DE10317939A1

DE10317939A1 - Variolinsensystem

Info

Publication number: DE10317939A1
Application number: DE10317939A
Authority: DE
Inventors: Masaru Eguchi
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2003-11-06
Also published as: US20030197948A1; US6885507B2; JP2003315677A

Abstract

Ein Variolinsensystem, das einen Weitwinkelbereich abdeckt, enthält eine negative erste Linsengruppe (10), eine positive zweite Linsengruppe (20) und eine negative dritte Linsengruppe (30). Die Brennweitenänderung erfolgt durch Ändern der gegenseitigen Abstände der ersten bis dritten Linsengruppe (10, 20, 30). Das Variolinsensystem erfüllt die folgenden Bedingungen: DOLLAR F1 1,0 < f12t/f12w < 1,8 (2), DOLLAR A worin DOLLAR A fw die Brennweite des gesamten Variolinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite, DOLLAR A ft die Brennweite des gesamten Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite, DOLLAR A f1 die Brennweite der negativen ersten Linsengruppe, DOLLAR A f12w die aus den Brennweiten der negativen ersten Linsengruppe (10) und der positiven zweiten Linsengruppe (20) zusammengesetzte Brennweite bei der Einstellung kürzester Brennweite und DOLLAR A f12t die aus den Brennweiten der negativen ersten Linsengruppe (10) und der positiven zweiten Linsengruppe (20) zusammengesetzte Brennweite bei der Einstellung längster Brennweite bezeichnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Variolinsensystem für eine Fotokamera, insbesondere eine Objektivverschluss- oder Kompaktkamera, das in einen Weitwinkelbereich, z. B. mit einem halben Bildfeldwinkel von mehr als 40°, abdeckt und ein Zoom- oder Brennweitenverhältnis von mehr als 3,5 hat.
Ein Variolinsensystem für eine Kompaktkamera erfordert keine lange hintere Schnittweite. Dadurch unterscheidet sie sich von einem Variolinsensystem für eine einäugige Spiegelreflex- oder SLR-Kamera, in der ein Raum vorhanden sein muss, um einen Spiegel hinter der Aufnahmeoptik unterzubringen. In einer Kompaktkamera wird deshalb in der Regel ein Linsensystem vom Teletyp verwendet, das vom Objekt her gesehen eine positive Linsengruppe und eine negative Linsengruppe enthält. Dagegen wird in einer einäugigen Spiegelreflexkamera in der Regel ein Linsensystem vom Typ eines umgekehrten Telesystems verwendet, das auch als Retrofokus-Linsensystem bezeichnet wird. Ein solches Linsensystem enthält vom Objekt her gesehen eine negative Linsengruppe und eine positive Linsengruppe.
In einem Tele-Linsensystem, das auch als "positiv geführtes" Linsensystem bezeichnet wird und in dem die positive Linsengruppe dem Objekt näher als die negative Linsengruppe ist, kann eine Miniaturisierung vergleichsweise einfach erreicht werden. Jedoch bereitet es Schwierigkeiten, die Brennweite in der kurzbrennweitigen Grenzeinstellung weiter zu verkürzen, d. h. einen weiten Bildfeldwinkel zu erreichen.
Um diesen Nachteil zu überwinden und eine möglichst kurze Brennweite in der kurzbrennweitigen Grenzeinstellung zu ermöglichen, wurde in der Japanischen Patentveröffentlichung Hei-5-93865 und in der US-Patentveröffentlichung 6,082,697 jeweils ein Variolinsensystem vorgeschlagen, das aus einer Anordnung aus drei Linsengruppen, nämlich einer negativen, einer positiven und einer negativen Linsengruppe besteht. Bei einem solchen "negativ geführten" Linsensystem ist es vergleichsweise einfach, die Brennweite in der kurzbrennweitigen Grenzeinstellung zu verkürzen. Jedoch bereitet es Schwierigkeiten, ein hohes Zoom- oder Brennweitenverhältnis zu erreichen. Außerdem ist bei einem solchen Linsensystem der Durchmesser der vordersten Linsengruppe vergleichsweise groß. Wird ein solches Variolinsensystem auf ein aus- und einziehbares Variolinsensystem mit mehreren Linsentuben angewendet, so wird die das Linsensystem enthaltende Kamera wegen des großen Durchmessers der vordersten Linsengruppe vergleichsweise groß. Außerdem wird die Gesamtlänge des Variolinsensystems in der langbrennweitigen Grenzeinstellung vergleichsweise groß, wenn das Brennweitenverhältnis erhöht werden soll.
Die Erfindung stellt ein miniaturisiertes und mit einem hohen Brennweitenverhältnis versehenes Variolinsensystem bereit, das folgende Eigenschaften hat:

a) Ein weiter Bildfeldwinkel und ein hohes Brennweitenverhältnis werden mit einer aus drei Linsengruppen bestehenden Anordnung erreicht, die vom Objekt her gesehen eine negative, eine positive und eine negative Linsengruppe vorsieht;
b) bei der Einstellung längster Brennweite, d. h. in der langbrennweitigen Grenzeinstellung, ist die Gesamtlänge des Variolinsensystems vergleichsweise gering;
c) der Durchmesser der vordersten Linse ist vergleichsweise klein;
d) über den gesamten Brennweitenbereich ist die Abbildungsleistung gut.

Die Erfindung erreicht dies durch das einen Weitwinkelbereich abdeckende Variolinsensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 die Linsenanordnung eines Variolinsensystems als erstes Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite,
Fig. 2A, 2B, 2C und 2D die in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretenden Aberrationen,
Fig. 3A, 3B, 3C und 3D die in dem Variolinsensystem des ersten Ausführungsbeispiels bei einer ersten Zwischenbrennweite auftretenden Aberrationen,
Fig. 4A, 4B, 4C und 4D die in dem Variolinsensystem des ersten Ausführungsbeispiels bei einer zweiten Zwischenbrennweite auftretenden Aberrationen,
Fig. 5 die Linsenanordnung des ersten Ausführungsbeispiels bei der Einstellung längster Brennweite,
Fig. 6A, 6B, 6C und 6D die in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretenden Aberrationen,
Fig. 7 die Linsenanordnung eines Variolinsensystems als zweites Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite,
Fig. 8A, 8B, 8C und 8D die in der Linsenanordnung nach Fig. 7 auftretenden Aberrationen,
Fig. 9A, 9B, 9C und 9D die in dem Variolinsensystem des zweiten Ausführungsbeispiels bei einer ersten Zwischenbrennweite auftretenden Aberrationen,
Fig. 10A, 10B, 10C und 10D die in dem Variolinsensystem des zweiten Ausführungsbeispiels bei einer zweiten Zwischenbrennweite auftretenden Aberrationen,
Fig. 11 die Linsenanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels bei der Einstellung längster Brennweite,
Fig. 12A, 128, 12C und 12D die in der Linsenanordnung nach Fig. 11 auftretenden Aberrationen,
Fig. 13 die Linsenanordnung eines Variolinsensystems als drittes Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite,
Fig. 14A, 14B, 14C und 14D die in der Linsenanordnung nach Fig. 13 auftretenden Aberrationen,
Fig. 15A, 15B, 15C und 15D die in dem Variolinsensystem des dritten Ausführungsbeispiels auftretenden Aberrationen bei einer ersten Zwischenbrennweite,
Fig. 16A, 16B, 16C und 16D die in dem Variolinsensystem des dritten Ausführungsbeispiels bei einer zweiten Zwischenbrennweite auftretenden Aberrationen,
Fig. 17 die Linsenanordnung des dritten Ausführungsbeispiels bei der Einstellung längster Brennweite,
Fig. 18A, 18B, 18C und 18D die in der Linsenanordnung nach Fig. 17 auftretenden Aberrationen,
Fig. 19 die Linsenanordnung eines Variolinsensystems als viertes Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite,
Fig. 20A, 20B, 20C und 20D die in der Linsenanordnung nach Fig. 19 auftretenden Aberrationen,
Fig. 21A, 21 B, 21 C und 21 D die in dem Variolinsensystem des vierten Ausführungsbeispiels bei einer ersten Zwischenbrennweite auftretenden Aberrationen,
Fig. 22A, 22B, 22C und 22D die in dem Variolinsensystem des vierten Ausführungsbeispiels bei einer zweiten Zwischenbrennweite auftretenden Aberrationen,
Fig. 23 die Linsenanordnung des vierten Ausführungsbeispiels bei der Einstellung längster Brennweite,
Fig. 24A, 24B, 24C und 24D die in der Linsenanordnung nach Fig. 23 auftretenden Aberrationen,
Fig. 25 die Linsenanordnung eines Variolinsensystems als fünftes Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite,
Fig. 26A, 26B, 26C und 26D die in der Linsenanordnung nach Fig. 25 auftretenden Aberrationen,
Fig. 27A, 27B, 27C und 27D die in dem Variolinsensystem des fünften Ausführungsbeispiels bei einer ersten Zwischenbrennweite auftretenden Aberrationen,
Fig. 28A, 28B, 28C und 28D die in dem Variolinsensystem des fünften Ausführungsbeispiels bei einer zweiten Zwischenbrennweite auftretenden Aberrationen,
Fig. 29 die Linsenanordnung des fünften Ausführungsbeispiels bei der Einstellung längster Brennweite,
Fig. 30A, 30B, 30C und 30D die in der Linsenanordnung nach Fig. 29 auftretenden Aberrationen,
Fig. 31 eine schematische Darstellung der Verstellwege der Linsengruppen bei dem Variolinsensystem nach der Erfindung,
Fig. 32 eine weitere schematische Darstellung der Verstellwege der Linsengruppen bei dem Variolinsensystem nach der Erfindung, und
Fig. 33 eine weitere schematische Darstellung der Verstellwege der Linsengruppen bei dem Variolinsensystem nach der Erfindung.
Wie aus den in den Fig. 31 bis 33 dargestellten Verstellwegen der Linsengruppen hervorgeht, enthält das aus einer Anordnung aus drei Linsengruppen bestehende Variolinsensystem, das für eine Kompaktkamera bestimmt ist, eine negative erste Linsengruppe 10, eine positive zweite Linsengruppe 20 und eine negative dritte Linsengruppe 30, die in dieser Reihenfolge vom Objekt her angeordnet sind. Die Brennweitenänderung erfolgt durch Bewegen der ersten bis dritten Linsengruppe längs der optischen Achse.
Unter den in den Fig. 31 bis 33 angegebenen schematischen Darstellungen der Verstellwege gibt Fig. 31 ein Beispiel für Verstellwege, entlang denen bei Zwischenbrennweiten eine Umschaltbewegung der Linsengruppen erfolgt. Gemäß Fig. 31 werden die Linsengruppen 10 bis 30 bei einer Brennweitenänderung ausgehend von der Einstellung kürzester Brennweite fw hin zur Einstellung längster Brennweite ft wie folgt bewegt:
In einem ersten kurzbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zw, der von der kürzesten Brennweite fw bis zu der ersten Zwischenbrennweite fm reicht, werden die negative erste Linsengruppe 10, die positive zweite Linsengruppe 20 und die negative dritte Linsengruppe 30 auf das Objekt zu bewegt.
Bei der ersten Zwischenbrennweite fm, d. h. der vor der Umschaltung gegebenen Brennweite, werden die negative erste Linsengruppe 10, die positive zweite Linsengruppe 20 und die negative dritte Linsengruppe 30 um eine vorbestimmte Strecke zur Bildebene hin bewegt, so dass die erste Zwischenbrennweite fm in die zweite Zwischenbrennweite fm', d. h. die nach dem Umschaltvorgang gegebene Brennweite geändert wird.
In einem zweiten, langbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zt, der von der zweiten Zwischenbrennweite fm' bis zur längsten Brennweite ft reicht, werden die negative erste Linsengruppe 10, die positive zweite Linsengruppe 20 und die negative dritte Linsengruppe 30 auf das Objekt zu bewegt.
In dem Brennweitenbereich Zw halten die negative erste Linsengruppe 10 und die positive zweite Linsengruppe 20 einen vorbestimmten Abstand d1 voneinander ein (erster Zustand).
Die erste Zwischenbrennweite fm gehört zu dem ersten Brennweitenbereich Zw. Die zweite Zwischenbrennweite fm' ist festgelegt, nachdem folgende Bewegungen der Linsengruppen abgeschlossen sind:

a) Die negative erste Linsengruppe 10 und die negative dritte Linsengruppe 30 werden aus ihren der ersten Zwischenbrennweite fm entsprechenden Positionen auf das Bild zu bewegt; und
b) die negative erste Linsengruppe 10 und die positive zweite Linsengruppe 20 verringern ihren Abstand voneinander.

Bei der Brennweitenänderung wird eine Blende S gemeinsam mit der positiven zweiten Linsengruppe 20 bewegt.
In Fig. 31 sind die Verstellwege für die erste bis dritte Linsengruppe 10, 20, 30 vor und nach der Umschaltbewegung einfach als gerade Linien dargestellt. Tatsächlich entsprechen die Verstellwege jedoch nicht notwendigerweise geraden Linien. Die Fokussierung erfolgt dadurch, dass die negative erste Linsengruppe 10 und die positive zweite Linsengruppe 20 ungeachtet der Brennweitenbereiche einstückig, d. h. als Einheit bewegt werden.
Die Verstellwege für die Linsengruppen 10, 20, 30 weisen bei der ersten Zwischenbrennweite fm und der zweiten Zwischenbrennweite fm' Diskontinuitäten auf. Indem jedoch die Positionen der negativen ersten Linsengruppe 10, der positiven zweiten Linsengruppe 20 und der negativen dritten Linsengruppe 30 bei der kürzesten Brennweite fw, der ersten Zwischenbrennweite fm, der zweiten Zwischenbrennweite fm' und der längsten Brennweite ft geeignet festgelegt werden, kann man Lösungen erhalten, in denen das Bild korrekt in einer vorbestimmten Ebene erzeugt wird. Durch die diesen Lösungen entsprechenden Verstellwege der Linsengruppen kann ein Variolinsensystem angegeben werden, das miniaturisiert ist und zugleich ein hohe Brennweitenverhältnis hat.
In Fig. 32 ist dargestellt, dass die Haltepositionen der jeweiligen Linsengruppen längs der in Fig. 31 gezeigten Verstellwege stufenweise festgelegt sind. Die Positionen, in denen die jeweiligen Linsengruppen anzuhalten sind, sind in Fig. 32 durch schwarze Punkte angegeben. Diese Punkte sind jeweils durch gleichmäßig gekrümmte Linien miteinander verbunden. In der tatsächlichen mechanischen Realisierung der Verstellwege kann jede Linsengruppe längs einer solch gleichmäßig gekrümmten Linie bewegt werden.
Fig. 33 zeigt ein Beispiel für Verstellwege, bei denen keine Zwischen- oder Umschaltbrennweite vorgesehen ist. Bei einer Brennweitenänderung ausgehend von der kürzesten Brennweite hin zur längsten Brennweite bewegen sich alle Linsengruppen unter Veränderung ihres gegenseitigen Abstandes auf das Objekt zu. Die Blende S befindet sich zwischen der positiven zweiten Linsengruppe 20 und der negativen dritten Linsengruppe 30 und bewegt sich gemeinsam mit der zweiten Linsengruppe 20.
Die Bedingung (1) des Anspruchs 1 bestimmt die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe 10 bezogen auf eine in dem Brennweitenbereich vorgesehene Zwischenbrennweite.
Wie oben erläutert, ist das Variolinsensystem als Anordnung aus drei Linsengruppen ausgebildet, die eine negative, eine positive und eine negative Linsengruppe in dieser Reihenfolge vom Objekt her umfasst. Indem die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe 10 so weit erhöht wird, dass sie im Wesentlichen gleich der Brechkraft der negativen dritten Linsengruppe 30 ist, kann für eine annähernd symmetrische Brechkraftverteilung gesorgt werden, so dass die Verzeichnung und andere unerwünschte optische Eigenschaften gut korrigiert werden können.
Wird die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe 10 so stark, dass |(fw.ft)^1/2/f1| die untere Grenze der Bedingung (1) unterschreitet, so ist zwar eine ausreichende hintere Schnittweite bei der Einstellung kürzester Brennweite gewährleistet, jedoch ist die Gesamtlänge des Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite vergleichsweise groß.
Ist die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe 10 so schwach, dass |(fw.ft)^1/2/f1| die obere Grenze der Bedingung (1) überschreitet, so muss der Abstand zwischen der negativen ersten Linsengruppe 10 und der positiven zweiten Linsengruppe 20 vergrößert werden, um bei der Einstellung kürzester Brennweite die gewünschte hintere Schnittweite zu gewährleisten. Dadurch wird der Durchmesser der negativen ersten Linsengruppe 10 groß.
Die Bedingung (2) des Anspruchs 1 bestimmt das Verhältnis der aus den Brennweiten der negativen ersten Linsengruppe 10 und der positiven zweiten Linsengruppe 20 zusammengesetzten Brennweite bei der Einstellung kürzester Brennweite zu der entsprechenden zusammengesetzten Brennweite bei der Einstellung längster Brennweite.
Unterschreitet f12t/f12w die untere Grenze der Bedingung (2), so ist die mit der Beweglichkeit der ersten und der zweiten Linsengruppe 10, 20 einhergehende Wirkung deutlich herabgesetzt, so dass es schwierig wird, einen weiten Bildfeldwinkel und ein hohes Brennweitenverhältnis zu erreichen.
Überschreitet f12t/f12w die obere Grenze der Bedingung (2), so nimmt der Unterschied in den Verstellstrecken der negativen ersten Linsengruppe 10 und der positiven zweiten Linsengruppe 20 bei der Brennweitenänderung zu, so dass der Durchmesser der negativen ersten Linsengruppe 10 groß wird und eine weitere Miniaturisierung des Variolinsensystems erschwert ist.
Die Bedingung (3) des Anspruchs 2 bestimmt den Abstand zwischen der am weitesten objektseitig angeordneten Linsenfläche der negativen ersten Linsengruppe 10 und der am weitesten bildseitig angeordneten Linsenfläche der positiven zweiten Linsengruppe 20 bei der Einstellung kürzester Brennweite.
Unterschreitet LD_12W/fw die untere Grenze der Bedingung (3), so wird der Abstand zwischen der negativen ersten Linsengruppe 10 und der positiven zweiten Linsengruppe 20 klein. Infolgedessen wird die hintere Schnittweite bei der Einstellung kürzester Brennweite sehr kurz.
Überschreitet LD_12W/fw die obere Grenze der Bedingung (3), so entfernt sich die Eintrittspupille bei der Einstellung kürzester Brennweite von der negativen ersten Linsengruppe 10. Infolgedessen nimmt der Durchmesser der negativen ersten Linsengruppe 10 zu, was die Miniaturisierung des Variolinsensystems in radialer Richtung erschwert.
Die Bedingung (4) des Anspruchs 2 bestimmt die Größe der Änderung, die zwischen der Einstellung kürzester Brennweite und der Einstellung längster Brennweite in dem Abstand zwischen der negativen ersten Linsengruppe 10 und der positiven zweiten Linsengruppe 20 auftritt.
Unterschreitet Δ/ft die untere Grenze der Bedingung (4), so nimmt die mit der Relativbewegung zwischen der negativen ersten Linsengruppe 10 und der positiven zweiten Linsengruppe 20 einhergehende Zoom- oder Brennweitenänderungswirkung ab. Infolgedessen wird es schwierig, ein hohes Brennweitenverhältnis zu erreichen. Um ein höheres Brennweitenverhältnis zu erreichen, muss in diesem Fall die Verstellstrecke für jede Linsengruppe verlängert werden, wodurch die Gesamtlänge des Variolinsensystems zunimmt.
Überschreitet Δ/ft die obere Grenze der Bedingung (4), so nimmt der Abstand zwischen der negativen ersten Linsengruppe 10 und der positiven zweiten Linsengruppe 20 zu, und auch der Durchmesser der negativen ersten Linsengruppe 10 wird größer.
Um ein höheres Brennweitenverhältnis durch eine kürzere relative Verstellstrecke zwischen der negativen ersten Linsengruppe 10 und der positiven zweiten Linsengruppe 20 zu erreichen, müssen die negative Brechkraft der ersten Linsengruppe 10 und die positive Brechkraft der zweiten Linsengruppe 20 verstärkt werden, wie aus Bedingung (1) hervorgeht. Um ferner die außeraxialen Aberrationen wie Koma und Astigmatismus zu verringern, erfüllt der auf die d-Linie bezogene Brechungsindex eines in der negativen ersten Linsengruppe 10 enthaltenen negativen Linsenelementes vorzugsweise die Bedingung (7) des Anspruchs 6.
Unterschreitet N1G die untere Grenze der Bedingung (7), so nimmt der negative Wert der Petzvalsumme zu, wodurch die außeraxiale Abbildungsleistung schlechter wird.
Die positive zweite Linsengruppe 20 enthält vorzugsweise mindestens zwei positive Linsenelemente. Indem die am weitesten bildseitig angeordnete Linsenfläche der positiven zweiten Linsengruppe 20 asphärisch ausgebildet ist, kann über den gesamten Brennweitenbereich die sphärische Aberration gut korrigiert werden.
Die Fokussierung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die negative erste Linsengruppe 10 und die positive zweite Linsengruppe 20 längs der optischen Achse einstückig, d. h. als Einheit bewegt werden.
Um die Kamera weiter zu miniaturisieren, ist es wünschenswert, dass die Fokussierlinsengruppe klein und leicht ist und nur eine kurze Verstellstrecke aufweist. Es ist zwar möglich, die Fokussierung allein durch die negative erste Linsengruppe 10 vorzunehmen. Um jedoch die Verstellstrecke der Fokussierlinsengruppe zu verringern, ist es von Vorteil, wenn die negative erste Linsengruppe 10 und die positive zweite Linsengruppe 20 einstückig bewegt werden. Durch eine solche einstückige Bewegung der ersten und der zweiten Linsengruppe 10, 20 kann eine Verschlechterung der Abbildungsleistung bei einer Nahaufnahmen weitgehend vermieden werden.
Im Folgenden werden numerische Daten für die Ausführungsbeispiele angegeben. In den Diagrammen der chromatischen Aberration (chromatische Längsaberration), dargestellt durch die sphärische Aberration, bezeichnen die durchgezogene Linie und die beiden gestrichelten Linien jeweils die sphärische Aberration bei der d-, der g- bzw. der C-Linie. Entsprechend bezeichnen in den Diagrammen der chromatischen Queraberration die beiden gestrichelten Linien jeweils den Abbildungsmaßstab (Vergrößerung) bei der g- bzw. der C-Linie. Die d-Linie fällt als Basislinie mit der Ordinate zusammen. S bezeichnet das Sagittalbild und M das Meridionalbild. In den Tabellen bezeichnet F_NO die f-Zahl, f die Brennweite des gesamten Variolinsensystems, W den halben Bildfeldwinkel (°), f_B die hintere Schnittweite, r den Krümmungsradius, d die Linsenelementdicke bzw. den Abstand zwischen den Linsenelementen, Nd den Brechungsindex bei der d-Linie und ν die Abbe-Zahl.
Eine zur optischen Achse rotationssymmetrische, asphärische Fläche ist wie folgt definiert:
X = cy²/(1 + [1 - {1 + K}c²y²]^1/2) + A4y⁴ + A6y⁶ + A8y⁸ + A10y¹⁰ . . .
worin
c die Krümmung (1/r) der asphärischen Fläche im Scheitel,
y den Abstand von der optischen Achse,
K den Kegelschnittkoeffizienten, sowie
A4 einen Asphären-Koeffizienten vierter Ordnung,
A6 einen Asphären-Koeffizienten sechster Ordnung,
A8 einen Asphären-Koeffizienten achter Ordnung, und
A10 einen Asphären-Koeffizienten zehnter Ordnung bezeichnet.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems gemäß erstem Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite. Die Fig. 2A bis 2D zeigen die in der Linsenanordnung nach Fig. 1 auftretenden Aberrationen. Die Fig. 3A bis 3D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei einer ersten Zwischenbrennweite (fm = 50,0; Brennweite vor dem Umschalten) auftreten. Die erste Zwischenbrennweite liegt in dem kurzbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zw. Die Fig. 4A bis 4D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei einer zweiten Zwischenbrennweite (fm' = 70,0; Brennweite nach dem Umschalten) auftreten. Die zweite Zwischenbrennweite liegt in dem langbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich. Fig. 5 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite. Die Fig. 6A bis 6D zeigen die in der Linsenanordnung nach Fig. 5 auftretenden Aberrationen. In Tabelle 1 sind die numerischen Daten des ersten Ausführungsbeispiel angegeben.
Die Flächen mit den Nr. 1 bis 3 bilden die negative erste Linsengruppe 10, die Flächen mit den Nr. 4 bis 8 die positive zweite Linsengruppe 20 und die Flächen mit den Nr. 9 bis 12 die negative dritte Linsengruppe 30.
Die negative erste Linsengruppe 10 enthält ein negatives Linsenelement und ein mit diesem verkittetes positives Linsenelement.
Die positive zweite Linsengruppe 20 enthält ein positives Linsenelement und ein mit diesem verkittetes negatives Linsenelement sowie ein positives Linsenelement, die in dieser Reihenfolge vom Objekt her angeordnet sind.
Die negative dritte Linsengruppe 30 enthält ein positives Linsenelement und ein negatives Linsenelement, die in dieser Reihenfolge vom Objekt her angeordnet sind.
Die Blende S ist in einem Abstand von 0,40 mm hinter der positiven zweiten Linsengruppe 20 (Fläche Nr. 8) angeordnet. Tabelle 1

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 7 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems gemäß zweitem Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite. Die Fig. 8A bis 8D zeigen in der Linsenanordnung nach Fig. 7 auftretenden Aberrationen. Die Fig. 9A bis 9D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei einer ersten Zwischenbrennweite (fm = 50,0; Brennweite vor dem Umschalten) auftreten. Die erste Zwischenbrennweite liegt in dem kurzbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zw. Die Fig. 10A bis 10D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei einer zweiten Zwischenbrennweite (fm' = 70,0; Brennweite nach dem Umschalten) auftreten. Die zweite Zwischenbrennweite liegt in dem langbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zt. Fig. 11 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite. Die Fig. 12A bis 12D zeigen die in der Linsenanordnung nach Fig. 11 auftretenden Aberrationen. In Tabelle 2 sind die numerischen Daten des zweiten Ausführungsbeispiels angegeben.
Die Flächen mit den Nr. 1 und 2 bilden die negative erste Linsengruppe 10, die Flächen mit den Nr. 3 bis 7 die positive zweite Linsengruppe 20 und die Flächen mit den Nr. 8 bis 11 die negative dritte Linsengruppe 30.
Die dem zweiten Ausführungsbeispiel zugrundeliegende Linsenanordnung ist die gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel, abgesehen davon, dass die negative erste Linsengruppe 10 ein einzelnes negatives Linsenelement umfasst. Die Blende S ist in einem Abstand von 0,40 mm hinter der zweiten Linsengruppe 20 (Fläche Nr. 7) angeordnet. Tabelle 2

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 13 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems gemäß drittem Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite. Die Fig. 14A bis 14D zeigen die in der Linsenanordnung nach Fig. 13 auftretenden Aberrationen. Die Fig. 15A bis 15D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei einer ersten Zwischenbrennweite (fm = 50,0; Brennweite vor dem Umschalten) auftreten. Die erste Zwischenbrennweite liegt in dem kurzbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zw. Die Fig. 16A bis 16D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei einer zweiten Zwischenbrennweite (fm' = 70,0; Brennweite nach dem Umschalten) auftreten. Die zweite Zwischenbrennweite liegt in dem langbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zt. Fig. 17 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite. Die Fig. 18A bis 18D zeigen die in der Linsenanordnung nach Fig. 17 auftretenden Aberrationen. In Tabelle 3 sind die numerischen Daten des dritten Ausführungsbeispiels angegeben.
Die Flächen mit den Nr. 1 bis 3 bilden die negative erste Linsengruppe 10, die Flächen mit den Nr. 4 bis 8 die positive zweite Linsengruppe 20 und die Flächen mit den Nr. 9 bis 12 die negative dritte Linsengruppe 30. Die dem dritten Ausführungsbeispiel zugrundeliegende Linsenanordnung ist die gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Blende S befindet sich in einem Abstand von 0,40 mm hinter der zweiten Linsengruppe 20 (Fläche Nr. 8). Tabelle 3

Ausführungsbeispiel 4

Fig. 19 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems gemäß viertem Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite. Die Fig. 20A bis 20D zeigen die in der Linsenanordnung nach Fig. 19 auftretenden Aberrationen. Die Fig. 21A b is 21 D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei einer ersten Zwischenbrennweite (fm = 50,0; Brennweite vor dem Umschalten) auftreten. Die erste Zwischenbrennweite liegt in dem kurzbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zw. Die Fig. 22A bis 22D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei einer zweiten Zwischenbrennweite (fm' = 70,0; Brennweite nach dem Umschalten) in dem langbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zt auftreten. Fig. 23 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite. Die Fig. 24A bis 24D zeigen die in der Linsenanordnung nach Fig. 23 auftretenden Aberrationen. In Tabelle 4 sind die numerischen Daten des vierten Ausführungsbeispiels angegeben.
Die Flächen mit den Nr. 1 bis 3 bilden die negative erste Linsengruppe 10, die Flächen mit den Nr. 4 bis 8 die positive zweite Linsengruppe 20 und die Flächen mit den Nr. 9 bis 12 die negative dritte Linsengruppe 30. Die dem vierten Ausführungsbeispiel zugrundeliegende Linsenanordnung ist die gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Blende S ist in einem Abstand von 0,40 mm hinter der zweiten Linsengruppe 20 (Fläche Nr. 8) angeordnet. Tabelle 4

Ausführungsbeispiel 5

Fig. 25 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems gemäß fünftem Ausführungsbeispiel bei der Einstellung kürzester Brennweite. Die Fig. 26A bis 26D zeigen die in der Linsenanordnung nach Fig. 25 auftretenden Aberrationen. Die Fig. 27A bis 27D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei einer ersten Zwischenbrennweite (fm = 50,0; Brennweite vor dem Umschalten) auftreten. Die erste Zwischenbrennweite liegt in dem kurzbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zw. Die Fig. 28A bis 28D zeigen die Aberrationen, die in dem Variolinsensystem bei der zweiten Zwischenbrennweite (fm' = 70,0; Brennweite nach dem Umschalten) auftreten. Die zweite Zwischenbrennweite liegt in dem langbrennweitigen Zoom- oder Brennweitenbereich Zt. Fig. 29 zeigt die Linsenanordnung des Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite. Die Fig. 30A bis 30D zeigen die in der Linsenanordnung nach Fig. 29 auftretenden Aberrationen. In Tabelle 5 sind die numerischen Daten des fünften Ausführungsbeispiels angegeben.
Die Flächen mit den Nr. 1 bis 3 bilden die negative erste Linsengruppe 10, die Flächen mit den Nr. 4 bis 8 die positive zweite Linsengruppe 20 und die Flächen mit den Nr. 9 bis 12 die negative dritte Linsengruppe 30. Die in dem fünften Ausführungsbeispiel vorgesehene Linsenanordnung ist im Grunde die gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Blende S ist in einem Abstand von 0,40 mm hinter der zweiten Linsengruppe 20 (Fläche Nr. 8) angeordnet. Tabelle 5
In Tabelle 6 sind für jedes Ausführungsbeispiel die auf die einzelnen Bedingungen bezogenen numerischen Werte angegeben. Tabelle 6
Wie aus Tabelle 6 hervorgeht, erfüllen das erste und das dritte bis fünfte Ausführungsbeispiel die Bedingungen (1) bis (7). Das zweite Ausführungsbeispiel erfüllt die Bedingung (1) bis (6). Wie ferner aus den Aberrationsdiagrammen hervorgeht, sind die verschiedenen Aberrationen vergleichsweise gut korrigiert.
Das erste bis fünfte Ausführungsbeispiel werden jeweils für ein Variolinsensystem angewendet, das die in Fig. 31 und in Fig. 32 gezeigten Zoom- oder Verstellwege aufweist. Die Erfindung kann jedoch auch auf ein Variolinsensystem angewendet werden, das die in Fig. 33 gezeigten Zoom- oder Verstellwege aufweist. Die in Fig. 33 gezeigten Verstellwegen sehen keine Umschaltposition für die Brennweite vor.
Die Erfindung stellt ein Variolinsensystem mit folgenden Eigenschaften bereit:

Claims

1. Variolinsensystem, umfassend eine negative erste Linsengruppe (10), eine positive zweite Linsengruppe (20) und eine negative dritte Linsengruppe (30), die in dieser Reihenfolge vom Objekt her angeordnet sind, wobei die Brennweitenänderung durch Ändern der gegenseitigen Abstände von erster (10), zweiter (20) und dritter Linsengruppe (30) durchführbar ist, und folgende Bedingungen erfüllt sind:

1,9 < |(fw.ft)^1/2/f1| < 2,9 (f1 < 0) (1)

1,0 < f12t/f12w < 1,8 (2)

worin
fw die Brennweite des gesamten Variolinsensystems bei der Einstellung kürzester Brennweite,
ft die Brennweite des gesamten Variolinsensystems bei der Einstellung längster Brennweite,
f1 die Brennweite der negativen ersten Linsengruppe (10),
f12w die aus den Brennweiten der negativen ersten Linsengruppe (10) und der positiven zweiten Linsengruppe (20) zusammengesetzte Brennweite bei der Einstellung kürzester Brennweite, und
f12t die aus den Brennweiten der negativen ersten Linsengruppe (10) und der positiven zweiten Linsengruppe (20) zusammengesetzte Brennweite bei der Einstellung längster Brennweite bezeichnet.

2. Variolinsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

0,3 < LD_12W/fw < 0,8 (3)

0,01 < Δ/ft < 0,1 (4)

worin
LD_12W den Abstand zwischen der am weitesten objektseitig angeordneten Fläche der negativen ersten Linsengruppe (10) und der am weitesten bildseitig angeordneten Fläche der positiven zweiten Linsengruppe (20) bei der Einstellung kürzester Brennweite, und
Δ den Wert bezeichnet, mit dem sich der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe (10) und der zweiten Linsengruppe (20) zwischen der Einstellung kürzester Brennweite und der Einstellung längster Brennweite ändert.

3. Variolinsensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierung durch Bewegen der negativen ersten Linsengruppe (10) und der positiven zweiten Linsengruppe (20) als Einheit durchführbar ist.

4. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:

ω > 40° (5)

worin
ω den halben Bildfeldwinkel bezogen auf eine Bildhöhe von 21,6 mm bei der Einstellung kürzester Brennweite bezeichnet.

5. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:

Z > 3,5 (6)

worin

Z = ft/fw.

6. Variolinsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:

N1G > 1,82 (7)

worin
N1G den maximalen Brechungsindex eines in der negativen ersten Linsengruppe (10) enthaltenen negativen Linsenelementes bezogen auf die d-Linie bezeichnet.