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Dokumentenidentifikation DE602005001013T2 10.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0001582901
Titel Telezoomobjektiv mit vier Linsengruppen
Anmelder Canon K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yakita, Shinichiro, Tokyo, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Aktenzeichen 602005001013
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 30.03.2005
EP-Aktenzeichen 052519899
EP-Offenlegungsdatum 05.10.2005
EP date of grant 02.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse G02B 15/17(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Zoomobjektive mit Hintergliedfokussierung (Objektivvorrichtungen) und insbesondere ein Zoomobjektiv, das bei einer Aufnahmevorrichtung, wie z.B. einer Fernsehkamera und einer Videokamera verwendet wird.

Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik

Aufnahmevorrichtungen, wie z.B. Fernsehkameras und Videokameras erfordern Zoomobjektive mit großer Apertur, die hohe variable Stärkeverhältnisse und eine hohe optische Leistungsfähigkeit bereitstellen. Insbesondere sind Farbfernsehkameras zur Übertragung vorzugsweise so aufgebaut, dass sie einfach betrieben und gehandhabt werden können, und demgemäß werden kleine Festkörperabbildungsvorrichtungen mit einer Abmessung von 2/3 oder 1/2 Zoll allgemeinen verwendet. Abbildungsvorrichtungen haben im Wesentlichen eine konstante Auflösung über ihren gesamten Abbildungsbereich und es ist daher notwendig, dass Zoomobjektive ebenso eine im Wesentlichen konstante Auflösung vom Zentrum bis zum Rand eines Sichtbereichs haben.

Demgemäß ist es bei Zoomobjektiven wichtig, nicht nur Aberrationen, wie z.B. eine sphärische Aberration, eine Koma-Aberration usw. genau zu korrigieren, sondern ebenso Aberrationen, die asymmetrisch mit Bezug auf eine optische Achse sind, wie z.B. eine exzentrische Koma-Aberration, die aufgrund von Herstellungsfehlern zwischen Bauteilen erzeugt wird, so dass eine hohe optische Leistungsfähigkeit über den gesamten Sichtbereich erhalten wird.

Andererseits sind sogenannte Vier-Einheiten-Zoomobjektive mit einer ersten Linseneinheit, die eine positive Linseneinheit ist und die während einer Variation einer Vergrößerung fixiert ist, einer zweiten Linseneinheit (Variatorlinseneinheit), die eine negative Linseneinheit ist und die sich während der Variation der Vergrößerung bewegt, einer dritten Linseneinheit (Kompensatorlinseneinheit), die eine negative Linseneinheit ist und die eine Bildebenenkorrektur während der Variation der Vergrößerung durchführt, und einer vierten Linseneinheit (Fokussierlinseneinheit), die eine positive Linseneinheit ist, die eine Bildausbildungsfunktion hat, die zum Fokussieren verwendet wird und die während der Variation der Vergrößerung fixiert ist, in dieser Reihenfolge von einer Objektseite nach dem Stand der Technik bekannt. Die Vier-Einheiten-Zoomobjektive sind klein und ihre Vergrößerungen sowie ihre Leistungsfähigkeit kann einfach verbessert werden. Demgemäß werden die Vier-Einheiten-Zoomobjektive oft als Zoomobjektive zur Übertragung und für professionelle Zwecke verwendet.

Beispiele von Vier-Einheiten-Zoomobjektiven sind in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 1-120522 (siehe Zeile 16 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 bis Zeile 2 in der oberen linken Spalte von Seite 3 und 1), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 1-284818 (siehe Zeilen 12 bis 18 in der unteren linken Spalte von Seite 2 und 1), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-100011 (siehe Zeilen 11 bis 19 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 und 1), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-118510 (siehe Zeilen 1 bis 10 in der oberen rechten Spalte von Seite 3 und 1(A) und 1(B)), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-208618 (siehe dritte Zeile von unten in der oberen rechten Spalte bis Zeile 7 in der unteren linken Spalte von Seite 3 und 1), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-208619 (siehe Zeilen 11 bis 19 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 und 1), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-208620 (siehe Zeilen 11 bis 19 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 und 1), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-123310 (siehe Zeilen 9 bis 17 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 und 1), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-145615 (siehe Zeilen 3 bis 11 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 und 1 bis 8) und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-138407 (siehe Zeilen 2 bis 10 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 und 1) offenbart.

Zusätzlich sind Drei-Einheiten-Zoomobjektive mit einer ersten Linseneinheit, die eine positive Linseneinheit ist und die während der Variation der Vergrößerung fixiert ist, einer zweiten Linseneinheit (Variatorlinseneinheit), die eine negative Stärke hat und die sich während der Variation der Vergrößerung bewegt, und einer dritten Linseneinheit, die eine positive Linseneinheit ist, die eine Bildausbildungsfunktion hat und die während der Variation der Vergrößerung fixiert ist, in dieser Reihenfolge von einer Objektseite nach dem Stand der Technik ebenso bekannt. Die dritte Linseneinheit weist eine Linsenuntereinheit (Fokussierlinsenuntereinheit) sowohl mit einer Funktion zum Fokussieren als zur Durchführung einer Bildebenenkorrektur während der Variation der Vergrößerung auf. Die Drei-Einheiten-Zoomobjektive haben einen relativ einfachen Aufbau und werden daher oft bei kommerziellen Videokameras und dergleichen verwendet.

Beispiele der Drei-Einheiten-Zoomobjektive, die einen Aufbau haben, bei dem eine fixierte Linsenuntereinheit an einer Position vorgesehen ist, die näher an einer Bildebene als die Fokussierlinsenuntereinheit gelegen ist, um die Abmessung und das Gewicht zu verringern und die Leistungsfähigkeit zu verbessern, sind beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-5913 (siehe Absätze 0013 bis 0014 und 2 bis 14), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 9-159917 (siehe Absätze 0012 bis 0013 und 1), in dem japanischen Patent Nr. 3097399 (siehe Absätze 0014 bis 0019 und 1 bis 4) und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-284173 (siehe Absätze 0032 bis 0035 und 1) offenbart.

Bei optischen Systemen mit einer Vielzahl von Linseneinheiten, wie vorstehend beschrieben ist, kann die optische Leistungsfähigkeit in hohem Maße durch eine Schrägstellung, eine parallele Exzentrizität usw. von jeder Linseneinheit mit Bezug auf eine optische Achse beeinflusst werden, die durch Differenzen der Genauigkeit zwischen Linsenstücken und Bauteilen an einem Objektivtubus verursacht werden. Zum Einstellen der Schiefstellung, der parallelen Exzentrizität usw. weisen manche Zoomobjektive einen Mechanismus auf, um eine der Linseneinheiten exzentrisch parallel oder schräg gestellt mit Bezug auf die optische Achse zu stellen. Die Einstelllinseneinheit hat eine ausreichende Empfindlichkeit bei exzentrischer Koma-Aberration usw.

Andererseits werden Zoomobjektive mit Hintergliedfokussierung, bei denen eine Fokussierlinseneinheit an einer Position angeordnet ist, die näher an einer Bildebene als eine Variatorlinseneinheit gelegen ist, oft als Autofokuszoomobjektive verwendet, da die Abmessung und das Gewicht der Fokussierlinseneinheit verringert werden kann.

Bei den Vier-Einheiten-Zoomobjektiven, die in den vorstehend erwähnten Veröffentlichungen offenbart sind, werden vier Linseneinheiten, die aus positiven, negativen, negativen und positiven Linseneinheiten in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen, angeordnet. Da jedoch ein konvertierter Schrägstellungswinkel des Einfalls eines auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Seite der vierten Linseneinheit, die zu der Bildebene weist, groß ist, wenn das Fokussieren an der Seite durchgeführt wird, die zu der Bildebene weist, variiert eine Einfallshöhe des auf der Achse liegenden Lichtstrahls in hohem Maße und werden Variationen der auf der Achse liegenden Aberrationen, wie z.B. eine sphärische Aberration und eine auf der Achse liegende chromatische Aberration vergrößert. Da zusätzlich die Brechkraft an einer Seite der vierten Linseneinheit, die zu dem Objekt weist, verringert wird, muss eine zusätzliche positive Linse an einer Position angeordnet werden, die näher an dem Objekt als eine Blende liegt, um zu verursachen, dass ein divergierender Lichtstrahl von der dritten Linseneinheit konvergiert. Zusätzlich muss die Brechkraft der dritten Linseneinheit verringert werden, um die Divergenz von der dritten Linseneinheit zu verringern. Als Folge wird der Betrag einer Bewegung der dritten Linseneinheit vergrößert und wird die Gesamtlänge des Zoomobjektivs ebenso vergrößert.

Zusätzlich werden bei den Drei-Einheiten-Zoomobjektiven, die in den vorstehend erwähnten Veröffentlichungen offenbart sind, drei Linseneinheiten, die aus einer positiven, einer negativen und einer positiven Linseneinheit in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen, angeordnet. Da jedoch ein konvertierter Schrägstellungswinkel des Einfalls eines auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Fokussierlinsenuntereinheit groß ist, die in der dritten Linseneinheit enthalten ist, wenn das Fokussieren an der Fokussierlinsenuntereinheit durchgeführt wird, variiert eine Einfallshöhe des auf der Achse liegenden Lichtstrahls in hohem Maße und werden Variationen der auf der Achse liegenden Aberrationen, wie z.B. die sphärische Aberration und die auf der Achse liegende chromatische Aberration vergrößert. Zusätzlich ist gemäß der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-284137 eine fixierte Linsenuntereinheit mit einer negativen Brechkraft an einer Position angeordnet, die näher an der Bildebene als die Fokussierlinsenuntereinheit liegt, die in der dritten Linseneinheit enthalten ist. Demgemäß wird die Brechkraft der Fokussierlinsenuntereinheit vergrößert und werden die absoluten Werte und Variationen der auf der Achse liegenden Aberrationen, wie z.B. der sphärischen Aberration und der auf der Achse liegenden chromatischen Aberration vergrößert.

Zusätzlich sind bei Zoomobjektiven mit Hintergliedfokussierung, wenn eine Leistungsverschlechterung an einem Weitwinkelende aufgrund von Herstellungsfehlern zu korrigieren ist, die Linseneinheiten mit Hintergliedfokussierung im Allgemeinen nicht zur Verwendung als Einstelllinseneinheiten geeignet, da sie sich bewegen.

Bei den Drei-Einheiten-Zoomobjektiven, die herkömmlich bei kommerziellen Videokameras und dergleichen verwendet werden, wird eine exzentrische Aberration oft durch Einstellen einer feststehenden Linsenuntereinheit korrigiert, die in der dritten Linseneinheit enthalten ist. Alternativ können die Einstelllinseneinheiten zum Korrigieren der exzentrischen Aberration im Hinblick auf die optische Leistungsfähigkeit, die von Anwendern gefordert wird, und auf die Produktionskosten nicht vorgesehen werden.

Im Vergleich fordern bei den Vier-Einheiten-Zoomobjektiven, die herkömmlich zur Übertragung und für professionelle Zwecke verwendet werden, die Anwender eine hohe optische Leistungsfähigkeit und ist es daher notwendig, die exzentrische Aberration zu korrigieren. Zusätzlich wird eine Einstelllinseneinheit zum Korrigieren der exzentrischen Aberration vorzugsweise bei der vierten Linseneinheit als feststehende Linsenuntereinheit vorgesehen. Jedoch sind eine Blendeneinheit und eine Antriebseinheit zum elektrischen Steuern der Variation der Vergrößerung in der Nähe der Seite der vierten Linseneinheit angeordnet, die zu dem Objekt weist, und es ist nicht vorzuziehen, die Einstelllinsenunterheit an dieser Position anzuordnen, da die Struktur komplex wird.

Bekannte Tele-Zoomobjektive sind in US 5,898,525 und US 2001/0019455 offenbart.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist auf ein kleines Zoomobjektiv mit Hintergliedfokussierung gerichtet, das eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit bereitstellt. Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Objektivvorrichtung vorgesehen, die in den Ansprüchen 1 bis 3 angegeben ist. Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Aufnahmesystem vorgesehen, das in Anspruch 4 angegeben ist.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erkennbar, in denen ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile durch die Figuren darstellen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen, die in der Beschreibung enthalten sind und einen Teil derselben bilden, stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, und gemeinsam mit der Beschreibung dienen sie dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.

1 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 1) der vorliegenden Erfindung an einem Weitwinkelende.

2 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 2) der vorliegenden Erfindung an einem Weitwinkelende.

3 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 3) der vorliegenden Erfindung an einem Weitwinkelende.

4 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 4) der vorliegenden Erfindung an einem Weitwinkelende.

5 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 5) der vorliegenden Erfindung an einem Weitwinkelende.

6 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

7 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

8A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

8B ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand unendlich ist.

8C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand 0,11 m beträgt.

9 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

10 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm beträgt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

11A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

11B ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm beträgt und der Objektabstand unendlich ist.

11C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm beträgt und der Objektabstand 0,11 m beträgt.

12 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

13 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm ist und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

14A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

14B ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand unendlich ist.

14C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand 0,11 m beträgt.

15 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

16 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

17A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

17B ist eine Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand unendlich ist.

17C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand 0,11 m beträgt.

18 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

19 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

20A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.

20B ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand unendlich ist.

20C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm beträgt und der Objektabstand 0,11 m beträgt.

21 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Brechkraftanordnung in einem paraxialen Gebiet und der Änderung eines Sichtfelds aufgrund eines Brennpunkteinstellbetriebs zeigt.

22 ist ein schematisches Diagramm, das ein Aufnahmesystem mit einem Zoomobjektiv gemäß den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen zeigt.

23A ist ein schematisches Diagramm, das einen Exzentrizitätseinstellmechanismus gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel zeigt.

23B ist ein weiteres schematisches Diagramm, das einen Exzentrizitätseinstellmechanismus gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines optischen Systems eines Zoomobjektivs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines optischen Systems eines Zoomobjektivs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, 3 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines optischen Systems eines Zoomobjektivs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, 4 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines optischen Systems eines Zoomobjektivs gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt und 5 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines optischen Systems eines Zoomobjektivs gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schnittansichten der 1 bis 5 entsprechen dem Weitwinkelende und dem unendlichen Objektabstand.

In jedem Ausführungsbeispiel ist das Zoomobjektiv ein Zoomobjektiv mit Hintergliedfokussierung mit einer Linseneinheit, die sich zum Variieren der Vergrößerung bewegt, und einer Linseneinheit (einer Linsenuntereinheit), die sich für eine Brennpunkteinstellung bewegt und die näher an der Bildebene als die Linseneinheit angeordnet ist, die sich zum Variieren der Vergrößerung bewegt. Genauer gesagt weist das Zoomobjektiv eine erste Linseneinheit I, die eine positive Brechkraft als optische Stärke (Kehrwert der Brennweite) hat und die während der Variation der Vergrößerung fixiert ist, eine zweite Linseneinheit II, die eine negative Brechkraft hat und die sich während der Variation der Vergrößerung bewegt, eine Blende SP zum Einstellen der Lichtmenge und eine dritte Linseneinheit III, die eine positive Brechkraft hat, die zum Ausbilden eines Bildes verwendet wird und die während der Variation der Vergrößerung fixiert ist, in dieser Reihenfolge von einer Objektseite auf.

Obwohl das optische System des Zoomobjektivs in jedem Ausführungsbeispiel drei Linseneinheiten I bis III aufweist, weist die zweite Linseneinheit II eine Linsenuntereinheit (eine vierte Linsenuntereinheit) 2a, die eine negative Brechkraft hat und die sich zum Variieren der Vergrößerung bewegt, und eine Linsenuntereinheit (eine fünfte Linsenuntereinheit) 2b, die ebenso eine negative Brechkraft hat und die sich zum Korrigieren eines Versatzes einer Bildebene bewegt, der verursacht wird, wenn die Vergrößerung variiert wird, in dieser Reihenfolge von einer Objektseite auf. Demgemäß werden diese Untereinheiten als unabhängige Linseneinheiten betrachtet und somit ist das Zoomobjektiv gemäß jedem Ausführungsbeispiel ein Vier-Einheiten-Zoomobjektiv mit vier Linseneinheiten.

In den Figuren bezeichnet GB einen Glasblock, wie z.B. ein Farbtrennprisma, das an einer Abbildungsvorrichtung vorgesehen ist, an der das Zoomobjektiv angebracht oder integriert ist.

Die dritte Linseneinheit weist eine Linsenuntereinheit 3a (eine erste Linsenuntereinheit), die während der Brennpunkteinstellung (während des Fokussierens) fixiert ist, eine Linsenuntereinheit 3b (eine zweite Linsenuntereinheit), die sich während der Brennpunkteinstellung bewegt, und eine Linsenuntereinheit 3c (eine dritte Linsenuntereinheit), die während der Brennpunkteinstellung fixiert ist, in dieser Reihenfolge von der Objektseite auf. Die Linsenuntereinheiten 3b und 3c haben positive Brechkräfte und die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b ist höher als diejenige der Linsenuntereinheit 3c.

Wenn die Brennweite des gesamten Zoomobjektivsystems an dem Weitwinkelende auf 1 standardisiert wird und eine paraxiale Nachführung vorgenommen wird, werden vorzugsweise die folgenden Ausdrücke erfüllt: 0 < &agr;3b < 0,35(1) 0,1 < &phgr;3c/&phgr;3b < 0,8(2) 0,09 < &phgr;3b < 0,19(3) wobei

&agr;3b:
konvertierter Schrägstellungswinkel des Einfalls eines auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3b:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b und
&phgr;3c:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c sind.

Der Ausdruck (1) zeigt eine Bedingung hinsichtlich des konvertierten Schrägstellungswinkels des Einfalls des auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Linsenuntereinheit 3b und eine Empfindlichkeit &Dgr;sk bei Hintergliedfokussierung der Linsenuntereinheit 3b wird im Allgemeinen wie folgt ausgedrückt: &Dgr;sk = &agr;3b'2 – &agr;3b2(4) wobei &agr;3b und &agr;3b' der konvertierte Schrägstellungswinkel des Einfalls bzw. der konvertierte Ausfallswinkel des auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Linsenuntereinheit 3b sind.

Wenn beispielsweise &agr;3b' von der Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c unbestimmt ist und die Notwendigkeit besteht, dass die Hintergliedfokussierung für das gesamte Zoomobjektiv sichergestellt werden soll, kann die Empfindlichkeit &Dgr;sk bei Hintergliedfokussierung durch Einstellen des absoluten Werts von &agr;3b auf einen niedrigen Wert sichergestellt werden. Wenn der konvertierte Schrägstellungswinkel des Einfalls des auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Linsenuntereinheit 3b auf unter die untere Grenze im Ausdruck (1) verringert wird, wird die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b erhöht und wird die Krümmung jedes Linsenelements, das in der Linsenuntereinheit 3b enthalten ist, ebenso vergrößert.

Demgemäß werden das Gewicht und die Aberrationen vergrößert und werden die Variationen der Aberrationen während der Brennpunkteinstellung ebenso vergrößert. Wenn der konvertierte Schrägstellungswinkel des Einfalls des auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Linsenuntereinheit 3b auf über die obere Grenze im Ausdruck (1) vergrößert wird, wird die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3a erhöht und werden die Aberrationen ebenso vergrößert. Zusätzlich wird die Empfindlichkeit bei Hintergliedfokussierung der Linsenuntereinheit 3b verringert und wird der Antriebshub der Linsenuntereinheit 3b während der Brennpunkteinstellung vergrößert. Als Folge wird die Gesamtlänge des Zoomobjektivs vergrößert.

Der Ausdruck (2) zeigt eine Bedingung hinsichtlich des Verhältnisses der Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c zu derjenigen der Linsenuntereinheit 3b. Wenn die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c mit Bezug auf diejenige der Linsenuntereinheit 3b verringert wird und das Verhältnis auf unter die untere Grenze im Ausdruck (2) verringert wird, ist ein großer Betrag einer Exzentrizität zum Korrigieren der Aberrationen an dem Weitwinkelende erforderlich. Wenn zusätzlich die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b mit Bezug auf diejenige der Linsenuntereinheit 3c erhöht wird und das Verhältnis auf unter die untere Grenze im Ausdruck (2) verringert wird, wird die Krümmung jedes Linsenelements, das in der Linsenuntereinheit 3b enthalten ist, vergrößert, da die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b vergrößert wird. Demgemäß werden das Gewicht und die Aberrationen vergrößert und werden die Variationen der Aberrationen während der Brennpunkteinstellung ebenso vergrößert.

Wenn die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b mit Bezug auf diejenige der Linsenuntereinheit 3c verringert wird und das Verhältnis auf über die obere Grenze im Ausdruck (2) erhöht wird, wird die Empfindlichkeit bei Hintergliedfokussierung der Linsenuntereinheit 3b verringert und wird der Antriebshub der Linsenuntereinheit 3b während der Brennpunkteinstellung vergrößert. Als Folge wird die Gesamtlänge des Zoomobjektivs vergrößert. Wenn zusätzlich die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c mit Bezug auf diejenige der Linsenuntereinheit 3b vergrößert wird und das Verhältnis auf über die obere Grenze im Ausdruck (2) vergrößert wird, wird es schwierig, die erforderliche Hintergliedfokussierung sicherzustellen. Wenn zusätzlich die Aberration am Weitwinkelende dadurch korrigiert wird, dass eine der Linseneinheiten exzentrisch gemacht wird, ist es schwierig, den Betrag der Exzentrizität einzustellen, da die Empfindlichkeit zu hoch ist.

Der Ausdruck (3) zeigt eine Bedingung hinsichtlich der Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b. Wenn die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b auf unter die untere Grenze im Ausdruck (3) verringert wird, wird die Empfindlichkeit bei Hintergliedfokussierung der Linsenuntereinheit 3b verringert und wird der Antriebshub der Linsenuntereinheit 3b während der Brennpunkteinstellung vergrößert. Als Folge wird die Gesamtlänge des Zoomobjektivs vergrößert. Wenn zusätzlich die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b auf über die obere Grenze im Ausdruck (3) vergrößert wird, wird die Krümmung jedes Linsenelements, das in der Linsenuntereinheit 3b enthalten ist, vergrößert. Demgemäß werden das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b und die Aberrationen vergrößert und werden die Variationen der Aberrationen während des Fokussierens ebenso vergrößert.

Vorzugsweise wird die exzentrische Aberration am Weitwinkelende dadurch korrigiert, dass die Linsenuntereinheit 3c exzentrisch (parallel oder geneigt) mit Bezug auf die optische Achse des Zoomobjektivs gestellt wird. In diesem Fall wird die Einstelllinseneinheit am nächsten an der Bildebene bei dem Zoomobjektiv positioniert und wird fixiert, während die Variation der Vergrößerung oder die Brennpunkteinstellung durchgeführt wird. Wenn demgemäß ein einfacher Einstellmechanismus bei dem Zoomobjektiv bereitgestellt wird, kann auch dann, wenn eine Antriebseinheit zum Steuern der Variation der Vergrößerung und der Brennpunkteinstellung an dem Zoomobjektiv angebracht wird, die exzentrische Aberration ohne Entfernen der Antriebseinheit einfach korrigiert werden. Somit kann eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit bereitgestellt werden.

Der vorstehend beschriebene Einstellmechanismus wird nachstehend beschrieben. Ein Mechanismus, der in 23A gezeigt ist, der den Betrag der parallelen Exzentrizität der Linsenuntereinheit 3c einstellt, oder ein Mechanismus, der in 23B gezeigt ist, der den Betrag einer geneigten Exzentrizität der Linsenuntereinheit 3c einstellt, kann als Einstellmechanismus vorgesehen werden.

In 23A bezeichnet ein Bezugszeichen 10 den Hauptkörper des Zoomobjektivs und bezeichnet ein Bezugszeichen 11 einen Objektivtubus, der die Linsenuntereinheit 3c hält und der an dem Hauptkörper 10 mit einer Schraube 12 angebracht ist. Zusätzlich bezeichnet ein Bezugszeichen 13 eine Kamera, die den Bildausbildungszustand überwacht, und bezeichnet ein Bezugszeichen 14 einen Monitor, der die Informationen darstellt, die durch die Kamera 13 erhalten werden. Ein Einsteller löst die Schraube 12 und stellt den Bildausbildungszustand dadurch, dass der Tubus 12 exzentrisch parallel gestellt wird, mit einem Werkzeug oder Ähnlichem ein, während er den Monitor 14 betrachtet. Insbesondere wird die Einstellung grob durchgeführt, während die Punktform an der Mitte mit einem Kollimator oder einer Autokollimationsbank betrachtet wird, und wird dann eine weitergehende Einstellung so durchgeführt, dass der zentrale Fluss (die zentrale Koma) und der teilweise Verlauf (Asymmetrie der Projektionsauflösung) an dem Rand in der Projektion im Gleichgewicht stehen. Dann wird die Schraube 12 erneut festgezogen, um den Tubus 11 zu fixieren. Zusätzlich können der Betrag und die Richtung der parallelen Exzentrizität einer optischen Achse BXL der Linsenuntereinheit 3c mit Bezug auf eine optische Achse AXL des Zoomobjektivs frei wählbar eingestellt werden.

In 23B bezeichnet ein Bezugszeichen 13 den Hauptkörper des Zoomobjektivs und bezeichnet ein Bezugszeichen 14 eine Linsenfassung, die eine konvexe äußere Fläche hat und die die Linsenuntereinheit 3c hält. Eine innere Fläche des Hauptkörpers 13 des Zoomobjektivs ist konkav und ist mit dem gleichen Krümmungsradius wie demjenigen der äußeren Fläche des Linsenrahmens 14 gekrümmt. Demgemäß kann der Betrag der geneigten Exzentrizität einer optischen Achse BXL der Linsenuntereinheit 3c mit Bezug auf eine optische Achse AXL des Zoomobjektivs durch Bewegen der Linsenfassung 14 entlang der konkaven inneren Fläche des Hauptkörpers 13 des Zoomobjektivs eingestellt werden.

Die 23A und 23B zeigen einfach Beispiele der Einstellmechanismen und andere Einstellmechanismen können ebenso verwendet werden. Alternativ kann ein Einstellmechanismus, der sowohl den Betrag der parallelen Exzentrizität als auch den Betrag der geneigten Exzentrizität der Linsenuntereinheit 3c einstellen kann, ebenso durch Kombinieren der Einstellmechanismen vorgesehen werden, die in den 23A und 23B gezeigt sind.

In den Ausführungsbeispielen beträgt der Betrag der parallelen Exzentrizität, der für die Linsenuntereinheit 3c gestattet wird, maximal ungefähr 1 mm und beträgt der Betrag der geneigten Exzentrizität, der für die Linsenuntereinheit 3c gestattet wird, maximal ungefähr 1°.

Zusätzlich kann in den Ausführungsbeispielen ebenso ein Einstellmechanismus zum Korrigieren der sphärischen Aberration am Weitwinkelende durch Einstellen der Position der feststehenden Linseneinheit 3a entlang der optischen Achse vorgesehen werden. Anders als bei der Korrektur der exzentrischen Aberration, die relativ häufig durchgeführt wird, ist es nicht notwendig, die sphärische Aberration wiederholt zu korrigieren, da die sphärische Aberration im Voraus aus Fehlern der Linsendicke, von Luftspalten, Krümmungen usw. vorhergesagt werden kann, die bei dem Herstellungsprozess erzeugt werden. Daher ist die Einstellbarkeit in dem Zustand, in dem die vorstehend erwähnte Antriebseinheit angebracht wird, nicht sehr wichtig.

Gemäß den Ausführungsbeispielen wird in dem Zustand, in dem die Linsenuntereinheit 3b so positioniert ist, dass ein Objekt im Unendlichen im Brennpunkt liegt, wenn die Brennweite des Zoomobjektivs an dem Weitwinkelende auf 1 standardisiert ist und eine paraxiale Nachführung durchgeführt wird, vorzugsweise der folgende Ausdruck erfüllt: |&agr;p3b·ϕ3b·(sk·ϕ3c – 1)·x·(x + &dgr;)/b2| < 2.0 × 10–4(5) wobei

&agr;p3b:
konvertierter Schrägstellungswinkel des Einfalls von außerhalb der Achse liegenden Hauptlichtstrahlen an der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3b:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3c:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c,
sk:
Abstand von dem Hauptpunkt der Linsenuntereinheit 3c zu der Bildebene,
x:
Betrag der Bewegung der Linsenuntereinheit 3b zwischen einer Position, an der sie ein Objekt im unendlichen fokussiert, und einer Position, an der sie ein Objekt an dem nächstmöglichen Abstand an dem Teleobjektivende fokussiert,
&dgr;:
Differenz zwischen einem Abstand von dem Hauptpunkt der Linsenuntereinheit 3b zu einem virtuellen Bild der Blende SP und einem Abstand von dem Hauptpunkt der Linsenuntereinheit 3b zu einem virtuellen Bild der Abbildungsposition, und
b:
Vergrößerung des Zoomobjektivs sind.

Die Beziehung zwischen der Brechkraftanordnung in einem paraxialen Gebiet und der Änderung eines Sichtfelds (nämlich die Änderung einer Abbildungsvergrößerung) aufgrund des Brennpunkteinstellvorgangs wird nachstehend unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. 21 ist ein schematisches Diagramm, das den optischen Betrieb der Abbildungslinseneinheit zeigt, die näher an der Bildebene als die Blende SP angeordnet ist. Ein außerhalb der Achse liegender Hauptlichtstrahl, der durch die Blende SP tritt, erreicht eine Bildebene IG über die Linsenuntereinheit 3a, die Linsenuntereinheit 3b und die Linsenuntereinheit 3c. Hier wird eine Änderung &Dgr;y des Sichtfelds entsprechend dem außerhalb der Achse liegenden Hauptlichtstrahl an der Bildebene IG berücksichtigt, wenn die Linsenuntereinheit 3b sich für die Brennpunkteinstellung bewegt.

Die Änderung &Dgr;y des Sichtfelds aufgrund der Brennpunkteinstellung wird im Allgemeinen wie folgt ausgedrückt: &Dgr;y ∝ &agr;p3b·ϕ3b·(sk·ϕ3c – 1)·x·(x + &dgr;)(6) wobei gilt:

&agr;p3b:
Winkel des Einfalls des außerhalb der Achse liegenden Hauptlichtstrahls an der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3b:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3c:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c,
sk:
Abstand zwischen der Linsenuntereinheit 3c und der Bildebene IG,
&dgr;:
Differenz zwischen einem Abstand von dem Hauptpunkt der Linsenuntereinheit 3b zu dem virtuellen Bild der Blende SP und einem Abstand c von dem Hauptpunkt der Linsenuntereinheit 3b zu dem virtuellen Bild der Abbildungsposition, und
x:
Betrag der Bewegung der Linsenuntereinheit 3b zwischen einer Position, an der sie ein Objekt im Unendlichem fokussiert, und einer Position, an der sie ein Objekt an dem nächstmöglichen Abstand am Teleobjektivende fokussiert.

Da der Betrag der Bewegung x bei der Brennpunkteinstellung im Allgemeinen proportional zum Quadrat der Brennweite ist, wird der Betrag der Bewegung der Linsenuntereinheit 3b bei der Brennpunkteinstellung am größten am Teleobjektivende. In den Ausführungsbeispielen wird, da die Brennweite an dem Weitwinkelende auf 1 standardisiert ist, wenn b das variable Stärkeverhältnis ist, der standardisierte Betrag der Änderung des Sichtfelds im Allgemeinen wie folgt ausgedrückt:

Wenn die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b vergrößert wird und die obere Grenze im Ausdruck (5) überstiegen wird, wird die Krümmung jedes Linsenelements, das in der Linsenuntereinheit 3b enthalten ist, ebenso vergrößert. Demgemäß werden das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b und die Aberrationen vergrößert und werden die Variationen der Aberrationen während der Brennpunkteinstellung ebenso vergrößert. Zusätzlich variiert das Sichtfeld in hohem Maße während der Brennpunkteinstellung und wird die Darstellung einer Bildaufnahme mit dem Zoomobjektiv verschlechtert.

Zusätzlich weist, wie vorstehend beschrieben ist, die zweite Linseneinheit II die Linsenuntereinheit 2a, die eine negative Brechkraft hat und die sich zum Variieren der Vergrößerung bewegt, und die Linsenuntereinheit 2b auf, die ebenso eine negative Brechkraft hat und die sich zum Korrigieren der Abbildungsposition (der Bildebene) bewegt, die sich bewegt, wenn sich die Linsenuntereinheit 2a bewegt. Demgemäß werden Variationen der Aberrationen während der Variation der Vergrößerung unterdrückt und kann eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit erhalten werden. Zusätzlich wird ein Spalt, der zum Antreiben der Linsenuntereinheit 3b vorzusehen ist, verringert und werden demgemäß die Abmessung und das Gewicht des Zoomobjektivs verringert.

Numerische Beispiele entsprechend den Ausführungsbeispielen, die in den 1 bis 5 gezeigt sind, sind jeweils in den Tabellen 1 bis 5 gezeigt. In jeder Tabelle ist f die Brennweite des gesamten Zoomobjektivs, ist fno die F-Zahl, ist &ohgr; (als w in jeder Tabelle gezeigt) der Halbfeldwinkel, ist ri der Radius der Krümmung der i-ten Linsenfläche von dem Objekt, ist di der Abstand zwischen den i-ten und den (i + 1)-ten Linsenflächen und sind ni und &ngr;i (als vi in jeder Tabelle gezeigt) der Brechnungsindex bzw. die Abbe-Zahl des Werkstoffs des i-ten Linsenelements von dem Objekt. In jeder Tabelle stellt ri = 0,000 ri = ∞ dar.

Die 6 bis 20C zeigen Aberrationsdiagramme gemäß den vorstehend beschriebenen numerischen Beispielen. Die 6, 9, 12, 15 und 18 zeigen Aberrationsdiagramme gemäß den numerischen Beispielen 1 bis 5, die jeweils am Weitwinkelende (f = 1 mm) erhalten werden, wenn der Objektabstand 0,3 m beträgt. Die 7, 10, 13, 16 und 19 zeigen Aberrationsdiagramme gemäß den numerischen Beispielen 1 bis 5, die jeweils an der mittleren Zoomposition (f = 3,25 mm) erhalten werden, wenn der Objektabstand 0,3 m beträgt. Die 8A, 11A, 14A, 17A und 20A zeigen Aberrationsdiagramme gemäß den numerischen Beispielen 1 bis 5, die jeweils an dem Teleobjektivende (f = 12,6 mm) erhalten werden, wenn der Objektabstand 0,3 m beträgt. Die 8B, 11B, 14B, 17B und 20B zeigen Aberrationsdiagramme gemäß den numerischen Beispielen 1 bis 5, die jeweils an dem Teleobjektivende (f = 12,6 mm) erhalten werden, wenn der Objektabstand unendlich ist. Die 8C, 11C, 14C, 17C und 20C zeigen Aberrationsdiagramme gemäß den numerischen Beispielen 1 bis 5, die jeweils an dem Teleobjektivende (f = 12,6 mm) erhalten werden, wenn der Objektabstand 0,11 m beträgt.

In jedem Aberrationsdiagramm zeigt die durchgezogene Linie die e-Linie, zeigt die gestrichelte Linie die F-Linie, zeigt die Punkt-Strich-Linie die C-Linie und zeigt die Zwei-Punkt-Strich-Linie die g-Linie.

Zusätzlich stellt in jedem Aberrationsdiagramm „sph" die sphärische Aberration dar, stellt „as" den Astigmatismus dar, stellt „dist" die Verzerrung dar und stellt „chro" die seitliche chromatische Aberration dar. Tabelle 1: Numerisches Beispiel 1 f = 1.00000 fno = 1:1.85

~1.94
2w = 66.1~5.4
r1 = 56.805 d1 = 0.24 n1 = 1.81265 v1 = 25.4 r2 = 9.400 d2 = 1.22 n2 = 1.48915 v2 = 70.2 r3 = –46.355 d3 = 0.69 r4 = 11.809 d4 = 0.94 n3 = 1.62287 v3 = 60.3 r5 = –38.196 d5 = 0.02 r6 = 5.792 d6 = 0.71 n4 = 1.65425 v4 = 58.5 r7 = 13.718 d7 = variabel r8 = 12.305 d8 = 0.11 n5 = 1.88814 v5 = 40.8 r9 = 2.160 d9 = 0.36 r10 = 12.728 d10 = 0.09 n6 = 1.80811 v6 = 46.6 r11 = 4.616 d11 = 0.49 r12 = –2.008 d12 = 0.09 n7 = 1.77621 v7 = 49.6 r13 = 5.476 d13 = 0.34 n8 = 1.93306 v8 = 21.3 r14 = –5.070 d14 = variabel r15 = –2.817 d15 = 0.10 n9 = 1.77621 v9 = 49.6 r16 = 3.149 d16 = 0.40 n10 = 1.81265 v10 = 25.4 r17 = –84.530 d17 = variabel r18 = 0.000 (Blende) d18 = 0.24 r19 = –32.761 d19 = 0.49 n11 = 1.60891 v11 = 43.7 r20 = –2.554 d20 = 0.02 r21 = 5.672 d21 = 0.70 n12 = 1.48915 v12 = 70.2 r22 = –2.343 d22 = 0.13 n13 = 1.88815 v13 = 40.8 r23 = 27.414 d23 = 0.03 R24 = 4.319 d24 = 0.44 n14 = 1.51976 v14 = 52.4 r25 = –11.904 d25 = 4.02 r26 = 9.103 d26 = 0.11 n15 = 1.85482 v15 = 23.9 r27 = 3.780 d27 = 0.23 r28 = 12.185 d28 = 0.39 n16 = 1.49845 v16 = 81.5 r29 = –4.945 d29 = 0.02 r30 = 2.936 d30 = 0.79 n17 = 1.48915 v17 = 70.2 r31 = 117.484 d31 = 0.18 r32 = –16.089 d32 = 0.26 n18 = 1.48915 v18 = 70.2 r33 = –9.986 d33 = 0.54 r34 = 0.000 d34 = 3.23 n19 = 1.60718 v19 = 38.0 r35 = 0.000 d35 = 1.74 n20 = 1.51825 v20 = 64.2 r36 = 0.000
Variabler Bereich der Brennweite 1.00 3.25 12.60 d7 0.07 3.17 4.92 d14 4.95 1.41 0.16 d17 0.22 0.65 0.15
Tabelle 2: Numerisches Beispiel 2 f = 1.00000 fno = 1:1.85

~1.94
2w = 66.1~5.4
r1 = 56.805 d1 = 0.24 n1 = 1.76859 v1 = 26.5 r2 = 9.400 d2 = 1.22 n2 = 1.48915 v2 = 70.2 r3 = –46.355 d3 = 0.69 r4 = 11.809 d4 = 0.94 n3 = 1.62287 v3 = 60.3 r5 = –46.632 d5 = 0.02 r6 = 5.792 d6 = 0.71 n4 = 1.65425 v4 = 58.5 r7 = 13.718 d7 = variabel r8 = 12.305 d8 = 0.11 n5 = 1.88814 v5 = 40.8 r9 = 2.160 d9 = 0.36 r10 = 12.728 d10 = 0.09 n6 = 1.80811 v6 = 46.6 r11 = 4.616 d11 = 0.49 r12 = –2.008 d12 = 0.09 n7 = 1.77621 v7 = 49.6 r13 = 5.476 d13 = 0.34 n8 = 1.93306 v8 = 21.3 r14 = –5.070 d14 = variabel r15 = –2.817 d15 = 0.10 n9 = 1.77621 v9 = 49.6 r16 = 3.149 d16 = 0.40 n10 = 1.81265 v10 = 25.4 r17 = –84.530 d17 = variabel r18 = 0.000 (Blende) d18 = 0.30 r19 = –15.978 d19 = 0.33 n11 = 1.60718 v11 = 38.0 r20 = –3.874 d20 = 0.02 r21 = 7.271 d21 = 0.13 n12 = 1.88815 v12 = 40.8 r22 = 3.922 d22 = 0.61 n13 = 1.48915 v13 = 70.2 r23 = –7.297 d23 = 0.04 R24 = 6.591 d24 = 0.74 n14 = 1.48915 v14 = 70.2 r25 = –2.556 d25 = 0.13 n15 = 1.88815 v15 = 40.8 r26 = 44.549 d26 = 0.03 r27 = 8.397 d27 = 0.60 n16 = 1.57047 v16 = 42.8 r28 = –3.868 d28 = 2.76 r29 = 27.097 d29 = 0.11 n17 = 1.85482 v17 = 23.9 r30 = 4.091 d30 = 0.38 r31 = –10.246 d31 = 0.31 n18 = 1.48915 v18 = 70.2 r32 = –4.059 d32 = 0.02 r33 = 3.677 d33 = 0.45 n19 = 1.48915 v19 = 70.2 r34 = –11.096 d34 = 0.18 r35 = 4.620 d35 = 0.20 n20 = 1.51825 v20 = 64.1 r36 = 9.914 d36 = 0.54 r37 = 0.000 d37 = 3.23 n21 = 1.60718 v21 = 38.0 r38 = 0.000 d38 = 1.74 n22 = 1.51825 v22 = 64.2 r39 = 0.000
Variabler Bereich der Brennweite 1.00 3.25 12.60 d7 0.01 3.11 4.86 d14 4.95 1.41 0.16 d17 0.22 0.65 0.15
Tabelle 3: Numerisches Beispiel 3 f = 1.00000 fno = 1:1.85

~1.94
2w = 61.1~5.4
r1 = 56.805 d1 = 0.24 n1 = 1.81265 v1 = 25.4 r2 = 9.400 d2 = 1.22 n2 =1.48915 v2 = 70.2 r3 = –46.355 d3 = 0.69 r4 = 11.809 d4 = 0.94 n3 =1.62287 v3 = 60.3 r5 = –38.196 d5 = 0.02 r6 = 5.792 d6 = 0.71 n4 = 1.65425 v4 = 58.5 r7 = 13.718 d7 = variabel r8 = 12.305 d8 = 0.11 n5 = 1.88814 v5 = 40.8 r9 = 2.160 d9 = 0.36 r10 = 12.728 d10 = 0.09 n6 = 1.80811 v6 = 46.6 r11 = 4.616 d11 = 0.49 r12 = –2.008 d12 = 0.09 n7 =1.77621 v7 = 49.6 r13 = 5.476 d13 = 0.34 n8 = 1.93306 v8 = 21.3 r14 = –5.070 d14 = variabel r15 = –2.817 d15 = 0.10 n9 = 1.77621 v9 = 49.6 r16 = 3.149 d16 = 0.40 n10 = 1.81265 v10 = 25.4 r17 = –84.530 d17 = variabel r18 = 0.000 (Blende) d18 = 0.24 r19 = –18.151 d19 = 0.34 n11 = 1.60718 v11 = 38.0 r20 = –4.270 d20 = 0.02 r21 = 7.126 d21 = 0.13 n12 = 1.88815 v12 = 40.8 r22 = 3.184 d22 = 0.59 n13 = 1.51825 v13 = 64.1 r23 = –4.897 d23 = 0.04 R24 = 7.033 d24 = 0.86 n14 = 1.48915 v14 = 70.2 r25 = –2.855 d25 = 0.13 n15 = 1.88815 v15 = 40.8 r26 = 8.191 d26 = 0.03 r27 = 5.756 d27 = 0.75 n16 = 1.57047 v16 = 42.8 r28 = –3.694 d28 = 3.76 r29 = 5.991 d29 = 0.11 n17 = 1.85482 v17 = 23.9 r30 = 3.044 d30 = 0.60 r31 = 3.820 d31 = 0.54 n18 = 1.48945 v18 = 81.5 r32 = -5.576 d32 = 0.18 r33 = 6.574 d33 = 0.32 n19 = 1.48915 v19 = 70.2 r34 = –107.664 d34 = 0.54 r35 = 0.000 d35 = 3.23 n20 = 1.60718 v20 = 38.0 r36 = 0.000 d36 = 1.74 n21 = 1.51825 v21 = 64.2 r37 = 0.000
Variabler Bereich der Brennweite 1.00 3.25 12.60 d7 0.07 3.17 4.92 d14 4.95 1.41 0.16 d17 0.22 0.65 0.15
Tabelle 4: Numerisches Beispiel 4 f = 1.00000 fno = 1:1.85

~1.94
2w = 61.1~5.4
r1 = 56.805 d1 = 0.24 n1 = 1.81265 v1 = 25.4 r2 = 9.400 d2 = 1.22 n2 = 1.48915 v2 = 70.2 r3 = –46.355 d3 = 0.69 r4 = 11.809 d4 = 0.94 n3 =1.62287 v3 = 60.3 r5 = –38.196 d5 = 0.02 r6 = 5.792 d6 = 0.71 n4 = 1.65425 v4 = 58.5 r7 = 13.718 d7 = variabel r8 = 12.305 d8 = 0.11 n5 = 1.88814 v5 = 40.8 r9 = 2.160 d9 = 0.36 r10 = 12.728 d10 = 0.09 n6 = 1.80811 v6 = 46.6 r11 = 4.616 d11 = 0.49 r12 = –2.008 d12 = 0.09 n7 = 1.77621 v7 = 49.6 r13 = 5.476 d13 = 0.34 n8 = 1.93306 v8 = 21.3 r14 = –5.070 d14 = variabel r15 = –2.817 d15 = 0.10 n9 = 1.77621 v9 = 49.6 r16 = 3.149 d16 = 0.40 n10 = 1.81265 v10 = 25.4 r17 = –84.530 d17 = variabel r18 = 0.000 (Blende) d18 = 0.25 r19 = –54.202 d19 = 0.33 n11 = 1.60718 v11 = 38.0 r20 = –3.705 d20 = 0.02 r21 = 8.751 d21 = 0.57 n12 = 1.48915 v12 = 70.2 r22 = –2.991 d22 = 0.07 n13 = 1.88815 v13 = 40.8 r23 = –5.038 d23 = 0.04 R24 = 7.265 d24 = 0.66 n14 = 1.48915 v14 = 70.2 r25 = –3.271 d25 = 0.13 n15 = 1.88815 v15 = 40.8 r26 = 7.319 d26 = 0.03 r27 = 5.219 d27 = 0.53 n16 = 1.57047 v16 = 42.8 r28 = –5.154 d28 = 2.78 r29 = 10.220 d29 = 0.11 n17 = 1.85482 v17 = 23.9 r30 = 3.602 d30 = 0.22 r31 = 20.465 d31 = 0.32 n18 = 1.48915 v18 = 70.2 r32 = –5.733 d32 = 0.02 r33 = 3.147 d33 = 0.54 n19 = 1.48915 v19 = 70.2 r34 = –10.272 d34 = 0.18 r35 = 3902.495 d35 = 0.19 n20 = 1.51825 v20 = 64.1 r36 = –29.845 d36 = 0.54 r37 = 0.000 d37 = 3.23 n21 = 1.60718 v21 = 38.0 r38 = 0.000 d38 = 1.74 n22 = 1.51825 v22 = 64.2 r39 = 0.000
Variabler Bereich der Brennweite 1.00 3.25 12.60 d7 0.07 3.17 4.92 d14 4.95 1.41 0.16 d17 0.22 0.65 0.15
Tabelle 5: Numerisches Beispiel 5 f = 1.00000 fno = 1:1.85

~1.94
2w = 61.1

~5.4
r1 = 56.805 d1 = 0.24 n1 = 1.81265 v1 = 25.4 r2 = 9.400 d2 = 1.22 n2 = 1.48915 v2 = 70.2 r3 = –46.355 d3 = 0.69 r4 = 11.809 d4 = 0.94 n3 = 1.62287 v3 = 60.3 r5 = –38.196 d5 = 0.02 r6 = 5.792 d6 = 0.71 n4 = 1.65425 v4 = 58.5 r7 = 13.718 d7 = variabel r8 = 12.305 d8 = 0.11 n5 = 1.88814 v5 = 40.8 r9 = 2.160 d9 = 0.36 r10 = 12.728 d10 = 0.09 n6 = 1.80811 v6 = 46.6 r11 = 4.616 d11 = 0.49 r12 = –2.008 d12 = 0.09 n7 = 1.77621 v7 = 49.6 r13 = 5.476 d13 = 0.34 n8 = 1.93306 v8 = 21.3 r14 = –5.070 d14 = variabel r15 = –2.817 d15 = 0.10 n9 = 1.77621 v9 = 49.6 r16 = 3.149 d16 = 0.40 n10 = 1.81265 v10 = 25.4 r17 = –84.530 d17 = variabel r18 = 0.000 (Blende) d18 = 0.24 r19 = –5.156 d19 = 0.31 n11 = 1.65425 v11 = 58.5 r20 = –3.057 d20 = 0.02 r21 = 6.708 d21 = 0.46 n12 = 1.62286 v12 = 60.3 r22 = –6.795 d22 = 0.02 r23 = 8.906 d23 = 0.65 n13 = 1.48915 v13 = 70.2 R24 = –3.496 d24 = 0.13 n14 = 1.83932 v14 = 37.2 r25 = –19.744 d25 = 4.30 r26 = 16.245 d26 = 0.11 n15 = 1.85482 v15 = 23.9 r27 = 4.737 d27 = 0.21 r28 = 6.861 d28 = 0.53 n16 = 1.49845 v16 = 81.5 r29 = –6.295 d29 = 0.02 r30 = 4.326 d30 = 0.53 n17 = 1.48915 v17 = 70.2 r31 = –22.070 d31 = 0.18 r32 = 12.441 d32 = 0.23 n18 = 1.48915 v18 = 70.2 r33 = –569.799 d33 = 0.54 r34 = 0.000 d34 = 3.23 n19 = 1.60718 v19 = 38.0 r35 = 0.000 d35 = 1.74 n20 = 1.51825 v20 = 64.2 r36 = 0.000
Variabler Bereich der Brennweite 1.00 3.25 12.60 d7 0.07 3.17 4.92 d14 4.95 1.41 0.16 d17 0.22 0.65 0.15

Wie aus dem vorstehend Angegebenen deutlich ist, werden gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen Zoomobjektive mit Hintergliedfokussierung mit hohen Aperturverhältnissen mit einer F-Zahl von ungefähr 2,0 und hohen variablen Stärkeverhältnissen von 10 oder mehr erhalten.

Die Beziehung zwischen den vorstehend beschriebenen numerischen Beispielen, den Ausdrücken (1) bis (4) und dem Änderungsprozentanteil des Sichtfelds am Teleobjektivende ist in Tabelle 6 gezeigt. Die Linsenuntereinheit 3b ist eine Linseneinheit mit Hintergliedfokussierung mit einer insgesamt positiven Brechkraft und bewegt sich entlang der optischen Achse in Richtung auf die Objektseite, wenn ein Objekt mit einem geringen Abstand zu fokussieren ist. Hier ist der nächstgelegene Abstand, den das Zoomobjektiv fokussieren kann, auf 110 mm von der Linsenfläche am nächsten zum dem Objekt eingerichtet. Tabelle 6: Bedingungsausdrücke und Änderungsprozentanteile des Sichtfelds beim jeweiligen numerischen Beispiel (Brennweite an Weitwinkelende ist auf 1 standardisiert) Numerisches Numerisches Numerisches Numerisches Numerisches Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Ausdruck

(1)
0.005 0.326 0.224 0.126 0.037
Ausdruck

(2)
0.101 0.591 0.789 0.100 0.237
Ausdruck

(3)
0.187 0.103 0.100 0.175 0.170
Ausdruck

(4)
0.415 × 10–4 0.430 × 10–4 1.557 × 10–4 0.718 × 10–4 1.770 × 10–4
Änderung des Sicht-felds 0.7% 0.7% 2.5% 1.1% 2.8%

Charakteristiken der dritten Linseneinheit III im jeweiligen Ausführungsbeispiel (numerischen Beispiel) werden zusätzlich nachstehend erklärt.

Bezugnahme auf erstes Ausführungsbeispiel

Im ersten Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel 1), das in 1 gezeigt ist, ist der Wert des Ausdrucks (1) nah an der unteren Grenze. Demgemäß ist die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3a gering und weist die Linsenuntereinheit 3a eine relativ geringe Anzahl von Linsenelementen, genauer gesagt vier Linsenelemente auf, die aus positiven, positiven, negativen und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen.

Zusätzlich ist der Wert des Ausdrucks (3) nah an der oberen Grenze. Demgemäß ist die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b hoch und weist die Linsenuntereinheit 3b drei Linsenelemente auf, die aus negativen, positiven und positiven Linsenelementen in der Reihenfolge von der Objektseite bestehen. Da das Linsenelement, das am nächsten zu der Objektseite positioniert ist, ein negatives Linsenelement ist, wird die Einfallshöhe des auf der Achse liegenden Lichtstrahls an dem negativen Linsenelement vergrößert. Demgemäß wird die chromatische Aberration korrigiert und werden die anderen Aberrationen mit einer geringen Brechkraft verringert und wird das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b verringert.

Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten 3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4) angemessen eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b weitergehend verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit 3c eine angemessene Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische Aberration zur Verfügung. Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil des Sichtfelds gering und wird eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit bereitgestellt.

Bezugnahme auf das zweite Ausführungsbeispiel

Im zweiten Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel 2), das in 2 gezeigt ist, ist der Wert des Ausdrucks (1) nah an der oberen Grenze. Demgemäß ist die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3a hoch und weist die Linsenuntereinheit 3a sechs Linsenelemente auf, die aus positiven, negativen, positiven, positiven, negativen und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen. Daher können die auf der Achse liegende chromatische Aberration und die sphärische Aberration wirksam verringert werden.

Die sphärische Aberration an dem Weitwinkelende kann ebenso durch Variieren des Spalts entsprechend d26 in Tabelle 2 bei der Linsenuntereinheit 3a korrigiert werden.

Die Linsenuntereinheit 3b weist drei Linsenelemente auf, die aus negativen, positiven und positiven Linsenelementen in der Reihenfolge von der Objektseite bestehen. Da das Linsenelement, das am nächsten zu der Objektseite positioniert ist, ein negatives Linsenelement ist, wird die chromatische Aberration korrigiert und werden die anderen Aberrationen mit einer geringen Brechkraft verringert. Zusätzlich wird das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b verringert.

Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten 3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4) angemessen eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b weitergehend verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit 3c eine angemessene Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische Aberration zur Verfügung. Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil des Sichtfelds gering und wird eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit zur Verfügung gestellt.

Bezugnahme auf das dritte Ausführungsbeispiel

Im dritten Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel 3), das in 3 gezeigt ist, weist die Linsenuntereinheit 3a sechs Linsenelemente auf, die aus positiven, negativen, positiven, positiven, negativen und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen. Demgemäß können die auf der Achse liegende chromatische Aberration und die sphärische Aberration wirksam verringert werden.

Die sphärische Aberration am Weitwinkelende kann ebenso durch Variieren des Spalts entsprechend d26 in Tabelle 3 bei der Linsenuntereinheit 3a korrigiert werden.

Zusätzlich ist der Wert des Ausdrucks (3) nah an der unteren Grenze. Demgemäß ist die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b gering und weist die Linsenuntereinheit 3b eine relativ geringe Anzahl von Linsenelementen, genauer gesagt zwei Linsenelemente auf, die aus negativen und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen.

Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten 3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4) angemessen eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b weitergehend verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit 3c eine angemessene Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische Aberration zur Verfügung. Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil des Sichtfelds gering und wird eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit zur Verfügung gestellt.

Bezugnahme auf das vierte Ausführungsbeispiel

Im vierten Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel 4), das in 4 gezeigt ist, weist die Linsenuntereinheit 3a sechs Linsenelemente auf, die aus positiven, positiven, negativen, positiven, negativen und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen. Demgemäß können die auf der Achse liegende chromatische Aberration und die sphärische Aberration wirksam verringert werden.

Die sphärische Aberration am Weitwinkelende kann ebenso durch Variieren des Spalts entsprechend d26 in Tabelle 4 bei der Linsenuntereinheit 3a korrigiert werden.

Die Linsenuntereinheit 3b weist drei Linsenelemente auf, die aus negativen, positiven und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen. Da das Linsenelement, das am nächsten zu der Objektseite positioniert ist, ein negatives Linsenelement ist, wird die chromatische Aberration korrigiert und werden die anderen Aberrationen mit einer geringen Brechkraft verringert. Zusätzlich wird das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b verringert.

Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten 3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4) angemessen eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b weitergehend verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit 3c eine angemessene Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische Aberration zur Verfügung. Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil des Sichtfelds gering und wird eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit zur Verfügung gestellt.

Bezugnahme auf das fünfte Ausführungsbeispiel

Im fünften Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel 5), das in 5 gezeigt ist, weist die Linsenuntereinheit 3a vier Linsenelemente auf, die aus positiven, positiven, positiven und negativen Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen.

Die Linsenuntereinheit 3b weist drei Linsenelemente auf, die aus negativen, positiven und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen. Da das Linsenelement, das am nächsten an der Objektseite positioniert ist, ein negatives Linsenelement ist, wird die chromatische Aberration korrigiert und werden die anderen Aberrationen mit einer geringen Brechkraft verringert. Zusätzlich wird das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b verringert.

Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten 3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4) angemessen eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b weitergehend verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit 3c eine angemessene Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische Aberration zur Verfügung. Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil des Sichtfelds gering und wird eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit zur Verfügung gestellt.

Wie vorstehend beschrieben ist, weist gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die dritte Linseneinheit III zur Abbildung, die näher an der Bildebene als die Blende SP positioniert ist, die feststehende Linsenuntereinheit 3a, die Linsenuntereinheit 3b, die als Fokussierlinseneinheit funktioniert, und die Linsenuntereinheit 3c zum Korrigieren der exzentrischen Aberration am Weitwinkelende auf. Durch geeignetes Einrichten der Brechkräfte der Linsenuntereinheiten 3a bis 3c wird die Empfindlichkeit bei Hintergliedfokussierung der Linsenuntereinheit 3b sichergestellt und wird gleichzeitig das Gewicht verringert. Demgemäß wird eine Brennpunkteinstellung mit einer kleinen Antriebskraft und einem kleinen Bewegungsbetrag durchgeführt. Zusätzlich wird die erforderliche Hintergliedfokussierung sichergestellt und werden Variationen der Aberrationen und des Sichtfelds während der Brennpunkteinstellung verringert. Demgemäß wird eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit mit einem einfachen Aufbau zur Verfügung gestellt.

Die Zoomobjektive gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden an Aufnahmevorrichtungen, wie z.B. Fernsehkameras und Videokameras derart eingebracht, dass sie durch andere Objektive austauschbar sind. Ein Aufnahmesystem (Fernsehkamerasystem), das das Zoomobjektiv gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbespielen als optisches Aufnahmesystem verwendet, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 22 beschrieben.

Unter Bezugnahme auf 22 weist ein Aufnahmesystem 117 ein Zoomobjektiv 101 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen und eine Kamera 111 auf, die als Aufnahmevorrichtung funktioniert und an der das Zoomobjektiv 101 angebracht ist.

Das Zoomobjektiv 101 weist eine feststehende Vorderlinseneinheit 102 (eine erste Linseneinheit I), eine Linseneinheit 103 (eine zweite Linseneinheit II) mit einer Variatorlinsenuntereinheit, die sich entlang einer optischen Achse zum Variieren der Vergrößerung bewegt, und einer Kompensatorlinsenuntereinheit, die sich entlang der optischen Achse zum Korrigieren eines Versatzes einer Bildebene während der Variation der Vergrößerung bewegt, eine Blende 104, eine Fokussierlinseneinheit 105 (eine dritte Linseneinheit III) auf, die sich entlang der optischen Achse zum Fokussieren bewegt.

Zusätzlich weist das Aufnahmesystem 117 ferner einen Zoommechanismus 109 mit einem Nocken oder Ähnlichem, mit dem ein manueller Zoombetrieb durch mechanisches Steuern der Position der Linseneinheit 103 entlang der optischen Achse während der Variation der Vergrößerung durchgeführt werden kann, und einen Fokussiermechanismus 110 mit einer Stellschraube oder Ähnlichem auf, mit der die Fokussierlinseneinheit 105 entlang der optischen Achse angetrieben wird.

Die Kamera 111 weist einen Glasblock 106, der einem optischen Filter oder einem Farbtrennprisma entspricht, eine Abbildungsvorrichtung (einen fotoelektrischen Wandler) 107, wie z.B. einen CCD-Sensor und einen CMOS-Sensor, der ein Objektbild aufnimmt, das durch das Zoomobjektiv 101 ausgewählt wird, und eine Kamerasteuerung 108, wie z.B. eine CPU auf, die die Kamera 111 steuert.

Zusätzlich weist das Aufnahmesystem 117 ferner eine Antriebseinheit 116 auf, die an einer Seite des Zoomobjektivs 101 angebracht ist. Die Antriebseinheit 116 ist mit verschiedenartigen Betätigungsschaltern einschließlich eines Zoomschalters, eines Autofokussier-/Manuellfokussierschalters und eines Blendenschalters versehen und dient als Schnittstelle zwischen dem Zoomobjektiv 101 und dem Kamerabetreiber. Die Antriebseinheit 116 weist ein Zoomstellglied 112, das den Zoommechanismus 109 antreibt und die Linseneinheit 103 bewegt, um die Vergrößerung zu variieren, ein Stellglied 113, das die Blende 104 antreibt, ein Fokussierstellglied 114, wie z.B. einen Schrittmotor, der die Fokussierlinseneinheit 105 elektrisch antreibt, und eine Antriebseinheitssteuerung 115, wie z.B. eine CPU auf, die die Antriebseinheit 116 steuert.

Obwohl die Antriebseinheit 116 in 22 extern an dem Zoomobjektiv 101 angebracht ist, kann die vorliegende Erfindung ebenso auf Zoomobjektive angewendet werden, bei denen die Antriebseinheiten intern angebracht sind.

Zusätzlich weist gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen das Zoomobjektiv die Linsenuntereinheit 2b auf, die den Versatz der Bildebene während der Variation der Vergrößerung korrigiert. Jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenso auf Drei-Einheiten-Zoomobjektive angewendet werden, bei denen die Linseneinheit II frei von der Linsenuntereinheit 2b ist und die Fokussierlinseneinheit die Funktion der Linsenuntereinheit 2b hat.

Zusätzlich ist, obwohl die Beziehung zwischen den Brechkräften der Linseneinheiten oder der Linsenelemente in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erklärt ist, die vorstehend beschriebene Beziehung ebenso auf diejenige zwischen den optischen Stärken anwendbar, die äquivalent zu den Brechkräften der optischen Beugeelemente sind, die beispielsweise an die Linsenflächen gefügt sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Teil der positiven optischen Stärke, die durch die zweite Linsenuntereinheit zur Verfügung gestellt wird, die sich für die Brennpunkteinstellung bewegt, durch die dritte Linsenuntereinheit bereitgestellt, die bei der Brennpunkteinstellung feststehend ist. Demgemäß wird das Gewicht der zweiten Linsenuntereinheit verringert, während deren Empfindlichkeit bei Hintergliedfokussierung sichergestellt wird. Daher werden die Antriebskraft und der Bewegungsbetrag der zweiten Linsenuntereinheit für die Brennpunkteinstellung verringert. Als Folge wird ein kleines Zoomobjektiv erhalten, das eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit zur Verfügung stellt.

Zusätzlich kann die dritte Linsenuntereinheit, die während der Brennpunkteinstellung feststehend ist, ebenso exzentrisch eingerichtet werden, um die Variationen der Aberrationen zu verringern, die durch die Brennpunkteinstellung verursacht werden. Demgemäß wird ein Zoomobjektiv mit Hintergliedfokussierung erhalten, das einen einfachen Aufbau hat und das eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit zur Verfügung stellt.

Zahlreiche offensichtlich im hohen Maße verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können ohne Abweichen von deren Anwendungsbereich ausgeführt werden, so dass verständlich ist, dass die Erfindung außer auf das, was in den Ansprüchen definiert ist, nicht auf ihre spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist.


Anspruch[de]
Objektivvorrichtung mit einer Funktion zum Variieren einer Vergrößerung der Objektivvorrichtung und einer Funktion zum Fokussieren, die in der Reihenfolge von der Objektseite zu der Bildseite folgendes aufweist:

eine erste Linseneinheit (I), die eine positive Brechkraft hat und die während der Variation der Vergrößerung fixiert ist;

eine zweite Linseneinheit (II), die eine negative Brechkraft hat, wobei sie eine Variatorlinsenuntereinheit (2a), die sich zum Zwecke des Variierens der Vergrößerung bewegt, und eine Kompensatorlinsenuntereinheit (2b) aufweist, die sich zum Zwecke des Korrigierens des Versatzes der Bildebene bewegt, der sich aufgrund der Bewegung des Variators ergibt; und

eine dritte Linseneinheit (III), die eine positive Brechkraft hat und die während der Variation der Vergrößerung fixiert ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die dritte Linseneinheit eine erste Linsenuntereinheit (3a), die während des Fokussierens fixiert ist, eine zweite Linsenuntereinheit (3b), die eine positive Brechkraft hat und die sich während des Fokussierens bewegt, eine dritte Linsenuntereinheit (3c), die eine positive Brechkraft hat und die während des Fokussierens fixiert ist, in dieser Reihenfolge von der Objektseite zu der Bildseite und einen Einstellmechanismus (12) aufweist zum Einstellen des Exzentrizitätszustandes von der dritten Linsenuntereinheit in Bezug auf die optische Achse der gesamten Objektivvorrichtung.
Objektivvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Brechkraft von der zweiten Linsenuntereinheit größer als die Brechkraft der dritten Linsenuntereinheit ist. Objektivvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei wenn die Brennweite von der gesamten Objektivvorrichtung bei einem Weitwinkelende den Wert 1 hat, die folgenden Ausdrücke erfüllt sind: 0,1 < &phgr;3c/&phgr;3b < 0,8 0,09 < &phgr;3b < 0,19 wobei &phgr;3b die Brechkraft der zweiten Linsenuntereinheit ist und &phgr;3c die Brechkraft der dritten Linsenuntereinheit ist. Bildaufnahmesystem mit:

der Objektivvorrichtung (101) gemäß einem der vorherigen Ansprüche; und

einem Bildaufnahmegerät (117), bei dem die Objektivvorrichtung angebracht werden kann.






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