STEINICH THOMAS (DE)
US3976365A | 1976-08-24 | |||
JP2008058387A | 2008-03-13 | |||
US3976365A | 1976-08-24 | |||
US3830559A | 1974-08-20 | |||
US4145116A | 1979-03-20 | |||
US3877795A | 1975-04-15 | |||
DD289612A5 | 1991-05-02 |
Patentansprüche 1. Ultraweitwinkelobjektiv mit einer in ihrer Reihenfolge von der Objektebene (OBJ) zur Bildebene (IMA) geordneten Abfolge von Linsenelementen, umfassend: - eine Frontgruppe (I) mit • einer ersten Linse (1), die als Frontlinse angeordnet und als positive Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (11) einen kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (12) aufweist , • einer der Frontlinse (1) bildseitig benachbarten zweiten Linse (2), die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (21) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (22) aufweist, und • einer der zweiten Linse (2) bildseitig benachbarten dritten Linse (3), die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (31) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (32) aufweist, - eine der Frontgruppe (I) bildseitig benachbarte Aperturgruppe (II), mit • einer objektseitig angeordneten vierten Linse (4) mit positiver Brechkraft, und • einem der vierten Linse (4) bildseitig benachbarten ersten Kittglied (56) mit + einer objektseitig angeordneten fünften Linse (5), die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (51) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (52) aufweist, und + einer bildseitig angeordneten sechsten Linse (6), die als Bikonvexlinse ausgebildet ist, • einer dem ersten Kittglied (56) bildseitig benachbarten Aperturblende (STO), - eine der Aperturgruppe (II) bildseitig benachbarte Fokussiergruppe (III) mit • einem objektseitig angeordneten zweiten Kittglied (78) mit + einer objektseitig angeordneten siebten Linse (7) mit positiver Brechkraft und + einer bildseitig angeordneten achten Linse (8) mit negativer Brechkraft, • einer dem zweiten Kittglied (78) bildseitig benachbarten neunten Linse (9) mit positiver Brechkraft und • einer der neunten Linse (9) bildseitig benachbarten zehnten Linse (10), dadurch gekennzeichnet , dass die zehnte Linse (10) als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren ob ektseitige Oberfläche (101) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (102) aufweist. 2. Ultraweitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Oberflächen (101, 102) der zehnten Linse (10) asphärisch geformt ist. 3. Ultraweitwinkelob ektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Gesamtbrechkraft der Frontgruppe (I) negativ, - die Gesamtbrechkraft der Aperturgruppe ( II ) positiv und - die Gesamtbrechkraft der Fokussiergruppe (III) positiv ist . 4. Ultraweitwinkelob ektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass für den Quotienten des Betrags der Brennweite fx der Frontgruppe (I) zum Betrag der Brennweite f2' der Aperturgruppe (II) d gilt: 5. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Quotienten (II) des Betrags der Brennweite f2' der Aperturgruppe zum Betrags der Brennweite f2' der Fokussiergruppe (III ie Bedingung gilt: 6. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Brechzahlen nd und die Abbe-Zahlen vd der zweiten (2), dritten (3) und zehnten (10) Linse jeweils die Bedingung gilt: nd > 1,73 und vd > 42 . 7. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass für die Brechzahl nd7 und die Abbe-Zahl v] der siebten Linse (7) die Bedingung gilt: n] < 1,55 und v] > 80 . 8. Ultraweitwinkelobjektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Quotienten der Abbe-Zahl v] der siebten Linse (7) zur Abbe-Zahl vd der achten Linse (8) die Bedingung gilt: 9. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Linse (4) als eine Bikonvexlinse ausgebildet ist. Ultraweitwinkelobjektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Oberflächen (41, 42) der vierten Linse (4) asphärisch geformt ist. 11. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die neunte Linse (9) als eine Bikonvexlinse ausgebildet ist. 12. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die siebte Linse (7) als Bikonvexlinse ausgebildet ist . 13. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die achte Linse (8) als Bikonkavlinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (81) einen kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (82) aufweist . 14. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierungsgruppe (III) als Einheit axial verschieblich ist. |
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraweitwinkelob ektiv mit einer in ihrer Reihenfolge von der Objekt- zur Bildebene geordneten Abfolge von Linsenelementen, umfassend:
eine Frontgruppe mit
einer ersten Linse, die als Frontlinse angeordnet und als positive Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen kleineren
Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist ,
einer der Frontlinse bildseitig benachbarten zweiten Linse, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist, und
einer der zweiten Linse bildseitig benachbarten dritten Linse, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist,
eine der Frontgruppe bildseitig benachbarte
Aperturgruppe, mit
BESTÄTIGUNGSKOPIE einer obj ektseitig angeordneten vierten Linse mit positiver Brechkraft, und
einem der vierten Linse bildseitig benachbarten ersten Kittglied mit
+ einer objektseitig angeordneten fünften Linse, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist, und
+ einer bildseitig angeordneten sechsten Linse, die als Bikonvexlinse ausgebildet ist,
einer dem ersten Kittglied bildseitig benachbarten Aperturblende,
eine der Aperturgruppe bildseitig benachbarte
Fokussiergruppe mit
einem objektseitig angeordneten zweiten Kittglied mit + einer objektseitig angeordneten siebten Linse mit positiver Brechkraft und
+ einer bildseitig angeordneten achten Linse mit negativer Brechkraft,
einer dem zweiten Kittglied bildseitig benachbarten neunten Linse mit positiver Brechkraft und
einer der neunten Linse bildseitig benachbarten zehnten Linse.
Stand der Technik
Ein derartiges Ultraweitwinkelobjektiv ist bekannt aus der US 3976,365. Das bekannte Objektiv umfasst drei
Linsengruppen. Eine obj ektseitige Frontgruppe, eine
Zentralgruppe und eine bildseitig angeordnete, rückwärtige Linsengruppe. Im Hinblick auf ihre Funktion innerhalb des erfindungsgemäßen Objektivs werden diese drei Linsengruppen als Frontgruppe, Aperturgruppe und Fokussiergruppe
angesprochen, obgleich die funktionale Bezeichnung im Rahmen des bekannten Objektivs nicht vollständig zutreffend ist.
Die Frontgruppe des bekannten Objektivs ist als Retrofokus- Gruppe mit insgesamt negativer Brechkraft ausgestaltet. Das Konzept des Retrofokus, welches der Vergrößerung der hinteren Schnittweite des Objektivs dient, ist dem Fachmann geläufig. Es findet insbesondere Einsatz bei kurzbrennweitigen
Objektiven, deren Länge größer als ihre nominelle Brennweite ist .
Die Frontgruppe des bekannten Objektivs stimmt sowohl
funktional als auch im Hinblick auf ihre Linsenformabfolge mit der Frontgruppe der vorliegenden Erfindung überein. Die übrigen Linsen des bekannten Objektivs, die hier mit Blick auf die Erfindung in eine zentrale Aperturgruppe und eine rückwärtige Fokussiergruppe eingeteilt sind, lassen sich bei dem bekannten Objektiv funktional besser einteilen in eine zentrale Korrekturgruppe und eine rückwärtige
Abschlussgruppe .
Die Korrekturgruppe besteht aus der vierten Linse und zwei Kittgliedern, die um eine Aperturblende herum angeordnet sind. Die vierte Linse ist dabei als dicke, positive
Meniskuslinse ausgebildet. Das erste Kittglied ist aus einer negativen Meniskuslinse (fünfte Linse) und einer dicken
Bikonvexlinse (sechste Linse) gebildet. Das zweite Kittglied ist aus einer positiven Meniskuslinse (siebte Linse) und einer Bikonkavlinse (achte Linse) gebildet. Gemäß den
Erläuterungen in der genannten Druckschrift ist diese
Anordnung besonders günstig für eine effiziente Korrektion von Aberrationen. Hierzu werden fünf Bedingungen angegeben, die sich auf Eigenschaften der einzelnen Linsen der
Korrekturgruppe beziehen.
Die Ausgestaltung der Abschlussgruppe, die zwei positive Linsen, insbesondere eine positive Meniskuslinse und eine Bikonvexlinse aufweist, wird in der genannten Druckschrift nicht thematisiert. Diese Art der Abschlussgruppe entspricht aber einer gängigen Ausgestaltung, wie sie beispielsweise auch in der US 3,830,559 und der US 4,145,116 offenbart ist.
Aus der US 3,877,795 ist ein Super-Weitwinkelobjektiv vom Retrofokus-Typ mit Innenfokussierung bekannt, das zwischen der vierten Linse und dem ersten Kittglied zusätzlich eine weitere negative Meniskuslinse und zwischen dem zweiten
Kittglied und der neunten Linse eine zusätzliche
Bikonvexlinse aufweist. Die zusätzlichen Linsen machen das Objektiv schwerer und aufwändiger zu fertigen.
Aus der DD 289 612 A5 ist ein Weitwinkelobjektiv mit zehn Linsenelementen, darunter eine planparallele Filterplatte, bekannt, das jedoch keine Möglichkeit einer Innenfokussierung gestattet .
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
gattungsgemäßes Objektiv weiterzubilden, indem die Möglichkeit für eine Innenfokussierung mit sehr guter und stabiler Abbildungsleistung über den Fokussierungsbereich geschaffen wird.
Darlegung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die zehnte Linse als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist.
Zunächst liegt der Erfindung rein gedanklich eine Änderung der Einteilung der Linsen in Linsengruppen zugrunde.
Insbesondere wird das zweite Kittglied, welches im Stand der Technik funktional der Korrekturgruppe zugerechnet war, zusammen mit der Abschlussgruppe als Fokussiergruppe
betrachtet. Innerhalb der Fokussiergruppe wird die letzte Linse, die bislang stets als positive Linse und insbesondere als Bikonvexlinse ausgebildet war, als negative Linse und zwar insbesondere als negative Meniskuslinse ausgestaltet. Hieraus ergeben sich zwei vorteilhafte Wirkungen.
Zum einen kann eine Innenfokussierung realisiert werden, indem die gesamte Fokussiergruppe als Einheit axial
verschieblich angeordnet wird, wie dies bei einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Front- und Aperturgruppe sind von dieser Verschieblichkeit nicht betroffen. Zum anderen bietet die hier als zehnte Linse bezeichnete Abschlusslinse, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, eine besonders günstige Ansatzfläche für eine
weitergehende Korrektion mittels Asphärisierung. Die
Korrektion von Aberrationen, insbesondere von sphärischen Aberrationen durch Einführung asphärischer Flächen ist seit langem bekannt. Dabei werden typischerweise Flächen negativer Meniskuslinsen für die Asphärisierung gewählt. Diese befinden sich bei den Objektiven gem. Stand der Technik im Bereich der Frontgruppe. Als weit objektseitig angeordnete Linsen weisen sie einen großen Durchmesser auf. Die Asphärisierung von Linsenflächen großen Durchmessers ist technisch aufwendig und kostenintensiv. Durch Verwendung einer negativen
Meniskuslinse als Abschlusslinse wird ein neuer, weit
bildseitig angeordneter Ansatzpunkt für eine Korrektion mittels Asphärisierung geschaffen. Durch die weit bildseitige Anordnung ist der Durchmesser der betroffenen Flächen
vergleichsweise klein, sodass der Aufwand der Asphärisierung reduziert wird. Insbesondere können moderne
Fertigungsverfahren, wie z.B. das Blankpressen mit
Multiwerkzeugen eingesetzt werden. Hierdurch werden die
Herstellungskosten für das Objektiv reduziert, ohne dass Einbußen hinsichtlich der Korrektionsqualität hingenommen werden müssten. So ist bei einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung auch vorgesehen, dass
wenigstens eine der Oberflächen der zehnten Linse asphärisch geformt ist. Bevorzugt sind beide Oberflächen der zehnten Linse asphärisch geformt.
Hieraus ergeben zwei zusätzliche Vorteile der Erfindung. Zum einen wird die Stabilität der Innenfokussierung durch die Asphärisierung der letzten Linse, die bei der Fokussierung bevorzugt mitbewegt wird, unterstützt. Bei herkömmlichen Systemen, d.h. bei typischen Frontlinsen-Asphären, ist die Asphäre von der Innenfokussierung entkoppelt und steht fest, was sich negativ auf die Stabilität der Innenfokussierung auswirkt. Zum anderen ermöglicht die Asphärisierung der letzten Linse eine weitgehende Berücksichtigung feldabhäniger Aberrationen .
In diesem Zusammenhang sei das hier zugrundeliegende
Verständnis der einander scheinbar widersprechenden Begriffe „Krümmungsradius" und „Asphäre" erläutert. Eine asphärische Fläche lässt sich durch eine Polynomentwicklung der folgenden Form beschreiben:
wo z die Axialkoordinate und r die Radialkoordinate, R den „Krümmungsradius", k eine konische Konstante und die oii die asphärischen Koeffizienten bezeichnen. In diesem Sinn ist der für sphärische Flächen klare Begriff „Krümmungsradius" im Rahmen der vorliegenden Beschreibung im Zusammenhang mit asphärischen Flächen zu verstehen.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass
die Gesamtbrechkraft der Frontgruppe negativ,
die Gesamtbrechkraft der Aperturgruppe positiv und
die Gesamtbrechkraft der Fokussiergruppe positiv
ist .
Insbesondere für die Fokussiergruppe bedeutet dies, dass die Brechkraft der neunten Linse und des zweiten Kittgliedes gemeinsam die negative Brechkraft der Abschlusslinse
überkompensieren müssen, wobei bevorzugt das zweite Kittglied für sich gesehen selbst eine positive Brechkraft aufweist.
Bzgl. des Verhältnisses der Brennweiten der Apertur- und der Frontgruppe ist bevorzugt vorgesehen, dass für den Quotienten des Betrags der Brennweite f x ' der Frontgruppe zum Betrag der Brennweite f 2 ' der Apertur ruppe die Bedingung gilt:
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Betrag der
Brennweite der Frontgruppe etwa gleich, oder vorzugsweise geringfügig kleiner als die Hälfte des Betrages der
Brennweite der Aperturgruppe ist.
Bzgl. des Brennweitenverhältnisses der Aperturgruppe und der Fokussiergruppe ist bevorzugt vorgesehen, dass für den
Quotienten des Betrags der Brennweite f 2 ' der Aperturgruppe zum Betrag der Brennweite f 3 ' der Fokussiergruppe die
Bedingung gilt:
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Brennweiten von Fokussiergruppe und Aperturgruppe in etwa gleich groß sind.
Für die Brechzahlen n d und die Abbe-Zahlen v d der zweiten, dritten und zehnten Linse gilt bevorzugt die Bedingung:
n d > 1,73 und v d > 42 . Als n d wird hier der Brechungsindex des jeweiligen Linsenmaterials für Licht der d-Frauenhoferlinie bezeichnet. Als v d wird die Abbezahl
bezeichnet, wobei n F und n c die Brechungsindizes des
jeweiligen Linsenmaterials für Licht der F- bzw. der C- Fraunhoferlinie bezeichnen. Die bevorzugten Gläser für die zweite, dritte und zehnte Linse liegen somit bevorzugt im Bereich der Lanthan-Flintgläser.
Anders die bevorzugte Materialwahl für die siebte Linse. Hier ist bevorzugt vorgesehen, dass für die Brechzahl n] und die
Abbe-Zahl v d der siebten Linse die Bedingung gilt: n < 1,55 und v] > 80 .
Bei dem Material der siebten Linse handelt es sich somit bevorzugt um ein Fluor- oder Phospat kronglas .
Da die siebte Linse im Rahmen des zweiten Kittgliedes in besonderer Weise mit der achten Linse zusammenwirkt, ist das Verhältnis beider Elemente zueinander von besonderer
Bedeutung. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass für den
Quotienten der Abbe-Zahl v] der siebten Linse zur Abbe-Zahl v d der achten Linse die Bedingung gilt:
Mit anderen Worten wird das zweite Kittglied aus zwei
Elementen mit extrem unterschiedlichen Materialeigenschaften gebildet. Insbesondere ist das Material der achten Linse bevorzugt ein Schwerflintglas. Im Gegensatz zum Stand der Technik, ist die vierte Linse bevorzugt als eine Bikonvexlinse ausgebildet. Dieses bietet einen weiteren, günstigen Ansatzpunkt für die Korrektion sphärischer Aberrationen durch Asphärisierung wenigstens einer der Oberflächen der vierten Linse. Bevorzugt sind beide Oberflächen der vierten Linse asphärisch geformt. Auch bei der vierten Linse handelt es sich um eine Linse
vergleichsweise geringen Durchmessers, sodass die asphärische Ausgestaltung gerade dieser Linse im Hinblick auf Kosten und technischen Aufwand besonders günstig ist.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die im Stand der Technik als positive Meniskuslinse ausgebildete neunte Linse als Bikonvexlinse ausgebildet. Insbesondere weist die
obj ektseitige Oberfläche der neunten Linse einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche auf. Die bikonvexe Gestaltung hat u.a. herstellungstechnische
Vorteile .
Bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist die im Stand der Technik als positive Meniskuslinse ausgestaltete siebte Linse als Binkonvexlinse ausgebildet. Insbesondere weist die obj ektseitige Oberfläche der siebten Linse
bevorzugt einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche auf.
Wie auch beim Stand der Technik ist die achte Linse bevorzugt als Bikonkavlinse ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche einen kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige
Oberfläche aufweist. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den
Zeichnungen .
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen: eine schematische Darstellung der
Linsenformabfolge eines erfindungsgemäßen
Obj ektivs , eine schematische Darstellung des Objektivs von Fig. 1 zur Illustration der Innenfokussierung, ein Diagramm der Bildfeldwölbung als Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel ,
Figur 4 : ein Diagramm der prozentualen Verzeichnung als
Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 5: ein Diagramm der longitudinalen Aberration als
Funktion der Pupilleneinfallshöhe für verschiedene Wellenlängen bei einem Objektiv gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 6: ein Diagramm der Bildfeldwölbung als Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 7: ein Diagramm der prozentualen Verzeichnung als
Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 8: ein Diagramm der longitudinalen Aberration als
Funktion der Pupilleneinfallshöhe für verschiedene Wellenlängen bei einem Objektiv gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 9: ein Diagramm der Bildfeldwölbung als Funktion des
Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Figur 10: ein Diagramm der prozentualen Verzeichnung als
Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
Figur 11: ein Diagramm der longitudinalen Aberration als
Funktion der Pupilleneinfallshöhe für verschiedene Wellenlängen bei einem Objektiv gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der
Linsenformabfolge einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Objektivs 1000 in seiner bestimmungsgemäßen Orientierung zwischen einer Objektebene OBJ und einer
Bildebene IMA. Die Bildebene IMA repräsentiert die Lage des Sensors einer Kamera, bei der das Objektiv 1000
bestimmungsgemäß montiert ist.
Das Objektiv 1000 umfasst eine als Retrofokusgruppe
ausgebildete Frontgruppe I, eine bildseitige oder rückwärtige Fokussiergruppe III und eine zentral zwischen der Frontgruppe I und der Fokussiergruppe III angeordnete Aperturgruppe II. Weiter weist das gezeigte Objektiv 1000 zwischen seiner
Fokussiergruppe III und der Bildebene IMA eine planparallele Abschlussscheibe A auf, die vorwiegend Schutzfunktionen erfüllt und optisch von untergeordneter Bedeutung ist. Die Frontgruppe I umfasst eine objektseitig angeordnete
Frontlinse 1, die als positive Meniskuslinse ausgebildet ist und deren obj ektseitige Oberfläche 11 einen kleineren
Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 12 aufweist. Die Frontlinse 1 wird hier auch als erste Linse 1 bezeichnet. Bildseitig der ersten Linse 1 ist eine zweite Linse 2
angeordnet, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist und deren obj ektseitige Oberfläche 21 einen größeren
Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 22 aufweist. Bildseitig der zweiten Linse ist eine dritte Linse
angeordnet, die ebenfalls als negative Meniskuslinse
ausgebildet ist und deren obj ektseitige Oberfläche 31 einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 32 aufweist .
Die Aperturgruppe II weist eine objektseitig angeordnete, vorzugsweise asphärisch, besonders bevorzugt beidseitig asphärisch ausgebildete vierte Linse auf, die als Bikonvexlinse ausgebildet ist auf und deren obj ektseitige Oberfläche 41 einen größeren Krümmungsradius als ihre
bildseitige Oberfläche 42 aufweist. Bildseitig der vierten Linse 4 ist ein Kittglied 56 angeordnet, bestehend aus einer obj ektseitigen fünften Linse 5 und einer bildseitigen
sechsten Linse 6. Die fünfte Linse 5 ist als negative
Meniskuslinse ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche 51 einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige
Oberfläche 52 aufweist. Die bildseitige sechste Linse 6 ist als Bikonvexlinse ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche 61, die mit der bildseitigen Oberfläche 52 der fünften Linse zusammenfällt, einen kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 52 aufweist. Bildseitig des
Kittgliedes 56 ist eine Aperturblende STO angeordnet, die hier mit zur Aperturgruppe II gezählt wird.
Frontgruppe I und Aperturgruppe II, deren einzelne Elemente innerhalb ihrer jeweiligen Gruppe zueinander fixiert
angeordnet sind, sind auch untereinander sowie in ihrem räumlichen Verhältnis zur Bildebene IMA fixiert. Dies
bedeutet, dass sie an einer Fokussierung, bei der einzelne Linsen der Linsengruppen axial verschoben werden, nicht „teilnehmen" .
Die Fokussierung, die bei dem dargestellten Objektiv 1000 als reine Innenfokussierung ausgebildet ist, ist der
Fokussiergruppe III vorbehalten. Diese umfasst ein
obj ektseitiges Kittglied 78, bestehend aus einer
obj ektseitigen siebten Linse 7 und einer bildseitigen achten
Linse 8. Die siebte Linse 7 ist als Bikonvexlinse
ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche 71 einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 72 aufweist. Die achte Linse 8 ist als Bikonkavlinse ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche 81, welche mit der bildseitigen Oberfläche 72 der siebten Linse zusammenfällt, einen
kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 82 aufweist. Bildseitig des Kittgliedes 78 ist eine neunte Linse 9 angeordnet, deren obj ektseitige Oberfläche 91 einen
größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 92 aufweist. Bildseitig der neunten Linse 9 ist eine zehnte Linse 10 angeordnet, die als vorzugsweise asphärische, besonders bevorzugt beidseitig asphärische, negative
Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche 101 einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige
Oberfläche 102 aufweist. Die einzelnen Elemente der
Fokussiergruppe III sind zueinander fixiert angeordnet, wobei jedoch die Fokussiergruppe III als ganzes relativ zu der Frontgruppe I, der Aperturgruppe II und der Bildebene IMA axial verschieblich angeordnet ist. Durch axiale Verschiebung der Fokussiergruppe können Objekte in unterschiedlichen
Objektebenen OBJ in der Bildebene IMA scharf abgebildet werden .
Die nachfolgenden Tabellen, welche konkrete Werte für die in Figur 1 gezeigten Elemente und deren Oberflächen enthalten, repräsentieren drei bevorzugte Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Objektivs 1000. Die Tabellen 1.1, 2.1 und 3.1 geben dabei jeweils die bevorzugten Werte für
Oberflächentyp, Krümmungsradius, Durchmesser und konische Konstante k der mit den Bezugszeichen von Figur 1
bezeichneten, einzelnen Oberflächen sowie den Brechungsindex n d und die Abbe-Zahl v d der einzelnen Linsen wieder. Die Tabellen 1.2, 2.2 und 3.2 geben jeweils die bevorzugte Wahl der asphärischen Koeffizienten der Oberflächen 41 und 42 der vierten Linse bzw. der Oberflächen 101 und 102 der zehnten Linse wieder. Die Tabellen 1.3, 2.3 und 3.3. veranschaulichen jeweils die realisierte Innenfokussierung durch Wiedergabe der Abstände zwischen Objektebene OBJ, Aperturblende STO, bildseitiger Oberfläche 112 der Abschlussscheibe A und der Bildebene IMA. In allen Tabellen sind Längenangaben in
Millimetern und dimensionslose Größen als dimensionslose Zahl wiedergegeben. INF ist als Hinweis auf eine „unendliche" Entfernung zu verstehen. Materialangaben für ein Element sind jeweils dessen obj ektseitiger Oberfläche zugeordnet. Ein einer Oberfläche zugeordneter Abstand ist als bildseitiger Abstand dieser Oberfläche zu der in der Tabelle
nächstgenannten Oberfläche zu verstehen. Alle Zahlenangaben sind aufgrund von Rundungsfehlern mit einer Toleranz von ca. 0,5% zu verstehen.
Das erste Ausführungsbeispiel, welches in den Tabellen 1.1, 1.2 und 1.3 konkretisiert ist, stellt ein
Ultraweitwinkelobjektiv mit einer Brennweite f ,: =14,0 mm, einer Anfangsöffnung F#=2,8 und einem obj ektseitigen
Bildwinkel von 2x50°=100° dar, dessen Abbildungsmaßstab ß x mittels Innenfokussierung zwischen 0 und -0,094 variierbar ist .
Das zweite Ausführungsbeispiel, dessen Auslegung in den
Tabellen 2.1, 2.2 und 2.3 konkretisiert ist, stellt ein
Ultraweitwinkelobjektiv mit einer Brennweite f ,= 14,0 mm, einer Anfangsöffnung F#=2,05 und einem bildseitigen
Öffnungswinkel von 2x45°=90° dar, wobei der Abbildungsmaßstab β λ mittels Innenfokussierung zwischen 0 und -0,094 variierbar ist .
Das dritte Ausführungsbeispiel, dessen Auslegung in den
Tabellen 3.1, 3.2 und 3.3 konkretisiert ist, stellt ein
Ultraweitwinkelobjektiv mit einer Brennweite f ,= 10,0 mm, einer Anfangsöffnung F#=2,05 und einem bildseitigen
Öffnungswinkel von 2x45°=90° dar, wobei der Abbildungsmaßstab β mittels Innenfokussierung zwischen 0 und -0,094 variierbar ist .
Erstes Ausführungsbeispiel:
Tabelle 1.1
Tabelle 1.2
Tabelle 1.3 Zweites Ausführungsbeispiel:
Tabelle 2.1
Tabelle 2.2
Tabelle 2.3 Drittes Ausführungsbeispiel:
Tabelle 3.1
Tabelle 3.2
Tabelle 3.3 Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Objektiv 1000 in
unterschiedlichen Fokussierstellungen, d.h. mit
unterschiedlich eingestellten Abbildungsmaßstäben β Λ . Die gestrichelten Hilfslinien dienen der Veranschaulichung der Innenfokussierung . Man erkennt, dass nur die Fokussiergruppe III als Einheit axial verschoben wird. Die Frontgruppe I und die Aperturgruppe II bleiben zueinander sowie zur Bildebene I A fixiert. Die strichpunktierten Linien dienen der
Veranschaulichung der gleich bleibenden Gesamtlänge des
Objektivs 1000.
Die Figuren 3 bis 11 zeigen, jeweils gruppiert für das erste, das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel gemäß den obigen Tabellen bestimmte optische Größen des jeweils
resultierenden Objektivs 1000. Die Figuren 3 bis 5 beziehen sich dabei auf das oben konkretisierte erste
Ausführungsbeispiel; die Figuren 6 bis 8 beziehen sich auf das oben konkretisierte zweite Ausführungsbeispiel; die
Figuren 9 bis 11 beziehen sich auf das oben konkretisierte dritte Ausführungsbeispiel.
In den Figuren 3, 6 und 9 ist jeweils die Bildfeldwölbung bei einer Wellenlänge von 546 nm dargestellt. Die Abszisse repräsentiert dabei eine longitudinale Defokussierung in Millimetern entlang der optischen Achse. Die Ordinate
repräsentiert die Feldkoordinate des Öffnungswinkels und zwar von 0° (auf der optischen Achse) bis zum maximalen
Feldwinkel, d.h. bis 50° beim ersten Ausführungsbeispiel und bis 45° beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel. Der mit „T" bezeichnete Graph repräsentiert jeweils die tangentiale Bildschale; der mit „S" bezeichnete Graph repräsentiert jeweils die sagittale Bildschale.
Die Figuren 4, 7 und 10 zeigen jeweils Diagramme für die Verzeichnung bei einer Wellenlänge von 546 nm. Die Abszisse repräsentiert dabei die prozentuale Verzeichnung. Die
Ordinate repräsentiert jeweils die Feldkoordinate und zwar von 0° (auf der optischen Achse) bis zum maximalen
Feldwinkel, d.h. bis zu 50° beim ersten Ausführungsbeispiel und bis zu 45° beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel.
Die Figuren 5, 8 und 11 sind Diagramme für die longitudinale Aberration. Die Abszisse repräsentiert dabei die
longitudinale Defokussierung entlang der optischen Achse in Millimetern. Die Ordinate repräsentiert jeweils die
Radialkomponente der Eintrittspupille des Objektivs. Die Diagramme zeigen die longitudinale Abweichung eines axialen Aperturstrahls für verschiedene Wellenlängen und
Einfallshöhen bei einem Abbildungsmaßstab von ß ,= 0. Die einzelnen Graphen für die verschiedenen Wellenlängen sind mit der jeweiligen Wellenlänge in Nanometer gekennzeichnet.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung
diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen
Offenbarung an breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Bezugs zeichenliste
1000 Obj ektiv
OBJ Obj ektebene
I Frontgruppe
1 erste Linse
11 obj ektseitige Oberfläche von 1
12 bildseitige Oberfläche von 1
2 zweite Linse
21 obj ektseitige Oberfläche von 2
22 bildseitige Oberfläche von 2
3 dritte Linse
31 obj ektseitige Oberfläche von 3
32 bildseitige Oberfläche von 3
II Aperturgruppe
4 vierte Linse
41 obj ektseitige Oberfläche von 4
42 bildseitige Oberfläche von 4
5 fünfte Linse
51 ob ektseitige Oberfläche von 5
52 bildseitige Oberfläche von 5
6 sechste Linse
61 obj ektseitige Oberfläche von 6
62 bildseitige Oberfläche von 6
56 Kittglied aus 5 und 6
STO Aperturblende
III Fokussiergruppe
7 siebte Linse
71 obj ektseitige Oberfläche von 7
72 bildseitige Oberfläche von 7 8 achte Linse
81 obj ektseitige Oberfläche von 8
82 bildseitige Oberfläche von 8
78 Kittglied aus 7 und 8
9 neunte Linse
91 obj ektseitige Oberfläche von 9
92 bildseitige Oberfläche von 9
10 zehnte Linse
101 obj ektseitige Oberfläche von 10
102 bildseitige Oberfläche von 10
A planparallele Abschlussscheibe
111 obj ektseitige Oberfläche von A
112 bildseitige Oberfläche von A
IMA Bildebene