DE102022104362A1 - Objektiv sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Objektiv mit einem Objektiveingang (27), einem Objektivausgang (F8, 29), einer ersten Gruppe an reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7) und einer zweiten Gruppe an reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8), wobei wenigsten eine der reflektiven Flächen (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8) eine Abbildungsfunktion erfüllt, und mit wenigstens einem Spiegel (P) zur Verfügung gestellt. Die erste Gruppe an reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7), die zweite Gruppe an reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8) und der wenigstens eine Spiegel (P) sind derart relativ zueinander angeordnet, dass sie sich jeweils an einer anderen von drei Umfangsseiten eines gedachten Dreiecksprismas (30) befinden. Außerdem sind die reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7) der ersten Gruppe und die reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8) der zweiten Gruppe derart relativ zueinander und relativ zu dem wenigstens einen Spiegel (P) geneigt, dass ein durch den Objektiveingang (27) einfallendes Strahlenbündel mittels Reflektionen an den reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7) der ersten Gruppe, an den reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8) der zweiten Gruppe und an dem wenigstens einen Speigel (P) zum Objektivausgang (F8, 29) gelangt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Objektiv, insbesondere eine langbrennweitiges Objektiv, das in einem Mobiltelefon eingesetzt werden kann. Daneben betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Objektivs.
  • Objektive für Mobiltelefone und insbesondere für Smartphones benötigen eine kurze Bauform in Richtung der Flächennormalen des Objektiveingangs. Da insbesondere Teleobjektive, also langbrennweitige Objektive, bedingt durch ihre lange Brennweite eine relativ große Baulänge aufweisen, werden sie für Mobiltelefone und insbesondere für Smartphones mit einem Umlenkspiegel versehen, sodass der Abbildungsstrahlengang parallel zur Oberfläche des Mobiltelefons verlaufen kann. Ein derartiges Objektiv ist beispielsweise in Hans Josef Brückner et al., „Smartphone Kameras, Teil 1: Kameraoptik - Maximale Bildqualität aus Minikameras“, Phys. Unserer Zeit, 5/2020 (51) gezeigt.
  • Langbrennweitige Objektive für Mobiltelefone sind jedoch durch die geometrischen Beschränkungen für den Öffnungsdurchmesser der Linsen des Objektivs beschränkt, was dazu führt, dass sich nur relativ kleine Öffnungsverhältnisse und damit nur relativ große Blendenzahlen realisieren lassen. Wenn dagegen reflektive Flächen als abbildende Elemente Verwendung finden, lässt sich das Öffnungsverhältnis vergrößern und somit die Blendenzahl verringern. Objektive für Mobiltelefone, die reflektive Flächen als abbildende optische Elemente aufweisen, sind beispielsweise in DE 10 2018 207 338 A1 und in DE 10 2019 128 446 A1 offenbart.
  • Objektive mit reflektiven Elementen können mittels Kunststoffspritzguss in großen Mengen kostengünstig gefertigt werden. Hierzu wird eine zweiteilige Spritzgussform verwendet, in die flüssiger Kunststoff eingespritzt wird, der dann in der Form abkühlt und erstarrt. Nach dem Erstarren wir die zweiteilige Spritzgussform geöffnet und das ausgekühlte Spritzgussteil entnommen. Mit dem Spritzgussverfahren können Lagetoleranzen der reflektiven Flächen relativ zueinander von wenigen Mikrometern realisiert werden. Je nach Art der zu bildenden reflektiven Flächen müssen die reflektiven Flächen jedoch mit Toleranzen im Bereich von Zehntel oder gar Hundertstel Mikrometern relativ zueinander positioniert werden, insbesondere wenn die zu bildenden reflektiven Flächen eine Abbildungsfunktion erfüllen sollen.
  • Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, ein Objektiv, insbesondere ein zum Einsatz in einem Mobiltelefon geeignetes langbrennweitiges Objektiv, zur Verfügung zu stellen, welches mit Lagetoleranzen der reflektiven Flächen zueinander im Bereich von Zehntel oder gar Hundertstel Mikrometern gefertigt werden kann. Daneben ist es eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Objektivs, insbesondere eines zum Einsatz in einem Mobiltelefon geeigneten langbrennweitigen Objektivs, zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, die reflektiven Flächen mit Lagetoleranzen von Zehntel oder gar Hundertstel Mikrometern relativ zueinander auszubilden.
  • Die erste Aufgabe wird durch ein Objektiv nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14 zum Herstellen eines Objektivs. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Ein erfindungsgemäßes Objektiv weist einen einem Objektiveingang, einen Objektivausgang, eine erste Gruppe an reflektiven Flächen, eine zweite Gruppe an reflektiven Flächen und wenigstens einen Spiegel auf. Der wenigstens eine Spiegel ist vorzugsweise ein Planspiegel, er kann aber alternativ ein schwach gekrümmter Spiegel, bspw. ein schwach sphärisch oder zylindrisch gekrümmter Spiegel sein. Ein Planspiegel und ein schwach sphärisch gekrümmter Spiegel haben gegenüber einem zylindrisch gekrümmten Spiegel jedoch den Vorteil, dass sie einfacher zu justieren sind.
  • Im Falle des Vorliegens eines einzigen Spiegels soll dieser als schwach gekrümmt angesehen werden, wenn sein Krümmungsradius mindestens dem Zehnfachen, insbesondere mindestens dem Zwanzigfachen der größten Ausdehnung seiner Spiegelfläche entspricht. Im Falle des Vorliegens mehrerer Spiegel sollen diese als schwach gekrümmt angesehen werden, wenn ihre Krümmungsradien jeweils mindestens dem Zehnfachen, insbesondere mindestens dem Zwanzigfachen der Ausdehnung derjenigen Fläche, über die die Spiegel verteilt sind, entsprechen.
  • Der Objektiveingang ist bei einem Objektiv mit reflektiven Flächen typischerweise eine Eintrittsöffnung, die mit einem Eintrittsglas mit oder ohne optische Wirkung gegen die Umgebung abgeschlossen sein kann. Der Objektivausgang kann eine Austrittsöffnung des Objektivs sein. In manchen Fällen wie bspw. bei in Smartphones fest verbauten Objektiven ist jedoch keine solche Öffnung vorhanden. In derartigen Fällen kann das letzte reflektive Element des Objektivs oder der Bildsensor, auf den das Objektiv abbildet, als Objektivausgang angesehen werden.
  • Wenigstens eine der reflektiven Flächen erfüllt eine Abbildungsfunktion, d. h. sie trägt zu der mit dem Objektiv generierten Abbildung bei. Dabei können auch mehrere reflektive Flächen und insbesondere alle reflektiven Flächen Abbildungsfunktionen erfüllen. Jede eine Abbildungsfunktion erfüllende reflektive Fläche kann als abbildende reflektive Fläche bezeichnet werden. Die erste Gruppe an reflektiven Flächen, die zweite Gruppe an reflektiven Flächen und der wenigstens eine Spiegel sind derart relativ zueinander angeordnet, dass sie sich jeweils an einer anderen der drei Umfangsseiten eines gedachten Dreiecksprismas befinden. Dabei sind die reflektiven Flächen der ersten Gruppe und die reflektiven Flächen der zweiten Gruppe derart relativ zueinander und relativ zu dem Spiegel geneigt, dass ein durch den Objektiveingang einfallendes Strahlenbündel mittels Reflektionen an den reflektiven Flächen der ersten Gruppe, an den reflektiven Flächen der zweiten Gruppe und an dem wenigstens eine Planspeigel zum Objektivausgang gelangt. Die reflektiven Flächen der ersten Gruppe und die reflektiven Flächen der zweiten Gruppe können dabei derart relativ zueinander geneigt sein, dass ein von einer reflektiven Fläche der einen Gruppe reflektiertes Strahlenbündel jeweils mittels einer Reflektion an dem Spiegel zu einer reflektiven Fläche der anderen Gruppe gelangt oder, im Falle der letzten reflektiven Fläche, zum Objektivausgang. Es können aber auch erst Reflektionen zwischen zwei reflektiven Flächen erfolgen, bevor eine Reflektion am Spiegel erfolgt. Typischerweise sind die reflektiven Flächen der ersten Gruppe und die reflektiven Flächen der zweiten Gruppe derart relativ zueinander geneigt, dass zwischen dem Objektiveingang und dem Objektivausgang wenigstens zwei Reflektionen, insbesondere mindestens drei Reflektionen, an dem Spiegel erfolgen.
  • Die spezielle geometrische Anordnung der reflektiven Flächen an den Seiten eines gedachten Dreiecksprismas ermöglicht es, eine Spritzgussform zum Herstellen des Objektivs so auszugestalten, dass sich alle reflektiven Flächen im selben Teil der Spritzgussform befinden. Dadurch kann erreicht werden, dass sich alle reflektiven Flächen in einem einzigen Bearbeitungsschritt herstellen lassen, also ohne dass der entsprechende Teil der Form während der Bearbeitung aus der Bearbeitungsmaschine entnommen und dann neu in die Bearbeitungsmaschine eingespannt werden muss. Die reflektiven Flächen können so mit einer Lagetoleranz relativ zueinander ausgebildet werden, die der Bearbeitungsgenauigkeit der Bearbeitungsmaschine, mit der der Teil der Spritzgussform gefertigt wird, entspricht. Diese Bearbeitungsgenauigkeit liegt im Bereich von wenigen Nanometern, sodass eine Lagetoleranz der reflektiven Flächen relativ zueinander von Zehntel Mikrometern oder gar Hundertstel Mikrometern möglich ist. Wenn die reflektiven Flächen dagegen wie im Stand der Technik auf zwei Teile der Spritzgussform verteilt sind, lassen sich nur Lagetoleranzen von wenigen Mikrometern erzielen, da die Lagetoleranz der beiden Teile der Spritzgussform aufgrund des hohen Druckes beim Einspritzen des flüssigen Kunststoffes nur bis auf wenige Mikrometer sichergestellt werden kann. Wenn dagegen alle reflektiven Flächen im selben Teil der Spritzgussform angeordnet sind, spielt die Lagetoleranz der beiden Teile der Spritzgussform relativ zueinander keine Rolle. Die Lagetoleranz des Spiegels, also des Planspiegels oder des schwach gekrümmten Spiegels, zu der wenigstens einen abbildenden reflektiven Fläche ist dagegen weniger kritisch. Insbesondere, wenn der Spiegel als Planspiegel ausgestaltet ist, hat er keine abbildende Funktion und kann daher in einfacher weise fehlerfrei relativ zu der wenigstens einen abbildenden reflektiven Fläche justiert werden, bspw. indem in demjenigen Teil der Spritzgussform, in dem die wenigstens eine abbildende reflektive Fläche ausgeformt wird, auch drei Anlagepunkte für den Spiegel oder einen Spiegelträger ausgeformt werden.
  • Die Lagetoleranz von wenigen Mikrometern wird insbesondere dann benötigt, wenn die wenigstens eine reflektive Fläche mit Abbildungsfunktion oder wenigstens eine der reflektiven Flächen mit Abbildungsfunktion eine Freiformfläche ist. Das Verwenden wenigstens einer Freiformfläche als reflektiver Fläche mit Abbildungsfunktion ermöglicht es, das Öffnungsverhältnis zu vergrößern und dadurch die Blendenzahl zu verringern, insbesondere dann, wenn die erste reflektive Fläche als Freiformfläche ausgestaltet ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Objektiv lässt sich ein Telefaktor (Brennweite dividiert durch Baulänge in Richtung vom Objektiv zum Objekt) größer als 4 erzielen, insbesondere ein Telefaktor im Bereich zwischen 4 und 10. Klassische Fotoobjektive weisen dagegen Telefaktoren im Bereich zwischen 1,5 und 2 auf.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Objektivs ist genau ein Spiegel, also genau ein Planspiegel oder genau ein schwach gekrümmter Spiegel, vorhanden. Dies bietet den Vorteil, dass mit dem Spiegel lediglich ein einziges optisches Element zu Formen und zu justieren ist. Alternativ können aber auch mehrere Spiegel vorhanden sein. Diese können alle dieselbe Form aufweisen, also bspw. alle als Planspiegel, alle als schwach sphärisch gekrümmte Spiegel oder alle als schwach zylindrisch gekrümmte Spiegel ausgebildet sind. Im Fall von schwach sphärisch gekrümmten Spiegeln oder schwach zylindrisch gekrümmten Spiegeln können diese zudem all denselben Krümmungsradius oder zumindest teilweise unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen. Die Spiegel können aber auch unterschiedlich ausgebildet sein, also bspw. Planspiegel und schwach gekrümmte Spiegel umfassen. Auch die ausschließliche Verwendung unterschiedlicher schwach gekrümmter Spiegel ist möglich, bspw. die Verwendung wenigstens eines schwach sphärisch gekrümmten Speiegels und wenigstens eines schwach zylindrisch gekrümmten Spiegels Wenn Planspiegel Verwendung finden, können diese alle in derselben Ebene angeordnet sein, d.h. die Reflektionsflächen der Planspiegel sind alle in derselben Ebene angeordnet. Die Verwendung mehrerer Spiegel bietet die Möglichkeit, nur in denjenigen Bereichen Spiegel vorzusehen, die auch wirklich zur Reflektion des Abbildungsstrahlenbündels benötigt werden, und die übrigen Bereiche zu Schwärzen, um unnötige Reflexe zu vermeiden. Die Spiegel können dabei alle an einem einzigen Spiegelträger angeordnet sein, sodass drei Anlagepunkte zum Justieren des Spiegelträger und damit aller Spiegel ausreichen. Dabei kann ausgenutzt werden, dass sich diejenigen Flächen in dem Spiegelträger, die zu den Spiegeln verspielt werden, in demselben Teil der zum Herstellen des Spiegelträger verwendeten Spritzgussform ausformen lassen. Auf diese Weise können die zu den Spiegeln verspiegelten Flächen im Spiegelträger mit einer Lagetoleranz relativ zueinander positioniert werden, die der Lagetoleranz der reflektiven Flächen relativ zueinander entspricht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Objektivs ist wenigstens einer der Spiegel derart verschiebbar angeordnet, dass sich durch eine Verschiebung sein Abstand von den Gruppen an reflektiven Flächen ändert. Ein Verschieben des Spiegel, insbesondere eines Planspiegels, entlang seiner Flächennormalen, bietet die Möglichkeit, das Objektiv zu fokussieren.
  • In dem erfindungsgemäßen Objektiv können die erste Gruppe an reflektiven Flächen und die zweite Gruppe an reflektiven Flächen an unterschiedlichen Innen- oder Außenseiten der Schenkel eines V-förmigen Trägers angeordnet sein. Ein solcher V-förmiger Träger lässt sich leicht als Spritzgussteil herstellen, wobei alle reflektiven Flächen an den Innenseiten oder den Außenseiten seiner Schenkel angeordnet werden können. Insbesondere die Anordnung an den Innenseiten der Schenkel ist vorteilhaft, da dies die Möglichkeit bietet, dass die entsprechenden Formflächen an den Außenseiten eines Spritzgussformteils mit dreieckigen Vorsprung ausgebildet werden. Dies erleichtert es, alle Formflächen, die zum Formen von reflektiven Flächen dienen, im Spritzgussformteil auszuformen, ohne dass das Spritzgussform Teil zwischendurch aus der Einspannung genommen und neu eingespannt werden muss. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der V-förmige Träger zudem Anlagepunkte aufweist, welche die Lage des wenigstens einen Spiegels relativ zu der ersten Gruppe an reflektiven Flächen und der zweiten Gruppe an reflektiven Flächen definieren, wenn der wenigstens eine Spiegel oder ein den wenigsten einen Spiegel tragender Spiegelträger an den Anlagepunkten anliegt. Dadurch wird eine einfache und rasche Justage des wenigstens einen Spiegels relativ zu der wenigstens einen reflektiven Fläche mit Abbildungsfunktion möglich.
  • In noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Objektivs umfasst dieses wenigstens eine Streulichtblende. Streulichtblenden können sowohl in einer Ebene senkrecht um das Strahlenbündel als auch abschnittsweis in einer Ebene parallel zum Strahlbündel verlaufen, so dass sie das Strahlenbündel einhausen. Beispielsweise kann eine einhausende Streulichtblenden eine zylindrische Form aufweisen. Dadurch können Strahlenbündel, die nicht zur Abbildung beitragen und somit keine Abbildungsstrahlenbündels sind, ausgeblendet werden. Strahlenbündel, die keine Abbildungsstrahlenbündels sind, würden im Inneren des Objektivs zu Reflexen führen, welche die Abbildungsqualität verringern würden. Vorzugsweise ist wenigstens eine Streulichtblende nahe am Bildsensor angeordnet, bspw. zwischen der im Abbildungsstrahlengang letzten reflektiven Fläche vor dem Bildsensor und dem Bildsensor. Dies ist vorteilhaft, wie sich in diesem Bereich die keine Faltung des Abbildungsstrahlengangs mehr erfolgt und daher nicht darauf geachtet werden muss, dass eine auf einen vor einer Faltung vorliegenden Abschnitt des Abbildungsstrahlengangs wirkende Blende nicht den Abschnitt des Abbildungsstrahlengangs nach der Faltung beeinträchtigt oder eine auf einen nach einer Faltung vorliegenden Abschnitt des Abbildungsstrahlengangs wirkende Blende nicht den Abschnitt des Abbildungsstrahlengangs vor der Faltung beeinträchtigt. Dennoch können auch zwischen zwei reflektiven Flächen eine oder mehrere Streulichtblenden im Abbildungsstrahlengang angeordnet sein, wobei dann jedoch der Designaufwand für das Objektiv höher ist als bei einer zwischen der letzten reflektiven Fläche und dem Bildsensor angeordneten Blende.
  • Das erfindungsgemäße Objektiv kann insbesondere langbrennweitiges Objektiv sein, also. ein Objektiv mit einer Brennweite von mehr als 65 mm, insbesondere ein Objektiv mit einer Brennweite von mindestens 80 mm.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Objektivs wird ein Träger mit einem von einem Kontaktabschnitt ausgehenden ersten Trägerabschnitt und einem von dem Kontaktabschnitt ausgehenden, in einem Winkel zum ersten Trägerabschnitt angeordneten zweiten Trägerabschnitt erzeugt, wobei Flächenformen für die reflektiven Flächen der ersten Gruppe an dem ersten Trägerabschnitt gebildet werden und Flächenformen für die reflektiven Flächen der zweiten Gruppe an dem zweiten Trägerabschnitt gebildet werden. Die Flächenformen für die reflektiven Flächen werden sodann verspiegelt, um die reflektiven Flächen zu bilden, und dem Kontaktabschnitt des Trägers gegenüberliegend wird wenigstens ein Spiegel derart am Träger angeordnet, dass er den reflektiven Flächen zugewandt ist. Als Träger kann dabei insbesondere ein Träger gebildet werden, der zwei V-förmig angeordnete Schenkel aufweist, wobei die Trägerabschnitte von Schenkeln gebildet werden und wobei die Flächenformen für die reflektiven Flächen insbesondere an der Innenseite dieser Schenkel gebildet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es aufgrund der Geometrie des Trägerabschnittes, den Träger mittels Spritzguss herzustellen, wobei alle Flächenformen für die reflektiven Flächen mittels im selben Teil der zum Spritzgießen des Trägers verwendeten Spritzgussform befindlichen Formflächen ausgeformt werden können. Die damit verbundenen Vorteile wurden bereits mit Bezug auf das erfindungsgemäße Objektiv beschrieben. Auf diese Beschreibung wird verwiesen.
  • Um eine einfache Justage des wenigstens einen Spiegels oder eines den wenigen Spiegel tragenden Spiegelträgers an dem Träger mit den reflektiven Flächen zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn an dem Träger, beispielsweise an den Endflächen der Schenkel, Anlagepunkte, insbesondere drei Anlagepunkte, für den wenigsten einen Spiegel oder einen den wenigstens einen Spiegels tragenden Spiegelträger gebildet werden.
  • Um störende Reflexe im Objektiv zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn alle nicht verspiegelten Bereiche des Trägers und, falls vorhanden, des Spiegelträgers geschwärzt werden.
  • Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
    • 1 zeigt einen V-förmigen Träger für reflektive Flächen eines langbrennweitigen Objektivs zusammen mit einem Spiegelträger.
    • 2 zeigt die die Anordnung der reflektiven Flächen des V-förmigen Trägers und einen Planspiegel in einer perspektivischen Darstellung.
    • 3 zeigt die Anordnung der reflektiven Flächen des V-förmigen Trägers und den Planspiegel von der Spitze des Trägers aus gesehen.
    • 4 zeigt schematisch einen Herstellungsschritt zum Herstellen eines Spritzgusswerkzeugs für die Herstellung des V-förmigen Trägers.
    • 5 zeigt den V-förmigen Träger als Spritzgussteil in einem zweiteiligen Spritzgusswerkzeug.
    • 6 zeigt die Verfahrensschritte zum Herstellen eines Objektivs, wie es mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben worden ist.
    • 7 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Objektivs in einer stark schematisierten Darstellung.
    • 8 zeigt eine Spritzgussform zum Herstellen des Objektivs aus 8 als Spritzgussteil.
  • Nachfolgend wird anhand der 1 bis 3 ein exemplarisches Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Objektiv beschrieben. Das Objektiv ist ein langbrennweitiges Objektiv für ein Smartphone mit einer Brennweite von 80 mm oder mehr. Dabei sind Brennweiten im Bereich von 80 bis 120 mm bei langbrennweitigen Objektiven für Smartphones im Bereich des Üblichen. Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel beträgt die Brennweite des Objektivs 90 mm. Zudem besteht auch die Möglichkeit, dass das Objektiv eine geringere Brennweite hat, beispielsweise im Bereich zwischen 65 mm und 80 mm. Generell braucht das Objektiv auch kein langbrennweitige Objektiv zu sein, sondern kann auch ein Normalobjektiv mit einer Brennweite im Bereich von 55 bis 65 mm oder ein kurzbrennweitiges Objektiv mit einer Brennweite unter 55 mm sein. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Objektivs kommen jedoch insbesondere bei Objektiven mit Brennweiten über 65 mm, insbesondere mit Brennweiten von 80 mm oder mehr, zu tragen. Das Objektiv kann einen Telefaktor größer als 4 haben, insbesondere einen Telefaktor im Bereich zwischen 4 und 10.
  • Das Objektiv besteht im Wesentlichen aus reflektiven Flächen F1 bis F8, die an einem Träger 1 angeordnet sind, und einem Spiegel, der im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel als Planspiegel P ausgebildet ist. Dieser ist an einem Spiegelträger 3 angeordnet. Der Träger 1 und der Spiegelträger 3 sind in 1 gezeigt, die reflektiven Flächen F1 bis F8 und der Planspiegel P in den 2 und 3. Statt des Planspiegels kann auch ein schwach sphärisch oder schwach zylindrisch gekrümmter Spiegel Verwendung finden.
  • Der Träger 1 für die reflektiven Flächen F1 bis F8 des Objektivs weist einen ersten Schenkel 5 und einen zweiten Schenkel 7 auf, an deren Innenflächen 9 bzw. 11 die reflektiven Flächen F1 bis F8 (in 1 nicht dargestellt) angeordnet sind. Die beiden Schenkel 5 und 7 bilden einen ersten Trägerabschnitt bzw. einen zweiten Trägerabschnitt, die sich von einem Kontaktabschnitt 13, an dem sie aneinandergrenzen, ausgehend in einem Winkel zueinander vom Kontaktabschnitt 13 weg erstrecken und so einen Träger 1 mit V-förmigen Querschnitt bilden. An den vom Kontaktabschnitt 13 abgewandten Endflächen 17, 19 der Schenkel 5, 7 ist der V-förmiger Träger offen. Zwischen den Schenkeln 5, 7 ist ein Zwischenraum 21 gebildet, der von den Innenflächen 9, 11 der Schenkel 5, 7 begrenzt wird.
  • Der Spiegelträger 3 weist an einer Seite eine Planfläche 15 auf, die mit einem Planspiegel P (in 1 nicht dargestellt) versehen ist. Im Objektiv wird der Spiegelträger 3 so an den Endflächen 17, 19 der Schenkel 5, 7 angeordnet, dass die Planfläche 15 mit dem Planspiegel P dem Zwischenraum 21 zwischen den Schenkeln 5, 7 des Trägers 1 zugewandt ist. Für die korrekte Ausrichtung der Planfläche 15 zu den Innenflächen 9, 11 des Trägers 1 - und damit des an der Planfläche 15 angeordneten Planspiegels P zu den an den Innenseiten 9, 11 der Schenkel 5, 7 angeordneten reflektiven Flächen F1 bis F8 - sind an den vom Kontaktabschnitt 13 abgewandten Endflächen 17, 19 der Schenkel 5, 7 drei halbkugelförmige Justagevorsprünge 23, 25 (von den in 1 lediglich zwei zu sehen sind) vorhanden, die als Anlagepunkte dienen, an denen der Spiegelträger 3 zur Anlage gebracht werden kann. Die Justagevorsprünge 23, 25, die als Anlagepunkte für den Spiegelträger 3 dienen, sind im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel jeweils als halbkugelförmige Vorsprünge über die Endflächen 17, 19 ausgebildet. Mithilfe der Anlage an den drei durch die Justagevorsprünge 23, 25 definierten Anlagepunkten kann der Spiegelträger 3 mit dem Planspiegel P in seinem Abstand und seiner Orientierung relativ zum Träger 1 mit den reflektiven Flächen F1 bis F8 hinreichend exakt justiert werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Abbildungsfunktion von wenigstens einer reflektiven Fläche F1 bis F8 des Trägers 1, typischerweise von einer Mehrheit oder der Gesamtheit der reflektiven Flächen des Trägers 1, bereitgestellt wird und der Planspiegel P keinen Beitrag dieser Abbildungsfunktion leistet. Die Justage des Planspiegels P relativ zu den reflektiven Flächen F1 bis F 8 im Träger 1 ist daher von geringerer Bedeutung als die Justierung der reflektiven Flächen F1 bis F 8 im Träger 1 relativ zueinander.
  • Die reflektiven Flächen F1 bis F8 und der Planspiegel P sind in den 2 und 3 der besseren Übersichtlichkeit wegen ohne den Träger 1 bzw. den Spiegelträger 3 dargestellt. Neben den reflektiven Flächen F1 bis F8 und dem Planspiegel P sind in den 2 und 3 ein das Objektiv nach außen abschließendes, planes Eintrittsglas 27 ohne optische Wirkung, welches den Objektiveingang darstellt, und ein Bildsensor 29, der selbst nicht mehr Teil des Objektivs ist, dargestellt. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, sind die reflektiven Flächen F1, F3, F5, F7, die reflektiven Flächen F2, F4, F6, F8 und der Planspiegel P jeweils an einer anderen Umfangsseite eines gedachten Dreiecksprismas 30 angeordnet (in 2 gestrichelt angedeutet).
  • Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel tragen alle reflektiven Flächen F1 bis F8 gemeinsam zu der mit dem Objektiv generierten Abbildung bei, die eine Bildebene hinter dem Objektiv erzeugt. Alle reflektiven Flächen F1 bis F8 weisen somit eine Abbildungsfunktion auf, sodass alle reflektiven Flächen F1 bis F8 als abbildende reflektive Flächen angesehen werden können. In alternativen Ausführungsformen können jedoch einige der reflektiven Flächen F1 bis F8 lediglich eine das Abbildungsstrahlenbündel ablenkende Funktion aufweisen, sodass sie nichts zu den Abbildungseigenschaften des Objektivs beitragen. Grundsätzlich reicht es aus, wenn wenigstens eine der reflektiven Flächen F1 bis F8 eine Abbildungsfunktion erfüllt, d. h die mit dem Objektiv generierte Abbildung von lediglich einer der reflektiven Flächen F1 bis F8 generiert wird. Typischerweise weisen jedoch mehrere oder alle der reflektiven Flächen F1 bis F8 eine Abbildungsfunktion auf, bspw. um eine Abbildung mit möglichst geringen Abbildungsfehlern generieren zu können. Unabhängig davon, wie viele der reflektiven Flächen F1 bis F8 eine Abbildungsfunktion aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens die erste im Strahlengang nach dem Eintrittsglas 27 angeordnete reflektive Fläche F1 eine Abbildungsfunktion aufweist, da dies ein Maximieren des Öffnungsverhältnisses ermöglicht. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine der reflektiven Flächen F1 bis F8, vorzugsweise die erste im Strahlengang auf das Eintrittsglas 27 folgende reflektive Fläche F1, als Freiformfläche ausgebildet ist. Wenn die erste reflektive Fläche F1 als Freiformfläche mit Abbildungsfunktion ausgebildet ist, kann das Generieren der Abbildung in großer Nähe zur mit dem Eintrittsglas 27 verschlossenen Eintrittsöffnung des Objektivs beginnen, wodurch sich ein größeres Öffnungsverhältnis des Objektivs erzielen lässt als wenn das Generieren der Abbildung in einem größeren Abstand von der Eintrittsöffnung des Objektivs beginnen würde. Unter einer Freiformfläche kann im weiteren Sinn eine komplexe Fläche verstanden werden, die sich insbesondere mittels gebietsweise definierter Funktionen, insbesondere zweimal stetig differenzierbarer gebietsweise definierter Funktionen darstellen lässt. Beispiele für geeignete gebietsweise definierte Funktionen sind (insbesondere stückweise) polynomiale Funktionen (insbesondere polynomiale Splines, wie z. B. bikubische Splines, höhergradige Splines vierten Grades oder höher, oder polynomiale non-uniform rational B-Splines (NURBS)). Hiervon zu unterscheiden sind einfache Flächen, wie z. B. sphärische Flächen, asphärische Flächen, zylindrische Flächen, torische Flächen, die zumindest längs eines Hauptmeridians als Kreis beschrieben sind. Eine Freiformfläche braucht insbesondere keine Achsensymmetrie und keine Punktsymmetrie aufzuweisen und kann in unterschiedlichen Bereichen der Fläche unterschiedliche Werte für den mittleren Flächenbrechwert aufweisen.
  • Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel wird ein vom Eintrittsglas 27 kommendes auf die erste, sich an der Innenfläche 9 des ersten Schenkels 5 befindende reflektive Fläche F1 auftreffendes Abbildungsstrahlenbündel in Richtung auf den Planspiegel P reflektiert, von dem es dann auf die zweite, sich an der Innenfläche 1 des zweiten Schenkels 7 befindende reflektiven Fläche F2 reflektiert wird. Von dieser wird das Abbildungsstrahlenbündels dann wieder in Richtung auf den Planspiegel P reflektiert, der es dann in Richtung auf die dritte, sich wieder an der Innenfläche 9 des ersten Schenkels 5 befindende reflektive Fläche F3 reflektiert. Auf diese Weise wird das Abbildungsstrahlenbündel durch Hin- und Herreflektion zwischen den an der Innenfläche 9 des ersten Schenkels 5 angeordneten reflektiven Flächen F1, F3, F5 und F7 und den an der Innenfläche 11 des zweiten Schenkels 7 angeordneten reflektiven Flächen F2, F4, F6 und F8 unter Zuhilfenahme des Planspiegels P in Richtung auf den Bildsensor 29 gelenkt. Die Reflexionsfolge ist demnach F1-P-F2-P-F3-...-P-F8. Durch die Reflexionen an den abbildenden reflektiven Flächen F1 bis F8 wird zudem die Abbildung generiert, deren Bildebene am Ort des Bildsensors 29 liegt.
  • Obwohl im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel unter Zwischenschaltung von Reflexionen am Planspiegel P jeweils im Wechsel eine Reflexion im Bereich der Innenfläche 9 des ersten Schenkels 5 und eine Reflexion im Bereich der Innenfläche 11 des zweiten Schenkels 7 erfolgt, besteht auch die Möglichkeit, dass eine an einer der Innenflächen 9, 11 angeordnete reflektive Fläche das Abbildungsstrahlenbündels zuerst an die benachbarte reflektive Fläche derselben Innenfläche 9, 11 des Trägers 1 reflektiert, bevor das Abbildungsstrahlenbündels dann über eine Reflexion am Planspiegel P zu einer reflektiven Fläche an der anderen Innenfläche 9, 11 des Trägers 1 reflektiert wird. Die Reflexionsfolge wäre dann beispielsweise ...-P-F4-F6-P-F5-F7-P-... Selbstverständlich sind auch Reflexionsfolgen möglich, bei denen in manchen Abschnitten Reflexionsfolgen ...-Fi-P-F(i+1)-P-... und den anderen Abschnitten Reflexionsfolgen ...-P-Fj-F(j+1)-P-... vorliegen.
  • Als Bildsensor 29 kann beispielsweise ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor zum Einsatz kommen. Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel wird das Abbildungsstrahlenbündel von der letzten reflektiven Fläche F8, die den Objektivausgang bildet, in Richtung auf einen Bereich außerhalb des V-förmigen Trägers 1 reflektiert, so dass sich die Bildebene außerhalb des Trägers 1 und des Spiegelträgers 3 befindet. In Bereich der Bildebene ist der Bildsensor 29 angeordnet. In Abweichung vom vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Bildsensor 29 aber auch in einem Bereich der Innenseite eines der Schenkel 5, 7 des V-förmigen Trägers 1 oder in einem Bereich der Planfläche 15 des Spiegelträgers 3 angeordnet sein, wobei die Bildebene der Abbildung dann in diesem Bereich liegt. In diesem Fall bildet der Bildsensor 29 den Objektivausgang. Zwischen der reflektiven Fläche F8 und dem Bildsensor 29 ist eine Streulichtblende B angeordnet, welche Strahlenbündel, die nicht zur Abbildung beitragen, ausblendet, um die Abbildungsqualität des Objektivs zu erhöhen.
  • Der V-förmigen Träger 1 kann insbesondere als Spritzgussteil hergestellt sein, was eine kosteneffiziente Massenfertigung erlaubt, wie sie für die Fertigung von Objektiven für Smartphones vorteilhaft ist. Der Einbau des Objektivs in ein Smartphone kann dabei so erfolgen, dass der Spiegelträger 3 im Bereich der Außenhülle des Smartphones mit dem Planspiegel P nach innen weisend angeordnet ist, während der Träger 1 mit dem Kontaktabschnitt 13 zum Inneren des Smartphones weisend, d. h. mit der Außenhülle des Smartphones zugewandtem Zwischenraum 21, angeordnet ist. Die Eintrittsöffnung in das Objektiv befindet sich dann wie in den 2 und 3 dargestellt in der Ebene, in der der Planspiegel P angeordnet ist bzw. in einer zu dieser Ebene parallel verlaufenden Ebene.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf die 4 bis 6 ein exemplarisches Ausführungsbeispiel für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Objektivs beschrieben. Dabei zeigt 4 die Herstellung eines Teils einer zweiteiligen Spritzgussform 31, 33, die zum Herstellen des V-förmigen Trägers 1 Verwendung finden kann, und 5 zeigt den V-förmigen Träger 1 als Spritzgussteil in der Spritzgussform 31, 33. 6 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms Schritte, die gemäß dem vorliegenden exemplarische Ausführungsbeispiel zum Herstellen des erfindungsgemäßen Objektivs ausgeführt werden.
  • Wie bereits erwähnt, können der V-förmigen Träger 1 sowie der Spiegelträger 3 als Spritzgussteile hergestellt werden, was eine effiziente Massenfertigung ermöglicht. Dabei werden die Formflächen zum Formen der reflektiven Flächen F1 bis F8 mittels spanender Bearbeitung in einen ersten Teil 31 einer zweiteiligen Spritzgussform 31, 33 eingebracht. Aufgrund der V-förmigen Ausgestaltung des Trägers 1 für die reflektiven Flächen F1 bis F8 ist es möglich, die Formflächen zum Ausformen aller reflektiven Flächen - und insbesondere aller abbildenden reflektiven Flächen - im selben Teil 31 der Spritzgussform 31, 33 zu bilden. Mittels eines spanabhebenden Werkzeugs 35 können diese Formflächen in einer Bearbeitungsmaschine, beispielsweise einer CNC-Bearbeitungsmaschine (CNC: computer numerically controlled, dt. computernumerisch gesteuert) mit einer Genauigkeit von unter 0,5 µm, insbesondere mit einer Genauigkeit im Bereich von 0,04-0,3 µm erzeugt werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Formflächen im selben Teil 31 der Spritzgussform 13, 33 ausgebildet werden, können mit der genannten Genauigkeit der spanabhebenden Bearbeitung Lagetoleranzen der Formflächen relativ zueinander im selben Bereich, d. h. im Bereich von unter 0,5 µm und insbesondere im Bereich von 0,04-0,3 µm erreicht werden. Dabei wird ausgenutzt, dass alle Formflächen zum Formen der reflektiven Flächen F1 bis F8 von derselben Seite des ersten Teils 31 der Spritzgussform 31, 33 bearbeitet werden können. Das erste Teil 31 der Spritzgussform 31, 33 braucht daher zum Herstellen der Formflächen zum Formen der reflektiven Flächen F1 bis F8 nicht aus der Aufspannung in der Bearbeitungsmaschine genommen zu werden, um eine andere Seite des ersten Teils 31 der Spritzgussform 31, 33 zu bearbeiten. Außerdem kann die laterale Bewegungsrichtung des spanabhebenden Werkzeugs 35 (in 4 von rechts nach links, wie dies durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen LB in 4 angedeutet ist) während der gesamten Bearbeitung des ersten Teils 31 beibehalten werden. Das Wekzeug kann dabei eine Auf- und Abbewegung ausführen, so dass der durch die beiden übrigen Pfeile in 4 dargestellte Bewegungsablauf realisiert werden kann. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die Toleranzen im Bereich von unter 0,5 µm und insbesondere im Bereich von 0,04-0,3 µm eingehalten werden können. Ebenso können in dem ersten Teil 31 der Spritzgussform, also in demjenigen Teil, in dem die Formflächen zum Formen der reflektiven Flächen gebildet werden, auch Vertiefungen für die Ausbildung von Anlagepunkten des Spiegelträgers 3 gebildet werden.
  • Auch die Herstellung des Spiegelträgers 3 kann mit derselben Genauigkeit erfolgen, wie die Herstellung des V-förmigen Trägers 1, da auch hier lediglich auf einer Seite eines Teils der zum Herstellen des Spiegelträger 3 verwendeten Spritzgussform eine Formfläche für den Planspiegel P geschaffen werden muss.
  • Das Zusammenspiel der beiden Teile der Spritzgussform 31, 33 zum Herstellen des V-förmigen Trägers 1 ist in 5 dargestellt, die das in der geschlossenen Spritzgussform 31, 33 befindliche, den V-förmigen Träger 1 bildende Spritzgussteil zeigt. Wie in 5 zu erkennen ist, werden die Innenflächen 9, 11 sowie die Justiervorsprünge 23, 25 von dem ersten Teil 31 der Spritzgussform 31, 33 geformt. Der zweite Teil 33 der Spritzgussform 31, 33 bildet dagegen lediglich die Außenfläche des V-förmigen Trägers 1.
  • In Abwandlungen des beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiels können statt genau eines Planspiegels oder genau eines schwach gekrümmten Speiegels auch mehrere auf dem Spiegelträger 3 angeordnete Spiegel Verwendung finden. Jeder dieser Spiegel kann dabei entweder ein Planspiegel oder ein schwach sphärisch oder zylindrisch gekrümmter Spiegel sein. Insbesondere können dabei alle dieser Spiegel gleich ausgebildet sein, also bspw. alle als Planspiegel, oder unterschiedlich, also einer oder mehrere der Spiegel als Planspiegel und einer oder mehrere der Spiegel als schwach gekrümmte(r) Spiegel. Auch die ausschließliche Verwendung schwach gekrümmter Spiegel mit unterschiedlichen Krümmungen ist möglich, also bspw. die Verwendung wenigstens eines schwach sphärisch gekrümmten Speiegels und wenigstens eines schwach zylindrisch gekrümmten Spiegels.
  • Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Objektivs wird im Folgenden anhand des in 6 gezeigten Ablaufdiagramms beschrieben.
  • In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird mithilfe der beschriebenen Spritzgussform 31, 33 ein V-förmiger Träger 1 mit Flächenformen für die reflektiven Flächen als Spritzgussteil gebildet. Die Flächenformen für die reflektiven Flächen werden dabei mithilfe der im ersten Teil 31 der Spritzgussform gebildeten Formflächen geformt, sodass die Flächenformen für die reflektiven Flächen F1 bis F8 im Spritzgussteil mit Toleranzen von unter 0,5 µm und insbesondere mit Toleranzen im Bereich von 0,04-0,3 µm vorliegen. Außerdem wird in Schritt S1 auch der Spiegelträger 3 mit wenigstens einer Flächenform für wenigstens einen Spiegel als Spritzgussteil geformt. Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel wird im Spiegelträger 3 eine einzige plane Flächenform für einen einzigen Planspeigel gebildet. In alternativen exemplarischen Ausführungsbeispielen können im Spiegelträger 3 eine einzige Formfläche für einen einzigen schwach gekrümmten Spiegel oder mehrere Formflächen für mehrere Planspeigel und/oder schwach gekrümmte Spiegel gebildet werden. Auch im Spiegelträger 3 kann die Lagetoleranz der Flächenform für den Planspiegel P daher im Bereich von unter 0,5 µm, insbesondere im Bereich von 0,04-0,3 µm liegen.
  • Nachdem der V-förmiger Träger 1 und der Spiegelträger 3 aus den jeweiligen Spritzgussform entnommen worden sind, werden in Schritt S2 die Flächenformen für die reflektiven Flächen F1 bis F8 und die Flächenform für den Planspiegel P verspiegelt. Hierzu kann beispielsweise eine Aluminiumschicht auf die Flächenformen aufgedampft werden, die anschließend mit einer Siliziumoxidschicht versiegelt wird. Die im V-förmigen Träger 1 zwischen den verspiegelten Flächenformen, also zwischen den reflektiven Flächen F1 bis F8, liegenden Flächen werden im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel geschwärzt, um störende Reflexe zu unterdrücken (Schritt S3). Ebenso werden in Schritt S3 die den Planspiegel P umgebenden Flächen des Spiegelträgers 3 geschwärzt.
  • Nachdem alle zu verspiegelnden Flächen verspiegelt und alle zu schwärzenden Flächen geschwärzt sind, werden der V-förmiger Träger 1 und der Spiegelträger 3 so zusammengefügt, dass der Planspiegel P dem Zwischenraum 21 des V-förmigen Trägers 1, und damit den reflektiven Flächen F1 bis F8, zugewandt ist. Das Zusammenfügen des V-förmigen Trägers 1 und des Spiegelträger 3 kann beispielsweise mittels eines Klebstoffes erfolgen. Die exakte Orientierung des Spiegelträgers 3 relativ zum V-förmigen Träger 1 erfolgt dabei anhand der Justiervorsprünge 23, 25.
  • In dem mit Bezug auf 6 beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiel wird das erfindungsgemäße Objektiv durch Fügen zweier Spritzgussteile hergestellt. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, das Objektiv in Form eines monolithischen Blockes 39 aus einem organischen oder einem anorganischen Glasmaterial mit im weitesten Sinne dreieckigen Querschnitt herzustellen, wie dies schematisch in 7 gezeigt ist. In diesem Fall können die Flächenformen für die reflektiven Flächen F1 bis F8 beispielsweise mittels eines spanabhebenden Verfahrens in die Außenflächen 41, 43 des monolithischen Blockes eingebracht werden, und der Planspiegel P kann an der Basisfläche 45 des monolithischen Blockes 39 gebildet werden. Das Verspiegeln kann durch Aufbringen einer Aluminiumschicht und gegebenenfalls einer Schutzschicht aus Siliziumoxid auf die in den Außenflächen des monolithischen Blockes 39 vorliegenden Flächenformen für die reflektiven Flächen F1 bis F8 und den Planspiegel P erfolgen.
  • Es bestünde aber auch die Möglichkeit, einen monolithischen Block 39 mit den Flächenformen für die reflektiven Flächen F1 bis F8 und den Planspiegel P aus einem organischen Glasmaterial wie etwa Polymethylmethacrylat (PMMA) mittels Spritzgießen herzustellen. In diesem Fall könnten die Formflächen für das Herstellen der Flächenformen der reflektiven Flächen F1 bis F8 wie bei der mit Bezug auf die 4 und 5 beschriebenen Spritzgussform im selben Teil 47 einer zweiteiligen Spritzgussform 47, 49 gebildet werden. Eine entsprechende Spritzgussform 47, 49 ist beispielsweise in 8 schematisch dargestellt. Die Formflächen für die Abformung der Flächenformen der reflektiven Flächen F1 bis F8 können dabei in den Innenflächen 51, 53 des ersten Teils 47 der Spritzgussform 47, 49 gebildet werden. Das Spritzgießen eines V-förmigen Trägers und eines Spiegelträgers bietet gegenüber dem Spritzgießen eines monolithischen Blockes jedoch den Vorteil, dass der V-förmiger Träger und der Spiegelträger rascher und gleichmäßiger auskühlen als ein mittels der in 8 gezeigten Form hergestellter monolithischen Block.
  • Auch in dem mit Bezug auf die 7 und 8 beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiel kann statt eines einzigen Planspeigels ein einziger Schwach gekrümmter Spiegel oder eine Mehrzahl an Spiegeln, die Planspeigel und/oder schwach gekrümmte Spiegel umfassen kann, Verwendung finden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele zu Erläuterungszwecken im Detail beschrieben. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass er von diesen exemplarischen Ausführungsbeispielen im Rahmen der vorliegenden Erfindung abweichen kann. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, statt eines einzigen Spiegels eine Mehrzahl an Spiegeln vorzusehen, beispielsweise je einen individuellen Spiegel für jede Reflexion eines von einer Reflexionsfläche des einen Schenkels des V-förmigen Trägers kommenden Strahlenbündels zu einer Reflexionsfläche des anderen Schenkels des V-förmigen Trägers. Zudem besteht die Möglichkeit, in dem den V-förmigen Träger bildenden Spritzgussteil eine Aussparung zur Aufnahme des Bildsensors vorzusehen. Auch die Zahl der reflektiven Flächen kann sich von der Zahl der im exemplarischen Ausführungsbeispiel gezeigten reflektiven Flächen unterscheiden. Insbesondere kann die Zahl der reflektiven Flächen größer oder kleiner als acht sein. Im Unterschied zu den beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispielen braucht der Planspiegel auch nicht ortsfest in Bezug auf die reflektiven Flächen angeordnet zu sein. Stattdessen kann der Planspiegel verschiebbar angeordnet sein, bspw. entlang seiner Flächennormalen verschiebbar. Durch die Verschiebung kann sein Abstand von den Gruppen an reflektiven Flächen verändert werden, was die Möglichkeit bietet, das Objektiv zu fokussieren. Die Erfindung soll daher nicht durch die exemplarischen Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Träger
    3
    Spiegelträger
    5
    Schenkel (Trägerabschnitt)
    7
    Schenkel (Trägerabschnitt)
    9
    Innenfläche
    11
    Innenfläche
    13
    Kontaktabschnitt
    15
    Planfläche
    17
    Endfläche
    19
    Endfläche
    21
    Zwischenraum
    23
    Justiervorsprung
    25
    Justiervorsprung
    27
    Eintrittsglas
    29
    Bildsensor
    30
    Dreiecksprisma
    31
    erster Teil der Spritzgussform
    33
    zweiter Teil der Spritzgussform
    35
    spanabhebendes Werkzeug
    37
    Außenfläche
    39
    monolithischen Block
    41
    Außenfläche
    43
    Außenfläche
    45
    Basisfläche
    47
    erster Teil der Spritzgussform
    49
    zweiter Teil der Spritzgussform
    51
    Innenfläche
    53
    Innenfläche
    B
    Streulichtblende
    P
    Spiegel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018207338 A1 [0003]
    • DE 102019128446 A1 [0003]

Claims (18)

  1. Objektiv mit einem Objektiveingang (27), einem Objektivausgang (F8, 29), einer ersten Gruppe an reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7) und einer zweiten Gruppe an reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8), wobei wenigstens eine der reflektiven Flächen (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8) eine Abbildungsfunktion erfüllt, und mit wenigstens einem Spiegel (P), dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Gruppe an reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7), die zweite Gruppe an reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8) und der wenigstens eine Spiegel (P) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass sie sich jeweils an einer anderen von drei Umfangsseiten eines gedachten Dreiecksprismas (30) befinden; und - die reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7) der ersten Gruppe und die reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8) der zweiten Gruppe derart relativ zueinander und relativ zu dem wenigstens einen Spiegel (P) geneigt sind, dass ein durch den Objektiveingang (27) einfallendes Strahlenbündel mittels Reflektionen an den reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7) der ersten Gruppe, an den reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8) der zweiten Gruppe und an dem wenigstens einen Spiegel (P) zum Objektivausgang (F8, 29) gelangt.
  2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der reflektiven Flächen (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8) eine Freiformfläche ist.
  3. Objektiv nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7) der ersten Gruppe und die reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8) der zweiten Gruppe derart relativ zueinander geneigt sind, dass wenigstens zwei Reflektionen an dem wenigstens einen Spiegel (P) erfolgen.
  4. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Spiegel (P) vorhanden ist.
  5. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spiegel (P) vorhanden sind.
  6. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Spiegel (P) derart verschiebbar angeordnet ist, dass sich durch eine Verschiebung sein Abstand von den Gruppen an reflektiven Flächen (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8) ändert.
  7. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe (F1, F3, F5, F7) an reflektiven Flächen und die zweite Gruppe (F2, F4, F6, F8) an reflektiven Flächen an unterschiedlichen Seiten eines V-förmigen Trägers (1) angeordnet sind.
  8. Objektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der V-förmige Träger (1) Anlagepunkte (23, 25) aufweist, welche die Lage des wenigstens einen Spiegels (P) relativ zu der ersten Gruppe (F1, F3, F5, F7) an reflektiven Flächen und der zweiten Gruppe an reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8) definieren, wenn der wenigstens eine Spiegel (P) oder ein den wenigstens einen Spiegel (P) tragender Spiegelträger (3) an den Anlagepunkten (23, 25) anliegt.
  9. Objektiv nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der V-förmige Träger (1) ein Spritzgussteil ist.
  10. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Streulichtblende vorhanden ist.
  11. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Spiegel (P) ein Planspiegel ist.
  12. Objektiv nach Anspruch 5 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle Spiegel Planspiegel (P) sind, die alle in derselben Ebene angeordnet sind.
  13. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Spiegel (P) ein schwach sphärisch oder schwach zylindrisch gekrümmter Spiegel ist.
  14. Verfahren zum Herstellen eines Objektivs nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Träger (1) mit einem von einem Kontaktabschnitt (39) ausgehenden ersten Trägerabschnitt (5) und einem von dem Kontaktabschnitt (39) ausgehenden, in einem Winkel zum ersten Trägerabschnitt (5) angeordneten zweiten Trägerabschnitt (7) erzeugt wird, wobei Flächenformen für die reflektiven Flächen (F1, F3, F5, F7) der ersten Gruppe an dem ersten Trägerabschnitt (5) gebildet werden und Flächenformen für die reflektiven Flächen (F2, F4, F6, F8) der zweiten Gruppe an dem zweiten Trägerabschnitt (7) gebildet werden und - die Flächenformen für die reflektiven Flächen (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8) verspiegelt werden, um die reflektiven Flächen zu bilden, und - dem Kontaktabschnitt (39) des Trägers (1) gegenüberliegend wenigstens ein Spiegel (P) derart am Träger (1) angeordnet wird, dass er den reflektiven Flächen (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8) zugewandt ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) mittels Spritzgießens hergestellt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Träger (1) Anlagepunkte (23, 25) für den wenigstens einen Spiegel (P) oder einen den wenigstens einen Spiegel (P) tragenden Spiegelträger (3) gebildet werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (1) gebildet wird, der zwei V-förmig angeordnete Schenkel (5, 7) aufweist, wobei die Trägerabschnitte von den Schenkeln (5, 7) gebildet werden.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass alle nicht verspiegelten Bereiche des Trägers (1) und, falls vorhanden, des Spiegelträgers (3) geschwärzt werden.
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