DE102019213045A1

DE102019213045A1 - Linsensystem für ein Kameraobjektiv, Kameraobjektiv und Verfahren zur Herstellung eines Linsensystems

Info

Publication number: DE102019213045A1
Application number: DE102019213045.3A
Authority: DE
Inventors: Benjamin VOELKER
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2021-03-04
Also published as: US11202020B2; US20210067713A1

Abstract

Erfindungsgemäß weist ein Linsensystem (1) für ein Kameraobjektiv (2) eine Mehrzahl von optischen Linsen (4) auf, die entlang einer optischen Achse (6) aufeinanderfolgend angeordnet und für eine Abbildung im visuell sichtbaren Spektralbereich eingerichtet sind. Zumindest ein Teil der optischen Linsen (4) hat dabei zwei einen Strahlengang (8) des Kameraobjektivs (2) schneidende Linsenflächen (30,36). Wenigstens drei dieser Linsenflächen (30,36) sind dabei mit einer ersten Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) ausgestattet, die im Vergleich zu einer zweiten Anti-Reflex-Beschichtung der übrigen Linsenflächen (30) in wenigstens einem Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs einen höheren Reflexionsgrad aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Linsensystem für ein Kameraobjektiv, beispielsweise ein Kameraobjektiv für Filmaufnahmen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein solches Kameraobjektiv. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Linsensystems.
Unter einem Kameraobjektiv (kurz: „Objektiv“) wird üblicherweise ein näherungsweise zylindrisches Bauelement von Film- oder Fotokameras verstanden, das üblicherweise eine Optik, insbesondere ein Linsensystem, gebildet aus einer Vielzahl von optischen Linsen - d. h. Linsen zur Abbildung von Licht im visuell sichtbaren Spektralbereich (d. h. insbesondere zwischen 380 und 780 Nanometer Wellenlänge) - aufweist. Grundsätzlich sind auch Spiegeloptiken oder Kombinationen aus Spiegeln und Linsen möglich sowie bekannt.
Das Ziel bei der Auslegung und Herstellung von Objektiven sowie deren Linsensystemen ist stets, eine Abbildung mit möglichst geringen Abbildungsfehlern zu erzeugen. Zu den Abbildungsfehlern zählen dabei unter anderem Farblängs- und Farbquerfehler, die unter anderem zu unerwünschten Farbsäumen in den Abbildung führen, sphärische Aberrationen, sogenannte Verzeichnungen, die zu einer tonnen- oder kissenförmigen Verzerrung von Geraden führen, und dergleichen. Aber auch Reflexionen an den quer zur Lichtstrahlrichtung stehenden Linsenflächen führen zu Abbildungsfehlern, die unter anderem als Linsenreflexionen, Blendenflecke, „lens flares“ oder „ghosts“ bezeichnet werden. Ein weiteres Ziel ist es, die Transmission durch die gesamte Optik, d. h. insbesondere das Linsensystem möglichst hoch zu gestalten, um möglichst wenig Lichtverluste in der Abbildung hinnehmen zu müssen. Dadurch wird die sogenannte „Lichtstärke“ des entsprechenden Objektivs ebenfalls hoch gehalten, so dass auch bei vergleichsweise schlechter Belichtung oder Lichtverhältnissen mit geringen Beleuchtungswerten, bspw. bei Nacht, in Räumen ohne zusätzlicher Beleuchtung und dergleichen Aufnahmen durchgeführt werden können.
Um möglichst hohe Transmissionswerte zu erhalten, muss entsprechend der Anteil des an den optischen Flächen (insbesondere denGrenzflächender Linsen)reflektierten Lichts gering gehalten werden. Dazu werden bei modernen Objektiven die Linsen „vergütet“, insbesondere mit Beschichtungen versehen, die die Reflexion verringern. Bei Linsenflächen, die insbesondere eine Glas-Luft-Grenzfläche bilden, werden dabei üblicherweise Beschichtungen mit mehreren Lagen unterschiedlicher Materialien mit entsprechend unterschiedlichem Brechungsindex eingesetzt. Dadurch werden Reflexionen an diesen Flächen unterbunden oder zumindest weitestgehend reduziert, so dass ein möglichst großer Anteil des einfallenden Lichts auch tatsächlich (insbesondere bis zum Bildsensor der entsprechenden Kamera) transmittiert wird.
Andererseits liegt es teilweise auch im Interesse von Nutzern, sichtbare Reflexionen in der Abbildung zu erhalten, um bspw. Stimmungen besser transportieren, grelles Licht andeuten zu können und dergleichen. Dies steht im Spannungsfeld mit der Lichtstärke, da auch in einem solchen Fall die Transmission möglichst hoch sein soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kameraobjektiv bereitzustellen, das ein möglichst gutes Transmissionsverhalten aufweist und dennoch sichtbare Reflexe abbildet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Linsensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kameraobjektiv mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Außerdem wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zu Herstellung eines solchen Linsensystems mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Das erfindungsgemäße Linsensystem dient zum Einsatz in einem Kameraobjektiv, insbesondere in dem erfindungsgemäßen Kameraobjektiv.
DasLinsensystem weist dazu eine Mehrzahl von optischen Linsen auf, die entlang einer optischen Achse aufeinanderfolgend angeordnet und für eine Abbildung im visuell sichtbaren Spektralbereich eingerichtet sind. Insbesondere handelt es sich bei den Linsen um aus Glas hergestellte Linsen. Zumindest ein Teil der optischen Linsen weist dabei zwei einen Strahlengang des (mittels des Linsensystems gebildeten) Kameraobjektivs schneidende Linsenflächen auf. Wenigstens drei Linsenflächen des Linsensystems sind dabei mit einer ersten Anti-Reflex-Beschichtung ausgestattet, die im Vergleich zu einer zweiten Anti-Reflex-Beschichtung, mit der die übrigen Linsenflächen ausgestattet sind, in wenigstens einem Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs(insbesondere gezielt) einen höheren Reflexionsgrad, d. h. eine höhere Reflektivität aufweist.
Durch diese im Vergleich zu der zweiten Anti-Reflexbeschichtung stärker reflektierende erste Anti-Reflex-Beschichtung, konkret dadurch, dass wenigstens drei Linsenflächen derart ausgestattet sind, werden zumindest zwei Mehrfachreflexe (insbesondere Doppelreflexe), die in der Abbildung visuell sichtbar sind, ermöglicht. Insbesondere wird dadurch Licht an einer der derart beschichteten Linsenflächen reflektiert (üblicherweise in Richtung einer objektseitigen, ersten Linsenoberfläche, die sogenannte Frontfläche, des Linsensystems) und an einer weiteren derart beschichteten Linsenfläche erneut in Richtung auf die Bildseite (d. h. in Richtung auf die bildseitige Austrittslinsenfläche) reflektiert. Der Einsatz von mindestens drei derartig beschichteten Linsenflächen ermöglicht dabei, dass die Intensität des Doppelreflexes in der Abbildung für eine visuelle Wahrnehmung, insbesondere ein subjektiv als angenehm oder künstlerisch schön empfundenes Bild des Doppelreflexes erhöht ist.
Unter einer „Anti-Reflex-Beschichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine, wenigstens eine Materiallage umfassende Beschichtung verstanden, die das Verhältnis von Transmission zu Reflexion an der beschichteten Oberfläche signifikant beeinflusst. Vorzugsweise ist eine solche Anti-Reflex-Beschichtung derart ausgebildet, dass die Transmission gegenüber einer unbeschichteten oder nur mit einer sogenannten „Hartschicht“ (die insbesondere als Kratzschutz dient) beschichteten Linse um zumindest mindestens 0,25, vorzugsweise um mindestens 0,5 Prozent erhöht (und somit die Reflexion entsprechend gesenkt) werden kann. Bei der (ersten und zweiten) Anti-Reflex-Beschichtung handelt es sich also nicht um eine Hartschicht.
Der Begriff „Glas“ wird hier und im Folgenden zur Vereinfachung sowohl für mineralisches als auch „organisches“ Glas, d. h. auch für transparenten (oder auch „optischen“) Kunststoff verwendet. Die jeweilige Linse kann also sowohl aus einem „Kronglas“, einem Borsilikatglas oder dergleichen, als auch aus einem Kunststoff, bspw. einem Polymethylmethacrylat (PMMA), einem Cycloolefin-Copolymer (COC), einem Polycarbonat (PC), einem Polyallyldiglycolcarbonat (PADC) oder dergleichen hergestellt sein.
Das erfindungsgemäße Kameraobjektiv umfasst das hier und im Folgenden beschriebene Linsensystem sowie einen Objektivtubus(auch als Außengehäuse bezeichnet), in dem das Linsensystem gegen den Eintritt von Verunreinigungen in den Strahlengang (d. h. insbesondere zwischen die Linsen) gekapselt aufgenommen ist. Bspw. trägt der Objektivtubus dabei das Linsensystem direkt oder mittelbar über einen zusätzlichen inneren Objektivtubus (auch als Linsenfassung bezeichnet) und weist optional auch Einstellmittel (bspw. Drehringe) zur Verstellung einer im Strahlengang angeordneten variablen Blende und/oder mindestens einer Fokus- und/oder Zoom-Linsengruppe des Linsensystems auf. Mithin weist das Kameraobjektiv alle Merkmale und Vorteile des Linsensystems gleichermaßen auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung des hier und im Folgenden beschriebenen Linsensystems. Dabei werden zunächst die optischen Linsen, die für die Abbildung im visuell sichtbaren Spektralbereich eingerichtet sind, entlang der optischen Achse zur Bildung des Strahlengangsdes Kameraobjektivs aufeinanderfolgend angeordnet.Zumindest ein Teil der optischen Linsen weist dabei die zwei den Strahlengang schneidenden Linsenflächen auf. Des Weiteren werden zur Erzeugung des wenigstens einen in der Abbildung sichtbaren Mehrfachreflexes (vorzugsweise von wenigstens zwei Doppelreflexen)mindestens drei Linsenflächen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung ausgestattet. Wie vorstehend beschrieben weist diese erste Anti-Reflex-Beschichtung im Vergleich zu der zweiten Anti-Reflex-Beschichtung der übrigen Linsenflächen in wenigstens einem Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs(insbesondere gezielt) einen höheren Reflexionsgrad (also eine höhere Reflektivität) auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt mithin zu den gleichen, im Zusammenhang mit dem Linsensystem beschriebenen Vorteilen und körperlichen Merkmalen. Entsprechend weist auch das Linsensystem gegebenenfalls im Zusammenhang mit dem Verfahren zu dessen Herstellung beschriebene Merkmale und Vorteile auf.
Grundsätzlich weist jede Linse zwei optisch wirksame (d. h. den Strahlengang beeinflussende) Grenzflächen auf, die auch gegen Reflexionen beschichtet sein können. Diese Grenzflächen können (insbesondere unabhängig von einer gegebenenfalls vorhandenen Beschichtung) einen Übergang von Glas zu Luft oderinsbesondere im Fall von verkitteten Linsen, bspw. bei einem Achromat oder Apochromat - von Glas zu Glas (meist von einer Glasart zu einer anderen; üblicherweise unter Zwischenlage eines „Kitts“, gegebenenfalls auch einer Beschichtung) bilden. Bevorzugt handelt es sich bei den hier und im Folgenden als Linsenflächen bezeichneten Grenzflächen konkret aber um Glas-Luft-Grenzflächen. Diese befinden sich also an Stellen im Bereich des Strahlengangs, an denen ein Linsenkörper und ein Luftraum - bspw. die Umgebung oder ein Luftspalt zwischen zwei Linsen - aufeinander folgen, auch wenn genauer gesagt im Endfertigungszustand die reine („blanke“)Oberfläche der jeweiligen Linse durch die erste oder zweite Anti-Reflex-Beschichtung(sowie gegebenenfalls auch eine Hartschicht)gegenüber dem entsprechenden Luftraum abgegrenzt ist.
Die mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung versehenen Linsenflächen können dabei sowohl an den in einer bestimmungsgemäßen Richtung des Lichts entlang des Strahlenganges Vorderseiten als auch den Rückseiten der Linsen angeordnet sein. Reflexionen eines von der Objektseite her auf die jeweilige Linse treffenden oder durch sie durchtretenden Lichtstrahls können somit an Übergängen von Luft zu Glas (d. h. eintrittsseitig) oder von Glas zu Luft (d. h. austrittsseitig zu der jeweiligen Linse) gezielt hervorgerufen werden.
Vorzugsweise ist die Anzahl der mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung beschichteten Linsenflächen kleiner als die Zahl der vorhandenen Linsenflächen. Besonders bevorzugt ist dabei die Anzahl der mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung beschichteten Linsenflächen auch kleiner als die Zahl der mit der zweiten Anti-Reflex-Beschichtung beschichteten Linsenflächen. Dadurch wird vorteilhafterweise die Reflexion des Gesamtsystems möglichst gering gehalten und somit eine vergleichsweise hohe Transmission ermöglicht.
Besonders bevorzugt liegt die Anzahl der Linsenflächen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung zwischen 25 und 60 Prozent, vorzugsweise zwischen 28 und 55 Prozent der Gesamtzahl der Linsenflächen. Dadurch wird ermöglicht, dass die durch die derart beschichteten Linsenflächen in der Abbildung hervorgerufenen Doppelreflexe (insbesondere subjektiv) gut sichtbar, aber (noch) nicht subjektiv störend sind und dennoch eine hohe Transmission ermöglicht ist. Insbesondere sind in diesem Fall die abgebildeten Doppelreflexe nicht derart stark ausgeprägt, dass als wichtig empfundene Informationen in der Abbildung verloren gehen, bspw. überdeckt oder überblendet (insbesondere überbelichtet, d. h. „clipping“ eines Bildsensors einer das Objektiv tragenden Kamera) werden.
In einer Variante ist das Linsensystem mit einer Weitwinkelbrennweite (d. h. insbesondere zur Vermittlung eines Weitwinkel-Eindrucks) ausgebildet. Der Wert der Brennweite, ab dem das Linsensystem derartige Weitwinkel-Eigenschaften aufweist, ist dabei insbesondere abhängig von einem sogenannten Bildkreis, der von dem Linsensystem auf der Bildebene belichtet werden kann, sowie optional von dem Bildformat (insbesondere des Formats des zu belichtenden Bildsensors) der Kamera. Im beispielhaften Fall eines Bildkreises von 21,62 mmRadius (der insbesondere für einen Bildsensor im „Kleinbildformat“ oder „Vollformat“ dient) sind bzw. werdenfür die Weitwinkel-Eigenschaftendie Linsen insbesonderederart ausgebildet und angeordnet, dass eine Brennweite des Linsensystems kleiner oder gleich 40 Millimeter beträgt. Für andere Bildkreiswerte und/oder Bildformate bzw. Formate von Bildsensoren wird die maximale Brennweite für Weitwinkel zweckmäßigerweise entsprechend skaliert. Im Fall der Weitwinkelbrennweite ist die Anzahl der Linsenflächen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung vorzugsweise auf zwischen 30 und 54 Prozent (d. h. mindestens 30 und maximal 54 Prozent) der Gesamtzahl der Linsenflächengewählt (insbesondere ohne Berücksichtigung gegebenenfalls vorhandener Glas-Glas-Grenzflächen, bspw. bei Achromaten oder Apochromaten).
In einer alternativen Variante weist das Linsensystem eine Tele-Brennweite auf. Im beispielhaften Fall des vorstehend beschriebenen Bildkreises bzw. Formatssind bzw. werden die Linsen insbesonderederart ausgebildet und angeordnet, dass eine Brennweite von größer als 40 Millimeter (bspw. größer als eine üblicherweise als „Normalbrennweite“ bezeichnet Brennweite) gebildet ist. Im Fall der Tele-Brennweite liegt die Anzahl der Linsenflächen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung zwischen 33 und 44 Prozent der Gesamtzahl der Linsenflächen.
In einer zweckmäßigen Ausführung sind innerhalb des Linsensystems - vorzugsweise bei 12 bis 18 einzelnen Linsen - insbesondere fünf bis vierzehn, vorzugsweise sechs bis zwölf Linsenflächen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung vorhanden.
In einer bevorzugten Ausführung ist eine Lage (oder auch: Position) der jeweiligen die erste Anti-Reflex-Beschichtung tragenden Linsenfläche entlang der optischen Achse in Abhängigkeit von einem oder mehreren Kriterien (oder auch: „Parameter“) gewählt. Als Kriterium wird dabei eine Zielausprägung des jeweiligen Mehrfachreflexes (Doppelreflexes) in der Abbildung, eine für die entsprechende Linse gewählte Glasart (bspw. hoch- oder niedrigbrechend), eine Krümmung der Linsenfläche (d. h. ob diese konvex oder konkav ist), ein Krümmungsradius der Linsenfläche, ein Linsendurchmesser und/oder eine Lage der Linsenfläche im Strahlengang (insbesondere relativ zu benachbarten Linsen) herangezogen. Im Rahmen des Verfahrens zur Herstellung des Linsensystems wird vorzugsweise zunächst die Zielausprägung des jeweiligen Mehrfachreflexes „ausgewählt“, als „Ziel“ für die Abbildungseigenschaften des Linsensystems vorgegeben und daraufhin zusätzlich in Abhängigkeit wenigstens eines der vorstehend genannten Kriterien die Lage der jeweiligen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung versehenen Linsenfläche ausgewählt.
Als weiteres Kriterium, das vorzugsweise ebenfalls in jedem Fall berücksichtigt wird, kommt hierbei zweckmäßigerweise hinzu, einen möglichst hohen Gesamttransmissionsgrad des Linsensystems einzustellen, konkret im Vergleich zu einem mit ausschließlich mit der zweiten Anti-Reflex-Beschichtung versehenen Linsenflächen ausgestatteten Linsensystem. Vorzugsweise sind die Lagen der mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung versehenen Linsenflächen derart gewählt, dass der Unterschied zwischen einer rein geometrischen (minimalen) Blendenzahl (auch als „f-stop“ bezeichnet; insbesondere das Verhältnis von Brennweite zu Eintrittspupille, auch: „Apertur“, des Linsensystems) und einer auf die Transmission des Systems bezogenen Blendenzahl (auch als „T-stop“ bezeichnet; insbesondere das Verhältnis der geometrischen Blendenzahl zur Wurzel der Transmission) zumindest bei lichtstarken Objektiven (d. h. mit einer minimalen geometrischen Blendenzahl von bis zu 2,0) etwa bis zu 2 Blendenwerten (d. h. 0,2) beträgt. Ein Objektiv mit f-stop 1,4 weist also vorzugsweise trotz Einsatz der ersten Anti-Reflex-Beschichtung einen T-stop von „nur“ 1,6 auf. Eine derart geringe Gesamtreflexion wird dabei insbesondere durch eine Kombination aus der Anzahl der Linsen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung sowie durch Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Kriterien erreicht.
Als Zielausprägung des jeweiligen Mehrfachreflexes wird insbesondere ein gewünschtes Bild des oder des jeweiligen Mehrfachreflexes in der Abbildung herangezogen. Dieses ist wiederum von verschiedenen Faktoren beeinflusst, insbesondere der geometrische Form (oder Struktur), der Intensität (gegebenenfalls einem Intensitätsverlauf), einer räumlich mehr oder weniger scharfen Begrenzung (auch als Fokussierung des Reflexes bezeichnet), eine (gegebenenfalls dominierende) Farbe und/oder ein Farbverlauf. Als geometrische Form werden beispielsweise Kreise, Vielecke, Ovale (jeweils insbesondere als flächige Flecke oder Ringe), Strukturen, die einen dreidimensionalen Eindruck vermitteln (bspw. wie eine Kugel, ein Tropfen oder ein Torus wirken) und/oder „Lichtstrahlen“ (insbesondere Striche oder Strichbündel) abgebildet, die bspw. aufgrund einer vergleichsweise hohen Fokussierung lokal scharf begrenzt und vergleichsweise stark leuchtend wirken oder schleierartig (häufig mit vergleichsweise geringer Leuchtkraft) über einer vergleichsweise großen Fläche der Abbildung liegen.
Insbesondere wird die jeweilige Zielausprägung unter subjektiven, bspw. künstlerischen oder gestalterischen (gegebenenfalls anwendungsspezifischen) Gesichtspunkten gewählt, insbesondere ob der jeweilige Mehrfachreflex aufgrund seiner Zielausprägung eher als störend (bspw. aufgrund einer empfunden Blendung oder Überblendung von anderen Elementen der Abbildung) oder als angenehm und den Bildeindruck „fördernd“ empfunden wird. Bspw. werden dabei vergleichsweise stark fokussierte Strukturen als geeigneter empfunden, als großflächige, defokussierte Strukturen mit hoher Intensität, die zu einer Überblendungder eigentlichen Bestandteile der Abbildung (d. h. insbesondere von „Nutzinformation“) oder sogar zur Vernichtung dieser Nutzinformation durch Überbelichtung führen können.Mithin kann die optische Wirkung des jeweiligen Mehrfachreflexes optional auch vorteilhafterweise kundenspezifisch eingestellt werden.
Besonders bevorzugt wird zur Auswahl der Lage der jeweiligen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung versehenen Linsenfläche eine Optik-Simulationssoftware genutzt, um die tatsächliche (oder zumindest aufgrund der Simulation zu erwartende) Ausprägung des jeweiligen Mehrfachreflexes an die vorher gewählte Zielausprägung anzunähern. Insbesondere wird also vorzugsweise mittels einer Simulation die mittels des Linsensystems erzeugbare Abbildung - bspw. einer Lichtquelle -dargestellt und somit auch der jeweilige Mehrfachreflex. In Abhängigkeit der vorstehend beschriebenen Kriterien werden dann die entsprechend beschichteten Linsenflächen verteilt (positioniert) bis das gewünschte Ergebnis erzielt ist.
Insbesondere ist bzw. wird also die Lage der jeweiligen die erste Anti-Reflex-Beschichtung tragenden Linsenfläche entlang der optischen Achse (vorzugsweise anhand der vorstehenden Kriterien) derart gewählt, dass eine möglichst hohe Transmission bei gleichzeitig künstlerisch ansprechender Ausprägung des jeweiligen Mehrfachreflexes erreicht ist bzw. wird.
In einer grundsätzlich im Rahmen der Erfindung denkbaren Ausführung weist die erste Anti-Reflex-Beschichtung über den gesamten sichtbaren Spektralbereich eine gegenüber der zweiten Anti-Reflex-Beschichtung höhere Reflektivität auf.
Insbesondere um für den oder den jeweiligen Mehrfachreflex einen Farbton einzustellen, ist in einer vorteilhaften Ausführung aber die erste Anti-Reflex-Beschichtung derart gewählt, dass Licht des für den jeweiligen Mehrfachreflex beabsichtigten Farbtons (d. h. eines ausgewählten, gegenüber dem gesamten sichtbaren Spektralbereich schmäleren Teilbereichs des sichtbaren Spektralbereichs) reflektiert wird, andere Farbtöne aber transmittiert werden. Umgekehrt heißt das, dass Licht eines ausgewählten, gegenüber dem sichtbaren Spektralbereich schmäleren Teilbereichs des sichtbaren Spektralbereichs zu einem höheren Anteil transmittiert wird als Licht wenigstens eines anderen, insbesondere des für den jeweiligen Mehrfachreflex beabsichtigen Teilbereichs des sichtbaren Spektralbereichs. Dadurch kann die optische Wirkung des jeweiligen Mehrfachreflexes vorteilhafterweise auch kundenspezifisch eingestellt werden.
Vorzugsweise wird im vorstehenden Fall die erste Anti-Reflex-Beschichtung derart gewählt, dass Licht aus dem Bereich der roten Farbtöne (insbesondere des rotverwandten Teils des sichtbaren Spektralbereichs) im Vergleich zu anderen Teilbereichen (d. h. insbesondere anderen Farbtönen, bspw. blaue Farbtöne) zu einem höheren Anteil transmittiert wird. Insbesondere ist die erste Anti-Reflex-Beschichtung hierzu an der jeweiligen Linsenfläche durch eine erste Beschichtungsvariante gebildet, die einen Reflexionsgradverlauf mit einem Minimum zwischen 585 und 635 Nanometer, vorzugsweise bei 610 Nanometer aufweist. Das heißt, dass im Fall der ersten Beschichtungsvariante Licht mit einer Wellenlänge im Bereich des Minimums vergleichsweise besser (also zu einem höheren Anteil) transmittiert wird als Licht mit den Wellenlängen außerhalb des Minimums (im Hinblick auf eine Kurve des Reflexionsgradverlaufs insbesondere außerhalb der das Minimum begrenzenden „Tal“-Flanken). Alternativ ist die erste Anti-Reflex-Beschichtung durch eine zweite Beschichtungsvariante gebildet, die einen Reflexionsgradverlauf mit einem Minimum zwischen 635 und 685 Nanometer, vorzugsweise bei 660 Nanometer aufweist. Optional kommen beide Beschichtungsvarianten in dem gleichen Linsensystem an unterschiedlichen Linsenflächen zum Einsatz. Aufgrund des derartig gewählten Reflexionsgradverlaufs der ersten Anti-Reflex-Beschichtung, konkret der beiden Beschichtungsvarianten, wird also Licht insbesondere im blauen Teilbereich stärker reflektiert als Licht im roten Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs. Dadurch wird einerseits der Farbton des jeweiligen Mehrfachreflexes in den blauen Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs „verlegt“ und andererseits aufgrund des verhältnismäßig zu einem höheren Anteil transmittierten roten Teilbereichs ein „wärmerer“ Farbeindruck der gesamten Abbildung (d. h. eine höhere „Farbtemperatur“) vermittelt.
In einer optionalen Weiterbildung ist wenigstens eines der vorstehend beschriebenen Minima derart eingestellt, dass der Reflexionsgrad im Bereich dieses Minimums an den Reflexionsgrad der zweiten Anti-Reflex-Beschichtung heranreicht, also „nur noch“ geringfügig höher oder vergleichbar gering ist.
Grundsätzlich ist es aber ebenfalls möglich, eine Beschichtungsvariante zu wählen, deren Minimum im Reflexionsgradverlauf bspw. im gelben oder blauen Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs liegt, um entsprechend andersfarbige Mehrfachreflexe zu erhalten.
In einer bevorzugten Ausführung ist im Fall der Tele-Brennweite die Zahl der Linsenflächen mit der zweiten Beschichtungsvariante größer als die Zahl der Linsenflächen mit der ersten Beschichtungsvariante. Optional liegen hierbei nur mit der zweiten Beschichtungsvariante beschichtete Linsenflächen (neben den mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung versehenen Linsenflächen) vor.
Im Fall der Weitwinkelbrennweite liegen dagegen insbesondere mehr Linsenflächen mit der ersten Beschichtungsvariante vor als mit der zweiten Beschichtungsvariante.
Bevorzugt weist das Linsensystem wenigstens zwei entlang der optischen Achse hintereinander angeordnete Linsengruppen auf. Die Unterteilung aller Linsen in diese beiden Linsengruppen erfolgt dabei bevorzugt an einem für eine Verstellung einer Abbildungseigenschaft, insbesondere einer Fokuslage, variablen Luftspalt innerhalb des Strahlengangs. Die Verstellung der „Dicke“ des Luftspalts erfolgt dabei durch eine vorzugsweise bildseitig zu diesem Luftspalt angeordnete, zumindest entlang der optischen Achse verschiebbare Linse (oder Linsengruppe, insbesondere auch als „Fokuslinse“ oder „Fokusgruppe“ bezeichnet). Die objektseitig zu diesem variablen Luftspalt angeordnete Linsengruppe wird hier und im Folgenden als „Vordergruppe“, die bildseitig zu diesem Luftspalt angeordnete Linsengruppe als „Hintergruppe“ bezeichnet. Die Hintergruppe umfasst im Rahmen der hier und im Folgenden verwendeten Konvention insbesondere auch die verschiebbare Linse bzw. Linsengruppe.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist im Fall der Weitwinkelbrennweite die Zahl der Linsenflächen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung innerhalb der Vordergruppe größer als innerhalb der Hintergruppe.
Für den Fall der Tele-Brennweite ist dagegen vorzugsweise die Zahl der Linsenflächen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung innerhalb der Hintergruppe größer als innerhalb der Vordergruppe.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist die erste Anti-Reflex-Beschichtung auf einer Linse aus einer Glasart mit vergleichsweise hohem Brechungsindex eine geringere Schichtzahl (oder: Lagenzahl) auf als auf einer Linse aus einer Glasartmit geringerem Brechungsindex. Anders ausgedrückt wird die erste Anti-Reflex-Beschichtung auf einer hochbrechenden Glasart durch eine geringere Schichtzahl als auf einer niedrigbrechenden Glasartausgebildet.
Beispielhaft für ein Linsensystem mit Weitwinkelbrennweite von 25 Millimeter (insbesondere bei einem Linsensystem für Vollformat) sind 30 Prozent der Linsenflächen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung versehen. Dabei kommen fünf Linsenflächen mit der ersten Beschichtungsvariante und drei Linsenflächen mit der zweiten Beschichtungsvariante zum Einsatz. Vier der mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung versehenen Linsenflächen sind dabei konkav, die übrigen konvex. Ferner liegen hierbei sechs der mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung versehenen Linsenflächen in der Vordergruppe, eine in der Hintergruppe vor einer variablen (System-) Blende sowie eine dahinter.
Beispielhaft für ein Linsensystem mit einer Tele-Brennweite von 85 Millimeter (insbesondere bei einem Linsensystem für Vollformat) sind 33 Prozent der Linsenflächen mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung, konkret der zweiten Beschichtungsvariante versehen. Zwei dieser Linsenflächen sind dabei konkav, die übrigen konvex. Ferner liegen alle dieser Linsenflächen in der Hintergruppe, dabei drei vor der variablen Blende sowie drei Linsenflächen dahinter.
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in einer schematischen Seitenansicht ein Linsensystem,
2 in Ansicht gemäß 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Linsensystems, und
3 in einer schematischen Ansicht eine Abbildung einer Lichtquelle und dabei auftretender Doppelreflexe.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 und 2 ist jeweils schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Linsensystems 1 dargestellt, das Teil eines Kameraobjektivs (kurz: Objektiv 2) ist. Das Linsensystem 1 umfasst mehrere optische Linsen 4 (der Übersichtlichkeit halber sind zumindest in 1 nicht alle Linsen mit Bezugszeichen versehen), die aus mineralischem Glas, konkret teilweise aus unterschiedlichen Glasarten (in einem alternativen Ausführungsbeispiel zumindest teilweise auch aus transparentem Kunststoff) gefertigt sind. Die Linsen 4 sind dabei entlang einer optischen Achse 6 angeordnet und dienen zur Bildung eines Strahlengangs 8 für von einer Objektseite 10 einfallende Lichtstrahlen 12. Die Lichtstrahlen 12 werden durch die einzelnen Linsen 4 gebrochen und schließlich auf einer Bildseite 14 auf eine Bildebene 16 - hier fokussiert - abgebildet. Für den Fall, dass das Objektiv 2 an einer Kamera befestigt ist, wird hierbei ein Film oder ein Bildsensor, die jeweils in der Bildebene 16 angeordnet sind, belichtet.
Zur Fokussierung der Lichtstrahlen 12 auf der Bildebene 16 weist das Linsensystem 1 eine Fokusgruppe 18, in 1 konkret gebildet durch zwei miteinander verkittete Linsen 4, auf, die gegenüber einer durch die objektseitig angeordneten Linsen 4 gebildeten „Vordergruppe“ 20 verschiebbar angeordnet sind. Eine entsprechende Fassung des Objektivs 2 für die Linsen 4, sowie Verstellmittel und ein Außengehäuse sind nicht näher dargestellt. Die bildseitig auf die Vordergruppe 20 nachfolgend angeordneten Linsen 4 werden - einschließlich der Fokusgruppe 18 - als Hintergruppe 22 bezeichnet.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist in einem aufgrund der Verstellbarkeit der Fokusgruppe 18 variablen Luftspalt 24 zwischen der Vordergruppe 20 und der Hintergruppe 22 eine sogenannte Komablende 26 positioniert. Auf die Fokusgruppe 18 bildseitig folgend ist eine als „Systemblende 28“ bezeichnete verstellbare Blende angeordnet.
Um Reflexionen von Lichtstrahlen 12 an den den Strahlengang 8 schneidenden Grenzflächen der Linsen 4 zu vermeiden, wenigstens zu verringern, sind zumindest die Glas-Luft-Grenzflächen - hier als „Linsenflächen 30“ bezeichnet (der Übersichtlichkeit halber lediglich teilweise beschriftet) - mit einer Anti-Reflex-Beschichtung beschichtet.
Um jedoch Mehrfachreflexe, konkret sogenannte Doppelreflexe 32 (s. 3, auch als „lens flares“ bezeichnet) in einer , die durch eine erste Reflexion eines Lichtstrahls 12 an einer Linsenfläche 30 und eine darauffolgende zweite Reflexion an einer weiteren Linsenfläche 30 nicht vollständig zu unterbinden, sind mehr als drei ausgewählte Linsenflächen 30 mit einer ersten Anti-Reflex-Beschichtung versehen. Diese erste Anti-Reflex-Beschichtung weist eine gezielt eingestellte, gegenüber der auf den übrigen Linsenflächen 30 eingesetzten zweiten Anti-Reflex-Beschichtung höhere Reflektivität (d. h. einen höheren Reflexionsgrad) auf. Deshalb werden diese ausgewählten Linsenflächen 30 im Folgenden auch als „Reflexionsflächen 36“ bezeichnet.
In 3 sind verschiedene Ausprägungen von Doppelreflexen 32 beispielhaft dargestellt, die auch in der dargestellten Kombination erwünscht sein können. Die Ausprägungen nehmen dabei verschiedene Strukturen (Formen), unterschiedliche Intensitäten, unterschiedliche Fokussierung und dergleichen ein. Um eine Lichtquelle 38 sind außerdem (zumindest nahe zur Lichtquelle 38) vergleichsweise scharf abgegrenzte, hell strahlende (d. h. hohe Intensität aufweisende) strahlenförmige Strukturen zu erkennen, die Beugungseffekte an der Systemblende 28 darstellen. Links von der Lichtquelle 38 ist als Doppelreflex 32 ein etwa tropfenförmiger Fleck zu erkennen. Auf der rechten Seite der Lichtquelle 38 treten als Doppelreflexe 32 verschiedene ovale, flächige oder sogar dreidimensional wirkende (z. B. eine Art Torus im Bereich der rechten oberen Ecke der ) auf. Die Strukturen der einzelnen Doppelreflexe 32weisen dabei auch der Lichtquelle 38 zugewandte oder abgewandte Intensitätsverläufe (angedeutet durch strichlinierte, strichpunktierte und durchgezogene Linien) auf.
Um eine gewünschte Zielausprägung der Doppelreflexe 32, bspw. vergleichbar zu 3 einstellen zu können und dennoch möglichst geringe Reflexionsverluste über den Lichtweg durch das Linsensystem 1 hinnehmen zu müssen, sind im Fall eines Linsensystems 1 mit einer Weitwinkelbrennweite - wie es in 1 schematisch dargestellt ist - mehr Reflexionsflächen 36 in der Vordergruppe 20 angeordnet als in der Hintergruppe 22. Konkret sind hier acht Reflexionsflächen in der Vordergruppe 20 und vier Reflexionsflächen in der Hintergruppe 22 angeordnet.
Die Auswahl der jeweiligen Linsenfläche 30 erfolgt dabei anhand einer Simulation, um die tatsächliche Ausprägung der Doppelreflexe 32 an die Zielausprägung anzunähern.
Um die Farbwirkung des jeweiligen Doppelreflexes 32 beeinflussen zu können, werden zwei Beschichtungsvarianten eingesetzt, die ein Minimum in ihrem Reflexionsgradverlauf im roten Farbtonbereich (d. h. im roten Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs) aufweisen. Diese beiden Beschichtungsvarianten kommen mit unterschiedlicher Anzahl - abhängig unter anderem von der Brennweite des Linsensystems 1 - zum Einsatz. Eine erste Beschichtungsvariante 40 weist das Minimum bei 610 Nanometer Wellenlänge auf, die zweite Beschichtungsvariante 42 bei 660 Nanometer.
In 2 ist das Linsensystem 1 abgestimmt auf eine Tele-Brennweite, d. h. einer Brennweite von mehr als 40 Millimeter dargestellt. In diesem Fall kommen mehr der Reflexionsflächen 36 in der Hintergruppe 22 sowie häufiger die zweite Beschichtungsvariante 42 zum Einsatz. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kommt konkret nur die zweite Beschichtungsvariante 42 vor.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Linsensystem
2: Objektiv
4: Linse
6: optische Achse
8: Strahlengang
10: Objektseite
12: Lichtstrahl
14: Bildseite
16: Bildebene
18: Fokusgruppe
20: Vordergruppe
22: Hintergruppe
24: Luftspalt
26: Komablende
28: Systemblende
30: Linsenfläche
32: Doppelreflex
34: Abbildung
36: Reflexionsfläche
38: Lichtquelle
40: Beschichtungsvariante
42: Beschichtungsvariante

Claims

Linsensystem (1) für ein Kameraobjektiv (2), umfassend eine Mehrzahl von optischen Linsen (4), die entlang einer optischen Achse (6) aufeinanderfolgend angeordnet und für eine Abbildung im visuell sichtbaren Spektralbereich eingerichtet sind, wobei - zumindest ein Teil der optischenLinsen (4) zwei einen Strahlengang (8) des Kameraobjektivs (2) schneidende Linsenflächen (30,36) aufweist, und - wenigstens drei Linsenflächen (30,36) mit einer ersten Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) ausgestattet sind, die im Vergleich zu einer zweiten Anti-Reflex-Beschichtung der übrigen Linsenflächen (30) in wenigstens einem Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs einen höheren Reflexionsgrad aufweist.
Linsensystem (1) nach Anspruch 1, wobei es sich bei den Linsenflächen (30) um Glas-Luft-Grenzflächen handelt.
Linsensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzahl der Linsenflächen (30) mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) zwischen 25 und 60 Prozent, vorzugsweise zwischen 28 und 55 Prozent der Gesamtzahl der Linsenflächen (30,36) liegt.
Linsensystem (1) nach Anspruch 3, aufweisend eine Weitwinkelbrennweite, wobei die Anzahl der Linsenflächen (36) mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) zwischen 29 und 55 Prozent der Gesamtzahl der Linsenflächen (30,36) liegt.
Linsensystem (1) nach Anspruch 3, aufweisend eine Tele-Brennweite, wobei die Anzahl der Linsenflächen (36) mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) zwischen 33 und 44 Prozent der Gesamtzahl der Linsenflächen (30,36) liegt.
Linsensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei fünf bis vierzehn, vorzugsweise sechs bis zwölf Linsenflächen (36) mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) vorhanden sind.
Linsensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Lage der jeweiligen die erste Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) tragenden Linsenfläche (36) entlang der optischen Achse (6) in Abhängigkeit von einer Zielausprägung eines Mehrfachreflexes (32) in der Abbildung (34), einer für die entsprechende Linse (4) gewählten Glasart, einer Krümmung der Linsenfläche (30,36), einem Krümmungsradius der Linsenfläche (30,36), einem Linsendurchmesser und/oder einer Lage der Linsenfläche (30,36) im Strahlengang (8) gewählt ist.
Linsensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) derart gebildet ist, dass Licht eines ausgewählten Teilbereichs des sichtbaren Spektralbereichs zu einem höheren Anteil reflektiertwird als Licht eines weiteren Spektralbereichs.
Linsensystem (1) nach Anspruch 8, wobei die erste Anti-Reflex-Beschichtung an der jeweiligen Linsenfläche (36) durch eine erste Beschichtungsvariante (40) gebildet ist, die einen Reflexionsgradverlauf mit einem Minimum zwischen 585 und 635 Nanometer, vorzugsweise bei 610 Nanometer aufweist, oder durch eine zweite Beschichtungsvariante (42), die einen Reflexionsgradverlauf mit einem Minimum zwischen 635 und 685 Nanometer, vorzugsweise bei 660 Nanometer aufweist.
Linsensystem (1) nach Anspruch 9, wobei im Fall der Tele-Brennweite die Zahl der Linsenflächen (36) mit der zweiten Beschichtungsvariante (42) größer ist als die Zahl der Linsenflächen (36) mit der ersten Beschichtungsvariante (40).
Linsensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend eine objektseitig zu einem für eine Verstellung einer Abbildungseigenschaft, insbesondere einer Fokuslage, variablen Luftspalt (24) angeordnete Vordergruppe (20) von Linsen (4) und eine bildseitig zu dem variablen Luftspalt (24) angeordnete Hintergruppe (22) von Linsen (4), wobei im Fall der Weitwinkelbrennweite die Zahl der Linsenflächen (36) mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) innerhalb der Vordergruppe (20) größer ist als innerhalb der Hintergruppe (22).
Linsensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend eine objektseitig zu einem für eine Verstellung einer Abbildungseigenschaft, insbesondere einer Fokuslage, variablen Luftspalt (24) angeordnete Vordergruppe (20) von Linsen (4) und eine bildseitig zu dem variablen Luftspalt (24) angeordnete Hintergruppe (22) von Linsen (4), wobei im Fall der Tele-Brennweite die Zahl der Linsenflächen (36) mit der ersten Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) innerhalb der Hintergruppe (22) größer ist als innerhalb der Vordergruppe (20).
Linsensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) auf einer Linse (4) aus einer Glasart mit vergleichsweise hohem Brechungsindex eine geringere Schichtzahl aufweist als auf einer Linse (4) mit geringerem Brechungsindex.
Kameraobjektiv (2) mit einem Linsensystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 sowie mit einem Objektivtubus, in dem das Linsensystem (1) gegen den Eintritt von Verunreinigungen in den Strahlengang (8) gekapselt aufgenommen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Linsensystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei verfahrensgemäß - eine Mehrzahl von optischen Linsen (4), die für eine Abbildung im visuell sichtbaren Spektralbereich eingerichtet sind, entlang einer optischen Achse (6) zur Bildung eines Strahlengangs (8) eines Kameraobjektivs (2) aufeinanderfolgend angeordnet werden, wobei zumindest ein Teil der optischen Linsen (4) zwei den Strahlengang (8) schneidende Linsenflächen (30,36) aufweist, und - zur Erzeugung wenigstens eines in der Abbildung sichtbaren Mehrfachreflexes(32) wenigstens drei Linsenflächen (36) mit einer ersten Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) ausgestattet werden, die im Vergleich zu einer zweiten Anti-Reflex-Beschichtung der übrigen Linsenflächen (30) in wenigstens einem Teilbereich des sichtbaren Spektralbereichs einen höheren Reflexionsgrad aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei eine Zielausprägung des oder des jeweiligen Mehrfachreflexes (32) in der Abbildung (34) vorgegeben wird, und wobei eine Lage der jeweiligen die erste Anti-Reflex-Beschichtung (40,42) tragenden Linsenfläche (36) entlang der optischen Achse (6) in Abhängigkeit von der Zielausprägung des oder des jeweiligen Mehrfachreflexes (32) in der Abbildung (34), einer für die entsprechende Linse (4) gewählten Glasart, einer Krümmung der Linsenfläche (30,36), einem Krümmungsradius der Linsenfläche (30,36), einem Linsendurchmesser und/oder einer Lage der Linsenfläche (30,36) im Strahlengang (8) gewählt wird.