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Die Erfindung betrifft ein Objektiv für eine Film- oder Photokamera mit einem inneren Objektivelement und einem äußeren Objektivelement, das das innere Objektivelement zumindest teilweise umgibt. Das innere Objektivelement und das äußere Objektivelement sind relativ zueinander um eine Achse drehbar angeordnet. Das Objektiv umfasst ferner ein Dichtungsystem zwischen dem inneren Objektivelement und dem äußeren Objektivelement.
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Objektive der eingangs genannten Art sind im Normalfall aus vielen unterschiedlichen Bauelementen wie Linsen, Fassungen, Gehäuse und Steuerelemente zusammengesetzt, die im Folgenden unter dem Begriff „Objektivelemente” zusammengefasst sind. Bei der Entwicklung eines Objektivs besteht häufig die Vorgabe, eine oder mehrere Baugruppen im Inneren des Objektivs, zum Beispiel ein optisches System, möglichst gut vor äußeren Einflüssen wie Spritzwasser oder Staub zu schützen. Häufig sind dafür Dichtungen oder Dichtsysteme zwischen den einzelnen Objektivelementen vorgesehen. Relativ zueinander unbeweglich angeordnete Objektivelemente lassen sich vergleichsweise einfach über eine Vielzahl bekannter Dichtungstechniken abdichten. Eine Schwierigkeit stellt eine dauerhafte und zuverlässige Abdichtung beweglicher Objektivelemente dar.
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Mit diesem Problem befasst sich die
DE 28 23 605 A1 . Aus der
DE 28 23 605 A1 ist eine wasser- und staubsichere Abdichtung für ein drehbares Bedienelement einer Kamera bekannt. Das Gehäuse der Kamera weist einen ringförmigen Vorsprung auf, über dem das drehbare Bedienelement angeordnet ist. Die Abdichtung umfasst einen Zwischenring, der drehbar auf dem ringförmigen Vorsprung aufgesetzt ist, und einen flexiblen Dichtring, der die Verbindung zwischen dem Zwischenring und dem Bedienelement bildet. Der Erfindungsgedanke lässt sich auch auf einen Objektivtubus anwenden.
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Aus der
US 4,168,897 A ist weiterhin ein Fokus-Adapter für eine Unterwasserkamera bekannt, welcher mit einer Dichtung an der Kamera befestigt ist.
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JP 11119075 A zeigt ein Objektiv mit U-förmigen Dichtungselementen, welche mit ihrem Rücken jeweils flächig am äußeren Objektivelement anliegen.
US 2005/0201745 A1 zeigt ein Objektiv mit U-förmigen Dichtungselementen, welche jeweils mit einem Schenkel flächig am äußeren Objektivelement anliegen.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Objektiv mit einem Dichtungssystem bereitzustellen, dass sich durch einen einfachen Aufbau, eine gute Montierbarkeit und eine robuste und leichtgängige Konstruktion auszeichnet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Objektiv mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß umfasst das Dichtungssystem eine Kunststofffolie, die mit dem inneren Objektivelement und mit dem äußeren Objektivelement in Kontakt steht. Unter dem Begriff „Folie” sind dabei Elemente zu verstehen, die in einer räumlichen Dimension um eine oder mehrere Größenordnungen kleiner ausgebildet sind als in den anderen beiden räumlichen Dimensionen. Kunststofffolien sind kostengünstig und einfach herstellbar und können problemlos an gegebene Einbaubedingungen angepasst werden. Darüber hinaus sind beim Einsatz von Kunststofffolien in Dichtungssystemen nur wenige einfache konstruktive Änderungen an den abzudichtenden Objektivelementen erforderlich. Weiterhin ist erfindungsgemäß im inneren Objektivelement eine erste Nut ausgebildet, in der die Kunststofffolie anliegt und/oder im äußeren Objektivelement eine zweite V-förmige Nut ausgebildet, in der die Kunststofffolie anliegt. Durch die Nut ist die Lage der Kunststofffolie stabilisiert und die Gefahr eines Verrutschens der Kunststofffolie ist verringert. Dadurch ist ein sicherer Kontakt zwischen der Kunststofffolie und dem inneren bzw. dem äußeren Objektivelement gewährleistet. Durch die V-Form der Nut wird die Kunststofffolie sicher gehalten und ist gegen axiales Verrutschen gesichert.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung steht die Kunststofffolie mit dem inneren Objektivelement in einem linienförmigen Kontakt. Der Kontakt der Kunststofffolie mit dem inneren Objektivelement kann dabei entlang einer in sich geschlossenen Linie oder entlang einer nicht geschlossenen oder unterbrochenen Linie ausgebildet sein. Durch den linienförmigen Kontakt ist es möglich, eine Elastizität der Kunststofffolie, insbesondere eine Biegeelastizität, zu nutzen, um einen Anpressdruck der Kunststofffolie an eine Oberfläche des inneren Objektivelements zu vergrößern und damit eine sichere Abdichtung zum inneren Objektivelement zu gewährleisten.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der linienförmige Kontakt zwischen der Kunststofffolie und dem inneren Objektivelement an einem ersten Rand der Kunststofffolie. Die Kunststofffolie liegt somit an einem ersten Rand linienförmig an einer Oberfläche des inneren Objektivelements an. Eine solche Verbindung ist einerseits besonders einfach zu montieren und zeichnet sich andererseits durch eine gute Dichtwirkung infolge eines günstigen Anpressdrucks aus.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht die Kunststofffolie zusätzlich oder alternativ mit denn äußeren Objektivelement in einem linienförmigen Kontakt. Der Kontakt der Kunststofffolie mit dem äußeren Objektivelement kann dabei entlang einer in sich geschlossenen Linie oder entlang einer nicht geschlossenen oder unterbrochenen Linie ausgebildet sein. Durch den linienförmigen Kontakt ist es analog zum inneren Objektivelement möglich, eine Elastizität der Kunststofffolie, insbesondere eine Biegeelastizität, zu nutzen, um einen Anpressdruck der Kunststofffolie an eine Oberfläche des äußeren Objektivelements zu vergrößern und eine sichere Abdichtung zwischen Kunststofffolie und äußerem Objektivelement zu gewährleisten.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der linienförmige Kontakt zwischen der Kunststofffolie und dem äußeren Objektivelement an einem zweiten Rand der Kunststofffolie. Die Kunststofffolie liegt somit an dem zweiten Rand linienförmig an einer Oberfläche des äußeren Objektivelements an. Eine solche Verbindung ist einerseits besonders einfach zu montieren und zeichnet sich andererseits durch eine gute Dichtwirkung infolge eines günstigem und vergleichsweise hohen Anpressdrucks aus.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kunststofffolie ringförmig ausgestaltet und ermöglicht so einen umlaufenden, insbesondere in sich geschlossenen Kontakt zum inneren und/oder zum äußeren Objektivelement. Unter einer ringförmigen Ausgestaltung ist dabei eine in sich geschlossene Figur zu verstehen, die insbesondere, aber nicht ausschließlich als Kreisring ausgestaltet sein kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das innere Objektivelement und das äußere Objektivelement konzentrisch zueinander drehbar angeordnet. Dadurch treten bei einer Drehung der Objektivelemente relativ zueinander allenfalls geringe Schwankungen des Spaltmaßes auf, wodurch die Abdichtung zwischen den Objektivelementen vereinfacht ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt die Kunststofffolie zusätzlich an einem Übergang von der ersten Nut zu einer Oberfläche des inneren Objektivelements an. Durch den zusätzlichen Kontakt zwischen Kunststofffolie und innerem Objektivelement ist die Kunststofffolie insbesondere in radialer Richtung in einer definierten Lage gehalten. Außerdem ist eine Dichtwirkung zwischen der Kunststoffolie und dem inneren Objektivelement durch den Kontakt an mindestens zwei voneinander beabstandeten Stellen verbessert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt die Kunststofffolie zusätzlich an einem Übergang von der zweiten Nut zu einer Oberfläche des äußeren Objektivelements an. Durch den zusätzlichen Kontakt zwischen Kunststofffolie und äußerem Objektivelement ist die Kunststofffolie insbesondere in radialer Richtung in einer definierten Lage gehalten. Außerdem ist eine Dichtwirkung zwischen der Kunststofffolie und dem äußeren Objektivelement durch den Kontakt an mindestens zwei voneinander beabstandeten Stellen weiter verbessert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Breite der Kunststofffolie an ein Spaltmaß zwischen dem äußeren Objektivelement und dem inneren Objektivelement angepasst, so dass unter allen Betriebszuständen eine sichere Abdichtung gegeben ist. Die Breite der Kunststofffolie ist dabei bevorzugt größer als die Summe aus dem Spaltmaß und der oder den Nuttiefen der ersten und/oder zweiten Nut, so dass nach einem Einbau eine Biegespannung in der Kunststofffolie entsteht, die wiederum einen erhöhten Anpressdruck und eine verbesserte Abdichtung an den Kontaktstellen zwischen der Kunststofffolie und dem inneren beziehungsweise äußeren Objektivelement bewirkt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Dicke der Kunststofffolie so gewählt, dass die Folie in Richtung der Drehachse zwischen dem inneren Objektivelement und dem äußeren Objektivelement elastisch ausgebildet ist. Elastizität im Sinne dieser Erfindung ist dann gegeben, wenn die Kunststofffolie in der Lage ist, unter Einwirkung einer im Normalbetrieb zu erwarten äußeren Maximalkraft und/oder eines zu erwartenden äußeren Maximalmoments seine Form zu verändern, und bei Wegfall der Kraft oder des Moments zumindest annähernd wieder in eine Ursprungsform zurückzukehren. Zu beachten ist, dass die Elastizität der Kunststofffolie außer von der Dicke der Folie auch von den Materialeigenschaften des Kunststoffs und von der Geometrie der Folie abhängig ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kunststofffolie aus Polyethylenterephthalat oder Polypropylen hergestellt. Aus diesen Werkstoffen lässt sich die Folie sehr einfach und kostengünstig herstellen. Polypropylen ist auch unter dem Markennamen Formex bekannt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kunststofffolie aus biaxial orientierter Polyesterfolie hergestellt. Diese Folien sind auch unter den Markennamen Hostaphan, Mylar und Melinex bekannt. Sie zeichnen sich durch eine besondere Robustheit, einen geringen Gleitwiderstand und eine Unempfindlichkeit gegenüber zusätzlichen Schmiermitteln wie Fetten aus.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kunststofffolie aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Zelluloseacetat hergestellt. Zelluloseacetat zeichnet sich durch eine hohe Zähigkeit und einen geringen Abrieb bei mechanischen Belastungen aus.
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Im Nachfolgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen im Einzelnen:
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1: einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Objektiv mit Dichtungssystem;
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2: eine Ausführungsform des Dichtungssystems;
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3: eine weitere Ausführungsform des Dichtungssystems;
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4: eine weitere Ausführungsform des Dichtungssystems und
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5: eine weitere Ausführungsform des Dichtungssystems.
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In 1 ist ein Schnitt durch einen oberen Teil eines Objektivs 1 für einen Photoapparat, beispielsweise eine Spiegelreflexkamera, dargestellt. Das Objektiv 1 umfasst ein Objektivgehäuse 4 und ein optisches System im Inneren 2 des Objektivgehäuses 4. Das optische System (in 1 nicht dargestellt) umfasst eine Vielzahl von optischen Elementen wie Linsen und/oder Spiegel und ermöglicht eine Abbildung eines Objekts außerhalb des Objektivs in eine Film- oder Sensorebene. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das optische System aus mehreren Linsen, die in unterschiedlichen Strukturelementen 6 gehalten sind.
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Das Objektivgehäuse 4 umfasst eine Vielzahl von Objektivelementen, die relativ zueinander beweglich angeordnet sind. So sind die Linsen beziehungsweise verschiedene Gruppen von Linsen des optischen Systems beweglich zueinander in dem Objektiv 1 gelagert, um eine Fokussierung und/oder Brennweitenänderung vornehmen zu können. Weiterhin sind außen an dem Objektiv Verstellringe oder Verstellknöpfe vorgesehen, die relativ zu anderen Objektivelemente verstellt oder verschoben werden können, und über die Grundfunktionen des Objektivs wie Brennweite, Blendenöffnung und/oder Fokussierung einstellbar sind. Außerdem können an dem Objektiv weitere bewegliche Stellelemente zur Einstellung weitergehender Objektivfunktionen wie Bildstabilisierung vorgesehen sein.
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Für qualitativ hochwertige Aufnahmen ist es notwendig, das optische System 2 im Inneren des Objektivgehäuses 4 und die empfindliche Bewegungsmechanik so gut wie möglich vor äußeren Störeinflüssen zu schützen. Dazu muss das Objektiv 1 von der Seite lichtdicht ausgestaltet sein, so dass Licht nur durch eine vordere, das Objektiv 1 nach außen abschließende Linse eindringen kann. Außerdem muss das optische System im Inneren 2 des Objektivgehäuses 4 vor dem Eindringen von Fremdkörpern wie Staub oder Fremdflüssigkeiten wie Spritzwasser geschützt sein, die sich sonst auf den Linsen oder in der Bewegungsmechanik ablagern und Bildstörungen oder Funktionsstörungen verursachen können.
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Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines Dichtungssystem 5 beschrieben, das zwischen einem inneren Objektivelement in Form eines Fokusrings 7 zur Fokussierung des Objektivs und einem äußeren Objektivelement in Form eines Blendenrings 8 zur Einstellung einer Blendenöffnung angeordnet ist. Die Kennzeichnungen als „inneres” und „äußeres” Objektivelement beziehen sich dabei auf den Ort des Dichtungssystems, an dem der Blendenring 8 den Fokusring 7 in radialer Richtung umgibt. Der Fokusring 7 und der Blendenring 8 sind konzentrisch um eine gemeinsame Achse drehbar ausgeführt. In weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können entsprechende Dichtungssystems auch zwischen anderen, insbesondere konzentrisch zueinander drehbar angeordneten Objektivelementen angeordnet sein, beispielsweise zwischen einem Schaft eines Verstellknopfs und einem Strukturelement 6 oder zwischen mehreren Strukturelementen 6 oder zwischen einem Verstellring und einem Strukturelement.
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In 2 ist das Dichtungssystem 5 in größerem Detail dargestellt. Das Dichtungssystem 5 umfasst eine ringförmige Kunststofffolie 9, die in einer V-förmigen Nut 10 in einer Außenfläche des Fokusrings 7 eingelegt ist. Die Kunststofffolie 9 liegt in diesem Ausführungsbeispiel flächig an einer Seitenwand der V-förmigen Nut 10 an, wobei ein als Innenrand 11 ausgeführter erster Rand der Kunststofffolie 10 bis in den Grund der Nut 10 reicht. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Innenrand 11 einen etwas kleineren Durchmesser auf als ein Durchmesser des Fokusrings 7 im Grund der Nut 10. Dadurch ist ein besonders dichter Kontakt zwischen der Kunststofffolie 9 und dem Fokusring 7 gewährleistet. Ein als Außenrand 12 ausgeführter zweiter Rand der Kunststofffolie 9 steht mit dem Blendenring 8 in linienförmigem Kontakt, wobei der Kontakt in diesem Ausführungsbeispiel um den gesamten Innenumfang des Blendenrings 8 ausgebildet ist.
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Die Kunststofffolie 9 ist aus einer biaxial orientierten Polyesterfolie hergestellt. Solche Folien sind auch unter den Markennamen Mylar, Hostaphan und Melinex bekannt. Biaxial orientierte Polyesterfolien zeichnen sich durch besondere Robustheit und Verschleißfestigkeit aus. Darüber hinaus sind sie vergleichsweise unempfindlich gegenüber üblichen Schmiermitteln.
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Die Breite der Kunststofffolie 9 in radialer Richtung ist an ein Spaltmaß zwischen dem Fokusring 7 und dem Blendenring 8 angepasst. Das bedeutet, dass die Breite gerade so groß ist, dass in jeder Stellung des Fokusrings 7 zum Blendenring 8 ein sicherer, zumindest weitgehend umlaufender Kontakt sowohl zwischen der Kunststofffolie 9 und dem Fokusring 7 als auch zwischen der Kunststofffolie 9 und dem Blendenring 8 gewährleistet ist.
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Die Dicke der Kunststofffolie 9 ist so gewählt, dass der aus der Folie gebildete Ring eine Biegeelastizität in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse zwischen dem Blendenring 8 und dem Fokusring 7, aufweist. Die Dicke der Kunststofffolie, die Foliengeometrie und der Elastizitätsmodul des Materials sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass die Folie bei den unter Einbaubedingungen typischen Kräfte- und Momentenverhältnissen elastisch ist. Das bedeutet, dass die Kunststofffolie unter Einwirkung einer im Normalbetrieb auftretenden äußeren Maximalkraft und/oder eines äußeren Maximalmoments seine Form verändert und bei Wegfall der Kraft und/oder des Moments zumindest annähernd wieder in die Ursprungsform zurückkehrt, wobei eventuelle Hystereseeffekte außer Acht gelassen sind. Durch die elastische Ausgestaltung treten im Einbauzustand Biegespannungen auf, die zu dem aus 2 ersichtlichen gekrümmten Verlauf der Kunststofffolie 9 im Spalt führen. Durch die Biegespannung entsteht ein Druck von der Kunststofffolie 9 am Außenrand 12 gegen die Wand des Blendenrings 8, wodurch eine Dichtwirkung verbessert ist.
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In 3 ist ein Dichtungssystem 5' aus einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Dichtungssystem 5' unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Dicke der Kunststofffolie 9', die Geometrie und der Elastizitätsmodul des Materials so aufeinander abgestimmt wird, dass die ringförmige Kunststofffolie 9' eine etwas geringere Biegeelastizität aufweist, so dass die Folie mit dem Innenrand 11 im Nutgrund der Nut 10 sowie an einer weiteren Stelle am Übergang 13 von der Nut 10' zur Oberfläche des Fokusrings 7 anliegt. Durch den doppelten Kontakt ist eine gute Dichtwirkung zwischen der Kunststofffolie 9 und dem Fokusring gegeben.
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In 4 ist ein Dichtungssystem 5'' eines weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Das Dichtungssystem 5'' unterscheidet sich von den vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass eine V-förmige Nut 10'' nicht an einer Außenseite des Fokusrings 7, sondern an einer Innenseite des Blendenrings 8 angeordnet ist. Dabei ist der Außendurchmesser der Kunststofffolie 9'' bevorzugt etwas größer ausgeführt als der Durchmesser im Nutgrund, um einen sicheren Sitz und eine gute Dichtwirkung zu gewährleisten. Der Kontakt zwischen Kunststofffolie 9'' und dem Blendenring 8 kann wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen flächig oder linienförmig ausgebildet sein.
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In 5 ist ein Dichtungssystem 5''' aus einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl im Fokusring als auch im Blendenring V-förmige Nuten 10''' angeordnet. Die Nuten 10''' können dabei direkt gegenüber oder mit einem Versatz in axialer Richtung ausgeführt sein.
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Das erfindungsgemäße Objektiv zeichnet sich dadurch aus, dass im Inneren des Objektivs angeordnete Objektivelemente gut gegen äußere Einflüsse wie Spritzwasser und Staub geschützt sind. Durch die Anordnung einer Kunststofffolie in einem Spalt zwischen einem inneren Objektivelement und einem äußeren Objektivelement entsteht ein einfach aufgebautes, robustes Dichtungssystem, das nur wenig Bauraum beansprucht und eine lange Lebensdauer aufweist. Das Dichtungssystem ist ferner gut montierbar und erlaubt größere Toleranzen zwischen dem inneren Objektivelement und dem äußeren Objektivelement, die durch die Kunststofffolie ausgeglichen werden. Es zeichnet sich ferner durch ein geringes Reibmoment bei einer Drehung der beiden Objektivelemente relativ zueinander aus. Eine Geräuschentwicklung bei Bewegung der Objektivelemente ist weitgehend unterdrückt. Wärmedehnungen infolge Temperaturschwankungen lassen sich leicht kompensieren. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Objektiv mit einer Elastomerdichtungen weist das erfindungsgemäße Objektiv eine deutlich verringerte Reibung und eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber Spaltmaßtoleranzen auf.
