DE102015112992B3

DE102015112992B3 - Fotografisches Weitwinkelobjektiv mit Innenfokussierung

Info

Publication number: DE102015112992B3
Application number: DE102015112992.2A
Authority: DE
Inventors: Ihar Shyshkin
Original assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Current assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2035-08-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fotografisches Weitwinkelobjektiv mit Innenfokussierung, umfassend drei Linsengruppen, nämlich – eine in sich starre, objektseitig fest angeordnete Frontgruppe negativer Brechkraft, – eine in sich starre, rückwärtige Gruppe positiver Brechkraft, die bildseitig einer Aperturblende fest angeordnet ist, und – eine axial bewegbare, zwischen der Frontgruppe und der Aperturblende angeordnete und aus einem optischen Einzelelement bestehende Fokussiergruppe positiver Brechkraft, durch deren Axialverschiebung die Scharfstellungsentfernung variierbar ist, wobei – die Frontgruppe aus genau einem optischen Einzelelement besteht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein fotografisches Weitwinkelobjektiv mit Innenfokussierung, umfassend drei Linsengruppen, nämlich

– eine in sich starre, objektseitig fest angeordnete Frontgruppe negativer Brechkraft,
– eine in sich starre, rückwärtige Gruppe positiver Brechkraft, die bildseitig einer Aperturblende fest angeordnet ist, und
– eine axial bewegbare, zwischen der Frontgruppe und der Aperturblende angeordnete und aus einem optischen Einzelelement bestehende Fokussiergruppe positiver Brechkraft, durch deren Axialverschiebung die Scharfstellungsentfernung variierbar ist.

Stand der Technik
Ein derartiges Weitwinkelobjektiv ist aus der DE 10 2013 105 425 B3 bekannt. Das bekannte Objektiv weist eine komplexe Retrofokusgruppe als Frontgruppe auf, die aus zumindest drei negativen Meniskuslinsen besteht. In bekannter Weise dient diese Retrofokusgruppe im Wesentlichen dazu, die Brennebene des Objektivs nach hinten, d. h. nach bildseitig zu versetzen, um die hintere Schnittweite des Objektivs größer zu gestalten als seine Brennweite.
Bildseitig einer Aperturblende ist eine rückwärtige Gruppe angeordnet, die bei dem bekannten Objektiv in einer Reihenfolge von der Objektseite aus von einer Plankonvexlinse, einem Kittglied aus Bikonkav- und Bikonvexlinse sowie aus einer positiven Meniskuslinse gebildet wird. Zur Fokussierung, d. h. zur Einstellung der Scharfstellungsentfernung des Objektivs, also zur Einstellung derjenigen Entfernung, in der sich ein Objekt befinden muss, um von dem Objektiv scharf in die Detektorebene einer angeschlossenen Kamera abgebildet zu werden, ist ein optisches Einzelelement vorgesehen, welches zwischen der Frontgruppe und der Aperturblende angeordnet und axial verschieblich ist. Bei dem bekannten Objektiv ist dieses hier als Fokussiergruppe bezeichnete optische Einzelelement als einzelne Bikonvexlinse ausgebildet.
Bekanntermaßen ist es der Vorteil einer Innenfokussierung, dass zum einen statt der Gesamtheit sämtlicher Gruppen nur die Fokussiergruppe mit deutlich geringerem Gewicht und entsprechend geringen Anforderungen an einen motorischen Antrieb bewegt wird und sich zum anderen bei der Fokussierung die hintere Schnittweite nicht ändert und entsprechend keine oder nur geringe Änderungen des Abbildungsmaßstabes auftreten. Problematisch bei solchen Innenfokussierungssystemen ist jedoch die Korrektion von Abbildungsfehlern, da sich bei der Fokussierung die für die Korrektion wesentlichen Relativabstände des zentralen Objektivbereichs zur Frontgruppe einerseits und zur rückwärtigen Gruppe andererseits verändern. Die resultierenden optischen Leistungen sind daher häufig beschränkt.
Bei dem bekannten Objektiv werden bei einem Bildfeldwinkel von zwischen 89,6 Grad und 94,6 Grad eine Brennweite zwischen 13,06 Millimeter und 14,46 Millimeter bei einer Blendenzahl (Verhältnis von Brennweite zum Durchmesser der wirksamen Eintrittspupille) zwischen 2,11 („∞”) und 2,07 („geringster Arbeitsabstand”) erreicht. Als Bildfehler werden für das bekannte Objektiv eine sphärische Aberration von bis zu 0,1 Prozent, ein Astigmatismus von bis zu 0,25 Prozent und eine Verzeichnung von bis zu 4 Prozent angegeben. Das bekannte Objektiv besteht aus insgesamt 10 Linsen mit 20 Oberflächen, von denen zumindest zwei Oberflächen asphärisch ausgebildet sind. Die Konstruktion des bekannten Objektivs ist also relativ komplex.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2014 103 925 A1 ist ein Weitwinkelobjektiv mit Innenfokussierung bekannt, dessen aus zwei optischen Einzelelementen bestehende Frontgruppe positive Brechkraft, dessen aus einem optischen Einzelelement bestehende Fokussiergruppe negative Brechkraft und dessen rückwärtige Gruppe wiederum positive Brechkraft hat.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Objektiv derart weiterzubilden, dass eine äußerst kompakte Bauform erreicht wird und eine schnelle Fokussierung ermöglicht wird, gleichzeitig aber Abbildungsfehler in einem akzeptablen Bereich gehalten werden.
Darlegung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Frontgruppe aus genau einem optischen Einzelelement besteht. Unter einem optischen Einzelelement wird dabei insbesondere eine einzelne Linse verstanden. Ein aus mehreren Linsen zusammengesetztes Kittglied ist entsprechend dieser Definition kein optisches Einzelelement.
Üblicherweise ist die Frontgruppe bekannter Weitwinkelobjektive mit Retrofokus und Innenfokussierung aus mehreren, beispielsweise aus drei oder vier optischen Einzelelementen aufgebaut. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass der Verzicht auf eine Mehrzahl von optischen Elementen in der Frontgruppe neben dem zu erwartenden kleineren Öffnungswinkel zu einem Objektiv mit akzeptablen Abbildungsfehlern führt, das äußerst kompakt ist und aufgrund der wenigen beweglichen Teile sowie der kleinen axialen Abstände der optischen Elemente zueinander eine besonders schnelle Einstellung des Fokus erlaubt. Die Reduzierung der Anzahl der Bauteile ermöglicht so die Produktion eines kleinen, leichten und kostengünstigen Objektivs, das eine hohe Auflösung aufweist.
Ein bevorzugtes Einsatzgebiet eines solchen Weitwinkelobjektivs ist beispielsweise der Automobilbau. Hier werden kostengünstig herstellbare, kompakte Objektive benötigt, die idealerweise eine kurze Bauform aufweisen, so dass eine optisch harmonische Einbindung in den Innenraum des Automobils, beispielsweise hinter der Frontscheibe, möglich ist. Das erfindungsgemäße Weitwinkelobjektiv erfüllt alle diese Anforderungen.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Wenn die Frontgruppe aus einer negativen Meniskuslinse besteht, weist das erfindungsgemäße Weitwinkelobjektiv einen relativ großen, für eine Vielzahl von Anwendungen ausreichenden Öffnungswinkel auf. Vorzugsweise ist die objektseitige Oberfläche der die Frontgruppe bildenden negativen Meniskuslinse dabei konvex ausgeformt.
Durch die Reduzierung der Zahl der Linsen der Frontgruppe ergibt sich ebenfalls die Möglichkeit, die rückwärtige Gruppe äußerst einfach auszugestalten, da weniger Korrekturen notwendig sind. So besteht die rückwärtige Gruppe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus genau drei unverkitteten optischen Einzelelementen, mit anderen Worten also aus drei einzelnen Linsen. Die rückwärtige Gruppe kann dabei vorteilhafterweise in einer Anordnung von ihrem objektseitigen zu ihrem bildseitigen Ende eine positive Meniskuslinse, eine plankonkave Linse und eine plankonvexe weitere positive Meniskuslinse aufweisen. Die rückwärtige Gruppe bildet dann ein abbildungsfähiges Grundobjektiv. Dieses ist allerdings normalerweise nicht in sich korrigiert. Grundsätzlich erfolgt die Abbildung im Wesentlichen mittels dieses Grundobjektivs. Die axial vorangehenden Linsen dienen weniger der Abbildung an sich als vielmehr speziellen Modifikationen der Abbildung, nämlich der Rückversetzung des Brennpunktes durch die Frontgruppe (Retrofokus) und der Scharfstellungsentfernungs-Einstellung durch die Fokussiergruppe. Die Korrektion von Abbildungsfehlern erfolgt selbstverständlich im Hinblick auf die durch sämtliche der vorgenannten Elemente eingetragenen Abbildungsfehler, sodass das Grundobjektiv in der Regel nicht in sich korrigiert ist.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im Kontext dieser Beschreibung der Begriff „plan” grundsätzlich für Flächen mit einem Krümmungsradius r > 1000 mm verwendet wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die rückwärtige Gruppe objektseitig ein Kittglied und bildseitig ein weiteres optisches Einzelelement, beispielsweise eine weitere Linse, auf. Insbesondere kann die rückwärtige Gruppe in einer Anordnung von ihrem objektseitigen zu ihrem bildseitigen Ende eine Bikonkavlinse, deren objektseitige Oberfläche besonders bevorzugt einen betragsmäßig kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist, eine mit dieser verkittete Bikonvexlinse und eine weitere Bikonvexlinse aufweisen. Auch auf diese Weise bildet die rückwärtige Gruppe ein abbildungsfähiges Grundobjektiv, für das das diesbezüglich oben bereits Gesagte ebenfalls gilt.
Vorzugsweise wird ein großer Teil der entstehenden Abbildungsfehler durch eine asphärische Oberfläche, die an einem der optischen Einzelelemente der rückwärtigen Gruppe ausgebildet ist, korrigiert. Insbesondere bietet sich hier das bildseitig letzte Einzelelement der rückwärtigen Gruppe an, da so besonders effizient die Abbildungsfehler, die sich durch die objektseitig der entsprechenden asphärischen Oberfläche gelegenen Linsen aufsummiert haben, in einem Schritt korrigiert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die beschriebene asphärische Oberfläche die einzige optische Oberfläche des Objektivs, die asphärisch ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist von allen Oberflächen der optischen Elemente genau eine Oberfläche asphärisch ausgebildet. Dies ist ein weiterer konstruktiver Vorteil, da asphärische Oberflächen aufwendig und teuer in der Herstellung sind und eine Minimierung der Anzahl an asphärischen Oberflächen daher wünschenswert ist. Bekannte Weitwinkelobjektive mit Innenfokussierung weisen regelmäßig zwei oder noch mehr asphärische Oberflächen auf, wohingegen das erfindungsgemäße Objektiv so konstruiert werden kann, dass nur eine einzige asphärische Oberfläche benötigt wird und gleichzeitig die Abbildungsfehler auf einem tolerierbaren Niveau gehalten werden.
Bevorzugt ist das objektseitig erste optische Element der rückwärtigen Gruppe eine positive Meniskuslinse. Diese Meniskuslinse kann so ausgestaltet sein, dass Ihre konvexe Oberfläche zur Objektseite gewandt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Objektivs,
2: sphärische Aberration (a), Astigmatismus (b) und Verzeichnung (c) eines Objektivs gemäß 1, fokussiert auf unendlich,
3: sphärische Aberration (a), Astigmatismus (b) und Verzeichnung (c) eines Objektivs gemäß 1, fokussiert auf geringste Arbeitsweite,
4: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Objektivs,
5: sphärische Aberration (a), Astigmatismus (b) und Verzeichnung (c) eines Objektivs gemäß 4, fokussiert auf unendlich, und
6: sphärische Aberration (a), Astigmatismus (b) und Verzeichnung (c) eines Objektivs gemäß 4, fokussiert auf geringste Arbeitsweite.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Weitwinkelobjektivs 100. Das Objektiv 100 dient der Abbildung eines nicht dargestellten Objektes auf eine Bildebene 200. Das Objektiv 100 umfasst eine objektseitig angeordnete Frontgruppe I, eine bildseitig angeordnete rückwärtige Gruppe III, eine objektseitig der rückwärtigen Gruppe III angeordnete Aperturblende A und eine zwischen der Frontgruppe 1 und der Aperturblende A angeordnete Fokussiergruppe II. Die Frontgruppe 1 umfasst eine erste Linse 1 mit einer objektseitigen Fläche 11 und einer bildseitigen Fläche 12. Die erste Linse 1 der Frontgruppe 1 ist starr angeordnet und relativ zu einem Gehäuse des Objektivs 100 nicht beweglich. Die erste Linse 1 ist als negative Meniskuslinse ausgebildet, wobei ihre objektseitige Fläche 11 einen größeren Krümmungsradius aufweist als ihre bildseitige Fläche 12.
Die Fokussiergruppe II besteht bei der gezeigten Ausführungsform aus einer einzelnen, hier als zweite Linse 2 bezeichneten Linse mit einer objektseitigen Oberfläche 21 und einer bildseitigen Oberfläche 22. Die zweite Linse 2 ist als Bikonvexlinse ausgebildet, wobei ihre objektseitige Fläche 21 einen größeren Krümmungsradius aufweist als ihre bildseitige Fläche 22. Die zweite Linse 2 ist axial verschieblich angeordnet und vorzugsweise motorisch angetrieben.
Die rückwärtige Gruppe III weist eine dritte Linse 3 mit einer objektseitigen Fläche 31 und einer bildseitigen Fläche 32, eine vierte Linse 4 mit einer objektseitigen Fläche 41 und einer bildseitigen Fläche 42 sowie eine fünfte Linse 5 mit einer objektseitigen Fläche 51 und einer bildseitigen Fläche 52 auf. Die Linsen 3, 4 und 5 der rückwärtigen Gruppe III sind starr zueinander sowie starr zu der Frontgruppe I und zur Aperturblende A angeordnet. Die dritte Linse 3 ist als positive Meniskuslinse ausgebildet, deren objektseitige Fläche 31 von der Objektseite her gesehen konvex ausgebildet. ist Die vierte Linse 4 ist als plankonkave Linse ausgebildet, deren plane Seite 41 die Bildseite ist und deren konkave Seite 42 zum Objekt gewandt ist.
Die fünfte Linse 5 ist als weitere positive Meniskuslinse ausgebildet. Sie stellt die Abschlusslinse des Objektivs dar. Ihre objektseitige Fläche 51 ist konkav ausgebildet. Die bildseitige Oberfläche 52 ist konvex ausgebildet. Alternativ zur Meniskus-Variante kann die objektseitige Fläche 51 auch plan ausgebildet sein, so dass die Abschlusslinse 5 dann eine Plankonvexlinse ist. Die bildseitige Oberfläche 51 ist als Asphäre ausgebildet, so dass ein großer Teil der durch die Linsen 1 bis 4 entstehenden Abbildungsfehler korrigiert werden kann. Die asphärische Oberfläche 51 kann lokal sowohl konvexe als auch konkave Bereiche aufweisen. Eine durch die Oberfläche 51 gelegte sphärische Ausgleichsfläche weist jedoch stets einen Krümmungsradius von zumindest 350 Millimetern auf.
Aufgrund des realisierten Innenfokussierungs-Prinzips ist der Abstand der Frontgruppe I und der rückwärtigen Gruppe III zueinander und zur Bildebene 200 konstant, wohingegen der Abstand der zweiten Linse 2 der Fokussiergruppe II zur Bildebene 200 variabel ist. Insbesondere führt eine Verschiebung der zweiten Linse 2 in Richtung der Frontgruppe I zu einer Scharfstellung von weiter entfernten Objekten auf die Bildebene 200 und eine Verschiebung der zweiten Linse 2 in Richtung der Aperturblende A zu einer Scharfstellung von näher gelegenen Objekten auf die Bildebene 200.

Eine bevorzugte konkrete Ausgestaltung eines Objektivs 100 gemäß 1 ist in Tabelle 1 wiedergegeben. Alle hier und im Folgenden angegebenen Zahlenwerte sind als auf die letzte angegebene Nachkommastelle gerundet zu verstehen. Sie beziehen sich im Fall des Krümmungsradius auf die jeweils in der ersten Spalte angegebene Fläche und im Fall des Abstandes, des Brechungsindexes und der Abbe-Zahl auf den Bereich zwischen der jeweils in der ersten Spalte angegebenen und der bildseitig nächstgelegenen Fläche. Das Vorzeichen des Krümmungsradius ist jeweils positiv für objektseitig konvexe und negativ für bildseitig konvexe Krümmungen gewählt.

Fläche	Krümmungsradius [mm]	Abstand [mm]	Brechungsindex	Abbe-Zahl
11	97,44	2,0	1,6074	56,65
12	12,369	16,5–19,25
21	29,97	3,5	1,5168	64,17
22	–23,84	6,0–3,25
A	∞	1,0
31	11,14	2,0	1,5168	64,17
32	14,82	6,36
41	–12,135	1,2	1,8466	23,83
42	∞	0,4
51 (asp)	–423,65	3,0	1,7949	45,29
52	–11,624	25,01

Tabelle 1

In der obigen Tabelle 1 ist die asphärisch ausgestalteten Fläche 51 mit „asp” gekennzeichnet. Es handelt sich dabei um die objektseitige Oberfläche der Abschlusslinse 5. Hier bezieht sich der angegebene, negative Krümmungsradius der objektseitigen Fläche 51 auf deren Zentralbereich. Die Asphärenkoeffizienten sind bevorzugt wie folgt ausgestaltet.
51: A = –1,0679 × 10^–4, B = –2,4247 × 10^–8, C = 2,549 × 10^–9
Aufgrund der axialen Verschiebbarkeit der zweiten Linse 2 ändern sich die Abstände ihrer Flächen 21, 22 relativ zu den nächstbenachbarten Flächen mit der Fokussiereinstellung. Insbesondere variiert der Abstand zwischen der ersten Linse 1 und der zweiten Linse 2 zwischen 16,5 Millimeter für Einstellung „∞” und 19,25 Millimeter für die Einstellung auf den geringsten Arbeitsabstand, nämlich insbesondere 250 Millimeter. Der Abstand zwischen der zweiten Linse 2 und der Aperturblende A variiert entsprechend zwischen 6,0 Millimeter für die Einstellung „∞” und 3,25 Millimeter für die Einstellung auf den geringsten Arbeitsabstand.
Ein derartiges Objektiv weist eine Brennweite zwischen 20,40 Millimeter (Einstellung „∞”) und 17,98 Millimeter (Einstellung „geringster Arbeitsabstand”), eine Blendenzahl zwischen 2,8 (Einstellung „∞”) und 2,7 (Einstellung „geringster Arbeitsabstand”) und einen Bildwinkel zwischen 70,4 Grad (Einstellung „∞”) und 75,8 Grad (Einstellung „geringster Arbeitsabstand”) auf. Die Gesamtlänge des Objektivs beträgt 41,96 Millimeter und die Bildhöhe 14,4 Millimeter.
Die 2 und 3 zeigen die entsprechenden Abbildungsfehler, nämlich 2 für die Fokussiereinstellung „∞” und 3 für die Fokussiereinstellung „geringster Arbeitsabstand”. Die Teilfiguren a) zeigen dabei jeweils die sphärische Aberration in Prozent für die Fraunhofer-Linien d, c und g, die Teilfiguren b) zeigen jeweils den Astigmatismus in der Sagittalebene (S) und der Meridionalebene (M) und die Teilfiguren c) jeweils die Verzeichnung. Die Zahlenangaben auf der x-Achse sind Prozentangaben. Die y-Achse repräsentiert den halben Bildwinkel ausgehend von der optischen Achse. Man erkennt die verhältnismäßig geringen Abbildungsfehler, die das erfindungsgemäße Objektiv bekannten Objektiven aufgrund seiner Kompaktheit überlegen machen.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Objektivs 100'. Der grundlegende Aufbau ist der gleiche wie bei der Ausführungsform von 1, daher soll bei der Beschreibung von 4 lediglich auf die wesentlichen Unterschiede zu 1 eingegangen werden. Im übrigen wird auf das oben Gesagte verwiesen. Dies gilt insbesondere auch für die im Zusammenhang mit 1 eingeführten und auch in 4 verwendeten Bezugszeichen. Der grundlegende Aufbau der Ausführungsform von 4 zeichnet sich gegenüber dem grundlegenden Aufbau der Ausführungsform von 1 in erster Linie durch einen veränderten Aufbau der rückwärtigen Gruppe III auf. Anders als in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind nicht drei einzelne, unverkittete Einzellinsen vorhanden, sondern die dritte Linse 3 und die vierte Linse 4 bilden ein Kittglied, das von der fünften Linse 5 ergänzt wird, so dass die rückwärtige Gruppe III auch gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels aus drei optischen Einzelelementen besteht. Die dritte Linse 3 mit ihren Oberflächen 31 und 32 ist dabei als Bikonkavlinse ausgebildet. Die Krümmungsradien der objektseitigen Oberfläche 31 und der bildseitigen Oberfläche 32 sind betragsmäßig sehr ähnlich, wobei die bildseitige Oberfläche 32 einen etwas kleineren Krümmungsradius aufweist. Die vierte Linse 4 mit den Oberflächen 41 und 42 ist als Bikonvexlinse ausgestaltet. Ihre bildseitige Oberfläche 42 weist einen geringeren Krümmungsradius auf als ihre objektseitige Oberfläche 41.
Die fünfte Linse 5 ist ebenfalls als Bikonvexlinse ausgeführt, wobei die Linse deutlich größere Krümmungsradien aufweist, so dass ihre Oberflächen in der Figur nahezu plan erscheinen. Die Abschlusslinse 5 weist wie auch im Ausführungsbeispiel gemäß der
1 bis 3 eine asphärische Oberfläche auf. Diese ist allerdings abweichend von dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel die bildseitige Oberfläche 52 der fünften Linse 5 und nicht die objektseitige Oberfläche 51.

Bevorzugte Werte für die konkrete Gestaltung eines Objektivs der Ausführungsform gemäß 4 lauten wie folgt:

Fläche	Krümmungsradius [mm]	Abstand [mm]	Brechungsindex	Abbe-Zahl
11	5,09	0,35	1,8640	40,58
12	2,328	3,75–3,63
21	4,028	0,6	1,8640	40,58
22	–9,144	0,2–0,32
A	∞	1,1
31	–2,384	0,3	1,9020	25,10
32	2,893	0
41	–2,893	1,0	1,8640	40,58
42	–2.728	0,05
51	65,846	0,4	1,8640	40.58
52 (asp)	–35,231	3,92

Tabelle 2

In der obigen Tabelle 2 ist die asphärisch ausgestalteten Fläche 52 mit „asp” gekennzeichnet. Es handelt sich dabei um die bildseitige Oberfläche der Abschlusslinse 5. Auch hier bezieht sich der angegebene, negative Krümmungsradius der objektseitigen Fläche 52 auf deren Zentralbereich. Die Asphärenkoeffizienten sind bevorzugt wie folgt ausgestaltet.
52: A = 7,6609865 × 10^–3, B = 4,484812 × 10⁴, C = 1,561229 × 10^–4
Aufgrund der axialen Verschiebbarkeit der zweiten Linse 2 ändern sich die Abstände ihrer Flächen 21, 22 relativ zu den nächstbenachbarten Flächen mit der Fokussiereinstellung.
Insbesondere variiert der Abstand zwischen der ersten Linse 1 und der zweiten Linse 2 zwischen 3,75 Millimeter für Einstellung „∞” und 3,63 Millimeter für die Einstellung auf den geringsten Arbeitsabstand, nämlich insbesondere 250 Millimeter. Der Abstand zwischen der zweiten Linse 2 und der Aperturblende A variiert entsprechend zwischen 0,20 Millimeter für die Einstellung „∞” und 0,32 Millimeter für die Einstellung auf den geringsten Arbeitsabstand.
Ein derartiges Objektiv weist eine Brennweite zwischen 3,20 Millimeter (Einstellung „∞”) und 3,28 Millimeter (Einstellung „geringster Arbeitsabstand”), eine Blendenzahl zwischen 2,0 (Einstellung „∞”) und 1,97 (Einstellung „geringster Arbeitsabstand”) und einen Bildwinkel zwischen 88 Grad (Einstellung „∞”) und 84 Grad (Einstellung „geringster Arbeitsabstand”) auf. Es wird somit deutlich, dass sich außergewöhnlich kompakte Objektive realisieren lassen, die dennoch gute Werte für Bildwinkel, Blendenzahl und Abbildungsfehler aufweisen. Zum Scharfstellen muss die aus der zweiten Linse 2 bestehende Fokussiergruppe II lediglich um maximal 0,12 Millimeter verfahren werden.
Hieraus resultiert eine besonders schnelle Fokussierung, die bekannten Objektiven überlegen ist. Die Gesamtlänge des Objektivs beträgt 7,76 Millimeter und die Bildhöhe 3,0 Millimeter. Das Objektiv ist also äußerst kompakt und besonders für mobile Anwendungen geeignet.
Die 5 und 6 zeigen die entsprechenden Abbildungsfehler analog zu den 2 und 3. Es lässt sich erkennen, dass die Ausführungsform gemäß 4, also mit dem die Linsen 3 und 4 umfassenden Kittglied (34), deutlich verringerte Abbildungsfehler insbesondere beim Astigmatismus und der Verzeichnung zeigt. 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 ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere steht dem Fachmann die Verwendung des erfindungsgemäßen Objektivs für unterschiedliche fotografische Apparate, wie Fotoapparate mit Wechsel- oder Festobjektiv, Videokameras, Camcorder etc. offen. Auch eine Beschränkung hinsichtlich irgendwelcher spezieller Ausführungsformen von Bildauffangelementen in der Bildebene, z. B. optoelektronische Bilddetektoren, Rollenfilme etc. liegt im Hinblick auf die breite Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung nicht vor.
Bezugszeichenliste

1: erste Linse
11: objektseitige Fläche der ersten Linse
12: bildseitige Fläche der ersten Linse
2: zweite Linse
21: objektseitige Fläche der zweiten Linse
22: bildseitige Fläche der zweiten Linse
3: dritte Linse
31: objektseitige Fläche der dritten Linse
32: bildseitige Fläche der dritten Linse
34: Kittglied
4: vierte Linse
41: objektseitige Fläche der vierten Linse
42: bildseitige Fläche der vierten Linse
5: fünfte Linse
51: objektseitige Fläche der fünften Linse
52: bildseitige Fläche der fünften Linse
100: Objektiv
100': Objektiv
200: Bild

Claims

Fotografisches Weitwinkelobjektiv (100, 100') mit Innenfokussierung, umfassend drei Linsengruppen (I, II, III), nämlich – eine in sich starre, objektseitig fest angeordnete Frontgruppe (I) negativer Brechkraft, – eine in sich starre, rückwärtige Gruppe (III) positiver Brechkraft, die bildseitig einer Aperturblende (A) fest angeordnet ist, und – eine axial bewegbare, zwischen der Frontgruppe (I) und der Aperturblende (A) angeordnete und aus einem optischen Einzelelement (2) bestehende Fokussiergruppe (II) positiver Brechkraft, durch deren Axialverschiebung die Scharfstellungsentfernung variierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontgruppe (I) aus genau einem optischen Einzelelement (1) besteht.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das optische Einzelelement der Frontgruppe (I) als eine negative Meniskuslinse (1) ausgebildet ist.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtige Gruppe (III) genau drei unverkittete optische Einzelelemente aufweist.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtige Gruppe (III) in einer Anordnung von ihrem objektseitigen zu ihrem bildseitigen Ende eine positive Meniskuslinse (3), eine plankonkave Linse (4) und eine weitere positive Meniskuslinse (5) aufweist.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Oberfläche (31) der positiven Meniskuslinse (3) zur Objektseite gewandt ist.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach Anspruch 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Oberfläche (51) der weiteren positiven Meniskuslinse (5) zur Objektseite gewandt ist.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtige Gruppe (III) objektseitig ein Kittglied (34) und bildseitig ein weiteres optisches Einzelelement (5) aufweist.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtige Gruppe (III) in einer Anordnung von ihrem objektseitigen zu ihrem bildseitigen Ende eine Bikonkavlinse (3), eine mit dieser verkittete Bikonvexlinse (4) und eine weitere Bikonvexlinse (5) aufweist.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der optischen Einzelelemente der rückwärtigen Gruppe (III) eine asphärische Oberfläche (51, 52) aufweist.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die asphärische Oberfläche (51, 52) an dem bildseitig letzten Einzelelement (5) der rückwärtigen Gruppe (III) ausgebildet ist.
Weitwinkelobjektiv (100, 100') nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass von allen Oberflächen der optischen Elemente genau eine Oberfläche (51, 52) asphärisch ausgebildet ist.