DE112013003367B4

DE112013003367B4 - Zoomobjektiv und Abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013003367B4
Application number: DE112013003367.4T
Authority: DE
Inventors: c/o FUJIFILM Corporation Kawana Masanao
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: JP5698415B2; CN104412146A; WO2014006841A1; US20150109670A1; DE112013003367T5; JPWO2014006841A1; US9285572B2; CN104412146B

Abstract

Zoomobjektiv bestehend aus, in dieser Reihenfolge ausgehend von einer Objektseite: einer ersten Linsengruppe (G1) mit einer positiven Brechkraft; einer zweiten Linsengruppe (G2) mit einer negativen Brechkraft; einer dritten Linsengruppe (G3) mit einer positiven Brechkraft; und einer vierten Linsengruppe (G4) mit einer positiven Brechkraft; wobei, während einer Veränderung der Vergrößerung von einem Weitwinkelende zu einem Teleende, die erste Linsengruppe (G1) und die dritte Linsengruppe (G3) in einer Richtung der optischen Achse relativ zu einer Abbildungsebene feststehen, die zweite Linsengruppe (G2) relativ zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse auf eine Bildseite zu bewegt wird, und die vierte Linsengruppe (G4) in der Richtung der optischen Achse relativ zu der Abbildungsebene bewegt wird, die zweite Linsengruppe (G2) einen Luftspalt, der zwischen einer konvexen Oberfläche und einer konkaven Oberfläche, die einander gegenüberstehen, ausgebildet ist, und eine gekittete Oberfläche zwischen einer negativen Linse und einer positiven Linse umfasst, die dritte Linsengruppe (G3), in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer vorderen Gruppe (G3f), die feststeht, und aus einer hinteren Gruppe (G3r) mit einer positiven Brechkraft, die in der Lage ist in Richtungen, die sich mit der optischen Achse schneiden, verschoben zu werden, um dadurch ein auf der Bildseite ausgebildetes Bild zu verschieben, besteht, und die folgenden Bedingungsausdrücke (1) bis (3) erfüllt sind: 2,0 < |f12w/fw| < 3,0(1), 2,5 < |(Rz1 + Rz2)/(Rz1 – Rz2)| < 5,0(2), und 8,6 < Mz/fw < 12,0(3),wobei f12w eine kombinierte Brennweite der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe an dem Weitwinkelende ist, fw eine Brennweite des Gesamtsystems an dem Weitwinkelende ist, Rz1 und Rz2 ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zoomobjektiv und eine Abbildungsvorrichtung und insbesondere ein Zoomobjektiv, das vorzugsweise verwendbar ist mit einer Videokamera, einer Übertragungskamera, einer Überwachungskamera, etc. und eine mit dem Zoomobjektiv versehene Abbildungsvorrichtung.
Stand der Technik
Als auf dem oben beschriebenen Gebiet verwendbares Zoomobjektiv, ist ein Linsensystem mit einer Vier-Gruppen-Konfiguration bekannt, die, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, eine positive erste Linsengruppe, eine negative zweite Linsengruppe, eine positive dritte Linsengruppe und eine positive vierte Linsengruppe umfasst. Beispielsweise offenbart jedes der nachfolgend angeführten Patentdokumente 1 bis 3 ein Zoomobjektiv mit der oben beschriebenen Vier-Gruppen-Konfiguration, das ein Hinterlinsen-Fokussierungs-Linsensystem ist, in dem, während einer Veränderung der Vergrößerung von einem Weitwinkelende zu einem Teleende, die erste Linsengruppe und die dritte Linsengruppe feststehen, und die zweite Linsengruppe und die vierte Linsengruppe bewegt werden, und die Fokussierung unter Verwendung der vierten Linsengruppe geschieht. Dass in jedem der Patentdokumente 1–3 offenbarte Linsensystem ist ausgestaltet eine Unschärfe eines aufgenommenen Bildes, durch Bewegen eines Teils des optischen Systems in der dritten Linsengruppe derart, dass die Bewegung eine Komponente in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse hat, zu korrigieren.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung JP 2006047771 A
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung JP 2007033553 A
Patentdokument 3: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung JP 2007322635 A

Ein Zoomobjektiv mit einer Vier-Gruppen-Konfiguration ist auch aus der US 2006/0227429 A1 bekannt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Haupttrend der jüngsten Abbildungsvorrichtungen ist eine elektronische Abbildungsvorrichtung, die ein Linsensystem kombiniert mit einem Bildsensor, wie einer CCD (Charge Coupled Device), aufweist, zum Aufnehmen eines durch das Linsensystem ausgebildeten Bildes und zum Ausgeben eines elektrischen Signals. Zusammen mit der Entwicklung von Bildsensoren mit höherer Pixeldichte und geringerer Größe, ist es für ein auf einer solchen elektronischen Abbildungsvorrichtung befestigtes Zoomobjektiv gewünscht, höhere Performanz, größeren Weitwinkel und größeres Zoomverhältnis aufzuweisen und es besteht auch eine starke Nachfrage nach Kostenreduktion.
Jedoch besitzt das in Patentdokument 1 offenbarte Zoomobjektiv lediglich ein Zoomverhältnis von ungefähr 11 bis 12, was unzureichend ist um die jüngsten Anforderungen nach größerem Zoomverhältnis und größerem Weitwinkel zu erfüllen. Das in Patentdokument 2 offenbarte Zoomobjektiv besitzt ein Zoomverhältnis von ungefähr 20, was als ein großes Zoomverhältnis betrachtet werden kann; jedoch erreicht es keinen großen Weitwinkel. Das in Patentdokument 3 offenbarte Zoomobjektiv besitzt ein großes Zoomverhältnis von ungefähr 20; es erreicht jedoch keinen großen Weitwinkel.
Im Hinblick auf die oben erwähnten Umstände ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, ein Zoomobjektiv, das hohe Performanz und großes Zoomverhältnis besitzt, großen Weitwinkel und Kostenreduktion erreicht, und es gestattet gute Bilder zu erhalten, sowie eine mit dem Zoomobjektiv versehene Abbildungsvorrichtung zu schaffen.
Das erfindungsgemäße Zoomobjektiv besteht, in dieser Reihenfolge ausgehend von einer Objektseite, aus: einer ersten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft; einer zweiten Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft; einer dritten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft; und einer vierten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft, wobei, während einer Veränderung der Vergrößerung von einem Weitwinkelende zu einem Teleende, die erste Linsengruppe und die dritte Linsengruppe in einer Richtung der optischen Achse relativ zu einer Abbildungsebene feststehen, die zweite Linsengruppe relativ zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse auf eine Bildseite zu bewegt wird, und die vierte Linsengruppe in der Richtung der optischen Achse relativ zu der Abbildungsebene bewegt wird, die zweite Linsengruppe einen Luftspalt, der zwischen einer konvexen Oberfläche und einer konkaven Oberfläche, die einander gegenüberstehen, ausgebildet ist, und eine gekittete Oberfläche zwischen einer negativen Linse und einer positiven Linse umfasst, die dritte Linsengruppe, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer vorderen Gruppe, die feststeht, und aus einer hinteren Gruppe mit einer positiven Brechkraft, die in der Lage ist in Richtungen, die sich mit der optischen Achse schneiden, verschoben zu werden, um dadurch ein auf der Bildseite ausgebildetes Bild zu verschieben, besteht, und die folgenden Bedingungsausdrücke (1) bis (3) erfüllt sind: 2,0 < |f12w/fw| < 3,0 (1), 2,5 < |(Rz1 + Rz2)/(Rz1 – Rz2)| < 5,0 (2), und 8,6 < Mz/fw < 12,0 (3), wobei f12w eine kombinierte Brennweite der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe an dem Weitwinkelende ist, fw eine Brennweite des Gesamtsystems an dem Weitwinkelende ist, Rz1 und Rz2 Krümmungsradien sind, die den Luftspalt in der zweiten Linsengruppe ausbilden, und Mz ein Bewegungsumfang der zweiten Linsengruppe während einer Veränderung der Vergrößerung von dem Weitwinkelende zu dem Teleende ist.
Während das erfindungsgemäße Zoomobjektiv aus vier Linsengruppen besteht, kann das erfindungsgemäße Zoomobjektiv zusätzlich zu den vier Linsengruppen umfassen: Linsen, die im Wesentlichen keine Abbildungskraft aufweisen; andere optische Elemente als Linsen, wie eine Blende oder ein Abdeckglas; mechanische Bestandteile, wie einen Linsenflansch, einen Linsentubus, einen Bildsensor oder einen Kameraverwacklungs-Korrekturmechanismus; etc.
Die ”Linsengruppe”, wie sie hier verwendet wird, muss nicht notwendigerweise durch eine Vielzahl von Linsen ausgebildet werden, sie kann auch eine Linsengruppe umfassen, die durch genau eine Linse ausgebildet ist.
Oberflächenformen wie konvex, konkav, planar, bikonkav, meniskusförmig, bikonvex, plano-konvex, oder plano-konkav, und das Vorzeichen, positiv oder negativ, in Bezug auf die Brechkraft aller Linsen einschließlich einer asphärischen Oberfläche, beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf den achsnahen (paraxialen) Bereich, sofern nichts anderes angegeben ist. Das Vorzeichen eines Krümmungsradius wird derart angegeben, dass ein positiver Krümmungsradius eine Oberfläche bezeichnet, die zur Objektseite hin konvex ist und ein negativer Krümmungsradius eine Oberfläche bezeichnet, die zur Bildseite hin konvex ist.
Bevorzugt erfüllt das erfindungsgemäße Zoomobjektiv wenigstens einen der folgenden Bedingungsausdrücke (1-1), (2-1) oder (3-1): 2,4 < |f12w/fw| < 3,0 (1-1), 2,6 < |(Rz1 + Rz2)/(Rz1 – Rz2)| < 4,8 (2-1), und 8,8 < Mz/fw < 11,5 (3-1).
Bevorzugt erfüllt das erfindungsgemäße Zoomobjektiv den folgenden Bedingungsausdruck (4), und besonders bevorzugt erfüllt das Zoomobjektiv den folgenden Bedingungsausdruck (4-1): 0,8 < f3r/f3 < 2,0 (4), 0,9 < f3r/f3 < 1,8 (4-1), wobei f3r eine Brennweite der hinteren Gruppe der dritten Linsengruppe ist, und f3 eine Brennweite der dritten Linsengruppe.
Bevorzugt besteht in dem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv die erste Linsengruppe, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer Kittlinse, die durch eine negative Linse und eine positive Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird, und aus zwei positiven Linsen.
Bevorzugt umfasst in dem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv die vordere Gruppe der dritten Linsengruppe eine Kittlinse, die durch eine positive Linse und eine negative Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird. Es ist anzumerken, dass die Reihenfolge, der positiven Linse und der negativen Linse, die die Kittlinse der vorderen Gruppe ausbilden, ausgehend von der Objektseite, entweder die positive Linse und die negative Linse oder die negative Linse und die positive Linse sein kann.
Bevorzugt besteht in dem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv die hintere Gruppe der dritten Linsengruppe, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer positiven Linse und einer Kittlinse, die durch eine positive Linse und eine negative Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird, wobei die die Kittlinse ausbildende positive Linse aus einem Material gemacht ist, das eine größere Abbezahl aufweist als das Material der die Kittlinse ausbildenden negativen Linse. Es ist anzumerken, dass die Reihenfolge, der positiven Linse und der negativen Linse, die die Kittlinse der vorderen Gruppe bilden, ausgehend von der Objektseite, entweder die positive Linse und die negative Linse oder die negative Linse und die positive Linse sein kann.
Bevorzugt umfasst in dem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv die vierte Linsengruppe eine Kittlinse, die durch eine positive Linse und eine negative Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird, wobei die die Kittlinse ausbildende positive Linse aus einem Material gemacht ist, das eine größere Abbezahl aufweist als das Material der die Kittlinse ausbildenden negativen Linse. Es ist anzumerken, dass die Reihenfolge, der positiven Linse und der negativen Linse, die die Kittlinse der vierten Linsengruppe bilden, ausgehend von der Objektseite, entweder die positive Linse und die negative Linse oder die negative Linse und die positive Linse sein kann.
Bevorzugt besteht in dem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv die vierte Linsengruppe, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer Kittlinse, die durch eine positive Linse und eine negative Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird, und einer positiven Linse, wobei die positive Linse auf der am weitesten bildseitig liegenden Seite eine asphärische Oberfläche umfasst.
Die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung umfasst das oben beschriebene erfindungsgemäße Zoomobjektiv.
In dem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv, das, in dieser Reihenfolge ausgehend von einer Objektseite aus: einer ersten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft; einer zweiten Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft; einer dritten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft; und einer vierten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft besteht, wobei die zweite Linsengruppe und die vierte Linsengruppe während einer Veränderung der Vergrößerung in der Richtung der optischen Achse bewegt werden, sind die Linsenkonfigurationen der zweiten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe bevorzugt festgelegt und es werden die Bedingungsausdrücke (1) bis (3) erfüllt. Dies gestattet das Schaffen eines Zoomobjektivs, das eine hohe Performanz und ein großes Zoomverhältnis besitzt, großen Weitwinkel und Kostenreduktion erreicht, und es gestattet gute Bilder zu erhalten.
Die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung, die mit dem erfindungsgemäßen Zoomobjektiv versehen ist, kann kostengünstig ausgestaltet werden und kann Bilder hoher Bildqualität mit großem Zoomverhältnis erzeugen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 1 der Erfindung illustriert,
2 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 2 der Erfindung illustriert,
3 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 3 der Erfindung illustriert,
4 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 4 der Erfindung illustriert,
5 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 5 der Erfindung illustriert,
6 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 6 der Erfindung illustriert,
7 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 7 der Erfindung illustriert,
8 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 8 der Erfindung illustriert,
9 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 9 der Erfindung illustriert,
10 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 10 der Erfindung illustriert,
11 ist eine Schnittansicht, die die Linsenkonfiguration eines Zoomobjektivs gemäß Beispiel 11 der Erfindung illustriert,
12 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 1 der Erfindung (Weitwinkelende),
13 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 1 der Erfindung (Zwischenbereich),
14 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 1 der Erfindung (Teleende),
15 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 2 der Erfindung (Weitwinkelende),
16 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 2 der Erfindung (Zwischenbereich),
17 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 2 der Erfindung (Teleende),
18 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 3 der Erfindung (Weitwinkelende),
19 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 3 der Erfindung (Zwischenbereich),
20 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 3 der Erfindung (Teleende),
21 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 4 der Erfindung (Weitwinkelende),
22 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 4 der Erfindung (Zwischenbereich),
23 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 4 der Erfindung (Teleende),
24 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 5 der Erfindung (Weitwinkelende),
25 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 5 der Erfindung (Zwischenbereich),
26 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 5 der Erfindung (Teleende),
27 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 6 der Erfindung (Weitwinkelende),
28 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 6 der Erfindung (Zwischenbereich),
29 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 6 der Erfindung (Teleende),
30 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 7 der Erfindung (Weitwinkelende),
31 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 7 der Erfindung (Zwischenbereich),
32 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 7 der Erfindung (Teleende),
33 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 8 der Erfindung (Weitwinkelende),
34 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 8 der Erfindung (Zwischenbereich),
35 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 8 der Erfindung (Teleende),
36 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 9 der Erfindung (Weitwinkelende),
37 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 9 der Erfindung (Zwischenbereich),
38 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 9 der Erfindung (Teleende),
39 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 10 der Erfindung (Weitwinkelende),
40 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 10 der Erfindung (Zwischenbereich),
41 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 10 der Erfindung (Teleende),
42 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 11 der Erfindung (Weitwinkelende),
43 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 11 der Erfindung (Zwischenbereich),
44 zeigt Aberrationsdiagramme des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 11 der Erfindung (Teleende), und
45 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Abbildungsvorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung.
BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren detailliert beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Zoomobjektivs gemäß einer Ausführung der Erfindung illustriert, das einem Zoomobjektiv des Beispiels 1 entspricht, das später beschrieben wird. Jede der 2 bis 11 ist eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines anderen Zoomobjektivs gemäß der Ausführung der Erfindung illustriert, die jeweils einem Zoomobjektiv von jedem der Beispiele 2 bis 11 entspricht, die später beschrieben werden. Die in den 1 bis 11 gezeigten Beispiele haben dieselbe grundlegende Konfiguration und werden in derselben Art und Weise in den Zeichnungen dargestellt. Zunächst wird das Zoomobjektiv gemäß der Ausführung der Erfindung vornehmlich mit Bezug auf 1 beschrieben.
In 1 ist die linke Seite die Objektseite und die rechte Seite die Bildseite. Das Zoomobjektiv gemäß der Ausführung der Erfindung besteht aus einer ersten Linsengruppe G1 mit einer positiven Brechkraft, einer zweiten Linsengruppe G2 mit einer negativen Brechkraft, einer dritten Linsengruppe G3 mit einer positiven Brechkraft und einer vierten Linsengruppe G4 mit einer positiven Brechkraft, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite angeordnet sind.
In dem in 1 gezeigten Beispiel wird ein optisches Glied PP in der Form einer parallelen Platte zwischen der vierten Linsengruppe G4 und einer Abbildungsebene Sim angeordnet. Einige der jüngsten Abbildungsvorrichtungen verwenden ein System mit Bildsensoren für einzelne Farben, um eine hohe Bildqualität zu schaffen. Zur Anpassung dieses Systems wird ein optisches Farbaufspaltungssystem, wie ein Farbaufspaltungs-Prisma, zwischen das Linsensystem und die Abbildungsebene Sim eingefügt. Wenn weiterhin das Zoomobjektiv an einer Abbildungsvorrichtung angebracht ist, ist es vorteilhaft, ein Abdeckglas, verschiedene Filter, wie ein Infrarot-Abschneide-Filter und/oder ein Tiefpassfilter, etc., zwischen dem optischen System und der Abbildungsebene Sim, in Abhängigkeit von der Konfiguration der Kamera auf der das Objektiv befestigt ist, vorzusehen. Das optische Glied PP soll das Farbaufspaltungssystem, das Abdeckglas, verschiedene Filter, etc. darstellen.
Das Zoomobjektiv dieser Ausführung ist derart ausgestaltet, dass, während einer Veränderung der Vergrößerung von dem Weitwinkelende zu dem Teleende, die erste Linsengruppe G1 und die dritte Linsengruppe G3 in der Richtung der optischen Achse relativ zu der Abbildungsebene Sim feststehen, die zweite Linsengruppe G2 relativ zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse auf die Bildseite zu bewegt wird, und die vierte Linsengruppe G4 in der Richtung der optischen Achse relativ zu der Abbildungsebene Sim bewegt wird. In dem in 1 gezeigten Beispiel steht eine Aperturblende St während der Veränderung der Vergrößerung fest. In 1 ist die Bewegungs-Ortskurve von jeder der zweiten Linsengruppe G2 und der vierten Linsengruppe G4 während der Veränderung der Vergrößerung von dem Weitwinkelende zu dem Teleende schematisch durch den Pfeil mit der durchgezogenen Linie unterhalb jeder Linsengruppe dargestellt. Bezüglich der in 1 gezeigten Bewegungs-Ortskurven ist die Position des Teleendes als gestrichelte Linie dargestellt.
Das Zoomobjektiv dieser Ausführung verwendet ein Hinterlinsen-Fokussierungssystem, in dem die vierte Linsengruppe G4 als eine Fokussierungs-Gruppe fungiert, zur Korrektur von Veränderungen der Abbildungsebene während der Veränderung der Vergrößerung oder wenn sich der Objektabstand ändert.
In dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Aperturblende St zwischen der zweiten Linsengruppe G2 und der dritten Linsengruppe G3 angeordnet. In einem Zoomobjektiv des Typs wie des Zoomobjektivs dieser Ausführung, in dem eine positive Linsengruppe, eine negative Linsengruppe, eine positive Linsengruppe und eine positive Linsengruppe, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite angeordnet sind, und in dem, während einer Veränderung der Vergrößerung, die zweite Linsengruppe G2 und die vierte Linsengruppe G4 bewegt werden und die erste Linsengruppe G1 und die dritte Linsengruppe G3 fest stehen, wird bevorzugt, um eine Größenreduktion in radialer Richtung zu erreichen, die Aperturblende St an oder in der Nähe einer Zwischenposition des Linsensystems angeordnet, das heißt, auf der Objektseite der dritten Linsengruppe G3, wie in dem in 1 gezeigten Beispiel. Es ist anzumerken, dass die in 1 illustrierte Aperturblende nicht notwendigerweise deren Größe oder Form darstellt, sondern deren Position entlang der optischen Achse Z darstellt.
Die erste Linsengruppe G1 besteht, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer Linse L11 mit einer negativen Brechkraft, einer Linse L12 mit einer positiven Brechkraft, die mit der Linse L11 verkittet ist, einer Linse L13 mit einer positiven Brechkraft und einer Linse L14 mit einer positiven Brechkraft. Um ein Zoomobjektiv mit hoher Performanz und großem Zoomverhältnis zu erzielen, hat die erste Linsengruppe G1 die Tendenz vier oder mehr Linsen, umfassend drei oder mehr positive Linsen, zu benötigen. Das Ausbilden der ersten Linsengruppe G1 derart, dass sie die oben beschriebene Drei-Gruppen-Vier-Linsen-Konfiguration, bestehend aus den Linsen L11 bis L14, aufweist, gestattet es, ein Zoomobjektiv mit hoher Performanz und großem Zoomverhältnis zu erreichen, während die Anzahl der Linsen minimiert wird, um eine Größenreduktion und Kostenreduktion zu erreichen.
Wie in dem in 1 gezeigten Beispiel kann die zweite Linsengruppe G2, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, beispielsweise aus einer Linse L21 mit einer negativen Meniskusform, einer Linse L22 mit einer bikonkaven Form, einer Linse L23 mit einer bikonvexen Form und einer Linse L24 mit einer negativen Brechkraft, die mit der Linse L23 verkittet ist, bestehen. Es ist anzumerken, dass in der zweiten Linsengruppe G2 ein Luftspalt zwischen der bildseitigen Oberfläche der bikonkaven Linse L22 und der objektseitigen Oberfläche der bikonvexen Linse L23, die einander gegenüberstehen, ausgebildet wird. Das Ausbilden der zweiten Linsengruppe G2, die vornehmlich die Veränderung der Vergrößerung bewirkt, in der oben beschriebenen Drei-Gruppen-Vier-Linsen-Konfiguration vereinfacht das Erreichen hoher Performanz und großem Zoomverhältnisses, während Größenreduktion erreicht wird. Weiterhin gestattet der Luftspalt zwischen der Linse L22 und der Linse L23 und die gekittete Oberfläche zwischen der Linse L23 und der Linse L24 eine erfolgreiche Korrektur von Farbfehler (chromatic aberration) und Bildfeldwölbung (field curvature).
Die dritte Linsengruppe G3 besteht, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer vorderen Gruppe G3f mit einer relativ schwachen positiven oder negativen Brechkraft, umfassend eine Kittlinse, und eine hintere Gruppe G3r mit einer relativ starken positiven Brechkraft. Die hintere Gruppe G3r wird als Bildstabilisierungs-Linsengruppe verwendet, die in der Lage ist, in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse Z verschoben zu werden, um dadurch das Bild zu verschieben.
In einem optischen System mit großem Zoomverhältnis, was ein Ziel des Zoomobjektivs dieser Ausführung ist, resultiert eine kleine Kameraverwacklung in einer großen Bildverwacklung und es ist wünschenswert, eine Bildstabilisierungsfunktion vorzusehen. Zu diesem Zweck wird bevorzugt die hintere Gruppe G3r so ausgestaltet, dass sie in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse Z verschoben wird, um eine Verlagerung des Bildes, wenn das Zoomobjektiv verwackelt, zu korrigieren. Ein derartiges Erreichen einer Bildstabilisierung durch Dezentrierung eines Teils des Abbildungs-Linsensystems in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse Z, beseitigt die Notwendigkeit eines speziellen optischen Systems zur Bildstabilisierung.
Verglichen mit einem Linsensystem für ein Einzel-Sensorsystem, das einen einzelnen Bildsensor verwendet, braucht ein Linsensystem für ein System, das drei Bildsensoren verwendet, einen langen Rückfokus, um das Einsetzen eines optischen Farbaufspaltungssystems zu gestatten. Um einen langen Rückfokus zu schaffen, besitzt die dritte Linsengruppe eines optischen Systems von dem Typ des Zoomobjektivs dieser Ausführung, üblicherweise eine schwache Brechkraft und weist daher eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Dezentrierung in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse auf. In dem Fall, in dem die Bildstabilisierung durch Dezentrierung des gesamten Teils einer derartigen dritten Linsengruppe G3 in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse erreicht wird, muss die dritte Linsengruppe G3 in großen Umfang bewegt werden, was in einem großen effektivem Durchmesser der Linsen der dritten Linsengruppe G3 resultiert. Dies resultiert in einer Größenzunahme des Linsensystems und der Vorrichtung.
Um dieses Problem zu lösen, ist die dritte Linsengruppe G3 in die negative vordere Gruppe G3f und die positive hintere Gruppe G3r unterteilt, wobei die hintere Gruppe G3r eine starke positive Brechkraft aufweist und nur die hintere Gruppe G3r in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse dezentriert wird, um Bildstabilisierung zu erreichen. In diesem Fall können der Bewegungsumfang der hinteren Gruppe G3r und die Größe des Linsensystems und der Vorrichtung minimiert werden. Ein langer Rückfokus kann dann geschaffen werden, indem die Brechkraft der vorderen Gruppe G3f geeignet gewählt wird, so dass diese die starke positive Brechkraft der hinteren Gruppe G3r teilweise aufhebt.
Weiterhin sind in dem Fall, in dem die vordere Gruppe G3f der dritten Linsengruppe G3 eine negative Brechkraft aufweist, die negative vordere Gruppe G3f und die positive hintere Gruppe G3r in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite angeordnet. In diesem Fall können Lichtstrahlen, die von der negativen zweiten Linsengruppe G2 ausgehen, durch die negative vordere Gruppe G3f unmittelbar in Richtungen weg von der optischen Achse geleitet werden, was dazu beiträgt, einen langen Rückfokus zu schaffen.
In dem Fall, in dem die hintere Gruppe G3r als Bildstabilisierungs-Linsengruppe verwendet wird, ist ein Bauraum für einen Ansteuermechanismus zum Ansteuern der hinteren Gruppe G3r notwendig und die hintere Gruppe G3r wird bevorzugt an einer von der Aperturblende St entfernten Position angeordnet. Da die Aperturblende St, wie oben beschrieben, die Tendenz hat, auf der Objektseite der dritten Linsengruppe G3 positioniert zu werden, ist es bevorzugt, wenn die Linsengruppe, die zur Bildstabilisierung beiträgt, auf der Bildseite positioniert wird. Die oben beschriebene Anordnung der dritten Linsengruppe G3 ist auch im Hinblick auf diese Umstände vorteilhaft.
Wie in dem in 1 gezeigten Beispiel, kann die Kittlinse der vorderen Gruppe G3f beispielsweise aus einer Kittlinse bestehen, die ausgebildet ist durch eine Linse L31 mit einer negativen Brechkraft und einer Linse L32 mit einer positiven Brechkraft, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite miteinander verkittet sind. Diese Konfiguration trägt zu einer ausgeglichenen Korrektur von Farbfehler und zu einer Größenreduktion des Linsensystems bei. Es ist anzumerken, dass während die Kittlinse der vorderen Linsengruppe G3f in dem in 1 gezeigten Beispiel durch eine negative Linse und eine positive Linse, die in dieser Reihenfolge, ausgehend von der Objektseite, angeordnet sind, ausgebildet wird, die Reihenfolge der negativen Linse und der positiven Linse, ausgehend von der Objektseite, nicht auf die oben beschriebene Reihenfolge beschränkt ist und die Kittlinse kann durch eine positive Linse und eine negative Linse, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite angeordnet sind, ausgebildet sein, wie in dem in 4 gezeigten Beispiel.
Wie in dem in 1 gezeigten Beispiel, besteht bevorzugt die hintere Gruppe G3r, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, beispielsweise aus einer Linse L33 mit einer positiven Brechkraft und einer Kittlinse, die durch eine Linse L34 mit einer negativen Brechkraft und einer Linse L35 mit einer positiven Brechkraft, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird, wobei die die Kittlinse ausbildende positive Linse L35 aus einem Material gemacht ist, das eine größere Abbezahl aufweist als ein Material der negativen Linse L34. Dies trägt zu einer ausgeglichenen Korrektur von Farbfehler und zu einer Größenreduktion des Linsensystems bei.
Es ist anzumerken, dass während die Kittlinse der hinteren Gruppe G3r, in dem in 1 gezeigten Beispiel, durch die negative Linse und die positive Linse, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite angeordnet sind, ausgebildet wird, die Reihenfolge der negativen Linse und der positiven Linse, ausgehend von der Objektseite, nicht auf die oben beschriebene Reihenfolge beschränkt ist, und die Kittlinse kann durch eine positive Linse und eine negative Linse, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite angeordnet sind, ausgebildet sein, wie beispielsweise in dem in 11 gezeigten Beispiel.
Die vierte Linsengruppe G4 kann eine Drei-Linsen-Konfiguration aufweisen, bestehend aus, beispielsweise, zwei Linsen mit jeweils einer positiven Brechkraft und einer Linse mit einer negativen Brechkraft. In dem in 1 gezeigten Beispiel besteht bevorzugt die vierte Linsengruppe G4, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, beispielsweise aus einer Linse L41 mit einer positiven Brechkraft, einer Linse L42 mit einer negativen Brechkraft, die mit der Linse L41 verkittet ist, und einer Linse L43 mit einer positiven Brechkraft, wobei die die Kittlinse ausbildende positive Linse L41 aus einem Material gemacht ist, das eine größere Abbezahl aufweist als ein Material, das die negative Linse L42 ausbildet. Dies trägt zu einer ausgeglichenen Korrektur von Farbfehler und einer Größenreduktion des Linsensystems bei. Weiterhin umfasst die Linse L43 bevorzugt eine asphärische Oberfläche. Dies gestattet eine erfolgreiche Fehlerkorrektur (aberration correction).
Es ist anzumerken, dass während die Kittlinse der vierten Linsengruppe G4 in dem in 1 gezeigten Beispiel durch die positive Linse und die negative Linse, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite angeordnet sind, ausgebildet wird, die Reihenfolge der positiven Linse und der negativen Linse, ausgehend von der Objektseite, nicht auf die oben beschriebene Reihenfolge beschränkt ist.
Bevorzugt erfüllt das Zoomobjektiv dieser Ausführung die folgenden Bedingungsausdrücke (1) bis (3): 2,0 < |f12w/fw| < 3,0 (1), 2,5 < |(Rz1 + Rz2)/(Rz1 – Rz2)| < 5,0 (2), und 8,6 < Mz/fw < 12,0 (3), wobei f12w eine kombinierte Brennweite der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe an dem Weitwinkelende ist, fw eine Brennweite des Gesamtsystems an dem Weitwinkelende ist, Rz1 und Rz2 Krümmungsradien sind, die den Luftspalt in der zweiten Linsengruppe ausbilden, und Mz ein Bewegungsumfang der zweiten Linsengruppe während einer Veränderung der Vergrößerung von dem Weitwinkelende zu dem Teleende ist.
Bedingungsausdruck (1) ist ein Ausdruck betreffend das Verhältnis einer kombinierten Brennweite der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 an dem Weitwinkelende relativ zu einer Brennweite des Gesamtsystems an dem Weitwinkelende. Wenn die untere Grenze von Bedingungsausdruck (1) nicht erreicht wird, ist die negative Brechkraft des kombinierten optischen Systems, das durch die erste Linsengruppe G1 und die zweite Linsengruppe G2 ausgebildet wird, an dem Weitwinkelende stark, was es schwierig macht, Aberrationen zu korrigieren. Wenn die obere Grenze von Bedingungsausdruck (1) überschritten wird, ist es schwierig, einen großen Weitwinkel zu erreichen.
Bedingungsausdruck (2) ist ein Ausdruck betreffend die Krümmungsradien der Linsen, die den Luftspalt in der zweiten Linsengruppe G2 ausbilden. Es ist anzumerken, dass die Linsen, die den Luftspalt in der zweiten Linsengruppe G2 ausbilden, beispielsweise die Linse 22 und die Linse L23 sind, wie in 1 gezeigt. Wird die Bedingungsausdruck (2) nicht erfüllt, so verschlechtern sich Bildfeldwölbung auf der Weitwinkelseite und Koma (coma) bzw. Asymmetriefehler am Teleende.
Bedingungsausdruck (3) ist ein Ausdruck betreffend das Verhältnis eines Bewegungsumfangs der zweiten Linsengruppe G2 während einer Veränderung der Vergrößerung von dem Weitwinkelende zu dem Teleende relativ zu einer Brennweite des Gesamtsystems an dem Weitwinkelende. Wenn die untere Grenze von Bedingungsausdruck (3) nicht erreicht wird, ist es schwierig, ein großes Zoomverhältnis zu erreichen. Wenn die obere Grenze von Bedingungsausdruck (3) überschritten wird, nimmt die Größe des Linsensystems zu.
Um die oben genannten Effekte zu verstärken, werden besonders bevorzugt wenigstens einer der folgenden Bedingungsausdrücke (1-1), (2-1), und (3-1) erfüllt: 2,4 < |f12w/fw| < 3,0 (1-1), 2,6 < |(Rz1 + Rz2)/(Rz1 – Rz2)| < 4,8 (2-1), und 8,8 < Mz/fw < 11,5 (3-1).
Bevorzugt erfüllt das Zoomobjektiv dieser Ausführung den folgenden Bedingungsausdruck (4): 0,8 < f3r/f3 < 2,0 (4), wobei f3r eine Brennweite der hinteren Gruppe G3r der dritten Linsengruppe G3 ist, und f3 eine Brennweite der dritten Linsengruppe G3.
Bedingungsausdruck (4) ist ein Ausdruck betreffen das Verhältnis der Brennweite der hinteren Gruppe G3r der dritten Linsengruppe relativ zu der Brennweite der dritten Linsengruppe G3. Wenn die untere Grenze von Bedingungsausdruck (4) nicht erreicht wird, verschlechtern sich sphärische Aberration (spherical aberration) und Koma. Wenn die obere Grenze von Bedingungsausdruck (4) überschritten wird, wird ein großer Bewegungsumfang zur Korrektur einer Änderung der Abbildungsebene benötigt, was in einer Größenzunahme des Linsensystems resultiert.
Um die oben genannten Effekte zu verstärken, wird besonders bevorzugt der folgende Bedingungsausdruck (4-1) erfüllt: 0,9 < f3r/f3 < 1,8 (4-1).
Gemäß dem Zoomobjektiv dieser Ausführung, kann ein Zoomobjektiv, das ein großes Zoomverhältnis, von beispielsweise, ungefähr 20 × aufweist, hohe Performanz hat, großen Weitwinkel, Größenreduktion und Kostenreduktion erreicht und es gestattet, gute Bilder zu erhalten, durch geeignete Verwendung der oben beschriebenen Merkmale geschaffen werden.
Wenn es gewünscht ist, dass das Zoomobjektiv dieser Ausführung Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse aufweist, wird bevorzugt die am weitesten objektseitig liegende Linse des Gesamtsystems aus einem Glasmaterial gemacht. Wenn das Zoomobjektiv mit einer Überwachungskamera oder Ähnlichem im Außenbereich verwendet wird, ist die Linse an der am weitesten objektseitig liegenden Position immer dem Sonnenlicht ausgesetzt. In diesem Fall besteht die Gefahr von Schädigung und Verschlechterung, wenn die am weitesten objektseitig liegende Linse eine Kunststofflinse ist.
In dem Fall, dass das Zoomobjektiv dieser Ausführung in einer rauen Umgebung verwendet wird, wird das Zoomobjektiv bevorzugt mit einer Mehrlagen-Schutzbeschichtung versehen. Neben der Schutzbeschichtung, kann das Zoomobjektiv mit einer Antireflexionsbeschichtung zur Reduktion von Doppelbildern (ghost light), etc., während der Verwendung, ausgestattet sein.
In dem in 1 gezeigten Beispiel ist das optische Glied PP zwischen dem Linsensystem und der Abbildungsebene angeordnet. Anstatt dort verschiedene Filter, wie ein Tiefpassfilter oder ein Filter, der ein spezifisches Wellenlängenband abschneidet, anzuordnen, können diese verschiedenen Filter auch zwischen den Linsen angeordnet werden oder es können Beschichtungen, die die gleichen Funktionen wie die verschiedenen Filter aufweisen, auf die Linsenoberfläche einiger der Linsen aufgebracht werden.
BEISPIELE
Im Folgenden werden numerische Beispiele des erfindungsgemäßen Zoomobjektivs beschrieben. 1 bis 11 zeigen jeweils Schnittansichten der Zoomobjektive der Beispiele 1 bis 11.
Tabelle 1 zeigt grundlegende Linsendaten des Zoomobjektivs von Beispiel 1, Tabelle 2 zeigt anderweitige Daten des Zoomobjektivs, und Tabelle 3 zeigt asphärische Koeffizienten des Zoomobjektivs. Ähnlich zeigen Tabellen 4 bis 33 grundlegende Linsendaten, anderweitige Daten und asphärische Koeffizienten der Zoomobjektive von Beispielen 2 bis 11. In der folgenden Beschreibung wird die Bedeutung der in den Tabellen verwendeten Symbole anhand von Beispiel 1 als Beispiel erläutert. Grundsätzlich gelten die gleichen Erläuterungen auch in Bezug auf die Beispiele 2 bis 11. Es ist anzumerken, dass die in den Tabellen 1 bis 33 gezeigten numerischen Daten normalisiert sind, so dass Werte der Brennweite am Weitwinkelende 1 betragen.
In den in Tabelle 1 gezeigten grundlegenden Linsendaten stellt jeder Wert in der Spalte ”Si” die Oberflächennummer der i-ten (i = 1, 2, 3, ...) Oberfläche dar, wobei die objektseitige Oberfläche des am weitesten objektseitig liegenden Elements die 1-te Oberfläche ist und die Nummer fortlaufend zur Bildseite hin zunimmt, jeder Wert in der Spalte ”Ri” stellt den Krümmungsradius der i-ten Oberfläche dar und jeder Wert in der Spalte ”Di” stellt den Oberflächenabstand zwischen der i-ten Oberfläche und der (i + 1)-ten Oberfläche entlang der optischen Achse Z dar. Es ist anzumerken, dass das Vorzeichen hinsichtlich des Krümmungsradius so angegeben ist, dass ein positiver Krümmungsradius eine Oberfläche bezeichnet, die zur Objektseite hin konvex ist, und ein negativer Krümmungsradius eine Oberfläche bezeichnet, die zur Bildseite hin konvex ist.
Weiterhin stellt in den grundlegenden Linsendaten jeder Wert in der Spalte ”ndj” den Brechungsindex hinsichtlich der d-Linie (Wellenlänge 587,6 nm) des j-ten (j = 1, 2, 3, ...) Elements dar, wobei die am weitesten objektseitig liegende Linse das 1-te Element ist und die Nummer fortlaufend zur Bildseite hin zunimmt, und jeder Wert in der Spalte ”vdj” stellt die Abbezahl hinsichtlich der d-Linie des j-ten Elements dar. Es ist anzumerken, dass die grundlegenden Linsendaten auch Daten der Aperturblende St umfassen, und die Oberflächennummer und der Text ”(Blende)” an der Position in der Spalte der Oberflächennummer gezeigt ist, die der Aperturblende St entspricht.
In den in Tabelle 1 gezeigten grundlegenden Linsendaten sind D7, D14, D23 und D28 Oberflächenabstände, die während einer Veränderung der Vergrößerung verändert werden, wobei D7 der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe G1 und der zweiten Linsengruppe G2 ist, D14 ein Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe G2 und der Aperturblende St, D23 ein Abstand zwischen der dritten Linsengruppe G3 und der vierten Linsengruppe G4 und D28 ein Abstand zwischen der vierten Linsengruppe G4 und dem optischen Glied PP. In den grundlegenden Linsendaten und in den anderweitigen Daten sind die Texte ”DD[7]”, ”DD[14]”, ”DD[23]” und ”DD[28]” in der Spalte des Oberflächenabstands an den D7, D14, D23 und D28 entsprechenden Positionen gezeigt, um anzuzeigen, dass diese Oberflächenabstände veränderlich sind. Es ist anzumerken, dass in den Beispielen 5, 6 und 7, D25 und D30 jeweils anstelle von D23 und D28 in dem oben beschriebenen Beispiel verwendet werden, im Beispiel 8, D22 und D27 jeweils anstelle von D23 und D28 in dem oben beschriebenen Beispiel, im Beispiel 9, D25 und D30 jeweils anstelle von D23 und D28 in dem oben beschriebenen Beispiel und in Beispielen 10 und 11, D16, D25 und D30 jeweils anstelle von D14, D23 und D28 in dem oben beschriebenen Beispiel. Es ist anzumerken, dass in den 1 bis 11 nur die Oberflächenabstände, die sich während einer Veränderung der Vergrößerung ändern, dargestellt sind.
Die in Tabelle 2 gezeigten anderweitigen Daten zeigen Werte der Zoomvergrößerung der Brennweite des Gesamtsystems (f'), den Rückfokus (äquivalenter Luftabstand) Bf', die F-Zahl (FNo.), den gesamten Blickwinkel (2ω) und die Oberflächenabstände, die während einer Veränderung der Vergrößerung verändert werden, jeweils am Weitwinkelende an einem Zwischenbereich und am Teleende, wenn das Objektiv auf unendlich fokussiert. Es ist anzumerken, dass unter den in Tabelle 2 gezeigten Werten der Oberflächenabstände, die während der Veränderung der Vergrößerung geändert werden, diejenigen ohne den Index ”inf” Oberflächenabstände sind, wenn das Objektiv auf einen Abstand von 700 mm fokussiert.
In den in Tabelle 1 gezeigten Linsendaten zeigt jede Oberflächennummer mit der auf der linken Seite hinzugefügten Markierung ”*” an, dass die entsprechende Linsenoberfläche eine asphärische Form aufweist. In den in Tabelle 1 gezeigten grundlegenden Linsendaten wird ein numerischer Wert des achsnahen (paraxialen) Krümmungsradius als Krümmungsradius von jeder asphärischen Oberfläche dargestellt.
Tabelle 3 zeigt asphärische Koeffizienten des Zoomobjektivs gemäß Beispiel 1, wobei die Oberfächennummer von jeder asphärischen Oberfläche und asphärische Koeffizienten der asphärischen Oberfläche dargestellt sind, und wobei ”E – n” (n ist ganzzahlig) im Anschluss an den numerischen Wert jedes asphärischen Koeffizienten ”× 10^–n” bedeutet. Es ist anzumerken, dass die asphärischen Koeffizienten Werte der Koeffizienten KA und Am in der nachfolgend gezeigten Formel der asphärischen Oberfläche sind: Zd = C·h²/{1 + (1 – KA·C²·h²)^1/2} + ΣAm·h^m, wobei Zd eine Tiefe der asphärischen Oberfläche ist (eine Länge einer senkrechten Linie von einem Punkt mit einer Höhe h auf der asphärischen Oberfläche zu einer zu dem Scheitelpunkt der asphärischen Oberfläche tangentialen und zu der optischen Achse senkrechten Ebene), h die Höhe ist (ein Abstand von der optischen Achse zu der Linsenoberfläche), C das Inverse der achsnahen Krümmung ist und KA und Am asphärische Koeffizienten sind.
Jede asphärische Oberfläche des Zoomobjetivs gemäß Beispiel 1 ist basierend auf der oben beschriebenen Formel für asphärische Oberflächen ausgedrückt, wobei bezüglich des asphärischen Koeffizienten Am, Ordnungen von A3 bis A16 effektiv verwendet werden.
Die in den folgenden Tabellen gezeigten numerischen Werte sind an vorbestimmten Dezimalstellen gerundet. Im Hinblick auf die in den folgenden Tabellen gezeigten Daten ist die Winkeleinheit Grad, und die Längeneinheit Millimeter; jedoch können anderweitig geeignete Einheiten verwendet werden, da optische Systeme verwendbar sind, wenn sie proportional vergrößert oder verkleinert werden. [Tabelle 1] Beispiel 1 – Linsendaten
[Tabelle 2] Beispiel 1 – anderweitige Daten
[Tabelle 3] Beispiel 1 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 4] Beispiel 2 – Linsendaten
[Tabelle 5] Beispiel 2 – anderweitige Daten
[Tabelle 6] Beispiel 2 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 7] Beispiel 3 – Linsendaten
[Tabelle 8] Beispiel 3 – anderweitige Daten
[Tabelle 9] Beispiel 3 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 10] Beispiel 4 – Linsendaten
[Tabelle 11] Beispiel 4 – anderweitige Daten
[Tabelle 12] Beispiel 4 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 13] Beispiel 5 – Linsendaten
[Tabelle 14] Beispiel 5 – anderweitige Daten
[Tabelle 15] Beispiel 5 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 16] Beispiel 6 – Linsendaten
[Tabelle 17] Beispiel 6 – anderweitige Daten
[Tabelle 18] Beispiel 6 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 19] Beispiel 7 – Linsendaten
[Tabelle 20] Beispiel 7 – anderweitige Daten
[Tabelle 21] Beispiel 7 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 22] Beispiel 8 – Linsendaten
[Tabelle 23] Beispiel 8 – anderweitige Daten
[Tabelle 24] Beispiel 8 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 25] Beispiel 9 – Linsendaten
[Tabelle 26] Beispiel 9 – anderweitige Daten
[Tabelle 27] Beispiel 9 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 28] Beispiel 10 – Linsendaten
[Tabelle 29] Beispiel 10 – anderweitige Daten
[Tabelle 30] Beispiel 10 – Asphärische Koeffizienten
[Tabelle 31] Beispiel 11 – Linsendaten
[Tabelle 32] Beispiel 11 – anderweitige Daten
[Tabelle 33] Beispiel 11 – Asphärische Koeffizienten
Jedes der Objektive der oben genannten Beispiele 1 bis 11 besteht aus, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, einer positiven ersten Linsengruppe G1, einer negativen zweiten Linsengruppe G2, einer positiven dritten Linsengruppe G3 und einer positiven vierten Linsengruppe G4, und ist derart ausgestaltet, dass, während einer Veränderung der Vergrößerung von dem Weitwinkelende zu dem Teleende, die erste Linsengruppe G1 und die dritte Linsengruppe G3 in der Richtung der optischen Achse relativ zu einer Abbildungsebene feststehen, die zweite Linsengruppe G2 relativ zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse auf die Bildseite zu bewegt wird, und die vierte Linsengruppe G4 in der Richtung der optischen Achse relativ zu der Abbildungsebene bewegt wird, um Veränderungen der Abbildungsebene während der Veränderung der Vergrößerung oder wenn sich der Objektabstand ändert zu korrigieren. Weiterhin umfasst in jedem der oben genannten Beispiele 1 bis 11, die zweite Linsengruppe G2 einen Luftspalt, der zwischen einer konvexen Oberfläche und einer konkaven Oberfläche, die einander gegenüberstehen, ausgebildet ist, und eine gekittete Oberfläche zwischen einer negativen Linse und einer positiven Linse, und die dritte Linsengruppe G3 besteht, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer feststehenden vorderen Gruppe G3f und einer hinteren Gruppe G3r mit einer positiven Brechkraft, die in der Lage ist in Richtungen, die sich mit der optischen Achse schneiden, verschoben zu werden, um dadurch das Bild auf der Bildseite zu verschieben. Weiterhin ist die hintere Gruppe G3r ausgebildet in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse Z verschoben zu werden, um Verlagerungen des Bildes wenn das Zoomobjektiv verwackelt zu korrigieren. Die vordere Gruppe G3f der dritten Linsengruppe G3 hat in den Beispielen 1 bis 9 eine positive Brechkraft und in den Beispielen 10 und 11 eine negative Brechkraft.
Tabelle 34 zeigt die den Bedingungsausdrücken (1) bis (4) entsprechenden Werte der Zoomobjektive gemäß jedem der Beispiele 1 bis 11. Aus Tabelle 34 ist ersichtlich, dass alle Zoomobjektive der Beispiele 1 bis 11 die Bedingungsausdrücke (1) bis (4) erfüllen.
[Tabelle 34]
12 zeigt unter (A) bis (E) jeweils sphärische Aberration, Verletzung der Sinusbedingung (offense against the sine condition), Astigmatismus, Verzeichnung (distortion) und Farbquerfehler (lateral chromatic aberration) bzw. Farbfehler der Vergrößerung (chromatic aberration of magnification) des Zoomobjektivs von Beispiel 1 am Weitwinkelende. 13 zeigt unter (A) bis (E) jeweils sphärische Aberration, Verletzung der Sinusbedingung, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler (Farbfehler der Vergrößerung) des Zoomobjektivs von Beispiel 1 im Zwischenbereich, und 14 zeigt unter (A) bis (E) jeweils sphärische Aberration, Verletzung der Sinusbedingung, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler (Farbfehler der Vergrößerung) des Zoomobjektivs von Beispiel 1 am Teleende. Die in den 12 bis 14 gezeigten Aberrationen sind diejenigen, wenn das Objektiv auf einen Abstand von 700 mm fokussiert. Da die numerischen Daten so normalisiert sind, dass Werte der Brennweite am Weitwinkelende 1 betragen, sind Einheiten der sphärischen Aberration, der Verletzung der Sinusbedingung und des Astigmatismus weggelassen.
Die in den Aberrationsdiagrammen gezeigten Aberrationen sind diejenigen in Bezug auf die d-Linie (Wellenlänge 587,6 nm), die als Referenzwellenlänge verwendet wird. Jedes Aberrationsdiagramm der sphärischen Aberration zeigt auch sphärische Aberrationen in Bezug auf die Wellenlänge 656,3 nm (C-Linie) und in Bezug auf die Wellenlänge 486,1 nm (F-Linie). Jedes Aberrationsdiagramm des Astigmatismus zeigt einen Astigmatismus in der sagittalen Richtung mit der durchgezogenen Linie und Astigmatismus in der tangentialen Richtung mit der punktierten Linie. Jedes Aberrationsdiagramm des Farbquerfehlers zeigt Farbquerfehler in Bezug auf die C-Linie und in Bezug auf die F-Linie. Das Symbol ”Fno.” bedeutet F-Zahl und das Symbol ”ω” bedeutet halber Blickwinkel.
Ähnlich sind Aberrationsdiagramme der Zoomobjektive der Beispiele 2 bis 11 jeweils am Weitwinkelende, in einem Zwischenbereich und am Teleende unter (A) bis (E) in 15 bis 17, 18 bis 20, 21 bis 23, 24 bis 26, 27 bis 29, 30 bis 32, 33 bis 35, 36 bis 38, 39 bis 41 und 42 bis 44 gezeigt.
Wie anhand der oben beschrieben numerischen Daten und der Aberrationsdiagramme ersichtlich, besitzt das Zoomobjektiv gemäß jedem der Beispiele 1 bis 11 ein großes Zoomverhältnis, erreicht einen weiten Blickwinkel von 73,8° bis 77,4° am Weitwinkelende, und ist ein helles, lichtstarkes Linsensystem, das eine F-Zahl von 1,66 bis 1,68 am Weitwinkelende aufweist, während Größenreduktion erreicht wird. Wie ebenfalls ersichtlich, werden die Aberrationen erfolgreich korrigiert.
Nachfolgend wird eine Abbildungsvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung beschrieben. 45 zeigt als ein Beispiel der Abbildungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Ausführung ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Abbildungsvorrichtung 10, die das Zoomobjektiv 1 der erfindungsgemäßen Ausführung verwendet. Beispiele der Abbildungsvorrichtung können eine Videokamera, eine elektronische Photokamera, eine Überwachungskamera, etc., umfassen.
Die in 45 dargestellte Abbildungsvorrichtung 10 umfasst: ein Zoomobjektiv 1, einen Filter 2, der auf der Bildseite des Zoomobjektivs 1 angeordnet ist, einen Bildsensor 3, der ein von dem Zoomobjektiv 1 ausgebildetes Bild eines Subjekts wandelt; eine Signalverarbeitungseinheit 4, die ein von dem Bildsensor 3 ausgegebenes Signal verarbeitet; eine Vergrößerungs-Veränderungs-Steuereinheit 5, die die Veränderung der Vergrößerung des Zoomobjektivs 1 steuert; und eine Fokussierungs-Steuereinheit 6, die die Fokussierung steuert.
Das Zoomobjektiv 1 umfasst eine positive erste Linsengruppe G1, die während einer Veränderung der Vergrößerung feststeht, eine negative zweite Linsengruppe G2, die während der Veränderung der Vergrößerung entlang der optischen Achse Z bewegt wird; eine Aperturblende St; eine positive dritte Linsengruppe G3, die während der Veränderung der Vergrößerung feststeht und eine positive vierte Linsengruppe G4, die während der Veränderung der Vergrößerung entlang der optischen Achse Z bewegt wird, um eine Fokussierung zu bewirken. Es ist anzumerken, dass die Linsengruppen in der 45 schematisch dargestellt sind. Der Bildsensor 3 wandelt das von dem Zoomobjektiv 1 ausgebildete optische Bild und gibt ein elektrisches Signal aus. Die Abbildungsoberfläche des Bildsensors 3 ist an der gleichen Position positioniert wie die Abbildungsebene des Zoomobjektivs 1. Als Bildsensor 3 können beispielsweise eine CCD oder ein CMOS verwendet werden.
Obwohl in 45 nicht gezeigt, umfasst die Abbildungsvorrichtung 10 weiterhin eine Unschärfenkorrektur-Steuereinheit, die Bildunschärfe korrigiert, die auf Vibration oder Kameraverwacklung beruhen, durch Bewegen der hinteren Gruppe G3r mit einer positiven Brechkraft, die einen Teil der dritten Linsengruppe G3 bildet, in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse Z.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf die Ausführungen und Beispiele beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungen und Beispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen können an der Erfindung gemacht werden. Zum Beispiel sind Werte des Krümmungsradius, des Oberflächenzwischenraums, des Brechungsindex, der Abbezahl, der asphärischen Koeffizienten, etc. von jedem Objektivelement nicht auf die Werte in den oben beschriebenen numerischen Wertebeispielen beschränkt, sondern können davon verschiedene Werte annehmen.

Claims

Zoomobjektiv bestehend aus, in dieser Reihenfolge ausgehend von einer Objektseite: einer ersten Linsengruppe (G1) mit einer positiven Brechkraft; einer zweiten Linsengruppe (G2) mit einer negativen Brechkraft; einer dritten Linsengruppe (G3) mit einer positiven Brechkraft; und einer vierten Linsengruppe (G4) mit einer positiven Brechkraft; wobei, während einer Veränderung der Vergrößerung von einem Weitwinkelende zu einem Teleende, die erste Linsengruppe (G1) und die dritte Linsengruppe (G3) in einer Richtung der optischen Achse relativ zu einer Abbildungsebene feststehen, die zweite Linsengruppe (G2) relativ zu der Abbildungsebene entlang der optischen Achse auf eine Bildseite zu bewegt wird, und die vierte Linsengruppe (G4) in der Richtung der optischen Achse relativ zu der Abbildungsebene bewegt wird, die zweite Linsengruppe (G2) einen Luftspalt, der zwischen einer konvexen Oberfläche und einer konkaven Oberfläche, die einander gegenüberstehen, ausgebildet ist, und eine gekittete Oberfläche zwischen einer negativen Linse und einer positiven Linse umfasst, die dritte Linsengruppe (G3), in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer vorderen Gruppe (G3f), die feststeht, und aus einer hinteren Gruppe (G3r) mit einer positiven Brechkraft, die in der Lage ist in Richtungen, die sich mit der optischen Achse schneiden, verschoben zu werden, um dadurch ein auf der Bildseite ausgebildetes Bild zu verschieben, besteht, und die folgenden Bedingungsausdrücke (1) bis (3) erfüllt sind: 2,0 < |f12w/fw| < 3,0 (1), 2,5 < |(Rz1 + Rz2)/(Rz1 – Rz2)| < 5,0 (2), und 8,6 < Mz/fw < 12,0 (3), wobei f12w eine kombinierte Brennweite der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe an dem Weitwinkelende ist, fw eine Brennweite des Gesamtsystems an dem Weitwinkelende ist, Rz1 und Rz2 Krümmungsradien sind, die den Luftspalt in der zweiten Linsengruppe ausbilden, und Mz ein Bewegungsumfang der zweiten Linsengruppe während einer Veränderung der Vergrößerung von dem Weitwinkelende zu dem Teleende ist.
Zoomobjektiv nach Anspruch 1, wobei der folgende Bedingungsausdruck (1-1) erfüllt ist: 2,4 < |f12w/fw| < 3,0 (1-1), wobei f12w eine kombinierte Brennweite der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe an dem Weitwinkelende ist, und fw eine Brennweite des Gesamtsystems an dem Weitwinkelende.
Zoomobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, wobei der folgende Bedingungsausdruck (2-1) erfüllt ist: 2,6 < |(Rz1 + Rz2)/(Rz1 – Rz2)| < 4,8 (2-1), wobei Rz1 und Rz2 Krümmungsradien sind, die den Luftspalt in der zweiten Linsengruppe ausbilden.
Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der folgende Bedingungsausdruck (3-1) erfüllt ist: 8,8 < Mz/fw < 11,5 (3-1), wobei fw eine Brennweite des Gesamtsystems an dem Weitwinkelende ist, und Mz ein Bewegungsumfang der zweiten Linsengruppe während einer Veränderung der Vergrößerung von dem Weitwinkelende zu dem Teleende.
Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der folgende Bedingungsausdruck (4) erfüllt ist: 0,8 < f3r/f3 < 2,0 (4), wobei f3r eine Brennweite der hinteren Gruppe der dritten Linsengruppe ist, und f3 eine Brennweite der dritten Linsengruppe.
Zoomobjektiv nach Anspruch 5, wobei der folgende Bedingungsausdruck (4-1) erfüllt ist: 0,9 < f3r/f3 < 1,8 (4-1), wobei f3r eine Brennweite der hinteren Gruppe der dritten Linsengruppe ist, und f3 eine Brennweite der dritten Linsengruppe.
Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Linsengruppe (G1), in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer Kittlinse, die durch eine negative Linse und eine positive Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird, und zwei positiven Linsen besteht.
Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die vordere Gruppe (G3f) der dritten Linsengruppe (G3) eine Kittlinse umfasst, die durch eine positive Linse und eine negative Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird.
Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die hintere Gruppe (G3r) der dritten Linsengruppe (G3), in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer positiven Linse und einer Kittlinse besteht, die durch eine positive Linse und eine negative Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird, wobei die die Kittlinse ausbildende positive Linse aus einem Material gemacht ist, das eine größere Abbezahl aufweist als ein Material der die Kittlinse ausbildenden negativen Linse.
Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die vierte Linsengruppe (G4) eine Kittlinse umfasst, die durch eine positive Linse und eine negative Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird, wobei die die Kittlinse ausbildende positive Linse aus einem Material gemacht ist, das eine größere Abbezahl aufweist als ein Material der die Kittlinse ausbildenden negativen Linse.
Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die vierte Linsengruppe (G4), in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer Kittlinse, die durch eine positive Linse und eine negative Linse, die miteinander verkittet sind, ausgebildet wird, und einer positiven Linse besteht, wobei die positive Linse auf der am weitesten bildseitig liegenden Seite eine asphärische Oberfläche umfasst.
Abbildungsvorrichtung umfassend das Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 11.