DE4042540C2

DE4042540C2 - Varioobjektiv für eine Kompaktkamera

Info

Publication number: DE4042540C2
Application number: DE4042540A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Ito
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2010-11-23
Also published as: DE4042542C2; DE4042543C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv für eine Kompaktkamera mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Herkömmliche Varioobjektive für Kompaktkameras sind in zwei Typen klassifiziert, nämlich in einen Zwei-Gruppen-Typ (A) und in einen Drei- oder Vier-Gruppen-Typ (B). Verglichen mit Varioobjektiven vom Typ (A) besitzen die Varioobjektive vom Typ (B) den Vorteil, daß sie zur Brennweiteneinstellung nur einen relativ kleinen Verschiebeweg der Linsengruppen erfordern, jedoch sind sie andererseits nicht nur groß in den Abmessungen, sondern auch komplex im Aufbau. Wegen dieser deutlichen Unterschiede von Objektiven vom Zwei-Gruppen-Typ, zu denen auch der Erfindungsgegenstand zählt, wird Typ (B) nachfolgend nicht näher beschrieben.

Verglichen mit Typ (B) erfordern Varioobjektive vom Typ (A) einen etwas größeren Verschiebeweg der Linsengruppen, haben aber wegen ihrer Einfachheit im optischen und mechanischen Aufbau den Vorteil kleinerer Abmessungen. Herkömmliche Varioobjektive des Zwei-Gruppen-Typs umfassen Modell (A-1), das in den japanischen Offenlegungsschriften 56-128911, 57-201213, 60-48009, 60-170816 und 60-191216 beschrieben ist, Modell (A-2), das in den japanischen Offenlegungsschriften 62-90611 und 64-57222 beschrieben ist, und Modell (A-3), das in den japanischen Offenlegungsschriften 62-113120 und 62-264019 beschrieben ist.

Die japanische Offenlegungsschrift 63-276013 beschreibt ein Teleobjektiv des Zwei-Gruppen-Typs, bei dem eine negative Linse als erste Linse der ersten Gruppe verwendet wird.

Ein Verfahren zur Fokussierung mit einem derartigen Varioobjektiv des Zwei-Gruppen-Typs wird in der japanischen Offenlegungsschrift 1-189620 beschrieben.

Modell (A-1) besitzt eine kleine bildseitige Schnittweite und erfordert einen großen hinteren Linsendurchmesser, so daß das Problem besteht, daß die Gesamtgröße der Kamera, die ein derartiges Varioobjektiv aufnimmt, nicht reduziert werden kann.

Aus der US-PS 48 36 660 ist ein Varioobjektiv mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei diesem Varioobjektiv ist eine erste Untergruppe der ersten Linsengruppe positiv, wobei auch deren Frontlinse positiv ist. In der Weitwinkeleinstellung beträgt das Bildfeld ca. 2×30° und ist somit verhältnismäßig klein. Das Brennweitenänderungsverhältnis ist ebenfalls relativ klein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für Kompaktkameras geeignetes Varioobjektiv der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem eine vergleichsweise gleichmäßige Beleuchtungsstärke über das ganze Bildfeld, insbesondere bei minimaler Brennweite, erzielt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Varioobjektiv kann in der Weitwinkeleinstellung bei vergleichsweise gleichmäßiger Beleuchtungsstärke über das ganze Bildfeld ein Bildfeldwinkel von ca. 2×37° sowie ein Brennweitenänderungsverhältnis von ca. 2,5 erzielt werden. Es weist einen kompakten und verhältnismäßig kostengünstigen Aufbau auf und ist verhältnismäßig gut korrigierbar.

Weiterbildungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 ein Schnittbild eines ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Objektivs bei Einstellung auf kürzeste Brennweite,

Fig. 2(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 1 bei Einstellung auf kürzeste Brennweite erzielt werden,

Fig. 2(b) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Objektiv gemäß Fig. 1 bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite erzielt werden,

Fig. 2(c) Diagramme zur Darstellung von Abberrationskurven, die mit dem Objektiv gemäß Fig. 1 bei Einstellung auf längste Brennweite erzielt werden,

Fig. 3 ein Schnittbild eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Einstellung auf kürzeste Brennweite,

Fig. 4(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Objektiv gemäß Fig. 3 bei Einstellung auf kürzeste Brennweite erzielt werden,

Fig. 4(b) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Objektiv gemäß Fig. 3 bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite erzielt werden, und

Fig. 4(c) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Objektiv gemäß Fig. 3 bei Einstellung auf längste Brennweite erzielt werden.

Die nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Varioobjektivs bestehen jeweils aus einer positiven ersten Linsengruppe und einer negativen zweiten Linsengruppe, wobei die erste Linsengruppe aus einer negativen ersten Untergruppe und einer positiven zweiten Untergruppe besteht. Bei der Einstellung des Varioobjektivs auf kürzeste Brennweite werden ein vergleichsweise großer Bildfeldwinkel von ca. 2×37° und eine vergleichsweise lange bildseitige Schnittweite erreicht. Im Gegensatz zu dem aus dem gattungsbildenden Stand der Technik bekannten Varioobjektiv, dessen Frontlinse positiv ist, hat das Varioobjektiv der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele eine negative erste Linse.

Zur Fokussierung des Varioobjektives wird die erste Linsengruppe zum Objekt hin verstellt und dabei der Abstand zwischen der ersten Untergruppe und der zweiten Untergruppe vergrößert.

Die negative erste Untergruppe der ersten Linsengruppe umfaßt vorzugsweise eine negative erste Linse mit einer bildseitig stark gekrümmten konkaven Linsenfläche, eine negative zweite Linse mit einer objektseitig stark gekrümmten konkaven Linsenfläche und eine positive dritte Linse mit einer objektivseitig konvexen Linsenfläche, wobei eine der Linsenflächen asphärisch ist.

Die zweite Untergruppe der ersten Linsengruppe umfaßt ein positives Kittglied, das aus einer bikonvexen Linse und einer negativen Meniskuslinse mit einer Kittfläche negativer Brechkraft besteht, und eine hinter dem Kittglied angeordnete positive Linse, die asphärisch ist und aus Kunststoff besteht.

Die zweite Linsengruppe des Varioobjektives umfaßt, von der Objektseite her gesehen, eine positive Meniskuslinse mit einer bildseitig konvexen Linsenfläche und zwei negativen Linsen, die objektseitig jeweils konkav sind.

Wie Fig. 1 und 3 zeigen, ist hinter der ersten Linsengruppe eine erste Blende A angeordnet, die als einstellbare Aperturblende wirkt. Hinter dieser ersten Blende A ist eine feststehende zweite Blende F vorgesehen. Sie wird bei der Brennweiteneinstellung des Varioobjektivs zusammen mit der ersten Linsengruppe bewegt und ist bei der Fokussierung des Objektivs feststehend. Dabei wird folgende Bedingung erfüllt:

0,03 < d_x/f_s < 0,15 (1)

Darin bedeuten:
d_x: Abstand der festblenden Blende F von der ersten Linsengruppe und
f_s: Brennweite des Varioobjektivs in der Weitwinkeleinstellung.

Das erfindungsgemäße Varioobjektiv wird dem Problem gerecht, daß in einer Weitwinkeleinstellung häufig eine Verringerung des Randlichtes einhergeht, d. h. eine Verringerung der Beleuchtungsstärke am Bildfeldrand. Es ist aber wichtig, selbst in der Weitwinkeleinstellung des Varioobjektivs eine ausreichende Beleuchtungsstärke am Bildfeldrand zu erhalten. Wird eine übliche Blende zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe vorgesehen, so erlaubt dies zwar eine einfache Bauweise des Objektivs und eine unkomplizierte Herstellung. Jedoch ist in diesem Fall die Durchstoßhöhe der durch die Blende hindurchtretenden Randstrahlen bei Einstellung des Varioobjektivs auf maximalen Bildfeldwinkel derart, daß eine über das Bildfeld vergleichsweise gleichbleibende Beleuchtungsstärke nicht mehr erzielt werden kann, wenn die Blende auf minimale Öffnung eingestellt wird.

Beim erfindungsgemäßen Varioobjektiv wird diesem Problem dadurch abgeholfen, daß hinter einer einstellbaren Blende A des Varioobjektivs eine feststehende Blende F vorgesehen wird. Deren Eintrittspupille wird so weit wie möglich nach hinten gelegt. Dadurch ist es möglich, einen Abfall der Beleuchtungsstärke am Bildfeldrand zu vermeiden, auch wenn die einstellbare Blende auf geringe Öffnung eingestellt wird.

Die obengenannten Bedingung (1) betrifft die Position der feststehenden Blende F. Falls die obere Grenze dieser Bedingung (1) überschritten wird, könnte zwar ein Abfall der Beleuchtungsstärke am Bildfeldrand ebenfalls vermieden werden, jedoch müßte ein unerwünschter Anstieg des Durchmessers der vorderen Linse des Varioobjektivs in Kauf genommen werden. Ferner müßte bei Trennung der feststehenden Blende F von der zweiten Linsengruppe der Abstand zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe in der Teleeinstellung des Varioobjektivs erhöht werden, was die Erzielung eines großen Brennweitenänderungsverhältnisses und einer kompakten Bauweise des Varioobjektivs erschweren würde. Falls die untere Grenze der Bedingung (1) unterschritten wird, verliert die feststehende Blende an Bedeutung. Ein Abfall der Beleuchtungsstärke am Bildfeldrand kann bei Einstellung der einstellbaren Blende auf geringe Öffnung dann nicht mehr erzielt werden.

Wie oben schon erwähnt, kann die Fokussierung des Varioobjektivs auf geringeren Objektabstand bei Verstellung der ersten Linsengruppe zum Objekt hin durch Bewegen der ersten und zweiten Untergruppe der ersten Linsengruppe unabhängig voneinander erfolgen, wobei sich Astigmatisus und Bildfeldwölbung vorteilhafterweise verhältnismäßig wenig ändern.

Das erfindungsgemäße Varioobjektiv ermöglicht es, eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke über das Bildfeld auch bei Einstellung des Varioobjektivs auf minimale Brennweite selbst bei Abblendung der einstellbaren, ersten Blende A auf geringe Öffnungswerte zu erzielen. Trotzdem weist das Objektiv einen verhältnismäßig einfachen und kompakten Aufbau auf und besitzt einen großen Bildfeldwinkel, wobei die Änderung der Bildfehler bei Änderung der Objektiveinstellung verhältnismäßig gering sind.

Zwei Beispiele eines erfindungsgemäßen Objektivs werden in den nachfolgenden Datentabellen wiedergegeben.

Darin bedeuten:

f: Brennweite des Varioobjektivs
ω: halber Bildfeldwinkel
s′: bildseitige Schnittweite
r: Krümmungsradius einer Linsenfläche
d: Dicke einer Linse oder Luftabstand zwischen zwei benachbarten Linsen
N: Brechzahl einer Linse für die d-Linie
ν: Abb´'sche Zahl einer Linse
α₄, α₆, α₈: Koeffizienten zur Beschreibung der Abweichung der Asphäre von der Kugelfläche.

Beispiel 1

Berechnungswert der Bedingung (1): 0,079

Beispiel 2

Berechnungswert der Bedingung (1): 0,086

Claims

1. Varioobjektiv für eine Kompaktkamera, umfassend, von der Objektseite her gesehen,

(a) eine positive erste Linsengruppe und
(b) eine negative zweite Linsengruppe,
(c) wobei zur Brennweiteneinstellung der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe veränderbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

(d) eine Blende (A) im Strahlengang hinter der ersten Linsengruppe vorgesehen ist und
(e) zusätzlich eine feststehende Blende (F) im Strahlengang hinter der erstgenannten Blende (A) vorgesehen ist,
(f) wobei die feststehende Blende (F) bei der Brennweiteneinstellung zusammen mit der ersten Linsengruppe verstellbar ist und bei der Fokussierung festehend ist und
(g) wobei folgende Bedingung erfüllt ist: 0,03 < d_x / f_s < 0,15,worin bedeuten:d_x: Abstand der feststehenden Blende (F) von der ersten Linsengruppe und
f_s: Brennweite des Varioobjektivs in der Weitwinkeleinstellung.

2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Blende (F) von der zweiten Linsengruppe getrennt ist.

3. Varioobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fokussierung der Abstand zwischen einer ersten Untergruppe und einer zweiten Untergruppe der ersten Linsengruppe veränderbar ist.

4. Varioobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linse negativ ist.