DE102019118602A1

DE102019118602A1 - Objektiv mit fester Brennweite und Innenfokussierung

Info

Publication number: DE102019118602A1
Application number: DE102019118602.1A
Authority: DE
Inventors: Tanja Latzel-Dienlin
Original assignee: Leica Camera AG
Current assignee: Leica Camera AG
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2021-01-14

Abstract

Es wird ein photographisches Objektiv mit fester Brennweite und Innenfokussierung beschrieben, welches aus einer Vordergruppe (G1) und in Lichtrichtung nachfolgend einer Aperturblende (AP), einem Fokussierglied (G2) negativer Brechkraft mit zur Aperturblende (AP) gewölbten Flächen, wobei das Fokussierglied (G2) längs der optischen Achse des Objektivs verschiebbar ist und einer Hintergruppe (G3) vor einer Bildebene (IM), wobei die Vordergruppe (G1) aus drei Linsenelementen (LE1, LE2, LE3) mit insgesamt positiver Brechkraft besteht, das Radienverhältnis der in Lichtrichtung aufeinander folgenden Radien des Fokussiergliedes (G2) durch 1,1 <R1/R2<1,4 gegeben ist und die Hintergruppe (G3) aus zwei Linsenelementen (LE5, LE6) mit insgesamt positiver Brechkraft besteht und das Verhältnis der Gesamtbrennweite des Objektivs zur Brennweite der Vordergruppe (G1) im Bereich 1,0 ± 10 % liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein photographisches Objektiv mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein solcher optischer Aufbau ist für eine Endoskopanwendung aus der Druckschrift EP 3 168 668 A1 grundsätzlich bekannt, weist allerdings bildseitig und damit lichtaustrittsseitig einen telezentrischen Strahlengang auf. Die Frontlinse ist in Lichtrichtung plan-konvex. Ihr folgen ein relativ dicker Meniskus und eine konvex-konkave Einzellinse. Das Fokussierglied ist eine Meniskuslinse mit zur Aperturblende gewölbten Flächen. Die Hintergruppe besteht jeweils aus einem Kittglied mit einer positiven und einer negativen Linse und einer bikonvexen Einzellinse.
Das bekannte Objektiv soll schnell bei der Fokussierung sein und den Bildwinkel beim Fokussieren nur geringfügig verändern. Die Schärfentiefe soll für jede Objektentfernung optimal für digitale Bildaufnahme-Elemente sein.
Es ist bekannt, bei photographischen Objektiven die Baulänge beim Fokussieren auf ein Objekt konstant zu halten. Dazu wird die sogen. Innenfokussierung angewendet, bei der ein Linsenelement innerhalb des Systems entlang der optischen Achse bewegt wird. Die Bewegung erfolgt über einen Antrieb, der das Fokussierelement so verfährt, dass auch ein Autofokus realisierbar ist. Dafür ist eine schnelle und präzise Bewegung nötig, so dass der Autofokus auch im Live-View oder Video-Modus verwendet werden kann. Um einen geringen Energiebedarf zu gewährleisten, werden hauptsächlich leichte Fokussierelemente, wie z.B. Einzellinsen vorgesehen.
Zusätzlich wird eine kompakte Bauweise gewünscht, welche den Hub und die mechanischen Anforderungen an das Fokussierelement beeinflusst. Der Hub muss möglichst gering sein und der Durchmesser und die Mittendicke des Fokussierelementes sollen klein sein. Das bekannte Objektiv erzielt diese Forderungen durch einen günstigen Hub im Verhältnis zur Gesamtbrennweite des Objektivs, durch ein kleines Verhältnis der Brennweiten der Naheinstellung zur Unendlich-Einstellung und der Mittendicke des Fokussierelementes zur Gesamtbrennweite.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Fotoobjektiv konstanter Baulänge mit hoher optischer Leistung zu realisieren, bei dem unter Beibehaltung an sich bekannter Eigenschaften eine verbesserte Abbildungsleistung und Bauweise erreicht wird. Es soll insbesondere ein Objektiv mit großem Bildwinkel (Weitwinkel-Objektiv) mit relativ großem Öffnungsverhältnis realisierbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Zu den in den Ansprüchen angegebenen Lösungsmerkmalen ist zu beachten, dass beim modernen Optik-Design üblicherweise automatische Korrektionsprogramme eingesetzt werden, die in der Lage sind, aus vorgegebenen Linsenfolgen und Brechkraftverteilungen Vorschläge für funktionsfähige Objektivsysteme mit einem für eine bestimmte Aufgabe optimierten Korrektionszustand zu berechnen. Aufgrund gezielter Veränderungen der angegebenen Parameter durch den Optikdesigner wird der automatisch erreichte Korrektionszustand jeweils weiter verbessert.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 1 unter Zuhilfenahme der in der Zeichnung maßstäblich dargestellten Figuren und den zu den Figuren durch Tabellenwerte angegebenen konkreten Ausführungsbeispielen lassen sich auf diese Weise bereits die Konstruktionsdaten für Radien, Linsendicken, Linsenabstände, Brechzahlen und Abbezahlen der einzusetzenden optischen Gläser gewinnen. Bei Berücksichtigung der in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale lassen sich die Konstruktionsparameter schrittweise gezielt verbessern.
Erfindungsgemäß besteht die Vordergruppe des Objektivs dabei aus drei Linsenelementen mit insgesamt positiver Brechkraft. Die Hintergruppe wird aus zwei Linsenelementen mit insgesamt positiver Brechkraft gebildet.
Ein wesentliches Konstruktionsprinzip besteht jedoch darin, dass das Verhältnis der Gesamtbrennweite des Objektivs zur Brennweite der Vordergruppe im Bereich von 1,0 ± 10 % liegt und somit die Brennweite der Vordergruppe nahezu der Brennweite des Gesamtsystems entspricht. Vorteilhaft ist ein Brennweitenverhältnis in einem engen Bereich zwischen 0,97<f_ges/f_vord<1,07 zu wählen.
Wenn die Brechkraft des Gesamtsystems im Wesentlichen auf der Vordergruppe liegt, können mit dem Fokussierglied und der Hintergruppe hauptsächlich Aberrationen korrigiert werden. Das verringert den Aufwand der optischen Rechnung mit Hilfe automatischer Korrekturprogramme und ermöglicht eine wesentlich gezieltere Abbildungskorrektur mit Hilfe automatischer Korrekturprogramme.
Wie bereits aus der oben genannten EP 3 168 668 A1 bekannt ist, muss auf die Geometrie des Fokussiergliedes besonders geachtet werden. Beim Erfindungsgegenstand sind beide Radien des Fokussiergliedes größer 0, wobei der in Lichtrichtung erste Radius R₁ größer als der in Lichtrichtung folgende zweite Radius R₂ ist. Ihr Verhältnis zueinander ist gegeben durch 1,1 <R₁/R₂<1,4, wobei das Verhältnis des resultierenden gemittelten Radius aus den beiden Radien und der Brennweite des Fokussiergliedes im Bereich - 0,38<(R_i+R₂)/f_fok<-0,25 liegt. Zusätzlich soll gelten -0,17<R₂/f_fok<-0,10. Bei Einhaltung dieser Bedingungen werden die einfallenden Randstrahlen auf der optischen Achse so gebrochen, dass der Einfallswinkel sin α₁ an der Fläche mit dem Radius R₁ mit dem Ausfallswinkel sin α'₂ an der Fläche mit dem Radius R₂ im Verhältnis $0.60 < \frac{sin \propto_{1}}{sin \propto'_{2}} < 0.68$
steht.
Dieses Verhältnis ändert sich beim Fokussieren von der Unendlich-Einstellung zur Nah-Einstellung um maximal 1 %. Das hat vorteilhaft zur Folge, dass sich beim Fokussieren die sphärische Aberration nicht ändert, so dass die Abbildungsverhältnisse auf der optischen Achse beim Fokussieren erhalten bleiben. Außerdem wird durch die geringe Änderung der Strahlenwinkel am Fokussierglied die Änderung des Bildwinkels beim Fokussieren gering gehalten. Die erreichbare Änderung liegt bei kleiner 5 %.
Die Position des Fokuselements in Lichtrichtung direkt hinter der Aperturblende beeinflusst die Pupillenlage nur geringfügig, auch diese Bedingung trägt dazu bei, dass sich der Bildwinkel beim Fokussieren nur weniger als 5 % ändert. Als geometrisch besonders vorteilhaft hat sich ein Fokussierglied mit zueinander nahezu parallelen gewölbten Flächen erwiesen.
Erfindungsgemäß besteht die Vordergruppe bei einer Ausführungsform in Lichtrichtung aus einer negativen Frontlinse gefolgt von zwei Kittgliedern, wobei das erste Kittglied aus einer negativen mit einer positiven Linse gebildet ist und das in Lichtrichtung folgende zweite Kittglied aus einer positiven mit einer negativen Linse gebildet ist. Die der Aperturblende und dem Fokussieglied nachfolgende Hintergruppe besteht wieder vorteilhaft aus einem Kittglied und einem konvex-konkaven Meniskus mit zur Bildebene gewandter konkaver Fläche. In vorteilhafter Weise ist die Frontlinse als bikonkave Linse, mit beidseitig gewölbten Flächen ausgebildet sein.
In vorteilhafter Weise besteht bei einer alternativen Ausführungsform die Vordergruppe in Lichtrichtung aus einer negativen Einzellinse als Frontlinse, die insbesondere als bikonkave Linse, mit beidseitig gewölbten Flächen ausgebildet sein kann, gefolgt von einem Kittglied, bestehend aus einer negativen mit einer positiven Linse und einer nachfolgenden, vor der Aperturblende angeordneten bikonvexen Einzellinse. Die Hintergruppe besteht bei dieser Ausführungsform in Lichtrichtung aus einem Kittglied und einem konvex-konkaven Meniskus mit zur Bildebene konkaver Fläche.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung des oben beschriebenen Objektivs weist die Vordergruppe in Lichtrichtung eine negative Einzellinse als Frontlinse gefolgt von einem Kittglied auf. Das Kittglied bestehend aus einer negativen mit einer positiven Linse, wobei eine bikonvexe Einzellinse den Abschluss der Vordergruppe bildet. Die Hintergruppe wird in Lichtrichtung durch eine konkav-konvexe Einzellinse und einen konvex-konkaven Meniskus mit zur Bildebene konkaver Fläche gebildet. In vorteilhafter Weise ist bei dieser Ausgestaltung auch die Frontlinse als bikonkave Linse mit beidseitig gewölbten Flächen ausgebildet.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der beschriebenen Objektiv Varianten ist die in Lichtrichtung erste Fläche der Frontlinse der Vordergruppe oder die zur Bildebene gewandte konkave Fläche der letzten Linse der Hintergruppe asphärisch ausgebildet. Zur weiteren Korrektion des Objektives können auch beide Flächen asphärisch geformt sein.
Erfindungsgemäß ist das Verhältnis der Brennweite des Gesamtsystems fges zur Brennweite des Fokussiergliedes f_fok kleiner - 0,2 gewählt. Als vorteilhaft hat sich ein Verhältnis in einem Bereich zwischen -0,31<f_ges/f_fok<-0,22 herausgestellt, weitere Optimierungen sind mit einer Einschränkung auf einen Bereich zwischen - 0,29<f_ges/f_fok<-0,24 zu erreichen.
Vorteilhaft ist das Verhältnis der Brennweite des Gesamtsystems fges zur Brennweite der Hintergruppe f_hint kleiner als 0,25 zu wählen, erfindungsgemäß liegt das Verhältnis im Bereich zwischen 0,15<f_ges/f_hint<0,25.
Die vom Betrag her kleinen Verhältnisse der Brennweite des Fokussiergliedes f_fok und der Brennweite der Hintergruppe f_hint zur Brennweite des Gesamtsystems fges machen deutlich, dass die jeweiligen Brennweiten des Fokussiergliedes und der Hintergruppe im Verhältnis zur Gesamtbrennweite groß sind. Auf diese Weise können sie gezielter und vorteilhafter zur Korrektur von Aberrationen eingesetzt werden.
Die Glassorte für das Fokussierglied wird zweckmäßigerweise mit einem Brechungsindex n größer als 1,8 gewählt. Dadurch kann die Mittendicke des Fokussiergliedes verkleinert werden, so dass sich das Gewicht auf kleiner als 10g verringert. Durch die Wahl des hohen Brechungsindex im Fokuselement können für die bikonvexen Linsen im 2. und 5. Element niedrigere Brechungsindizes eingesetzt werden. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein Sonderglas eingesetzt werden, welches von seinen Eigenschaften her den Anforderungen n<1.63, v>63 und P_g,F <0.545 genügt. Auf diese Weise wird die Korrektur chromatischer Aberrationen verbessert. Mit der Formel $P_{g, F} = \frac{n_{g} n_{F}}{n_{F} - n_{C}}$
kann der Fachmann geeignete Gläser beispielsweise aus dem Abbe-Diagramm P_g,F der Firma Schott auswählen.
Sondergläser weichen in diesem Diagramm von der sogenannten Normalgeraden ab und weisen eine anomale Teildispersion auf, wobei sich das Dispersionsverhalten von dem der üblichen Glassorten unterscheidet. Da der Verlauf des Brechungsindex über die Wellenlänge von dem der meisten Gläser abweicht, kann das sekundäre Spektrum korrigiert werden und somit auch die chromatische Aberration.
Aus diesem Grund weisen insbesondere die bikonvexen Linsenelemente des erfindungsgemäßen Objektivs Sondergläser auf.
Der Hub des Fokussiergliedes Hub_fok ist durch den mechanischen Weg definiert, den das Fokussierglied bei der Einstellung auf unendliche Objektentfernungen bis zum Nahbereich zurücklegt. Im vorliegenden Fall kann er mithilfe und in Abhängigkeit der optischen Baulänge (SO') des Objektives berechnet und angegeben werden. Die optische Baulänge (SO') des Objektives entspricht dabei dem Abstand vom in Lichtrichtung ersten Linsenscheitel bis zur Bild- oder Sensorebene. Diese kann beispielsweise die lichtempfindliche Fläche eines Bildaufnahmesensors sein, auf den das zu fotografierende Objektfeld fokussiert abgebildet wird.
Bei einem erfindungsgemäßen Objektiv ist der Hub (Hub_fok) des Fokussiergliedes bei der Einstellung auf unendliche Objektentfernungen bis zum Nahbereich bei einer vorgegebenen optischen Baulänge (SO') vom in Lichtrichtung ersten Linsenscheitel bis zur Bildebene kleiner als 0,08*SO'.
Der Abstand (P'O') der Austrittspupille zur Bildebene oder zur Bildsensorfläche berechnet sich nach der Formel $P' O' = \frac{y_{a b s}}{arctan (θ)}$
wobei y_abs dem Abstand der jeweiligen Bildpunkt auf der Bildebene zur optischen Achse entspricht und Θ dem Auftreffwinkel auf der Bildebene.
Durch den großen Abstand (P'O') der Austrittspupille zur Bildebene sind die Einfallswinkel der Hauptstrahlen im Feld auf die Bildebene bezogen auf die optische Achse kleiner als 30°. Da sich die Lage der Austrittspupille beim Fokussieren aus der Unendlich-Einstellung erfindungsgemäß um maximal 1 mm ändert, gilt diese Bedingung auch für die Nah-Einstellung. Wenn die Einfallswinkel größer als 30° sind, kann ansonsten eine Vignettierung z.B. am Mikrolinsenarray eines Bildaufnahme-Sensors auftreten, was auf diese Weise vermieden wird. Die Bedingung eines flachen Einfallswinkels ist bei Objektiven mit kurzer optischer Baulänge schwierig zu erreichen, da der als Schnittweite bezeichnete Abstand der letzten Linse des Objektivs zur Bildebene üblicherweise relativ kurz ist. Bei einem Objektiv mit den erfindungsgemäßen Merkmalen entspricht der Abstand der letzten Linse des Objektivs zur Bildebene aber mindestens dem 0,2-fachen der Baulänge (SO') des Objektivs.
Die optische Baulänge (SO') des Objektivs vom in Lichtrichtung ersten Linsenscheitel bis zur Bild- oder Sensorebene ist bei einer vordefinierten Bilddiagonalen (YB) erfindungsgemäß durch die Bedingung SO'<=3,70*YB gegeben.
Erfindungsgemäß beträgt das Öffnungsverhältnis bei einer vorgegebenen Gesamtbrennweite fges 1:2,0 und es ergibt sich ein Bildwinkel 2ω von 62°.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Objektivs maßstäblich dargestellt und werden nachfolgend anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen

1 eine Linsenschnitt des generellen Aufbaus mit Angabe der Gruppen,
2 einen Linsenschnitt einer ersten Ausführungsform mit Stellung des Fokussiergliedes bei Unendlich-Einstellung,
3 den Linsenschnitt aus 2 mit Stellung des Fokussiergliedes bei Nah-Einstellung,
4 einen Linsenschnitt mit alternativer Vordergruppe und
5 einen Linsenschnitt mit einer alternativen Vorder- und Hintergruppe.

1 zeigt den generellen Aufbau des Objektivs mit drei Linsengruppen, Vordergruppe G1, Fokussiergruppe G2 und Hintergruppe G3. Zwischen der Vordergruppe G1 und der Fokussiergruppe G2 ist eine Aperturblende AP angeordnet und nach der Hintergruppe G3 ist eine Bildebene IM dargestellt. Die Lichtrichtung wird wie allgemein üblich, dem vom Objektiv zu erfassenden Lichtstrahlenbündel folgend von der Vordergruppe G1 in Richtung der Bildebene IM definiert. Die Vordergruppe G1 weist eine insgesamt positive Brechkraft auf und ist aus drei Linsenelementen LE1, LE2 und LE3 gebildet. Die Fokussiergruppe G2 besteht aus einem Linsenelement LE4 mit negativer Brechkraft. Die Linsenelementen LE5 und LE6 bilden zusammen die Hintergruppe G3, welche insgesamt eine positive Brechkraft aufweist. Vorteilhaft können die erste, lichteintrittsseitige und die letzte, lichtaustrittsseitige Fläche des Objektivs eine asphärische Form, gekennzeichnet durch den Buchstand A aufweisen. Die optische Achse ist in der Zeichnung als Strich-Punkt-Linie dargestellt.
In 2 ist eine Ausführungsform des Objektivs in der Fokussierstellung auf unendliche Objektentfernung dargestellt. Dazu befindet sich das entlang der optischen Achse verschiebbar gelagerte Linsenelement LE4 entgegen der Lichtrichtung nahe an der Aperturblende AP und damit in seiner von der Bildebene IM entferntesten Position. Zum Fokussieren auf die Naheinstellung muss das Linsenelement LE4 in Richtung der Bildebene IM verschoben werden. Das Linsenelement LE4 ist als Einzellinse L6 mit negativer Brechkraft ausgebildet. Die gewölbten Flächen der meniskusförmigen Linse L6 weisen zur Aperturblende AP.
In einer ersten Ausführungsform des Objektivs weist die Vordergruppe G1 fünf Linsen L1, L2, L3, L4 und L5 auf, wobei die Frontlinse L1 das Linsenelement LE1 bildet, die Linsen L2 und L3 das Linsenelement LE2 und die Linsen L4 und L5 das Linsenelement LE3.
Die bikonkave Frontlinse L1 weist als erstes Linsenelement negative Brechkraft auf, während die Linse L2 negative und die Linse L3 positive Brechkraft aufweisen und ein Kittglied mit insgesamt positiver Brechkraft bilden. Die Linse L4 mit positiver und die Linse L5 mit negativer Brechkraft sind ebenfalls als Kittglied mit insgesamt positiver Brechkraft zusammengefasst.
Das erste Linsenelement LE5 der ortsfesten Hintergruppe G3 wird aus einer Linse L7 negativer Brechkraft und einer Linse L8 positiver Brechkraft gebildet und ist als Kittglied mit insgesamt positiver Brechkraft zusammengefasst. Die Linse L9 mit negativer Brechkraft bildet das zweite Linsenelement LE6 der Hintergruppe G3 und ist ein konvex-konkaver Meniskus mit zur Bildebene IM konkaver Fläche.
In 3 ist das zu 2 beschriebene Objektiv in der Fokussierstellung auf eine kurze Objektentfernung dargestellt. Dazu befindet sich das entlang der optischen Achse verschiebbar gelagerte Linsenelement LE4 entlang der Lichtrichtung nahe an der Hintergruppe G3 und damit in seiner zur Bildebene IM nächsten Position.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3 ergibt sich aus den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Konstruktionsdaten, die sich auf ein Objektiv mit einer auf 1mm normierten Gesamtbrennweite (fges) beziehen. Durch Multiplikation der Radien und Abstände mit einem Faktor können die Eigenschaften auf andere Brennweiten proportional umgerechnet werden. Die angegebenen Flächen sind in Lichtrichtung fortlaufend nummeriert, so dass mit Fläche 1 die lichteintrittsseitige, also objektseitige Fläche der Linse L1 und mit Fläche 2 die lichtaustrittsseitige Fläche der Linse L1 bezeichnet sind. Bei dem aus Linse L2 und Linsen L3 gebildetem Kittglied sind beispielsweise die lichtaustrittseitige Fläche 4 der Linse L2 identisch mit der lichteintrittseitigen Fläche 4 der Linse L3. Fläche 9 entspricht der Aperturblende AP und Fläche 16 der bildseitigen Fläche der neunten Linse L9. Zu jeder Fläche ist der jeweilige Krümmungsradius angegeben, wobei das Vorzeichen angibt, ob der Krümmungsmittelpunkt in Lichtrichtung vor oder hinter der jeweiligen Fläche auf der optischen Achse liegt. Der Krümmungsmittelpunkt des zur Fläche 1 angegebenen Radius -76,056 mm liegt somit in Lichtrichtung vor der Fläche 1. Der Abstand der Flächen zueinander ist in mm angegeben und bezieht sich auf den Abstand der jeweiligen Flächen auf der optischen Achse zur nächsten Fläche. Der Abstand zwischen Fläche 1 und Fläche 2 beträgt bei dem Ausführungsbeispiel 0,05 mm und der zur letzten Fläche 16 mit 0,59 mm angegebene Abstand entspricht dem vom lichtaustrittsseitigen Ende der Linse L9 zur Bildebene IM.

Fläche	Radius [mm]	Abstand [mm]	Linse	Brechungsindex ne	Abbezahl ve
1	-76,056	0,05	L1	1,519	64
2	0,658	0,19
3	-2,030	0,08	L2	1,607	38
4	0,983	0,15	L3	1,498	81
5	-0,947	0,01
6	2,326	0,16	L4	1,888	41
7	-0,695	0,05	L5	1,678	32
8	-1,359	0,01
9	# STOP #	0,01	AP
10	0,670	0,09	L6	1,898	37
11	0,527	0,26
12	-4,353	0,05	L7	1,734	28
13	1,006	0,13	L8	1,620	63
14	-0,763	0,21
15	2,508	0,05	L9	1,519	64
16	0,842	0,59

4 zeigt einen Linsenschnitt eines Objektivs nach dem vorstehend zu 1 beschriebenen generellen Aufbau mit einer alternativen Vordergruppe G1. Die Fokussiergruppe G2 und Hintergruppe G3 stimmen im Wesentlichen hinsichtlich der zuvor zu 1 bis 3 beschriebenen Linsenelemente LE4, LE5 und LE6 überein, wobei jedoch die in Lichtrichtung letzte Fläche des Linsenelements LE6 der Hintergruppe G3 asphärisch ausgebildet ist. In dieser alternativen Ausführungsform des Objektivs weist die Vordergruppe G1 vier Linsen L1, L2, L3 und L4 auf, wobei die Frontlinse L1 das Linsenelement LE1 bildet. Die Linsen L2 und L3 bilden das Linsenelement LE2 und die Linse L4 das Linsenelement LE3. Die bikonkave Frontlinse L1 weist als erstes Linsenelement negative Brechkraft und lichteintrittsseitig eine asphärische Fläche auf. Die Linse L2 weist eine negative und die Linse L3 positive Brechkraft auf und bilden ein Kittglied mit insgesamt positiver Brechkraft. Das als bikonvexe Einzellinse L4 ausgebildete Linsenelement LE3 weist eine positive Brechkraft auf. Die Fokussiergruppe G2 befindet sich in der Fokussierstellung auf unendliche Objektentfernung.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel nach 4 ergibt sich mit den zuvor zu Tabelle 1 bis 3 genannten Definitionen aus den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Konstruktionsdaten, die sich wiederum auf ein Objektiv mit einer auf 1mm normierten Gesamtbrennweite (fges) beziehen.

Fläche	Radius [mm]	Abstand [mm]	Linse	Brechungsindex ne	Abbezahl ve
1	-16,984	0,05	L1	1,519	64
2	0,718	0,18
3	-1,708	0,11	L2	1,624	36
4	0,844	0,17	L3	1,498	81
5	-0,919	0,01
6	1,906	0,13	L4	1,888	41
7	-1,256	0,01
8	# STOP #	0,01	AP
9	0,663	0,09	L5	1,898	37
10	0,530	0,26
11	-7,623	0,05	L6	1,734	28
12	0,878	0,14	L7	1,620	63
13	-0,773	0,23
14	4,109	0,05	L8	1,519	64
15	0,848	0,59

Bei der in 5 dargestellten weiteren alternativen Ausführungsform des Objektivs stimmt die Vordergruppe G1 mit der zu 4 beschriebenen Ausführungsform überein. Die Fokussiergruppe G2 befindet sich auch hier in der Fokussierstellung auf unendliche Objektentfernung. Das erste Linsenelement LE5 der ortsfesten Hintergruppe G3 besteht aus einer konkav-konvexen Linse positiver Brechkraft und das zweite Linsenelement LE6 mit negativer Brechkraft und ist als konvex-konkaver Meniskus mit zur Bildebene IM konkaver asphärischer Fläche ausgebildet.

Ein konkretes Ausführungsbeispiel nach 5 ergibt sich aus den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Konstruktionsdaten, die sich wie die zuvor genannten Tabellen ebenfalls auf ein Objektiv mit einer auf 1mm normierten Gesamtbrennweite (fges) beziehen.

Fläche	Radius [mm]	Abstand [mm]	Linse	Brechungsindex ne	Abbezahl ve
1	-56,338	0,0451	L1	1,52	63,96
2	0,735	0,1934
3	-1,037	0,075	L2	1,63	35,43
4	0,766	0,1848	L3	1,62	63,02
5	-0,810	0,0253
6	1,815	0,1154	L4	1,89	40,52
7	-1,646	0,0056
8	# STOP #	0,0056	AP
9	0,692	0,0845	L5	1,90	20,2
10	0,529	0,3177
11	-4,603	0,0854	L6	1,53	76,58
12	-0,787	0,2268
13	1,033	0,0451	L7	1,82	22,57
14	0,672	0,5954

Bei der in 6 schematisch dargestellten kreisrunden Bildebene IM ist mit einem Doppelpfeil ein Bildkreisdurchmesser YB dargestellt, der mit dem Durchmesser eines rechteckig dargestellten Bildsensors Bs übereinstimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3168668 A1 [0002, 0013]

Claims

Photographisches Objektiv mit fester Brennweite und Innenfokussierung, bestehend aus einer Vordergruppe (G1) und in Lichtrichtung nachfolgend einer Aperturblende (AP), einem als Einzellinse ausgebildeten meniskusförmigen Fokussierglied (G2) negativer Brechkraft mit zur Aperturblende (AP) gewölbten Flächen, das längs der optischen Achse des Objektivs verschiebbar ist und einer Hintergruppe (G3) vor einer Bildebene (IM), dadurch gekennzeichnet, dass a) die Vordergruppe (G1) aus drei Linsenelementen (LE1, LE2, LE3) mit insgesamt positiver Brechkraft besteht, b) das Radienverhältnis der in Lichtrichtung aufeinander folgenden Radien des Fokussiergliedes (G2) durch 1,1 <R₁/R₂<1,4 gegeben ist und c) die Hintergruppe (G3) aus zwei Linsenelementen (LE5, LE6) mit insgesamt positiver Brechkraft besteht, wobei d) das Verhältnis der Gesamtbrennweite des Objektivs zur Brennweite der Vordergruppe (G1) im Bereich 1,0 ± 10 % liegt.
Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordergruppe (G1) in Lichtrichtung aus einer negativen Frontlinse (L1) und zwei Kittgliedern aus einer negativen (L2) mit einer positiven Linse (L3), sowie einer positiven (L4) mit einer negativen Linse (L5) und die Hintergruppe (G3) aus einem Kittglied (L7, L8) und einem konvex-konkaven Meniskus (L9) mit zur Bildebene (IM) konkaver Fläche besteht.
Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordergruppe (G1) in Lichtrichtung aus einer negativen Einzellinse als Frontlinse (L1), einem Kittglied aus einer negativen (L2) mit einer positiven Linse (L3) und einer bikonvexen Einzellinse (LE3) und die Hintergruppe (G3) in Lichtrichtung aus einem Kittglied (LE5) und einem konvex-konkaven Meniskus (LE6) mit zur Bildebene (IM) konkaver Fläche besteht.
Photographisches Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordergruppe (G1) in Lichtrichtung aus einer negativen Einzellinse als Frontlinse (L1), einem Kittglied aus einer negativen (L2) mit einer positiven Linse (L3) und einer bikonvexen Einzellinse (LE3) und die Hintergruppe (G3) in Lichtrichtung aus einer konkav-konvexen Einzellinse (LE5) und einem konvex-konkaven Meniskus (LE6) mit zur Bildebene (IM) konkaver Fläche besteht.
Photographisches Objektiv nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in Lichtrichtung 1. Fläche der Frontlinse (L1) und/oder die zur Bildebene (IM) konkave Fläche asphärisch ausgebildet ist.
Photographisches Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennweitenverhältnis des Gesamtobjektivs zur Vordergruppe (G1) durch 0,97<f_ges/f_vord<1,07 gegeben ist.
Photographisches Objektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Gesamtbrennweite zur Brennweite des Fokussiergliedes (G2) durch -0,31 <f_ges/f_fok<-0,22 gegeben ist.
Photographisches Objektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Gesamtbrennweite zur Brennweite der Hintergruppe (G3) durch 0,15<f_ges/f_hint<0,25 gegeben ist.
Photographisches Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex n des Fokussiergliedes (G2) größer 1,8 ist.
Photographisches Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub (Hub_fok) des Fokussiergliedes (G2) bei der Einstellung auf unendliche Objektentfernungen bis zum Nahbereich bei einer optischen Baulänge (SO') vom in Lichtrichtung 1. Linsenscheitel bis zur Bildebene (IM) kleiner als 0,08*SO' ist.
Photographisches Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Baulänge (SO') des Objektivs vom in Lichtrichtung 1. Linsenscheitel bis zur Bildebene (IM) bei einer Bilddiagonalen (YB) durch SO'<=3,70*YB gegeben ist.
Photographisches Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Gesamtbrennweite fges des Objektivs das Öffnungsverhältnis 1:2,0 und der Bildwinkel 2ω = 62° beträgt.