DE4042542C2 - Varifocal lens for a compact camera - Google Patents
Varifocal lens for a compact cameraInfo
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Abstract
Ein Varioobjektiv für eine Kompaktkamera umfaßt, von der Objektseite her gesehen, eine positive erste Linsengruppe und eine negative zweite Linsengruppe, wobei die Brennweitenänderung durch Änderung des Abstands zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe erfolgt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe, von der Objektseite her gesehen, eine positive vordere Untergruppe mit einer negativen ersten Linse, eine Blende und eine positive hintere Untergruppe von geringer Brechkraft umfaßt, wobei folgende Bedingungen erfüllt sind: DOLLAR A (1) -0,8 < f 1G /f 1 < -0,1, DOLLAR A (15) 0,05 < f 1G /f 1R < 0,35, DOLLAR A (3) 1,1 < f s /f 1G < 1,7, DOLLAR A (16) 0,03 < d 1F-1R /f s < 0,15, DOLLAR A worin bedeuten: DOLLAR A f s : Brennweite des Varioobjektivs bei Weitwinkeleinstellung, DOLLAR A f 1G : Brennweite der ersten Linsengruppe, DOLLAR A f 1 : Brennweite der ersten Linse des Varioobjektivs, DOLLAR A f 1R : Brennweite der hinteren Untergruppe der ersten Linsengruppe, DOLLAR A d 1F-1R : Luftabstand zwischen der vorderen Untergruppe 1F und der hinteren Untergruppe 1R bei Fokussierung des Varioobjektivs auf Unendlich.A zoom lens for a compact camera comprises, seen from the object side, a positive first lens group and a negative second lens group, the change in focal length being effected by changing the distance between the first and second lens groups, and is characterized in that the first lens group, from which Seen from the object side, comprises a positive front sub-group with a negative first lens, an aperture and a positive rear sub-group with low refractive power, the following conditions being fulfilled: DOLLAR A (1) -0.8 <f 1G / f 1 <-0 , 1, DOLLAR A (15) 0.05 <f 1G / f 1R <0.35, DOLLAR A (3) 1.1 <fs / f 1G <1.7, DOLLAR A (16) 0.03 <d 1F-1R / fs <0.15, DOLLAR A where: DOLLAR A fs: focal length of the zoom lens with wide angle setting, DOLLAR A f 1G: focal length of the first lens group, DOLLAR A f 1: focal length of the first lens of the zoom lens, DOLLAR A f 1R: focal length of the rear subgroup of the first lens size uppe, DOLLAR A d 1F-1R: Air distance between the front sub-group 1F and the rear sub-group 1R when the zoom lens is focused on infinity.
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 ihres 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 bekannt, wobei allerdings für die Parameter der in diesem Oberbegriff enthaltenen Bedingungsgleichungen nur einzelne diskrete Werte innerhalb der Grenzen dieser Bedingungsgleichungen offenbart oder aus der Offenbarung herleitbar sind. Bei diesem bekannten Varioobjektiv ist dessen erste Linse positiv. Die minimale Brennweite ist mit f = 36,0 verhältnismäßig groß, während das Brennweitenänderungsverhältnis vergleichsweise klein ist.From the US-PS 48 36 660 is a zoom lens with the Features of the generic term known, although for the Parameters of the contained in this generic term Condition equations only individual discrete values within of the limits of these condition equations the derivation can be derived. In this well-known The first lens has a positive lens. The minimal Focal length is relatively large at f = 36.0, while that Focal length change ratio is comparatively small.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für eine Kompaktkamera geeignetes Varioobjektiv der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einem verhältnismäßig einfachen und kompakten Aufbau eine vergleichsweise kleine minimale Brennweite und trotzdem ein vergleichsweise großes Brennweitenverhältnis aufweist.The invention is based, for one Compact camera suitable zoom lens of the aforementioned Kind of creating that at a relatively simple and compact structure a comparatively small minimal Focal length and still a comparatively large one Has focal length ratio.
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 vorzugsweise ein Brennweiteneinstellbereich von f < 29 bis f = 68 erzielt werden, was einer vergleichsweise kleinen minimalen Brennweite und einem vergleichsweise großen Brennweiteneinstellbereich entspricht.With the zoom lens according to the invention, preferably a Focal length adjustment range from f <29 to f = 68 achieved be what a comparatively small minimum focal length and a comparatively large focal length adjustment range corresponds.
Weiterbildungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.Developments of the subject matter of claim 1 result itself from the subclaims.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend näher beschrieben.Preferred embodiments of the invention described in more detail below.
Diese bevorzugten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
Varioobjektivs umfassen jeweils, von der Objektseite her
gesehen, eine positive erste Linsengruppe und eine negative
zweite Linsengruppe. Dabei umfaßt die erste Linsengruppe eine
Blende sowie eine positive vordere Untergruppe (1F) und eine
positive hintere Untergruppe (1R) von vergleichsweise geringer
Brechkraft, wobei die positive vordere Untergruppe (1F) der
ersten Linsengruppe eine negative erste Linse aufweist. Zur
Brennweitenänderung ist der Abstand zwischen der ersten und
zweiten Linsengruppe änderbar. Es sind folgende Bedingungen
erfüllt:
These preferred exemplary embodiments of a zoom lens according to the invention each comprise, viewed from the object side, a positive first lens group and a negative second lens group. The first lens group comprises an aperture and a positive front sub-group ( 1 F) and a positive rear sub-group ( 1 R) of comparatively low refractive power, the positive front sub-group ( 1 F) of the first lens group having a negative first lens. The distance between the first and second lens groups can be changed to change the focal length. The following conditions are met:
1,2 < fs/f1G < 1,7, (1)
1.2 <f s / f 1G < 1.7, (1)
-0,8 < f1G/f1 < -0,1, (2)
-0.8 <f 1G / f 1 <-0.1, (2)
0,05 < f1G/f1R < 0,35 (3) und
0.05 <f 1G / f 1R <0.35 (3) and
0,03 < d1F-1R/fs < 0,15, (4)
0.03 <d 1F-1R / f s < 0.15, (4)
worin bedeuten:
in which mean:
fs: Brennweite des Varioobjektivs bei
Weitwinkeleinstellung,
f1G: Brennweite der ersten Linsengruppe,
f1: Brennweite der ersten Linse des Varioobjektivs,
f1R: Brennweite der hinteren Untergruppe (1R) der
ersten Linsengruppe und
f1F-1R: Abstand zwischen der vorderen Untergruppe (1F)
und der hinteren Untergruppe (1R) der ersten
Linsengruppe bei Fokussierung des
Varioobjektivs auf unendlichen Objektabstand.f s : focal length of the zoom lens with wide angle setting,
f 1G : focal length of the first lens group,
f 1 : focal length of the first lens of the zoom lens,
f 1R : focal length of the rear subgroup ( 1 R) of the first lens group and
f 1F-1R : Distance between the front sub-group ( 1 F) and the rear sub-group ( 1 R) of the first lens group when the zoom lens is focused on an infinite object distance.
Vorzugsweise umfaßt beim erfindungsgemäßen Varioobjektiv nach
diesen Ausführungsbeispielen die vordere Untergruppe (1F) der
ersten Linsengruppe, von der Objektseite her gesehen, ein
erstes Linsenglied (1a), bestehend aus mindestens drei Linsen
mit zwei negativen Linsen und einer positiven Linse, und ein
positives zweites Linsenglied (1b) vergleichsweise starker
Brechkraft, Dabei sind folgende weitere Bedingungen erfüllt:
In the case of the zoom lens according to the present invention, the front sub-group ( 1 F) of the first lens group, viewed from the object side, preferably comprises a first lens element ( 1 a), consisting of at least three lenses with two negative lenses and one positive lens, and a positive one second lens element ( 1 b) of comparatively strong refractive power, the following further conditions are met:
-1,5 < f1G/f1,2 < -0,8 (5) und
-1.5 <f 1G / f 1.2 <-0.8 (5) and
0,6 < f1G/f1b < 0,9, (6)
0.6 <f 1G / f 1b < 0.9, (6)
worin bedeuten:
in which mean:
f1,2: Brennweite des aus der ersten und zweiten Linse
des Varioobjektivs bestehenden Teilsystems und
f1b: Brennweite des zweiten Linsengliedes 1(1b) der
vorderen Untergruppe (1F) der ersten
Linsengruppe.f 1,2 : focal length of the subsystem consisting of the first and second lenses of the zoom lens and
f 1b : focal length of the second lens element 1 ( 1 b) of the front sub-group ( 1 F) of the first lens group.
Dabei umfaßt das erste Linsenglied (1a) der vorderen Untergruppe (1F), in der Reihenfolge vom Objekt her gesehen, vorzugsweise eine negative erste Linse mit einer bildseitig konkaven Linsenfläche, eine negative zweite Linse mit einer objektseitig konkaven Linsenfläche starker Krümmung und eine positive dritte Linse mit einer objektseitig konvexen Linsenfläche.The first lens member ( 1 a) of the front subgroup ( 1 F), in the order seen from the object, preferably comprises a negative first lens with a concave lens surface on the image side, a negative second lens with a concave lens surface on the object side and a strong curvature third lens with a lens surface convex on the object side.
Das zweite Linsenglied (1b) der vorderen Untergruppe (1F) umfaßt vorzugsweise ein Kittglied aus einer bikonvexen Linse und einer negativen Meniskuslinse, wobei die Kittfläche zur Objektseite hin konkav ist.The second lens element ( 1 b) of the front sub-group ( 1 F) preferably comprises a cement element made of a biconvex lens and a negative meniscus lens, the cement surface being concave towards the object side.
Das erste Linsenglied (1a) der vorderen Untergruppe (1F) weist
vorzugsweise wenigstens eine asphärische Linsenfläche auf,
welche folgende Bedingung erfüllt:
The first lens member ( 1 a) of the front sub-group ( 1 F) preferably has at least one aspherical lens surface which fulfills the following condition:
-20 < ΔI1a < 0, (7)
-20 <ΔI 1a <0, (7)
worin bedeutet:
in which means:
ΔI1a: Asphärenbeitrag der asphärischen Linsenfläche zur sphärischen Aberration dritter Ordnung, bedingt durch die Abweichung der asphärischen Linsenfläche von einer sphärischen Fläche, die durch den Krümmungsradius der asphärischen Linsenfläche auf der optischen Achse bestimmt ist.ΔI 1a : Aspherical contribution of the aspherical lens surface to the spherical aberration of the third order, due to the deviation of the aspherical lens surface from a spherical surface, which is determined by the radius of curvature of the aspherical lens surface on the optical axis.
Des weiteren kann bei einer bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsbgemäßen Varioobjektivs die hintere Untergruppe (1R)
wenigstens eine asphärische Linsenfläche aufweisen, welche
folgende Bedingung erfüllt:
Furthermore, in a preferred embodiment of a zoom lens according to the invention, the rear subgroup ( 1 R) can have at least one aspherical lens surface which fulfills the following condition:
-20 < ΔI1R < 0, (8)
-20 <ΔI 1R <0, (8)
worin bedeutet:
in which means:
ΔI1R: Asphärenbeitrag der asphärischen Linsenfläche zur sphärischen Aberration dritter Ordnung, bedingt durch die Abweichung der asphärischen Linsenfläche von einer sphärischen Fläche, die durch den Krümmungsradius der asphärischen Linsenfläche auf der optischen Achse bestimmt ist.ΔI 1R : Aspherical contribution of the aspherical lens surface to the spherical aberration of the third order, due to the deviation of the aspherical lens surface from a spherical surface, which is determined by the radius of curvature of the aspherical lens surface on the optical axis.
Im folgenden werden die vorgenannten Bedingungen (1) bis (6) näher erläutert.In the following, the aforementioned conditions (1) to (6) explained in more detail.
Die Bedingung (1) betrifft die Brechkraft der ersten Linsengruppe in bezug auf die Brechkraft des gesamten Varioobjektivs. Falls die obere Grenze der Bedingung (1) überschritten wird, wird zwar die Kompaktheit des Varioobjektivs weiter begünstigt, jedoch wird dann die positive Brechkraft übermäßig. Es treten dann leicht Aberrationen dritter Ordnung auf, die innerhalb der ersten Linsengruppe nicht mehr hinreichend kompensiert werden können und durch die zweite Linsengruppe sogar noch verstärkt werden. Ferner wird bei Überschreiten der oberen Grenze der Bedingung (1) die hintere Schnittweite sehr klein. Außerdem führen dann Ungenauigkeiten bei der Einstellung der ersten und zweiten Linsengruppe leicht zu unerwünschter Defokussierung vor allem bei Einstellung des Varioobjektivs auf lange Brennweiten, was eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordert. Wird andererseits die untere Grenze der Bedingung (1) unterschritten, wird zwar die Kompensation von Aberrationen einfacher, jedoch werden die Verstellwege von Linsengruppen bei der Fokussierung des Varioobjektivs größer, was der Erzielung eines kompakten Gesamtaufbaus zuwiderläuft.Condition (1) relates to the refractive power of the first Lens group with respect to the refractive power of the whole Zoom lenses. If the upper limit of condition (1) is exceeded, the compactness of the Vario lenses further favored, however, then the positive refractive power excessive. Then they kick easily Third order aberrations within the first Lens group can no longer be sufficiently compensated and are even enhanced by the second lens group. Furthermore, if the upper limit is exceeded, the condition (1) the back focal length is very small. Then also lead Inaccuracies in setting the first and second Lens group easily to unwanted defocusing especially when setting the zoom lens to long focal lengths, what requires high manufacturing accuracy. On the other hand the lower limit of condition (1) is undershot compensating for aberrations is easier, however Adjustment paths of lens groups when focusing the Varifocal lens larger, which is achieving a compact Overall construction runs counter.
Die Bedingung (2) betrifft die Brechkraftverteilung in der ersten Linsengruppe. Wird die obere Grenze der Bedingung (2) überschritten, wird die negative Brechkraft der ersten Linse des Varioobjektivs so klein, daß die zweite Linse die Hauptlast der Brechkraft in der ersten Linsengruppe übernehmen muß, was es schwierig macht, Koma und Astigmatismus noch wirksam zu korrigieren, wenn das Varioobjektiv auf eine vergleichsweise kurze minimale Brennweite einstellbar sein soll, wie dies beim erfindungsgemäßen Varioobjektiv angestrebt wird. Außerdem wird die hintere Schnittweite des Varioobjektivs zu gering. Wird hingegen die untere Grenze der Bedingung (2) unterschritten, wird die Brechkraft der ersten Linse des Varioobjektivs übermäßig groß, was im Interesse der Kompensation von Aberrationen ebenfalls nicht wünschenswert ist.Condition (2) relates to the refractive power distribution in the first lens group. If the upper limit of condition (2) the negative refractive power of the first lens is exceeded of the zoom lens so small that the second lens Take on the main load of the refractive power in the first lens group must, what makes it difficult, coma and astigmatism effective correction when the zoom lens is on a comparatively short minimum focal length can be adjustable should, as is the case with the zoom lens according to the invention is sought. In addition, the rear focal length of the Zoom lens too small. However, if the lower limit of the Condition (2) falls below, the refractive power of the first Lens of the zoom lens is excessively large, which is in the interest of Compensation for aberrations is also undesirable is.
Die Bedingung (3) betrifft die Brechkraft der hinteren Untergruppe (1R) innerhalb der ersten Linsengruppe in bezug auf die Brechkraft der gesamten ersten Linsengruppe. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die vordere Untergrupe (1F) der ersten Linsengruppe den Hauptteil der Brechkraft der ersten Linsengruppe übernimmt, um ein Varioobjektiv zu schaffen, das kompakt ist und trotzdem auch auf eine vergleichsweise kurze minimale Brennweite eingestellt werden kann. Dies führt leicht zur Ausbildung eines deutlichen Asymmetriefehlers in der ersten Linsengruppe. Zur Verringerung der Koma dient deshalb die hintere Untergruppe (!R) innerhalb der ersten Linsengruppe. Wird die obere Grenze der Bedingung (1) überschritten, wird die Brechkraft der hinteren Untergruppe (1R) so stark, daß ein übermäßiger Asymmetriefehler in dieser Untergruppe bewirkt wird. Zusätzlich wird der Verstellweg der vorderen Untergruppe (1F) zur Fokussierung des Varioobjektivs vergrößert, falls sie durch Verstellung der vorderen Untergruppe der ersten Linsengruppe herbeigeführt wird. Falls die untere Grenze der Bedingung (3) unterschritten wird wird die Brechkraft der vorderen Untergruppe (1F) übermäßig stark, so daß die kompensierende Wirkung der hinteren Untergruppe (1R) nicht mehr ausreicht.Condition (3) relates to the refractive power of the rear subgroup ( 1 R) within the first lens group with respect to the refractive power of the entire first lens group. It is assumed here that the front subgroup ( 1 F) of the first lens group takes over the main part of the refractive power of the first lens group in order to create a zoom lens which is compact and can nevertheless be set to a comparatively short minimum focal length. This easily leads to the formation of a clear asymmetry error in the first lens group. The rear subgroup (! R) within the first lens group is used to reduce the coma. If the upper limit of condition (1) is exceeded, the refractive power of the rear sub-group ( 1 R) becomes so strong that an excessive asymmetry error is caused in this sub-group. In addition, the adjustment path of the front sub-group ( 1 F) for focusing the zoom lens is increased if it is brought about by adjusting the front sub-group of the first lens group. If the lower limit of condition (3) is undershot, the refractive power of the front sub-group ( 1 F) becomes excessively strong, so that the compensating effect of the rear sub-group ( 1 R) is no longer sufficient.
Da die hintere Untergruppe (1R) eine vergleichsweise geringe Brechkraft aufweist, wirken sich bei Ausbildung dieser Untergruppe aus Kunststoff daraus resultierende Abhängigkeiten der Abbildungsleistung von Änderungen von Temperatur und Feuchtigkeit entsprechend wenig aus. Andererseits kann eine Ausbildung der hinteren Untergruppe (1R) aus Kunststoff zur Verringerung des Gesamtgewichtes des Varioobjektivs beitragen und ermöglicht in einfacher Weise die asphärische Ausbildung einer Linsenfläche in dieser Untergruppe.Since the rear sub-group ( 1 R) has a comparatively low refractive power, the resulting dependencies of the imaging performance on changes in temperature and humidity have little effect when this sub-group is made of plastic. On the other hand, forming the rear sub-group ( 1 R) from plastic can reduce the overall weight of the zoom lens and enables the aspherical formation of a lens surface in this sub-group in a simple manner.
Die Bedingung (4) betrifft den relativen Abstand zwischen der vorderen Untergruppe (1F) und der hinteren Untergruppe (1R) in der ersten Linsengruppe. Falls die obere Grenze der Bedingung (4) überschritten wird, wird zwar die Kompensation von Aberrationen einfacher, jedoch kann dann eine erwünschte Kompaktheit des Varioobjektivs nicht mehr erzielt werden. Falls hingegen die untere Grenze der Bedingung (4) unterschritten wird, erhöht sich nicht nur die Koma, sondern es wird auch die Einfügung einer Blende schwieriger. Condition (4) relates to the relative distance between the front sub-group ( 1 F) and the rear sub-group ( 1 R) in the first lens group. If the upper limit of condition (4) is exceeded, the compensation of aberrations becomes easier, but then a desired compactness of the zoom lens can no longer be achieved. If, on the other hand, the lower limit of condition (4) is undershot, not only does the coma increase, but it is also more difficult to insert an aperture.
Die Bedingung (5), die auch in Beziehung zur Bedingung (2) steht, betrifft die Brechkraft der beiden negativen Linsen eines ersten Linsengliedes (1a) der vorderen Untergruppe (1F) der ersten Untergruppe bevorzugter Ausführungsformen des Varioobjektivs und somit der beiden negativen Linsen dieses Varioobjektivs insgesamt. Falls die obere Grenze der Bedingung (5) überschritten wird, wird es schwierig, die hintere Schnittweite des Objektivs hinreichend groß zu halten. Wird hingegen die untere Grenze der Bedingung (5) unterschritten, wird die negative Brechkraft erhöht, was infolge der starken positiven Brechkraft der ersten Linsengruppe eine deutliche Erhöhung der positiven Brechkraft eines zweiten Linsengliedes (1b) der vorderen Untergruppe (1F) nach sich zieht, so daß die Möglichkeit des Auftretens von Aberrationen höherer Ordnung zunimmt.Condition (5), which is also related to condition (2), relates to the refractive power of the two negative lenses of a first lens element ( 1 a) of the front sub-group ( 1 F) of the first sub-group of preferred embodiments of the zoom lens and thus of the two negative ones Lenses of this zoom lens as a whole. If the upper limit of condition (5) is exceeded, it becomes difficult to keep the back focal length sufficiently large. If, on the other hand, the value falls below the lower limit of condition (5), the negative refractive power is increased, which, due to the strong positive refractive power of the first lens group, results in a significant increase in the positive refractive power of a second lens element ( 1 b) of the front sub-group ( 1 F) , so that the possibility of occurrence of higher order aberrations increases.
Die Bedingung (6) betrifft die Brechkraft des vorerwähnten zweiten Linsengliedes (1b) in der vorderen Untergruppe (1F) der ersten Linsengruppe des Varioobjektivs. Dieses zweite Linsenglied bestimmt in erster Linie die Brechkraft der ersten Linsengruppe. Wird die obere Grenze der Bedingung (6) überschritten, wird die Brechkraft des zweiten Linsengliedes (1b) so stark, daß die Möglichkeit des Auftretens von Aberrationen höherer Ordnung größer wird. Hingegen wird bei Unterschreiten der unteren Grenze der Bedingung (6) die Brechkraft des zweiten Linsengliedes (1b) so gering, daß eine angestrebte Kompaktheit der Bauweise des Varioobjektivs schwieriger wird.Condition (6) relates to the refractive power of the aforementioned second lens element ( 1 b) in the front sub-group ( 1 F) of the first lens group of the zoom lens. This second lens element primarily determines the refractive power of the first lens group. If the upper limit of condition (6) is exceeded, the refractive power of the second lens element ( 1 b) becomes so strong that the possibility of higher-order aberrations increases. On the other hand, if the lower limit of condition (6) is undershot, the refractive power of the second lens element ( 1 b) becomes so low that the desired compactness of the construction of the zoom lens becomes more difficult.
Bei Einhaltung der Bedingungen (1) bis (4) und vorzugsweise auch der Bedingungen (5) bis (8) werden die bei Über- bzw. Unterschreiten der dort angegebenen Grenzen auftretenden Nachteile weitgehend vermieden, so daß sich nach der Lehr der vorliegenden Erfindung ein Varioobjektiv ergibt, das in vorteilhafter Weies kompakt ist, eine Einstellung auf eine vergleichsweise sehr kurze minimale Brennweite ermöglicht und trotzdem ein vergleichsweise großes Brennweitenänderungsverhältnis aufweist.In compliance with the conditions (1) to (4) and preferably conditions (5) to (8) are also Falling below the limits specified there Disadvantages largely avoided, so that after the teaching of present invention results in a zoom lens that in is advantageously compact, an adjustment to one enables comparatively very short minimum focal length and nevertheless a comparatively large one Focal length change ratio.
Bei vorzugsweise vorgesehener Verwendung von Kunststofflinsen mit asphärischen Linsenflächen ergeben sich weitere Vorteile, die vor allem in einer Verringerung des Gesamtgewichts des Varioobjektivs und in einem vergleichsweise einfachen Aufbau bei guter Kompensation von Abbildungsfehlern begründet sind.With preferably provided use of plastic lenses with aspherical lens surfaces there are further advantages, which mainly results in a reduction in the total weight of the Varifocal lenses and in a comparatively simple structure are justified with good compensation of aberrations.
Das erfindungsgemäße Varioobjektiv hat eine gute Abbildungsleistung.The zoom lens according to the invention has a good one Mapping performance.
Zwei bevorzugte Beispiele eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen und Diagramme näher beschrieben. Darin zeigen:Two preferred examples of an inventive Varifocal lenses are attached below using the Drawings and diagrams described in more detail. In it show:
Fig. 1 ein Schnittbild eines ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Weitwinkeleinstellung und Fokussierung auf unendlichen Objektabstand, Fig. 1 is a sectional view of a first example of a zoom lens according to the invention at the wide angle setting and focusing on the infinite object distance,
Fig. 2(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 1 bei Einstellung auf minimale Brennweite erzielt werden, Fig. 2 (a) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 1 when set to minimum focal length,
Fig. 2(b) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 1 bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite erzielt werden, Fig. 2 (b) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens according to Fig. 1, when set in a middle focal length,
Fig. 2(c) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 1 bei Einstellung auf maximale Brennweite erzielt werden, Fig. 2 (c) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 1 when set to maximum focal length,
Fig. 3 ein Schnittbild des ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Weitwinkeleinstellung und Fokussierung auf einen Objektabstand von 1.000 Längeneinheiten (1 m) durch Verstellung allein der vorderen Untergruppe (1F) der ersten Linsengruppe, Fig. 3 is a sectional view of the first example of a zoom lens according to the invention at the wide angle setting and focus on an object distance of 1.000 units of length (1 m) by adjusting only the front sub-assembly (1 F) of the first lens group,
Fig. 4(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 3 bei Einstellung auf minimale Brennweite erzielt werden, Fig. 4 (a) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 3 when adjusted to minimum focal length,
Fig. 4(b) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 3 bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite erzielt werden, Fig. 4 (b) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 3 when set in a middle focal length,
Fig. 4(c) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 3 bei Einstellung auf maximale Brennweite erzielt werden, Fig. 4 (c) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 3 when set to maximum focal length,
Fig. 5 ein Schnittbild des ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Weitwinkeleinstellung und Fokussierung auf einen Objektabstand von 1.000 Längeneinheiten (1 m) durch Verstellung der vorderen Untergruppe (1F) und der hinteren Untergruppe 1R der ersten Linsengruppe im Verhältnis von 1 : 0,3, Figure 5 is a sectional view of the first example of a zoom lens according to the invention at the wide angle setting and focus on an object distance of 1.000 units of length (1 m) through adjustment of the front sub-assembly (1 F) and the rear sub-group 1 R of the first lens group in the ratio of 1:. 0, 3,
Fig. 6(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 5 bei Einstellung auf minimale Brennweite erzielt werden, Fig. 6 (a) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 5 when set to minimum focal length,
Fig. 6(b) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 5 bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite erzielt werden, Fig. 6 (b) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 5 when set to an intermediate focal length,
Fig. 6(c) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 5 bei Einstellung auf maximale Brennweite erzielt werden, Fig. 6 (c) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 5 when set to maximum focal length,
Fig. 7 ein Schnittbild des ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Weitwinkeleinstellung und Fokussierung auf einen Objektabstand von 1.000 Längeneinheiten (1 m) durch Verstellung der ersten Linsengruppe als Ganzem, Fig. 7 is a sectional view of the first example of a zoom lens according to the invention at the wide angle setting and focus on an object distance of 1.000 units of length (1 m) by adjusting the first lens group as a whole,
Fig. 8(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 11 bei Einstellung auf minimale Brennweite erzielt werden, Fig. 8 (a) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 11 when set to minimum focal length,
Fig. 8(b) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 11 bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite erzielt werden, und Fig. 8 (b) are diagrams are obtained for representing aberration curves of the zoom lens of FIG. 11 when set to an intermediate focal length, and
Fig. 8(c) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 11 bei Einstellung auf maximale Brennweite erzielt werden. Fig. 8 (c) diagrams to show aberration curves, which are achieved with the zoom lens according to FIG. 11 when set to maximum focal length.
Fig. 9 ein Schnittbild eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Weitwinkeleinstellung und Fokussierung auf unendlichen Objektabstand, Fig. 9 is a sectional view of a second example of a zoom lens according to the invention at the wide angle setting and focusing on the infinite object distance,
Fig. 10(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 9 bei Einstellung auf minimale Brennweite erzielt werden, Fig. 10 (a) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 9 when set to minimum focal length,
Fig. 10(b) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 9 bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite erzielt werden, Fig. 10 (b) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 9 when set in a middle focal length,
Fig. 10(c) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 9 bei Einstellung auf maximale Brennweite erzielt werden, Fig. 10 (c) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 9 when set to maximum focal length,
Fig. 11 ein Schnittbild des zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Weitwinkeleinstellung und Fokussierung auf einen Objektabstand von 1.000 Längeneinheiten (1 m) durch Verstellung der vorderen Untergruppe (1F) der ersten Linsengruppe, Fig. 11 is a sectional view of the second example of a zoom lens according to the invention at the wide angle setting and focus on an object distance of 1.000 units of length (1 m) through adjustment of the front sub-assembly (1 F) of the first lens group,
Fig. 12(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 11 bei Einstellung auf minimale Brennweite erzielt werden, Fig. 12 (a) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 11 when set to minimum focal length,
Fig. 12(b) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 11 bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite erzielt werden, Fig. 12 (b) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 11 when set in a middle focal length,
Fig. 12(c) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 11 bei Einstellung auf maximale Brennweite erzielt werden, Fig. 12 (c) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 11 when set to maximum focal length,
Fig. 13 ein Schnittbild des zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs bei Weitwinkeleinstellung und Fokussierung auf einen Objektabstand von 1.000 Längeneinheiten (1 m) durch Verstellung der ersten Linsengruppe als Ganzem, Fig. 13 is a sectional view of the second example of a zoom lens according to the invention at the wide angle setting and focus on an object distance of 1.000 units of length (1 m) by adjusting the first lens group as a whole,
Fig. 14(a) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 13 bei Einstellung auf minimale Brennweite erzielt werden, Fig. 14 (a) are diagrams illustrating aberration curves that are obtained with the zoom lens of FIG. 13 when set to minimum focal length,
Fig. 14(b) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 13 bei Einstellung auf eine mittlere Brennweite erzielt werden, und Fig. 14 (b) are diagrams are obtained for representing aberration curves of the zoom lens of FIG. 13 when set to an intermediate focal length, and
Fig. 14(c) Diagramme zur Darstellung von Aberrationskurven, die mit dem Varioobjektiv gemäß Fig. 13 bei Einstellung auf maximale Brennweite erzielt werden. FIG. 14 (c) diagrams to show aberration curves that are achieved with the zoom lens according to FIG. 13 when set to maximum focal length.
Die vorerwähnten zwei Beispiele eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs sind in den nachfolgenden Datentabellen näher beschrieben. The aforementioned two examples of an invention Varifocal lenses are detailed in the following data tables described.
Darin bedeuten:
Where:
f: Brennweite des Varioobjektivs,
ω: halber Bildfeldwinkel,
fB: hintere Schnittweite,
r: Krümmungsradius einer Linsenfläche,
d: Dicke einer Linse oder Luftabstand zwischen benachbarten
Linsen,
N: Brechzahl einer Linse für die d-Linie,
ν: Abbe'sche Zahl einer Linse,
α4, α6 und α8: Asphärizitätskoeffizienten der Aberrationen
vierter, sechter bzw. achter Ordnung.
f: focal length of the zoom lens,
ω: half field angle,
f B : rear focal length,
r: radius of curvature of a lens surface,
d: thickness of a lens or air gap between neighboring lenses,
N: refractive index of a lens for the d line,
ν: Abbe's number of a lens,
α 4 , α 6 and α 8 : Asphericity coefficients of fourth, sixth and eighth order aberrations.
Entsprechend den vorgenannten Datentabellen ergeben sich für
die Parameter der Bedingungen (1) bis (6) folgende Werte:
According to the aforementioned data tables, the following values result for the parameters of conditions (1) to (6):
Claims (6)
- a) eine positive erste Linsengruppe und
- b) eine negative zweite Linsengruppe,
- c) wobei die erste Linsengruppe umfaßt:
- 1. eine positive vordere Untergruppe (1F) und
- 2. eine positive hintere Untergruppe (1R) von vergleichsweise geringer Brechkraft,
- d) wobei zur Brennweitenänderung der Abstand zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe änderbar ist und
- e) wobei folgende Bedingungen erfüllt sind:
1,2 < fs/f1G < 1,7, (1)
-0,8 < f1G/f1, (2a)
0,05 < f1G/f1R (3a) und
0,03 < d1F-1R/fs < 0,15, (4)
- a) die positive vordere Untergruppe (1F) der ersten Linsengruppe eine negative erste Linse aufweist,
- b) die erste Linsengruppee eine Blende (A) aufweist und
- c) folgende weitere Bedingungen erfüllt sind:
f1G/f1 < -0,1 (2b) und
f1G/f1R < 0,35, (3b)
worin bedeuten:
fs: Brennweite des Varioobjektivs bei Weitwinkeleinstellung,
f1G: Brennweite der ersten Linsengruppe,
f1: Brennweite der ersten Linse des Varioobjektivs,
f1R: Brennweite der hinteren Untergruppe (1R) der ersten Linsengruppe und
f1F-1R: Abstand zwischen der vorderen Untergruppe (1F) und der hinteren Untergruppe (1R) der ersten Linsengruppe bei Fokussierung des Varioobjektivs auf unendlichen Objektabstand.
- a) a positive first lens group and
- b) a negative second lens group,
- c) the first lens group comprising:
- 1. a positive front subgroup ( 1 F) and
- 2. a positive rear sub-group ( 1 R) of comparatively low refractive power,
- d) the distance between the first and second lens groups can be changed to change the focal length and
- e) the following conditions are met:
1.2 <f s / f 1G <1.7, (1)
-0.8 <f 1G / f 1 , (2a)
0.05 <f 1G / f 1R (3a) and
0.03 <d 1F-1R / f s <0.15, (4)
- a) the positive front subgroup ( 1 F) of the first lens group has a negative first lens,
- b) the first lens group has an aperture (A) and
- c) the following additional conditions are met:
f 1G / f 1 <-0.1 (2b) and
f 1G / f 1R <0.35, (3b)
in which mean:
f s : focal length of the zoom lens with wide angle setting,
f 1G : focal length of the first lens group,
f 1 : focal length of the first lens of the zoom lens,
f 1R : focal length of the rear subgroup ( 1 R) of the first lens group and
f 1F-1R : Distance between the front sub-group ( 1 F) and the rear sub-group ( 1 R) of the first lens group when the zoom lens is focused on an infinite object distance.
- - ein erstes Linsenglied (1a), bestehend aus mindestens drei Linsen mit zwei negativen Linsen und einer positiven Linse, und
- - ein positives zweites Linsenglied (1b)
vergleichsweise starker Brechkraft,
wobei folgende weitere Bedingungen erfüllt sind:
-1,5 < f1G/f1,2 < -0,8 (5) und
0,6 < f1G/f1b < 0,9, (6)
worin bedeuten:
f1,2: Brennweite des aus der ersten und zweiten Linse des Varioobjektivs bestehenden Teilsystems und
f1b: Brennweite des zweiten Linsengliedes 1(1b) der vorderen Untergruppe (1F) der ersten Linsengruppe.
- - A first lens member ( 1 a), consisting of at least three lenses with two negative lenses and one positive lens, and
- a positive second lens element ( 1 b) of comparatively strong refractive power,
the following additional conditions are met:
-1.5 <f 1G / f 1.2 <-0.8 (5) and
0.6 <f 1G / f 1b <0.9, (6)
in which mean:
f 1,2 : focal length of the subsystem consisting of the first and second lenses of the zoom lens and
f 1b : focal length of the second lens element 1 ( 1 b) of the front sub-group ( 1 F) of the first lens group.
- - eine negative erste Linse mit einer bildseitig konkaven Linsenfläche,
- - eine negative zweite Linse mit einer objektseitig konkaven Linsenfläche starker Krümmung und
- - eine positive dritte Linse mit einer objektseitig konvexen Linsenfläche.
- a negative first lens with a concave lens surface on the image side,
- - a negative second lens with a concave lens surface on the object side and strong curvature
- a positive third lens with a lens surface convex on the object side.
-20 < ΔI1a < 0, (7)
worin bedeutet:
ΔI1a: Asphärenbeitrag der asphärischen Linsenfläche zur sphärischen Aberration dritter Ordnung, bedingt durch die Abweichung der asphärischen Linsenfläche von einer sphärischen Fläche, die durch den Krümmungsradius der asphärischen Linsenfläche auf der optischen Achse bestimmt ist.5. zoom lens according to one of claims 2 to 4, characterized in that the first lens member ( 1 a) of the front sub-group ( 1 F) has at least one aspherical lens surface which fulfills the following condition:
-20 <ΔI 1a <0, (7)
in which means:
ΔI 1a : Aspherical contribution of the aspherical lens surface to the spherical aberration of the third order, due to the deviation of the aspherical lens surface from a spherical surface, which is determined by the radius of curvature of the aspherical lens surface on the optical axis.
-20 < ΔI1R < 0, (8)
worin bedeutet:
ΔI1R: Asphärenbeitrag der asphärischen Linsenfläche zur sphärischen Aberration dritter Ordnung, bedingt durch die Abweichung der asphärischen Linsenfläche von einer sphärischen Fläche, die durch den Krümmungsradius der asphärischen Linsenfläche auf der optischen Achse bestimmt ist.6. zoom lens according to one of the preceding claims, characterized in that the rear sub-group ( 1 R) of the first lens group has at least one aspherical lens surface which fulfills the following condition:
-20 <ΔI 1R <0, (8)
in which means:
ΔI 1R : Aspherical contribution of the aspherical lens surface to the spherical aberration of the third order, due to the deviation of the aspherical lens surface from a spherical surface, which is determined by the radius of curvature of the aspherical lens surface on the optical axis.
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