CN116724263A - 固定焦距的物镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固定焦距的物镜，该物镜在光线方向上具有位置固定的前透镜组(VG)、口径可调的位置固定的光圈(BL)、位置固定的后透镜组(HG)和能沿着物镜的光轴相对于光圈移动的对焦组(MG)，对焦组用于将不同距离的对象成像在位置固定的像平面(IM)上，其中，对焦组(MG)包括至少一个透镜元件和集成到对焦组(MG)中的衍射光学元件(DOE)。

Description

固定焦距的物镜
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述的特征的固定焦距的物镜/镜头。
背景技术
这种物镜已经在多种设计方案中已知，并且用于不同的焦距。该物镜的结构长度不会由于对焦组的移动而改变。因此，这种对焦的方式称为内对焦，其中，对焦组在光线方向上不仅可以布置在光圈之前而且可以布置在光圈之后，也就是说可相对于光圈移动。
从公开文献US 9,201,213 B2中已知一种成像物镜，其具有内对焦和作为对焦元件的单透镜。
从公开文献US 2006/0 082 882A1中已知一种用于以扩展的对焦深度消色差成像的具有衍射光学元件(DOE)的单透镜。
从公开文献US 2012/003 660A1中已知一种作为消色差成像透镜的衍射-折射的双胶合透镜。
从公开文献US 2015/002 939A1中已知一种位于物镜的前组中的具有DOE的固定的透镜元件。为了聚焦设有透镜胶合件。
此外已知的是，具有可彼此独立地运动的对焦元件的物镜需要复杂的并且由此昂贵的机械操控装置，尤其是在自动对焦物镜中需要机电的操控装置。为了保证两个对焦元件都沿着物镜的光轴运动，这种物镜的结构相对较大。
因此，为了减小物镜的结构长度，力求的是将对焦元件合并成一个唯一的对焦组，该对焦组尽可能由仅仅一个透镜组成。为了在使用透镜时使颜色修正基本上令人满意，这种对焦元件大多由低色散的玻璃(磷酸盐玻璃)制成，由此，对焦元件在加工过程中尤其敏感并且相对于环境影响敏感。因此，为了改善单色像差和色像差的修正，常常设置胶合件。尤其是在用于大的规格的物镜中，如小图像规格或中等规格那样，胶合件难以聚焦，并且仅仅能缓慢地运动，由此自动对焦尤其缓慢。
由于纵向色差在距离调整范围上的伸延(Gang)，这种物镜的成像性能不能令人满意。
发明内容
因此本发明的目的是，能更好地修正纵向色差，以便能够使这种成像误差在距离调整范围上的伸延最少。此外，应显著降低对焦元件的重量，以便能实现用于自动对焦应用的快速运动。
在开头所述类型的物镜中，根据本发明，该目的通过权利要求1的特征部分的特征实现。
在此，可为了距离调整而运动的对焦组由至少一个、最多两个共同运动的透镜元件制成，透镜元件分别具有正的或负的屈光力并且选择性地单侧具有衍射性能和单侧具有由球形的或非球形的表面产生的折射性能，其中，对焦组总体具有正的屈光力，并且衍射光学元件的屈光力f'DOE与物镜的总屈光力f'ges的比最小为14.9且最大为45.4。
可为了距离调整而运动的对焦组布置在光圈/光阑附近区域中，并且为了对焦从无限远位置(也就是说，物镜对焦在无限远距离的物点上)逆着光线方向移动到在近区域中的对焦上。在此，对焦组从后透镜组离开向前透镜组运动。光圈附近区域定义成直接位于光圈之前或之后的区域，其中，在光圈与对焦环节/元件之间未布置其他光学元件，或最多布置有一个其他光学元件。
此外，从对附图描述的特征中得到本发明的其它设计方案。
对于权利要求中给出的解决方案特征，应注意的是，在现代化的物镜设计中，通常使用自动的修正程序，例如Synopsys公司的“Code V”和ZEMAX公司的“Zemax”，这些修正程序能够从预设的透镜顺序和屈光力分布中计算出用于功能正常的、具有针对确定的任务优化的修正状态的物镜系统的建议。由于针对性地改变物镜设计者给定的参数，进一步地改善自动达成的修正状态。
通过权利要求1所述的特征，以这种方式已经可获得用于待使用的光学玻璃的半径、透镜厚度、透镜距离、折射率和阿贝数的设计数据。在考虑在从属权利要求和附图描述中给出的特征时，可逐步地有目的地改进这些设计参数。
对于光学领域的技术人员来说，在其对光学系统中的成像光路的影响方面，光学透镜元件处的非球形的面的设计和计算以及衍射元件的设计和计算方案是已知的。例如通过以下公式借助非球面透镜的二次曲面形式描述非球形的面：
其中，假设光轴位于z方向上且z(h)表示平行地在垂直于光轴的距离h中的挠度。非球面系数a2、a4、...、an表示该表面与轴对称的正方形表面的偏差，其通过r(球形表面的曲率半径)和k(二次曲面常数)来预给定。
衍射元件的设计和计算通过衍射面的相位分布和相对于具有波长546.0740nm的谱线(也就是说夫琅禾费线e)的焦距来描述。
用于衍射面的相位分布的公式如下：
ψdoe(h)＝(C1·h2+C2·h4+…+C6·h12)，
在此，ψdoe相应于在垂直于光轴的距离h中的相位分布，并且C1、C2、C3、...、Cn相应于相位系数。
用于衍射面的相对于e-线的焦距f′doe的公式如下：
在此，λconstr相应于设计波长，在以下示例中，该设计波长选择为546.074nm，即等于谱线e。在这些示例中，衍射级数m为1。
近轴图像比β'通过
来定义，其中，n相应于在光学元件之前的折射率，并且n'相应于在光学元件之后的折射率。根据定义，u相应于在光学元件之前的近轴边缘光线并且u'相应于在光学元件之后的近轴边缘光线。
关于e线的阿贝数ve通过
来定义，其中，对于谱线，C'＝643.8469nm，e＝546.0740nm并且F'＝479.9914nm。
在摄影物镜中使用衍射光学元件(DOE)同样是已知的，其中，衍射光学元件例如作为光刻制造的微结构(衍射结构)施加在透镜元件上。通常，目的是在更轻地设计物镜的同时使色差最小化。但聚焦于物镜中的对焦元件的设计并不是已知的。而这一认识是设计总体更轻的物镜的关键。
在根据本发明的物镜-数字相机装置中，在根据本发明设计的物镜变型方案中可能出现的、不期望的更强的倍率色差可以借助于软件算法在拍摄图像之后在照相机中修正。在计算机中在图像数据后处理时进行修正同样是可行的。
附图说明
本发明的实施例在图中以透镜截面示意性地示出并且根据附图更详细地阐述。
具体实施方式
总地来说，在透镜截面中，以*表示的透镜面实施成非球形地弯曲。以#表示的面具有衍射屈光力。
在此，实现根据本发明的目的的可行方案不限制在所阐述的实施方式上。因此，这些实施方式仅仅示例性地且在图中示意性地示出。各个图中相同的附图标记表示相同的或功能相同的或在功能方面相应的元件。
根据在说明书中公开的其它透镜参数的定义以及权利要求，具有内对焦的、恒定结构长度的所示出的物镜示例由前部的透镜组VG、具有可调整的开口的位置固定的光圈BL、位置固定的后部的透镜组HG和可沿着物镜的光轴相对于光圈移动的作为对焦组的中间组MG组成。在附图的所有图中，对焦组MG在距离调整中布置成无限远，并且被安置成可为了对焦而逆着光线方向、即在给出的箭头方向上移动到近的物点上。根据定义，在光线方向上为单个透镜L1、L2、L3、…编号。在此，可以将单个透镜合并成组G1、G2、G3、…。
在图1至3中示出的固定焦距且恒定结构长度的物镜的实施例由三个光学的结构组、即分别具有正的总屈光力的前组VG、中间组MG和后组HG组成，这三个光学的结构组在光线方向上观察布置在像位置IM之前。
为了标准化的示出，通过焦距比给出以下数值。
前组VG的焦距f'VG通过范围
+7.0≤f'VG/f'ges≤+25.7
来定义，中间组的焦距f'MG位于范围
+1.6≤f'MG/f'ges≤+3.0
内，并且后组HG的焦距f'HG位于范围
+3.1≤f'HG/f'ges≤+5.0内。
前组VG由两个子组G1和G2组成，中间组MG由光学元件G3组成，并且后组HG具有两个子组G4和G5。在前组VG和中间组MG之间布置有具有可变的口径的孔径光阑BL。按照定义，中间组MG布置在光圈附近区域中。也就是说，在孔径光阑BL与中间组MG之间未设置其他光学元件。中间组MG由光学元件G3组成并且安置成可为了对焦目的而从所示的无限远位置逆着光线方向(也就是说在所示箭头方向上)向孔径光阑BL的方向运动到焦点附近区域上。
以有利的方式，一方面，中间组MG的屈光力f'MG不能选择得过小，因为否则的话，从无限远对焦到近对焦的对焦行程变长，另一方面，该屈光力也不能选择得过大，因为否则的话透镜的体积增大。这两个因素都有不利影响并且可能导致，物镜的对焦过慢并且不再适合自动对焦应用。因此，根据本发明，在如下范围内选择中间组MG的焦距f'MG：
+1.6≤f'MG/f'ges≤+3.0。
以尤其有利的方式，为了使色差在物镜的整个距离调整范围上减到最小，中间组MG的光学元件G3构造成透镜L5，该透镜的一个面的衍射屈光力f'DOE在如下界限内：
+33.6≤f'DOE/f'ges≤+45.4。
根据本发明，能够在平的、至少仅轻微弯曲的面上简单地制造对于衍射屈光力所需的衍射结构。因此，以有利的方式，中间组(MG)的透镜L5的衍射面的顶点曲率半径rDOE平面地位于如下界限内：
-0.1255≤f'MG/rDOE≤+0.1388。
以有利的方式，当透镜L5的面向孔径光阑BL的另一个面具有正的屈光力并且更为有利地构造成非球形时，保证了补偿在距离调整范围上的单色像差。
前组VG的子组G1由两个环节L1和L2组成并且总体具有负的屈光力。子组G1的焦距f'G1通过如下范围来定义：
f'G1/f'ges≤-3.7。
至少一个具有负的屈光力的凸-凹的第一透镜L1构造成弯月形，并且布置成以其凹侧朝向至少一个具有正的屈光力的透镜L2的凸侧。
前组VG的子组G2以总体具有正的屈光力的方式具有两个环节L3和L4。至少一个具有负的屈光力的第一透镜L3构造成双凹的，并且布置成以其凹形的第一侧面向子组G2的透镜L2。子组G2的第二元件具有至少一个具有正的屈光力的透镜L4。在该实施例中，环节L3和L4实施成单透镜并且合并成双胶合透镜。
通过子组G1和G2的特征，以有利的方式补偿了在像中心与像场之间的单色像差。
后组HG的子组G4以总体具有正的屈光力的方式具有两个环节L6和L7。该子组包括至少一个具有正的屈光力的双凸透镜L6和至少一个负的屈光力的双凹透镜L7。L6布置成以其凸形的第一侧面向中间组MG。在该实施例中，环节L6和L7实施成单透镜并且合并成双胶合透镜。
后组HG的子组G5具有负的或正的总屈光力，并且至少包括如下最后的透镜L8，该透镜L8的第一面构造成凹形的并且布置成面向子组G4。在此，子组G5的焦距f'G5通过范围-0.1≤f'ges/f'G5≤+0.1来定义。
以有利的方式，通过子组G4和G5的特征，可以实现将像场中的慧差、像散差和畸变减到最小。
有利地，前组VG的正屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n具有大于或等于1.85的值(n≥1.85)，以这种方式实现了将佩兹伐和减到最小。
更为有利地，为了进一步地将佩兹伐和减到最小，后组HG的正屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n同样选择成大于或等于1.85(n≥1.85)。
前组VG的负屈光力的第一透镜的有利地选择的小于或等于1.60(n≤1.60)的折射率n也为佩兹伐和的最小化做出贡献。
为了补偿在像场中的单色像差，前组VG的第一透镜L1构造成在单侧或两侧具有非球形的面。
有利地，为了实现进一步地补偿在像场中的单色像差，后组(HG)的最后的透镜L8构造成在单侧或两侧具有非球形的面。
对于高的对焦速度来说有利的是轻量化的对焦组MG。在此，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比小于0.1(V/Bd3<0.1)证实为尤其有利。以这种方式，对焦组很轻并且能够快速对焦。轻的对焦组同时具有的优点是在自动对焦应用中低的电流消耗，并且能够静音对焦。对于本领域技术人员来说，像圆直径Bd也已知为数字图像采集传感器Bs的图像对角线，并借助图10更详细地进行阐述。
对于紧凑的结构形式更为有利的是，物镜的光学的结构长度SO'与成像平面IM中的像圆直径Bd的比小于或等于2.0(SO'/Bd≤2.0)，其中，光学的结构长度SO'定义成透镜L1的在光线方向上的第一透镜面的透镜顶点在光轴上至像位置IM的距离。
以有利的方式，用以上阐述的特征设计的物镜具有大于或等于31°的半物镜角w(w≥31°)。
物镜具有最小1.7且最大2.5的口径比F/#，有利地，口径比在1.7和2.5之间的范围内(1.7≤F/#≤2.5)。
在图1中示出的物镜具有紧凑的结构形式，其中，物镜的光学的结构长度SO'与在成像平面IM中的像圆直径Bd的比为1.73(SO'/Bd＝1.73)，半物镜角w等于42°(w＝42°)，并且口径比F/#为2.0(F/#＝2.0)。
在该物镜中，以上阐述的子组G1至G5由透镜L1至L8组成，在光线方向上观察，这些透镜具有的屈光力顺序为-+-+++--。
尤其有利地，分别以物镜的给定的总焦距f'ges为基准，前组VG的焦距f'VG定义成
f'VG/f'ges＝+7.7，
中间组MG的焦距f'MG定义成
f'MG/f'ges＝+2.8，
并且后组HG的焦距f'HG定义成
f'HG/f'ges＝+3.4。
中间组MG的布置在光圈BL之后的光学元件G3的透镜L5构造成凸透镜，该凸透镜具有在光线方向上观察非球形的第一面和平面的第二面。平面的第二面具有如下的衍射屈光力f'DOE：
f'DOE/f'ges＝+38.9，
该衍射屈光力以尤其有利的方式使色差在物镜的整个距离调整范围上减到最小。平面的第二面尤其适用于简单地制造衍射结构，并且非球形的第一面使得补偿在距离调整范围上的单色像差。
前组VG的子组G1由两个透镜L1和L2组成并且总体具有如下焦距f'G1：
f'G1/f'ges＝-485.6。
在此，第一透镜L1具有负的屈光力的凸-凹形状，并且实施成弯月形且具有球形地弯曲的凸侧和非球形地弯曲的凹侧。
有利地，前组VG的子组G2总体具有如下焦距f'G2：
f'G2/f'ges＝+9.5。
通过以这种方式为子组G1和G2定义的焦距，保证了补偿在像中心与像场之间的单色像差。
后组HG的子组G4由双凸透镜L6和双凹透镜L7组成，这两个透镜合并成双胶合透镜，总体具有如下焦距f'G4：
f'G4/f'ges＝+3.6。
以有利的方式，后组HG的子组G5总体具有如下焦距f'G5：
f'ges/f'G5＝+0.01，
并且构造成具有在两侧非球形地成型的凹-凸的表面的单透镜L8。
通过以这种方式为子组G4和G5定义的焦距，进一步地使在像场中的慧差、像散差和畸变减到最小。
有利地，为了进一步地使佩兹伐和最小化，前组VG的透镜L2具有2.01的折射率n(n＝2.01)，后组HG的透镜L6具有2.01的折射率(n＝2.01)，并且前组VG的透镜L1具有1.49的折射率(n＝1.49)。
对于在自动对焦应用中高的对焦速度，证实为尤其有利的是，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比为0.01(V/Bd3＝0.01)。
对于图1中的实施例，在以下的表格中给出了用于相应的透镜元件的机械的设计数据和光学参数。
设计数据标准化成总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝24mm。
在此，数据涉及的是透镜元件的在光线方向上按升序编号的面。第一个面1表示在透镜L1处的空气-玻璃-过渡部，并且最后一个面15表示在透镜8处的玻璃-空气-过渡部。孔径光阑BL作为平面8给出。
对于每个面都给出了顶点曲率半径r、即在光轴上的曲率半径。在第三列中给出了面类型。例如，K02表示第二个面是非球形地弯曲的面，并且H10表示第十个面是衍射面。dM表示相应的透镜的中心厚度或者在顶点中与相邻面的距离。对于实施成可为了对焦目的而移动的中间组MG，该值dM作为在无限远对焦位置中的距离被给出，并且V01和V02表示随着对焦而变化的距离。
ne表示用于夫琅禾费线e(波长546.0740nm)的折射率，并且ve是用于夫琅禾费线e的阿贝数。
在最后三列中给出了连续编号的面与相应的透镜L1-L8、子组G1-G5以及组VG、MG和HG的对应关系：
在以下表格中，以指数形式为上面在面类型中以K表示的非球形的面给出了二次曲面常数k和非球面系数a2至a6，并且为以H表示的衍射面给出了相位系数C1:
在图2中示出的紧凑的结构形式的物镜具有1.73的、物镜的光学的结构长度SO'与在成像平面IM中的像圆直径Bd的比(SO'/Bd＝1.73)，半物镜角w为38°(w＝38°)，并且口径比F/#为2.0(F/#＝2.0)。
在该物镜中，以上阐述的子组G1至G5由透镜L1至L8组成，在光线方向上观察，这些透镜具有的屈光力顺序为-+-+++--。
尤其有利地，分别以给定的物镜总焦距f'ges为基准，前组VG的焦距f'VG定义成
f'VG/f'ges≤+19.4，
中间组MG的焦距f'MG定义成
f'MG/f'ges＝+2.2，
并且后组HG的焦距f'HG定义成
f'HG/f'ges＝+3.8。
中间组MG的布置在光圈BL之后的光学元件G3的透镜L5构造成具有在光线方向上观察非球形的第一面和平面的第二面的凸透镜。平面的第二面具有如下的衍射屈光力f'DOE：
f'DOE/f'ges＝+40.3，
该衍射屈光力以尤其有利的方式使得色差在物镜的整个距离调整范围上减到最小。平面的第二面尤其适用于简单地制造衍射结构，并且非球形的第一面实现补偿在距离调整范围上的单色像差。
前组VG的子组G1由两个透镜L1和L2组成并且总体具有如下焦距f'G1：
f'G1/f'ges＝-7.2。
在此，第一透镜L1具有负的屈光力的凸-凹形状，并且实施成弯月形，具有非球形地弯曲的凸侧和非球形地弯曲的凹侧。
有利地，前组VG的子组G2总体具有如下焦距f'G2：
f'G2/f'ges＝+6.7。
通过为子组G1和G2这样定义的焦距，保证了补偿在像中心和像场之间的单色像差。
后组HG的子组G4由双凸透镜L6和双凹透镜L7组成，这两个透镜合并成总体具有如下焦距f'G4的双胶合透镜：
f'G4/f'ges＝+3.0。
以有利的方式，后组HG的子组G5总体具有如下焦距f'G5：
f'ges/f'G5＝-0.09，
并且构造成具有非球形地凹型成型的表面和球形地凸型成型的表面的单透镜L8。
通过以这种方式为子组G4和G5定义的焦距，进一步地使在像场中的慧差、像散差和畸变减到最小。
有利地，为了进一步地使佩兹伐和减到最小，前组VG的透镜L2具有2.01的折射率n(n＝2.01)，后组HG的透镜L6具有2.01的折射率(n＝2.01)，并且前组VG的透镜L1具有1.49的折射率(n＝1.49)。
对于在自动对焦应用中高的对焦速度，证实为尤其有利的是，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比为0.02(V/Bd3＝0.02)。
对于图2中的实施例，在以下的表格中给出了用于相应的透镜元件的机械的设计数据和光学参数。
设计数据标准化成总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝28mm。
在此，数据涉及的是透镜元件的在光线方向上按升序编号的面。第一个面1表示在透镜L1处的空气-玻璃-过渡部，而最后一个面15表示在透镜8处的玻璃-空气-过渡部。孔径光阑BL作为平面8给出。
对于每个面都给出了顶点曲率半径r，也就是说在光轴上的曲率半径。在第三列中给出了面类型。例如，K01表示第一个面是非球形地弯曲的面，H10表示第十个面是衍射面。dM表示相应的透镜的中心厚度或者在顶点中与相邻面的距离。对于实施成可为了对焦目的而移动的中间组MG，该值dM作为在无限远对焦位置中的距离给出，并且V01和V02表示随着对焦变化的距离。
ne表示用于夫琅禾费线e(波长546.0740nm)的折射率，并且ve是用于夫琅禾费线e的阿贝数。
在最后三列中给出了连续编号的面与相应的透镜L1-L8、子组G1-G5以及组VG、MG和HG的对应关系：
在以下表格中，以指数形式为上面在面类型中以K表示的非球形的面给出了二次曲面常数k和非球面系数a2至a6，并且为以H表示的衍射面给出了相位系数C1:
在图3中示出的物镜具有紧凑的结构形式，其中，物镜的光学的结构长度SO'与在成像平面IM中的像圆直径Bd的比为1.73(SO'/Bd＝1.73)，半物镜角w为32°(w＝32°)，并且口径比F/#为2.0(F/#＝2.0)。
在该物镜中，以上阐述的子组G1至G5由透镜L1至L8组成，在光线方向上观察，这些透镜具有的屈光力顺序为-+-+++--。
尤其有利地，分别以给定的物镜总焦距f'ges为基准，前组VG的焦距f'VG定义成
f'VG/f'ges≤+23.3，
中间组MG的焦距f'MG定义成
f'MG/f'ges＝+1.8，
并且后组HG的焦距f'HG定义成
f'HG/f'ges＝+4.5。
中间组MG的布置在光圈BL之后的光学元件G3的透镜L5构造成具有在光线方向上观察非球形的第一面和平面的第二面的凸透镜。平面的第二面具有如下的衍射屈光力f'DOE：
f'DOE/f'ges＝+40.9，
该衍射屈光力以尤其有利的方式使得色差在物镜的整个距离调整范围上减到最小。平面的第二面尤其是适用于简单地制造衍射结构，并且非球形的第一面实现补偿在距离调整范围上的单色像差。
前组VG的子组G1由两个透镜L1和L2组成并且总体具有如下焦距f'G1：
f'G1/f'ges＝-4.1。
在此，第一透镜L1具有负的屈光力的凸-凹的形状，并且实施成具有非球形地弯曲的凸侧和球形地弯曲的凹侧的弯月形。
有利地，前组VG的子组G2总体具有如下焦距f'G2：
f'G2/f'ges＝+4.2。
通过为子组G1和G2这样定义的焦距，保证了补偿在像中心和像场之间的单色像差。
后组HG的子组G4由双凸透镜L6和双凹透镜L7组成，这两个透镜合并成总体具有如下焦距f'G4的双胶合透镜：
f'G4/f'ges＝+3.8。
以有利的方式，后组HG的子组G5总体具有如下焦距f'G5：
f'G5/f'ges＝-0.04，
并且构造成具有在两侧非球形地成型的凹-凸的表面的单透镜L8。
通过以这种方式为子组G4和G5定义的焦距，进一步地使在像场中的慧差、像散差和畸变减到最小。
有利地，为了进一步地使佩兹伐和减到最小，前组VG的透镜L2具有2.06的折射率n(n＝2.06)，后组HG的透镜L6具有1.91的折射率(n＝1.91)，并且前组VG的透镜L1具有1.49的折射率(n＝1.49)。
对于在自动对焦应用中高的对焦速度，证实为尤其有利的是，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比为0.02(V/Bd3＝0.02)。
对于图3中的实施例，在以下的表格中给出了用于相应的透镜元件的机械的设计数据和光学参数。
设计数据标准化成总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝35mm。
在此，数据涉及的是透镜元件的在光线方向上按升序编号的面。第一个面1表示在透镜L1处的空气-玻璃-过渡部，并且最后一个面15表示在透镜8处的玻璃-空气-过渡部。孔径光阑BL作为平面8给出。
对于每个面都给出了顶点曲率半径r，也就是说在光轴上的曲率半径。在第三列中给出了面类型。例如，K01表示第一个面是非球形地弯曲的面，并且H10表示第十个面是衍射面。dM表示相应的透镜的中心厚度或者在顶点中与相邻面的距离。对于实施成可为了对焦目的而移动的中间组MG，该值dM作为在无限远对焦位置中的距离给出，并且V01和V02表示随着对焦变化的距离。
ne表示用于夫琅禾费线e(波长546.0740nm)的折射率，并且ve是用于夫琅禾费线e的阿贝数。
在最后三列中给出了连续编号的面与相应的透镜L1-L8、子组G1-G5以及组VG、MG和HG的对应关系：
在以下表格中，以指数形式为上面在面类型中以K表示的非球形的面给出了二次曲面常数k和非球面系数a2至a6，并且为以H表示的衍射面给出了相位系数C1:
在图4中示出的固定焦距的物镜的实施例由三个光学结构组、即正的总屈光力的前组VG、正的总屈光力的中间组MG和负的或正的总屈光力的后组HG组成，在光线方向上观察，这三个光学结构组布置在像位置IM之前。
物镜具有标准化的总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝50mm。
为了标准化的示出，以下数值通过焦距比给出。前组VG的焦距f'VG通过范围
+3.4≤f'VG/f'ges≤+4.9
来定义，中间组的焦距f'MG位于范围
+0.9≤f'MG/f'ges≤+1.2
内，后组HG的焦距f'HG位于如下范围内：
-0.0949≤f'ges/f'HG≤+0.0299。
前组VG由子组G1组成，中间组MG由光学元件G2组成，并且后组HG具有两个子组G3和G4。在子组G3的第一透镜L4和第二透镜L5之间布置有具有可变的口径的孔径光阑BL。根据定义，中间组MG布置在光圈附近区域中。也就是说，在孔径光阑BL与中间组MG之间设置仅一个其他光学元件、即透镜L4。中间组MG由光学元件G2组成并且被安置成可为了对焦目的而从所示出的无限远位置与光线方向相逆地(也就是说在所示出的箭头的方向上)朝向前组VG的方向运动到焦点附近区域上。
在该物镜中，以上阐述的子组G1至G4由透镜L1至L9组成，在光线方向上观察，这些透镜具有的屈光力顺序为+-+--+-+-。
尤其有利地，分别以给定的物镜总焦距f'ges为基准，前组VG的焦距f'VG定义成
f'VG/f'ges＝+4.4，
中间组MG的焦距f'MG定义成
f'MG/f'ges＝+1.0，
并且后组HG的焦距f'HG定义成
f'ges/f'HG＝+0.0271。
以有利的方式，一方面，中间组MG的屈光力f'MG不能选择得过小，因为否则的话，从无限远对焦到近对焦的对焦行程变得较长，另一方面，屈光力也不能选择得过大，因为否则的话透镜的体积增大。这两个因素都有不利影响并且可能导致，物镜的对焦过慢并且不再适合自动对焦应用。因此，根据本发明，如已经所述的那样，中间组MG的焦距f'MG选择为
f'MG/f'ges＝+1.0。
为了使色差在物镜的整个距离调整范围上减到最小，中间组MG的光学元件G2构造成具有衍射屈光力f'DOE的面的透镜L3，该衍射屈光力在如下界限内：
+25.5≤f'DOE/f'ges≤+33.2。
根据本发明，实现了在平的、至少仅轻微弯曲的面上简单地制造对于衍射屈光力所需的衍射结构。因此，以有利的方式，中间组(MG)的透镜L3的衍射面的顶点曲率半径rDOE平面地位于如下界限内：
-0.1020≤f'MG/rDOE≤+0.1127。
以尤其有利的方式，中间组MG的布置在光圈BL的附近区域中的光学元件G2的透镜L3构造成具有在光线方向上观察非球形的第一面和平面的第二面的凸透镜。平面的第二面具有如下衍射屈光力f'DOE：
f'DOE/f'ges＝+27.4，
该衍射屈光力以尤其有利的方式使色差在物镜的整个距离调整范围上减到最小。平面的第二面尤其是适用于简单地制造衍射结构，并且非球形的第一面实现补偿在距离调整范围上的单色像差。
在从无限远到焦点附近区域中的距离调整的过程中，中间组MG的近轴图像比β'MG有利地在如下界限内：
+0.090≤β'MG≤+0.275。
在范围
+0.103≤β'MG≤+0.223
内，可实现在整个调整范围上良好的像差修正。
前组VG的子组G1由两个环节L1和L2组成并且总体具有正的屈光力。子组G1的焦距f'G1利用
f'G1/f'ges＝+4.4
来定义。
至少一个具有正的屈光力的第一透镜L1可以构造成凸-平的或双凸的。透镜L1的优选的实施方案构造成凸-凹的，并且布置成以其凹侧朝向具有负的屈光力的、构造成弯月形的凸-凹透镜L2的凸侧。在该实施例中，透镜L1的凸面非球形地弯曲。以这种方式，有利地实现了修正在像中心的单色像差。
后组HG的子组G3以具有至少一个正的屈光力的透镜和至少一个负的屈光力的透镜并且总体具有正的屈光力的方式具有三个元件L4、L5和L6。有利地，子组G3由负的屈光力的凸-凹透镜L4、负的屈光力的双凹透镜L5和具有正的屈光力的双凸透镜L6组成。L4布置成以其凸形的第一侧朝向中间组MG。在该实施例中，元件L5和L6实施成单透镜并且合并成双胶合透镜。
后组HG的子组G4具有负的总屈光力，并且包括至少一个正的屈光力的透镜和具有负的屈光力的最后的透镜，最后的透镜的第一面是凹形的并朝向子组G3。在该实施例中，G4包括与双凸透镜L8合并成双胶合透镜的双凹透镜L7。负的屈光力的构造成弯月形的最后的透镜L9布置成以其凸面朝向像位置IM。
子组G3的焦距f'G3有利地以
f'G3/f'ges＝+3.5
来定义，而子组G4的焦距f'G4有利地选择为
f'G4/f'ges＝-4.1。
以有利的方式，通过子组G3和G4的特征可实现补偿在像中心与像场之间的单色像差。
有利地，前组VG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n具有大于或等于1.80的值(n≥1.80)，通过n＝1.91实现佩兹伐和的最小化。
更为有利地，后组HG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n选择为大于或等于1.85(n≥1.85)，通过n＝1.96进一步地使佩兹伐和减到最小。
在前组VG的负的屈光力的透镜中的至少一个透镜中，有利地选择阿贝数v小于或等于25(v≤25)并且尤其是小于或等于17(v≤17)用于补偿色差。
有利地，前组VG的至少一个透镜在单侧或两侧构造成非球形的，其中，在正的屈光力的透镜中，优选地，朝向物侧的面具有非球形的表面，而在负的屈光力的透镜中，优选地，朝向像侧的面具有非球形的表面。
在该实施例中，透镜L1的在光线方向上的第一面具有非球形地成型的表面。以这种方式，使在像中心的单色像差最小化。
对于高的对焦速度来说有利的是轻量化的对焦组MG。在此，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比小于0.1(V/Bd3≤0.1)证实为尤其有利。以这种方式，对焦组很轻并且实现了快速对焦。轻的对焦组同时具有在自动对焦应用中低电流消耗的优点，并且实现了静音对焦。对于本领域技术人员来说，像圆直径Bd也作为数字图像采集传感器Bs的图像对角线已知，并且借助图10更详细地进行阐述。
对于紧凑的结构形式更为有利的是，物镜的光学的结构长度SO'与成像平面IM中的像圆直径Bd的比小于或等于2.0(SO'/Bd≤2.0)，其中，光学的结构长度SO'定义成透镜L1的在光线方向上的第一透镜面的透镜顶点在光轴上至成像平面IM中的像位置的距离。
以有利的方式，通过以上阐述的特征设计的物镜具有在21°与26°之间的范围内的半物镜角w(21°≤w≤26°)。
该物镜具有最小1.7且最大2.5的口径比F/#(1.7≤F/#≤2.5°)。
在图4中示出的物镜通过以下方式具有尤其紧凑的结构形式，即，物镜的光学的结构长度SO'与在成像平面IM中的像圆直径Bd的比为1.73(SO'/Bd＝1.73)，半物镜角w等于23°(w＝23°)，并且口径比F/#为2.0(F/#＝2.0)。
对于在自动对焦应用中高的对焦速度证实为尤其有利的是，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比为0.02(V/Bd3＝0.02)。
对于图4中的实施例，在以下的表格中给出了用于相应的透镜元件的机械设计数据和光学参数。
设计数据标准化成总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝50mm。
在此，数据涉及的是在光线方向上按升序编号的透镜元件面。第一个面1表示在透镜L1处的空气-玻璃-过渡部，并且最后一个面17表示在透镜L9处的玻璃-空气-过渡部。孔径光阑BL作为平面9给出。
对于每个面都给出了顶点曲率半径r、即在光轴上的半径。在第三列中，给出了面类型。例如，K01表示第一个面是非球形地弯曲的面，并且H06表示第六个面是衍射面。dM表示相应的透镜的中心厚度或者在顶点中与相邻面的距离。对于可为了对焦目的而移动地实施的中间组MG，该值dM作为在无限远对焦位置中的距离给出，并且V01和V02表示随着对焦变化的距离。
ne表示用于夫琅禾费线e(波长546.0740nm)的折射率，并且ve是用于夫琅禾费线e的阿贝数。
在最后三列中给出了连续编号的面与相应的透镜L1-L9、子组G1-G4以及组VG、MG和HG的对应关系：
在以下表格中，以指数形式为以上在面类型中以K表示的非球形的面给出了二次曲面常数k和非球面系数a2至a6，并且为以H06表示的衍射面给出了相位系数C1：
在图5中示出的固定焦距的物镜的实施例由三个光学结构组、即正的总屈光力的前组VG、正的总屈光力的中间组MG和负的或正的总屈光力的后组HG组成，在光线方向上观察，这三个光学结构组布置在像位置IM之前。
物镜具有标准化的总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝50mm。
为了标准化的示出，以下数值通过焦距比给出。
前组VG的焦距f'VG通过范围
+3.4≤f'VG/f'ges≤+4.9
来定义，中间组的焦距f'MG位于范围
+0.9≤f'MG/f'ges≤+1.2
内，并且后组HG的焦距f'HG位于如下范围内：
-0.0949≤f'ges/f'HG≤+0.0299。
前组VG由子组G1组成，中间组MG由光学元件G2组成，并且后组HG具有两个子组G3和G4。在子组G3的第一透镜L4之前布置有具有可变的口径的孔径光阑BL。根据定义，中间组MG在光圈附近区域中在光线方向上观察设置在孔径光阑BL之前。中间组MG由光学元件G2组成并且被安置成可为了对焦目的而从所示出的无限远位置与光线方向相逆地(也就是说在所示箭头的方向上)向前组VG的方向运动到焦点附近区域上。
在该物镜中，以上描述的子组G1至G4由透镜L1至L7组成，在光线方向上观察，这些透镜具有的屈光力顺序为+-+-++-。
尤其有利地，分别以给定的物镜总焦距f'ges为基准，前组VG的焦距f'VG定义成
f'VG/f'ges＝+3.8，
中间组MG的焦距f'MG定义成
f'MG/f'ges＝+1.1，
并且后组HG的焦距f'HG定义成。
f'ges/f'HG＝-0.0858。
以有利的方式，一方面，不能过小地选择中间组MG的屈光力f'MG，因为否则的话，从无限远对焦到近对焦的对焦行程变得较长，另一方面，也不能过大地选择该屈光力，因为否则的话透镜的体积增大。这两个因素都有不利影响并且可能导致，物镜的对焦过慢并且不再适合自动对焦应用。因此，根据本发明，如已经阐述的那样，中间组MG的焦距f'MG选择成
f'MG/f'ges＝+1.1。
为了使色差在物镜的整个距离调整范围上的最小化，中间组MG的光学元件G2构造成具有衍射屈光力f'DOE在如下界限内的面的透镜L3：
+25.5≤f'DOE/f'ges≤+33.2。
根据本发明，实现了简单地在平的、至少仅仅轻微弯曲的面上制造对于衍射屈光力所需的衍射结构。因此，以有利的方式，中间组(MG)的透镜L3的衍射面的顶点曲率半径rDOE平面地位于如下界限内：
-0.1020≤f'MG/rDOE≤+0.1127。
以尤其有利的方式，中间组MG的布置在光圈BL的附近区域中的光学元件G2的透镜L3构造成具有在光线方向上观察非球形的第一面和平面的第二面的凸透镜。平面的第二面具有如下的衍射屈光力f'DOE：
f'DOE/f'ges＝+29.2，
该衍射屈光力以尤其有利的方式使色差在物镜的整个距离调整范围上的最小化。平面的第二面尤其适合用于简单地制造衍射结构，并且非球形的第一面使得补偿在距离调整范围上的单色像差。
在从无限远到焦点附近区域中的距离调整的过程中，中间组MG的近轴图像比β'MG有利地在如下界限内：
+0.090≤β'MG≤0.275。
在范围
+0.139≤β'MG≤0.254
内，可实现在整个调整范围上良好的像差修正。
前组VG的子组G1由两个环节L1和L2组成并且总体具有正的屈光力。子组G1的焦距f'G1通过
f'G1/f'ges＝3.8
来定义。
至少一个具有正的屈光力的第一透镜L1可以构造成凸-平的或双凸的。透镜L1的优选的实施方案构造成凸-凹的，并且布置成以其凹侧朝向具有负的屈光力的构造成弯月形的凸-凹透镜L2的凸侧。在该实施例中，透镜L1的凸面非球形地弯曲。以这种方式，有利地实现了修正在像中心的单色像差。
后组HG的子组G3以具有至少一个正的屈光力的透镜和至少一个负的屈光力的透镜并且总体具有正的屈光力的方式具有两个环节L4和L5。有利地，子组G3由负的屈光力的双凹透镜L4和正的屈光力的双凸透镜L5组成。在该实施例中，元件L4和L5实施成单透镜。
后组HG的子组G4具有负的总屈光力，并且包括至少一个正的屈光力的透镜和负的屈光力的最后的透镜，该最后的透镜的第一面是凹形的并朝向子组G3。在该实施例中，G4由凹-凸透镜L6和负的屈光力的、构造成弯月形的最后的透镜L7组成，该最后的透镜布置成以其凸面朝向像位置IM。
子组G3的焦距f'G3有利地利用
f'G3/f'ges＝+4.1
来定义，而子组G4的焦距f'G4有利地选择为
f'G4/f'ges＝-3.21。
以有利的方式，通过子组G3和G4的特征可实现补偿在像中心与像场之间的单色像差。
有利地，前组VG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n具有大于或等于1.80的值(n≥1.80)，通过n＝1.96将佩兹伐和减到最小。
更为有利地，后组HG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n选择成大于或等于1.85(n≥1.85)，通过n＝1.89进一步地使佩兹伐和最小化。
在前组VG的负的屈光力的透镜中的至少一个透镜中，有利地选择阿贝数v小于或等于25(v≤25)并且尤其是小于或等于23(v≤23)用于补偿色差。
有利地，前组VG的至少一个透镜在单侧或两侧构造成非球形的，其中，在正的屈光力的透镜中，优选地，朝向物侧的面具有非球形的表面，而在负的屈光力的透镜中，优选地，朝向像侧的面具有非球形的表面。
在该实施例中，透镜L1的在光线方向上的第一面具有非球形地成型的表面。以这种方式，使在像中心的单色像差最小化。
为了补偿在像场中的单色像差，有利地，后组HG的最后的透镜在单侧或两侧成型有非球形的面。
在该实施例中，透镜L7的凹形成型的、在光线方向上的第一透镜面具有非球形的形状。
对于高的对焦速度来说有利的是轻量化的对焦组MG。在此，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比小于0.1(V/Bd3≤0.1)证实为尤其有利。以这种方式，对焦组很轻并且能够快速对焦。轻的对焦组同时具有的优点是在自动对焦应用中低的电流消耗，并且能够静音对焦。对于本领域技术人员来说，像圆直径Bd也作为数字图像采集传感器Bs的图像对角线已知，并且以下借助图10更详细地进行阐述。
对于紧凑的结构形式更为有利的是，物镜的光学的结构长度SO'与成像平面IM中的像圆直径Bd的比小于或等于2.0(SO'/Bd≤2.0)，其中，光学的结构长度SO'定义成透镜L1的在光线方向上的第一透镜面的透镜顶点在光轴上至像位置IM的距离。
以有利的方式，通过以上阐述的特征设计的物镜具有在21°与26°之间的范围内的半物镜角w(21°≤w≤26°)。
物镜具有最小1.7且最大2.5的口径比F/#(1.7≤F/#≤2.5°)。
在图5中示出的物镜通过以下方式具有尤其紧凑的结构形式，即，物镜的光学的结构长度SO'与在成像平面IM中的像圆直径Bd的比为1.73(SO'/Bd＝1.73)，半物镜角w等于23°(w＝23°)，并且口径比F/#为2.0(F/#＝2.0)。
对于在自动对焦应用中高的对焦速度，证实为尤其有利的是，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比为0.01(V/Bd3＝0.01)。
对于图5中的实施例，在以下的表格中给出了用于相应的透镜元件的机械设计数据和光学参数。
设计数据标准化成总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝50mm。
在此，数据涉及的是在光线方向上按升序编号的透镜元件面。第一个面1表示在透镜L1处的空气-玻璃-过渡部，并且最后一个面15表示在透镜L7处的玻璃-空气-过渡部。孔径光阑BL作为平面7给出。
对于每个面都给出了顶点曲率半径r、即在光轴上的半径。在第三列中给出了面类型。例如，K01表示第一个面是非球形地弯曲的面，并且H06表示第六个面是衍射面。dM表示相应的透镜的中心厚度或者在顶点中与相邻面的距离。对于实施成可为了对焦目的而移动的中间组MG，该值dM作为在无限远对焦位置中的距离给出，并且V01和V02表示随着对焦变化的距离。
ne表示用于夫琅禾费线e(波长546.0740nm)的折射率，并且ve是用于夫琅禾费线e的阿贝数。
在最后三列中给出了连续编号的面与相应的透镜L1-L9、子组G1-G4以及组VG、MG和HG的对应关系：
/>
在以下表格中，以指数形式为以上在面类型中以K表示的非球形的面给出了二次曲面常数k和非球面系数a2至a7，并且为以H06表示的衍射面给出了相位系数C1：
在图6中示出的固定焦距的物镜的实施例由三个光学结构组、即正的总屈光力的前组VG、正的总屈光力的中间组MG和正的总屈光力的后组HG组成，在光线方向上观察，这三个光学结构组布置在像位置IM之前。
物镜具有标准化的总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝75mm。
为了标准化的示出，以下数值通过焦距比给出。
前组VG的焦距f'VG通过范围
+1.4≤f'VG/f'ges≤+2.2
来定义，中间组的焦距f'MG位于范围
+0.5≤f'MG/f'ges≤+1.0
内，并且后组HG的正的或负的焦距f'HG位于如下范围内：
2.3≤|f'HG/f'ges|≤+3.8。
前组VG由三个透镜元件L1、L2和L3组成，中间组MG由光学元件L4组成，并且后组HG具有两个子组G3和G4。在中间组MG和后组HG之间布置有具有可变的口径的孔径光阑BL。根据定义，中间组MG布置在光圈附近区域中。也就是说，在孔径光阑BL与中间组MG之间最多布置有一个其他光学元件(在本实施例中未布置其他光学元件)。中间组MG被安置成可为了对焦目的而从所示出的无限远位置与光线方向相逆地(也就是说在所示出的箭头的方向上)向前组VG的方向运动到焦点附近区域上。
在该物镜中，以上阐述的组VG、MG和HG由透镜L1至L9组成，在光线方向上观察，这些透镜具有的屈光力顺序为++-+-+-+-。
尤其有利地，分别以给定的物镜总焦距f'ges为基准，前组VG的焦距f'VG定义成
f'VG/f'ges＝+2.0，
中间组MG的焦距f'MG定义成
f'MG/f'ges＝+0.9，
并且后组HG的正的或负的焦距f'HG定义成
|f'HG/f'ges|＝3.4。
以有利的方式，一方面，不能过小地选择中间组MG的屈光力f'MG，因为否则的话，从无限远对焦到近对焦的对焦行程变得较长，另一方面，也不应过大地选择屈光力，因为否则的话透镜的体积增大。这两个因素都有不利影响并且可能导致，物镜的对焦过慢并且不再适于自动对焦应用。
因此，根据本发明，如已经阐述的那样，中间组MG的焦距f'MG选择为
f'MG/f'ges＝+0.9。
为了使色差在物镜的整个距离调整范围上减到最小，中间组MG的光学元件构造成具有衍射屈光力f'DOE在如下界限内的面的透镜L4：
+14.9≤f'DOE/f'ges≤+24.9。
根据本发明，实现了简单地在平的、至少仅仅轻微弯曲的面上制造对于衍射屈光力所需的衍射结构。因此，以有利的方式，中间组MG的透镜L4的衍射面的顶点曲率半径rDOE利用本实施例中的焦距f'MG通过
f'MG/rDOE＝0.2849
或者
rDOE≥3.159mm
定义成对于本发明的目的几乎是平面的。
以尤其有利的方式，布置在光圈BL的附近区域中的中间组MG的透镜L4构造成正的屈光力的凸透镜，其具有在光线方向上观察非球形的第一面和几乎平面的第二面。几乎平面的第二面具有如下衍射屈光力f'DOE：
f'DOE/f'ges＝+22.5，
该衍射屈光力以尤其有利的方式使得色差在物镜的整个距离调整范围上减到最小。几乎平面的第二面尤其适用于简单地制造衍射结构，并且非球形的第一面使得补偿在距离调整范围上的单色像差。
在从无限远到焦点附近区域中的距离调整的过程中，中间组MG的近轴图像比β'MG有利地在如下界限内：
+0.254≤β'MG≤+0.415。
在范围
+0.266≤β'MG≤+0.396
内，可实现在整个调整范围上良好的像差修正。
前组VG至少包括具有正的屈光力的第一透镜L1和具有凹形的在光线方向上的第一侧的、负的屈光力的最后的透镜。
在该实施例中，前组VG由三个透镜L1、L2和L3构成，并且总体具有正的屈光力。透镜L1和L2分别构造成正的屈光力的凸-凹透镜或凸-平透镜，并且透镜L3构造成弯月形的、负的屈光力的凸-凹透镜。以这种方式，有利地实现了在像中心的单色像差的修正。
后组HG的子组G3具有负的屈光力，至少包括负的屈光力的第一透镜和正的屈光力的最后的透镜。在该实施例中，子组G3由透镜环节L5和L6组成。以有利的方式，透镜L5构造成负的屈光力的平-凹透镜，其具有朝向孔径光阑BL或中间组MG布置的平面，并且透镜L6实施成正的屈光力的双凸透镜。
后组HG的子组G4具有正的总屈光力，并且至少包括正的屈光力的倒数第二个透镜和负的屈光力的最后的透镜，该最后的透镜的第一面是凹形的并朝向子组G3。在该实施例中，子组G4由负的屈光力的双凹透镜L7、正的屈光力的双凸透镜L8和负的屈光力的构造成弯月形的最后的透镜L9组成，该最后的透镜布置成以其凸面朝向像位置IM。
子组G3的焦距f'G3有利地通过
f'G3/f'ges＝-2.8
来定义，而子组G4的焦距f'G4有利地选择为
f'G4/f'ges＝+9.7。
以有利的方式，通过子组G3和G4的特征可实现补偿在像中心和像场之间的单色像差。
有利地，前组VG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n具有大于或等于1.85的值(n≥1.85)，通过n＝1.92进行佩兹伐和的最小化。
在前组VG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜中，有利地选择阿贝数v大于或等于60(v≥60)并且尤其是等于71(v＝71)用于补偿色差或使色差最小化。
更为有利地，前组VG的负的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n选择为小于或等于1.75(n≤1.75)，通过n＝1.70将佩兹伐和减到最小。
有利地，后组HG的最后的透镜在单侧或两侧构造成非球形的。在该实施例中，最后的透镜L9在单侧实施成非球形的，其中，透镜L9的凹形的在光线方向上的第一面具有非圆形地成型的表面。以这种方式，使在像场中的单色像差最小化。
对于高的对焦速度来说有利的是轻量化的对焦组MG。在此，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比小于0.1(V/Bd3<0.1)证实为尤其有利。以这种方式，对焦组很轻并且实现了快速对焦。轻的对焦组同时具有的优点是在自动对焦应用中低的电流消耗，并且实现了静音对焦。对于本领域技术人员来说，像圆直径Bd也作为数字图像采集传感器Bs的图像对角线已知，并且下面借助图10更详细地进行阐述。
对于紧凑的结构形式更为有利的是，物镜的光学的结构长度SO'与成像平面IM中的像圆直径Bd的比小于或等于3.0(SO'/Bd≤3.0)，其中，光学的结构长度SO'定义成透镜L1的在光线方向上的第一透镜面的透镜顶点在光轴上至成像平面IM中的像位置的距离。
以有利的方式，通过以上阐述的特征设计的物镜具有在10°与18°之间的范围内的半物镜角w(10°≤w≤18°)。
物镜具有最小1.7且最大2.5的口径比F/#(1.7≤F/#≤2.5°)。
在图6中示出的物镜通过以下方式具有尤其紧凑的结构形式，即，物镜的光学的结构长度SO'与在成像平面IM中的像圆直径Bd的比为2.08(SO'/Bd＝2.08)，半物镜角w等于16°(w＝16°)，并且口径比F/#为2.0(F/#＝2.0)。
对于在自动对焦应用中高的对焦速度，证实为尤其有利的是，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比为0.02(V/Bd3＝0.02)。
对于图6中的实施例，在以下的表格中给出了用于相应的透镜元件的机械设计数据和光学参数。
设计数据标准化成总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝75mm。
在此，数据涉及的是在光线方向上按升序编号的透镜元件面。第一个面1表示在透镜L1处的空气-玻璃-过渡部，并且最后一个面19表示在透镜L9处的玻璃-空气-过渡部。孔径光阑BL作为平面9给出。
对于每个面都给出了顶点曲率半径r、也就是说在光轴上的半径。在第三列中给出了面类型。例如，K07表示第七个面是非球形地弯曲的面，并且H08表示第八个面是衍射面。dM表示相应的透镜的中心厚度或者在顶点中与相邻面的距离。对于实施成可为了对焦目的而移动的中间组MG，该值dM作为在无限远对焦位置中的距离给出，并且V01和V02表示随着对焦变化的距离。
ne表示用于夫琅禾费线e(波长546.0740nm)的折射率，并且ve是用于夫琅禾费线e的阿贝数。
在最后三列中给出了连续编号的面与相应的透镜L1-L9、子组G1-G4以及组VG、MG和HG的对应关系：
/>
在以下表格中，以指数形式为以上在面类型中以K表示的非球形的面给出了二次曲面常数k和非球面系数a2至a6，并且为以H08表示的衍射面给出了相位系数C1：
在图7中示出的固定焦距的物镜的实施例由三个光学结构组、即正的总屈光力的前组VG、正的总屈光力的中间组MG和正的总屈光力的后组HG组成，在光线方向上观察，这三个光学结构组布置在像位置IM之前。
物镜具有标准化的总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝100mm。
为了标准化的示出，以下数值通过焦距比给出。
前组VG的焦距f'VG通过范围
+1.4≤f'VG/f'ges≤+2.2
来定义，中间组的焦距f'MG位于范围
+0.5≤f'MG/f'ges≤+1.0
内，并且后组HG的正的或负的焦距f'HG在绝对值上位于如下范围内：
+2.3≤|f'HG/f'ges|≤+3.8。
前组VG由三个透镜元件L1、L2和L3组成，中间组MG由光学元件L4组成，并且后组HG具有两个子组G3和G4。在中间组MG和后组HG之间布置有具有可变的口径的孔径光阑BL。根据定义，中间组MG布置在光圈附近区域中。也就是说，在孔径光阑BL和中间组MG之间最多布置有一个其他光学元件(在该实施例中未布置其他光学元件)。中间组MG被安置成可为了对焦目的而从所示出的无限远位置中与光线方向相逆地(也就是说在所示出的箭头的方向上)向前组VG的方向运动到焦点附近区域上。
在该物镜中，以上阐述的组VG、MG和HG由透镜L1至L10组成，在光线方向上观察，这些透镜具有的屈光力顺序为++-+--+-+-。
尤其有利地，分别以给定的物镜总焦距f'ges为基准，前组VG的焦距f'VG定义成
f'VG/f'ges＝+1.5，
中间组MG的焦距f'MG定义成
f'MG/f'ges＝+0.6，
并且后组HG的正的或负的焦距f'HG定义成
|f'HG/f'ges|＝+2.5。
以有利的方式，一方面，不能过小地选择中间组MG的屈光力f'MG，因为否则的话，从无限远对焦到近对焦的对焦行程变得较长，另一方面，也不能过大地选择屈光力，因为否则的话透镜的体积增大。这两个因素都有不利影响并且可能导致，物镜的对焦过慢并且不再适于自动对焦应用。
因此，根据本发明，如已经阐述的那样，中间组MG的焦距f'MG选择为
f'MG/f'ges＝+0.6。
为了使在物镜的整个距离调整范围上的色差最小，中间组MG的光学元件构造成具有衍射屈光力f'DOE在如下界限内的面的透镜L4：
+14.9≤f'DOE/f'ges≤+24.9。
根据本发明，实现了简单地在平的、至少仅仅轻微弯曲的面上制造对于衍射屈光力所需的衍射结构。因此在本实施例中，以有利的方式，中间组(MG)的透镜L4的衍射面的顶点曲率半径rDOE利用本实施例中的焦距f'MG通过
f'MG/rDOE＝0.5923
或者
rDOE≥+1.013mm
定义成对于本发明的目的几乎是平面的。
以尤其有利的方式，布置在光圈BL的附近区域中的中间组MG的透镜L4构造成具有在光线方向上观察非球形的第一面和几乎平面的第二面的、正的屈光力的凸透镜。按照定义几乎平面的第二面具有如下衍射屈光力f'DOE：
f'DOE/f'ges＝+16.7，
该衍射屈光力以尤其有利的方式使得色差在物镜的整个距离调整范围上最小化。几乎平面的第二面尤其是适用于简单地制造衍射结构，并且非球形的第一面实现补偿在距离调整范围上的单色像差。
在从无限远到焦点附近区域中的距离调整的过程中，中间组MG的近轴图像比β'MG有利地在如下界限内：
+0.254≤β'MG≤0.415。
在范围
+0.281≤β'MG≤0.395
内，可实现在整个调整范围上良好的像差修正。
前组VG至少包括正的屈光力的第一透镜L1和具有凹形的在光线方向上的第一侧的、负的屈光力的最后的透镜。
在该实施例中，前组VG由三个透镜L1、L2和L3构成并且总体具有正的屈光力。在此，透镜L1和L2可以实施成凸-平的或双凸的，并且在该实施例中分别构造成正的屈光力的凸-凹透镜，而透镜L3弯月形地构造成负的屈光力的凸-凹透镜。以这种方式，有利地实现了在像中心的单色像差的修正。
后组HG的子组G3具有负的总屈光力，并且至少包括负的屈光力的第一透镜和正的或负的屈光力的最后的透镜。在该实施例中，子组G3由透镜环节L5、L6和L7组成。以有利的方式，透镜L5构造成负的屈光力的双凹透镜。透镜L6实施成负的屈光力的双凹透镜，其与正的屈光力的双凸透镜L7形成双胶合透镜。
后组HG的子组G4具有正的总屈光力，并且至少包括正的屈光力的倒数第二个透镜和负的屈光力的最后的透镜，该最后的透镜的第一面是凹形的并朝向子组G3。在该实施例中，子组G4由负的屈光力的弯月形的凸-凹透镜L8、正的屈光力的双凸透镜L9和负的屈光力的弯月形的凹-凸透镜L10组成，这三个透镜合并成三胶合透镜。
子组G3的焦距f'G3有利地通过
f'G3/f'ges＝-0.5
来定义，而子组G4的焦距f'G4有利地选择为
f'G4/f'ges＝+0.5。
以有利的方式，通过子组G3和G4的特征可实现补偿在像中心和像场之间的单色像差。
有利地，前组VG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n具有大于或等于1.85的值(n≥1.85)，通过n＝1.96实现佩兹伐和最小化。
在前组VG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜中，有利地选择阿贝数v大于或等于60(v≥60)并且尤其是等于68(v＝68)用于补偿色差并使色差最小化。
更为有利地，前组VG的负的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n选择为小于或等于1.75的值(n≤1.75)，通过n＝1.73实现佩兹伐和的最小化。
对于高的对焦速度来说有利的是轻量化的对焦组MG。在此，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比小于0.1(V/Bd3<0.1)证实为尤其有利的。以这种方式，对焦组很轻并且实现了快速对焦。轻的对焦组同时具有的优点是在自动对焦应用中低的电流消耗，并且实现了静音对焦。对于本领域技术人员来说，像圆直径Bd也作为数字图像采集传感器Bs的图像对角线已知，并且下面根据图10更详细地进行阐述。
对于紧凑的结构形式更为有利的是，物镜的光学的结构长度SO'与成像平面IM中的像圆直径Bd的比小于或等于3.0(SO'/Bd≤3.0)，其中，光学的结构长度SO'定义成透镜L1的在光线方向上的第一透镜面的透镜顶点在光轴上至成像平面IM中的像位置的距离。
以有利的方式，通过以上阐述的特征设计的物镜具有在10°与18°之间的范围内的半物镜角w(10°≤w≤18°)。
物镜具有最小1.7且最大2.5的口径比F/#(1.7≤F/#≤2.5°)。
在图7中示出的物镜通过以下方式具有尤其紧凑的结构形式，即，物镜的光学的结构长度SO'与在成像平面IM中的像圆直径Bd的比为2.77(SO'/Bd＝2.77)，半物镜角w等于12°(w＝12°)，并且口径比F/#为2.0(F/#＝2.0)。
对于在自动对焦应用中高的对焦速度，证实为尤其有利的是，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比为0.02(V/Bd3＝0.02)。
对于图7中的实施例，在以下的表格中给出了用于相应的透镜元件的机械设计数据和光学参数。
设计数据标准化成总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝100mm。
在此，数据涉及的是在光线方向上按升序编号的透镜元件面。第一个面1表示在透镜L1处的空气-玻璃-过渡部，并且最后一个面18表示在透镜L10处的玻璃-空气-过渡部。孔径光阑BL作为平面9给出。
对于每个面都给出了顶点曲率半径r、也就是说在光轴上的半径。在第三列中给出了面类型。例如，K07表示第七个面是非球形地弯曲的面，并且H08表示第八个面是衍射面。dM表示相应的透镜的中心厚度或者在顶点中与相邻面的距离。对于实施成可为了对焦目的而移动的中间组MG，该值dM作为在无限远对焦位置中的距离给出，并且V01和V02表示随着对焦变化的距离。
ne表示用于夫琅禾费线e(波长546.0740nm)的折射率，并且ve是用于夫琅禾费线e的阿贝数。
在最后三列中给出了连续编号的面与相应的透镜L1-L10、子组G1-G4以及组VG、MG和HG的对应关系：
/>
在以下表格中，以指数形式为以上在面类型中以K表示的非球形的面给出了二次曲面常数k和非球面系数a2至a4，并且为以H08表示的衍射面给出了相位系数C1：
在图8和图9中示出的固定焦距的物镜的实施例由三个光学结构组、即分别具有正的屈光力的前组VG、中间组MG和后组HG组成，在光线方向上观察，这三个光学结构组布置在像位置IM之前。
物镜具有标准化的总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝28mm。
为了标准化的示出，以下数值通过焦距比给出。
前组VG的焦距f'VG通过范围
+7.0≤f'VG/f'ges≤+25.7
来定义，中间组的焦距f'MG在范围
+1.6≤f'MG/f'ges≤+3.0
内，并且后组HG的焦距f'HG在如下范围内：
3.1≤f'HG/f'ges≤+5.0。
前组VG由两个子组G1和G2组成，中间组MG由光学元件G3组成，并且后组HG具有两个子组G4和G5。在前组VG和中间组MG之间布置有具有可变的口径的孔径光阑BL。根据定义，中间组MG布置在光圈附近区域中。也就是说，在孔径光阑BL和中间组MG之间未设置其他光学元件。中间组MG由光学子组G3组成并且被安置成可为了对焦目的而从所示出的无限远位置与光线方向相逆地(也就是说在所示出的箭头的方向上)向孔径光阑BL的方向运动到焦点附近区域上。
以有利的方式，一方面，不能过小地选择中间组MG的屈光力f'MG，因为否则的话，从无限远对焦到近对焦的对焦行程变得较长，另一方面，也不能过大地选择屈光力，因为否则的话透镜的体积增大。这两个因素都有不利影响并且可能导致，物镜的对焦过慢并且不再适于自动对焦应用。
因此，根据本发明，在如下范围内选择中间组MG的焦距f'MG：
+1.6≤f'MG/f'ges≤+3.0。
以尤其有利的方式，为了使色差在物镜的整个距离调整范围上最小，中间组MG的光学元件G3构造成具有正的屈光力的透镜L5和具有单侧衍射的面的透镜L6，该单侧衍射的面具有在如下界限内的屈光力f'DOE：
+33.6≤f'DOE/f'ges≤+45.4。
根据本发明，实现了在中间组MG的透镜中的一个透镜的平的、至少仅仅轻微弯曲的面上简单地制造对于衍射屈光力所需的衍射结构。因此，以有利的方式，中间组MG的该透镜的衍射面的顶点曲率半径rDOE平面地位于如下界限内：
-0.1255≤f'MG/rDOE≤+0.1388。
以有利的方式，当中间组MG的该透镜的面对孔径光阑BL的面具有正的屈光力并且更为有利地构造成非球形时，保证了补偿在距离调整范围上的单色像差。
前组VG的子组G1由两个环节L1和L2组成并且总体具有负的屈光力。子组G1的焦距f'G1通过如下范围定义：
f'G1/f'ges≤-3.7。
至少一个具有负的屈光力的凸-凹的第一透镜L1构造成弯月形，并且布置成以其凹侧朝向至少一个具有正的屈光力的透镜L2的凸侧。
前组VG的子组G2具有两个环节L3和L4，这两个环节总体具有正的屈光力。至少一个具有负的屈光力的第一透镜L3构造成双凹的，并且布置成以其凹形的第一侧朝向子组G1的透镜L2。子组G2的第二元件具有至少一个正的屈光力的透镜L4。在该实施例中，环节L3和L4实施成单透镜并且合并成双胶合透镜。
以有利的方式，通过子组G1和G2的特征实现补偿在像中心和像场之间的单色像差。
后组HG的子组G4具有两个环节L7和L8，这两个环节总体具有正的屈光力。子组G4由至少一个具有正的屈光力的双凸透镜L7和至少一个负的屈光力的双凹透镜L8组成。L7布置成以其凸形的第一侧朝向中间组MG。在该实施例中，环节L7和L8实施成单透镜并且合并成双胶合透镜。
后组HG的子组G5具有负的或正的总屈光力，并且至少包括如下最后的透镜L9，该最后的透镜的第一面构造成凹形的并且布置成朝向子组G4。在此通过范围-0.1≤f'ges/f'G5≤+0.1来定义子组G5的焦距f'G5。
以有利的方式，通过子组G4和G5的特征可实现使在像场中的慧差、像散差和畸变最小化。
有利地，前组VG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n具有大于或等于1.85的值n≥1.85)，以这种方式进行佩兹伐和的最小化。
更为有利地，为了进一步地使佩兹伐和最小化，后组HG的正的屈光力的透镜中的至少一个透镜的折射率n同样选择成大于或等于1.85(n≥1.85)。
有利地选择前组VG的负的屈光力的第一透镜的折射率n小于或等于1.60(n≤1.60)也为佩兹伐和的最小化做出贡献。
为了补偿在像场中的单色像差，前组VG的第一透镜L1构造成在单侧或双侧具有非球形的面。
有利地，后组HG的最后的透镜L9构造成在单侧或双侧具有非球形的面，以实现进一步补偿在像场中的单色像差。
对于高的对焦速度来说有利的是轻量化的对焦组MG。在此，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比小于0.1(V/Bd3<0.1)证实为尤其有利。以这种方式，对焦组很轻并且实现了快速对焦。轻的对焦组同时具有的优点是在自动对焦应用中低的电流消耗，并且实现了静音对焦。对于本领域技术人员来说，像圆直径Bd也作为数字图像采集传感器Bs的图像对角线已知，并且下面借助图10更详细地进行阐述。
对于紧凑的结构形式更为有利的是，物镜的光学的结构长度SO'与成像平面IM中的像圆直径Bd的比小于或等于2.0(SO'/Bd≤2.0)，其中，光学的结构长度SO'定义成透镜L1的在光线方向上的第一透镜面的透镜顶点在光轴上至成像平面IM中的像位置的距离。
以有利的方式，通过以上阐述的特征设计的物镜具有大于或等于31°的半物镜角w(w≥31°)。
物镜具有最小1.7且最大2.5的口径比F/#，其有利地位于1.7与2.5之间的范围中(1.7≤F/#≤2.5)。
在图8中示出的物镜具有紧凑的结构形式，其中，物镜的光学的结构长度SO'与在成像平面IM中的像圆直径Bd的比为1.73(SO'/Bd＝1.73)，半物镜角w等于42°(w＝42°)，并且口径比F/#为2.0(F/#＝2.0)。
在该物镜中，以上阐述的子组G1至G5由透镜L1至L9组成，在光线方向上观察，这些透镜具有的屈光力顺序为-+-++0+--(0＝中性的，平面的，没有折射的屈光力)。
尤其有利地，分别以给定的物镜总焦距f'ges为基准，前组VG的焦距f'VG通过
f'VG/f'ges≤+8.7
来定义，中间组MG的焦距f'MG通过
f'MG/f'ges＝+2.6
来定义，并且后组HG的焦距f'HG定义成
f'HG/f'ges＝+3.5。
中间组MG的布置在光圈BL之后的光学元件G3的透镜L5构造成具有在光线方向上观察非球形的第一面的凸透镜。第二面可以实施成平面的或凹形的。
在该实施例中实施成光学上透明的平板的透镜L6在其面对像位置IM的侧上具有如下衍射屈光力f'DOE：
f'DOE/f'ges＝+36.5，
该衍射屈光力以尤其有利的方式使得色差在物镜的整个距离调整范围上最小化。光学上透明的平板尤其适用于简单地制造衍射结构。透镜L5的非球形的第一面使得补偿在距离调整范围上的单色像差。
前组VG的子组G1由两个透镜L1和L2组成并且总体具有如下焦距f'G1：
f'G1/f'ges＝-10.0。
在此，第一透镜L1具有负的屈光力的凸-凹形状，并且实施成具有非球形地弯曲的凸侧和非球形地弯曲的凹侧的弯月形。
有利地，前组VG的子组G2具有总共
f'G2/f'ges＝+5.6的焦距f'G2。通过以这种方式为子组G1和G2定义的焦距，保证了补偿在像中心和像场之间的单色像差。
后组HG的子组G4由双凸透镜L7和双凹透镜L8组成，这两个透镜合并成总体具有如下焦距f'G4的双胶合透镜：
f'G4/f'ges＝+2.9。
以有利的方式，后组HG的子组G5具有总共
f'ges/f'G5＝+0.056的焦距f'G5，并且实施成具有凹-凸的透镜形状的单透镜L9。透镜L9的凹形的在光线方向上的第一侧成型为非球面。
通过以这种方式为子组G4和G5定义的焦距，进一步地使在像场中的慧差、像散差和畸变最小化。
有利地，前组VG的透镜L2和后组HG的透镜L7具有相同的折射率。在该实施方案中推荐的是，为这两个透镜使用相同的玻璃材料，以便以这种方式简化制造并且降低仓储成本。尤其优选地，为了进一步地使佩兹伐和最小化，L2和L7具有2.01的折射率(n＝2.01)，并且前组VG的透镜L1具有1.49的折射率(n＝1.49)。
对于在自动对焦应用中高的对焦速度，证实为尤其有利的是，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比为0.04(V/Bd3＝0.04)。
对于图8中的实施例，在以下的表格中给出了用于相应的透镜元件的机械设计数据和光学参数。
设计数据标准化成总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝28mm。
在此，数据涉及的是在光线方向上按升序编号的透镜元件面。第一个面1表示在透镜L1处的空气-玻璃-过渡部，并且最后一个面17表示在透镜L9处的玻璃-空气-过渡部。孔径光阑BL作为平面8给出。
对于每个面都给出了顶点曲率半径r、也就是说在光轴上的半径。在第三列中给出了面类型。例如，K01表示第一个面是非球形地弯曲的面，并且H12表示第十二个面是衍射面。dM表示相应的透镜的中心厚度或者在顶点中与相邻面的距离。对于实施成可为了对焦目的而移动的中间组MG，该值dM作为在无限远对焦位置中的距离给出，并且V01和V02表示随着对焦变化的距离。
ne表示用于夫琅禾费线e(波长546.0740nm)的折射率，并且ve是用于夫琅禾费线e的阿贝数。
在最后三列中给出了连续编号的面与相应的透镜L1-L9、子组G1-G5以及组VG、MG和HG的对应关系：
/>
在以下表格中，以指数形式为以上在面类型中以K表示的非球形的面给出了二次曲面常数k和非球面系数a2至a6，并且为以H12表示的衍射面给出了相位系数C1:
在图9中示出的物镜具有紧凑的结构形式，其中，物镜的光学的结构长度SO'与在成像平面IM中的像圆直径Bd的比为1.73(SO'/Bd＝1.73)，半物镜角w等于42°(w＝42°)，并且口径比F/#为2.0(F/#＝2.0)。
在该物镜中，以上阐述的子组G1至G5由透镜L1至L9组成，在光线方向上观察，这些透镜具有的屈光力顺序为-+-++++--。
尤其有利地，分别以给定的物镜总焦距f'ges为基准，前组VG的焦距f'VG定义成
f'VG/f'ges＝+7.5，
中间组MG的焦距f'MG定义成
f'MG/f'ges＝+2.8，
并且后组HG的焦距f'HG定义成
f'HG/f'ges＝+3.0。
中间组MG的布置在光圈BL之后的光学元件G3的透镜L5构造成具有在光线方向上观察非球形的第一面的凸-凹透镜。
在该实施例中示出的凸形成型的透镜L6在其面对像位置IM的侧上具有
f'DOE/f'ges＝+35.9的衍射屈光力f'DOE，该衍射屈光力以尤其有利的方式使得色差在物镜的整个距离调整范围上最小化。为了尤其简单地制造衍射结构，透镜L6的在光线方向上的第二面构造成平面。透镜L5的非球形的第一面使得补偿在距离调整范围上的单色像差。
前组VG的子组G1由两个透镜L1和L2组成并且总体具有如下焦距f'G1：
f'G1/f'ges＝-9.7。
在此，第一透镜L1具有负的屈光力的凸-凹形状，并且实施成具有非球形地弯曲的凸侧和非球形地弯曲的凹侧的弯月形。
有利地，前组VG的子组G2总体具有如下焦距f'G2：
f'G2/f'ges＝+5.3。
通过以这种方式为子组G1和G2定义的焦距，保证了补偿在像中心和像场之间的单色像差。
后组HG的子组G4由双凸透镜L7和双凹透镜L8组成，这两个透镜合并成总体具有如下焦距f'G4的双胶合透镜：
f'G4/f'ges＝+2.5。
以有利的方式，后组HG的子组G5具有总共为
f'G5/f'ges＝+0.086的焦距f'G5，并且实施成具有凹-凸的透镜形状的单透镜L9。透镜L9的凹形的在光线方向上的第一侧成型为非球面。
通过以这种方式为子组G4和G5定义的焦距，进一步地使在像场中的慧差、像散差和畸变最小化。
有利地，前组VG的透镜L2和后组HG的透镜L7具有相同的折射率。在该实施方案中推荐的是，为这两个透镜使用相同的玻璃材料，以便以这种方式简化制造并且降低仓储成本。优选地，为了进一步地使佩兹伐和最小化，L2和L7具有2.01的折射率(n＝2.01)，并且前组的透镜L1具有1.49的折射率(n＝1.49)。
对于在自动对焦应用中高的对焦速度，证实为尤其有利的是，对焦组MG的体积V与在成像平面中的像圆直径Bd的三次方的比为0.05(V/Bd3＝0.05)。
对于图9中的实施例，在以下的表格中给出了用于相应的透镜元件的机械设计数据和光学参数。
设计数据标准化成总焦距f'ges＝1mm，并且可以以已知的方式例如放大成用于小图像区域的总焦距f'ges＝28mm。
在此，数据涉及的是透镜元件的在光线方向上按升序编号的面。第一个面1表示在透镜L1处的空气-玻璃-过渡部，并且最后一个面17表示在透镜L9处的玻璃-空气-过渡部。孔径光阑BL作为平面8给出。
对于每个面都给出了顶点曲率半径r、也就是说在光轴上的半径。在第三列中给出了面类型。例如，K01表示第一个面是非球形地弯曲的面，并且H12表示第十二个面是衍射面。dM表示相应的透镜的中心厚度或者在顶点中与相邻面的距离。对于实施成可为了对焦目的而移动的中间组MG，该值dM作为在无限远对焦位置中的距离给出，并且V01和V02表示随着对焦变化的距离。
ne表示用于夫琅禾费线e(波长546.0740nm)的折射率，并且ve是用于夫琅禾费线e的阿贝数。
在最后三列中给出了连续编号的面与相应的透镜L1-L9、子组G1-G5以及组VG、MG和HG的对应关系：
在以下表格中，以指数形式为以上在面类型中以K表示的非球形的面给出了二次曲面常数k和非球面系数a2至a6，并且为以H12表示的衍射面给出了相位系数C1：
在图10中，示意性地在像位置中示出了圆形的成像平面。通过双箭头示出了像圆直径Bd，该像圆直径与矩形地示出的图像传感器Bs的直径一致。
附图标记列表：
BL孔径光阑
L1-L10 第一透镜至第十透镜
G1-G5 第一子组至第五子组
VG 前组
MG 中间组
HG 后组
Bd 像圆直径
IM成像平面/像位置*非球形地弯曲的透镜面#衍射屈光力的面。

Claims (14)

1.一种固定焦距的物镜，所述物镜在光线方向上具有位置固定的前透镜组(VG)、口径可调的位置固定的光圈(BL)、位置固定的后透镜组(HG)和能沿着物镜的光轴相对于光圈移动的对焦组(MG)，该对焦组用于将不同距离的对象成像在位置固定的像平面(IM)上，其特征在于，
对焦组(MG)包括至少一个透镜元件和集成到对焦组(MG)中的衍射光学元件(DOE)。
2.根据权利要求1所述的物镜，其特征在于，前透镜组(VG)具有正的屈光力，对焦组(MG)包括最多两个透镜元件并且总体具有正的屈光力f'MG。
3.根据权利要求1或2所述的物镜，其特征在于，所述衍射光学元件(DOE)的屈光力f'DOE与物镜的总屈光力f'ges的比不小于14.9且不大于45.4。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的物镜，其特征在于，对焦组(MG)的总屈光力f'MG与物镜的总屈光力f'ges的比不小于0.9且不大于3.0，其中，对焦组(MG)包括唯一的透镜元件，该唯一的透镜元件具有非球形的凸形的在光线方向上的前表面，后表面以几乎呈平面的方式具有顶点曲率半径rDOE，其中，对焦组(MG)的总屈光力f'MG与所述顶点曲率半径rDOE的比不小于-0.1255且不大于0.1388，所述衍射光学元件(DOE)施加在几乎呈平面的后表面上。
5.根据权利要求4所述的物镜，其特征在于，对焦组(MG)所包括的唯一的透镜元件具有非球形的凸形的在光线方向上的前表面和平面的后表面，所述衍射光学元件(DOE)施加在平面的后表面上。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的物镜，其特征在于，对焦组(MG)的总屈光力f'MG与物镜的总屈光力f'ges的比不小于0.5且不大于1.0，其中，对焦组(MG)包括唯一的透镜元件，该唯一的透镜元件具有非球形的凸形的在光线方向上的前表面，后表面具有轻微弯曲的顶点曲率半径rDOE，在总屈光力f'ges标准化成1mm的情况下，该顶点曲率半径rDOE至少大于或等于3.159mm，然而至少大于或等于1.013mm，所述衍射光学元件(DOE)施加在以这种方式轻微弯曲的后表面上。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的物镜，其特征在于，对焦组(MG)包括两个在光线方向上在光圈(BL)之后彼此衔接的透镜元件(L5、L6)，其中第一透镜元件(L5)具有非球形的凸形的前表面，所述衍射光学元件(DOE)施加在第二透镜元件(L6)的平面的后表面上。
8.根据权利要求7所述的物镜，其特征在于，第一透镜元件(L5)具有凹形的后表面，而第二透镜元件(L6)具有凸形的前表面。
9.根据上述权利要求中任一项所述的物镜，其特征在于，对焦组(MG)能逆着光线方向从后透镜组(HG)向前透镜组(VG)运动，以从对焦到无限远距离的物点上的位置运动到近区域对焦。
10.根据权利要求9所述的物镜，其特征在于，对焦组(MG)在光圈附近区域中布置在光圈(BL)之前或之后，其中，在对焦组(MG)与光圈(BL)之间未设置其他光学元件，或最多设置有一个其他光学元件。
11.根据上述权利要求中任一项所述的物镜，其特征在于，前组(VG)的第一透镜(L1)被构造成在单侧或两侧具有非球形的面。
12.根据上述权利要求中任一项所述的物镜，其特征在于，后组(HG)的最后的透镜(L7、L8、L9)被构造成在单侧或两侧具有非球形的面。
13.根据上述权利要求中任一项所述的物镜，其特征在于，对焦组(MG)的体积V与成像平面(IM)中的像圆直径(Bd)的三次方的比小于0.1(V/Bd3<0.1)。
14.根据上述权利要求中任一项所述的物镜，其特征在于，物镜的光学的结构长度(SO')与成像平面(IM)中的像圆直径(Bd)的比小于或等于3.0(SO'/Bd≤3.0)。
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