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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Zoomobjektiv, welches eine Kameraerschütterungskompensationsfunktion
aufweist, d. h. eine Funktion zum Korrigieren einer Unschärfe in einem
aufgebauten Bild, welche von einer Vibration einer Kamera herrührt, und
eine Bilderzeugungsvorrichtung, welche das Zoomobjektiv einsetzt.
Noch genauer befasst sich die vorliegende Erfindung mit einem Zoomobjektiv,
welches kompakt genug ist, um vorzugsweise als optisches Bilderzeugungssystem
eingesetzt zu werden, welches in eine digitale Standbildkamera,
eine digitale Videokamera oder jegliches andere digitale Eingabe-/Ausgabegerät einzufügen ist,
welches eine Leistung präzise
variiert und welches eine Kameraerschütterungskompensationsfunktion
aufweist, und mit einer Bilderzeugungsvorrichtung, welche das Zoomobjektiv
einsetzt.
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2. Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
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In
den vergangenen Jahren haben digitale Standbildkameras und andere
Typen von Bilderzeugungsvorrichtungen, welche eine Festkörperbilderzeugungsvorrichtung
einsetzen, vorgeherrscht. Zusammen mit der Verbreitung der digitalen
Standbildkameras ist eine höhere
Bildqualität
gefordert worden. Insbesondere wird gefordert, dass eine digitale
Standbildkamera, welche eine Bilderzeugungsvorrichtung einsetzt,
welche eine große
Zahl von Pixeln bietet, eine Bilderzeugungsobjektiv enthält, oder
insbesondere ein Zoomobjektiv, welches eine perfekte Bilderzeugung
hat und für
die Festkörperbilderzeugungsvorrichtung
geeignet ist, welche eine große
Anzahl von Pixeln bietet.
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Insbesondere
besteht eine erhöhte
Nachfrage nach einer Kameraerschütterungskompensationsfunktion,
welche eine Unschärfe
in einem erstellten Bild verhindert, welche von einer während der
Abbildung gemachten Vibration erhalten wird.
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Zusätzlich ist
die Nachfrage für
ein kompaktes Design stark. Es wird ein Zoomobjektiv, welches besonders
kompakt in dessen Tiefenrichtung ist, d. h. in einer Einfallsrichtung
der optischen Achse, benötigt.
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Zum
Beispiel beschreibt die nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichung
JP 05 224-160 ein Zoomobjektiv,
welches eine erste Gruppe von Linsen enthält, welche positiv brechend
sind, eine zweite Gruppe von Linsen, welche negativ brechend sind,
eine dritte Gruppe von Linsen, welche positiv brechend sind, eine
vierte Gruppe von Linsen, welche positiv brechend sind, eine fünfte Gruppe
von Linsen, die eine Gruppe von positiven Lisen und eine Gruppe
von negativen Linsen enthält,
und welche insgesamt negativ brechend ist. Bei dem Zoomobjektiv
wird eine Kameraerschütterung
durch Bewegen der Gruppe der negativen Linsen, welche zu der fünften Gruppe
der Linsen gehören,
in Richtungen, welche senkrecht zu der optischen Achse des Zoomobjektivs
stehen, kompensiert.
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Andererseits
wird ein optisches System durch Einfügen eines Prismas entlang von
Linsen bei Versuchen, das optische System in einer Einfallsrichtung
der optischen Achse in der Größe zu verkleinern,
gekrümmt.
Zum Beispiel weist ein optisches System oder ein Zoomobjektiv, welches
in
JP 08 248318 beschrieben
wird, eine optische Achse auf, welche durch Anordnen eines Prismas
unter vier Gruppen von positiven Linsen, negativen Linsen, positiven
Linsen und positiven Linsen gekrümmt
ist, und welches somit in der Einfallsrichtung der optischen Achse
in der Größe verkleinert
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das
Zoomobjektiv, welches in
JP
05 224 160 beschrieben ist, weist so viele Linsen auf,
dass die Dicke in der Tiefenrichtung einer Kamera, d. h. einer Einfallsrichtung
der optischen Achse, nicht reduziert wird, sogar wenn die Linsen
eingelagert sind. Darüber
hinaus ist in dem Zoomobjektiv, welches in Patentdokument 1 beschrieben
wird, die fünfte
Gruppe der Linsen, welche die Gruppe der Unschärfekompensationslinsen enthält, eine
Gruppe von bewegbaren Linsen, welche bewegt werden, um eine Stärke zu variieren.
Daher ist ein Mechanismus zum Antrieb der Gruppe von Unschärfekompensationslinsen
außerhalb
eines Mechanismus zum Bewegen der Gruppe von Unschärfekompensationslinsen
in optischen Achsenrichtungen angeordnet. Dies führt zu einer Erhöhung in
der Größe in der
radialen Richtung des Abschnitts der Kamera, in welchem die fünfte Gruppe
von Linsen enthalten ist.
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Darüber hinaus
sind in dem Zoomobjektiv, welches in
JP
08 248318 beschrieben ist, die führende Linse und ein reflektierendes
Element zu groß,
um ein kompaktes Design zu erreichen.
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Die
vorliegende Erfindung spricht die vorhergehenden Probleme an, welche
dem verwandten Stand der Technik unterliegen. Es werden ein Zoomobjektiv,
welches kompakt genug ist, um perfekt als optisches Bilderzeugungssystem
eingesetzt zu werden, welches in eine digitale Standbildkamera,
eine digitale Videokamera oder jegliches andere digitale Eingabe-/Ausgabegerät einzusetzen
ist, welches eine Starke hochpräzise variiert,
und welches eine Kameraerschütterungskompensationsfunktion
aufweist, und eine Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen, welche
das Zoomobjektiv einsetzt.
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Um
die vorhergehenden Probleme anzusprechen, ist die vorliegende Erfindung
auf ein Zoomobjektiv gemäß Anspruch
1 der abgehängten
Ansprüche
gerichtet.
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Um
die vorhergehenden Probleme anzusprechen, ist die vorliegende Erfindung
auch auf eine Bilderzeugungsvorrichtung gerichtet, welche ein Zoomobjektiv
gemäß Anspruch
1 der angehängten
Ansprüche
enthält.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein kompaktes und hochleistungsfähiges Zoomobjektiv vorgesehen,
welches in der Lage ist, eine Kameraerschütterung zu kompensieren. Der
Einsatz des Zoomobjektivs sieht eine kompakte und hochleistungsfähige Bilderzeugungsvorrichtung
vor, welche in der Lage ist, eine Kameraerschütterung zu kompensieren.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Gruppe von Linsen, welche an
dem Ende eines Objektraums angeordnet ist, in den Richtungen der
optischen Achse während
einer Variation der Stärke
des Zoomobjektivs stationär
gehalten. Darüber
hinaus ist ein reflektierendes Element zum Abwinkeln der optischen
Achse im Wesentlichen um 90° enthalten.
Die Bilderzeugungsvorrichtung kann ihrer Tiefenrichtung in der Größe verkleinert
werden, d. h. in einer Einfallsrichtung der optischen Achse, in
welcher Licht auf das Zoomobjektiv einfällt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das Zoomobjektiv eine erste Gruppe
von Linsen auf, welche positiv brechend ist, ein zweite Gruppe von
Linsen, welche negativ brechend ist, eine dritte Gruppe von Linsen,
welche positiv brechend ist, eine vierte Gruppe von Lisen, welche
positiv brechend ist, und eine fünfte
Gruppe von Linsen, welche negativ brechend ist, welche in dieser Reihenfolge
von dem Ende eines Objektraumes nebeneinander liegend sind. Die
vierte Gruppe von Linsen wird in den Richtungen der optischen Achse
bewegt, um das Zoomobjektiv zur Abbildung im Nahbereich zu fokussieren.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, unter der Annahme, dass CR einen Krümmungsradius
kennzeichnet, dessen Kehrwert die Krümmung der Oberfläche einer
Linse ist, welche in der Gruppe der Unschärfekompensationslinsen enthalten
ist, und an dem Ende des Objektraums angeordnet ist, und Ymax eine
maximale Höhe
einer Abbildung kennzeichnet, welche auf einer Bilderzeugungsvorrichtung
konvergiert, wird der Zustand, welcher durch die folgende Formel
ausgedrückt
ist, erfüllt: 0.002 < (1/CR)/Ymax < 0.05 (1)
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Dementsprechend
kann eine Verzerrung oder eine einseitige Unscharfe, welche während einer
Kameraerschütterungskompensation
auftritt, leicht kompensiert werden. Darüber hinaus kann ein kompaktes
Design leicht realisiert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, unter der Annahme, dass βa eine Stärke kennzeichnet,
welche durch die Gruppe der Unschärfekompensationslinsen geboten
wird, βb
eine Stärke
kennzeichnet, welche durch eine Gruppe von Linsen geboten wird,
welche dichter an einer Bildebene angeordnet sind als die Gruppe
der Unschärfekompensationslinsen,
wird der Zustand, welcher durch die folgende Formel ausgedrückt wird,
erfüllt: 0.5 < (1 – βa) × βb < 1.2 (2)
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Dementsprechend
kann eine Kameraerschütterung
ohne die Notwendigkeit der hohen Präzision lediglich durch Verschieben
der Gruppe von Unschärfekompensationslinsen
um eine kleine Größenordnung
kompensiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Detail basierend auf den folgenden
Figuren beschrieben werden, in welchen:
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1 schematisch
die Anordnung der Linsen in einer ersten Ausführungsform eines Zoomobjektivs
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 graphisch
sphärische
Aberrationen, Astigmatismen und eine Verzerrung, welche bei Gruppen von
Linsen auftreten, welche zu ihren Weitwinkelpositionen bewegt werden,
in einer ersten Ausführungsform eines
Zoomobjektivs in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 graphisch
sphärische
Aberrationen, Astigmatismen und eine Verzerrung, welche bei den
Gruppen von Linsen auftritt, welche zu ihren intermediären Brennpunkten
zwischen ihren Weitwinkelpositionen und ihren Teleobjektivpositionen
bewegt werden, in einer ersten Ausführungsform eines Zoomobjektiv
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 graphisch
sphärische
Aberrationen, Astigmatismen und eine Verzerrung, welche bei den
Gruppen von Linsen auftritt, welche zu ihren Teleobjektivpositionen
bewegt werden, in einer ersten Ausführungsform eines Zoomobjektivs
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 schematisch
die Anordnung der Linsen in einer zweiten Ausführungsform eines Zoomobjektivs in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 graphisch
sphärische
Aberrationen, Astigmatismen und eine Verzerrung, welche bei den
Gruppen von Lisen auftritt, welche zu ihren Weitwinkelpositionen
bewegt werden, in einer zweiten Ausführungsform eines Zoomobjektivs
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 graphisch
sphärische
Aberrationen, Astigmatismen und eine Verzerrung, welche bei den
Gruppen von Linsen auftritt, welche zu ihren intermediären Brennpunkten
zwischen ihren Weitwinkelpositionen und ihren Teleobjektivpositionen
bewegt werden, in einer zweiten Ausführungsform eines Zoomobjektivs
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 graphisch
sphärische
Aberrationen, Astigmatismen und eine Verzerrung, welche bei den
Gruppen von Linsen auftritt, welche zu ihren Teleobjektivpositionen
bewegt werden, in einer zweiten Ausführungsform eines Zoomobjektivs
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 schematisch
die Anordnung der Linsen in einer dritten Ausführungsform eines Zoomobjektivs
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 graphisch
sphärische
Aberrationen, Astigmatismen und eine Verzerrung, welche bei den
Gruppen von Linsen auftritt, welche zu ihren Weitwinkelpositionen
bewegt werden, in einer dritten Ausführungsform eines Zoomobjektiv
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 graphisch
sphärische
Aberrationen, Astigmatismen und eine Verzerrung, welche bei den
Gruppen von Linsen auftritt, welche zu ihren intermediären Brennpunkten
zwischen ihren Weitwinkelpositionen und ihren Teleobjektivpositionen
bewegt werden, in einer dritten Ausführungsform eines Zoomobjektivs
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 graphisch
sphärische
Aberrationen, Astigmatismen und eine Verzerrung, welche bei den
Gruppen von Linsen auftritt, welche zu ihren Teleobjektivpositionen
bewegt werden, in einer dritten Ausführungsform eines Zoomobjektivs
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13.
ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung
in einer Ausführungsform
einer Bilderzeugungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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14 ein
Beispiel der Anordnung von Komponenten in einem Kameragehäuse in einer
Ausführungsform
einer Bilderzeugungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend
auf die angehängten
Zeichnungen werden die Ausführungsformen
eines Zoomobjektivs und einer Bilderzeugungsvorrichtung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung unten beschrieben werden.
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Wie
in 1, 5 und 9 gezeigt
ist, weist ein Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine erste Gruppe von Linsen GR1 auf,
welche positiv brechend ist, eine zweite Gruppe von Linsen GR2,
welche negativ brechend ist, eine dritte Gruppe von Linsen GR3,
welche positiv brechend ist, eine vierte Gruppe von Linsen GR4,
welche positiv brechend ist, und eine fünfte Gruppe von Linsen GR5
auf, welche negativ brechend ist, welche in dieser Reihenfolge von
dem Ende eines Objektraumes nebeneinander liegend sind. Die erste
Gruppe von Lisen GR1, dritte Gruppe von Linsen GR3 und fünfte Gruppe
von Linsen GR5 werden während
einer Variation der Stärke
des Zoomobjektivs stationär
gehalten. Die zweite Gruppe von Linsen GR2 wird hauptsächlich in
den Richtungen der optischen Achse bewegt, um eine Stärke zu variieren.
Die vierte Gruppe von Linsen GR4 wird in den optischen Achsenrichtungen
bewegt, um eine Verschiebung einer Bildebene zu kompensieren, welche
während
einer Variation der Stärke
des Zoomobjektivs auftritt, oder um das Zoomobjektiv zur Abbildung
im Nahbereich zu fokussieren.
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Darüber hinaus
enthält
die fünfte
Gruppe von Linsen GR5 eine vordere Gruppe von Linsen FG, welche negativ
brechend sind und eine hintere Gruppe von Linsen RG, welche positiv
brechend sind. Die hintere Gruppe von Linsen RG, welche positiv
brechend ist oder ein Teil der hinteren Gruppe von Linsen RG (im
Folgenden als eine Gruppe von Unschärfekompensationslinsen bezeichnet)
wird in Richtungen bewegt, welche orthogonal zu der optischen Achse
sind, um ein Bild zu verschieben.
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Bei
dem Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
die fünfte
Gruppe von Linsen GR5, welche die letzte Gruppe von Linsen ist,
die vordere Gruppe von Linsen FG, welche negativ brechend ist und
die hintere Gruppe von Linsen RG, welche positiv brechend ist. Demzufolge
bringt die vordere Gruppe von Linsen FG Licht hevor, und die hintere
Gruppe von Linsen RG sieht Licht vor, welches analog zu Licht ist,
welches durch ein telezentrisches System hindurchgeführt wird.
Demzufolge weist die erste Gruppe von Linsen GR1 oder insbesondere
die führende
Linse G1, welche in der ersten Gruppe von Linsen enthalten ist und
an dem Ende eines Objektraumes angeordnet ist, ihren Durchmesser
reduziert auf. Schließlich
wird das Zoomobjektiv insgesamt kompakt.
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Darüber hinaus,
da die Gruppe von Unschärfekompensationslinsen
als eine hintereinander angeordnete Gruppe von Linsen angeordnet
ist, können
ein kompaktes Design und eine reduzierte Anzahl von Linsen erreicht
werden. Mit anderen Worten, da die Gruppe von Unschärfekompensationslinsen
als eine hintereinander angeordnete Gruppe von Linsen angeordnet
ist, wird die Gruppe von Unschärfekompensationslinsen
nicht die Gruppe von bewegbaren Linsen beeinträchtigen (z. B. die zweite Gruppe
von Linsen GR2 oder die vierte Gruppe von Linsen GR4). Die Anordnung
eines Mechanismus zum Antreiben der Gruppe von Unschärfekompensationslinsen
wird nicht den äußeren Durchmesser
des Zoomobjektivs erhöhen.
Wenn die Gruppen von Linsen in Richtungen orthogonal zu der optischen
Achse bewegt werden, um eine Kameraerschütterung zu kompensieren, können Aberrationen
oder insbesondere eine Verzerrung stattfinden. Um die Aberrationen
oder Verzerrungen zu kompensieren, kann ein Erhöhen der Anzahl der Linsen nicht
helfen. Bei dem Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird eine Gruppe von Linsen, welche
Licht vorsieht, welches analog zu Licht ist, welches durch ein telezentrisches
System hindurchgeführt
wird, in Richtungen orthogonal zu der optischen Achse bewegt, um
eine Kameraerschütterung
zu kompensieren. Aberrationen werden daher beschränkt. Darüber hinaus
kann eine hohe optische Leistung ohne eine Erhöhung der Anzahl von Linsen
aufrechterhalten werden.
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Vorzugsweise
ist in dem Zoomobjektiv gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein reflektierendes Element zum Krümmen der
optischen Achse des Zoomobjektivs um nahezu 90° in der ersten Gruppe von Linsen
GR1 enthalten, welche eine Gruppe von stationären Linsen ist. Dies führt zu einer
Verringerung in der Größe des Zoomobjektivs
in einer Einfallsrichtung der optischen Achse (eine Richtung der
optischen Achse einer Linse, welche an dem Ende eines Objektraumes
angeordnet ist). Schließlich
kann die Tiefe einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise
eine digitale Standbildkamera, reduziert werden, d. h. die Bilderzeugungsvorrichtung
kann dünner
gemacht werden.
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Darüber hinaus
erfüllt
das Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise den Zustand, welcher durch
die folgende Formel (1) ausgedrückt
wird: 0.002 < (1/CR)/Ymax < 0.05 (2) wobei CR
einen Krümmungsradius
kennzeichnet, dessen Reziprokwert die Krümmung der Oberfläche der Linse
ist, welche an dem objektraumseitigen Ende der Gruppe der Unschärfekompensationslinsen
angeordnet ist, und Ymax die maximale Höhe eines Bildes kennzeichnet,
welches auf einer Bilderzeugungsvorrichtung konvergiert.
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Die
Formel (1) beschränkt
den Krümmungsradius,
dessen Reziprokwert die Krümmung
der Oberfläche
der Linse ist, welche an dem objektraumseitigen Ende der Gruppe
von Unschärfekompensationslinsen
angeordnet ist, auf einen bestimmten Bereich. Wenn der numerische
Wert eines Ausdrucks (1/CR)/Ymax unterhalb eine untere Grenze fällt, welche
durch die Formel (1) spezifiziert wird, d. h., wenn der Krümmungsradius, dessen
Reziprokwerk die Krümmung
der Oberfläche
der Linse ist, welche an dem objektraumseitigen Ende der Gruppe
von Unschärfekompensationslinsen
angeordnet ist, unterhalb eines bestimmten Wertes fällt, welcher
aus der Formel (1) abgeleitet wird, ist es schwierig, das optische
System kompakt herzustellen. Wenn der numerische Wert des Ausdrucks
(1/CR)/Ymax eine obere Grenze überschreitet,
welche durch die Formel (1) spezifiziert wird, d. h., wenn der Krümmungsradius,
dessen Reziprokwert die Krümmung
der Oberfläche
der Linse ist, welche an dem objektraumseitigen Ende der Gruppe
von Kompensationslinsen angeordnet ist, einen Wert überschreitet,
welcher aus der Formel (1) abgeleitet wird, ist es schwierig, eine
Verzerrung oder eine einseitige Verzerrung zu kompensieren, welche
während
einer Kompensation einer Kameraerschütterung auftritt.
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Weiterhin
erfüllt
das Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise die Bedingung, welche durch
die folgende Formel (2) ausgedrückt
wird: 0.5 < (1 – βa) × βb < 1.2wobei βa eine Starke
kennzeichnet, welche durch die Gruppe von Unschärfekompensationslinsen geboten wird,
und βb eine
Stärke
kennzeichnet, welche durch eine Gruppe von Linsen geboten wird,
welche dichter an der Bildebene angeordnet ist als es die Gruppe
von Unschärfekompensationslinsen
ist.
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Die
Formel (2) beschränkt
ein Verhältnis
eines Ausmaßes
einer Verlagerung, welche durch ein Bild gemacht wird, zu einem
Ausmaß von
Bewegung, welche durch die Gruppe von Unschärfekompensationslinsen gemacht
wird, auf einen bestimmten Bereich. Wenn der numerische Wert von
einem Ausdruck (1 – βa) × βb unterhalb
eine untere Grenze fällt,
welche durch die Formel (2) spezifiziert wird, erhöht sich
das Ausmaß von
Bewegung, welche durch die Gruppe von Unschärfekompensationslinsen durchgeführt wird,
welche eine Verlagerung des Bildes bewirken. Dies führt zu einer
Erhöhung
in der Größe eines
Antriebssystems und behindert die Realisierung eines kompakten Designs.
Wenn der numerische Wert des Ausdrucks (1 – βa) × βb eine obere Grenze überschreitet,
welche durch die Formel (2) spezifiziert wird, wird ein Bild stark
verlagert, obwohl die Gruppe von Unschärfekompensationslinsen sich
nur millimeterweise bewegt. Dies führt zu einer Nachfrage nach
einer erhöhten
präzisen
Steuerung. Schließlich
wird es notwendig, Teile präzise
herzustellen oder zusammenzubauen, und ein Detektionssystem und
ein Antriebssystem hochpräzise
zu steuern. Dies resultiert in einem sehr teuren Zoomobjektiv.
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Wie
zuvor erwähnt,
wenn ein Prisma als das reflektierende Element zum Krümmen der
optischen Achse eingesetzt wird, wird vorzugsweise ein Glasmaterial
eingesetzt, welches einen hohen Brechungsindex aufweist. Demzufolge
wird das reflektierende Element in seiner Größe verringert. Dies ist vorteilhaft
im Realisieren eines kompakten Zoomobjektivs.
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Noch
bevorzugter wird zur Realisierung eines kompakten Designs ein ND-Filter
oder eine Flüssigkristalllichteinstellungsvorrichtung
eingesetzt anstelle des Änderns
des Durchmessers einer Öffnungsblende,
um so eine Lichtemenge einzustellen.
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Noch
bevorzugter wird eine elektrische Signalverarbeitung durchgeführt, um
eine Farbverschiebung zu kompensieren, welche während einer Kompensation einer
Kameraerschütterung
auftritt. Demzufolge wird eine Belastung erleichtert, welche den
Linsen während
einer Kompensation einer chromatischen Aberration auferlegt wird,
und die Anzahl der Linsen wird reduziert. Es wird möglich, Linsen
leicht zu konstruieren.
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Bezugnehmend
auf 1 bis 12 und
Tabelle 1 bis Tabelle 10 werden unten Zoomobjektive in Übereinstimmung
mit Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und numerische Beispiele beschrieben werden.
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Symbole,
welche in den numerischen Beispielen eingesetzt werden, haben die
Bedeutungen, welche unten beschrieben werden.
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Und
zwar kennzeichnet ω einen
halben Blickwinkel, si kennzeichnet die i
te Oberfläche von
der Oberfläche,
welche an dem Ende eines Objektraumes angeordnet ist, ri kennzeichnet
einen Krümmungsradius, dessen
Kehrwert die Krümmung
der Oberfläche
si ist, di kennzeichnet einen Abstand der i
ten Oberfläche von der
Oberfläche,
welche an dem Ende des Objektraumes angeordnet ist, und die i +
1
te Oberfläche, ni kennzeichnet einen
Brechungsindex, mit welchem die i
te Linse
eine Spektrallinie d beeinflusst (Wellenlänge von 587.6 nm), und νi kennzeichnet
eine Abbe'sche Zahl,
um welche die i
te Linse die Spektrallinie
d (Wellenlänge von
587.6 nm) beeinflusst. Darüber
hinaus wird die Form einer asphärischen
Oberfläche
durch die folgende Formel 1 definiert: Formel
1
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Hierbei
kennzeichnet x einen Abstand in einer optischen Achsenrichtung von
dem Scheitelpunkt einer Linse, y kennzeichnet eine Höhe in einer
Richtung senkrecht zu der optischen Achse, c kennzeichnet die paraxiale
Krümmung
einer Linse an dem Scheitelpunkt der Linse, ε kennzeichnet eine konische
Konstante und Ai kennzeichnet einen asphärischen
Koeffizienten iter Ordnung.
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1 zeigt
die Anordnung von Linsen, welche in einem Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Entsprechend der ersten
Ausführungsform weist
das Zoomobjektiv eine erste Gruppe von Linsen GR1 auf, welche positiv
brechend ist, eine zweite Gruppe von Linsen GR2, welche negativ
brechend ist, eine dritte Gruppe von Linsen GR3, welche positiv
brechend ist, eine vierte Gruppe von Linsen GR4, welche positiv
brechend ist, und eine fünfte
Gruppe von Linsen GR5, welche negativ brechend ist, welche in dieser
Reihenfolge von dem Ende eines Objektraumes nebeneinander liegend
sind. Die erste Gruppe von Linsen GR1 enthält eine negative Linse G1,
ein rechteckiges Prisma G2, welches die optische Achse des Zoomobjektivs
um 90° krümmt, und
eine positive Linse G3, deren Oberflächen asphärische Oberflächen sind.
Die zweite Gruppe von Linsen GR2 enthält eine negative Linse G4,
und eine Verbundlinse, welche aus einer negativen Linse G5 und einer
positiven Linse G6 aufgebaut ist. Die dritte Gruppe von Linsen GR3
wird mit einer positiven Linse G7 realisiert, deren Oberflächen asphärische Oberflächen sind.
Die vierte Gruppe von Linsen GR4 wird durch eine Verbundlinse realisiert,
welche aus einer positiven Linse G8 und einer negativen Linse G9
aufgebaut ist. Die fünfte
Gruppe von Linsen enthält
eine vordere Gruppe von Linsen FG, welche mit einer negativen Linse
G10 realisiert wird, und eine hintere Gruppe von Linsen RG, welche
mit einer positiven Linse G11 realisiert wird. Die hintere Gruppe
von Linsen GR (Gruppe von Unschärfekompensationslinsen)
wird in Richtungen bewegt, welche senkrecht zu der optischen Achse
sind, um ein Bild zu verschieben.
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Darüber hinaus
werden die erste Gruppe von Linsen GR1, die dritte Gruppe von Linsen
GR3 und die fünfte
Gruppe von Linsen GR5 während
einer Variation der Starke des Zoomobjektivs stationär gehalten.
Die zweite Gruppe von Linsen GR2 wird hauptsächlich in optischen Achsenrichtungen
bewegt, um eine Starke zu variieren. Die vierte Gruppe von Linsen
GR4 wird in den optischen Achsenrichtungen bewegt, um eine Verschiebung
einer Bildebene zu kompensieren, welche während einer Variation der Starke
des Zoomobjektivs auftritt, oder um das Zoomobjektiv zur Abbildung
im Nahbereich zu fokussieren.
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In 1 kennzeichnet
LPF ein Tiefpassfilter, welches zwischen der fünften Gruppe von Linsen GR5 und
der Bildebene IMG eingeschaltet ist. Darüber hinaus ist eine Öffnungsblende
IR nahe dem bildebenenseitigen Ende der dritten Gruppe von Linsen
GR3 angeordnet und wird während
einer Variation der Stärke
des Zoomobjektivs stationär
gehalten.
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Tabelle
1 listet numerische Werte auf, welche optische Elemente betreffen,
welche konkrete Werte sind, die an die erste Ausführungsform
angepasst sind, als Teil des ersten numerischen Beispiels. In der
Tabelle bedeutet ASP, dass eine betroffene Oberfläche eine
asphärische
Oberfläche
ist, und INFINITY bedeutet, dass eine betroffene Oberfläche eine
Ebene ist. Tabelle
1
| si | Ri | di | Ni | vi |
| 1 | r1
= 37.313 | d1
= 0.650 | n1
= 1.92286 | v1
= 20.884 |
| 2 | r2
= 8.648 | d2
= 1.380 | | |
| 3 | r3
= INFINITY | d3
= 6.900 | n2
= 1.83500 | v2
= 42.984 |
| 4 | r4
= INFINITY | d4
= 0.200 | | |
| 5 | r5
= 11.744(ASP) | d5
= 1.988 | n3
= 1.76802 | v3
= 49.300 |
| 6 | r6
= –18.325(ASP) | d6
= variabel | | |
| 7 | r7
= 24.918 | d7
= 0.500 | n4
= 1.88300 | v4
= 40.805 |
| 8 | r8
= 6.216 | d8
= 1.048 | | |
| 9 | R9
= –7.984 | d9
= 0.500 | n5
= 1.80420 | v5
= 46.503 |
| 10 | r10
= 8.715 | d10
= 1.049 | n6
= 1.92286 | v6
= 20.884 |
| 11 | r11
= 60.123 | d11
= variabel | | |
| 12 | r12
= 10.486(ASP) | d12
= 1.488 | n7
= 1.77377 | v7
= 47.200 |
| 13 | r13
= –37.305(ASP) | d13
= 0.960 | | |
| 14 | r14
= INFINITY | d14
= variabel | | Öffnungsblende |
| 15 | r15
= 13.0477(ASP) | d15
= 2.086 | n8
= 1.66672 | v8
= 48.297 |
| 16 | r16
= –5.584 | d16
= 0.500 | n9
= 1.90366 | v9
= 31.310 |
| 17 | r17
= –12.676 | d17
= variabel | | |
| 18 | r18
= 34.016 | d18
= 0.500 | n10
= 1.84666 | v
= 10 = 23.785 |
| 19 | r19
= 6.234 | d19
= 1.187 | | |
| 20 | r20
= 10.281 | d20
= 1.785 | n11
= 1.48749 | v11
= 70.441 |
| 21 | r21
= –37.764 | d21
= 6.641 | | |
| 22 | r22
= INFINITY | d22
= 1.600 | n12
= 1.51680 | v12
= 64.198 |
| 23 | r23
= INFINITY | d23
= 1.065 | | |
| 24 | r24
= INFINITY | d24
= 0.500 | n13
= 1.51680 | v13
= 64.198 |
| 25 | r25
= INFINITY | | | |
-
Gemäß der ersten
Ausführungsform
sind ein Zwischenoberflächenabstand
d6 zwischen der erste Gruppe von Linsen GR1 und der zweiten Gruppe
von Linsen GR2, ein Zwischenoberflächenabstand d11 zwischen der
zweiten Gruppe von Linsen GR2 und der dritten Gruppe von Linsen
GR3, ein Zwischenoberflächenabstand
d14 zwischen der Öffnungsblende
IR und der vierten Gruppe von Linsen GR4 und ein Zwischenoberflächeabstand
d17 zwischen der vierten Gruppe von Linsen GR4 und der fünften Gruppe
von Linsen GR5 zur Variation einer Stärke variabel. Tabelle 2 listet
einen Teil des ersten numerischen Beispiels der Werte für die Zwischenoberflächenabstände d6,
d11, d14 und d17 auf, welche an die erste Ausführungsform angepasst sind,
zusammen mit den Brennweiten, f-Zahlen und halben Blickwinkeln ω, wobei
die numerischen Werte mit den Gruppen von Linsen zu ihren Weitwinkelpositionen,
ihren intermediären
Brennweiten zwischen ihren Weitwinkelpositionen und ihren Teleobjektivpositionen
angeordnet, und ihren Teleobjektivpositionen bewegt gemessen sind. Tabelle
2
| Brennweite | 6.52 | 10.95 | 18.54 |
| f-Zahl | 3.60 | 3.88 | 4.63 |
| ω(Grad) | 30.54 | 18.29 | 10.86 |
| d6 | 0.500 | 3.544 | 5.564 |
| d11 | 5.564 | 2.520 | 0.500 |
| d14 | 7.525 | 4.851 | 1.882 |
| d17 | 1.300 | 3.974 | 6.943 |
-
Gemäß der ersten
Ausführungsform
sind die Oberflächen
s5 und s6 der zweiten Linse G3, welche in der ersten Gruppe von
Linsen GR1 enthalten sind, die Oberflächen s12 und s13 der positiven
Linse G7, welche in der dritten Gruppe von Linsen GR3 enthalten
sind, und die objektraumseitige Oberfläche s15 der Verbundlinse, welche
die vierte Gruppe von Linsen GR4 realisiert, asphärische Oberflächen. Tabelle
3 listet als Teil des ersten numerischen Beispiels asphärische Koeffizienten
vierter Ordnung, sechster Ordnung, achter Ordnung und zehnter Ordnung
für die
Oberflächen
s5, s6, s12, s13 und s15 zusammen den konischen Konstanten ε auf. Tabelle
3
| si | ε | A4 | A6 | A8 | A10 |
| 5 | 1 | –0.128629 × 10–3 | –0.682694 × 10–5 | 0.467326 × 10–6 | –0.321073 × 10–7 |
| 6 | 1 | –0.262565 × 10–4 | –0.376614 × 10–5 | 0.217917 × 10–6 | –0.236060 × 10–7 |
| 12 | 1 | 0.628194 × 10–3 | 0.297806 × 10–4 | 0.294596 × 10–5 | 0.847943 × 10–7 |
| 13 | 1 | 0.944369 × 10–3 | 0.454797 × 10–4 | 0.140106 × 10–5 | 0.321119 × 10–6 |
| 15 | 1 | –0.603083 × 10–4 | 0.427956 × 10–5 | –0.117877 × 10–6 | 0.644946 × 10–8 |
-
2 zeigt
graphisch die Aberrationen, welche bei den Gruppen von Linsen auftreten,
welche zu ihren Weitwinkelpositionen bewegt sind, auf der Basis
des ersten numerischen Beispiels. 3 zeigt
graphisch die Aberrationen, welche bei den Gruppen von Linsen auftreten,
welche zu ihren intermediären
Brennpunkten zwischen ihren Weitwinkelpositionen und ihren Teleobjektivpositionen
bewegt sind, auf der Basis des ersten numerischen Beispiels. 4 zeigt
graphisch die Aberrationen, welche bei den Gruppen von Linsen auftreten, welche
zu ihren Teleobjektivpositionen bewegt sind, auf der Basis des ersten
numerischen Beispiels. In den Zeichnungen, welche graphische Aberrationen
zeigen, sind sphärische
Aberrationen, welche von Spektrallinien d, C bzw. g abhängig sind,
mit einer durchgezogenen Linie, einer gestrichelten Linie bzw. einer
punktgestrichelten Linie gekennzeichnet, wobei die Ordinatenachse
in Abstände
zu f-Zahlen unterteilt ist, welche mit der offen gehaltenen Öffnungsblende
gemessen wurden, und wobei die Abszissenachse in Grade der Defokussierung
unterteilt ist. Astigmatismen, welche auf einer sagittalen Ebene
bzw. einer meridionalen Ebene auftreten, werden durch eine durchgezogene
Linie bzw. eine gestrichelte Linie gekennzeichnet, wobei die Ordinatenachse
in Bildhöhen
unterteilt ist, und die Abszissenachse in Brennweiten unterteilt
ist. Eine Verzerrung wird gekennzeichnet, wobei die Ordinatenachse
in Bildhöhen
unterteilt ist, und die Abszissenachse in Prozentanteile unterteilt
ist.
-
5 zeigt
die Anordnung der Linsen, welche in einem Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Gemäß der zweiten Ausführungsform weist
das Zoomobjektiv eine erste Gruppe von Linsen GR1 auf, welche positiv
brechend ist, eine zweite Gruppe von Linsen GR2, welche negativ
brechend ist, eine dritte Gruppe von Linsen GR3, welche positiv
brechend ist, eine vierte Gruppe von Linsen GR4, welche positiv
brechend ist, und eine fünfte
Gruppe von Linsen, welche negativ brechend ist, welche in dieser Reihenfolge
von dem Ende eines Objektraumes nebeneinander liegend sind. Die
erste Gruppe von Linsen GR1 enthält
eine negative Linse G1, ein rechteckiges Prisma G2, welches die
optische Achse des Zoomobjektivs um 90° krümmt, und eine positive Linse
G3, deren Oberflächen
asphärische
Oberflächen
sind. Die zweite Gruppe von Linsen GR2 enthält eine negative Linse G4,
eine Verbundlinse, welche aus einer negativen Linse G5 und einer
positiven Linse G6 aufgebaut ist, und eine negative Linse G7. Die
dritte Gruppe von Linsen G3 wird durch eine positive Linse G8 realisiert,
deren Oberflächen
asphärische
Oberflächen
sind. Die vierte Gruppe von Linsen GR4 wird durch eine Verbundlinse
realisiert, welche aus einer positiven Linse G9 aufgebaut ist, deren
Objektebenenseite eine asphärische
Oberfläche
aufweist und eine negative Linse G10. Die fünfte Gruppe von Linsen GR5
enthält
eine vordere Gruppe von Linsen FG, welche mit einer negativen Linse
G11 realisiert wird, und eine hintere Gruppe von Linsen RG, welche
eine positive Linse G12 und eine negative Linse G13 enthält, deren
Oberflächen
asphärische
Oberflächen
sind. Die positive Linse G12 (Gruppe von Unschärfekompensationslinsen), welche
Teil der hinteren Gruppe von Linsen RG ist, wird in Richtungen senkrecht
zu der optischen Achse bewegt, um ein Bild zu verschieben.
-
Darüber hinaus
werden die erste Gruppe von Linsen GR1, die dritte Gruppe von Linsen
GR3 und die fünfte
Gruppe von Linsen GR5 während
einer Variation der Stärke
des Zoomobjektivs stationär
gehalten. Die zweite Gruppe von Linsen GR2 wird hauptsächlich in
den Richtungen der optischen Achse bewegt, um eine Stärke zu variieren.
Die vierte Gruppe von Linsen GR4 wird in den Richtungen der optischen
Achse bewegt, um eine Verschiebung einer Bildebene zu kompensieren,
welche während
einer Variation der Starke des Zoomobjektivs auftritt, oder um das
Zoomobjektiv zur Abbildung im Nahbereich zu fokussieren.
-
In 5 kennzeichnet
LPF ein Tiefpassfilter, welches zwischen der fünften Gruppe von Linsen GR5 und
der Bildebene IMG eingeschaltet ist. Darüber hinaus ist eine Öffnungsblende
IR nahe der Bildebenenseite der dritten Gruppe von Linsen GR3 angeordnet,
und wird während
einer Variation der Stärke
des Zoomobjektivs stationär
gehalten.
-
Tabelle
4 listet numerische Werte, welche optische Elemente betreffen, als
Teil eines zweiten numerischen Beispiels, wobei die numerischen
Werte konkrete Werte sind, welche an die zweite Ausführungsform angepasst
sind. Tabelle
4
| si | ri | di | ni | vi |
| 1 | r1
= 40.301 | d1
= 0.650 | n1
= 1.92286 | v1
= 20.884 |
| 2 | r2
= 14.578 | d2
= 1.900 | | |
| 3 | r3
= INFINITY | d3
= 11.560 | n2
= 1.90366 | v2
= 31.310 |
| 4 | r4
= INFINITY | d4
= 0.200 | | |
| 5 | r5
= 15.443(ASP) | d5
= 2.238 | n3
= 1.69350 | v3
= 53.201 |
| 6 | r6
= –32.170(ASP) | d6
= variabel | | |
| 7 | r7
= 111.075 | d7
= 0.500 | n4
= 1.88300 | v4
= 40.805 |
| 8 | r8
= 8.671 | d8
= 0.992 | | |
| 9 | r9
= –35.625 | d9
= 0.450 | n5
= 1.78590 | v5
= 43.934 |
| 10 | r10
= 9.866 | d10
= 1.199 | n6
= 1.92286 | v6
= 20.884 |
| 11 | r11
= –103.576 | d11
= 0.350 | | |
| 12 | r12
= –16.275 | d12
= 0.500 | n7
= 1.83500 | v7
= 42.984 |
| 13 | r13
= 80.452 | d13
= variabel | | |
| 14 | r14
= 12.814(ASP) | d14
= 1.596 | n8
= 1.58313 | v8
= 59.461 |
| 15 | r15
= –29.038(ASP) | d15
= 0.920 | | |
| 16 | r16
= INFINITY | d16
= variabel | | Öffnungsblende |
| 17 | r17
= 11.931(ASP) | d17
= 2.270 | n9
= 1.58313 | v9
= 59.461 |
| 18 | r18
= –8.265 | d18
= 0.450 | n10
= 1.80518 | v10
= 25.456 |
| 19 | r19
= –14.682 | d19
= variabel | | |
| 20 | r20
= 82.821 | d20
= 0.500 | n11
= 1.90366 | v11
= 31.310 |
| 21 | r21
= 7.401 | d21
= 1.100 | | |
| 22 | r22
= 13.175 | d22
= 1.956 | n12
= 1.48749 | v12
= 70.441 |
| 23 | r23
= –20.450 | d23
= 4.531 | | |
| 24 | r24
= 17.210(ASP) | d24
= 1.300 | n13
= 1.52470 | v13
= 56.236 |
| 25 | r25
= –25.625(ASP) | d25
= 3.919 | | |
| 26 | r26
= INFINITY | d26
= 0.830 | n14
= 1.51680 | V14
= 64.198 |
| 27 | r27
= INFINITY | d27
= 1.120 | | |
| 28 | r28
= INFINITY | d28
= 0.500 | n15
= 1.51680 | v15
= 64.198 |
| 29 | r29
= INFINITY | | | |
-
Gemäß der zweiten
Ausführungsform
sind ein Zwischenoberflächenabstand
d6 zwischen der ersten Gruppe von Linsen GR1 und der zweiten Gruppe
von Linsen GR2, ein Zwischenoberflächenabstand d13 zwischen der
zweiten Gruppe von Linsen GR2 und der dritten Gruppe von Linsen
GR3, ein Zwischenoberflächenabstand
d16 zwischen der Öffnungsblende
IR und der vierten Gruppe von Linsen GR und ein Zwischenoberflächenabstand
d19 zwischen der vierten Gruppe von Linsen GR4 und der fünften Gruppe
von Linsen GR5 zur Variation einer Stärke variabel. Tabelle 5 listet
als Teil des zweiten numerischen Beispiels die Werte der Zwischenoberflächenabstände d6,
d13, d16 und d19 zusammen mit Brennweiten, f-Zahlen und halben Blickwinkeln ω, wobei
die numerischen Werte mit den Gruppen von Linsen zu ihren Weitwinkelpositionen,
ihren intermediären
Brennweiten zwischen ihren Weitwinkelpositionen und ihren Teleobjektivpositionen
angeordnet, und ihren Teleobjektivpositionen bewegt gemessen sind. Tabelle
5
| Brennweite | 6.88 | 12.72 | 33.01 |
| f-Zahl | 3.60 | 3.79 | 4.53 |
| ω(Grad) | 30.06 | 16.36 | 6.39 |
| d6 | 0.600 | 6.177 | 11.895 |
| d13 | 11.865 | 6.288 | 0.570 |
| d16 | 8.214 | 5.922 | 2.108 |
| d19 | 1.500 | 3.792 | 7.606 |
-
Gemäß der zweiten
Ausführungsform
sind die Oberflächen
s5 und s6 der zweiten Linse G3, welche in der ersten Gruppe von
Linsen GR1 enthalten ist, die Oberflächen s14 und s15 einer positiven
Linse G7, welche in der dritten Gruppe von Linsen GR3 enthalten
ist, die Objektraumseite der Oberfläche s17 der Verbundlinse, welche
die vierte Gruppe von Linsen GR4 realisiert, und die Oberflächen s24
und s25 der bildraumseitigen Linse G13, welche in der hinteren Gruppe
von Linsen RG enthalten ist, welche zu der fünften Gruppe von Linsen GR5
gehört,
asphärische
Oberflächen.
Tabelle 6 listet als Teil des zweiten numerischen Beispiels asphärische Koeffizienten
der vierten Ordnung, sechsten Ordnung, achten Ordnung und zehnten
Ordnung für
die Oberflächen
s5, s6, s14, s15, s17, s24 und s25 zusammen mit konischen Konstanten ε auf. Tabelle
6
| si | ε | A4 | A6 | A8 | A10 |
| 5 | 1 | –0.500951 × 10–4 | 0.869291 × 10–6 | –0.298634 × 10–7 | 0.716678 × 10–9 |
| 6 | 1 | –0.712971 × 10–5 | 0.954253 × 10–6 | –0.260434 × 10–7 | 0.651048 × 10–9 |
| 14 | 1 | –0.206766 × 10–3 | –0.206420 × 10–5 | –0.193787 × 10–6 | 0.193162 × 10–8 |
| 15 | 1 | –0.722313 × 10–4 | –0.435814 × 10–6 | –0.319614 × 10–6 | 0.594735 × 10–8 |
| 17 | 1 | –0.191528 × 10–3 | 0.550975 × 10–6 | –0.255497 × 10–7 | 0.149390 × 10–8 |
| 24 | 1 | 0.267115 × 10–3 | –0.170007 × 10–4 | 0.207709 × 10–5 | –0.508513 × 10–7 |
| 25 | 1 | 0.230504 × 10–3 | –0.939236 × 10–5 | 0.862202 × 10–6 | 0.000000 |
-
6 zeigt
graphische Aberrationen, welche bei den Gruppen von Linsen auftreten,
welche zur ihren Weitwinkelpositionen bewegt sind, auf der Basis
des zweiten numerischen Beispiels. 7 zeigt
graphische Aberrationen, welche bei den Gruppen von Linsen auftreten,
welche zu ihren intermediären
Brennweiten zwischen ihren Weitwinkelpositionen und Teleobjektivpositionen
bewegt sind, auf der Basis des zweiten numerischen Beispiels. 8 zeigt
graphische Aberrationen, welche bei den Gruppen von Linsen auftreten,
welche zu ihren Teleobjektivpositionen bewegt sind, auf der Basis
des zweiten numerischen Beispiels. In den Zeichnungen, welche graphische
Aberrationen zeigen, sind sphärische
Aberrationen in Abhängigkeit
von Spektrallinien d, C und g durch eine durchgezogenen Linie, einer
gestrichelten Linie bzw. einer punktgestrichelten Linie gekennzeichnet,
wobei die Ordinatenachse in Abstände
zu f-Zahlen unterteilt ist, welche mit der offen gehaltenen Öffnungsblende
gemessen wurden, und wobei die Abszissenachse in Grade der Defokussierung
unterteilt ist. Astigmatismen, welche auf einer sagittalen Ebene
bzw. einer meridionalen Ebene auftreten, werden durch eine durchgezogene
Linie bzw. eine gestrichelte Linie gekennzeichnet, wobei die Ordinatenachse
in Bildhöhen
unterteilt ist, und die Abszissenachse in Brennweiten unterteilt
ist. Eine Verzerrung wird gekennzeichnet, wobei die Ordinatenachse
in Bildhöhen
unterteilt ist, und die Abszissenachse in Prozentanteile unterteilt
ist.
-
9 zeigt
die Anordnung der Linsen, welche in einem Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Gemäß der dritten Ausführungsform
weist das Zoomobjektiv eine erste Gruppe von Linsen GR1 auf, welche
positiv brechend ist, eine zweite Gruppe von Linsen GR2, welche
negativ brechend ist, eine dritte Gruppe von Linsen GR3, welche
positiv brechend ist, eine vierte Gruppe von Linsen GR4, welche
positiv brechend ist, und eine fünfte
Gruppe von Linsen GR5, welche negativ brechend ist, welche in dieser
Reihenfolge von dem Ende eines Objektraumes nebeneinander liegend sind.
Die erste Gruppe von Linsen GR1 enthält eine negative Linse G1,
ein rechteckiges Prisma G2, welches die optische Achse der Zoomlinse
um 90° krümmt, und
eine positive Linse G3, deren Oberflächen asphärische Oberflächen sind.
Die zweite Gruppe von Linsen GR2 enthält eine negative Linse G4 und
eine Verbundlinse, welche aus einer negativen Linse G5 und einer
positiven Linse G6 aufgebaut ist. Die dritte Gruppe von Linsen G3
wird durch eine positive Linse G7 realisiert, deren Oberflächen asphärische Oberflächen sind.
Die vierte Gruppe von Linsen GR4 wird durch eine Verbundlinse realisiert,
welche aus einer positiven Linse G8 und einer negativen Linse G9
aufgebaut ist. Die fünfte
Gruppe von Linsen GR5 enthält
eine vordere Gruppe von Linsen FG, welche mit einer negativen Linse
G10 realisiert wird, und eine hintere Gruppe von Linsen RG, welche
mit einer positiven Linse G11 realisiert wird, deren Objektraumseite
eine asphärische
Oberfläche
aufweist. Die positive Linse G11, welche die hinter Gruppe von Linsen
RG (Gruppe von Unschärfekompensationslinsen)
realisiert, wird in Richtungen senkrecht zu der optischen Achse
bewegt, um ein Bild zu verschieben.
-
Darüber hinaus
werden die erste Gruppe von Linsen GR1, die dritte Gruppe von Linsen
GR3 und die fünfte
Gruppe von Linsen GR5 während
einer Variation der Stärke
des Zoomobjektivs stationär
gehalten. Die zweite Gruppe von Linsen GR2 wird hauptsächlich in
den optischen Achserichtungen bewegt, um die Stärke des Zoomobjektivs zu variieren.
Die vierte Gruppe von Linsen GR4 wird in den optischen Achserichtungen
bewegt, um eine Verschiebung einer Bildebene zu kompensieren, welche
während
einer Variation der Stärke
des Zoomobjektivs auftritt, oder um das Zoomobjektiv für eine Abbildung
im Nahbereich zu fokussieren.
-
In 9 kennzeichnet
LPF ein Tiefpassfilter, welches zwischen der fünften Gruppe von Linsen GR5 und
der Bildebene IMG eingeschaltet ist. Darüber hinaus ist eine Öffnungsblende
IR nahe der Bildebenenseite der dritte Gruppe von Linsen GR3 angeordnet
und wird während
einer Variation der Stärke
des Zoomobjektivs stationär
gehalten.
-
Tabelle
7 listet als Teil eines dritten numerischen Beispiels numerische
Werte, welche optische Elemente betreffen, welche konkrete Werte
sind, welche an die dritte Ausführungsform
angepasst sind. Tabelle
7
| si | ri | di | ni | vi |
| 1 | r1
= 30.837 | d1
= 0.650 | n1
= 1.92286 | v1
= 20.884 |
| 2 | R2
= 8.011 | d2
= 1.550 | | |
| 3 | r3
= INFINITY | d3
= 7.000 | n2
= 1.88300 | v2
= 40.805 |
| 4 | r4
= INFINITY | d4
= 0.200 | | |
| 5 | r5
= 11.561(ASP) | d5
= 1.970 | n3
= 1.76802 | v3
= 49.300 |
| 6 | r6
= –23.393(ASP) | d6
= variabel | | |
| 7 | r7
= 32.986 | d7
= 0.500 | n4
= 1.88300 | v4
= 40.805 |
| 8 | r8
= 6.282 | d8
= 0.965 | | |
| 9 | r9
= –12.547 | d9
= 0.500 | n5
= 1.80420 | v5
= 46.503 |
| 10 | r10
= 7.488 | d10
= 1.052 | n6
= 1.92286 | v6
= 20.884 |
| 11 | r11
= 30.403 | d11
= variabel | | |
| 12 | r12
= 11.113(ASP) | d12
= 1.536 | n7
= 1.69350 | v7
= 53.201 |
| 13 | r13
= –22.861(ASP) | d13
= 0.960 | | |
| 14 | r14
= INFINITY | d14
= variabel | | Öffnungsblende |
| 15 | r15
= 10.041(ASP) | d15
= 2.148 | n8
= 1.58313 | v8
= 59.461 |
| 16 | r16
= –5.654 | d16
= 0.500 | n9
= 1.80610 | v9
= 33.269 |
| 17 | r17
= –10.859 | d17
= variabel | | |
| 18 | r18
= –14.670 | d18
= 0.500 | n10
= 1.84666 | v10
= 23.785 |
| 19 | r19
= 8.802 | d19
= 1.230 | | |
| 20 | r20
= 19.423(ASP) | d20
= 2.056 | n11
= 1.48749 | v11
= 70.441 |
| 21 | r21
= –7.984 | d21
= 5.346 | | |
| 22 | r22
= INFINITY | d22
= 1.600 | n12
= 1.51680 | v12
= 64.198 |
| 23 | r23
= INFINITY | d23
= 1.065 | | |
| 24 | r24
= INFINITY | d24
= 0.500 | n13
= 1.51680 | v13
= 64.198 |
| 25 | r25
= INFINITY | | | |
-
Gemäß der dritten
Ausführungsform
sind der Zwischenoberflächenabstand
d6 zwischen der ersten Gruppe von Linsen GR1 und der zweiten Gruppe
von Linsen GR2, der Zwischenoberflächenabstand d11 zwischen der
zweiten Gruppe von Linsen GR2 und der dritten Gruppe von Linsen
GR3, der Zwischenoberflächenabstand
d14 zwischen der Öffnungsblende
IR und der vierten Gruppe von Linsen GR4 und der Zwischenoberflächeabstand
d17 zwischen der vierten Gruppe von Linsen GR4 und der fünften Gruppe
von Linsen GR5 zur Variation der Stärke des Zoomobjektivs variabel.
Tabelle 8 listet als Teil des dritten numerischen Beispiels die Werte
der Zwischenoberflächenabstände d6,
d11, d14 und d17 zusammen mit Brennweiten, f-Zahlen und halben Blickwinkeln ω, wobei
die numerischen Werte mit den Gruppen von Linsen zu ihren Weitwinkelpositionen, ihren
intermediären
Brennweiten zwischen ihren Weitwinkelpositionen und ihren Teleobjektivpositionen
angeordnet, und ihren Teleobjektivpositionen bewegt gemessen sind. Tabelle
8
| Brennweite | 6.00 | 10.08 | 17.07 |
| f-Zahl | 3.60 | 3.83 | 4.53 |
| ω(Grad) | 32.63 | 12.65 | 6.02 |
| d6 | 0.500 | 4.129 | 6.460 |
| d11 | 6.577 | 2.948 | 0.617 |
| d14 | 7.063 | 4.585 | 1.723 |
| d17 | 1.905 | 4.383 | 7.245 |
-
Gemäß der dritten
Ausführungsform
sind die Oberflächen
s5 und s6 der zweiten Linse G3, welche in der ersten Gruppe von
Linsen GR1 enthalten ist, die Oberflächen s12 und s13 einer positiven
Linse G7, welche als die dritten Gruppe von Linsen GR3 dient, die
objektraumseitige Oberfläche
s15 der Verbundlinse, welche die vierte Gruppe von Linsen GR4 realisiert,
und die objektraumseitige Oberfläche
s20 der positiven Linse G11, welche die hintere Gruppe von Linsen
RG realisiert, welche zu der fünften
Gruppe von Linsen GR5 gehört, asphärische Oberflächen. Tabelle
9 listet als Teil des dritten numerischen Beispiels asphärische Koeffizienten der
vierten Ordnung, sechsten Ordnung, achten Ordnung und zehnten Ordnung
für die
Oberflächen
s5, s6, s12, s13, s15, und s20 zusammen mit konischen Konstanten ε auf. Tabelle
9
| si | ε | A4 | A6 | A8 | A10 |
| 5 | 1 | –0.162579 × 10–3 | 0.318636 × 10–5 | –0.306247 × 10–6 | 0.371663 × 10–8 |
| 6 | 1 | –0.110817 × 10–3 | 0.482533 × 10–5 | –0.383529 × 10–6 | 0.647354 × 10–8 |
| 12 | 1 | –0.292500 × 10–3 | –0.870118 × 10–5 | 0.928783 × 10–6 | –0.100594 × 10–6 |
| 13 | 1 | –0.981859 × 10–4 | –0.151000 × 10–5 | –0.251768 × 10–6 | –0.364700 × 10–7 |
| 15 | 1 | –0.252821 × 10–3 | 0.416680 × 10–5 | –0.210669 × 10–6 | 0.134125 × 10–7 |
| 20 | 1 | –0.336855 × 10–3 | –0.254551 × 10–6 | 0.324333 × 10–6 | 0.000000 |
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10 zeigt
graphische Aberrationen, welche bei den Gruppen von Linsen auftreten,
welche zur ihren Weitwinkelpositionen bewegt sind, auf der Basis
des dritten numerischen Beispiels. 11 zeigt
graphische Aberrationen, welche bei den Gruppen von Linsen auftreten,
welche zu ihren intermediären
Brennpunkten zwischen ihren Weitwinkelpositionen und ihren Teleobjektivpositionen
bewegt sind, auf der Basis des dritten numerischen Beispiels. 12 zeigt
graphische Aberrationen, welche bei den Gruppen von Linsen auftreten, welche
zu ihren Teleobjektivpositionen bewegt sind, auf der Basis des dritten
numerischen Beispiels. In den Zeichnungen, welche graphische Aberrationen
zeigen, sind sphärische
Aberrationen, welche abhängig
von Spektrallinien d, C und g sind, mit einer durchgezogenen Linie,
einer gestrichelten Linie bzw. einer punktgestrichelten Linie gekennzeichnet,
wobei die Achse der Ordinaten in Verhältnisse zu f-Zahlen unterteilt
ist, gemessen mit der offen gelassenen Öffnungsblende, und wobei die
Ordinatenachse in Abstände
zu f-Zahlen unterteilt ist, welche mit der offen gehaltenen Öffnungsblende
gemessen wurden, und wobei die Abszissenachse in Grade der Defokussierung
unterteilt ist. Astigmatismen, welche auf einer sagittalen Ebene
bzw. einer meridionalen Ebene auftreten, werden durch eine durchgezogene
Linie bzw. eine gestrichelte Linie gekennzeichnet, wobei die Ordinatenachse
in Bildhöhen
unterteilt ist, und die Abszissenachse in Brennweiten unterteilt
ist. Eine Verzerrung wird gekennzeichnet, wobei die Ordinatenachse
in Bildhöhen
unterteilt ist, und die Abszissenachse in Prozentanteile unterteilt
ist.
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Tabelle
10 listet die numerischen Werte der konditionalen Ausdrücke, welche
in den Formeln (1) und (2) enthalten sind, welche basierend auf
den ersten bis dritten numerischen Beispielen berechnet sind. Tabelle
10
| Konditionaler
Ausdruck | Erstes
numerisches Beispiel | Zweites
numerisches Beispiel | Drittes
numerisches Beispiel |
| (1)(1/CR)Ymax | 0.027 | 0.020 | 0.014 |
| (2)(1 – βa) × βb | 0.660 | 0.782 | 0.766 |
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Wie
aus Tabelle 10 ersichtlich ist, erfüllen die Zoomobjektive, welche
durch die ersten bis dritten numerischen Beispiele gekennzeichnet
sind, die Bedingungen, welche durch die Formeln (1) und (2) ausgedrückt sind.
Darüber
hinaus, wie aus den Zeichnungen erkannt werden kann, welche graphische
Aberrationen zeigen, werden die Aberrationen, welche bei den Gruppen
von Linsen auftreten, welche zu ihren Weitwinkelpositionen bewegt
sind, ihren intermediären
Brennpunkten zwischen ihren Weitwinkelpositionen und ihren Teleobjektivpositionen,
und ihren Teleobjektivpositionen, in einer ausgeglichenen Weise
kompensiert.
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Als
nächstes
wird ein Beispiel einer Bilderzeugungsvorrichtung, welche das Zoomobjektiv
enthält,
unten beschrieben werden. 13 ist
ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel der Konfiguration einer
digitalen Standbildkamera zeigt, in welche das Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann.
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Eine
digitale Standbildkamera 100, welche in 13 gezeigt
ist, enthält
einen Kamerablock 10, welcher für das Abbilden verantwortlich
ist, eine Kamerasignalverarbeitungseinheit 20, welche eine
Analog-/Digitalwandlung und andere Teile der Signalverarbeitung
auf einem erzeugten Bildsignal durchführt, eine Bildverarbeitungseinheit 30,
welche das Bildsignal aufzeichnet oder reproduziert, eine Flüssigkristallanzeige
(LCD) 40, welche ein erzeugtes Bild oder dergleichen anzeigt,
eine Schreib-Lese-Einrichtung 50, welche Daten von einer
Speicherkarte 51 liest oder darauf schreibt, eine zentrale
Verarbeitungseinheit (CPU) 60, welche die gesamte Vorrichtung
steuert, eine Eingabeeinheit 70, welche ein Benutzer betätigt, um
Daten einzugeben, und eine Linsenantriebssteuereinheit 80,
welche den Antrieb der Linsen steuert, welche in dem Kamerablock 10 enthalten
sind. Die Linsenantriebssteuereinheit 80 weist einen Kameraerschütterungskompensationsmechanismus
auf, welcher ein Detektionssystem enthält, welches eine Richtung und
eine Stärke
einer nicht erwarteten Vibration einer Kamera detektiert, welche
zu dem Zeitpunkt des Drückens
eines Verschlussauslöseknopfes auftritt,
d. h. eine Richtung und eine Stärke
einer sogenannten Kameraerschütterung,
und ein Antriebssystem, welches eine Gruppe von Unschärfekompensationslinsen
in einer Richtung bewegt, welche senkrecht zu der optischen Achse
des Kamerablocks ist und eine Löschung
einer Unschärfe
in einer Abbildung, welche von einer Kameraerschütterung herrührt, um
eine Größenordnung
erlaubt, welche die Löschung
der Unschärfe
erlaubt.
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Der
Kamerablock 10 enthält
ein optisches System, welches ein Zoomobjektiv 11 aufweist,
in welchem die vorliegende Erfindung implementiert ist (ein Zoomobjektiv
in Übereinstimmung
mit irgendeiner der Ausführungsformen
des ersten bis dritten numerischen Beispiels), und eine Bilderzeugungsvorrichtung 12,
wie beispielsweise eine ladungsgekoppelte Schaltung (CCD). Die Kamerasignalverarbeitungseinheit 20 führt Teile der
Signalverarbeitung, wie beispielsweise Analog-Digitalwandlung eines
Ausgangssignals der Bilderzeugungsvorrichtung 12, Rauschunterdrückung, Bildqualitätskorrektur
und Umwandlung eines Mischvideosignals in Helligkeits- und Chrominanzsignale
durch. Die Bildverarbeitungseinrichtung 30 führt eine
Kompression und Dekompression als Codieren und Decodieren auf einem
Bildsignal gemäß einem
vorbestimmten Bilddatenformat durch und führt eine Datenkonversion auf
einer Auflösung
oder dergleichen durch.
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Die
Speicherkarte 51 wird durch einen Halbleiterspeicher realisiert,
welcher montiert oder abgenommen werden kann. Die Schreib-Lesevorrichtung 50 schreibt
Bilddaten, welche durch die Bildverarbeitungseinheit 30 codiert
sind, in die Speicherkarte 51, oder liest Bilddaten, welche
in der Speicherkarte 51 aufgezeichnet sind. Die CPU 60 ist
ein Steuerprozessor, welcher die Schaltungsblöcke, welche in der digitalen
Standbildkamera enthalten sind, gemäß einem Instruktionssignal
steuert, welches von der Eingabeeinheit 70 empfangen wird.
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Die
Eingabeeinheit 70 enthält
z. B. einen Verschlussauslöserknopf,
der zu benutzen ist, um einen Verschluss zu bewegen, einen Auswahlschalter,
der zu benutzen ist, um einen Operationsmodus auszuwählen, und
andere. Die Eingabeeinheit 70 überträgt ein Instruktionssignal,
welches in Antwort auf eine Manipulation eines Benutzers erzeugt
wird, an die CPU 60. Die Linsenantriebssteuerschaltung 80 steuert
einen Motor oder dergleichen, was nicht gezeigt ist, steuert jedoch
die Linsen, welche in dem Zoomobjektiv 11 enthalten sind, gemäß einem
Steuersignal, welches von der CPU 60 gesendet wird.
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Im
Folgenden werden unten Funktionen, welche in der digitalen Standbildkamera
durchzuführen
sind, erläutert
werden.
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Wenn
die digitale Standbildkamera betriebsbereit zur Bildaufnahme ist,
wird ein Bildsignal, welches durch den Kamerablock 10 hergestellt
wird, zu dem LCD 40 über
die Kamerasignalverarbeitungseinheit 20 unter der Steuerung
der CPU 60 übertragen.
Ein Kameradurchgangsbild wird gemäß dem Bildsignal angezeigt. Wenn
ein Instruktionssignal, welches anzeigt, dass ein Zoomen durchgeführt werden
sollte, von der Eingabeeinheit 70 empfangen wird, überträgt die CPU 60 ein
Steuersignal zu der Linsenantriebssteuereinheit 80. Vorbestimmte
Linsen, welche in dem Zoomobjektiv 11 enthalten sind, werden
unter der Steuerung der Linsenantriebssteuereinheit 80 bewegt.
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Wenn
der Verschluss, welcher nicht gezeigt ist, jedoch in dem Kamerablock 10 enthalten
ist, in Reaktion auf ein Instruktionssignal geöffnet oder geschlossen wird,
welches von der Eingabeeinheit 70 empfangen wird (zu diesem
Zeitpunkt wird der Kameraerschütterungskompensationsmechanismus
betätigt,
um die Bildverschiebung zu kompensieren, welche durch eine Kameraerschütterung
bewirkt wird), wird ein produziertes Bildsignal von der Kamerasignalverarbeitungseinheit 20 zu
der Bildverarbeitungseinheit 30 übertragen, dann komprimiert,
um so codiert zu werden, und in digitale Daten in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Datenformat umgewandelt. Die resultierenden
Daten werden an die Lese-Schreibeinrichtung 50 übertragen
und werden dann in die Speicherkarte 50 geschrieben.
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Zum
Beispiel, wenn der Verschlussauslöserknopf halb heruntergedrückt wird,
oder zum Zwecke des Aufzeichnens heruntergehalten wird, bewegt die
Linsenantriebssteuereinheit 80 vorbestimmte Linsen, welche in
dem Zoomobjektiv 11 enthalten sind, gemäß einem Steuersignal, welches
von der CPU 60 gesendet wird. Somit wird ein Fokussieren
erreicht.
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Darüber hinaus,
wenn Bilddaten, welche in der Speicherkarte 51 aufgezeichnet
sind, reproduziert werden sollten, liest die Lese-Schreibeinrichtung 50 die
vorbestimmten Bilddaten aus der Speicherkarte 51 in Reaktion
auf eine Manipulation hin aus, welche auf der Eingabeeinheit 70 durchgeführt wird.
Nachdem die Bildverarbeitungseinheit 30 die Bilddaten dekomprimiert,
um die Bilddaten somit zu decodieren, wird das reproduzierte Bildsignal
zu der LCD 40 übertragen.
Demzufolge wird ein rekonstruiertes Bild angezeigt.
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14 zeigt
das Innere der digitalen Standbildkamera unter der Annahme, dass
ein Objekt auf der linken Seite der Zeichnung liegt. Das Zoomobjektiv 11 wird
in einem Kameragehäuse 90 gelagert,
und die Bilderzeugungsvorrichtung 12 ist unterhalb des
Zoomobjektivs 11 angeordnet. Darüber hinaus ist das LCD 40 auf der
Seite des Kameragehäuses 90 gegenüberliegend
der Seite davon, welche dem Objekt zugewandt ist, montiert, und
wird verwendet, um mit einem Blickwinkel mit dem Objekt, das abzubilden
ist, übereinzustimmen.
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Ein
Zoomobjektiv in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erreicht ein Zoomen oder Fokussieren
durch Abwinkeln der Strahlenachse des Lichtes, welches von einem
Objekt reflektiert wird, unter Verwendung eines Prismas, und dann
durch Bewegen vorbestimmter Linsen in einer Richtung, in welcher
die Strahlenachse abgewinkelt wird (vertikale Richtung in der Zeichnung).
Dies vermeidet die Notwendigkeit, das Zoomobjektiv 11 aus
dem Kameragehäuse 90 zum
Zwecke des Abbilden herauszuschieben, und führt zu einer Reduzierung der
Tiefe eines Kamerakörpers
während
des Abbilden. Zusätzlich,
wenn das Zoomobjektiv 11 konstruiert ist, um die zuvor
genannten Bedingungen zu erfüllen,
kann das Kameragehäuse 90 dünner und
vertikal kompakter konstruiert sein. Trotz des kompakten Designs
kann ein dreifaches, vierfaches oder fünffaches Zoomen erreicht werden.
Darüber
hinaus wird eine Kameraerschütterung
kompensiert. Schließlich
kann ein hochqualitatives Bild, welches nur wenig durch Aberrationen
beeinflusst ist, mit einer Brennweite konstruiert werden, welche
auf jeglichen Wert eingestellt wird.
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Die
Ausführungsformen
sind unter der Annahme beschrieben worden, dass die vorliegende
Erfindung für
digitale Standbildkameras angepasst ist.
-
Die
Formen und Strukturen der Komponenten von jeder der zuvor genannten
Ausführungsformen
und die numerischen Werte, welche als jedes der numerischen Beispiele
präsentiert
wurden, sind reine Beispiele, auf welche beim Implementieren der
vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, und sind nicht dazu
gedacht, den technischen Rahmen der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
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Die
vorliegende Erfindung ist vorzugsweise für eine kompakte Bilderzeugungsvorrichtung
angepasst, welche relativ kompakt ist, und welche wahrscheinlich
eine Kameraerschütterung
zu dem Zeitpunkt des Drückens
eines Verschlussauslöseknopfes
verursacht, wie beispielsweise eine digitale Standbildkamera oder
eine digitale Videokamera.
