DE102016004455A1

DE102016004455A1 - Optisches Linsensystem für eine afokale Weitwinkel-Vorsatzoptik vor ein Kameramodul

Info

Publication number: DE102016004455A1
Application number: DE102016004455.1A
Authority: DE
Inventors: Vladan Blahnik; Henning Mehnert
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2017-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Linsensystem für eine afokale Weitwinkel-Vorsatzoptik vor ein Kameramodul eines elektronischen Endgeräts, bestehend im Wesentlichen aus einer ersten objektseitigen Linseneinheit und einer zweiten bildseitigen Linseneinheit, wobei die erste Linseneinheit zumindest eine sphärische Linsenoberfläche sowie eine insgesamt negative Brechkraft und die zweite Linseneinheit zumindest eine asphärische Linsenoberfläche sowie insgesamt eine positive Brechkraft aufweist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optisches Linsensystem für eine afokale Weitwinkel-Vorsatzoptik vor ein Kameramodul eines elektronischen Endgeräts.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Heutzutage sind viele mobile elektronische Endgeräte wie beispielsweise Handys, persönliche digitale Assistenten („PDA”) oder Tablets mit einem oder mehreren kompakten Kameramodulen ausgestattet. Diese Kameramodule werden für die verschiedensten Zwecke eingesetzt wie beispielsweise für das Erstellen von Portraitaufnahmen, das Einlesen von Barcodes oder für das Aufnehmen von Videosequenzen. Viele dieser kompakten Kameramodule weisen eine niedrige Standardauflösung zwischen 0.3 Megapixeln („MP”, entsprechend einer VGA-Auflösung) und 3 MP auf. Seit einigen Jahren werden verstärkt hochauflösende Kameramodule mit 5 MP, 8 MP oder 12 MP mit steigenden Marktanteilen verwendet. Alle diese Kameramodule besitzen in der Regel eine feste Brennweite, da eine Mechanik zur Brennweitenverstellung aufgrund der geringen Bautiefen aufwändig und mit hohen Kosten verbunden wäre.
Die feste Brennweite stellt bei gelegentlichen fotografischen Aufgabenstellungen eine empfindliche Beschränkung dar. Insbesondere bei der Aufnahme großformatiger Bauwerke oder bei Landschaftsaufnahmen besteht oftmals der Wunsch nach einem größeren Bildwinkel. Die bekannten Kameramodule weisen üblicherweise einen Bildwinkel von 75° – über die gesamte Diagonale im Objektraum angegeben – auf und sind mit einer Vorderblende meist objektseitig vor der ersten Linse, in seltenen Fällen direkt nach dem ersten Linsenelement ausgelegt.
Um diesem Umstand abzuhelfen, sind am Markt entsprechende Weitwinkelvorsätze, auch -konverter genannt, erhältlich. Diese Weitwinkelvorsätze sind als afokale Vorsatzoptik ausgelegt. Dies bedeutet, dass die Brennweite der Vorsatzoptik unendlich groß ist. Damit wird gewährleistet, dass eine fokussierte Abbildung bei einer Objektentfernung von unendlich erhalten bleibt. Gleichzeitig kann die notwendige Fokussierung weiterhin mit dem Kameramodul durchgeführt werden. Üblicherweise werden afokale Vorsatzoptiken mit einem Vergrößerungsfaktor charakterisiert. So bedeutet ein Vergrößerungsfaktor „0,6×”, dass die Brennweite des Gesamtsystems, bestehend aus Vorsatzoptik und Kameramodulobjektiv, um einen Faktor 0,6 reduziert wird gegenüber der Brennweite des Kameraobjektivs allein. Damit wird der entsprechende Bildwinkel vergrößert.
Die im Markt erhältlichen Weitwinkelvorsätze leiden unter einer teils sehr erheblichen Verschlechterung der Abbildungsleistung zum Rand des Bildfeldes, was sich bereits bei unvergrößerter Betrachtung als störend darstellt. Die Verschlechterung der Abbildungsleistung betrifft insbesondere die sogenannten Asymmetriefehler, d. h. Koma, Verzeichnung und Astigmatismus. Hinzu kommen Abbildungsverschlechterungen durch eine Dezentrierung oder Verkippung der Vorsatzoptik gegenüber der optischen Achse des Kameramoduls.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches Linsensystem für eine afokale Weitwinkel-Vorsatzoptik vor ein Kameramodul eines elektronischen Endgeräts anzugeben, das die genannten Nachteile vermeidet und insbesondere als afokale Vorsatzoptik im Zusammenspiel mit der Optik des Kameramodulobjektivs eine gleichmäßig hohe Bildleistung über das gesamte Bildfeld aufweist.
Es ist außerdem eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches Linsensystem für eine afokale Weitwinkel-Vorsatzoptik vor ein Kameramodul eines elektronischen Geräts anzugeben, das eine vom Nutzer akzeptable Größe von beispielsweise 40 mm Durchmesser und 30 mm Baulänge nicht überschreitet und besonders kostenoptimiert konstruiert ist.
Die Aufgabe wird durch ein optisches Linsensystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße optische Linsensystem ist für eine afokale Weitwinkel-Vorsatzoptik vor ein Kameramodul beispielsweise eines elektronischen Endgeräts geeignet. Ein solches Kameramodul kann auch beispielsweise in einem industriellen Umfeld, beispielsweise an einem Roboterarm, zum Einsatz kommen. Das Kameramodul eines solchen elektronischen Endgeräts weist in der Regel ein abbildendes Objektiv auf.
Die Weitwinkel-Vorsatzoptik ist dazu geeignet, vor das Kameramodul befestigt zu werden, um den Bildwinkel des Gesamtsystems aus Vorsatzoptik und Kameramodul, gegenüber dem Kameramodul allein, zu vergrößern und besteht im Wesentlichen aus einer ersten objektseitigen Linseneinheit und einer zweiten bildseitigen Linseneinheit, wobei die erste Linseneinheit zumindest eine sphärische Linsenoberfläche sowie eine insgesamt negative Brechkraft und die zweite Linseneinheit zumindest eine asphärische Linsenoberfläche sowie insgesamt eine positive Brechkraft aufweist.
Der Ausdruck „besteht im Wesentlichen aus” bedeutet hier und im übrigen Teil der Beschreibung und der Ansprüche, dass das optische Linsensystem zusätzlich zu den oben als Bestandteil erwähnten Linsen oder Linseneinheiten auch Linsen, die praktisch keine Brechkraft aufweisen, andere optische Elemente als Linsen wie eine Blende, eine Maske, eine Glasabdeckung oder/und einen Filter, mechanische Komponenten wie Linsenflansche, einen Linsentubus, ein Bildgebungselement oder/und einen Kameraverwacklungs-Korrekturmechanismus umfassen kann.
Durch die erfindungsgemäße bildseitige Anordnung der zweiten Linseneinheit mit positiver Brechkraft und einer asphärischen Linsenoberfläche – also im hinteren Teil des Linsensystem können drei Effekte vorteilhaft synergistisch kombiniert werden.
Durch die bildseitige Anordnung kann einerseits der freie Durchmesser der Asphäre klein gehalten und damit die zweite Linseneinheit kostenoptimiert gefertigt werden. Gleichzeitig erfolgt durch die bildseitige Anordnung der asphärischen Oberfläche ein effektiver weil feldnaher Eingriff. Somit können Bildfehler wie Verzeichnung, Koma oder Astigmatismus gemäß der Seidelschen Bildfehlertheorie 3. Ordnung beseitigt werden und die Bildleistung insbesondere am Bildrand erheblich verbessert werden.
Schließlich verbessert die bildseitige Anordnung der zweiten Linseneinheit die Dezentrierempfindlichkeit des optischen Linsensystems bezüglich des elektronischen Endgeräts und erleichtert somit die Anbringung des Linsensystems.
Der Aufbau eines solchen afokalen optischen Systems ist gemäß dem Galilei-Typ. Aufgrund der gewünschten Afokalität gilt für den Abstand d der mindestens zwei Linseneinheiten:
d = f₁ + f₂, wobei f₁, f₂ die Brennweiten der beiden Linseneinheiten bezeichnet.
Der Vergrößerungsfaktor ist gegeben durch das Verhältnis
sodass sich die Gesamtbrennweite aus Vorsatzoptik und Kameramodul wie folgt ergibt:
Das optische Linsensystem für eine Weitwinkel-Vorsatzoptik mit einem Vergrößerungsfaktor kleiner 1 hat demnach die Struktur –/+.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Linseneinheit zumindest eine objektseitige sphärische Linsenoberfläche und eine bildseitige sphärische Oberfläche aufweist. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die erste Linseneinheit ausschließlich sphärische Oberflächen aufweist. Sphärische Oberflächen sind einfach in der Fertigung, was eine kostengünstige Herstellung des Linsensystems ermöglicht.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Linseneinheit bildseitig eine asphärische Oberfläche und/oder objektseitig eine sphärische Oberfläche aufweist. Beispielsweise kann objektseitig eine sphärische Oberfläche und bildseitig eine asphärische Oberfläche vorgesehen sein. Die bildseitige Anordnung der Asphäre folgt der bereits oben erwähnten Idee der möglichst bildseitigen Anordnung der asphärischen Elemente.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Linseneinheit im Wesentlichen aus einer Linsengruppe besteht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Linsengruppe der zweiten Linseneinheit im Wesentlichen aus einer Linse besteht. Die Ausgestaltung der zweiten Linseneinheit als eine einzige Linse dient insbesondere dazu, die Anforderung einer möglichst kurzen Baulänge des gesamten Linsensystems zu erfüllen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die die erste Linseneinheit im Wesentlichen aus einer ersten, einer zweiten und einer dritten Linsengruppe besteht. Insbesondere kann die erste Linsengruppe der ersten Linseneinheit im Wesentlichen aus einer meniskusförmigen Linse und/oder die zweite Linsengruppe der ersten Linseneinheit im Wesentlichen aus einer plankonvexen Linse und/oder die dritte Linsengruppe der ersten Linseneinheit im Wesentlichen aus einer meniskusförmigen Linse bestehen. Mittels dreier Linsengruppen, die insgesamt eine negative Brechkraft aufweisen, kann die erforderliche Vergrößerung des Bildwinkels, gegebenenfalls auch ausschließlich mit sphärischen Oberflächen, erreicht werden. Bevorzugt sind die Krümmungsradien der sphärischen Linsenoberflächen positiv.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die freien Durchmesser von in den Linseneinheiten befindlichen Linsenelementen von der Objektseite zu der Bildseite abnehmen. Aufgrund des bereits sehr hohen Bildwinkels von 75° des Kameramoduls ist es zur Reduzierung von Bildfehlern notwendig, dass Randstrahlen, die das Linsensystem verlassen und in das Kameramodulobjektiv eintreten, unter einem großen Winkel von ca. 37° zur optischen Achse auf die Kameramoduloptikpupille treffen. Dieses notwendige Pupillenmatching zur Eintrittspupille der Kameramoduloptik bedingt, dass die Linsengrößen zum objektseitigen Bereich der Vorsatzoptik sehr viel größer werden als in der Nähe zur Kameramoduloptik. Um dies zu erreichen, vergrößern sich die freien Linsendurchmesser vom bildseitigen Bereich des Linsensystems zum objektseitigen Bereich.
Gleichzeitig ist der maximale Linsendurchmesser der Vorsatzoptik eine wichtige Randbedingung, da eine sehr große Vorsatzoptik unter Umständen für den Nutzer unattraktiv ist. Beispielsweise kann eine Beschränkung der Linsendurchmesser auf kleiner gleich 40 mm und eine Beschränkung der Baulänge auf kleiner gleich 30 mm bestehen, was zur Folge hat, dass nur eine geringe Anzahl von Linsen wie beispielsweise 4–5 für die Korrektur der Bildfehler verwendet werden kann.
Es wurde erkannt, dass bei einer Vorsatzoptik, für die das Linsensystem bestimmt ist, es nicht möglich ist, die Lage einer Blende hinsichtlich der Verringerung von Asymmetriefehlern zu optimieren, da die Blende durch das Kameramodul von vornherein festgelegt ist. Ferner wurde festgestellt, dass moderne Handyoptiken in der Regel beugungslimitiert sind, d. h. Bildfehler spielen für die Systemleistung eine untergeordnete Rolle und die Abbildung ist nahezu verzeichnungsfrei (< 1%). Folglich schlagen sich Bildfehler des Linsensystems für eine Vorsatzoptik direkt in der Bildleistung des Gesamtsystems nieder. Um Asymmetriefehler wie Koma oder Verzeichnung, die durch die Brechkraft Verteilung und die Lage der Pupille bedingt sind, zu beseitigen, haben die Erfinder erkannt, dass unter der Randbedingung einer geringen Anzahl an Linsen (4–5) der bloße Einsatz von sphärischen Oberflächen nicht ausreichend ist. Die erwähnte Anordnung der asphärischen Oberfläche soweit bildseitig wie möglich hält die die Kosten bei der Herstellung asphärischer Linsen niedrig, da der Linsendurchmesser im vorderen Bereich des Linsensystems erheblich größer ist als bildseitig. Die genaue Position der asphärischen bildseitigen Linse kann so gewählt werden, dass eine effektive feldnahe Wirkung erreicht werden kann und somit feldabhängige Bildfehler gut korrigiert werden können.
Die Aufgabe wird auch durch ein Abbildungssystem mit einem Linsensystem gemäß der oben stehenden Beschreibung gelöst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige
Figur einen Linsenschnitt einer Ausführungsform eines optischen Linsensystems für eine afokale Weitwinkel-Vorsatzoptik.
BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Die einzige Figur zeigt eine Ausführungsform eines optischen Linsensystems 10 in einem maßstabsgetreuen Linsenschnitt. Zusätzlich zu dem Linsenschnitt ist in einer schematischen Darstellung ein Deckglas 11, repräsentiert durch eine ideale plane Oberfläche 111, ein Kameramodul 12 mit einem Kameraobjektiv 121, repräsentiert durch eine ideale Linse 122, und einer Sensorfläche 123 dargestellt.
Das hier als Ausführungsform beschriebene Linsensystem 10 für eine Weitwinkel-Vorsatzoptik für das Kameramodul 12 ist als vierlinsiges Linsensystem aufgebaut und weist entlang einer zentralen optischen Achse A eine erste Linseneinheit LE1 mit einer ersten Linse 14, einer zweiten Linse 16 und einer dritten Linse 18 sowie eine zweite Linseneinheit LE2 mit einer vierten Linse 20 auf. Die Abfolge der Brechkraft der Linseneinheiten LE1, LE2 von der Objektseite zu der Bildseite ist –/+. Das Linsensystem 10 selbst besitzt keine Blende. Das Kameramodul 12 hingegen weist eine objektseitig angeordnete Vorderblende auf. Es handelt sich typischerweise um eine Festbrennweite mit FOV ≈ 75° (FOV = „Field of View”, Bildwinkel = volle Diagonale Objektraum). Der Durchmesser der Eintrittspupille kann beispielsweise 1,5–2 mm betragen. Die in der 1 gezeigten Aperturen oder Blenden stellen nicht notwendigerweise Größe oder Form derselben dar, sondern geben die Position der Blende entlang der optischen Achse A an.
Der Aufbau des Linsensystems 10 wird nun von links nach rechts, also von Objektseite zu Bildseite, beschrieben. Die objektseitig erste Linse ist eine meniskusförmige erste Linse 14 mit insgesamt negativer Brechkraft. Die erste Linse 14 ist aus einer ersten Glasart, hier beispielweise H-ZLAF2, gefertigt und weist objektseitig eine konvexe erste Oberfläche 141 und bildseitig eine konkave zweite Oberfläche 142 auf.
Die konvexe Oberfläche 141 ist sphärisch und besitzt einen Krümmungsradius, der beispielsweise zwischen 29,30 mm und 35,81 mm, bevorzugt bei 32,55105 mm liegen kann. Der freie Durchmesser der ersten Oberfläche 141 beträgt zwischen 28,80 mm und 35,20 mm, bevorzugt 32,00008 mm.
Grundsätzlich gilt jedoch, dass optische Systeme wie das hier beschriebene proportional vergrößert oder verkleinert werden können, beispielsweise zur Anpassung an eine andere Bildgröße aufgrund einer anderen Sensorgröße, und somit die hier angegebenen Radien, Durchmesser, Dicken und Abstände lediglich beispielhaft zu verstehen sind.
Der Krümmungsradius der konvexen objektseitigen Oberfläche 141 ist größer als der Radius der ebenfalls sphärischen konkaven Oberfläche 142, welcher beispielsweise zwischen 11,50 mm und 14,05 mm, bevorzugt bei 12,7739 mm liegen kann. Der freie Durchmesser der zweiten konkaven Oberfläche 142 beträgt zwischen 20,68 mm und 25,28 mm, bevorzugt 22,98082 mm.
Bei einer Ausführungsform kann der Radius der konvexen Oberfläche 141 mehr als doppelt so groß wie der Radius der konkaven Oberfläche 142, beispielsweise 2,5 mal so groß, sein.
Der Abstand des Scheitelpunkts der bildseitigen Oberfläche 142 von dem Scheitelpunkt der objektseitigen Oberfläche 141 kann beispielsweise zwischen 2,70 mm und 3,30 mm, bevorzugt bei 3,00 mm liegen.
Die erste Linse 14 ist in dieser Ausführungsform Teil der ersten Linseneinheit LE1. Die erste Linseneinheit LE1 umfasst weiter eine zweite Linse 16, die plankonkav mit insgesamt positiver Brechkraft ausgebildet ist. Die zweite Linse 16 ist aus einer anderen Glasart als die erste Linse 14 gefertigt, in diesem Ausführungsbeispiel aus ZF7L, und weist objektseitig eine konvex gekrümmte erste Oberfläche 161 und bildseitig eine plane Oberfläche 162 auf. Die konvexe erste Oberfläche 161 der zweiten Linse 16 ist von der zweiten konkaven Oberfläche 142 der ersten Linse 14 durch einen Luftraum getrennt, der zwischen 4,85 mm und 5,92 mm, bevorzugt bei 5,383802 mm liegen kann.
Die konvex gekrümmte erste Oberfläche 161 der zweiten Linse 16 ist sphärisch und weist einen Krümmungsradius auf, der größer als der Krümmungsradius der ersten Oberfläche 141 der ersten Linse 14 ist.
Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform der Radius der ersten Oberfläche 161 der zweiten Linse 16 um knapp 10% größer als der Radius der ersten Oberfläche 141 der ersten Linse 14 sein.
Der Krümmungsradius der ersten Oberfläche 161 der zweiten Linse 16 liegt zwischen 32,11 mm und 39,25 mm, bevorzugt bei 35,68196 mm. Mit den gewählten Radien und Abständen der beschriebenen beiden Oberflächen 142, 161 ergibt sich, dass die erste Oberfläche 161 der zweiten Linse 16 gewissermaßen innerhalb des Hohlraums zu liegen kommt, der durch die konkave Oberfläche 142 der ersten Linse 14 gebildet wird. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung der beiden Linsen 14, 16. Entsprechend ist auch der freie Durchmesser der ersten Oberfläche 161 der zweiten Linse 16 nur geringfügig kleiner als der freie Durchmesser der zweiten Oberfläche 143 der ersten Linse 14.
Bei einer Ausgangsform kann vorgesehen sein, dass der freie Durchmesser der zweiten Oberfläche 142 der ersten Linse 14 gleich dem freien Durchmesser der ersten Oberfläche 161 der zweiten Linse 16 ist oder das 1,03-fache desselben beträgt.
Der Abstand der planen zweiten Oberfläche 162 der zweiten Linse 16 von der konvexen ersten Oberfläche 161 beträgt zwischen 6,84 mm und 8,36 mm, bevorzugt 7,597441 mm. Der freie Durchmesser der planen zweiten Oberfläche 162 beträgt zwischen 16,06 mm und 19,63 mm, bevorzugt 17,84514 mm.
Die erste Linseneinheit LE1 weist eine weitere meniskusförmige dritte Linse 18 mit insgesamt negativer Brechkraft auf. Die dritte Linse 18 ist aus einer weiteren Glasart, hier beispielsweise H-ZLAF50D, gefertigt und weist objektseitig eine konvexe erste Oberfläche 181 und bildseitig eine konkave zweite Oberfläche 182 auf.
Die konvexe erste Oberfläche 181 ist sphärisch und besitzt einen Krümmungsradius, der beispielsweise zwischen 20,01 mm und 24,46 mm, bevorzugt bei 22,23476 mm liegen kann. Der freie Durchmesser der konvexen ersten Oberfläche 181 beträgt zwischen 14,01 mm und 17,12 mm, bevorzugt 15,56367 mm. Der Scheitelpunkt der konvexen ersten Oberfläche 181 ist zwischen 0,15 mm und 0,19 mm, bevorzugt 0,1699419 mm von der planen zweiten Oberfläche 162 der zweiten Linse 16 entfernt.
Die konkave zweite Oberfläche 182 ist sphärisch und besitzt einen Krümmungsradius, der beispielsweise bei einer Ausführungsform weniger als ein Drittel des Krümmungsradius der konvexen ersten Oberfläche 181 beträgt.
Beispielsweise liegt der Krümmungsradius der konkaven zweiten Oberfläche 182 zwischen 6,37 mm und 7,78 mm, bevorzugt bei 7,077065 mm. Der freie Durchmesser der zweiten Oberfläche 182 liegt zwischen 10,60 mm und 12,95 mm, bevorzugt bei 11,77479 mm. Der Abstand des Scheitelpunkts der konkaven zweiten Oberfläche 182 von der konvexen ersten Oberfläche 181 der dritten Linse 18 liegt zwischen 1,80 mm und 2,20 mm, bevorzugt bei 2,00 mm.
Insgesamt ergibt sich durch die Kombination der drei Linsengruppen, bestehend aus den Linsen 14, 16, 18, eine insgesamt negative Brechkraft.
Die zweite Linseneinheit LE2 besteht in der vorliegenden Ausführungsform aus einer einzigen Linsengruppe, die aus einer einzelnen vierten Linse 20 besteht. Die vierte Linse 20 ist aus einer Glasart gefertigt, die einen Brechungsindex von 1,58621 ± 0,16 und eine Abbe-Zahl von 60,62 ± 6,0 und insgesamt eine positive Brechkraft aufweist.
Die erste konvexe Oberfläche 201 ist sphärisch und weist einen Krümmungsradius auf, der zwischen 11,47 mm und 14,02 mm, bevorzugt bei 12,74472 mm liegt. Der Scheitelpunkt der ersten konvexen Oberfläche 201 der vierten Linse 20 ist zwischen 1,58 mm und 1,93 mm, bevorzugt 1,751643 mm von dem Scheitelpunkt der zweiten konkaven Oberfläche 182 der dritten Linse 18 entfernt. Bei den gewählten Radien und Abständen liegt die erste konvexe Oberfläche 201 gewissermaßen innerhalb des Hohlraums, der von der zweiten konkaven Oberfläche 182 der dritten Linse 18 gebildet wird und ermöglicht somit einen besonders kompakten Aufbau des Linsensystems 10.
Der freie Durchmesser der ersten konvexen Oberfläche 201 kann entsprechend diesem Aufbau bei einer Ausführungsform gleich dem freien Durchmesser der zweiten Oberfläche 182 der dritten Linse 18 oder um das 1,02 fache kleiner sein.
In dieser Ausführungsform liegt der freie Durchmesser der ersten konvexen Oberfläche 201 der vierten Linse 20 zwischen 10,43 mm 12,74 mm, bevorzugt bei 11,58584 mm.
Die vierte Linse 18 weist eine zweite konvexe Oberfläche 202 auf, die asphärisch ausgebildet ist. Der Scheitelpunkt der zweiten Oberfläche 202 ist von dem Scheitelpunkt der ersten konvexen Oberfläche 201 zwischen 7,20 mm und 8,80 mm, bevorzugt 8 mm entfernt. Der freie Durchmesser der zweiten konvexen Oberfläche beträgt zwischen 6,78 mm und 8,29 mm, bevorzugt 7,534169 mm.

Grundlegende Linsendaten des Linsensystems 10 für die Oberflächen („OF”) der ersten Linse 14, der zweiten Linse 16, der dritten Linse 18 und der vierten Linse 20, die entsprechenden Bezugszeichen („BZ”) als auch die entsprechenden Materialparameter der verwendeten Gläser sind in der folgenden Tabelle angegeben:

BZ	OF	Radius [mm]	Dicke bzw. Abstand [mm]	Brechungsindex n_d	Abbe-Zahl ν_d	Freier Durchmesser [mm]
	Obj.	∞	∞
111	1	00	0,7			43,00462
141	2	32,55105	3	1,80279302	46,7741	32,00008
142	3	12,7739	5,383802			22,98082
161	4	35,68196	7,597441	1,80518957	25,4712	22,33589
162	5	⁰⁰	0,1699419			17,84514
181	6	22,23476	2	1,80400514	46,5909	15,56367
182	7	7,077065	1,751643			11,77479
201	8	12,74472	8	1,586210	60,620000	11,58584
202	9	–24,41092	2,8			7,534169
	STO	∞	4			1,818
	IMA					6,144244

Die asphärischen Koeffizienten der Oberfläche 202, die sich auf die folgende Formel beziehen, sind in der nachfolgenden Tabelle als Daten aufgelistet:
In der Formel gilt:

z:: Pfeilhöhe
r:: Abstand senkrecht zur Achse A
ρ:: Scheitelkrümmung
k:: konische Konstante
A_2i:: gerade Koeffizienten des Korrekturpolynoms

OF	A₂	A₄	A₆	A₈	A₁₀	A₁₂	A₁₄	A₁₆
9	0	–0,00035759128	3,175248110^–6	–1.6858859 10^–8	0	0	0	0

Das Kameramodul 12 mit dem Kameraobjektiv 121 wird als ideale Linse 122 mit einer Blende (in obiger Tabelle als „STO” bezeichnet”) mit einem freien Durchmesser von 1,818 mm und einem Abstand von 2,8 mm von der zweiten Linsenoberfläche 202 und mit einer Brennweite von 4 mm modelliert. Als Sensorgröße wird eine Diagonale von 6,144244 mm (als „IMA” in der obigen Tabelle bezeichnet) angenommen.
Die verwendeten und genannten Glasmaterialien weisen die folgenden Materialparameter auf:

Glasart Brechungsindex n_d Abbe-Zahl ν_d

H-ZLAF2 1,80279302 46,7741

ZF7L 1,80518957 25,4712

H-ZLAF50D 1,80400514 46,5909
Die Brechungsindices und die Abbe-Zahlen sind bezüglich der d-Linie, d. h. bei einer Wellenlänge von 587,6 nm, angegeben.
Für das Kameramodul 12 wird, wie bereits einleitend angedeutet, als Objektiv eine ideale Linse 122 mit einer festen Brennweite von 4 mm, einer minimalen Objektentfernung von 80 mm und einer Blende mit 1,818 mm Durchmesser angenommen.

Claims

Optisches Linsensystem (10) für eine afokale Weitwinkel-Vorsatzoptik vor ein Kameramodul (12) eines elektronischen Endgeräts, bestehend im Wesentlichen aus einer ersten objektseitigen Linseneinheit (LE1) und einer zweiten bildseitigen Linseneinheit (LE2), wobei die erste Linseneinheit (LE1) zumindest eine sphärische Linsenoberfläche (141, 142, 161, 162, 181, 182) sowie eine insgesamt negative Brechkraft und die zweite Linseneinheit (LE2) zumindest eine asphärische Linsenoberfläche (202) sowie insgesamt eine positive Brechkraft aufweist.
Linsensystem nach Anspruch 1, wobei die erste Linseneinheit (LE1) zumindest eine objektseitige sphärische Linsenoberfläche (141) und eine bildseitige sphärische Oberfläche (182) aufweist.
Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Linseneinheit (LE1) ausschließlich sphärische Oberflächen (141, 142, 161, 162, 181, 182) aufweist.
Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Linseneinheit (LE2) bildseitig eine asphärische Oberfläche (202) und/oder objektseitig eine asphärische Oberfläche aufweist.
Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Linseneinheit (LE2) im Wesentlichen aus einer Linsengruppe (20) besteht.
Linsensystem nach Anspruch 5, wobei die Linsengruppe der zweiten Linseneinheit (LE2) im Wesentlichen aus einer Linse (20 besteht.
Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Linseneinheit (LE1) im Wesentlichen aus einer ersten (14), einer zweiten (16) und einer dritten (18) Linsengruppe besteht.
Linsensystem nach Anspruch 7, wobei die erste Linsengruppe der ersten Linseneinheit (LE1) im Wesentlichen aus einer meniskusförmigen Linse (14) besteht und/oder die zweite Linsengruppe der ersten Linseneinheit (LE1) im Wesentlichen aus einer plankonvexen Linse (16) und/oder die dritte Linsengruppe der ersten Linseneinheit (LE1) im Wesentlichen aus einer meniskusförmigen Linse (18) besteht.
Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Krümmungsradien der sphärischen Linsenoberflächen (141, 142, 161, 162, 181, 182) positiv sind.
Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die freien Durchmesser von in den Linseneinheiten befindlichen Linsenelementen von der Objektseite zu der Bildseite abnehmen.
Abbildungssystem mit einem Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.