DE4042540C2 - Varifocal lens for a compact camera - Google Patents
Varifocal lens for a compact cameraInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv für eine Kompaktkamera mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a zoom lens for a Compact camera with the features of the generic term of Claim 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.Conventional zoom lenses for compact cameras are in classified two types, namely one Two group type (A) and in a three or Four group type (B). Compared to zoom lenses from Type (A) have the zoom lenses of type (B) Advantage that they only have one for focal length adjustment require relatively small displacement of the lens groups, however, on the other hand, they are not only big in the Dimensions, but also complex in structure. Because of these clear differences of lenses from Two-group type, including the subject of the invention counts, type (B) is not described in more detail below.
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. Compared to type (B), zoom lenses require type (A) a slightly larger displacement of the lens groups, but because of their simplicity in optical and mechanical structure the advantage of smaller dimensions. Conventional zoom lenses of the two-group type include Model (A-1) used in Japanese Patent Laid-Open 56-128911, 57-201213, 60-48009, 60-170816 and 60-191216, model (A-2) described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-90611 and 64-57222 and model (A-3) described in the Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-113120 and 62-264019.
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.Japanese Patent Laid-Open No. 63-276013 describes a two-group type telephoto lens in which a negative lens as the first lens of the first group is used.
Ein Verfahren zur Fokussierung mit einem derartigen Varioobjektiv des Zwei-Gruppen-Typs wird in der japanischen Offenlegungsschrift 1-189620 beschrieben.A method of focusing with such The two-lens type zoom lens is used in the Japanese Patent Application Laid-Open 1-189620.
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.Model (A-1) has a small focal length on the image side and requires a large rear lens diameter, so the problem is that the overall size of the camera, that takes up such a zoom lens, not reduced can be.
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.From the US-PS 48 36 660 is a zoom lens with the Features of the preamble of claim 1 are known. With this zoom lens, a first subgroup is the first lens group positive, including its front lens is positive. In the wide angle setting this is Image field approx. 2 × 30 ° and is therefore relatively small. The Focal length change ratio is also relatively small.
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.The invention has for its object a for Compact cameras suitable zoom lens at the beginning to create the kind with which a comparative uniform illuminance over the entire image field, especially at a minimal focal length.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with the features of characterizing part of claim 1 solved.
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.With the zoom lens according to the invention can in the Wide angle setting with comparatively more even Illuminance over the entire image field an image field angle of approx. 2 × 37 ° and a focal length change ratio of 2.5 can be achieved. It has a compact and relatively inexpensive construction on and is relatively easy to correct.
Weiterbildungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.Developments of the subject matter of claim 1 result from the subclaims.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigenPreferred embodiments of the invention are as follows described in more detail with reference to the drawings. Show in it
Fig. 1 ein Schnittbild eines ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Objektivs bei Einstellung auf kürzeste Brennweite, Fig. 1 is a sectional view of a first example of a lens according to the invention when set to the shortest focal length,
Fig. 2(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 1 bei Einstellung auf kürzeste Brennweite erzielt werden, Fig. 2 (a) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 1 when set to the shortest focal length,
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 (b) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the lens of FIG. 1 when set to an intermediate focal length,
Fig. 2(c) Diagramme zur Darstellung von Abberrationskurven, die mit dem Objektiv gemäß Fig. 1 bei Einstellung auf längste Brennweite erzielt werden, Fig. 2 (c) are diagrams illustrating Abberrationskurven which are achieved with the lens of FIG. 1 when set to the longest focal length,
Fig. 3 ein Schnittbild eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Einstellung auf kürzeste Brennweite, Fig. 3 is a sectional view of a second example of a zoom lens according to the invention when set to the shortest focal length,
Fig. 4(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Objektiv gemäß Fig. 3 bei Einstellung auf kürzeste Brennweite erzielt werden, Fig. 4 (a) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the lens of Fig. 3 when set to the shortest focal length,
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 (b) diagrams showing aberration curves, which are achieved with the lens of FIG. 3 when set to a medium focal length, and
Fig. 4(c) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Objektiv gemäß Fig. 3 bei Einstellung auf längste Brennweite erzielt werden. Fig. 4 (c) diagrams to show aberration curves, which are achieved with the lens of FIG. 3 when set to the longest focal length.
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. The embodiments of the inventive zoom lenses each consist of a positive first lens group and a negative second Lens group, the first lens group from a negative first subset and a positive second Subgroup exists. When adjusting the zoom lens at the shortest focal length become a comparatively large one Field of view angle of approx. 2 × 37 ° and a comparatively long one Focal length achieved on the image side. In contrast to that from the generic state of the art known Vario lens, whose front lens is positive, has that Varifocal lens of the examples shown in the drawings a negative first lens.
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.The first is used to focus the zoom lens Lens group adjusted to the object and the distance between the first subgroup and the second subgroup enlarged.
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.The negative first subset of the first lens group includes preferably a negative first lens with an image side strongly curved concave lens surface, a negative second Lens with a concave that is strongly curved on the object side Lens surface and a positive third lens with a lens-side convex lens surface, one of the Lens surfaces is aspherical.
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.The second subset comprises the first lens group a positive cement that consists of a biconvex lens and a negative meniscus lens with a Putty surface of negative refractive power, and one behind the putty arranged positive lens that is aspherical and out Plastic is made.
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.The second lens group of the zoom lens comprises of which Seen from the object side, a positive meniscus lens with one convex lens surface and two negative ones Lenses that are concave on the object side.
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:As shown in Fig. 1 and 3, a first gate A is located behind the first lens group which functions as an adjustable aperture stop. A fixed second aperture F is provided behind this first aperture A. It is moved together with the first lens group when the focal length is adjusted and is fixed when the lens is focused. The following condition is met:
0,03 < dx/fs < 0,15 (1)0.03 <d x / f s <0.15 (1)
Darin bedeuten:
dx: Abstand der festblenden Blende F von der ersten
Linsengruppe und
fs: Brennweite des Varioobjektivs in der
Weitwinkeleinstellung.Where:
d x : distance of the fixed aperture F from the first lens group and
f s : focal length of the zoom lens in the wide-angle setting.
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.The zoom lens according to the invention does justice to the problem that in a wide angle setting often a reduction the edge light goes hand in hand, d. H. a reduction in Illuminance at the edge of the image field. But it is important even in the wide-angle setting of the zoom lens to obtain sufficient illuminance at the edge of the image field. Becomes a common aperture between the first and second Lens group provided, so this allows a simple one Construction of the lens and an uncomplicated manufacture. However, in this case the puncture height is that of the Edge rays passing through when setting the Zoom lens on maximum field angle such that a comparatively constant over the image field Illuminance can no longer be achieved if the Aperture is set to minimum opening.
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.This problem arises with the zoom lens according to the invention remedied that behind an adjustable aperture A of the zoom lens a fixed aperture F is provided becomes. Their entrance pupil is dilated as much as possible placed behind. This makes it possible to waste the Avoid illuminance at the edge of the image field, even if the adjustable aperture is set to a small opening.
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.The above condition (1) concerns the position of the fixed aperture F. If the upper limit of this If condition (1) is exceeded, the Illuminance at the edge of the image field also avoided , however, an undesirable increase in Diameter of the front lens of the zoom lens be taken. Furthermore, the separation would have to fixed aperture F from the second lens group of the Distance between the first and second lens groups in the Telephoto of the zoom lens can be increased, which the Achieve a large focal length change ratio and a compact design of the zoom lens would complicate. If the lower limit of condition (1) is undershot the fixed aperture becomes less important. On Decrease in illuminance at the edge of the image field can Then set the adjustable aperture to small opening can no longer be achieved.
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.As mentioned above, the focus of the Varifocal lenses on a smaller object distance when adjusted the first lens group towards the object by moving the first and second subgroups of the first lens group take place independently of one another, with astigmatism and Field curvature advantageously relatively little to change.
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.The zoom lens according to the invention enables a uniform illuminance over the image field also with Setting the zoom lens to the minimum focal length itself when dimming the adjustable first aperture A to low To achieve opening values. Nevertheless, the lens has one relatively simple and compact construction on and has a large field of view angle, the change in Image error when changing the lens setting are relatively small.
Zwei Beispiele eines erfindungsgemäßen Objektivs werden in den nachfolgenden Datentabellen wiedergegeben.Two examples of a lens according to the invention are shown in reproduced in the following data tables.
Darin bedeuten:Where:
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.
f: focal length of the zoom lens
ω: half field angle
s ′: focal length on the image side
r: radius of curvature of a lens surface
d: thickness of a lens or air gap between two adjacent lenses
N: refractive index of a lens for the d line
ν: Abb''sche number of a lens
α₄, α₆, α₈: Coefficients for describing the deviation of the asphere from the spherical surface.
Berechnungswert der Bedingung (1): 0,079 Calculation value of condition (1): 0.079
Berechnungswert der Bedingung (1): 0,086Calculation value of condition (1): 0.086
Claims (5)
- (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,
- (a) a positive first lens group and
- (b) a negative second lens group,
- (c) the distance between the first lens group and the second lens group being changeable for focal length adjustment,
- (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 < dx / fs < 0,15,worin bedeuten:dx: Abstand der feststehenden Blende (F) von der
ersten Linsengruppe und
fs: Brennweite des Varioobjektivs in der Weitwinkeleinstellung.
- (d) an aperture (A) is provided in the beam path behind the first lens group and
- (e) a fixed diaphragm (F) is additionally provided in the beam path behind the first-mentioned diaphragm (A),
- (f) the fixed aperture (F) being adjustable together with the first lens group in the focal length setting and being fixed in the focusing and
- (g) the following condition is met: 0.03 <d x / f s <0.15, where: d x : distance of the fixed diaphragm (F) from the first lens group and
f s : focal length of the zoom lens in the wide-angle setting.
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Legal Events
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| Q172 | Divided out of (supplement): |
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Owner name: PENTAX CORP., TOKIO/TOKYO, JP |
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