DE69833908T2

DE69833908T2 - Zoomobjektiv mit vier Linsengruppen

Info

Publication number: DE69833908T2
Application number: DE69833908T
Authority: DE
Inventors: Chiaki Ohta-ku Terasawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: ES2256909T3; JPH11160620A; US6084721A; DE69833908D1; JP3927670B2; EP0919844B1; EP0919844A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Zoomlinse und genauer gesagt auf eine sogenannte Zoomlinse mit vier Einheiten, bei der eine zweite Einheit für eine Fokussierlängenänderung aus zwei Linsenuntereinheiten besteht, und ein sog. Floating, bei dem die Bewegungsbeträge, die von einer Fokussierlängenänderung herrühren, so gestaltet werden, dass sie sich voneinander unterscheiden, genutzt wird, um die Schwankungen von Aberrationen zu korrigieren, die von der Fokussierlängenänderung herrühren, und eine F-Zahl an dem Weitwinkelende die Größe 1,75 hat und darüber hinaus das variable Leistungsverhältnis die Höhe 16 bis 42 hat, und die eine gute optische Leistung über einen gesamten variablen Leistungsbereich hat und für eine TV-Kamera, eine fotographische Kamera und eine Videokamera geeignet ist.
Zugehöriger Stand der Technik
Zoomlinsen mit einer großer Apertur, einer hohen variablen Leistung und darüber hinaus einer hohen optischen Leistung sind bislang bei TV-Kameras, fotographischen Kameras und Videokameras erforderlich gewesen. Unter ihnen ist bei Farb-TV-Kameras für eine Fernsehübertragung die Betreibbarkeit und Mobilität von Bedeutung, wobei im Ansprechen auf derartige Anforderungen eine CCD-Vorrichtung (eine Standbildaufnahmevorrichtung) mit einer Höhe von 2 Mio. Pixel pro zwei Drittel Zoll erreicht hat, unlängst als eine Bildaufnahmevorrichtung erwähnt worden ist. Diese CCD hat im Wesentlichen eine gleichförmige Auflösungsleistung über einen gesamten Bildaufnahmebereich, daher ist es erforderlich bei einer Zoomlinse, die diese verwendet, dass die Auflösungsleistung im Wesentlichen von der Mitte des Bildfeldes zu dem Rand des Bildfeldes gleichförmig ist. Von dem Zoomlinsen ist es bei einer sogenannten Zoomlinse mit vier Einheiten, die in Aufeinanderfolge von der Objektzeit aus vier Linseneinheiten aufweist, d. h. eine erste Linseneinheit mit positiver Brechkraft für ein Fokussieren, eine zweite Linseneinheit mit negativer Brechkraft für eine Fokussierlängenänderung, eine dritte Linseneinheit mit positiver oder negativer Brechkraft für ein Korrigieren des Bildebenschwankens mit einer Fokussierlängenänderung und eine vierte Linseneinheit mit positiver Brechkraft für ein Bilddarstellen, relativ einfach, eine höhere variable Leistung und ein größeres Aperturverhältnis zu erzielen, und daher wird diese häufig bei Farb-TV-Kameras für eine Fernsehübertragung angewendet.
Von den Zoomlinsen mit vier Einheiten ist eine Zoomlinse mit vier Einheiten mit einer F-Zahl in der Größenordnung von 1,6 bis 1,8 und einem hohen variablen Leistungsverhältnis in der Größenordnung von 13 beispielsweise in der Druckschrift JP-A-54-127 322 vorgeschlagen worden. Außerdem ist eine Zoomlinse mit vier Einheiten, bei der eine zweite Linseneinheit für eine Fokussierlängenänderung in zwei Linseneinheiten mit negativer Brechkraft geteilt ist und während einer Fokussierlängenänderung der Abstand zwischen diesen beiden Linseneinheiten geändert wird, um dadurch jegliche Aberrationsschwankung zu korrigieren, die von der Fokussierlängenänderung herrührt, beispielsweise in der Druckschrift JP-A-7-013 075 vorgeschlagen worden, die der Druckschrift US-A-5-636 060 entspricht.
Um ein großes Aperturverhältnis (F-Zahl von 1,7 oder mehr) und ein hohes variables Leistungsverhältnis (ein variables Leistungsverhältnis von 13 oder mehr) und darüber hinaus eine hohe optische Leistung über einen gesamten sichtbaren Leistungsbereich bei einer Zoomlinse zu erreichen, ist es erforderlich, die Brechkraft und den Linsenaufbau von jeder Linseneinheit geeignet einzustellen.
Im Allgemeinen wird es, um eine geringe Aberrationsschwankung und eine hohe optische Leistung über einen gesamten variablen Leistungsbereich zu erzielen, erforderlich, beispielsweise die Anzahl an Linsen bei jeder Linseneinheit zu erhöhen, um dadurch den Freiheitsgrad bei der Aberrationskorrektur zu erhöhen. Daher lässt ein Versuch zum Erzielen einer Zoomlinse mit einem großen Aperturverhältnis und einem hohen variablen Leistungsverhältnis unvermeidlich das Problem entstehen, dass die Anzahl an Linsen zunimmt und das gesamte Linsensystem sperrig wird.
Außerdem wirft im Hinblick auf die Abbildungsleistung die Schwankung von dem Punkt an der Mitte des Bildfeldes, an dem der Bildkontrast am besten ist, das heißt die sogenannte beste Bildebene, die von einer Fokussierlängenänderung herrührt, ein Problem auf. Dies ist hauptsächlich auf die Schwankung der sphärischen Aberration zurückführbar, die sich von einer Fokussierlängenänderung ergibt.
Im Allgemeinen wird die Schwankung der sphärischen Aberration, die sich aus einer Fokussierlängenänderung ergibt, wenn das Zoomverhältnis als Z definiert ist und die Fokussierlänge an dem Weitwinkelende als fw definiert ist, derart, wie dies in 57 der beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, wobei die sphärische Aberration dazu neigt, dass sie zu einem Unterwert (Minus) wird in Bezug auf die Gaußsche Bildebene von dem Weitwinkelende zu einer Zoomposition mit einer Fokussierlänge (Brennweite) fwm = fw × Z^1/4 oder fm = fw × Z^1/2. Wenn die Nähe der Zoomposition fmw oder fm passiert wird, wird der Unterbetrag kleiner und wird zu 0 bei einer bestimmten Zoomposition und neigt nun dazu, dass sie zu einem Überwert (Plus) wird. In der Nähe von einer Zoomposition eines F-Abfalls, bei der die F-Zahl damit beginnt, größer zu werden (das Linsensystem wird dunkler), wird der Unterbetrag maximal zu einem Überwert (Plus), und wenn diese Zoomposition passiert wird, wird der Überbetrag zu dem Telefotoende hin kleiner und wird im Wesentlichen zu 0 an dem Telefotoende.
Die 58 bis 62 zeigen Darstellungen von den Zuständen, bei den ein Lichtstrahlbündel durch ein Linsensystem von einer ersten Linseneinheit (F) zu einer dritten Linseneinheit (C) bei dem Weitwinkelende (Fokussierlänge fw), der Zwischenfokussierlänge fwm = fw × Z^1/4 oder dergleichen, der Zwischenfokussierlänge fm = fw × Z^1/2 der Zoomposition eines F-Abfalls (Fokussierlänge fd) und dem Telefotoende (Fokussierlänge ft) einer Zoomlinse mit vier Einheiten passiert.
Wie dies in diesen Zeichnungen gezeigt ist, wird die Einfallhöhe von einem an der Achse befindlichen Strahl zu dem Kompensator C plötzlich geringer von dem Weitwinkelende zu der Fokussierlänge fwm = fw × Z^1/4 oder der Zoomposition mit fm = fw × Z^1/2. Die Einfallhöhe wird höher zu der Fokussierlänge fw in der Nähe des F-Abfalls und wird erneut geringer an dem Telefotoende aufgrund des F-Abfalls. Andererseits wird die Höhe von dem an der Achse befindlichen Strahl in dem Variator F allmählich höher von dem Weitwinkelende zu der Telefotoseite hin und wird am höchsten bei der Fokussierlänge (Brennweite) fd in der Nähe des F-Abfalls und wird geringer an dem Telefotoende aufgrund des F-Abfalls. Dies kann in der nachstehend aufgeführten Tabelle 1 zusammengefasst werden.
Tabelle 1

↗: Die Höhe des an der Achse befindlichen Strahls nimmt zu.
↘: Die Höhe von dem an der Achse befindlichen Strahl nimmt ab.

Bei dem Kompensator C wird die grundsätzliche sphärische Abberation unterkorrigiert. Wenn bei der Übertragungslinseneinheit eine sphärische Abberation so korrigiert wird, dass im Wesentlichen zu null an dem Weitwinkelende wird, wird der Einfluss der Änderung bei dem an der Achse befindlichen Strahl in dem Kompensator C an der Zoomposition mit fwm und fm an der Weitwinkelseite groß und die Höhe von dem Achse befindlichen Strahl in dem Kompensator C wird relativ zu dem Weitwinkelende geringer, und daher schwankt die sphärische Abberatio zu einem Unterwert. Wenn in der vorderen Linseneinheit die sphärische Abberation so korrigiert wird, dass sie im Wesentlichen zu null an dem Telefotoende wird, wird die Höhe von dem Achse befindlichen Strahl in dem Variator V und dem Kompensator C an der Zoomposition fd von dem F-Abfall relativ zu dem Telefotoende höher, und daher schwankt die Komponente hoher Ordnung von der sphärischen Abberation zu einem Überwert.
Andererseits ist sogar dann, wenn die dritte Linseneinheit (Kompensator) eine positive Brechkraft hat, die Schwankung der sphärischen Abberation, die von einer Fokussierlängenänderung herrührt, ähnlich derjenigen, die sich dann ergibt, wenn die dritte Linseneinheit (Kompensator) eine negative Brechkraft hat, und ist in der nachstehenden Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2

Dieser Fall unterscheidet sich von dem Fall, bei dem der Kompensator eine negative Brechkraft hat (dies ist nicht gezeigt), dahingehend, dass das Lichtstrahlbündel von dem Kompensator zu der Übertragungslinseneinheit konvergent wird, wobei jedoch die im Hinblick auf die Abberation korrigierten Situationen von dem Variator und dem Kompensator, die zu der Fokussierlängenänderung konform sind, ähnlich sind.
Wenn bei der Übertragungslinseneinheit eine sphärische Abberation so korrigiert wird, dass sie im Wesentlichen zu null an dem Weitwinkelende wird, wird die grundsätzliche sphärische Abberation bei dem Kompensator unterkorrigiert (zu einem Unterwert), und daher ist der Einfluss der Änderung bei de man der Achse befindlichen Strahl an dem Kompensator an den Zoompositionen mit fwm und fm an der Weitwinkelseite groß, und die Höhe von dem an der Achse befindlichen Strahl in dem Kompensator wird relativ zu dem Weitwinkelende hoch, und daher schwankt die sphärische Abberation zu einem Unterwert. Wenn bei der vorderen Linse die sphärische Abberation so korrigiert wird, dass sie im Wesentlichen zu null an dem Telefotoende wird, wird die Höhe von dem an der Achse befindlichen Strahl in dem Variator mit einer besonders starken negativen Brechkraft relativ zu dem Telefotoende an der Zoomposition des F-Abfalls hoch, und zu diesem Zeitpunkt wird auch in dem Kompensator die Höhe von dem an der Achse befindlichen Strahl am größten, und aufgrund des Einflusses von den zementierten Oberfläche einer konkaven Linse, die für die Abberationskorrektur ausschließlich durch den Kompensator verwendet wird, schwankt die Komponente in hoher Ordnung von der sphärischen Abberation zu einem Überwert.
Diese Schwankungen der sphärischen Abberation werden stärker bemerkbar, wenn die Brechkräfte von dem Variator V und dem Kompensator C größer werden, wenn die Brechkraft von dem Kompensator sowohl positiv als auch negativ ist.
Unlängst ist der Versuch unternommen worden, die Brechkraft von jeder Linseneinheit zu stärken und eine Zoomlinse aus dem Wunsch heraus für eine Kompaktheit und ein geringeres Gewicht und einem weiteren Sichtwinkel oder einer höheren variablen Leistung der Zoomlinse zu erzielen. Insgesamt sind bei der Zoomlinse mit vier Einheiten die Brechkräfte von dem Variator, der eine zweite Linseneinheit ist und dem Kompensator, der eine dritte Linseneinheit ist, verstärkt und deren Bewegungsbeträge sind verringert, um dadurch eine kleinere Gestaltung des Zoomlinsensystem zu erzielen, und daher ergab sich die Neigung dahingehend, dass die Belastung jener beweglichen Linseneinheiten für die Abberationskorrektur zunimmt.
Insbesondere in dem Fall einer Zoomlinse wie beispielsweise eine Zoomlinse für eine Fernsehübertragung, bei der eine hohe Spezifikation und eine hohe Leistung erforderlich sind, bestehen einer Variator und ein Kompensator C jeweils aus einer Kombination von zumindest einer negativen Linsen und einer positiven Linsen. Außerdem ist eine Divergenzfläche für die Korrektur der sphärischen Abberation durch eine zementierte Linse vorgesehen oder eine Differenz in dem Brechungsindex eines Mediums ist vorgesehen, um die Abberationen in dem Inneren von jeder Linseneinheit zu korrigieren.
Jedoch ist die Korrektur von der Schwankung der sphärischen Abberation, die von einer Fokussierlängenänderung herrührt, und einer chromatischen Abberation in hoher Ordnung oder dergleichen unzureichend, und daher ist die Anzahl an Linsen erhöht worden, oder die Brechleistung von jeder Linseneinheit ist geschwächt worden. Daher war es sehr schwierig, die Kompaktheit und die höhere Leistung der Zoomlinse zu erreichen.
Im Gegensatz dazu ist bei dem Vorschlag durch die vorstehend erwähnten Druckschriften JP-A-7-013 075 und US-A-5 636 060 der Durchmesser der vorderen Linse paraxial gering gestaltet, und daher ist eine zweite Linseneinheit für eine Fokussierlängenänderung in zwei Linseneinheiten mit einer negativen Brechkraft geteilt, und der Abstand zwischen ihnen wird lediglich in Übereinstimmung mit einer Fokussierlängenänderung geändert, und es wird nichts über den Effekt bei der Abberationskorrektur erwähnt.
Eine Zoomlinse mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 zusammengefassten Merkmalen ist in der Druckschrift US-A-5 179 472 offenbart. Der Abstand zwischen der negativen Linsenuntereinheit und der positiven Linseneinheit von dieser bekannten Zoomlinse ist an dem Weitwinkelende groß und verringert sich kontinuierlich zu dem Telefotoende hin.
Die Druckschrift JP-A-59-074 524 offenbart eine Zoomlinse, bei der die zweite Linseneinheit zwei Linsenuntereinheiten aufweist, von denen die erste Linsenuntereinheit eine positive Brechkraft hat und die zweite Linsenuntereinheit eine negative Brechkraft hat. Die Bewegungsorte der beiden Linsenuntereinheiten sind derart, dass der Abstand zwischen ihnen kontinuierlich von dem Weitwinkelende zu dem Telefotoende zunimmt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung hat ihre Aufgabe darin, eine sogenannte Zoomlinse mit vier Einheiten vorzusehen mit einem großen Aperturverhältnis und einem hohem variablen Leistungsverhältnis an dem Weitwinkelende mit einer hohen optischen Leistung über einen gesamten variablen Leistungsbereich, bei dem ein sog. Floating bei einem Variator (eine zweite Linseneinheit) für eine Fokussierlängenänderung angewendet wird, und Elemente wie beispielsweise der Linsenaufbau und das sog. Powersharing von ihnen in geeigneter Weise so eingestellt sind, dass dadurch Abberationsschwankungen, die von einer Fokussierlängenänderung herrühren, und insbesondere die Schwankung der sphärischen Abberation gut korrigiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese Aufgabe durch die Zoomlinse gelöst, die Anspruch 1 definiert ist. Vorteilhafte Entwicklungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse von einem numerischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende.
2 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse eines numerischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende.
3 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse eines numerischen Ausführungsbeispiels 3 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende.
4 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse eines numerischen Ausführungsbeispiels 4 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende.
5 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse eines numerischen Ausführungsbeispiels 5 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende.
6 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse eines numerischen Ausführungsbeispiels 6 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende.
7 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse eines numerischen Ausführungsbeispiels 7 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende.
8 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse eines numerischen Ausführungsbeispiels 8 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende.
9 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse eines numerischen Ausführungsbeispiels 9 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende.
10 zeigt eine Darstellung von dem Aufbau mit paraxialer Brechkraft der Zoomlinse der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine Darstellung von dem Aufbau mit paraxialer Brechkraft der Zoomlinse der vorliegenden Erfindung.
12 die Abberationen des numerischen Ausführungsbeispiels 1 der vorliegenden Erfindung bei einer Fokussierlänge fw.
13 die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung bei einer Fokussierlänge fwm.
14 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung bei einer Fokussierlänge fm.
15 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung bei einer Fokussierlänge fd.
16. zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung bei einer Fokussierlänge ft.
17 zeigt die Abberationen des numerischen Ausführungsbeispiels 2 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fw.
18 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fwm.
19 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fm.
20 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fd.
21 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge ft.
22 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fw.
23 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fwm.
24 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fm.
25 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fd.
26 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge ft.
27 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fw.
28 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fwm.
29 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fm.
30 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fd.
31 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge ft.
32 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fw.
33 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fwm.
34 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fm.
35 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fd.
36 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge ft.
37 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fw.
38 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fwm.
39 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fm.
40 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fd.
41 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge ft.
42 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fw.
43 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fwm.
44 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fm.
45 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fd.
46 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge ft.
47 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fw.
48 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fwm.
49 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fm.
50 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fd.
51 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge ft.
52 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 9 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fw.
53 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 9 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fwm.
54 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 9 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fm.
55 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 9 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge fd.
56 zeigt die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 9 der vorliegenden Erfindung bei der Fokussierlänge ft.
57 zeigt eine Darstellung der Schwankung der sphärischen Abberation durch eine Fokussierlängenänderung.
58 zeigt eine Darstellung von einem an der Achse befindlichen Strahl bei der Fokussierlänge fw des Standes der Technik.
59 zeigt eine Darstellung des an der Achse befindlichen Strahls bei der Fokussierlänge fwm im Stand der Technik.
60 zeigt eine Darstellung von dem an der Achse befindlichen Strahl bei der Fokussierlänge fm bei dem Stand der Technik.
61 zeigt eine Darstellung von dem an der Achse befindlichen Strahl bei der Fokussierlänge fd bei dem Stand der Technik.
62 zeigt eine Darstellung von dem an der Achse befindlichen Strahl bei der Fokussierlänge ft bei dem Stand der Technik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die 1 bis 9 zeigten Querschnittsansichten von den Linien von Ausführungsbeispielen 1 bis 9 für numerische Werte der vorliegenden Erfindung, die nachstehend bei einer bestimmten Zoomposition beschrieben sind.
Die 10 und 11 zeigen Darstellungen von dem Aufbau mit paraxialer Brechkraft von einem Variator (eine zweite Linseneinheit) V und einem Kompensator (eine dritte Linseneinheit) C bei der Zoomlinse der vorliegenden Erfindung. 10 zeigt den Fall, bei dem die dritte Linseneinheit (der Kompensator C) eine negative Brechkraft hat, und 11 zeigt den Fall, bei dem die dritte Linseneinheit (der Kompensator C) eine positive Brechkraft hat.
Die 12 bis 16 zeigen die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 1 jeweils bei dem Weitwinkelende (Fokussierlänge bzw. Brennweite fw), einer Zwischenzoomposition (Fokussierlänge fwm), einer Zwischenzoomposition (Fokussierlänge fm), einer Zoomposition eines F-Abfalls (Fokussierlänge fd) und bei dem Telefotoende (Fokussierlänge ft), wobei die 17 bis 21 die Abberationen von den numerischen Ausführungsbeispiel 2 jeweils an dem Weitwinkelende, der Zwischenfokussierlänge fwm der Zwischenfokussierlänge fm, der Zoomposition des F-Abfalls und dem Telefotoende zeigen, wobei die 22 bis 26 die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 3 jeweils an dem Weitwinkelende, der Zwischenfokussierlänge fwm, der Zwischenfokussierlänge fm, der Zoomposition des F-Abfalls und dem Telefotoende zeigen, wobei die 27 bis 31 die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 4 jeweils an dem Weitwinkelende, der Zwischenfokussierlänge fwm, der Zwischenfokussierlänge fm, der Zoomposition des F-Abfalls und dem Telefotoende zeigen, wobei die 32 bis 36 die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 5 jeweils an dem Weitwinkelende, der Zwischenfokussierlänge fwm, der Zwischenfokussierlänge fm, der Zoomposition des F-Abfalls und dem Telefotoende zeigen, wobei die 37 bis 41 die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 6 jeweils an dem Weitwinkelende, der Zwischenfokussierlänge fwm, der Zwischenfokussierlänge fm, der Zoomposition des F-Abfalls und dem Telefotoende zeigen, wobei die 42 bis 46 die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 7 jeweils bei dem Weitwinkelende, der Zwischenfokussierlänge fwm, der Zwischenfokussierlänge fm, der Zoomposition des F-Abfalls und dem Telefotoende zeigen, wobei die 47 bis 51 die Abberationen von dem numerischen Ausführungsbeispiel 8 jeweils an dem Weitwinkelende fw, der Zwischenfokussierlänge fwm, der Zwischenfokussierlänge fm, der Zoomposition des F-Abfalls und dem Telefotoende zeigen, und wobei die 52 bis 56 die Abberationen an dem Weitwinkelende fw, der Zwischenfokussierlänge fwm, der Zwischenfokussierlänge fm, der Zoomposition des F-Abfalls und dem Telefotoende zeigen.
In den 1 bis 9 ist mit dem Buchstaben F eine Fokussierlinseneinheit (Vorderlinseneinheit) mit positiver Brechkraft als eine erste Linseneinheit bezeichnet, die während einer Fokussierlängenänderung fixiert ist. Mit dem Buchstaben V ist ein Variator mit negativer Brechkraft für eine Fokussierlängenänderung als eine zweite Linseneinheit bezeichnet, die zwei Linseneinheiten hat, das heißt eine Linsenuntereinheit Va mit negativer Brechkraft und eine Linsenuntereinheit Vb mit positiver Brechkraft mit zumindest einer positiven Linse. Die zweite Linseneinheit selbst wird zu der Bildseite hin während der Fokussierlängenänderung von dem Weitwinkelende zu dem Telefotoende monoton bewegt, jedoch nutzen die negativen Linseneinheit Va und die positive Linsenuntereinheit Vb das sogenannte Floating, bei dem sie bei verschiedenen Geschwindigkeiten bewegt werden. Mit dem Buchstaben C ist ein Kompensator mit positiver oder negativer Brechkraft als eine dritte Linseneinheit bezeichnet. Der Kompensator wird hin- und hergehend so, dass er einen Ort hat, der konvex ist, zu der Objektseite hin bei den numerischen Ausführungsbeispiel 1 bis 5 der 1 bis 5 bewegt, und er wird zu der Objektseite hin bei dem numerischen Ausführungsbeispielen 6 bis 9 aus den 6 bis 9 an der optischen Achse von ihm monoton bewegt, um die Schwankung der Bildebene, die von einer Fokussierlängenänderung herrührt, zu korrigieren. Mit dem Buchstaben S ist eine Blende bezeichnet, und mit dem Buchstaben R ist eine Übertragungslinseneinheit mit einer positiven Brechkraft bezeichnet, die als eine vierte Linseneinheit fixiert ist. Mit dem Buchstaben P ist ein Farbauflöseprisma, ein optischer Filter oder dergleichen bezeichnet und in den 1 bis 9 ist dieser als ein Glasblock gezeigt.
Die Merkmale der Zoomlinse der vorliegenden Erfindung sind nachstehend beschrieben.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Linseneinheit V in die beiden Linsenuntereinheiten Va und Vb geteilt und deren Bewegungsgeschwindigkeiten werden mit einer Fokussierlängenänderung geändert, wodurch der Abstand zwischen den beiden Linsenuntereinheiten verringert oder vergrößert wird, um dadurch den Winkel und die Höhe zu ändern, bei denen der Lichtstrahl in den beiden Linsenuntereinheiten passiert, womit die Schwankungen der Abberationen, die von der Fokussierlängenänderung herrühren, korrigiert werden.
Die Gestaltung ist derart ausgeführt, dass dann, wenn die Fokussierlängen (Brennweiten) der negativen Linsenuntereinheit und der positiven Linsenuntereinheit als f2A bzw. f2B definiert sind, die folgende Bedingung erfüllt ist: 7,3 < |f2B/f2A| < 27 ..... (1)
Wenn nunmehr die Fokussierlänge (Brennweite) an dem Weitwinkelende als fw definiert ist und das Zoomverhältnis (das variable Leistungsverhältnis) als Z definiert ist, der Abstand D zwischen den Hauptpunkten der negativen Linsenuntereinheit Va und der positiven Linsenuntereinheit Vb ungefähr bei einer Fokussierlänge (Brennweite) fwm (= fw × Z^1/9) bei einer Zwischenzoomposition eingestellt wird, bei der diese sphärische Abberation zu einem Unterwert wird, eine Fokussierlänge fm (= fw × Z^1/2) und eine Fokussierlänge fd, bei der der F-Abfall, bei dem die sphärische Abberation zu einem Überwert wird, beginnt, das heißt die Bewegungsgeschwindigkeiten der beiden Linsenuntereinheiten geändert werden, wird die Schwankung der sphärischen Abberation, die sich aus einer Fokussierlängenänderung ergibt, gut korrigiert.
Der optische Vorgang, bei dem bei der Zoomlinse der vorliegenden Erfindung ein Floating durch die Anwendung der negativen Linsenuntereinheit Va und der positiven Linsenuntereinheit Vb bewirkt wird, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 10 im Bezug auf einen Fall beschrieben, bei dem die dritte Linseneinheit eine negative Brechkraft hat.
Die Höhe in der positiven Linsenuntereinheit Vb von dem paraxialen Strahl an der Zoomposition Z1, wie es durch eine durchgehende Linie dargestellt ist, ist als h definiert, die Höhe von einem Strahl in der Nähe der Pupille ist als hY definiert, die Höhe von der dritten Linseneinheit C ist als H definiert, die Höhe von einem Strahl in der Nähe der Pupille ist als HY definiert und der Abstand zwischen negativen Linsenuntereinheit Va und der positiven Linsenuntereinheit Vb ist als Bw definiert. Die Höhe von dem paraxialen Strahl an der Zoomposition Z2 (eine Position, die durch eine Strichpunktlinie dargestellt ist), ist bei Bewegung der positiven Linsenuntereinheit Vb zu der Bildebenenseite durch ein Floating als h' definiert, wobei die Höhe von dem Strahl in der Nähe der Pupille als hY' definiert ist und die Position von der dritten Zinseinheit C, wenn die Bildebene ausgeglichen wird, ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt und die Gestaltung ist derart, dass dann wenn die Höhe von dem paraxialen Strahl zu der dritten Linseneinheit C als H' definiert ist, und der Abstand zwischen der negativen Linsenuntereinheit Va und der positiven Linsenuntereinheit Vb als D definiert ist: Dw < D ..... (2)
Die negative Linsenuntereinheit Va und die positive Linsenuntereinheit Vb werden so bewegt, dass sie den Konditionalausdruck (2) erfüllen, wodurch die Schwankung der sphärischen Abberation, die aus der Fokussierlängenänderung herrührt, gut korrigiert wird.
Was die paraxialen Strahlen h und H anbelangt, die in die positive Linsenuntereinheit und in die dritte Linseneinheit C eintreten, so sind die Höhen h' und H' von den paraxialen Strahlen bei der positiven Linsenuntereinheit Vb und der dritten Linseneinheit C höher, und daher ändert sich der sphärische Abberationskoeffizient in der dritten Ordnung zu der Richtung Plus bei der Linsenuntereinheit mit der positiven Brechkraft und zu der Richtung Minus bei der dritten Linseneinheit C mit der negativen Brechkraft.
Die Gestaltung ist derart, dass unter der Annahme, dass die Zoomposition Z0 ist, die Gesamtsumme aus den sphärischen Abberationskoeffizienten der dritten Ordnung von der positiven Linsenuntereinheit und der dritten Linseneinheit Im ist und die negative Linseneinheit an der Zoomposition Z0 fixiert ist und die Relativpositionsbeziehung zwischen der negativen Linsenuntereinheit und der positiven Linsenuntereinheit gleich derjenigen bei dem Weitwinkelende (Dw = D) ist, und wenn die Gesamtsumme der sphärischen Abberationskoeffizienten der dritten Ordnung von der negativen Linsenuntereinheit und der dritten Linseneinheit, wenn ein Fall angenommen wird, bei dem die Schwankung der Bildebene durch die dritte Linseneinheit korrigiert wird, als Ip definiert ist, die folgende Bedingung erfüllt ist: Im – Ip < O ..... (3)
Indem der Konditionalausdruck (3) erfüllt wird, wird die sphärische Abberation zu der Seite des Überwertes korrigiert. Andersherum werden in der Nähe von dem F-Abfall die positive Linsenuntereinheit Vb und die dritte Linseneinheit C von ihren Positionen, die durch gestrichelte Linien dargestellt sind zu ihren Positionen, die durch durchgehende Linien dargestellt sind, bewegt, um dadurch die sphärische Abberation mit dem Überwert zu der Seite mit dem Unterwert zu korrigieren.
Außerdem beträgt, was die positive Linsenuntereinheit Vb anbelangt, an einer durch eine gestrichelte Linie dargestellte Zoomposition Z2 die Höhe von dem Strahl in der Nähe der Pupille | hY' | < | hY | relativ zu einer Zoomposition Z1, die durch eine durchgehende Linie dargestellt ist, und dieser Strahl wird an der Bildebenenseite stärker gebrochen, und daher gilt | hFY' | < | hFY | bei der ersten Linseneinheit F, und der Durchmesser von der vorderen Linse nimmt ab.
Die optische Wirkung in dem Fall, bei dem ein Floating bewirkt wird durch die Anwendung der negativen Linsenuntereinheit Va und der positiven Linsenuntereinheit Vb, ist nachstehend unter Bezugnahme auf 11 unter Bezugnahme auf einen Fall beschrieben, bei dem die dritte Linseneinheit C eine positive Brechkraft hat. 11 unterscheidet sich von 10 dahingehend, dass das Lichtstrahlbündel von der dritten Linseneinheit C zu der vierten Linseneinheit R konvergiert wird, wobei aber die Bezugszeichen in 11 ähnlich wie jene in 10 sind. Die Höhe H' von dem paraxialen Strahl zu der positiven Linsenuntereinheit Vb ist bei einer Zoomposition Z2 nach der Bewegung hoch, und die Höhe A' von dem paraxialen Strahl zu der dritten Linseneinheit C ist bei der Zoomposition Z2 nach der Bewegung gering, und daher ändert sich der sphärische Abberationskoeffizient der dritten Ordnung in die Richtung Plus bei der Linsenuntereinheit der positiven Brechkraft und in die Richtung Minus bei der dritten Linseneinheit der positiven Brechkraft. Demgemäß ist, während wie in 10 der kombinierte sphärische Abberationskoeffizient der dritten Ordnung von der positiven Linsenuntereinheit Vb und der dritten Linseneinheit C bei der Zoomposition Z0 als Im definiert ist und der kombinierte sphärische Abberationskoeffizient der dritten Ordnung von der negativen Linsenuntereinheit und der dritten Linseneinheit nach der Bewegung von ihnen als Ip definiert ist, der Ausdruck Im – Ip > 0 Konditionalausdruck (3)) erfüllt, um dadurch die sphärische Abberation zu der Seite mit dem Überwert zu korrigieren.
Umgekehrt werden in der Nähe von dem F-Abfall die positive Linsenuntereinheit Vp und die dritte Linseneinheit C von ihren Positionen, die durch gestrichelte Linien dargestellt sind, zu ihren Positionen, die durch durchgehende Linien dargestellt sind, bewegt, um dadurch die sphärische Abberation mit dem Überwert zu der Seite mit dem Unterwert zu korrigieren. Der Strahl in der Nähe der Pupille an einer Position, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, beträgt |hY' | < | hY | relativ zu einer Position, die durch eine durchgehende Linie dargestellt ist, und wird an der Bildebenenseite stärker gebrochen, und daher gilt bei der ersten Linseneinheit F der Ausdruck | hFY' | < | hFY |, womit der Durchmesser von der vorderen Linse abnimmt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Änderungen bei den Abberationen durch ein Ändern des Abstandes zwischen der negativen Linsenuntereinheit Va und der positiven Linsenuntereinheit Vb und ein Bewegen der dritten Linseneinheit C genutzt, um die Schwankungen der Abberationen beim Zoomen zu unterdrücken. Dadurch wird die Schwankung der sphärischen Abberation im Stand der Technik, wie dies durch eine durchgehende Linie dargestellt ist, verringert, wie dies in 57 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
Selbst wenn die Brechkraft von der dritten Linseneinheit C negativ ist (siehe 10) oder positiv ist (siehe 11), beträgt die Höhe von dem paraxialen Strahl h' > h und beträgt die Höhe von dem Strahl in der Nähe zu der Pupille | hY' | < | hY | bei der Zoomposition Z2 nach der Bewegung der positiven Linsenuntereinheit, und daher wird die Korrektur von der chromatischen Abberation der positiven Linseneinheit übermäßig gestaltet, wodurch eine chromatische Längsabberation so geändert werden kann, dass sie zu einem Überwert wird, und eine laterale chromatische Abberation so geändert werden kann, dass sie zu einem Überwert wird. Insbesondere schwankt bei einer Zoomlinse im Allgemeinen bei den mittleren Zoompositionen mit den Fokussierlängen fwm und fm die chromatische Längsabberation zu einem Unterwert, und die laterale chromatische Abberation schwankt ebenfalls nach unten, und daher wird dies für das Korrigieren von derartigen Schwankungen effektiv.
Bei einer Zoomlinse schwanken der Astigmatismus und die Krümmung von dem Bildfeld außerdem zu der nach unten weisenden Seite bei den Zwischenzoompositionen, jedoch gilt bei der Zoomposition Z2 nach der Bewegung der positiven Linsenuntereinheit der Ausdruck | hY' | < | hY |, und dies ist bei der Korrektur zu der Seite des Oberwertes (Überwertes) wirksam.
Zu diesem Zeitpunkt wird bei der vorliegenden Erfindung der vorstehend erwähnte Konditionalaufdruck (1) erfüllt, um die Abberationskorrektur und die Abnahme des Durchmessers von der vorderen Linse effizient zu bewirken.
Wenn der untere Grenzwert von dem Konditionalausdruck (1) überschritten wird, wird die Brechkraft von der positiven Linsenuntereinheit zu stark, und daher wird der Änderungsbetrag bei dem sphärischen Abberationskoeffizienten der dritten Ordnung zu der Plus-Seite bei der positiven Linsenuntereinheit groß, und in der Nähe von den Fokussierlängen fwm und fm nimmt der Effekt des Korrigierens der sphärischen Abberation zu der Überseite ab. Außerdem wird, wenn der obere Grenzwert von dem Konditionalausdruck (1) überschritten wird, die Brechkraft von der positiven Linsenuntereinheit zu schwach, und daher geht der Effekt des Verringerns des Durchmessers von der vorderen Linse verloren oder der Bewegungsbetrag von der dritten Linseneinheit zu der Bildebenenseite für das Ausgleichen der Bildebene nimmt ab, und in der Nähe von den Fokussierlängen fwm und fm nimmt der Effekt des Korrigierens des sphärischen Abberation zu der Überseite ab.
Die Zoomlinse der vorliegenden Erfindung wird erzielt, indem die Bedingung (2) und vorzugsweise die Bedingungen (1) und (3) erfüllt werden, und des Weiteren kann vorzugsweise zumindest eine der folgenden Bedingungen für die Korrektur der Abberationen erfüllt sein.

(a1) Die dritte Linseneinheit hat eine negative Brechkraft, und wenn der Krümmungsradius von der ersten Linsenfläche von der positiven Linsenuntereinheit, die benachbart zu der Objektseite ist, und die letzten Linsenfläche, die benachbart zu der Bildebenenseite ist, als Ra bzw. Rb definiert sind, und gilt:
dann muss der folgende Konditionalausdruck erfüllt sein: –5,72 < S < –0,66 ..... (4)

Der Konditionalausdruck (4) unterdrückt das Auftreten einer sphärischen Abberation mit einem Unterwert bei der positiven Linsenuntereinheit, wodurch wirkungsvoll verwirklicht werden kann, dass die Schwankung der sphärischen Abberation während des Zoomens korrigiert wird, indem die Bewegung von der dritten Linseneinheit genutzt wird. Von der negativen Linsenuntereinheit zu der dritten Linseneinheit ist das Lichtstrahlbündel ein konvergentes System, und daher hat zum Unterdrücken des Auftretens einer sphärischen Abberation mit einem Unterwert der Krümmungsradius Rb einen Minus-Wert bei deren eine konvexe Fläche der Bildebenenseite zugewandt ist. Somit ist es, wenn der untere Grenzwert von dem Konditionalausdruck (4) überschritten wird, so, dass der Krümmungsradius Ra derart wird, dass er einen Minus-Wert hat, bei dem eine konkave Fläche der Objektseite zugewandt ist, und die Brechkraft von der gesamten positiven Linsenuntereinheit wird zu schwach und dies ist nicht gut. Wenn außerdem der obere Grenzwert von dem Konditionalausdruck (4) überschritten wird, wird es anders herum so, dass der Krümmungsradius Ra so wird, dass er einen geringfügigen Fluss-Wert hat, bei dem eine konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist, und die sphärische Abberation mit einem Unterwert, die bei der ersten Linsenfläche auftritt, nimmt zu, und dies ist nicht gut. Das heißt | Ra | > | Rb | wird verwirklicht und die positive Linsenuntereinheit hat eine positive Brechkraft, und sie unterdrückt bei ihr dennoch das Auftreten einer sphärischen Abberation mit einem Unterwert.

(a2) Die dritte Linseneinheit hat eine positive Brechkraft, und während der Fokussierlängenänderung von dem Weitwinkelende zu dem Telefotoende haben die Seitenvergrößerungen von der zweiten Linseneinheit und der dritten Linseneinheit einen Wert von -1-fach zu einem Zeitpunkt, wenn der Krümmungsradius von der ersten Linsenfläche der positiven Linsenuntereinheit, die benachbart zu der Objektseite ist, und der letzten Linsenfläche, die benachbart zu der Bildebenenseite ist, als Ra bzw. Rb definiert sind, und gilt:

Dann ist der folgende Konditionalausdruck zu erfüllen: –5,88 < S < 0,6 ..... (5)
Der Konditionalausdruck (5) unterdrückt wie der Konditionalausdruck (4) das Auftreten einer sphärischen Abberation mit einem Unterwert bei der positiven Linsenuntereinheit, jedoch in der Nähe von dem oberen Grenzwert, |Ra| < |Rb|, und dies ist entgegengesetzt zu dem Konditionalausdruck (4). Dies ist so, weil die dritte Linseneinheit mit der positiven Brechkraft ebenfalls zu einer Fokussierlängenänderung beiträgt, und der Änderungsbetrag bei der sphärischen Abberation während ihrer Bewegung ist groß, und die Korrektur der sphärischen Abberation zu der Überseite ist einfach, und daher kann ermöglicht werden, dass die sphärische Abberation mit einem Unterwert, die bei der positiven Linsenuntereinheit auftritt, stärker als in dem Fall geschieht, bei dem die dritte Linseneinheit eine negative Brechkraft hat.

(a3) Die positive Linsenuntereinheit hat eine einzelne positive Linse, und wenn die Abbe-Zahl von dem Material der positiven Linse als v2B definiert ist, ist der folgende Konditionalausdruck zu erfüllen: 60 < v2B ..... (6)

Der Konditionalausdruck (6) dient dem Unterdrücken der Schwankung der chromatischen Längsabberation, wenn die Linsenuntereinheit mit der positiven Brechkraft zu der Bildebenenseite hin bewegt wird. Wenn die Abbe-Zahl v2B kleiner als 60 wird und die Dispersion hoch wird, wird der Schwankungsbetrag der chromatischen Längsabberation zu einem Unterwert in der Nähe von den Fokussierlängen fwm und fm groß.

(a4) Die positive Linsenuntereinheit hat eine zementierte Linse, die eine positive Linse und eine negative Linse aufweist, die miteinander verbunden sind, und wenn die Brechungsindizes von den Materialien der positiven Linse und der negativen Linse als Nt bzw. No definiert sind, ist der folgende Konditionalausdruck zu erfüllen: Nt < No ..... (7)

Der Konditionalausdruck (7) dient dazu, dass bewirkt wird, dass eine sphärische Abberation mit einem Überwert bei der zementierten Linsenfläche auftritt, und dient einem Negieren jeglicher sphärischer Abberation mit einem Unterwert, die bei der gesamten positiven Linsenuntereinheit verbleibt.

(a5) Die positive Linsenuntereinheit weist eine zementierte Linse auf, die eine positive Linse und eine negative Linse aufweist, die miteinander verbunden sind, und wenn die Abbe-Zahlen von den Materialien der positiven Linse und der negativen Linse als vt bzw. vo definiert sind, ist der folgende Konditionalausdruck zu erfüllen: 11,5 < vt – vo ..... (8)

Der Konditionalausdruck (8) dient dazu, die Dispersion von dem Material der negativen Linse größer als die Dispersion von dem Material der positiven Linsen zu gestalten und die Schwankung der chromatischen Längsabberation zu unterdrücken.

(a6) Wenn die Abstände zwischen den Hauptpunkten der negativen Linsenuntereinheit und der positiven Linsenuntereinheit bei einer Fokussierlänge (Brennweite) fwm (= fm × Z^1/4, wobei Z ein variables Leistungsverhältnis ist), einer Fokussierlänge fm (= fm × Z^1/2, wobei Z ein variables Leistungsverhältnis ist) und einer Fokussierlänge fd (die Zoomposition an dem Startpunkt des F-Abfalls) als Dwm, Dm, bzw. Dd definiert sind, sind vorzugsweise folgende Ausdrücke erfüllt: Dw < Dwm ..... (9)oder Dw < Dm ..... (10)oder Dd < Dm ..... (11)

Dies dient dem Korrigieren der sphärischen Abberation im Hinblick auf die Zoomposition bei fwm und fm, bei denen die sphärische Abberation stärker zu einem Unterwert wird, und die Zoomposition, bei der die sphärische Abberation stärker zu einem Überwert wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, besteht bei der vorliegenden Erfindung die zweite Linseneinheit aus zwei Linsenuntereinheiten, das heißt eine Linsenuntereinheit mit einer negativen Brechkraft und eine Linsenuntereinheit mit einer positiven Brechkraft, und einem derartigen Bewegungsverfahren, bei dem die Relativposition von dieser so geändert wird, dass dadurch auch die Position der dritten Linsenuntereinheit geändert werden, und die Schwankungen der Abberationen durch Zoomen kann auf das äußerste unterdrückt werden, wobei ein sog. Power-sharing, die Abberationskoeffizienten, die Linsenformen und dergleichen so vorgeschrieben sind, dass sie vorbestimmten Bedingungen erfüllen, wodurch die Schwankungen der Abberationen und insbesondere die Schwankung der sphärischen Abberation, die von einer Fokussierlängenänderung herrührt, gut korrigiert werden.
Nachstehend sind die Merkmale von dem Linsenaufbau von jedem Ausführungsbeispiel mit einem numerischen Wert (numerisches Ausführungsbeispiel) der vorliegenden Erfindung beschrieben, die nachstehend erläutert sind. In der nachstehend dargelegten Beschreibung präsentiert jeder numerische Wert bei jedem numerischen Ausführungsbeispiel die Einheit „Millimeter".
Ausführungsbeispiel 1
1 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse des numerischen Ausführungsbeispiels 1 der vorliegenden Erfindung bei seinem Weitwinkelende, und der Objektabstand beträgt 3,0 mm und die Abberationen bei den Fokussierlängen fw, fwm, fm, fd und ft (Telefotoende) sind in den 12, 13, 14, 15 bzw. 16 gezeigt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Zoomlinse ein Zoomverhältnis von 16-fach und die Fokussierlänge (Brennweite) bei dem Weitwinkelende beträgt 9,0 mm und F-1,8–2,7.
Bei dem numerischen Ausführungsbeispiel 1 bezeichnen r1-r8 eine erste Linseneinheit F mit positiver Brechkraft für ein Fokussieren. r9-r17 bezeichnen eine zweite Zinseinheit V mit negativer Brechkraft, die zu der Bildebenenseite hin von dem Weitwinkelende zu dem Telefotoende für eine Fokussierlängenänderung bewegt wird und die eine kombinierte laterale Vergrößerung von -1-fach auf ihrem Weg passiert. Von diesen bezeichnen r9-r15 eine Linsenuntereinheit Va mit einer negativen Brechkraft und r16-r17 bezeichnen einer Linsenuntereinheit Vb mit einer positiven Brechkraft. r18-r20 bezeichnen eine dritte Linseneinheit C für ein Kompensieren der Schwankung der Bildebene, die sich aus der Fokussierlängenänderung ergibt, und die dritte Linseneinheit C wird konvex zu der Objektseite hin von dem Weitwinkelende zu dem Telefotoende bewegt. r21 bezeichnet eine Blende S. r22-r38 bezeichnen eine vierte Linseneinheit R, die eine Abbildungswirkung hat, und r39 und r40 bezeichnen Glasblöcke P, die Farbauflöseprismen, Trimmfiltern (Abgleichfiltern) oder dergleichen äquivalent sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die erste Linseneinheit aus einer negativen Linse und drei positiven Linsen für die Korrektur einer sphärischen Abberation und einer an der Achse befindlichen chromatischen Abberation, und insbesondere ist die Abbe-Zahl von der negativen Zahl von der Linse klein gestaltet, das heißt in der Größenordnung von 25, und eine Abbe-Zahl in einer Größe von 82 wird ebenfalls für die positiven Linsen verwendet.
Die Linsenuntereinheit mit der starken negativen Brechkraft besteht aus zwei konkaven Linsen (negative Linsen) und einer zementierten Linse, und der Brechungsindex von jeder Linse ist so gestaltet, dass er 1,77 oder größer groß ist, um dadurch das Auftreten von Abberationen zu unterdrücken, und außerdem ist der Unterschied zwischen den Abbe-Zahlen der konkaven Linsen und einer konvexen Linse (positive Linse), die die zementierte Linse bildet, mit einem Wert von ungefähr 24 groß gestaltet, um dadurch zu achromatisieren.
Die positive Linsenuntereinheit besteht aus einer konvexen Linse (positive Linse), deren Abbe-Zahl ungefähr den Wert 64 groß ist, um dadurch den Konditionalausdruck (6) zu erfüllen und die Schwankung der chromatischen Längsabberation zu unterdrücken.
Die dritte Linseneinheit mit der negativen Brechkraft besteht aus einer zementierten Linse, die eine konkave Linse und eine konvexe Linse aufweist, und der Brechungsindex von dem Material von jeder Linse ist so gestaltet, dass er 1,78 oder größer groß ist, um dadurch das Auftreten von Abberationen zu unterdrücken und außerdem ist die Abbe-Zahl von dem Material der konvexen Linse so gestaltet, dass sie und mit einem Wert von ungefähr 24 gering ist, und die Differenz zwischen den Abbe-Zahlen von den Materialien der konkaven und konvexen Linse, die die zementierte Linse bilden, ist so gestaltet, dass sie mit ungefähr 20 groß ist, um dadurch zu achromatisieren.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Power-Sharing |f2B/f2A| = 10,28 (Konditionalausdruck (1)), und die Leistung der positiven Linsenuntereinheit wird geeignet gehalten, und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende als fw1 reguliert und bei der Fokussierlänge fwm gelten Im – Ip = –0,188 (siehe Konditionalausdruck (3)) und S = –1,76, um dadurch eine Meniskusform vorzusehen, deren konvexe Fläche zu der Bildebenenseite gewandt ist und den Konditionalausdruck (4) erfüllt. Dw = 11,40, Dwm = 17,61, Dm = 21,78 und Dd = 13,66, wodurch die Konditionalausdrücke (2), (9), (10) und (11) erfüllt sind.
Dadurch werden, wie dies in den 12, 13, 14, 15 und 16 gezeigt ist, die sphärische Abberation, die chromatische Längsabberation und dergleichen über den gesamten Zoombereich gut korrigiert.
(Ausführungsbeispiel 2)
2 zeigt eine Querschnittsansicht von den Linsen des numerischen Ausführungsbeispiels 2 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende, und der Objektabstand beträgt 3,0 m und die Abberationen bei den Fokussierlängen fw, fwm, fm, fd und ft (Telefotoende) sind in den 17, 18, 19, 20 bzw. 21 gezeigt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Hinblick auf die Spezifikation und den Aufbau dem numerischen Ausführungsbeispiel 1 ähnlich, unterscheidet sich jedoch von dem numerischen Ausführungsbeispiel 1 dahingehend, dass die positive Linsenuntereinheit aus einer zementierten Linse besteht.
Die positive Linsenuntereinheit ist eine zementierte Linse, die eine konvexe Linse und eine konkave Linse aufweist, und der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konvexen Linse betragen Nt = 1,5182 bzw. vt = 64,2, und der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konkaven Linse betragen No = 1,5736 bzw. vo = 50,8, um dadurch die Konditionalausdrücke (7) und (8) zu erfüllen.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Power-Sharing |f2B/f2A| = 18,74 (siehe Konditionalausdruck 1)), und die Leistung der positiven Linsenuntereinheit wird in geeigneter Weise gehalten und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende ist als fm = 1 reguliert und zwar bei der Fokussierlänge fwm gilt Im – Ip = –0,164 (Konditionalausdruck (3)), und S = –2,80, um dadurch eine Meniskusform vorzusehen, deren Fläche der Bildebenenseiten zugewandt ist und die den Konditionalausdruck (4) erfüllt. Es gilt: Db = 16,00, Dwm = 24,26, Dm = 28,15 und Dd = 16,77, um dadurch die Konditionalausdrücke (2), (9), (10) und (11) zu erfüllen.
Dadurch werden, wie dies in den 17, 18, 19, 20 und 21 gezeigt ist, die sphärische Abberation, die chromatische Längsabberation und dergleichen über den gesamten Zoombereich gut korrigiert.
(Ausführungsbeispiel 3)
3 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse des numerischen Ausführungsbeispiels 3 der vorliegenden Erfindung bei seinem Weitwinkelende, und der Objektabstand beträgt 3,0 m und die Abberationen bei den Fokussierlängen fw, fwm, fm, fd und ft (Telefotoende) sind in den 22, 23, 24, 25 bzw. 26 gezeigt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Hinblick auf die Spezifikation und den Aufbau dem numerischen Ausführungsbeispiel 2 ähnlich, unterscheidet sich jedoch von dem numerischen Ausführungsbeispiel 2 dahingehend, dass die zementierte Linse von der positiven Linsenuntereinheit in Aufeinanderfolge von der Objektseite aus eine konkave Linse und eine konvexe Linse aufweist.
Bei der positiven Linsenuntereinheit betragen der Brechungsindex bzw. die Abbe-Zahl von dem Material der konkaven Linse No = 1,5197 bzw. vo = 52,4, und der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konvexen Linse betragen Nt = 1,5182 bzw. vt = 64,2, und die Brechungsindizes sind im Wesentlichen zueinander gleich, das heißt No = Nt, jedoch ist der Konditionalausdruck (8) erfüllt.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Power-Sharing |f2B|f2A| = 26,93 (siehe Konditionalausdruck (1)), und die Leistung von der positiven Linsenuntereinheit wird geeignet gehalten, und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende wird als fw = 1 reguliert, und bei der Fokussierlänge fwm gilt Im – Ip = –0,119 (Konditionalausdruck (3)), und S = –5,56 um dadurch eine Meniskusform vorzusehen, deren konvexe Fläche der Bildebenenseite zugewandt ist, und die den Konditionalausdruck (4) erfüllt. Es gilt: Dw = 17,50, Dwm = 26,10, Dm = 31,55 und Dd = 20,55, und die Konditionalausdrücke (2), (9), (10) und (11) sind erfüllt.
Dadurch werden, wie dies in den 22, 23, 24, 25 und 26 gezeigt ist, die sphärische Abberation, die chromatische Längsabberation, etc. über den gesamten Zoombereich gut korrigiert.
(Ausführungs beispiel 4)
4 zeigte eine Querschnittsansicht von der Linse von dem numerischen Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung bei seinem Weitwinkelende, und der Objektabstand beträgt 3,0 m und die Abberationen bei den Fokussierlängen fw, fwm, fm, fd und ft (Telefotoende) sind in den 27, 28, 29, 30 bzw. 31 gezeigt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Zoomlinse ein Zoomverhältnis von 15-fach und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende beträgt 9,0 mm und F-1,8–2,6, und der Aufbau ist ähnlich wie bei dem numerischen Ausführungsbeispiel 2.
Bei der positiven Linsenuntereinheit betragen der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konkaven Linse No = 1,8393 bzw. vo = 37,2, das heißt ein hoher Brechungsindex und eine geringe Dispersion, und wobei der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konvexen Linse Nt = 1,4891 bzw. vt = 70,2 betragen, das heißt ein geringer Brechungsindex und eine geringe Dispersion, und es sind die Konditionalausdrücke (7) und (8) erfüllt. Eine sphärische Fläche ist an der Oberfläche r16 vorgesehen, um dadurch die Schwankungen der Abberationen zu korrigieren.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Power-Sharing |f2B/f2A| = 7,323 (siehe Konditionalausdruck (1)) und die Leistung der positiven Linsenuntereinheit wird in geeigneter Weise gehalten, und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende wird als fw = 1 reguliert und bei der Fokussierlänge fwm gilt Im – Ip = –1,365 (Konditionalausdruck (3)). Durch den Effekt, bei dem die sphärische Abberation durch die verbundene Fläche zu einem Überwert wird, und die Zunahme des Freiheitsgrads durch die asphärische Fläche ergibt sich S= –0,68 (Konditionalausdruck (4)) und sogar dann, wenn die Fläche r16 (= Ra) zu einer bikonvexen Form gestaltet ist, deren konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist, kann die sphärische Abberation korrigiert werden. Es gilt: Dw = 11,40, Dwm = 17,16, Dm = 18,50 und Dd = 14,22, wodurch die Konditionalausdrücke (2), (9), (10) und (11) erfüllt werden.
Dadurch werden, wie dies in den 27, 28, 29, 30 und 31 gezeigt ist, die sphärische Abberation, die chromatische Längsabberation, etc. über den gesamten Zoombereich gut korrigiert.
(Ausführungsbeispiel 5)
5 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse von dem numerischen Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung bei seinem Weitwinkelende, und der Objektabstand beträgt 3,0 m und die Abberationen bei den Fokussierlängen fw, fwm, fm, fd und ft (Telefotoende) sind in den 32, 33, 34, 35 bzw. 36 gezeigt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Hinblick auf die Beschreibung und den Aufbau dem numerischen Ausführungsbeispiel 2 ähnlich, unterscheidet sich jedoch von dem numerischen Ausführungsbeispiel 2 dahingehend, dass die positive Linsenuntereinheit nicht aus einer zementierten Linse sondern aus zwei konvexen und einer einzelnen konkaven Linse besteht.
Der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konvexen Linse von der positiven Linsenuntereinheit betragen Nt = 1,5182 bzw. vt = 64,2 und der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konkaven Linsen betragen No = 1,5197 bzw. vo = 52,4, und die Brechungsindizes sind im Wesentlichen zueinander gleich, das heißt No ≌ Nt, jedoch ist der Konditionalausdruck (8) erfüllt.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Power-Sharing |f2B/f2A| = 18,74 (siehe Konditionalausdruck (1)) in ähnlicher Weise wie bei dem numerischen Ausführungsbeispiel 2, und die Leistung von der positiven Linsenuntereinheit wird geeigneter Weise gehalten, und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende wird als fw = 1 reguliert und bei der Fokussierlänge fwm gilt Im – Ip = –0,203 (Konditionalausdruck (3)). S = –5,71 (Konditionalausdruck (4)) und die entgegengesetzten Endflächen r16 und r19 von der positiven Linsenuntereinheit sind bei Minus gestaltet und der Krümmungsradius von der Fläche r der konkaven Linse ist geringer gestaltet als jener von der Fläche r17, um dadurch die sphärische Abberation mit einem Unterwert bei der positiven Linsenuntereinheit zu unterdrücken. Dadurch werden, wie dies in 32, 33, 34, 35 und 36 gezeigt ist, die sphärische Abberation, die chromatische Längsabberation, etc. über den gesamten Zoombereich gut korrigiert.
(Ausführungsbeispiel 6)
6 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse von dem numerischen Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung bei seinem Weitwinkelende, und der Objektabstand beträgt 10,0 mm und die Abberationen bei den Fokussierlängen fw, fwm, fm, fd, ft (Telefotoende) sind in den 37, 38, 39, 40 bzw. 41 gezeigt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Zoom-Linse ein Zoomverhältnis von 42-fach, und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende beträgt 9,0 mm und F/1,75–2,9.
Mit r1-r8 ist eine erste Linseneinheit F mit positiver Brechkraft für ein Fokussieren bezeichnet. Mit r9-r17 ist eine zweite Linseneinheit V für eine Fökussierlängenänderung bezeichnet, und von diesen ist mit r9-r15 eine Linsenuntereinheit Va mit negativer Brechkraft bezeichnet und mit r16-r17 ist eine Linsenuntereinheit Vb mit positiver Brechkraft bezeichnet. Mit r18-r24 ist eine dritte Linseneinheit C mit positiver Brechkraft bezeichnet, die die Schwankung der Bildebene, die von einer Fokussierlängeänderung herrührt, kompensiert und die Fokussierlängenänderungswirkung ebenfalls hat, und die zu der Objektseite hin von dem Weitwinkelende zu dem Telefotoende monoton beweglich ist. Von dem Weitwinkelende zu dem Telefotoende betragen die kombinierte laterale Vergrößerung von der zweiten Linseneinheit und die laterale Vergrößerung von der dritten Linseneinheit das -1-fache zu einem Zeitpunkt. Mit r25 ist eine Blende S bezeichnet. Mit r26-r41 ist eine vierte Linseneinheit R bezeichnet, die die Abbildungswirkung hat, und mit r42 und r43 ist ein Glasblock P, der äquivalent einem Farbauflöseprisma, einem Trimmfilter oder dergleichen ist, bezeichnet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Fokussierlänge ft an dem Telefotoende sehr groß, das heißt 378 mm, und daher weist die erste Linseneinheit eine negative Linse und drei positive Linsen auf, um die sphärische Abberation und die an der Achse sich ergebende chromatische Abberation zu korrigieren, und insbesondere ist die Abbe-Zahl von dem Material der negativen Linse in einer Größenordnung von 27,5 gering gestaltet, und das Glas von ihr hat eine sehr große Abbe-Zahl, das heißt 95,1, und wird für zwei der positiven Linsen verwendet.
Die Linsenuntereinheit mit einer starken negativen Brechkraft besteht aus zwei konkaven Linsen und einer zementierten Linse, und der Brechungsindex von jeder dieser Linsen ist mit 1,77 oder größer hoch gestaltet, um dadurch das Auftreten von Abberationen zu unterdrücken, und dennoch ist der Unterschied zwischen den Abbe-Zahlen der Materialien einer konkaven Linse und einer konvexen Linse, die die zementierte Linse bildet, mit ungefähr 28 groß gestaltet, um dadurch zu achromatisieren.
Die positive Linsenuntereinheit besteht aus einer konvexen Linse und Glas, wobei die Abbe-Zahl mit ungefähr 70,2 hoch ist, wird für diese Linse verwendet, um dadurch den Konditionalausdruck (6) zu erfüllen, und die Korrektur von der an der Achse sich ergebende chromatischen Abberation wird berücksichtigt.
Die dritte Linseneinheit mit der positiven Brechkraft besteht aus zwei konvexen Linsen und einer zementierten Linse, die eine konkave Linse und eine konvexe Linse aufweist, und Glas mit einem niedrigen Brechungsindex und einer geringen Dispersion, dessen Brechungsindex und Abbe-Zahl 1,489 bzw. 81,2 betragen, wird als das Material von den konvexen Linsen verwendet, und Glas mit einem hohen Brechungsindex und einer hohen Dispersion, dessen Brechungsindex und Abbe-Zahl 1,855 bzw. 23,8 betragen, wird als das Material von der konvexen Linse verwendet, und die Korrektur der sphärischen Abberation und der an der Achse befindlichen chromatischen Abberation wird berücksichtigt.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Power-Sharing |f2B/f2A| = 26,70 (siehe Konditionalausdruck (1)), und die Leistung von der positiven Linsenuntereinheit wird in geeigneter Weise gehalten, und die Fokussierlänge an dem Weitwinkelende wird als fw = 1 reguliert, und bei der Fokussierlänge fwm gilt Im – Ip = 0,271 (Konditionalausdruck (3)), und S = –5,71, um dadurch eine Meniskusform vorzusehen, deren konvexe Fläche der Bildebenenseite zugewandt ist, und den Konditionalausdruck (5) zu erfüllen. Es gilt: Dw = 23,00, Dwm = 78,85, Dm = 86,50 und Dd = 40,08, wodurch die Konditionalausdrücke (2), (9), (10) und (11) erfüllt sind.
Dadurch werden, wie dies in den 37, 38, 39, 40 und 41 gezeigt ist, die sphärische Abberation, die an der Achse befindliche chromatische Abberation und dergleichen über den gesamten Zoombereich gut korrigiert.
(Ausführungsbeispiel 7)
7 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse von dem numerischen Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung bei seinem Weitwinkelende, und der Objektabstand beträgt 10,0 m und die Abberationen bei den Fokussierlängen fw, fwm, fm, fd und ft (Telefotoende) sind in den 42, 43, 44, 45 bzw. 46 gezeigt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Zoomlinse ein Zoomverhältnis von 40-fach, und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende beträgt 9,0 mm und F/1,75–2,9.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Hinblick auf den Aufbau ähnlich wie das numerische Ausführungsbeispiel 6, unterscheidet sich jedoch von dem numerischen Ausführungsbeispiel 6 dahingehend, dass die positive Linsenuntereinheit aus einer zementierten Linse besteht.
Die positive Linsenuntereinheit ist eine zementierte Linse, die eine konvexe Linse und eine konkave Linse aufweist, und der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konvexen Linse betragen Nt = 1,4891 bzw. vt = 70,2, und der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konkaven Linse betragen No = 1,8126 bzw. vo = 25,4, um dadurch die Konditionalausdrücke (7) und (8) zu erfüllen.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Power-Sharing |f2B/f2A| = 8,37 (siehe Konditionalausdruck (1)), und die Leistung von der positiven Linsenuntereinheit wird in geeigneter Weise gehalten, und die Fokussierlänge an dem Weitwinkelende wird als fw = 1 reguliert, und der Fokussierlänge fwm gilt Im – Ip = –0,366, um dadurch den Konditionalausdruck (3) zu erfüllen, und S = –1,32, um dadurch einen Meniskusform vorzusehen, deren konvexe Fläche der Bildebenenseite zugewandt ist und den Konditionalausdruck (5) zu erfüllen. Es gilt: Dw = 20,00, Dwm = 52,18, Dm = 43,29 und Dd = 20,85, wodurch die Konditionalausdrücke (2), (9), (10) und (11) erfüllt werden.
Dadurch werden, wie dies in den 42, 43, 44, 45 und 46 gezeigt ist, die sphärische Abberation, die an der Achse sich ergebende chromatische Abberation und dergleichen über den gesamten Zoombereich gut korrigiert.
(Ausführungsbeispiel 8)
8 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse von dem numerischen Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung an seinem Weitwinkelende, und der Objektabstand beträgt 10,0 m und die Abberationen bei den Fokussierlängen fw, fwm, fm, fd und ft (Telefotoende) sind in den 47, 48, 49, 50 bzw. 51 gezeigt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Hinblick auf die Spezifikation und den Aufbau dem numerischen Ausführungsbeispiel 6 ähnlich, unterscheidet sich jedoch von den numerischen Ausführungsbeispiel 6 dahingehend, dass die positive Linsenuntereinheit eine zementierte Linse ist, die in Aufeinanderfolge von der Objektseite aus eine konkave Linse und eine konvexe Linse aufweist.
Bei der positiven Linsenuntereinheit betragen der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konkaven Linsen No = 1,7762 bzw. vo = 49,6, und der Brechungsindex und die Abbe-Zahl von dem Material der konvexen Linse betragen Nt = 1,5182 bzw. vt = 64,2, wodurch die Konditionalausdrücke (7) und (8) erfüllt sind.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Power-Sharing |f2B/f2A| = 10,89 (siehe Konditionalausdruck (1)), und die Leistung von der positiven Linsenuntereinheit wird in geeigneter Weise gehalten, und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende wird als fw = 1 reguliert, und bei der Fokussierlänge fwm gilt Im – Ip = –0,243, um dadurch den Konditionalausdruck (3) zu erfüllen, und S = –0,060 und die Oberfläche r16 ist eine bikonvexe Form, deren locker konvexe Fläche der Objektseite zugewandt ist, um dadurch den Konditionalausdruck (5) zu erfüllen. Es gilt: Dw = 18,00, Dwm = 44,83, Dm = 35,74 und Dd = 18,63, wodurch die Konditionalausdrücke (2), (9), (10) und (11) erfüllt werden.
Dadurch werden, wie dies in den 47, 48, 49, 50 und 51 gezeigt ist, die sphärische Abberation, die an der Achse sich ergebende chromatische Abberation und dergleichen über den gesamten Zoombereich gut korrigiert.
(Ausführungsbeispiel 9)
9 zeigt eine Querschnittsansicht von der Linse von dem numerischen Ausführungsbeispiel 9 der vorliegenden Erfindung bei seinem Weitwinkelende, und der Objektabstand beträgt 10,0 m und die Abberationen bei den Fokussierlängen fw, fwm, fm, fd und ft (Telefotoende) sind in den 52, 53, 54, 55 bzw. 56 gezeigt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Hinblick auf die Spezifikation und den Aufbau dem numerischen Ausführungsbeispiel 8 ähnlich und zwar dahingehend, dass die sphärischen Flächen an den entgegengesetzten Endflächen r16 und r18 von der positiven Linsenuntereinheit verwendet werden.
Wie bei dem numerischen Ausführungsbeispiel 8 sind die Konditionalausdrücke (7) und (8) durch die positive Linsenuntereinheit erfüllt.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Power-Sharing |f2B/f2A| = 9,88 (siehe Konditionalausdruck (1)), und die Leistung der positiven Linsenuntereinheit wird in geeigneter Weise gehalten und die Fokussierlänge bei dem Weitwinkelende wird als fw = 1 reguliert und bei der Fokussierlänge fwm gilt Im – Ip = -0,260, um dadurch den Konditionalausdruck (3) zu erfüllen. Da asphärische Flächen an zwei Flächen verwendet werden und der Freiheitsgrad der Abberationskorrektur erhöht ist, S = 0,60 (siehe Konditionalausdruck (5)), und sogar dann, wenn die positive Linsenuntereinheit bikonvex ist und der Krümmungsradius von der Fläche r16 kleiner als der Krümmungsradius von der Fläche r18 gestaltet ist, kann die sphärische Abberation korrigiert werden. Es gilt: Dw = 13,50, Dwm = 33,67, Dm = 31,12: und Dd = 14,92, wodurch die Konditionalausdrücke (2), (9), (10) und (11) erfüllt sind.
Dadurch werden, wie dies in den 52, 53, 54, 55 und 56 gezeigt ist, die sphärische Abberation, die an der Achse sich ergebende chromatische Abberation und dergleichen über den gesamten Zoombereich gut korrigiert.
Die numerischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend aufgezeigt. Bei den numerischen Ausführungsbeispielen ist mit Ri der Krümmungsradius von der i-Linsenfläche von der Objektseite aus gezeigt, ist mit Wi die Dicke und der Luftraum von der i-Linse von der Objektseite aus gezeigt, ist mit Ni bzw. vi der Brechungsindex bzw. die Abbe-Zahl von dem Glas von der i-Linse von der Objektseite aus für die e-Linie (e-Strahl) gezeigt.
Außerdem sind die Beziehungen zwischen den vorstehend erwähnten Konditionalausdrücken Lind den numerischen Werten bei den numerischen Ausfürungsbeispielen in der nachstehend dargelegten Tabelle 3 aufgezeigt.
Wenn die Achse X die Richtung der optischen Achse ist und die Achse H eine Richtung ist, die senkrecht zu der optischen Achse ist, und die Laufrichtung des Lichts positiv ist und R der paraxiale Krümmungsradius ist und A, B, C, D, und E als sphärische Flächenkoeffizienten sind, dann wird die asphärische Form durch den folgenden Ausdruck repräsentiert:
Numerisches Ausführungsbeispiel 1

Numerisches Ausführungsbeispiel 2

Numerisches Ausführungsbeispiel 3

Numerisches Ausführungsbeispiel 4

Numerisches Ausführungsbeispiel 5

Numerisches Ausführungsbeispiel 6

Numerisches Ausführungsbeispiel 7

Numerisches Ausführungsbeispiel 8

Numerisches Ausführungsbeispiel 9

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie dies vorstehend beschrieben ist, eine sogenannte aus vier Einheiten bestehende Zoomlinse mit einem großen Aperturverhältnis und einem hohen variablen Leistungsverhältnis bei dem Weitwinkelende erzielt werden, bei dem ein Floating bei einem Variator (zweite Linseneinheit) für eine Fokussierlängenänderung angewendet wird, und verschiedene Elemente wie beispielsweise der Linsenaufbau und sein Power-Sharing in geeigneter Weise eingestellt sind, um dadurch die Schwankungen der Abberationen und insbesondere die Schwankung der sphärischen Abberation gut zu korrigieren, die sich aus einer Fokussierlängenänderung ergeben, und die eine hohe optische Leistung über den gesamten variablen Leistungsbereich hat.
Insbesondere besteht bei der vorliegenden Erfindung die zweite Linseneinheit aus zwei Linsenuntereinheiten, d. h. eine Linsenuntereinheit mit einer negativen Brechkraft und eine Linsenuntereinheit mit einer positiven Brechkraft, und einem derartigen Bewegungsverfahren zum Ändern der Relativposition von ihnen, um dadurch die Position von der dritten Linseineinheit ebenfalls zu ändern, und dazu in der Lage zu sein, die Schwankungen der Abberationen beim Zoomen zu dem äußersten zu unterdrücken, wobei ein Power-Sharing, Abberationskoeffizienten, Linsenform und dergleichen so vorgeschrieben sind, dass vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind, wodurch die Schwankungen der Abberationen und insbesondere die Schwankung der sphärischen Abberation, die von einer Fokussierlängenänderung herrühren, gut korrigiert werden können.
Außerdem wird bei der Zoomposition an der Weitwinkelseite die Linsenuntereinheit mit der positiven Brechkraft stärker zu der Bildebenenseite in Bezug auf die Linseneinheit mit der negativen Brechkraft bewegt, wodurch eine chromatische Längsabberation, eine laterale chromatische Abberation, ein Astigmatismus, eine Bildfeldkrümmung etc. bei Zwischenzoompositionen (fwm und fm) korrigierbar werden, und wobei die Höhe von dem außerhalb der Achse befindlichen Hauptstrahl bei der ersten Linseneinheit gering gestaltet werden kann und daher eine Abnahme des Durchmessers der vorderen Linse möglich gemacht wird, und wobei ein geringes Gewicht und eine Kompaktheit der Zoomlinse ebenfalls möglich werden. Wenn des Weiteren das Übermass bei der Abberationskorrektur gemäß der vorliegenden Erfindung für das Stärken der Brechkraft von jeder Linseneinheit und für eine Abnahme der Anzahl an Linsen geeignet ist, werden das geringere Gewicht und die Kompaktheit von dem Linsensystem ebenfalls möglich.

Claims

Zoomlinse mit, in Aufeinanderfolge von der Objektseite aus, einer ersten Linseneinheit (F), die während einer Brennweitenänderung fixiert ist und eine positive Brechkraft hat, einer zweiten Linseneinheit (V) zur Fokussierlängenänderung und mit einer negativen Brechkraft, einer dritten Linseneinheit (C) zum Korrigieren einer Schwankung einer Bildebene, die von der Brennweitenänderung herrührt, und einer vierten Linseneinheit (R), die während der Fokussierlängenänderung oder Brennweitenänderung fixiert ist, wobei die zweite Linseneinheit (V) eine negative Linsenuntereinheit (Va) mit einer negativen Brechkraft und eine positive Untereinheit (Vb) mit einer positiven Brechkraft hat, wobei die positive Linsenuntereinheit (Vb) sich an der Bildseite von der negativen Linsenuntereinheit befindet und zumindest eine positive Linse aufweist, und wobei die negative Linsenuntereinheit (Va) und die positive Linsenuntereinheit (Vb) monoton zu der Bildseitenebene bei verschiedenen Geschwindigkeiten während der Brennweitenänderung von einem Weitwinkelende zu einem Telefotoende bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Linseneinheit (R) eine positive Brechkraft hat, dass, wenn die Brennweite der gesamten Zoomlinse bei dem Weitwinkelende als fw definiert ist, der Abstand zwischen den Hauptpunkten der negativen Linsenuntereinheit (Va) und der positiven Linsenuntereinheit (Vb) bei dem Weitwinkelende als Dw definiert ist, der variable Abstand zwischen den Hauptpunkten der negativen Linsenuntereinheit (Va) und der positiven Linsenuntereinheit (Vb) als D definiert ist, und das Zoomverhältnis als Z definiert ist, an einer Zoomposition Z0 bei zumindest einem Abschnitt innerhalb eines Zoombereiches einer Brennweite fm = fw × Z^1/2 von dem Weitwinkelende die Bedingung Dw < Derfüllt ist und der variable Abstand D, nachdem er von dem Abstand Dw während der Brennweitenänderung von der Brennweite fw auf die Brennweite fm vergrößert worden ist, während einer weiteren Brennweitenänderung zu dem Telefotoende verringert wird.
Zoomlinse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Brennweiten von der negativen Linsenuntereinheit (Va) und der positiven Linsenuntereinheit (Vb) als f2A bzw. f2B, definiert sind, 7,3 < |f2B/f2A| < 27erfüllt ist, und wenn an der Zoomposition Z0 die Gesamtsumme aus den sphärischen Aberrationskoeffizienten der dritten Ordnung von der positiven Linsenuntereinheit (Vb) und der dritten Linseneinheit (C) als Im definiert ist und die Gesamtsumme von den sphärischen Aberrationskoeffizienten der dritten Ordnung von der negativen Linseneinheit (Va) und der dritten Linseneinheit (C), wenn die negative Linsenuntereinheit (Va) an der Zoomposition Z0 fixiert ist und die Positionsbeziehung von der positiven Linsenuntereinheit (Vb) relativ zu der negativen Linsenuntereinheit (Va) ein Zustand an dem Weitwinkelende ist, und ein Fall, bei dem die Schwankung der Bildebene durch die dritte Linseneinheit (C) korrigiert wird, vorgeschrieben ist, als als Ip definiert ist, die Bedingung Im – Ip < 0erfüllt ist.
Zoomlinse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Linseneinheit (C) eine negative Brechkraft hat, und wenn die Krümmungsradien von der ersten Linsenfläche der Objektseite und der letzten Linsenfläche der Bildebenenseite von der positiven Linsenuntereinheit (Vb) definiert sind als Ra bzw. Rb und
die Bedingung –5,72 < S < –0,66erfüllt ist.
Zoomlinse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Linseneinheit (C) eine positive Brechkraft hat, und während der Brennweitenänderung von dem Weitwinkelende zu dem Telefotoende die seitlichen Vergrößerungen von der zweiten Linseneinheit (V) und der dritten Linseneinheit (C) -1-mal zu einem Zeitpunkt betragen, und wenn die Krümmungsradien von der ersten Linsenfläche der Objektseite und der letzten Linsenfläche der Bildebenenseite von der positiven Linsenuntereinheit (Va) als Ra bzw. Rb definiert sind, und
die Bedingung –5,88 < S < 0,6erfüllt ist.
Zoomlinse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Linsenuntereinheit (Vb) eine einzelne positive Linse aufweist, und wenn die Abbe-Zahl von dem Material der positiven Linse als v2B definiert ist, die Bedingung 60 < v2Berfüllt ist.
Zoomlinse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Linsenuntereinheit (Vb) eine zementierte Linse aufweist, die eine positive und eine negative Linse aufweist, die miteinander verbunden sind, und wenn die Brechungsindizes von den Materialien der positiven und der negativen Linse als NT bzw. No definiert sind, die Bedingung Nt < Noerfüllt ist.
Zoomlinse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Linsenuntereinheit (Vb) eine zementierte Linse aufweist, die eine positive und eine negative Linse aufweist, die miteinander verbunden sind, und wenn die Abbe-Zahlen von den Materialien der positiven Linse und der negativen Linse als vt bzw. vo definiert sind, die Bedingung 11,5 < vt – voerfüllt ist.
Zoomlinse gemäß Anspruch 1, wobei die positive Linsenuntereinheit (Vb) eine einzelne positive Linse und eine einzelne negative Linse hat.