DE8916169U1 - Varifocal lens for one camera - Google Patents
Varifocal lens for one cameraInfo
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Description
G 89 16 169.6 61 770 p-f5G 89 16 169.6 61 770 p-f5
Asahi Kogaku Kogyo K.K. 05.08.1994Asahi Kogaku Kogyo K.K. 05.08.1994
Varioobjektiv für eine KameraVario lens for a camera
Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv für eine Kamera, vorzugsweise für eine Kompaktkamera.The invention relates to a zoom lens for a camera, preferably for a compact camera.
Bekanntlich können an ein Varioobjektiv für eine Kompaktkamera hinsichtlich der hinteren Schnittweite geringere Anforderungen gestellt werden als an ein Varioobjektiv für eine einäugige Spiegelreflexkamera.As is well known, a zoom lens for a compact camera can have lower requirements in terms of rear focal length than a zoom lens for a single-lens reflex camera.
Die folgenden vier Arten von Varioobjektiven werden herkömmlicherweise in Kompaktkameras verwendet:The following four types of zoom lenses are commonly used in compact cameras:
(I) Ein Zwei-Gruppen-System eines Tele-Typs, das aus einer ersten Linsengruppe mit positiver Brennweite und mit Blendenposition und einer zweiten Linsengruppe mit negativer Brennweite besteht. Derartige Linsensysteme sind in JP-A-56-128911, (die verwendete Bezeichnung "JP-A" bedeutet hier: "ungeprüfte japanische Patentanmeldung"); JP-A-57-201213, JP-A-62-90611 und JP-A-62-264019 offenbart;(I) A two-group system of a telephoto type consisting of a first lens group having a positive focal length and having an aperture position and a second lens group having a negative focal length. Such lens systems are disclosed in JP-A-56-128911, (the term "JP-A" used herein means "unexamined Japanese patent application"); JP-A-57-201213, JP-A-62-90611 and JP-A-62-264019 ;
(II) Ein Drei-Gruppen-System, das eine Modifikation des Zwei-Gruppen-Systems (I) ist und das aus einer ersten Linsengruppe mit positiver Brennweite und Blendenposition, einer zweiten Linsengruppe mit positiver Brennweite und einer dritten Linsengruppe mit negativer Brennweite besteht und in JP-A-58-184916 offenbart ist;(II) A three-group system which is a modification of the two-group system (I) and which consists of a first lens group having a positive focal length and aperture position, a second lens group having a positive focal length and a third lens group having a negative focal length and is disclosed in JP-A-58-184916;
(III) Einem Vier-Gruppen-System, das aus einer ersten Linsengruppe mit positiver Brennweite, einer zweiten Linsengruppe mit negativer Brennweite, einer dritten Linsengruppe mit positiver Brennweite und einer vierten Linsengruppe mit negativer Brennweite besteht, wie in JP-A-60-57814 offenbart; und(III) A four-group system consisting of a first lens group with a positive focal length, a second lens group with a negative focal length, a third lens group with a positive focal length and a fourth lens group with a negative focal length as disclosed in JP-A-60-57814; and
(IV) Einem Drei-Gruppen-System, das eine Modifikation des Vier-Gruppen-Systems gemäß (III) darstellt, bei dem die zweite und dritte Linsengruppe in einer gemeinsamen Linsengruppe integriert sind, wie in JP-A-62-78522 offenbart ist.(IV) A three-group system which is a modification of the four-group system according to (III) in which the second and third lens groups are integrated into a common lens group, as disclosed in JP-A-62-78522.
Die zuvor beschriebenen herkömmlichen Varioobjektiv besitzen die folgenden SchwierigkeitenThe conventional zoom lenses described above have the following difficulties
Zum Zwei-Gruppen-System (I) sind zahlreiche Versionen vorgeschlagen worden. Obwohl das System eine sehr einfache (optisch) .LinsenzusammenstellungNumerous versions of the two-group system (I) have been proposed. Although the system is a very simple (optically) .lens composition
verwendet, leidet diese Art von Varioobjektiv unter '.;> dem Nachteil, daß die erste und zweite Linsengruppe, insbesondere die zweite Linsengruppe um eine große Strecke während des Zoom-Vorgangs bewegt werden müssen, was Schwierigkeiten bei der Auslegung einer effektiver^ Mechanik mit sich bringt.used, this type of zoom lens suffers from the disadvantage that the first and second lens groups, especially the second lens group, must be moved a long distance during the zooming process, which presents difficulties in designing an effective mechanism.
Das Drei-Gruppen-System (II) unterscheidet sich vom Zwei-Gruppen-System (I) nur darin, daß die erste Linsengruppe in zwei sammelnde Einheiten geteilt ist, so daß der Weg der erforderlichen Linsenbewegung in keiner Weise kleiner ist als beim ersten Typ.The three-group system (II) differs from the two-group system (I) only in that the first lens group is divided into two collecting units, so that the path of the required lens movement is in no way smaller than in the first type.
Das Vier-Gruppen-System (III) zeigt einen kleineren Betrag der Linsenbewegung als die ersten beiden Typen.The four-group system (III) shows a smaller amount of lens movement than the first two types.
Zurückgehend auf den komplexen Aufbau aufgrund der Verwendung der vier Linsengruppen und zurückgehend auf die starke, durch die einzelnen Linsengruppen, insbesondere der zweiten und dritten Linsengruppe, vorgegebene Brechkraft/ kann eine schlechte Verarbeitung bei der Herstellung der Linsen wesentliche nachteilige Wirkungen auf die Systemeigenschaften hervorrufen, so daß bei der Herstellung der Linsen mit größter Sorgfalt vorgegangen werden muß.Due to the complex structure resulting from the use of four lens groups and the strong refractive power provided by the individual lens groups, particularly the second and third lens groups, poor workmanship during the manufacture of the lenses can have significant adverse effects on the system properties, so that the greatest care must be taken during the manufacture of the lenses.
Das Drei-Gruppen-System (IV) erfordert einen ähnlich kleinen Betrag der Linsenbewegung, wie das Vier-Gruppen-System (III), jedoch leidet es unter in größerem Maß an Störung der Eigenschaften der einzelnen Linsengruppen als die Typen (I) und (II) falls schlechte Verarbeitung während der Linsenherstellung auftritt.The three-group system (IV) requires a similarly small amount of lens movement as the four-group system (III), but it suffers from a greater degree of disturbance of the properties of the individual lens groups than types (I) and (II) if poor workmanship occurs during lens manufacture.
Dies Systeme (III) und (IV) haben ein gemeinsames Problem darin, daß die Linsen der ersten Gruppe einen größeren Durchmesser als die Systeme (I) und (II) aufweisen.These systems (III) and (IV) have a common problem in that the lenses of the first group have a larger diameter than systems (I) and (II).
Das Varioobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt das Verfahren des Zoom-Vorgangs, das in dem herkömmlichen Zwei-Gruppen-System (I) verwendet wird. Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat bereits zuvor mehrere Versionen des Systems (.1) vor.ges.chlag,en, .die eineThe zoom lens according to the present invention uses the method of zooming operation used in the conventional two-group system (I). The applicant of the present invention has previously proposed several versions of the system (I) which have a
kleinere Linsenlänge trotz vergrößerter hinterer Schnittweite verwenden und die ebenfalls im Hinblick auf die Reduzierung dersmaller lens length despite increased rear focal length and which also with regard to reducing the
im Vergleich zu anderen Varioobjektiven Zwei-Gruppen-Typs, in dem die Brechkraft der einzelnen Linsengruppen erhöht wird, insbesondere indem die zerstreuende Brechkraft der zweiten Linsengruppe erhöht wird, um den Betrag der Bewegung zu verkleinern. Ein Beispiel dieses System-Typs ist in JP-A-62-264019 beschrieben (im folgenden als "frühere Erfindung" bezeichnet). Diese frühere Erfindung ist jedoch imcompared to other zoom lenses, two-group type in which the refractive power of the individual lens groups is increased, in particular by increasing the dispersive power of the second lens group to reduce the amount of movement. An example of this type of system is described in JP-A-62-264019 (hereinafter referred to as "previous invention"). However, this previous invention is in
Hinblick auf die Kosten nachteilig/ da sie nicht weniger als acht Linsenenelemnte erfordert, was mit dem Ziel, ein Zoom-Verhältnis von ungefähr zwei zu erreichen, zuviel ist,disadvantageous in terms of cost/ as it requires no less than eight lens elements, which is too many for the purpose of achieving a zoom ratio of approximately two,
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Varioobjektiv vorzugsweise für eine Kompaktkamera zu schaffen, das einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist, günstig herstellbar ist und eine gute Kompensation von Abbildungsfehlern ermöglicht.The present invention is based on the object of creating a zoom lens, preferably for a compact camera, which has a simple and compact design, is inexpensive to manufacture and enables good compensation of imaging errors.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further developments of the invention emerge from the subclaims.
Ein erfindungsgemäßes Varioobjektiv kann, beginnend auf der Gegenstandsseite, umfassen: Eine erste Linserigruppe mit positiver Brennweite und eine zweite Linsengruppe mit negativer Brennweite, wobei der Zoomvorgang durch die Justierung des Abstands zwischen den beiden Zoom-Linsengruppen durchgeführt wird. Die erste Linsengruppe mit positiver Brennweite ist, beginnend auf der Gegenstandsseite, aus einer ersten Linseneinheit mit kleiner Brechkraft, die eine positive oder negative Brennweite besitzt, und einer zweiten Linseneinheit mit positiver Brennweite zusammengesetzt. Die erste Linseneinheit weist einenA zoom lens according to the invention can comprise, starting on the object side: a first lens group with a positive focal length and a second lens group with a negative focal length, wherein the zooming process is carried out by adjusting the distance between the two zoom lens groups. The first lens group with a positive focal length is composed, starting on the object side, of a first lens unit with a small refractive power, which has a positive or negative focal length, and a second lens unit with a positive focal length. The first lens unit has a
Zwei-Gruppen-Zwei-Elemente-Aufbau auf, der beginnend auf der Gegenstandsseite besteht aus einem ersten sammelnden Meniskuslinsenelement, das eine zum Gegenstand hin gerichtete konvexe Oberfläche mit starker Krümmung aufweist, und einem zweiten Meniskuslinsenelement großer Dicke, das eine konkave Oberfläche mit starker Krümmung auf der Gegenstandsseite und einer konvexen Oberfläche mit starker Krümmung auf der Bildebenenseite aufweist. DieTwo-group, two-element structure, which, starting on the object side, consists of a first collecting meniscus lens element which has a convex surface with a strong curvature directed towards the object, and a second meniscus lens element of great thickness which has a concave surface with a strong curvature on the object side and a convex surface with a strong curvature on the image plane side. The
erste Linsengruppe erfüllt die folgenden Bedingungen:first lens group meets the following conditions:
(!) lfiG/fial < °·35 (!) l f iG /f i a l < °· 35
(2) 0.1 < d3/fs < 0.35(2) 0.1 < d 3 /f s < 0.35
(3) 0.8 < hxl/hx4< 1.0 darin ist(3) 0.8 < h xl /h x4 < 1.0 where
£&Aacgr;&Ggr;, die Brennweite der ersten Linsengruppe; f die Brennweite der. ersten Linseneinheit d_ die Dicke des zweiten Meniskuslinsenelements £ ΔΓ is the focal length of the first lens group; f is the focal length of the first lens unit; d_ is the thickness of the second meniscus lens element
f_, die Brennweite des Gesamtsystems imf_, the focal length of the entire system in
Weitwinkelbereich;wide angle range;
h , die Höhe, bei der achsenparallele Lichtstrahlenh , the height at which axis-parallel light rays
die Linsenoberfläche (erste Oberfläche) der ersten Linseneinheit schneiden, die am nächsten zum Gegenstand liegt; undintersect the lens surface (first surface) of the first lens unit that is closest to the object; and
h . die Höhe, bei der achsenparallelen Lichtstrahlen die Linsenoberfläche (vierte Oberfläche) der ersten Linseneinheit schneiden, die dem Bild am nächsten liegt.h . the height at which axis-parallel light rays intersect the lens surface (fourth surface) of the first lens unit closest to the image.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfüllt das erste sammelnde Meniskuslinsenelement in der ersten Linseneinheit die folgende Bedingung:In a preferred embodiment, the first collecting meniscus lens element in the first lens unit satisfies the following condition:
(4) 0 < f /f. < 0.5(4) 0 < f /f. < 0.5
wobei f, die Brennweite des Linsenelements ist.where f is the focal length of the lens element.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel besitztIn another preferred embodiment,
das erste sammelnde Meniskuslinsenelement eine asphärische Oberfläche.the first collecting meniscus lens element has an aspherical surface.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste sammelnde Meniskuslinsenelement eine Kunststoff linse mit einer asphärischen Oberfläche und erfüllt die folgende Bedingung:In a further preferred embodiment, the first collecting meniscus lens element is a plastic lens with an aspherical surface and satisfies the following condition:
(4') 0 < fg/fjL < 0.3.(4') 0 < fg/fjL < 0.3.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Linseneinheit eine verklebte sammelnde Linse mit einer divergenten Oberfläche mit großer Brechkraft/ die aus einem bikonvexen Sammellinsenelement und einem zerstreuenden Meniskuslinsenelement aufgebaut ist/ das eine konkave Oberfläche mit großer Krümmung auf der Gegenstandsseite besitzt.In a further preferred embodiment, the second lens unit is a bonded collecting lens with a divergent surface with high refractive power, which is constructed from a biconvex collecting lens element and a diverging meniscus lens element, which has a concave surface with high curvature on the object side.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Linsengruppe, beginnend auf der Gegenstandsseite, aus einem sammelnden Linsenelement mit einer zur Bildebene gerichteten konvexen Oberfläche mit starker Krümmung und zwei sammelnden Meniskuslinsenelementen aufgebaut, die eine zum Gegenstand gerichtete konkave Oberfläche mit starker Krümmung aufweisen.In a further preferred embodiment, the second lens group, starting on the object side, is made up of a collecting lens element with a convex surface with a strong curvature directed towards the image plane and two collecting meniscus lens elements which have a concave surface with a strong curvature directed towards the object.
Die Erfindung geht aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den dazu gehörenden Zeichnungen deutlicher hervor, in denen zeigt:The invention will become clearer from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
Fig. 1, 3, 4, 7 und 9 vereinfachte .QuerschnittsansichtenFig. 1, 3, 4, 7 and 9 simplified cross-sectional views
des varioobjektives in* Weitwinkelbereich, die entsprechend den Beispielen 1 bis 5 der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind;of the zoom lens in * wide angle range, which are constructed according to Examples 1 to 5 of the present invention;
Fig. 2(a), 4(a), 6Ca),Fig. 2(a), 4(a), 6Ca),
8(a), 10(a) graphische Darstellung der8(a), 10(a) graphical representation of
Aberrationakurven, die mit denAberration curves that correspond to the
Varioobjektiven der Beispiele 1 bis 5 in der Weitwinkeleinstellung erzielt werden;Vario lenses of examples 1 to 5 in the wide-angle setting ;
Fig. 2<b),.4(b),Fig. 2(b),.4(b),
8(b), 10(b) Diagramme der8(b), 10(b) Diagrams of the
Aberr.ationskurven, die mit denAberr.ation curves that match the
Varioobjektiven der Beispiele 1 bis 5 bei einer mittleren Brennweite erzielt werden; undzoom lenses of Examples 1 to 5 at a medium focal length ; and
Fig. 2(C), 4(c), 6(c),Fig. 2(C), 4(c), 6(c),
8(c) und 10(c) Diagramme der8(c) and 10(c) Diagrams of the
Aberrationskurven, die mit denAberration curves that correspond to the
Varioobjektiven der Beispiele 1 bis 5 im Telebereich (enger Winkel) erzielt werden.Vario lenses of examples 1 to 5 in the telephoto range (narrow angle) can be achieved.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden beschrieben.A first embodiment of the invention is described below.
Das erfindungsgemäße Varioobjektiv umfaßt, beginnend auf der Gegenstandsseite eine erste Linsengruppe mit positiver Brennweite und eine zweite Linsengruppe mit negativer Brennweite, wobei der Zoom-Vorgang erzielt wird durch Justierung des Abstands zwischen den beiden Linsengruppen. Die erste Linsengruppe mit positiver Brennweite ist, beginnend auf der Gegenstandsweite, zusammengesetzt aus einer Linseneinheit la mit kleiner Brechkraft, die eine positive oder negative Brennweite besitzt, und einer weiteren Linseneinheit Ib mit positiverThe zoom lens according to the invention comprises, starting on the object side, a first lens group with a positive focal length and a second lens group with a negative focal length, whereby the zooming process is achieved by adjusting the distance between the two lens groups. The first lens group with a positive focal length is, starting on the object side, composed of a lens unit la with a small refractive power, which has a positive or negative focal length, and a further lens unit Ib with a positive
Brennweite. Die Linseneinheit la weist einen Zwei-Gruppen-Zwei-Elemente-Aufbau auf und besteht/ beginnend auf der Gegenstandsseite, aus einem ersten sammelnden Meniskuslinsenelement mit einer zum Gegenstand gerichteten konvexen Oberfläche großer Krümmung und einem zweiten Meniskuslinsenelement großer Dicke, das eine konkave Oberfläche mit großer Krümmung auf der Gegenstandsseite und eine konvexe Oberfläche mit großer Krümmung auf der bildebenenseite aufweist. Die erste Linsengruppe erfüllt die folgenden Bedingungen:Focal length. The lens unit la has a two-group, two-element structure and consists/starting on the object side, of a first collecting meniscus lens element with a convex surface of large curvature directed towards the object and a second meniscus lens element of large thickness which has a concave surface with large curvature on the object side and a convex surface with large curvature on the image plane side. The first lens group satisfies the following conditions:
al < °·35 al < °· 35
(2) 0.1 < d3/fg < 0.35(2) 0.1 < d 3 /f g < 0.35
(3) 0.8 < hxl/hx4< 1.0(3) 0.8 < hxl / hx4 < 1.0
darin istin it is
f1G die Brennweite der ersten Linsengruppe;f 1G is the focal length of the first lens group;
f, die Brennweite der ersten Linseneinheit (Untergruppe)f, the focal length of the first lens unit (subgroup)
d., die Dicke des zweiten Meniskuslinsenelements;d., the thickness of the second meniscus lens element;
fo die Brennweite des Gesamtsystems im Weitwinkelbereich;f o the focal length of the entire system in the wide-angle range;
h , die Höhe, bei der paraaxiale Lichtstrahlen die Linsenoberfläche (erste Oberfläche) der ersten Linseneinheit schneiden, die am nächsten zum Gegenstand ist; undh , the height at which paraaxial light rays intersect the lens surface (first surface) of the first lens unit closest to the object; and
h . die Höhe, bei der paraaxiale Lichtstrahlen die Linsenoberfläche (vierte Oberfläche) der ersten Linseneinheit schneiden, die dem Bild am nächsten ist.i.e. the height at which paraxial light rays intersect the lens surface (fourth surface) of the first lens unit closest to the image.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfüllt das erste sammelnde Meniskuslinsenelement in der ersten Linseneinheit die folgende Bedingung:In a preferred embodiment, the first collecting meniscus lens element in the first lens unit satisfies the following condition:
(4) 0 < fg/^ < 0.5(4) 0 < fg/^ < 0.5
wobei f. die Brennweite des Linsenelements ist.where f is the focal length of the lens element.
Die verschiedenen Bedingungen, die von einem Zoom-Linsensystem gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt werden müssen, werden im folgenden nun genauer beschrieben.The various conditions that must be met by a zoom lens system according to the present invention will now be described in more detail below.
Bedingung (1) betrifft die Brechkraft der ersten ""Untergruppe bz Linseneinheit la in der ersten Linsengruppe. Die Linseneinheit la besitzt vorzugsweise eine kleine Brechkraft, um deren Empfindlichkeit gegenüber schlechter Verarbeitung während der Linsenherstellung zu reduzieren. Falls die obere Grenze der Bedingung (1) überschritten wird, wird die Brechkraft der Linseneinheit la erhöht und sie wird gegenüber schlechter Verarbeitung während der Linsenherstellung empfindlich, so daß die Produktionsrate aufgrund der starken Unterschiede in Bezug auf die Qualität der hergestellten Linsen reduziert wird.Condition (1) concerns the refractive power of the first subgroup bz lens unit la in the first lens group. The lens unit la preferably has a small refractive power in order to reduce its sensitivity to poor processing during lens production. If the upper limit of condition (1) is exceeded, the refractive power of the lens unit la is increased and it becomes sensitive to poor processing during lens production, so that the production rate is reduced due to the large differences in the quality of the lenses produced.
Bedingung (2) betrifft die Dicke des zweiten Meniskuslinsenelements. Falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird, ist das Ergebnis im Sinne der wirksamen Kompensation von Aberrationen zu bevorzugen, jedoch wird andererseits die Dicke des Linsenelements derart erhöht, daß dessen Gewicht sich ebenfalls bemerkbar erhöht, was dem wichtigen Ziel eines reduzierten Objektivgewichts entgegensteht. Falls die untere Grenze von Bedingung (2) nicht erreicht wird, neigen paraachsiale Lichtstrahlen dazu, in einem niedrigeren Bereich der vierten Linsenoberfläche zu durchlaufen (dies ergibt sich in Zusammenhang mit Bedingung (3), wie im folgenden beschrieben wird) und die sich ergebende Abnahme derCondition (2) concerns the thickness of the second meniscus lens element. If the upper limit of this condition is exceeded, the result is preferable in terms of effectively compensating aberrations, but on the other hand, the thickness of the lens element is increased to such an extent that its weight also increases noticeably, which is contrary to the important goal of reducing the lens weight. If the lower limit of condition (2) is not met, paraaxial light rays tend to pass through a lower portion of the fourth lens surface (this is related to condition (3) as described below) and the resulting decrease in the
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Brechkraft der ersten Linseneinheit la macht es schwierig, die Gesamtlänge des Linsensystems zu reduzieren.Refractive power of the first lens unit la makes it difficult to reduce the overall length of the lens system.
Bedingung (3) betrifft ebenfalls die erste Linseneinheit la. Wie bereits im Zusammenhang mit Bedingung (1) festgestellt/ ist die Linseneinheit la des erfindungsgemäßen Systems gekennzeichnet durch eine kleine Brechkraft. Ungeachtet dieser kleinen Brechkraft arbeitet die Linseneinheit la jedoch derart, als wäre diese Einheit ein Weitwinkelkonverter in einem bekannten afokalen System. Falls die untere Grenze der Bedingung (3) nicht erreicht wird, ist die zusammengesetzte Brennweite der ersten Linseneinheit la und der zweiten Linseneinheit Ib zu klein, um eine wirksame Kompensation von Astigmatismus beim maximalen Blickwinkel in der Weitwinkeleinstellung zu erreichen. Falls die obere Grenze der Bedingung (3) überschritten wird, arbeitet die Linseneinheit la als Telekonverter anstatt als Weitwinkelkonverter, wodurch nicht nur die Gesamtlänge des Linsensystems, sondern auch der Betrag der Linsenbewegung erhöht wird.Condition (3) also relates to the first lens unit la. As already stated in connection with condition (1), the lens unit la of the system according to the invention is characterized by a small refractive power. Despite this small refractive power, however, the lens unit la operates as if this unit were a wide-angle converter in a known afocal system. If the lower limit of condition (3) is not reached, the combined focal length of the first lens unit la and the second lens unit Ib is too small to achieve effective compensation of astigmatism at the maximum angle of view in the wide-angle setting. If the upper limit of condition (3) is exceeded, the lens unit la operates as a teleconverter instead of a wide-angle converter, thereby increasing not only the overall length of the lens system but also the amount of lens movement.
Bedingung (4) betrifft die Brechkraft des ersten sammelnden Meniskuslinsenelements der ersten Linseneinheit la. Wie zuvor erwähnt arbeitet die Linseneinheit la als ganzes gesehen als Weitwinkelkonverter mit kleiner Brechkraft. Falls die obere Grenze der Bedingung (4) überschritten wird, wird die sammelnde Brechkraft des ersten sammelnden Meniskuslinsenelements so groß, daß die optische Last auf der divergenten Oberfläche des zweiten Meniskuslinsensystems erhöht wird, um unerwünschte Aberrationen höherer Ordnung zu erzeugen. Falls die untere Grenze der Bedingung (4) nicht erreicht wird, ist das erste sammelnde Meniskuslinsenelement nicht dazu in der Lage, eine positive Brennweite aufzuweisen und die Balance zwischen der divergenten Oberfläche des zweiten Meniskuslinsenelements wird aufgrund der Schwierigkeit im Hinblick auf die Kompensation der Bildfeldwölbung gestört.Condition (4) concerns the refractive power of the first converging meniscus lens element of the first lens unit la. As mentioned above, the lens unit la as a whole operates as a wide-angle converter with a small refractive power. If the upper limit of condition (4) is exceeded, the converging power of the first converging meniscus lens element becomes so large that the optical load on the divergent surface of the second meniscus lens system is increased to produce undesirable higher order aberrations. If the lower limit of condition (4) is not met, the first converging meniscus lens element is unable to have a positive focal length and the balance between the divergent surface of the second meniscus lens element is disturbed due to the difficulty in compensating for the field curvature.
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Falls das erste sammelnde Meniskuslinsenelement mit einer asphärischen Oberfläche ausgestattet ist, wird es möglich, eine noch wirksamere Kompensation des Astigmatismus beim maximalen Blickwinkel in der Weitwinkeleinstellung zu erreichen.If the first converging meniscus lens element is provided with an aspherical surface, it is possible to achieve an even more effective compensation of astigmatism at the maximum angle of view in the wide-angle setting.
Bedingung (4*) bestimmt die Anforderung, die erfüllt werden muß, um das erste sammelnde Meniskuslinsenelement aus einem Kunststoffmaterial herstellen zu können. Diese Bedingung erfordert eine kleinere Brechkraft als Bedingung (4) . Falls die obere Grenze dieser Bedingung überschritten wird/ wird die Fokussierung in starkem Maße gegenüber der Temperatur und der Feuchtigkeit des Kunststoffmaterials empfindlich, aus dem das erste sammelnde Meniskuslinsenelement hergestellt ist. Das sich ergebende Linsensystem ist nicht für den Einsatz in einer Kqmpaktkamera geeignet, da es nicht manuell in eine fokussierte Stellung gebracht werden kann, obwohl es gute Linseneigenschaften bei normalen Temperaturen sicherstellt. Falls die untere Grenze der Bedingung (41) nicht erreicht wird, ergibt sich dasselbe Ergebnis, als wäre die untere Grenze der Bedingung (4) nicht erreicht.Condition (4*) determines the requirement that must be met in order to be able to manufacture the first converging meniscus lens element from a plastic material. This condition requires a smaller refractive power than condition (4). If the upper limit of this condition is exceeded, the focusing becomes highly sensitive to the temperature and humidity of the plastic material from which the first converging meniscus lens element is made. The resulting lens system is not suitable for use in a compact camera since it cannot be manually brought into a focused position, although it ensures good lens properties at normal temperatures. If the lower limit of condition (4 1 ) is not met, the same result is obtained as if the lower limit of condition (4) had not been met.
Der Linsenaufbau des erfindungsgemaßen Systems wird im folgenden genauer beschrieben. Eine der Haupteingenschaften dieses Systems besteht darin, daß die erste Linseneinheit la aus zwei Meniskuslinsenelementen zusammengesetzt ist. Trotz der Tatsache, daß die erste Linsengruppe eine positive Brennweite besitzt, kann die erste Linseneinheit la mit der Fähigkeit ausgestattet werden, als Weitwinkelkonverter zu arbeiten, in dem ein spezieller Aufbau der Geometrie des zweiten Meniskuslinsenelements aufgenommen wird, wohingegen ein herkömmlicher Weitwinkelkonverter ein zerstreuendes und ein sammelndes Linsenelement aufweist, angeordnet beginnend auf der Gegenstandsseite.The lens construction of the system according to the invention is described in more detail below. One of the main features of this system is that the first lens unit la is composed of two meniscus lens elements. Despite the fact that the first lens group has a positive focal length, the first lens unit la can be equipped with the ability to work as a wide-angle converter by adopting a special construction of the geometry of the second meniscus lens element, whereas a conventional wide-angle converter has a diverging and a collecting lens element arranged starting on the object side.
Das erfindungsgemäße System weist keine grundlegenden Unterschiede zum System der früheren Erfindung im Hinblick auf die zweite Linseneinheit Ib und die zweite Linsengruppe auf. In einer bevorzugten Ausführungsform kann jedoch die zweite Linseneinheit Ib als verkittete Sammellinse aufgebaut werden, die eine divergente Oberfläche mit starker Brechkraft aufweist und die aus einem bikonvexen sammelnden Linsenelement und einem zerstreuenden Meniskuslinsenelement aufgebaut ist, das eine konkave Oberfläche mit großer Krümmung auf derThe system according to the invention has no fundamental differences from the system of the previous invention with regard to the second lens unit Ib and the second lens group. In a preferred embodiment, however, the second lens unit Ib can be constructed as a cemented converging lens which has a divergent surface with a high refractive power and which is constructed from a biconvex converging lens element and a diverging meniscus lens element which has a concave surface with a large curvature on the
.*-»·.· Gegenstandsseite aufweist. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die sammelnde Brechkraft der ersten Linsengruppe ausreichend erhöht ist, um eine Reduktion der Gesamtlänge des Linsensystems zu ermöglichen und daß gute Eigenschaften über den gesamten Zoom-Bereich sichergestellt werden können..*-»·.· object side. An advantage of this arrangement is that the collecting power of the first lens group is increased sufficiently to enable a reduction in the overall length of the lens system and that good properties can be ensured over the entire zoom range.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die zweite Linsengruppe auch beginnend auf der Gegenstandsseite zusammengesetzt sein aus einem sammelnden Linsenelement mit einer zur Bildebene gerichteten konvexen Oberfläche mit großer Krümmung und zwei zerstreuenden Meniskuslinsenelementen mit einer zum GegenstandIn another preferred embodiment, the second lens group can also be composed, starting on the object side, of a collecting lens element with a convex surface with a large curvature directed towards the image plane and two diverging meniscus lens elements with a convex surface with a large curvature directed towards the object.
..:||>·; gerichteten konkaven Oberfläche großer Krümmung. Diese Anordnung ermöglicht es, daß die Brechkraft der zweiten Linsengruppe um einen wesentlichen Betrag erhöht wird, wodurch der erforderliche Betrag der Verschiebung von jeder Linsengruppe (insbesondere der zweiten Linsengruppe) reduziert wird, ohne daß die Linseneigenschaften beeinflußt werden...:||>·; directed concave surface of large curvature. This arrangement enables the refractive power of the second lens group to be increased by a substantial amount, thereby reducing the required amount of displacement of each lens group (particularly the second lens group) without affecting the lens properties.
Die Beispiele 1 bis 5 der vorliegenden Erfindung werden im folgenden mit Hilfe von Datenblättern beschrieben, in denenExamples 1 to 5 of the present invention are described below with the aid of data sheets in which
FN0 die F-Zahl,F N0 is the F-number,
f die Brennweite,f the focal length,
w den halben Blickwinkel, w half the viewing angle,
B die hintere Schnittweite
r den Radius der Krümmung der einzelnenB the rear focal length
r is the radius of curvature of each
Linsenoberfläche,
d die Linsendicke oder den räumlichen Abstandlens surface,
d the lens thickness or the spatial distance
zwischen den Linsenoberflächen, N den Brechungsindex einer einzelnen Linse an derbetween the lens surfaces, N is the refractive index of a single lens at the
d-Linie, undd-line, and
die Abbesche Zahl einer einzelnen Linsethe Abbe number of a single lens
kennzeichnet.indicates.
Die Form einer asphärischen Oberfläche kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:The shape of an aspherical surface can be expressed by the following equation:
x = Cv2 A4y4 + A6y6 + A8y8 x = Cv 2 A 4 y 4 + A 6 y 6 + A 8 y 8
&Iacgr; 2 2 &Iacgr; 2 2
1-c y1-c y
Dabei istThis is
&khgr; die Verschiebung des Scheitelpunkts einer Linse in Richtung der optischen Achse,&khgr; the displacement of the vertex of a lens in the direction of the optical axis,
y die Verschiebung in einer Richtung senkrecht zur :■# optischen Achse;y is the displacement in a direction perpendicular to the optical axis;
C eine Konstante (der reziproke Wert des RadiusC is a constant (the reciprocal of the radius
der Krümmung der Linse,in ihrem Scheitelpunkt), undthe curvature of the lens,at its vertex), and
A., A-, A0 Asphärizitätskoeffizienten.A., A-, A 0 asphericity coefficients.
4 &ogr; &ogr;4 &ogr;&ogr;
FNO = FNO =
■&ogr; = 30.6 ■γ = 30.6
Oberflächen-Nr. Surface No.
3.63.6
5.1 23.4°- 5.1 23.4°-
7°7°
. r. r
21.482 28.350 -22.302 -32.334 37.359 -10.353 -17.940 -45.199 -17.234 -14.780 -49.158 -16.910 -54.15521,482 28,350 -22,302 -32,334 37,359 -10,353 -17,940 -45,199 -17,234 -14,780 -49,158 -16,910 -54,155
Zweite Cberfläche: asphärisch = 0.39440396X10"4
= 0.87940830X10"8 Second surface: aspherical = 0.39440396X10" 4
= 0.87940830X10" 8
flG/fla = - f lG /f la = -
VfsV f s
= 0.182= 0.182
hxl/hx4 = 0-948 hxl / hx4 = 0-948
1.8791,879
2.1002,100
6.5526,552
3.6953,695
4.1784,178
1.3001,300
11.55011,550
3.0103,010
2.2032,203
1.3501,350
2.2892,289
1.400 f = 36.00 * fB = 9.71 -1.400 f = 36.00 * f B = 9.71 -
1.491861.49186
(plastic(plastic
1.74000 1.589001.74000 1.58900
1.805181.80518
6.471 - 3.4676,471 - 3,467
1.80518 1.83400 1.834001.80518 1.83400 1.83400
= -O.10963057xl0~6 = -O.10963057xl0~ 6
50.00 23.4550.00 23.45
. 57.4 lens ). 57.4 lens )
28.328.3
48.6 25.448.6 25.4
25.4 37.2 37.225.4 37.2 37.2
68.00 41.1368.00 41.13
VflV f l
= 0.218= 0.218
FN0 = F N0 =
3.6 ~ 5.1 * 6.93.6 ~ 5.1 * 6.9
= 30.6&sgr;~ 23.4'- 17.= 30.6 σ ~ 23.4'- 17.
f = 36.00 ~ 50.00 " 68.00 fB = 10.19 - 24.01 - 41.6f = 36.00 ~ 50.00 " 68.00 f B = 10.19 - 24.01 - 41.6
Zweite Oberfläche: asphärisch A. = 0.43505483X10"4 A = -0.63119745XlO"7 Second surface: aspherical A. = 0.43505483X10" 4 A = -0.63119745XlO" 7
= 0.92651621xl0= 0.92651621xl0
~8 ~ 8
f /f,f /f,
= 0.167 = 0.939 = 0.140= 0.167 = 0.939 = 0.140
3.63.6
= 30.6°* 23.4= 30.6°* 23.4
5.1 17.7° 5.1 17.7°
Oberflächen Nr.Surface No.
1
2
3
4
5
6
7
8
91
2
3
4
5
6
7
8th
9
10
11
12
1310
11
12
13
20.184 23.029 -21.745 -31.355 35.245 -10.236 -17.986 -41.660 -16.655 -14.658 -41.379 -16.246 -54.55120,184 23,029 -21,745 -31,355 35,245 -10,236 -17,986 -41,660 -16,655 -14,658 -41,379 -16,246 -54,551
Zweite Oberfläche: asphärischSecond surface: aspherical
= 0.24426859x10= 0.24426859x10
-4-4
= 0.58113040x10 flG/fla = -= 0.58113040x10 f l G / f la = -
-8-8th
= 0.174 = 0.954 = 0.203 1.760 2.291 6.246 3.565 4.192 1.535 11.690 3.055 2.059 1.350 2.253 1.400= 0.174 = 0.954 = 0.203 1,760 2,291 6,246 3,565 4,192 1,535 11,690 3,055 2,059 1,350 2,253 1,400
f = 36.00 ~ 50.00 ~ 68.00 fß = 9.71 * 23.61 ~ 41.47f = 36.00 ~ 50.00 ~ 68.00 f ß = 9.71 * 23.61 ~ 41.47
1.73101 1.761821.73101 1.76182
1.589001.58900
1.805181.80518
6.793 ~ 3.4596,793 ~ 3,459
1.805181.80518
1.83400 1.834001.83400 1.83400
A6 = -0.5974706IxIO"7 A 6 = -0.5974706IxIO" 7
s/s/
40.3 26.540.3 26.5
48.6 25.448.6 25.4
25.4 37.2 37.225.4 37.2 37.2
= 1 : 3.6= 1 : 3.6
5.15.1
6.96.9
f = 36.00 ~ 50.00 ~ 68.00f = 36.00 ~ 50.00 ~ 68.00
► «It► «It
FN0 " F N0 "
: 3.6: 3.6
5.15.1
6.96.9
= 30.6° * 23.5C " 17.8°= 30.6° * 23.5 C " 17.8°
Oberflächen
Nr.surfaces
No.
1
2
31
2
3
10
11
12
1310
11
12
13
18.73818,738
24.51624,516
-19.778-19,778
-30.516-30,516
31.74631,746
-9.865-9.865
-18.829-18,829
-39.803-39,803
-14.875-14.875
-14.417-14,417
-35.666-35,666
-14.576-14,576
-55.903-55,903
1.956 2.369 7.600 2.649 4.190 1.300 11.730 3.372 .220 ,350 2.434 1.4001,956 2,369 7,600 2,649 4,190 1,300 11,730 3,372 ,220 ,350 2,434 1,400
f = 36.00 ~ 50.00 ~ 68.00f = 36.00 ~ 50.00 ~ 68.00
fB = 9.61 ~ 23.57 * 41.53f B = 9.61 ~ 23.57 * 41.53
1.74950 1.805181.74950 1.80518
1.582671.58267
1.805181.80518
6.810 ~ 3.4616,810 ~ 3,461
1.80518 1.83400 1.834001.80518 1.83400 1.83400
2546
25
.4.4
.4
Vf V f
= 0.012 = 0.211 = 0.958 = 0.389= 0.012 = 0.211 = 0.958 = 0.389
Wie zuvor beschrieben.·,entspricht das erfindungsgemäße Varioobjektiv im wesentlichen dem System der früheren Erfinung im Hinblick auf die zweite Linsengruppe, ist jedoch gegenüber dem letzteren in Bezug auf die Herstellungskosten dadurch verbessert, daß die Anzahl der Linsenelemente in der ersten Gruppe um eins reduzert ist. Trotz dieser Reduktion der Anzahl der verwendeten Linsenelemente ist das erfindungsgemäße Varioobjektiv so kompakt wie das System der früheren Erfindung und stellt vergleichbare oder bessere Linseneigenschaften sicher. Bei dem Varioobjektiv der früheren Erfindung ist die erste Linsengruppe zusammengesetzt aus einer ersten Linseneinheit mit negativer Brennweite, einer zweiten Linseneinheit Ib mit positiver Brennweite und einem sammelnden Linsenelement Im, das zwischen den Linseneinheiten la und Ib angeordnet ist. Im Gegensatz dazu besitzt die Linseneinheit la im System gemäß der vorliegenden Erfindung einen Zwei-Gruppen-Zwei-Elemente-Aufbau, der, beginnend auf der Gegenstandsseite besteht aus einem ersten sammelnden Meniskuslinsenelement mit einer zum Gegenstand gerichteten konvexen Oberfläche mit starker Krümmung und einem zweiten Linsenelement großer Dicke, das auf der Gegenstandsseite eine konkave Oberfläche mit großer Krümmung und auf der Bildebenenseite eine konvexe Oberfläche mit großer Krümmung aufweist und das durch Integration des entscheidenden zerstreuenden Linsenelements in der Linseneinheit la und des sammelnden Linsenelements Im in der ersten Linsengruppe des Systems der früheren Erfindung in eine zusammenhängende Anordnung erzeugt wird. Neben der großen Einfachheit des Aufbaus der Linseneinheit la und ihrer einzigartigen Geometrie ist die Linsengruppe des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung ausgelegt, um die zuvor festgelegten Bedingungen (1) bis (3) zu erfüllen, so daß Aberrationen einschließlich sphärischer Aberrationen, Lichtfleckbildung und Astigmatismus auf wirksame Weise kompensiert werden können.As described above, the zoom lens according to the present invention is essentially the same as the system of the prior invention with respect to the second lens group, but is improved over the latter in terms of manufacturing cost by reducing the number of lens elements in the first group by one. Despite this reduction in the number of lens elements used, the zoom lens according to the present invention is as compact as the system of the prior invention and ensures comparable or better lens properties. In the zoom lens of the prior invention, the first lens group is composed of a first lens unit with a negative focal length, a second lens unit Ib with a positive focal length, and a converging lens element Im arranged between the lens units la and Ib. In contrast, the lens unit la in the system according to the present invention has a two-group, two-element structure which, starting on the object side, consists of a first converging meniscus lens element having a convex surface of high curvature directed towards the object and a second lens element of great thickness which has a concave surface of high curvature on the object side and a convex surface of high curvature on the image plane side and which is produced by integrating the crucial diverging lens element in the lens unit la and the converging lens element Im in the first lens group of the system of the prior invention into a continuous arrangement. In addition to the great simplicity of the structure of the lens unit la and its unique geometry, the lens group of the system according to the present invention is designed to satisfy the previously defined conditions (1) to (3) so that aberrations including spherical aberrations, spotting and astigmatism can be compensated in an effective manner.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63019092A JPH01193808A (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Zoom lens for compact camera |
| DE3902495A DE3902495A1 (en) | 1988-01-29 | 1989-01-27 | ZOOM LENS SYSTEM FOR USE IN A COMPACT CAMERA |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE8916169U1 true DE8916169U1 (en) | 1994-09-22 |
Family
ID=25877215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE8916169U Expired - Lifetime DE8916169U1 (en) | 1988-01-29 | 1989-01-27 | Varifocal lens for one camera |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE8916169U1 (en) |
-
1989
- 1989-01-27 DE DE8916169U patent/DE8916169U1/en not_active Expired - Lifetime
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