DE69627425T2

DE69627425T2 - Varioobjektiv mit Innenfokussierung

Info

Publication number: DE69627425T2
Application number: DE69627425T
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Usui
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2016-06-21
Also published as: EP0752605A3; EP0752605B1; DE69627425D1; JPH095628A; US5737128A; JP3376171B2; EP0752605A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Varioobjektiv, welches zur Verwendung in einer Fernsehkamera, Videokamera, Fotokamera etc. geeignet ist, und besonders ein Varioobjektiv, welches die sogenannte Innenfokussierung verwendet, bei welcher die Fokussierung mittels eines Abschnitts der ersten Linseneinheit durchgeführt wird, und welches einen Weitwinkel, eine große Apertur bzw. Blendenöffnung mit einer Blendenzahl von 1,7 und ein hohes Vergrößerungswechselverhältnis mit einem Zoom-Verhältnis bzw. Brennweitenverhältnis von etwa 13 bis 44 hat.

Beschreibung des Standes der Technik

Bisher haben kleinere Fernsehkameras bewirkt, dass ein gesteigerten Bedarf nach Linsen bzw. Objektivsystemen mit einer insgesamt geringeren Abmessung, einem größeren Öffnungsverhältnis und einem höheren Vergrößerungswechselverhältnis besteht.
In einem Varioobjektiv, in welchem ein Objekt mittels einer näher als eine Zoom-Linseneinheit an dem Objekt angeordnete Linseneinheit fokussiert wird, kann das Zoomen und Fokussieren separat durchgeführt werden, so dass der bewegliche Aufbau vereinfacht und ein Objekt bei einer konstanten Entfernung durch Hinein- und Herausbewegen der Fokussier-Linseneinheit um einen konstanten Wert, unabhängig von der Zoom-Position fokussiert werden kann, ohne jegliche Bewegung in dem Fokuspunkt, die durch das Zoomens hervorgerufen wird.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 59-4686 offenbart solch ein Varioobjektiv, welches die sogenannte Innenfokussierung verwendet. Dieses Varioobjektiv weist vier Linseneinheiten auf. Beginnend von der Linseneinheit, die am nächsten dem Objekt ist, sind diese: eine erste Linseneinheit (Fokussier-Linseneinheit) mit einer positiven Brechkraft; eine zweite Linseneinheit (Zoom-Linseneinheit) mit einer negativen Brechkraft; eine dritte Linseneinheit (Korrektur- Linseneinheit zum Korrigieren der Bildebene, die sich aufgrund des Zoomens ändert) mit einer positiven oder negativen Brechkraft und eine vierte Linseneinheit zur Bilderzeugung (Übertragungs-Linseneinheit) mit einer positiven Brechkraft. In dem Varioobjektiv ist ferner eine Blende vorgesehen. Bei der Innenfokussierung wird eine Linseneinheit in der ersten Linseneinheit bewegt.
In dem gleichen Dokument setzt sich die erste Linseneinheit (Fokussier-Linseneinheit) aus drei Linseneinheiten zusammen, eine elfte Linseneinheit mit einer negativen Brechkraft, eine zwölfte Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft und eine dreizehnte Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft. Wenn sich die Entfernung des zu fokussierenden Objektes von Unendlich zu einer nahen Entfernung ändert, dann wird die elfte Linseneinheit in Richtung der Bildebene bewegt.
In dem in den japanischen Patentoffenlegungen Nr. 52-109952, 55-57815 und 55-117119 und in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61-53696 etc. offenbarten Varioobjektiv wird die erste Linseneinheit des Varioobjektivs (das Varioobjektiv setzt sich aus vier Linseneinheiten zusammen) in eine Vielzahl von Linseneinheiten eingeteilt, von welchen die eine, die am nächsten zu dem Objekt ist, während der Fokussierung stationär ist, und es wird eine Linseneinheit, die hinter der stationären Linseneinheit näher der Bildebene angeordnet ist, während der Fokussierung bewegt.
In dem Varioobjektiv, das in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 52-128153 offenbart wird, ist die erste Linseneinheit in zwei Linseneinheiten eingeteilt, welche für sich getrennt sind. Wenn sich die Entfernung des zu fokussierenden Objektes von Unendlich auf eine endliche Entfernung ändert, werden die beiden Linseneinheiten voneinander weg bewegt, um das Objekt zu fokussieren.
Im allgemeinen weist ein Varioobjektiv beispielsweise vom Innenfokussierungstyp die folgenden Vorteile auf. Verglichen mit dem Varioobjektiv, welches ein Objekt durch Bewegung der gesamten ersten Linseneinheit fokussiert, ist der effektive Durchmesser der ersten Linseneinheit kleiner, was es einfacher macht, die Abmessung des gesamten Linsensystems zu reduzieren und Aufnahmen bei einer nahen und besonders sehr nahen Entfernung zu machen. Zusätzlich ist die Linseneinheit, die bewegt wird, relativ kompakt und leichtgewichtig, so dass nur eine geringe Antriebskraft erforderlich ist, um sie zu bewegen, was es möglich macht, eine schnelle Fokussierung zu erzielen. Ein ähnliches Dokument ist die US-Patentanmeldung mit der Nummer 196459 (15. Februar 1994), die nun durch den vorliegenden Unterzeichnenden als US 5 745 399 A veröffentlicht ist.
Um ein Varioobjektiv mit einem großen Öffnungsverhältnis (beispielsweise mit einer Blendenzahl von 1,7 bis 3, 3) und mit einem hohen Zoomverhältnis bzw. hoher Brennweite in einem Bereich von etwa 13 bis 44 und mit guten optischen Eigenschaften innerhalb des gesamten Zoombereichs und Fokusbereichs zu erzeugen, muss jede Linseneinheit derart ausgeführt sein, dass sie eine geeignete Brechkraft und Eigenschaft hinsichtlich des Achromatismus aufweisen, und sie müssen geeignet angeordnet sein.
Um ein Varioobjektiv mit einer guten optischen Eigenschaft zu erzielen, welches durch geringe Änderungen in der Aberration bzw. im Abbildungsfehler innerhalb des gesamten Zoom- und Fokussierbereichs gekennzeichnet ist, ist es im allgemeinen notwendig, beispielsweise entweder die Brechkraft von jeder Linseneinheit zu reduzieren, um den durch jede Linseneinheit verursachten Bildfehler zu reduzieren, oder mehrere Linsen in jeder Linseneinheit zu verwenden, damit die Anzahl der Möglichkeiten, die chromatische Aberration zu korrigieren, zu steigern. Wenn von daher ein Versuch gemacht wird, ein Varioobjektiv mit einem großen Öffnungs- und einem hohen Zoomverhältnis herzustellen, wird der Luftspalt zwischen jeder Linseneinheit unvermeidlich größer, und, wenn mehrere Linsen verwendet werden, wird es schwieriger, die chromatische Aberrationen zu korrigieren.
In den vergangenen Jahren bestand ein Bedarf nach Varioobjektiven zur Verwendung im Fernsehen mit einem größeren Weitwinkel und einem hohen Zoomverhältnis sowie mit besseren optischen Nahentfernungseigenschaften oder einer geringeren Minimumbildaufnahmeentfernung oder einer Minimumobjektentfernung (M.O.D.), was ein wichtiger Faktor bei der Erfüllung von Spezifikationsanforderungen und für Bildeffekte ist.
Jedoch war es sehr schwierig, die optischen Eigenschaften von solch einem Varioobjektiv, welches für das Fernsehen verwendet wird, aus den folgenden Gründen beizubehalten: die großen Änderungen in den verschiedenen Aberrationen bzw. Bildfehlern durch die Fokussierung; die einzelne sphärische Aberration; die axiale chromatische Aberration und der Astigmatismus. Im allgemeinen neigen Änderungen in der Aberration dazu, groß zu werden, je größer die Brennweite, je geringer die Blendenzahl, je größer das Öffnungsverhältnis und je geringer die M.O.D. sind. Das Varioobjektiv, welches das obig beschriebene Fokussierungsverfahren verwendet, das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 52-109952, 55-57815 und 55-117119 offenbart ist, weist eine große Anzahl von Linsen in der ersten Linseneinheit auf, was in einem größeren, komplizierten und schweren Linsensystem resultiert.
In dem in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61-53696 offenbarten Varioobjektiv weist die erste Linseneinheit eine relativ einfache Konstruktion auf, jedoch liegt dort, wenn ein Objekt im Unendlichen fokussiert wird, ein großer Luftspalt zwischen der ersten Linseneinheit und der Zoom- Linseneinheit vor, und die Fokussier-Linseneinheit mit negativer Brechkraft wird in Richtung der Bildfläche bewegt, wenn ein Objekt bei einer nahen Entfernung fokussiert wird, was in einer größeren, nicht-axialen Strahlhöhe bei der weiteren bzw. breiteren Winkelseite der ersten Linseneinheit und in einem größeren Linsensystem resultiert.
In dem Varioobjektiv, in welchem die erste Linseneinheit hinein und heraus bewegt wird, ist der Aufbau der ersten Linseneinheit relativ einfach, so dass sie leicht in der Abmessung reduziert werden kann, jedoch treten große Änderungen in der Aberration, der speziellen sphärischen Aberration und axialen chromatischen Aberration auf. Wenn beispielsweise das zu fokussierende Objekt näher wird, ist die sphärische Aberration und von daher die axiale chromatische Aberration eine Unter-Aberration.
Nun wird eine Beschreibung des Mechanismus gegeben, in welchem Änderungen der Aberration in solch einem Fall auftreten.
Die Fig. 33 ist eine Darstellung eines achsenparallelen Systems in dem Fall, wo sich die erste Linseneinheit aus einer elften Linsenuntereinheit L11 mit einer negativen Brechkraft und einer zwölften Linsenuntereinheit L12 mit einer positiven Brechkraft zusammensetzt. Die Fig. 34(A) und 34(B) sind Schnittdarstellungen einer typischen ersten Linseneinheit L1 in einem Vierlinseneinheit-Varioobjektiv.
Unter Bezugnahme auf Fig. 33 stellen die durchgezogenen, vertikalen Linien die Positionen der Linsenuntereinheiten dar, wenn ein Objektiv im Unendlichen fokussiert wird, und die punktierten, vertikalen Linien stellen ihre Positionen dar, wenn ein Objekt bei der M.O.D. fokussiert wird. Ein achsenparalleler Strahlenverlauf eines Objektes im Unendlichen, welches fokussiert wird, wird durch die durchgezogene Linie dargestellt, und ein achsenparalleler Strahlenverlauf eines Objektes bei der M.O.D., das fokussiert wird, wird mittels der punktierten Linien dargestellt. Wenn ha und hb jeweils die Höhe des mittels der durchgezogenen Linie angezeigten, achsenparallelen Strahlenverlaufs sind, welcher auf die elfte Linsenuntereinheit und zwölfte Linsenuntereinheit einfällt, und α den Einfallswinkel hiervon zwischen der elften und der zwölften Linsenuntereinheit darstellt; und wenn ha', hb' die Höhen des mittels der punktierten Linie dargestellten, achsenparallelen Strahlenverlaufs darstellen, welcher auf die elfte und die zwölfte Linsenuntereinheit einfällt, und α' den Einfallswinkel hiervon zwischen der elften und der zwölften Linsenuntereinheit darstellt, dann gilt α' < α, so dass
hb - ha < hb' - ha'.
Gemäß der Bildfehlertheorie der dritten Ordnung ist die axiale chromatische Aberrationskonstante der dritten Ordnung L proportional zu dem Quadrat der achsenparallelen Strahlhöhe h, und die sphärische Aberrationskonstante der dritten Ordnung I ist proportional zu der Höhe h des achsenparallelen Strahles in der vierten Potenz. In diesem Fokussierungsverfahren ist während der M.O.D.-Fokussierung der Koeffizient L größer in positiver Richtung als während der Fokussierung auf Unendlich, was bewirkt, das die axiale chromatische Aberration Unter-Aberration ist. Auf ähnliche Weise ist der Koeffizient I in positiver Richtung größer, was bewirkt, dass die sphärische Aberration Unter-Aberration ist.
In dem in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 52-41068 offenbarten Varioobjektiv ist die erste Linseneinheit in zwei Linsenuntereinheiten, wie in den Fig. 36(A) und 36(B) gezeigt, eingeteilt, von welchen die elfte Linsenuntereinheit L11, die näher an dem Objekt liegt und virtuell keine negative Brechkraft aufweist, stationär ist, und die zwölfte Linsenuntereinheit L12, die näher der Bildfläche ist und eine positive Brechkraft aufweist, wird bewegt, um ein Objekt zu fokussieren.
Fig. 35 stellt ein achsenparalleles System der elften und zwölften Linsenuntereinheiten dar. In der Figur wird die Bewegung der zwölften Linsenuntereinheit mittels der Bewegung ihres Hauptpunktes dargestellt.
Die durchgezogene Linie stellt einen achsenparallelen Strahlenverlauf eines Objektes dar, welches im Unendlichen fokussiert ist, und die punktierten Linien stellen einen achsenparallelen Strahlenverlauf eines Objektes dar, welches bei der M.O.D. fokussiert wird. Wenn hf und hm jeweils die Höhen der durchgezogenen Linie, die den achsenparallelen Strahlengang darstellen, der auf die elfte und zwölfte Linsenuntereinheiten einfällt, und hf' und hm' jeweils die Höhen der gepunkteten Linie des achsenparallelen Strahlenganges, welcher auf die elfte und zwölfte Linsenuntereinheiten fällt, darstellen, dann gilt:
hb - ha < hm - hf, und
hb' - ha' < hm' - hf'.
Verglichen mit dem Varioobjektiv, in welchem die erste Linseneinheit hinein und heraus bewegt wird, ist es demgemäss möglich, Änderungen der sphärischen Aberrationskoeffizienten I und der axialen chromatischen Aberrationskoeffizienten L der dritten Ordnung des Varioobjektivs des vorliegenden Dokuments über die Fokussierentfernung von Unendlich bis M.O.D. zu reduzieren. Verglichen mit dem Varioobjektiv, in welchem die erste Linseneinheit hinein und heraus bewegt wird, ist es von daher möglich, Änderungen der sphärischen Aberration und der axialen chromatischen Aberration, die durch die Fokussierung verursacht wird, zu reduzieren. Jedoch sind die Änderungen der Aberration nicht klein genug, was in einem Bedarf nach einem Varioobjektiv mit einer hinreichend kleinen Aberration resultiert.
In dem Varioobjektiv, welches in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 52-128153 offenbart ist, setzt sich die erste Linseneinheit aus zwei Linsenuntereinheiten zusammen, wobei beide von diesen während der Fokussierung derart bewegt werden, dass die Entfernung zwischen den beiden Linsen größer wird, wenn das zu fokussierende Objekt näher kommt, wobei in erster Linie die Linseneigenschaft in den Bereichen um die Mitte herum gesteigert werden. Gemäß einer Ausführungsform von diesem Dokument ist jedoch, wenn ein Objekt bei einer nahen Entfernung fokussiert wird, die sphärische Aberration Unter-Aberration, was den entgegengesetzten Effekt hat, dass es zu einer schwächeren Linseneigenschaft in der Mitte führt.
Um zusätzlich der letzteren Erfordernis nach kleineren und leichtgewichtigeren Varioobjektiven mit einer höheren Leistungseigenschaft entgegenzutreten, ist es im allgemeinen notwendig, dass jede Linseneinheit die korrekte Brechkraft aufweist und dass sie richtig angeordnet wird. Besonders sind in der vierten Linseneinheit des Varioobjektivs die Brechkraft und die Helligkeit bzw. Lichtdurchlässigkeit der ersten Linseneinheit wichtige Faktoren, welche sich in großem Maße auf die Abmessung und das Gewicht des gesamten Linsensystems auswirken.
Um zu erreichen, dass das Varioobjektiv, welches im Hochpräzisionsfernsehen verwendet wird, eine hohe optische Eigenschaften über den gesamten Zoom- und Fokussierbereich hat, müssen besonders Änderungen der Aberration bei der Fernaufnahmeseite des Varioobjektivs, die durch die Fokussierung hervorgerufen werden, auf einem geringen Wert gehalten werden. Änderungen der Aberration, besonders der axialen chromatischen Aberration und der chromatischen Aberration der Verstärkung sowie der absoluten Werte des Wertes der Aberration, müssen auf einem möglichst geringen Wert gehalten werden, um eine hohe Auflösungsleistung zu erzielen. Von daher ist die Konstruktion der ersten Linseneinheit sehr wichtig, da sie in großem Maß den Wert der Aberration bei dem Fernaufnahmeende und die Aberration, die durch die Fokussierung hervorgerufen wird, bestimmt. Eine ähnliche Anwendung ist die US-Patentanmeldung mit der Nr. 196459 (15. Februar 1994) des gegenwärtigen Unterzeichnenden, die nun als US 5 745 300 A veröffentlicht ist.
Ein Varioobjektiv gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist ebenso aus der US 1 475 121 A bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäss besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Varioobjektiv vom Vierlinseneinheitstyp anzugeben, welches die sogenannte Innenfokussierung verwendet, in welcher ein Objekt durch Bewegung eines Teils der ersten Fokussier-Linseneinheit entlang der optischen Achse fokussiert wird. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Varioobjektiv bereitzustellen, welches hervorragende optische Eigenschaften über die gesamten Zoom- und Fokussierbereiche aufweist, was durch eine geeignete Anordnung jeder Linseneinheit erzielt wird, um eine größere Apertur bzw. Blendenöffnung und höhere Vergrößerungswechsel zu realisieren, wobei Änderungen der verschiedenen Aberrationen, wie etwa der sphärische Aberration und der chromatische Aberration, welche als ein Ergebnis des Zoomens und der Fokussierung auftreten, reduziert werden. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Varioobjektiv anzugeben, welches einen Weitwinkel, ein großes Blendenöffnungsverhältnis mit einer Blendenzahl von etwa 1,7 und ein hohes Vergrößerungswechselverhältnis mit einem Zoomverhältnis in dem Bereich von etwa 13 bis 44 aufweist.
In Anbetracht des vorhergehenden betrifft die vorliegende Erfindung ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20.
Die obigen und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlicher, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Linse mit einem Weitwinkel eines ersten numerischen Beispiels in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Linse mit einem Weitwinkel eines zweiten numerischen Beispiels in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Linse mit einem Weitwinkel eines dritten numerischen Beispiels in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Linse mit einem Weitwinkel eines vierten numerischen Beispiels in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5A, 5B und 5C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem ersten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 9,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 6A, 6B und 6C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem ersten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 18,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 7A, 7B und 7C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem ersten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 36,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 8A, 8B und 8C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem ersten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 72,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 9A, 9B und 9C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem ersten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 117,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 10A, 10B und 10C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem ersten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 117,0 und die Objektentfernung = Unendlich ist.
Fig. 11A, 11B und 110 stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem ersten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 117 und die Objektentfernung = 0,9 m ist.
Fig. 12A, 12B und 12C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem zweiten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 8,5 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 13A, 13B und 13C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem zweiten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 17,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 14A, 14B und 14C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem zweiten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 34,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 15A, 15B und 15C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem zweiten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 68,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 16A, 16B und 16C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem zweiten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 127,5 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 17A, 17B und 17C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem zweiten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 127,5 und die Objektentfernung = Unendlich ist.
Fig. 18A, 18B und 18C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem zweiten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 127,5 und die Objektentfernung = 0,9 m ist.
Fig. 19A, 19B und 190 stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem dritten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 8,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 20A, 20B und 20C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem dritten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 16,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 21A, 21B und 21C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem dritten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 48,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 22A, 22B und 22C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem dritten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 96,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 23A, 23B und 23C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem dritten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 160,0 und die Objektentfernung = 3,0 m ist.
Fig. 24A, 24B und 24C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem dritten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 160,0 und die Objektentfernung = Unendlich ist.
Fig. 25A, 25B und 25C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem dritten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 160,0 und die Objektentfernung = 0,9 m ist.
Fig. 26A, 26B und 26C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem vierten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 10,0 und die Objektentfernung = 10,0 m ist.
Fig. 27A, 27B und 27C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem vierten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 19,49 und die Objektentfernung = 10,0 m ist.
Fig. 28A, 28B und 28C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem vierten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 69,79 und die Objektentfernung = 10,0 m ist.
Fig. 29A, 29B und 29C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem vierten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 257,37 und die Objektentfernung = 10,0 m ist.
Fig. 30A, 30B und 30C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem vierten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 441,10 und die Objektentfernung = 10,0 m ist.
Fig. 31A, 31B und 31C stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem vierten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 441,10 und die Objektentfernung = Unendlich ist.
Fig. 32A, 32B und 320 stellen grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen in dem vierten numerischen Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wenn die Brennweite f = 441,10 und die Objektentfernung = 3,4 m ist.
Fig. 33 stellt die achsenparallele Brechkräfte und die Anordnung der Linsenuntereinheiten der ersten Linseneinheit eines herkömmlichen Varioobjektivs dar, welches sich aus vier Linseneinheiten zusammensetzt.
Fig. 34(A) und 34(B) sind Querschnittsansichten der ersten Linseneinheit des herkömmlichen Varioobjektivs, welches sich aus vier Linseneinheiten zusammensetzt.
Fig. 35 stellt die achsenparallele Brechkräfte und die Anordnung der Linsenuntereinheiten der ersten Linseneinheit eines herkömmlichen Varioobjektivs dar, welches sich aus vier Linseneinheiten zusammensetzt.
Fig. 36(A) und 36(B) sind Querschnittsansichten der ersten Linseneinheit des herkömmlichen Varioobjektivs, welches sich aus vier Linseneinheiten zusammensetzt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Fig. 1, 2, 3 und 4 sind jeweils Schnittansichten einer Weitwinkellinse eines ersten, zweiten, dritten und vierten numerischen Beispiels der vorliegenden Erfindung, wobei die Objekt- und Bildseiten jeweils an der linken und rechten Seite der Figuren liegen. Die Fig. 5A bis 11C stellen jeweils grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen des ersten numerischen Beispiels der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Fig. 12A bis 18C stellen jeweils grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen des zweiten numerischen Beispiels der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Fig. 19A bis 25C stellen jeweils grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen des dritten numerischen Beispiels der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Fig. 26A bis 32C stellen jeweils grafische Darstellungen dar, die verschiedene Aberrationen des vierten numerischen Beispiels der vorliegenden Erfindung zeigen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 bezeichnet das Bezugszeichen F eine erste Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft, welche sich aus zwei Linsenuntereinheiten, einer stationären Vorderlinsenuntereinheit F11 und einer bewegbaren Fokussier-Hinterlinsenuntereinheit F12 mit einer positiven Brechkraft zusammensetzt. Die Vorderlinsenuntereinheit F11 setzt sich aus wenigstens einer Linse LN11 mit negativer Brechkraft und aus wenigstens einer Linse LP12 mit positiver Brechkraft zusammen, wobei die beiden Linsen separate Linsen sind. Die hintere Linsenuntereinheit F12 setzt sich aus wenigstens eine Linse LN21 mit negativer Brechkraft, welche die erste oder zweite Linse innerhalb einer Hinterlinsenuntereinheit F12 von dem Objekt ist, und aus wenigstens zwei Linsen mit positiver Brechkraft zusammen. Die hintere Linsenuntereinheit F12 wird in Richtung des Objekts bewegt, wenn sich die Entfernung des zu fokussierenden Objekts von Unendlich auf eine nahe Entfernung ändert.
Das Bezugszeichen V bezeichnet einen Variator, welcher eine zweite Linseneinheit mit einer negativen Brechkraft ist und zum Zoomen verwendet wird. Der Variator wird monoton entlang der optischen Achse in Richtung der Bildfläche bewegt, um ein Zoomen von dem Weitwinkelende zu dem Fernaufnahmeende zu erzielen. Die zweite Linseneinheit V ändert die Vergrößerung innerhalb eines Bereichs, der eine Bildvergrößerung von Echtgröße (oder - 1X) einschließt.
Die Bezugsziffer C bezeichnet einen Kompensator, der eine dritte Linseneinheit mit einer positiven oder negativen Brechkraft ist und bewegt wird, um Änderungen in der Bildebene zu korrigieren, wenn das Zoomen durchgeführt wird. Das Bezugszeichen SP bezeichnet eine Blende, und das Bezugszeichen R bezeichnet eine Übertragungseinheit, die eine vierte Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft ist. Das Bezugszeichen G bezeichnet ein farb-separierendes Prisma, ein optisches Filter etc. und wird in den Figuren mit einem Glasblock dargestellt.
Im allgemeinen setzt sich ein Varioobjektiv aus vier Linseneinheiten zusammen, welches die Fokussierung durch Bewegung der gesamten Linseneinheit durchführt, die am nächsten zu dem Objekt angeordnet ist, wobei die erste Linseneinheit um einen konstanten Wert hinein und heraus für ein Objekt bei der gleichen Entfernung für jede Brennweite bewegt wird, wodurch die Struktur des Linsenzylinders vereinfacht wird.
Bei der Fokussierung auf ein nahegelegenes Objekt mit einem Weitwinkel unter Verwendung eines Varioobjektivs, welches sich aus einer ersten Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft und einem Weitfeldwinkel zusammensetzt, wächst der effektive Durchmesser der ersten Linseneinheit an, weil die erste Linseneinheit in Richtung des Objektes bewegt wird, um einen nicht-axialen Beleuchtungsfluss zu erzielen. Zusätzlich wird ein höheres Antriebsdrehmoment erforderlich, weil die erste Linseneinheit, die bewegt wird, relativ schwer ist, was es schwierig macht, eine schnelle Fokussierung eines Objektes zu erreichen.
Demgemäss verwendet das Varioobjektiv, welches die obig beschriebene Konstruktion aufweist und die obig beschriebenen Bedingungen oder Formeln erfüllt, die Innenfokussierung, um zu verhindern, dass der effektive Durchmesser der ersten Linseneinheit F groß wird, so dass die Gesamtgröße des Linsensystems sowie die M.O.D. reduziert werden können. Bei der Innenfokussierung wird die hintere Linsenuntereinheit F12, die derart positioniert ist, dass ein Objekt im Unendlichen fokussiert wird, in Richtung des Objektes bewegt, wobei die Vorderlinsenuntereinheit F12 stationär ist, um ein nahegelegenes Objekt in den Fokus zu bringen.
Die stationäre Vorderlinsenuntereinheit F12 setzt sich beginnend von der Linse, die am nächsten dem Objekt ist, aus wenigstens einer negativen Linse LN11 und wenigstens einer positiven Linse LP12 zusammen, wobei die negative Linse LN11 und die positive Linse LP12 durch einen relativ schmalen Zwischenraum beabstandet sind.
In der stationären Vorderlinsenuntereinheit F11 wird der Unterschied zwischen der Abbe-Konstanten der Materialien, die die negative Linse LN11 und die positive Linse LP12 ausbilden, in Übereinstimmung mit Bedingung (1) groß gemacht. Der Unterschied der Abbe-Konstanten der negativen Linse LN11 und der Vorderlinsenuntereinheit und negativen Linse LN21 der Hinterlinsenuntereinheit wird in Übereinstimmung mit Bedingung (2) gesetzt, so dass die Abbe-Konstante der negativen Linse LN21 groß ist. Wenn die Abbe-Konstanten derart gesetzt werden, werden somit Änderungen der chromatischen Aberration, die durch das Zoomen oder Fokussieren hervorgerufen werden, geeignet korrigiert.
Die negative Linse LN11 und die positive Linse LP12 sind nicht kombiniert sondern durch einen relativ schmalen Zwischenraum separiert. Der Zwischenraum zwischen den Linsen LN11 und LP12 oder den sogenannten Luftlinsen wird über den Krümmungsradius der negativen Linse LN11, die in Richtung der Bildflächenseite zeigt, und durch den Krümmungsradius der positiven Linse LP12, die zur Objektseite zeigt, definiert. Die Grenzfläche der Luftlinse bei der Objektseite ist in der Gestalt einer konvex geformten, positiven Meniskuslinse mit einem im wesentlichen gleichen Krümmungsradius.
Die Vorteile der Luftlinse schließen das Folgende ein:
(a) Es gibt mehr Freiheiten bei der Entwicklung bzw. Konstruktion der Linseneinheit, so dass die Luftlinsen Teile der chromatischen Aberrationskorrekturfunktion übernehmen kann;
(b) die unterschiedlichen Aberrationen können schnell korrigiert werden, so dass besonders Aberrationen höherer Ordnung auf einfache Weise gesteuert werden können; und
(c) die negative Linse LN11 ist von der positiven Linse LP12 separiert, so dass der Hauptpunkt der Vorderlinsenuntereinheit herausgedrückt wird, was in einer Größenreduktion resultiert.
Die hintere Linsenuntereinheit F12, welche eine bewegbare Fokussier-Linseneinheit ist, setzt sich aus wenigstens einer negativen Linse LN21, die als die erste oder zweite Linse von dem Objekt positioniert ist, und aus wenigstens zwei positiven Linsen zusammen. Die hintere Linsenuntereinheit F12 ist mit dem kleinsten von Freiheitsgrad konstruiert, der erforderlich ist, um Änderungen der sphärischen Aberration, des Astigmatismus, der Verzerrung, der chromatischen Aberration, etc. zu korrigieren, wobei hohe optische Eigenschaften erzielt werden, um hervorragendes Zoomen und eine geringe M.O.D. zu erzielen.
In Übereinstimmung mit Bedingung (3) ist die Brennweite der negativen Linse LN21 der hinteren Linsenuntereinheit derart gesetzt, um Änderungen der Aberration, die während der Fokussierung auftreten, zu verhindern.
Wenn die obere Grenze der Bedingung (3) überschritten wird und die Brennweite Fc12 der hinteren Linsenuntereinheit (die bewegbare Fokussierlinsenuntereinheit) zunimmt, bewegt sich die hintere Linsenuntereinheit mit einem größeren Wert hinein und heraus, um ein Objekt zu fokussieren. Dieses lässt die Größe des Todraumes innerhalb der ersten Fokussier- Linseneinheit F anwachsen, was die erste Linseneinheit F größer als die Gesamtheit macht, was bewirkt, dass das Varioobjektiv größer und schwerer wird. Wenn andererseits das F21/Fc12-Verhältnis unter die untere Grenze fällt und die Brennweite Fc12 der hinteren Linsenuntereinheit kleiner wird, wird die Größe der ersten Fokussiereinheit F als Ganze reduziert, jedoch wird der Krümmungsradius eines jeden Linsenelementes, welches die hintere Linsenuntereinheit F12 zusammensetzt, augenblicklich gering, was es schwierig macht, Änderungen der Aberrationen zu korrigieren, die aufgrund des Zoomens oder der Fokussierung auftreten.
Durch die Umsetzung der oben beschriebenen Konstruktion kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Zusätzlich sind die Materialien für die Linsenelemente derart gewählt, dass sehr gute optische Eigenschaften bereitgestellt werden können. Wenn chromatische Aberrationskorrekturen der ersten Ordnung für zwei Wellenlängen durchgeführt wird, wie etwa der C- und F-Linien, verbleibt das sekundäre bzw. untergeordnete Spektrum. Eine Linse, die für Farbabbildungsfehler bzw. -Aberration für drei Wellenlängen, einschließlich beispielsweise der g-Linie, korrigiert ist, wird ein Achromat genannt. Der Achromat setzt sich aus einem positiven Linsenelement und einem negativen Linsenelement zusammen, wobei die beiden Linsenelemente sehr verschiedene Abbe-Konstanten aufweisen, um chromatische Aberrationskorrektur der ersten Ordnung durchzuführen, und sie sind aus Materialien hergestellt, die die gleichen partiellen Dispersionswerte aufweisen.
Hier bezieht sich das partielle Dispersionsverhältnis auf das Verhältnis der Differenz zwischen den partiellen Dispersionen von beliebigen zwei Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, was als nλ&sub1; - nλ&sub2; im Hinblick auf die Differenz zwischen der primären Dispersion der Fund C-Linien, nF - nC, ausgedrückt wird.
Wenn die chromatische Aberration für drei Linien, die C-, F- und g-Linie, korrigiert wird, ist der Kurvenverlauf der chromatischen Aberration kontinuierlich, so dass die verbleibende chromatische Aberration über den gesamten sichtbaren Bereich von 400 nm bis 700 nm relativ gering wird.
Die folgenden Berücksichtigungen werden gemacht, wenn die Materialien für die erste Linseneinheit F ausgewählt werden.
(i) Im Hinblick auf die Vorderlinsenuntereinheit F11 sind die positiven und negativen Linsen, die für die chromatische Aberrationskorrektur der ersten Ordnung verwendet werden, derart hergestellt, dass sie sehr verschiedene Abbe-Konstanten aufweisen, da es notwendig ist, die chromatische Aberration für achsenparallele Strahlengänge in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Bedingung zu korrigieren. Beispielsweise werden eine positive Linse mit einer Abbe-Konstante von mehr als 90 und eine negative Linse mit einer sehr geringen Abbe-Konstante verwendet. Ein typisches Beispiel einer solchen positiven Linse ist aus Materialien mit außerordentlich hohen Dispersionseigenschaften hergestellt, wie etwa Fluorit bzw. Flussspat. Der Unterschied in den Abbe-Konstanten wird mittels Bedingung (1) ermittelt. Jedoch ist die vorliegende Situation so, dass es nahezu keine Materialien gibt, die eine sehr geringe Abbe-Konstante und ein Verhältnis Pgd der partiellen Dispersion in Bezug auf die g- und d-Linien bezüglich der primären Dispersion haben, welches nahe dem von Flussspat ist, welches außerordentlich hohe Dispersion vorzeigt.
(ii) Im Hinblick auf die hintere Linsenuntereinheit F12 (die bewegbare Fokussierlinsenuntereinheit) ist die erste oder zweite Linse von dem Objekt eine negative Linse. Die negative Linse (LN21) ist dort angeordnet, wo die einfallende axiale Strahlengangshöhe h bei dem Fernaufnahmeende am größten wird, was es zu einer äußerst geeignete Anordnung zur aktuellen Korrektur für axiale chromatische Aberration bei dem Fernaufnahmeende macht.
Das Verhältnis Pgd der partiellen Dispersion zu der primären Dispersion der negativen Linse LN21 der hinteren Linsenuntereinheit ist in Übereinstimmung mit Bedingung (4) begrenzt. Hier sind die Achromatisationseffekte der positiven Linse und der negativen Linse derart, dass das Partiell-zu- Primär-Dispersionsverhältnis der negativen Linse so weit wie möglich mit dem relativen Höhenverhältnis der positiven Linse übereinstimmt. Dieses macht es möglich, eine maximale Achromatisation an dem Fernaufnahmeende zu erzielen. Die positive Linse, welche angrenzend an die negative Linse angeordnet ist, kann mittels eines kleinen Luftspalts von der negativen Linse beabstandet oder mit der negativen Linse verbunden sein. Die positive Linse hat eine Abbe-Konstante von mehr als 60.
Wenn die obere Grenze in Bedingung (4) überschritten wird, wird der Unterschied zwischen den Partiell-zu-Primär- Dispersionsverhältnissen der positiven und negativen Linsen wesentlich größer, so dass bei dem Fernaufnahmeende das sekundäre Spektrum selten effizient reduziert werden kann.
(iii) Im Hinblick auf die hintere Linsenuntereinheit ist die positive Linse, die der negativen und positiven Linsenkombination folgt, auf ähnliche Weise aus Material hergestellt, welches eine Abbe-Konstante von über 54 und einen Brechungsindex so hoch wie möglich aufweist. Solch ein Material wird verwendet, um es möglich zu machen, nicht- axiale Aberrationen, wie etwa Krümmungen von Feldern und Verzerrung am Weitwinkelende zu korrigieren, nicht zu erwähnen die sphärische Aberration an dem Fernaufnahmeende, so dass der Krümmungsradius reduziert und der Hauptpunkt herausgebracht werden kann.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung verstanden werden kann, werden in der vorliegenden Ausführungsform die optische Anordnung und Begrenzungen der vorderen ersten Linseneinheit F ermittelt. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, ist es möglich, den sogenannten Gleit- bzw. Raumeffekt zu erzielen.
Beim Gleiten wird, wenn sich die Fokussierentfernung ändert, ein Luftspalt innerhalb der sich bewegenden Linseneinheit größer oder kleiner, um ein Objekt zu fokussieren, wobei sich der Winkel und die Höhe der hindurchlaufenden Lichtstrahlen ändern, um Änderungen in der Aberration zu verhindern.
In der vorliegenden Ausführungsform setzt sich die vordere erste Linseneinheit F aus der Vorderlinsenuntereinheit F11, die stationär ist, und einer hinteren Linsenuntereinheit F12 zusammen, welche sich bewegt, um ein Objekt zu fokussieren. Eine geeignete Anordnung im Hinblick auf die Brechkraft und geeignete Materialien für die Linsenelemente werden verwendet, und die Aberrationskorrekturfunktionen werden geeignet unter den Linsen aufgeteilt, so dass die verschiedenen Aberrationen, besonders die sphärische Aberration und die axiale chromatische Aberration, in hinreichender Weise über den gesamten Zoom- und Fokussierbereich korrigiert werden können.
Es ist darauf hinzuweisen, dass, wenn es eine Vielzahl von beliebigen ν&sub1;&sub1;, ν&sub1;&sub2;, ν&sub2;&sub1; gibt, die Durchschnittswerte verwendet werden, um jeden dieser Terme zu definieren.
Die negative Linse LN21 der hinteren Linsenuntereinheit (die bewegbare Fokussier-Linsenuntereinheit) F12 muss nicht eine sehr starke Brechkraft aufweisen, um die oben genannte Bedingung (3) zu erfüllen. Mit der BrennweitenBedingung, die derart definiert ist, ist in bevorzugter Weise die Form der negativen Linse derart, dass aus dem Gesichtspunkt der Aberrationskorrektur die Bedingung (5) erfüllt wird.
Im Hinblick auf die Bedingung (3) weist die negative Linse in der hinteren Linsenuntereinheit eine starke Dispersionsbrechkraft auf und ist um den mittigen Abschnitt herum wesentlich dicker im Vergleich zum mittigen Abschnitt, wenn
unter die untere Grenze in Bedingung (5) fällt. Dieses führt zu den folgenden Nachteilen:
(i) Im Vergleich mit dem Fokussierungsverfahren, welches in den Fig. 33 bis 36(B) dargestellt ist, wenn eine negative Linse mit einer sehr starken Dispersionsbrechkraft in der hinteren Linsenuntereinheit (bewegbare Fokussier- Linseneinheit) vorhanden ist und die achsenparallele optische Anordnung verwendet wird, verlassen die Strahlen die zum Fokussieren verwendete, stationären Vorderlinsenuntereinheit unter einem geringen Winkel α, was die Differenz zwischen hm - hf und hb - ha klein macht, selbst in einem Varioobjektiv, welches die in Fig. 35 dargestellte Innenfokussierung verwendet. Aus diesem Grund ist es sehr schwierig, die Aberrationsänderungen klein zu halten, selbst wenn die Innenfokussierung verwendet wird.
(ii) Wenn eine negative Linse mit einer starken Dispersionsbrechkraft in der bewegbaren Fokussier- Linseneinheit vorhanden ist, ist es schwierig, den Hauptpunkt bei der Bildseite der ersten Linseneinheit mit einer gesamten positiven Brechkraft herauszudrücken, was dann zu einem größeren Todraum führt, wenn die achsenparallele optische Anordnung realisiert wird, wodurch eine Reduktion der Größe verhindert wird.
(iii) Wenn die Abschnitte um die Mitte herum zu dick werden, wird die Höhe h der achsenparallelen Strahlen, die durch die gesamte effektive Blendenöffnung der bewegbaren Fokussieruntereinheit hindurchlaufen, bei der Weitwinkelseite sehr groß, wodurch der Durchmesser der Vorderlinsenuntereinheit anwächst und von daher die Größenreduktion verhindert wird.
Wenn andererseits die oberen Grenzen in den Bedingungen (3) und (5) überschritten werden, wird die Dispersionsbrechkraft der negativen Linse in der hinteren Linsenuntereinheit sehr schwach, und der mittige Abschnitt und die Abschnitte um die Mitte herum sind in etwa von der gleichen Dicke. In solch einem Fall liegt beinahe keine Achromatismus vor, so dass nicht nur der Betrag des Todraumes anwächst, sondern es auch häufig in steigendem Maße schwierig wird, die Linse in der tatsächlich herzustellen.
Um für das Varioobjektiv ein Zoomverhältnis von etwa 13 bis 44 zu haben und um für dieses eine weite Blendenöffnung über den gesamten Zoombereich zu erzielen, ist die erste Linseneinheit F derart ausgeführt, um die Bedingung (6) zu erfüllen, so dass ein helles bzw. lichtstarkes Linsensystem ausgebildet wird. Wenn die Bedingung (6) erfüllt ist und FN1 unter die untere Grenze fällt, kann eine größere Blendenöffnung verwendet werden, jedoch ist es sehr schwierig, die verschiedenen Aberrationen zu korrigieren. Wenn andererseits die obere Grenze überschritten wird, ist es schwierig, ein helles bzw. lichtstarkes Varioobjektiv zu erhalten.
Von den Gesichtspunkten des Erhaltens von guten optischen Eigenschaften und der Reduzierung der Größe der ersten Linseneinheit, bei gleichzeitiger Erfüllung der Bedingung (6), ist es notwendig, die Brennweite Fc12 der hinteren Linsenuntereinheit F12 zu begrenzen. In einem Varioobjektiv, wie etwa ein Fernseh-Varioobjektiv, welches gute optische Eigenschaften haben muss, wird die Brennweite der hinteren Linsenuntereinheit innerhalb der Grenzen der Bedingung (7) gehalten, weil gute optische Eigenschaften nicht durch eine erzwungene Reduktion in der Abmessung der ersten Linseneinheit erzielt werden.
Wenn die obere Grenze überschritten wird, besteht ein Trend darin, dass die optische Leistung der hinteren Linsenuntereinheit herabgesetzt wird, der Wert der Bewegung der hinteren Linsenuntereinheit während der Fokussierung und der Durchmesser der ersten Linseneinheit F gesteigert werden. Wenn andererseits der Fc12/F1-Wert unter die untere Grenze fällt, wird die optische Leistung der hinteren Linsenuntereinheit gesteigert, was es schwierig macht, die sphärische Aberration und die Änderungen der verschiedenen Aberrationen zu korrigieren.
Die chromatische Aberration bei dem achsenparallelen Bereich kann hinreichend mittels alleinig der vorderen Linsenuntereinheit F11 korrigiert werden. Wenn jedoch eine dickere Linse verwendet wird, besonders, um eine innere Fokussierung zu erzielen, wird die gesamte erste Linseneinheit F sehr dick, was einen großen Fehler aus der Aberration der dritten Ordnung erzeugt. Demgemäss ist es notwendig, die chromatische Aberration zu korrigieren, um den Fehler aus der Aberration der dritten Ordnung in Übereinstimmung mit den Bedingungen (8) bis (10) zu korrigieren. EP und EM sind beides Parameter, die den Grad der Achromatisation anzeigen. Wenn ET = EM = 0 gilt, wurde die chromatische Aberration bei der ersten Linseneinheit F hinreichend reduziert, wobei die axiale chromatische Aberration bei dem Fernaufnahmeende reduziert ist. Verfahren, um EF und EM nahe an Null zu bringen, weisen schließen folgendes ein:
(i) Steigerung der Brennweite von beiden Linsenelementen;
(ii) Steigerung der Abbe-Konstante des Materials von jedem Linsenelement; und
(iii) Verwendung eines positiven Linsenelements und eines negativen Linsenelements, um jede Linsenuntereinheit zu konstruieren, um die chromatische Aberration zu reduzieren.
Wenn jedoch das Verfahren (i) verwendet wird, kann die Gesamtgröße des Varioobjektivs nicht reduziert werden. Wenn das Verfahren (ii) verwendet wird, besteht eine Grenze, inwieweit die Abbe-Konstante gesteigert werden kann, weil die Materialien der Linsenelemente tatsächlich eine Abbe- Konstante in dem Bereich von etwa 20 bis 95 haben. Demgemäss kann das Verfahren (iii) als das effektivste Verfahren betrachtet werden. Besonders wurde in dem Varioobjektiv, welches die Innenfokussierung verwendet, der EF-Wert bisher auf einfache Weise durch eine Kombination einer negativen und positiven Linse nahe Null gebracht. Jedoch war es bisher schwierig, den EM-Wert nahe Null zu bringen, weil sich die hintere Linsenuntereinheit oder die bewegbare Fokussier- Linsenuntereinheit aus einer Vielzahl von lediglich positiven Linsen zusammensetzten. Ein Grund zur Verwendung von lediglich positiven Linsen für die bewegbare Fokussierlinsenuntereinheit liegt darin, die Größe der Linsenuntereinheit so weit wie möglich zu reduzieren. Ein anderer Grund liegt darin, dass von dem praktischen Gesichtspunkt aus die restliche chromatische Aberration, besonders bei dem Fernaufnahmeende, auf einen sehr geringen Pegel gehalten werden kann. Für hochaufgelöste Bilder jedoch ist die räumliche Häufigkeit des Varioobjektivs, welches die Innenfokussierung verwendet, dreimal der eines Varioobjektivs, welches das herkömmliche Verfahren verwendet, was es notwendig macht, die chromatische Aberration besonders bei dem Fernaufnahmeende so weit wie möglich zu korrigieren.
Demgemäss muss die chromatische Aberration bei der vorderen Linsenuntereinheit F11 und der hinteren Linsenuntereinheit F12 auf einen geringen Wert in Übereinstimmung mit den Bedingungen (8) und (9) reduziert werden.
Die Bedingung (10) ist ein Parameter, welcher den Grad des Achromatismus bei der gesamten ersten Linseneinheit F anzeigt, was die Reduzierung der chromatischen Aberration bei der vorderen und hinteren Linsenuntereinheit ist. Wenn das Verhältnis EF/EM unter die untere Grenze der Bedingung (10) fällt, liegt ein nicht hinreichender Achromatismus bei der vorderen Linsenuntereinheit vor, und wenn die obere Grenze überschritten wird, liegt im Gegensatz dazu zu viel Achromatismus dort vor. In solchen Fällen tritt zu viel oder nicht hinreichende Achromatismus bei dem Variator und den anderen optischen Systemen auf, die weiter entfernt von dem Objekt im Vergleich zu dem Variator angeordnet sind. Dieses resultiert in Problemen, wie etwa größere Änderungen in der chromatischen Aberration in dem Zoombereich. Das gleiche findet ebenso bei den Linsen innerhalb der vorderen Linsenuntereinheit statt. In der Bedingung (8) wird die chromatische Aberration innerhalb der vorderen Linsenuntereinheit korrigiert, wenn der EF-Wert unter die untere Grenze fällt, mit dem EM-Wert, der die obere Grenze überschreitet. Demzufolge ändert sich, wie unter Bezugnahme auf Fig. 35 beschrieben, die Höhe h des axial einfallenden Strahles, wenn sich die Entfernung des fokussierten Objekts von Unendlich auf M.O.D. abändert und umgekehrt, und die chromatische Aberration wird bei der bewegbaren Fokussieruntereinheit nicht hinreichend korrigiert, so dass eine große Änderung in der axialen chromatischen Aberration aufgrund der Fokussierung auftritt.
Wenn im Gegensatz der EF-Wert der Bedingung (8) positiv wird, muss der Achromatismus der bewegbaren Fokussier- Linsenuntereinheit F12 negativ werden. Um für den EM-Wert, die Bedingung von Bedingung (7) zu erfüllen, und damit der EM-Wert negativ wird, muss eine negative Linse mit eine sehr hohen Dispersionsbrechkraft in der bewegbaren Fokussier- Linsenuntereinheit vorgesehen sein.
Eine Beschreibung wird nun von den numerischen Beispielen der vorliegenden Erfindung gegeben. In den numerischen Beispielen stellt Ri den Krümmungsradius der i-ten Linse von dem Objekt dar; Di stellt die Dicke der i-ten Linsen von dem Objekt und den Luftspalt dar; und Ni und νi stellen jeweils die Glasbrechkraft und die Abbe-Konstante der i-ten Linse von dem Objekt dar. Die letzten zwei oder drei Linsen sind Glasblöcke, wie etwa Frontplatten, Filter etc.
Die Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen den obig beschriebenen Bedingungen und den numerischen Werten der numerischen Beispiele. Eine nicht-sphärische Formgebung wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
wobei sich die x-Achse entlang der Richtung der optischen Achse erstreckt, die H-Achse sich entlang einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse erstreckt, die Richtung, in welcher sich das Licht fortpflanzt, positiv definiert ist, R den achsenparallelen Krümmungsradius bezeichnet und K, A&sub2;, A&sub3;, A&sub4; und A&sub5; jeweils nicht-sphärische Koeffizienten darstellen.
Eine Beschreibung wird nun in den numerischen Beispielen der vorliegenden Erfindung gegeben. [Numerisches Beispiel 1] [Numerisches Beispiel 2] [Numerisches Beispiel 3] [Numerisches Beispiel 4-1] [Numerisches Beispiel 4-2] Tabelle 1
Das Varioobjektiv des ersten numerischen Beispiels, welches in der Fig. 1 dargestellt ist, weist ein Zoomverhältnis auf, welches größer als 13 ist, und dessen erste (oder fokussierende) Linseneinheit F sich aus R1 bis R10 zusammengesetzt, von welchen R1 bis R4 während des Zoomens oder der Fokussierung stationär sind, und zusammen die stationäre Fokussiervorderlinsenuntereinheit F11 ausbilden, die insgesamt eine negative Brechkraft aufweist. R5 bis R10 stellen die hintere Linsenuntereinheit F12 zusammen, welche insgesamt eine positive Brechkraft hat. R1 bis R10 der ersten Linseneinheit F funktionieren, um den Objektpunkt im Hinblick auf den Variator V auszubilden, und haben eine positive Gesamtbrechkraft.
R11 bis R18 stellen den Variator V zusammen, die in erster Linie für das Zoomen dienen, und er bewegt sich monoton in Richtung der Bildfläche, und dessen Bildverstärkung wird -1x, wenn von dem Weitwinkelende zu dem Fernaufnahmeende gezoomt wird. R19 bis R20 setzen den Kompensator 10 zusammen und funktionieren in erster Linie, um den Bildpunkt zu korrigieren, wenn sich die Vergrößerung ändert, und sie ändern die Vergrößerung. Der Kompensator C weist eine positive Brechkraft auf und bewegt sich während des Zoomens von dem Weitwinkelende zu dem Fernaufnahmeende monoton von der Weitwinkelendstandardposition zu dem Objekt.
R23 bis R39 setzen die Übertragungseinheit R zusammen, die funktioniert, um ein Bild auszubilden, und R40 bis R42 setzen den Glasblock zusammen, der ein Äquivalent eines farbseparierenden Prismas ist.
Wenn die Blendenzahl der vorderen ersten Linseneinheit als FN1 = F1/(FT/FNT) ausgedrückt wird, wobei F1 die Brennweite der ersten Linseneinheit F ist, und die Brennweite und die Blendenzahl des gesamten Systems bei dem Fernaufnahmeende jeweils FT und FNT sind, ist in dem vorliegenden Beispiel ein Index für eine größere Blendenöffnung FN1 = 1,197.
Um eine große Blendenöffnung zu erzielen und um die Linsen derart auszubilden, dass sie korrekte Brechkräfte aufweisen, sind eine negative Linse und eine positive Linse in der stationären Fokussier-Vorderlinsenuntereinheit angeordnet, und zwei positive Linsen werden in der bewegbaren Fokussier- Hinterlinsenuntereinheit derart verwendet, dass die sphärische Aberration und die axiale chromatische Aberration in der ersten Linseneinheit korrigiert werden können.
Im allgemeinen ist es bevorzugt, dass die erste Linseneinheit F so einfach wie möglich konstruiert wird, und dass der Block dünn ist, um die Größe des gesamten Linsensystems zu reduzieren und um Energie zu sparen, die durch den Antrieb des Systems verbraucht wird. Von daher ist es erwünscht, so wenige Linsen wie möglich für die erste Linseneinheit F zu verwenden.
Im Gegenteil hierzu hat, wie obig beschrieben, die erste Linseneinheit F eine geringe Blendenzahl FN1, so dass sie sehr hell bzw. lichtstark ist, und jede Linse in der vorderen Linsenuntereinheit muss einen höheren Anteil bei der Korrektur der verschiedenen Aberrationen erfüllen, was es sehr schwierig macht, Aberrationen zu korrigieren, so dass sphärische Aberration und axiale chromatische Aberration, die als ein Ergebnis des Zoomens oder der Fokussierung auftreten, zu korrigiert.
Durch Verwendung einer negativen Linse, die aus dem gleichen Material wie die vordere Linsenuntereinheit mit einer sehr hohen Brechkraft gemacht ist, und einer positive Linse, die aus dem gleichen Material wie die vordere Linsenuntereinheit mit einer hohen Abbe-Konstante gemacht ist, wird in dem vorliegenden numerischen Beispiel verhindert, dass sphärische Aberration und axiale chromatische Aberration auftreten. Hier ist der Unterschied zwischen den Abbe-Konstanten der negativen und positiven Linsen ν&sub1;&sub1; - ν&sub1;&sub2; = -67,46.
Hier beträgt die Brechkraft der negativen Linse (LN21) in der hinteren Linsenuntereinheit F12:
F21/Fc12 = -3,728
Das partielle Dispersionsverhältnis und der Formgebungsfaktor des Materials der negativen Linse sind jeweils:
(ng - nd)/(nF - nC) = 1,263 und
Die Differenz zwischen den Abbe-Konstanten der Materialien der negativen Linsen, welche als ein Index dafür dient, wie viele Linsenelemente der vorderen Linsenuntereinheit und der hinteren Linsenuntereinheit bei der Korrektur der chromatischen Aberration eingebunden sein sollten, beträgt:
ν&sub1;&sub1; - ν&sub2;&sub1; = -16,33
Das Varioobjektiv des zweiten numerischen Beispiels, welches in Fig. 2 dargestellt wird, hat ein Zoomverhältnis größer als 15, und dessen erste Linseneinheit (oder Fokussier- Linseneinheit) F setzt sich aus R1 bis R12 zusammen, von welchen R1 bis R4 während des Zoomens oder der Fokussierung stationär sind, und welche gemeinsam die stationäre Fokussier-Vorderlinsenuntereinheit F11 zusammensetzen, die insgesamt eine positive Brechkraft aufweist. R5 bis R10 bilden die hintere Linsenuntereinheit (bewegbare Fokussier- Linsenuntereinheit) F12 aus, die insgesamt eine positive Brechkraft aufweist R1 bis R12 der ersten Linseneinheit F funktionieren, um den Objektpunkt hinsichtlich des Variators V auszubilden, und haben insgesamt eine positive Brechkraft.
R13 bis R20, die den Variator V ausbilden, dienen in erster Linie zum Zoomen und bewegen sich monoton in Richtung der Bildfläche, wenn von dem Weitwinkelende zu dem Fernaufnahmeende gezoomt wird, währenddessen ihre Bildvergrößerung -1X wird. R21 bis R23, die den Kompensator C ausbilden, funktionieren in erster Linie, um den Bildpunkt zu korrigieren, wenn dass Zoomen ausgeführt wird, und er weist eine negative Brechkraft auf. Während des Zoomens von dem Weitwinkelende zu dem Fernaufnahmeende bewegt sich der Kompensator C von der Weitwinkelende-Standardposition zu dem Objekt, und bewegt sich von einer bestimmten Brennweite zu dem Bild, so dass er bei dem Fernaufnahmeende näher an dem Bild besteht als er es tut, wenn er bei der Weitwinkelend- Standardposition ist. Die Bezugsziffern SP (R24) bezeichnet einen Anschlag.
R25 bis R41, die die Übertragungseinheit R ausbilden, funktionieren, um ein Bild auszubilden, und R42 bis R44 bilden einen Glasblock aus, welcher ein Äquivalent eines farbseparierenden Prismas ist. Verglichen mit dem Varioobjektiv des ersten numerischen Beispiels weist das Varioobjektiv des vorliegenden Beispiels ein sehr hohes Zoomverhältnis von 15 auf, wohingegen der Feldwinkel bei dem Weitwinkelende 2ω = 65,8º beträgt.
Um einen Weitwinkel zu erzielen, ist es notwendig, die verschiedenen Aberrationen, wie etwa Verzerrung und chromatische Aberration der Vergrößerung, die in großem Maße den Feldwinkel beeinflussen, genau zu korrigieren. Da die Blendenzahl der vorderen ersten Linseneinheit FN1 = 1,054 ist, ist die Linseneinheit sehr hell bzw. lichtstark.
Von daher werden in dem vorliegenden Beispiel eine negative Linse und drei positive Linsen in der hinteren Linsenuntereinheit oder in der bewegbaren Fokussier- Linsenuntereinheit verwendet. Der Unterschied zwischen den Abbe-Konstanten der negativen Linsen der vorderen Linsenuntereinheit und der hinteren Linsenuntereinheit beträgt ν&sub1;&sub1; - ν&sub2;&sub1; = -12,58, so dass die chromatische Aberration genau korrigiert werden kann, selbst wenn ein Weitwinkel verwendet wird. Die optische Anordnung der hinteren Linsenuntereinheit ist so, wie die von den drei positiven Linsen, die eine, die am nächsten der Bildfläche ist, weist einen relativ hohen Brechindex auf, wobei chromatische Aberration zusätzlich zur sphärischen Aberration und Verzerrung richtig korrigiert werden kann.
Das Varioobjektiv des dritten numerischen Beispiels, welches in Fig. 3 dargestellt wird, ist im wesentlichen auf die gleiche Art und Weise konstruiert, wie das Varioobjektiv des zweiten numerischen Beispiels, jedoch unterscheidet es sich hiervon darin, dass die Linsen im Hinblick auf deren Brechkraft genau angeordnet sind, um einen Weitwinkel und ein hervorragendes Zoomen zu erzielen. Das Zoomverhältnis ist 20.
Um gleichzeitig eine Größenreduzierung des Varioobjektivs zu erzielen, spielt jede Linseneinheit eine größere Rolle bei der Korrektur von Aberrationen, und der Wert der Bewegung wird während des Zoomens durch den Variator V und den Kompensator C reduziert.
Aus diesem Grund ist die Blendenzahl der ersten Linseneinheit F gleich 1,198. Um ferner den Winkel zu weiten, muss zusätzlich das Retro-Verhältnis bzw. Rückwärtsverhältnis der ersten Linseneinheit gesteigert werden. Da ferner die Brennweite bei dem Fernaufnahmeende 160 mm wird, wird es schwierig, besonders die chromatische Aberration bei dem Fernaufnahmeende zu korrigieren.
Von daher sind in dem vorliegenden Beispiel die vordere Linsenuntereinheit und die hintere Linsenuntereinheit derart ausgebildet, dass sie eine relativ hohe Brechkraft aufweisen, und die negative und positive Linse sind derart ausgebildet, dass sie jeweils sehr geringe und sehr hohe Abbe-Konstanten aufweisen, so dass ν&sub1;&sub1; - ν&sub2;&sub1;= -62,68 und v&sub1;&sub1; - ν&sub2;&sub1; = -11,90 gilt. Die hintere Linsenuntereinheit ist zusätzlich zu der vorderen Linsenuntereinheit derart ausgeführt, um die chromatische Aberration zu reduzieren, um derart Änderungen der Aberrationen über die gesamten Zoom- und Fokussierbereiche zu verhindern.
In den zweiten und dritten Beispielen ist die hintere Linsenuntereinheit durch drei positive Linsen ausgebildet, um Änderungen der Aberrationen, besonders während des Fokussierens, zu verhindern. Da mehr Freiheit bei der Konstruktion der bewegbaren Fokussier-Linseneinheit besteht:
(i) können leicht Änderungen des Astigmatismus und anderer Aberrationen zusätzlich zur sphärischen Aberration korrigiert werden, so dass die optischen Eigenschaften, besonders die Auflösungsleistung, gesteigert werden können; und
(ii) kann eine größere Auswahl von Materialien für die Linsenelemente verwendet werden, was besonders die Verwendung von einer positiven Linse mit einer sehr großen Abbe- Konstante gestattet, um den Achromatismus in der bewegbaren Fokussier-Hinterlinsenuntereinheit zu steigern, wobei Änderungen der chromatischen Aberration und der Farbverschmierung eines Bildes reduziert werden können.
Das Varioobjektiv des vierten numerischen Beispiels, welches in Fig. 4 dargestellt ist, weist von daher einen Feldwinkel bei dem Weitwinkelende von etwa 2ω = 57,6º auf, hat ein Zoomverhältnis von 44 und einen Feldwinkel bei dem Fernaufnahmeende von 2ω = 1,4º, was es von daher zu einem Varioobjektiv mit einer sehr hohen Vergrößerung macht.
Das Varioobjektiv hat eine sehr große Brennweite bei dem Fernaufnahmeende, was es schwierig macht, sphärische sowie axiale chromatische Aberration zu korrigieren. Zusätzlich macht ein Zoomverhältnis von 44 es schwierig, die verschiedenen Aberrationsänderungen, die als ein Resultat des Zoomens auftreten, zu korrigieren.
Demgemäss ist das Varioobjektiv des vorliegenden Beispiels kein Weitwinkel-Varioobjektiv, sondern es ist ein Varioobjektiv, das eine negative Linse mit einem relativ hohen Brechindex und drei positive Linsen in der bewegbaren Fokussier-Hinterlinsenuntereinheit verwendet, um ähnliche Effekte zu erzielen, wie das Varioobjektiv des dritten numerischen Beispiels. In dem Kompensator C ist die R28- Fläche zu einer nicht-sphärischen Fläche ausgebildet, um besonders die sphärische Aberration bei der Fernaufnahmeseite zu korrigieren. Bei Verwendung eines positiven Linsenelementes in der bewegbaren Fokussier- Hinterlinsenuntereinheit, das genau wie in der stationären Fokussier-Vorderlinsenuntereinheit aus Material mit einer sehr großen Abbe-Konstante gemacht ist, wird der Achromatismus positiv beeinflusst. Mit solch einer Anordnung von Linsen werden Aberrationen korrigiert, um gute optische Eigenschaften bei dem Fernaufnahmeende mit einem großen Brennpunkt zu erzielen.
Zusätzlich ist die negative Linse in der hinteren Linsenuntereinheit eine konkav ausgeformte, negative Meniskuslinse mit der Oberfläche, die dem Objekt näher ist, so dass Korrekturen in erster Linie in den Aberrationen, die durch nicht-axiale Strahlen, wie etwa Feldkrümmungen und Verzerrung verursacht werden, durchgeführt werden.
Hier beträgt ν&sub1;&sub1; - ν&sub2;&sub1; = -57,93 und v&sub1;&sub1; - ν&sub2;&sub1; = 12,43, so dass besonders das Sekundärspektrum aufgrund der axialen chromatischen Aberration bei dem Fernaufnahmeende in großem Maße reduziert wird. Die axiale chromatische Aberration bei dem Fernaufnahmeende des Varioobjektivs in dem vierten Beispiel wird mittels eines Wertes korrigiert, so dass das Sekundärspektrum in etwa das gleiche im Vergleich zu dem Sekundärspektrum des Varioobjektivs der ersten bis dritten Beispiele ist, selbst wenn seine Brennweite dreimal die der anderen Varioobjektive ist.
Es kann aus der vorgehenden Beschreibung verstanden werden, dass in dem sogenannten Vierlinseneinheiten-Varioobjektiv die vordere erste Linseneinheit derart ausgebildet ist, dass ihre Brechkraft, Blendenzahl und dergleichen den korrekten Wert aufweisen, die erste Linseneinheit in eine stationäre Fokussier-Vorderlinsenuntereinheit und eine bewegbare Fokussier-Hinterlinsenuntereinheit eingeteilt ist, die Linsenelemente korrekt angeordnet sind und die Brechkraft und die Achromatismus-Funktion von jeder Linse so gesetzt sind, um die vorbestimmten Bedingungen zu erfüllen. Von daher treten weniger Änderungen der sphärischen Aberration und der chromatischen Aberration auf, die als ein Ergebnis des Zoomens und der Fokussierung erscheinen. Zusätzlich können Änderungen der nicht-axialen Aberrationen, wie etwa Astigmatismus und Feldkrümmung, korrekt korrigiert werden. Dieses macht es möglich, ein Varioobjektiv zu herzustellen, welches hervorragende optische Eigenschaften über den gesamten Zoom- und Fokussierbereich aufweist, und welches einen großen Öffnungswinkel bei einer Blendenzahl von etwa 1,7 und ein hohes Zoomverhältnis von etwa 13 bis 44 hat.
Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf jenes beschrieben wurde, was gegenwärtig als die bevorzugten Ausführungsformen betrachtet wird, sei es so zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil ist die Erfindung beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die innerhalb der beigefügten Ansprüche enthalten sind, abzudecken. Der Umfang der folgenden Ansprüche ist auf die breiteste Interpretation ausgelegt, um derart sämtliche Modifikationen und äquivalente Strukturen und Funktionen abzudecken.

Claims

1. Ein Varioobjektiv, welches in der Reihenfolge von der Objektseite zu der Bildseite des Varioobjektives folgendes aufweist:

eine erste Linseneinheit(F) mit einer positiven Brechkraft;

eine zweite Linseneinheit (V) zum Verändern der Vergrößerung und mit einer negativen Brechkraft;

eine dritte Linseneinheit (C) zum Korrigieren von Veränderungen in einer Bildebene, die mit dem Verändern der Vergrößerung auftreten; und

eine vierte Linseneinheit (R) zum Erzeugen eines Bildes, wobei die erste Linseneinheit eine Vorderlinsen-Untereinheit (F11), die stationär während der Fokusierung ist, und eine Hinterlinsen-Untereinheit (F12) aufweist, die zum Fokusieren bewegbar ist, wobei die Vorderlinsen-Untereinheit (F11) aus einer Negativlinse bzw. Streulinse (LN11) und einer Positivlinse bzw. Sammellinse (LP12) besteht, und die Hinterlinsen-Untereinheit (F12) aus einer Positivlinse bzw. Sammellinse und einer Negativlinse bzw. Streulinse (LN21) besteht, welche die erste oder zweite Linse innerhalb der Hinterlinsen-Untereinheit von der Objektseite ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Hinterlinsen-Untereinheit (F12) eine positive Brechkraft aufweist und aus wenigstens zwei an der Bildseite der Negativlinse bzw. Streulinse (LN21) positionierten Positivlinsen bzw. Sammellinsen besteht.

2. Ein Varioobjektiv gemäß Anspruch 1, wobei die Vorderlinsen-Untereinheit (F11) eine negative Brechkraft aufweist.

3. Ein Varioobjektiv gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Bedingung ν11N - ν12P < -55 erfüllt ist, wenn Abbesche Zahlen der Negativlinse (LN11) und der Positivlinse (LP12) der Vorderlinsen-Untereinheit (F11) jeweils ν11N und ν12P sind.

4. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bedingung ν11N - ν21N < -10 erfüllt ist, wenn eine Abbesche Zahl der Negativlinse (LN11) der Vorderlinsen- Untereinheit (F11) ν11N ist, und wenn eine Abbesche Zahl der Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) V21N ist.

5. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bedingung -6,5 < F&sub2;&sub1;/Fc12 < -3,5 erfüllt ist, wenn die Brennweiten der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) und der Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) jeweils Fc12 und F21 sind.

6. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei unter Brechzahlen von Material der Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12), diese hinsichtlich einer d Linie mit einer Wellenlänge von 587,56 nm, einer g Linie mit einer Wellenlänge von 435,83 nm, einer F Linie mit einer Wellenlänge von 486,13 nm und einer C Linie mit einer Wellenlänge von 656,27 nm jeweils nd, ng, nF, und nC sind, die Beziehung

Pdg = (ng - nd)/(nF - nC) < 1,36 - 0,00208 · ν21N

erfüllt ist, wobei v21N eine Abbesche Zahl der Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) ist.

7. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, wenn die Krümmungsradien der Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) an der Objektseite der Negativlinse und an einer Bildseite der Negativlinse jeweils ra und rb sind, die Bedingung

erfüllt ist.

8. Ein Varioobjektiv gemäß Anspruch 5, wobei die folgenden Bedingungen erfüllt sind, wenn eine Brennweite und eine Blendenzahl des Varioobjektivs bei einem Fernaufnahme-Ende jeweils FT und FNT sind, und wenn eine Brennweite der ersten Linseneinheit (F) F1 ist:

1,0 < FN1 < 1,7, mit FN1 = F1/(FT/FNT), und 0,9 < Fc12/F1 < 1,1

9. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) mit einer der wenigstens zwei Positivlinsen darin zusammengefügt ist.

10. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) durch einen Luftspalt von einer Positivlinse der Hinterlinsen-Untereinheit getrennt ist.

11. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Hinterlinsen-Untereinheit (F12) die Negativlinse (LN21) und drei Positivlinsen aufweist.

12. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei sich die Hinterlinsen-Untereinheit (F12) aus der Negativlinse und den beiden Positivlinsen zusammensetzt.

13. Ein Varioobjektiv gemäß e Anspruch 11, wobei sich die Hinterlinsen-Untereinheit (F12) aus der Negativlinse (LN21) und drei Positivlinsen zusammensetzt.

14. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) ein Negativ-Meniskus bzw. Streu-Meniskus mit einer konkavgeformten, objektseitigen Oberfläche ist.

15. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) von allen Linsen der Hinterlinsen-Untereinheit am nächsten an der Objektseite der Hinterlinsen-Untereinheit ist.

16. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Negativlinse (LN21) der Hinterlinsen-Untereinheit (F12) von allen Linsen der Hinterlinsen-Untereinheit am zweitnächsten an der Objektseite der Hinterlinsen- Untereinheit ist.

17. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Negativlinse (LN11) und die Positivlinse (LP12) der Vorderlinsen-Untereinheit (F11) separate Linsen sind.

18. Ein Varioobjektiv gemäß Anspruch 17, wobei die Vorderlinsen-Untereinheit (F12) eine mittels eines Zwischenraumes zwischen der Negativlinse (LN11) und der Positivlinse (LP12) der Vorderlinsen-Untereinheit (F11) definierte Luftlinse aufweist, wobei die Luftlinse durch den Krümmungsradius der Negativlinse (LN11) bei einer Bildseite der Negativlinse und durch den Krümmungsradius der Positivlinse (LP12) bei einer Objektseite der Positivlinse definiert wird, wobei die Luftlinse an ihrer Objektseite ein konvexgeformter Positiv-Meniskus bzw. Sammel-Meniskus mit einem im wesentlichen gleichen Krümmungsradius ist.

19. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die dritte Linseneinheit (C) eine negative Brechkraft aufweist.

20. Ein Varioobjektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die dritte Linseneinheit (C) eine positive Brechkraft aufweist.