,51313	v1a	53,9
S2*	R2	4,239
			D2	2,000
S3	R3	7,404	D3	1,700	N2	1,84666	v2	23,8
S4	R4	13,163
			D4	variabel
S5*	R5	7,642	D5a	0,050	N3a	1,51313	v3a	53,9
S5a	R5a	7,642	D5	1,450	N3	1,51680	v3	64,2
S6	R6	–23,402
			D6	0,150
S7	R7	4,105	D7	1,600	N4	1,51680	v4	64,2
S8	R8	45,000
S9	R9	3,612	D8	0,630	N5	1,80610	v5	33,3
			D9	1,300
S10	R10	17,409	D10	1,450	N6	1,51680	v6	64,2
S11a	R11a	–12,771	D10a	0,050	N6a	1,51313	v6a	53,9
S11*	R11	–12,771
			D11	variabel
S12	∞		D12	0,900	N7	1,51680	v7	64,2
S13	∞
			D13	0,500
S14	∞		D14	0,500	N8	1,51680	v8	64,2
S15	∞
			BF	0,500

* asphärische Oberfläche

	Weitwinkelende	mittlere Position	teleskopisches Ende
f (mm)	6,40 (fw)	12,16 (fm)	17,92 (ft)
D4 (mm)	12,700	4,135	1,076
D11 (mm)	7,861	12,609	17,358

In der sechsten oben beschriebenen Ausführungsform gilt: die Länge des gesamten Linsensystems während der Abbildung (von der vorderen Oberfläche S1 der ersten Linsengruppe bis zur Bildebene) beträgt 34,59 mm (Weitwinkelende) – 30,77 mm (Mitte) – 32,46 mm (teleskopisches Ende); die Gesamtabmessung entlang der optischen Achse (Dicke der ersten Linsengruppe I + Dicke der zweiten Linsengruppe II) beträgt 11,63 mm; das Auflagemaß (in Luft) beträgt 9,78 mm (Weitwinkelende) – 14,53 mm (Mitte) – 19,28 mm (teleskopisches Ende); die F-Zahl beträgt 3,25 (Weitwinkelende) – 4,42 (Mitte) – 5,60 (teleskopisches Ende); und die Verzeichnung beträgt |5%| oder weniger. Verschiedene Typen von Aberrationen werden effektiv korrigiert und ein dünnes kompaktes Zoomobjektiv mit hervorragenden optischen Eigenschaften, das für Abbildungselemente mit hohen Pixelzahlen geeignet ist, wird zur Verfügung gestellt.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen waren die erste Linse 1, die dritte Linse 3 und die sechste Linse 6 mit asphärischen Oberflächen ausgebildet. Allerdings kann, selbst wenn keine asphärischen Oberflächen verwendet werden, ein kompaktes und dünnes Design mit einer geringeren Länge im Aufbewahrungszustand gewährleistet werden, bei einer Struktur, die eine erste Linsengruppe I mit einem negativen Brechungsvermögen und eine zweite Linsengruppe II mit einem positiven Brechungsvermögen umfasst, wobei: die erste Linsengruppe I durch eine erste Linse 1 mit einem negativen Brechungsvermögen und eine zweite Linse 2 mit einem positiven Brechungsvermögen gebildet ist; die zweite Linsengruppe II durch eine dritte Linse 3 mit einem positiven Brechungsvermögen, eine Verbundlinse mit einem negativen Brechungsvermögen (eine vierte Linse 4 und eine fünfte Linse 5), und eine sechste Linse 6 mit einem positiven Brechungsvermögen gebildet ist.
Das erfindungsgemäße Zoomobjektiv in der oben beschriebenen Form erlaubt ein kompaktes dünnes Design unter Aufrechterhaltung gewünschter optischer Eigenschaften, was es insbesondere nützlich macht für digitale Standbildkameras und Videokameras und dergleichen, die Halbleiterabbildungselemente mit hohen Pixelzahlen benutzen.
Nach der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, ist es klar, dass die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen vom Fachmann vorgenommen werden können, ohne von dem in den beiliegenden Ansprüchen definierten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ein Zoom-Objektiv, bestehend aus – einer ersten Linsengruppe (I), die ein insgesamt negatives Brechungsvermögen hat, und – einer zweiten Linsengruppe (II) die ein insgesamt positives Brechungsvermögen hat, aufeinander folgend von Objekt- zu Bildebenenseite; dadurch gekennzeichnet, daß – der Vergrößerungsfaktor vom Weitwinkelende zum teleskopischen Ende durch Bewegen genannter zweiter Linsengruppe (II) von genannter Bildebenenseite nach genannter Objektseite verändert wird; – Fokusanpassung durch Bewegen genannter erster Linsengruppe (I) durchgeführt wird, um Veränderung genannter Bildebene, die von Veränderungen des genannten Vergrößerungsfaktors begleitet werden, zu korrigieren; – genannte erste Linsengruppe (I) besteht aus einer ersten Linse (1), die ein negatives Brechungsvermögen hat, und einer zweiten Linse (2), die ein positives Brechungsvermögen hat, aufeinander folgend von genannter Objektseite; und – genannte zweite Linsengruppe (II) besteht aus – einer dritten Linse (3), die ein positives Brechungsvermögen hat, – einer vierten Linse (4), die ein positives Brechungsvermögen hat, – einer fünften Linse (5), die ein negatives Brechungsvermögen hat, genannte vierte Linse (4) und genannte fünfte Linse (5) sind verbunden, um eine Miniskusform zu bilden mit einer konvexen Oberfläche in Richtung genannter Objektseite, und haben ein insgesamt negatives Brechungsvermögen, und – einer sechsten Linse (6), die ein positives Brechungsvermögen hat, aufeinander folgend von genannter Objektseite.
Ein Zoom-Objektiv wie beschrieben in Anspruch 1, in welchem: 0,5 < f2/|f1| < 1,3, 1,25 < |f1|/fw < 2,5,wobei f1 die Brennweite genannter erster Linsengruppe (I) ist, f2 die Brennweite genannter zweiter Linsengruppe (II) ist, und fw die Brennweite des gesamten Zoom-Objektivs am Weitwinkelende ist.
Ein Zoom-Objektiv wie in Anspruch 1 oder 2 beschrieben, in welchem: v4 > v5 , und 1,0 < R7/R9 < 3,0,wobei v4 die Abbe'sche Zahl genannter vierter Linse (4) ist, v5 die Abbe'sche Zahl gennanter fünfter Linse (5) ist, R7 der Krümmungsradius der objektseitigen Oberfläche genannter vierter Linse (4) ist und R9 der Krümmungsradius der bildebenenseitigen Oberfläche genannter fünfter Linse (5) ist.
Ein Zoom-Objektiv, wie in einem der Ansprüche 1–3 beschrieben, in welchem: v1 – v2 > 10, und D2/fw > 0,2,wobei v1 die Abbe'sche Zahl genannter erster Linse (1) ist, v2 die Abbe'sche Zahl genannter zweiter Linse (2) ist, D2 der Abstand entlang der optischen Achse zwischen genannter erster Linse (1) und genannter zweiter Linse (2) ist, und fw die Brennweite des gesamten Zoom-Objektivs an genanntem Weitwinkelende ist.
Ein Zoom-Objektiv wie beschrieben in einem der Ansprüche 1–4, in welchem genannte erste Linse (1), genannte dritte Linse (3), und genannte sechste Linse (6) jeweils mit einer asphärischen Oberfläche auf wenigstens einer der genannten objektseitigen und genannten bildebenenseitigen Oberflächen ausgebildet ist.
Ein Zoom-Objektiv wie in Anspruch 5 beschrieben, in welchem genannte erste Linse (1) eine asphärische Oberfläche auf einer Oberfläche mit einem kleineren Krümmungsradius hat.
Ein Zoom-Objektiv wie in Anspruch 5 oder 6 beschrieben, in welchem genannte asphärische Oberfläche auf genannter erster Linse (1) so ausgebildet ist, daß ein negatives Brechungsvermögen in Richtung auf Randbereiche genannter asphärischer Oberfläche abnimmt.
Ein Zoom-Objektiv wie in einem der Ansprüche 5–7 beschrieben, in welchem genannte erste Linse (1) ein Hybridlinse ist, gebildet durch Verbinden einer aus einem Harzmaterial gebildeten Harzschicht mit einer Glaslinse, wobei genannte asphärische Oberfläche auf genannter Harzschicht ausgebildet ist.
Ein Zoom-Objektiv wie in Anspruch 8 beschrieben, in welchem genannte Harzschicht mit einer Oberfläche genannter erster Linse (1) mit einem kleineren Krümmungsradius verbunden ist.
Eine Zoom-Linse wie in Anspruch 8 oder 9 beschrieben, in welchem genannte asphärische auf genannter Harzschicht ausgebildete Oberfläche so ausgebildet ist, daß ein negatives Brechungsvermögen in Richtung auf Randbereiche genannter asphärischer Oberfläche abnimmt.
Ein Zoom-Objektiv wie in einem der Ansprüche 8–10 beschrieben, in welchem, in genannter erster Linse (1), 1 < |R2a/R2| < 1,5, wobei R2a der Krümmungsradius genannter Oberfläche ist, an der genannte Glaslinse und genannte Harzschicht verbunden sind, und R2 der Krümmungsradius genannter Oberfläche ist, auf der die genannte asphärische Oberfläche ausgebildet ist.
Ein Zoom-Objektiv wie in einem der Ansprüche 5–11 beschrieben, in welchem genannte dritte Linse (3) eine Hybridlinse ist, gebildet durch Verbinden einer aus einem Harzmaterial gebildeten Harzschicht mit einer Glaslinse, wobei die genannte asphärische Oberfläche auf genannter Harzschicht ausgebildet ist.
Ein Zoom-Objektiv wie beschrieben in Anspruch 12, in welchem genannte Harzschicht mit einer Oberfläche genannter dritter Linse (3) mit einem kleineren Krümmungsradius verbunden ist.
Ein Zoom-Objektiv wie in Anspruch 12 oder 13 beschrieben, in welchem die genannte asphärische auf einer Harzschicht ausgebildete Oberfläche so gebildet ist, daß ein positives Brechungsvermögen in Richtung auf Randbereiche genannter asphärischer Oberfläche abnimmt.
Ein Zoom-Objektiv wie in einem der Ansprüche 12–14 beschrieben, in welchem, in genannter dritter Linse (3), 0,7 < |R5a/R5| < 2,0, wobei R5a der Krümmungsradius der Oberfläche, an der genannte Glaslinse und genannte Harzschicht verbunden sind, ist, und R5 der Krümmungsradius genannter Oberfläche, auf der die genannte asphärische Oberfläche ausgebildet ist, ist.
Ein Zoom-Objektiv wie in einem der Ansprüche 5–15 beschrieben, in welchem genannte sechste Linse (6) eine Hybridlinse ist, gebildet durch Verbinden einer aus einem Harzmaterial gebildeten Harzschicht mit einer Glaslinse, wobei die genannte asphärische Oberfläche auf genannter Harzschicht ausgebildet ist.
Ein Zoom-Objektiv wie in Anspruch 16 beschrieben, in welchem die genannte asphärische auf einer Harzschicht ausgebildete Oberfläche so ausgebildet ist, daß ein positives Brechungsvermögen in Richtung auf Randbereiche genannter asphärischer Oberfläche abnimmt.
Ein Zoom-Objektiv wie in einem der Ansprüche 16 oder 17 beschrieben, in welchem in genannter dritter Linse (3) 0,5 < |R11a/R11| < 2,0 gilt, wobei R11a der Krümmungsradius der Oberfläche, an der genannte Glaslinse und genannte Harzschicht verbunden sind, ist, und Ruß der Krümmungsradius genannter Oberfläche, auf der die genannte asphärische Oberfläche gebildet ist, ist.