EP2606392A1 - Wide open wide-angle lens - Google Patents

Wide open wide-angle lens

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Publication number
EP2606392A1
EP2606392A1 EP11745957.8A EP11745957A EP2606392A1 EP 2606392 A1 EP2606392 A1 EP 2606392A1 EP 11745957 A EP11745957 A EP 11745957A EP 2606392 A1 EP2606392 A1 EP 2606392A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lens
wide
angle
focal length
object side
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11745957.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hildegard Ebbesmeier
Thomas Steinich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jos Schneider Optische Werke GmbH
Original Assignee
Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jos Schneider Optische Werke GmbH filed Critical Jos Schneider Optische Werke GmbH
Publication of EP2606392A1 publication Critical patent/EP2606392A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04Reversed telephoto objectives
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/60Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Definitions

  • the invention relates to a high open wide angle ektiv for digital image recording for photographic and industrial applications.
  • hybrid camera Digital cameras with interchangeable lenses, but without mirrors are often referred to as "hybrid camera”. To realize various special uses of such cameras u. a. also requires interchangeable lenses as compact as possible.
  • a wide-angle lens for digital image acquisition is described, for example, in US Pat. No. 7,239,457 B2.
  • This farewell The kel Meetingiv is suitable for shooting with a field angle in the range between 40 ° and 50 °. It has five or six lenses, with the third and fourth lenses cemented together.
  • One of the application proper property of the lens described is, for example, by means of a prism by 90 ° deflected beam path behind the front lens. As a result, it is not suitable as a hybrid for hybrid cameras. Furthermore, it has a very large overall length.
  • US 2009/0009887 A1 describes a wide-angle lens with only five lenses, wherein, viewed from the object side, the third and fourth lenses form a doublet.
  • at least one of the five lenses has an aspherical surface on the object side
  • at least one of the five lenses has an aspherical surface on the image side.
  • a total of at least three of the surfaces of the five lenses are aspherical.
  • the object of the invention is to provide a high-open Weitwin kel Congressiv, which is characterized by a very compact design and by a very good imaging quality net.
  • the invention relates to a Weitwinkelob ektiv for the digital image acquisition, which in the order given, viewed from the object side, comprising the following elements:
  • the focal length of the first lens has ektivs a value in the region of the loading ⁇ -1,0fachen -1,2fachen to the total focal length of the Weitwinkelob.
  • APS-C Advanced Photo System Classic
  • Micro-Four-Third sensors The sensor size in APS-C is about 23, 6 x 15, 8 mm (approx ei ⁇ an aspect ratio of 3: 2 corresponds).
  • the proposed lens with a focal length of 16 mm and aperture numbers of 2.8 and 2.2 is suitable for Schmnik ⁇ diameter up to 30 mm.
  • the lens with a focal length of 12 mm and a f-number of 2.4 is intended for image circle diameter up to 21.7 mm.
  • the obj ekt Crue angle of the lens is greater than 80 °, in particular, it is 85 °.
  • the significantly klei ⁇ nere image-side angle (main steel angle falling on the chip level) is at most 20 ° and is required when a ⁇ set of sensors with microlenses in order to avoid loss of brightness.
  • the proposed high-open wide-angle lens is also particularly suitable as an interchangeable lens for the so-called “hybrid cameras”.
  • the second positive lens and / or the third positive lens and / or the fourth negative lens of the objective is designed as a meniscus lens.
  • the image can be focused by displacing the entire objective along the optical axis, the distances between the lenses of the objective remaining constant, and changing only the distance between the last surface of the fifth lens and the image sensor becomes.
  • the focus on different distances can be done except by the said total displacement of the lens in addition by changing the first air space after the aperture, so the distance between the diaphragm and the third positive lens.
  • the latter enables optimal imaging performance over a large magnification range.
  • the air distance behind the first lens should be at least 0.6x the focal length of the lens, while the focal distance behind the last lens surface in the image-wise direction should be at least 1.25 times the focal length of the lens.
  • the fourth lens has a negative is niskuslinse, wherein the concave surface of the lens faces the object side.
  • the first lens has two aspherical surfaces. This is to correct distortion, astigmatism and field curvature.
  • the fifth lens has two aspherical surfaces. This is for the correction of field-dependent aberrations and reduces the image-side
  • the ekt kepte surface of the second lens should be formed as an aspheric to ensure the correction of the spherical aberration.
  • the ratio of the Abbe number of the third lens to the Abbe number of the fourth lens is a value greater than or equal to 1.5.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an optical system with an exemplary embodiment of the lens arrangement of the highly opened wide-angle lens
  • Fig. 2 is a graphical representation of the field curvature of a
  • Fig. 3 is a graphical representation of the distortion of a
  • Fig. 4 is a graphical representation of the lateral chromatic aberration of a
  • the embodiment whose lens arrangement is shown in Figure 1 schematically shows the basic structure of the proposed compact open-high-angle lens. All described embodiments have the same basic structure, but differ in terms of their focal length and the f-number.
  • the object side 104 is located on the left and the image page 106 with the digital acquisition sensor 108 on the right.
  • the wide-angle lens 102 shown in FIG. 1 consists, in the order in which it is viewed from the object side 104 to the image page 106 or to the image acquisition sensor 108, ie from left to right, of the following elements:
  • the third lens 126 and the fourth lens 130 are cemented together and form a doublet.
  • a glass path 142 is included behind the last lens 136 of the wide-angle lens 102.
  • infrared cut filters and / or optical low-pass filters as well as a sensor coverglass are used.
  • the total thickness is depending on the manufacturer between 0, 6 mm and 3 mm.
  • three wide-angle lenses 102 are listed with the following optical characteristics:
  • Embodiment 2 is a diagrammatic representation of Embodiment 1:
  • Tables 1, 2 and 3 are the lists of radii, the thicknesses or air distances, the refractive indices and the Abbe numbers of the three embodiments.
  • Tab. 1A, 2A and 3A list the aspherical data of the aspherical lens surfaces of the three wide-angle lenses presented as embodiments.
  • the surface of an aspherical lens can be generally described by the following formula:
  • z is the arrow height (in mm) in the direction of the optical axis.
  • c indicates the so-called vertex curvature. It is used to describe the curvature of a convex or concave lens surface and is calculated from the reciprocal of the
  • r indicates the distance from the optical axis (in mm) and r is a radial coordinate.
  • k indicates the so-called cone constant.
  • ae represents the so-called Asphärenkoeffizien ⁇ th, which are the coefficients of a polynomial expansion of the function describing the surface of the asphere.
  • the distance between object 104 and first lens surface 114 is at least 170 mm.
  • the air gap behind the panel is reduced by 0.3 mm. That is, the rear three lenses are shifted together toward the front two lenses.
  • the intermediate air distance behind the diaphragm is between 4.86 and 5.16 mm (see Table 1).
  • FIGS. 2 to 7 some characteristic characteristics of the three exemplary wide-angle lenses 102 according to the basic structure according to FIG. 1 are shown graphically.
  • Curve 202 shows the course of the tangential image shell
  • curve 204 shows the course of the sagittal image shell.
  • the horizontal axis (x-axis) indicates the longitudinal defocusing along the optical axis.
  • the vertical axis (y-axis) contains the field coordinate from 0 ° field angle to the maximum field angle.
  • the horizontal axis (x-axis) indicates the percentage distortion in the range of -5% to +5%, while the values of the vertical axis (y-axis) correspond to the field coordinates from 0 ° field angle to the maximum field angle.
  • the curve 302 represents the course of the distortion over the field angle up to maximum field angle. The distortion is always less than 3%.
  • the vertical axis (y-axis) indicates the field coordinate from 0 ° field angle to the maximum field angle.
  • Diagrams indicate the longitudinal defocus along the optical axis and the vertical axis (y-axis) the radius of the entrance pupil of the objective.
  • focal lengths or aperture numbers all associated dimensions, eg. As radii and air distances, basically scalable. This makes it possible to realize not only the three examples described, but also a whole series of ob ects of the same kind but with different focal lengths. The wide angle lens can therefore be used for different applications.

Abstract

The invention relates to a wide open wide-angle lens for digital image acquisition, comprising five lenses, that is, as seen looking from the object side, which is from the left, a first negative meniscus lens (112), a second positive lens (118), a third positive lens (126), a fourth negative lens (130), and a fifth positive meniscus lens. A diaphragm (122) is disposed between the second lens (118) and the third lens (126). At least three surface areas in front of the diaphragm and three surface areas behind the diaphragm are designed as aspherical surfaces. However, additional surfaces can also have an aspherical design. Given the extremely compact design and the outstanding optical properties, the proposed wide open wide-angle lens is suitable as an interchangeable lens for hybrid cameras.

Description

Hoch geöffnetes Weitwinkelob ektiv  High open wide angle lens
Beschreibung description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein hoch geöffnetes Weitwinkelob ektiv für die digitale Bildaufnahme für fotografische und industrielle Anwendungen.  The invention relates to a high open wide angle ektiv for digital image recording for photographic and industrial applications.
Stand der Technik State of the art
Neben digitalen Spiegelreflex-Kameras wächst zunehmend das Interesse an Digitalkameras ohne Spiegel, jedoch mit annähernd vergleichbaren Eigenschaften hinsichtlich der Abbildungsquali- tät und des Zubehörs, insbesondere hinsichtlich der Möglichkeit, Wechselobjektive für spezielle Aufgaben einsetzen zu können.  In addition to digital SLR cameras, there is an increasing interest in digital cameras without mirrors, but with similar properties in terms of imaging quality and accessories, especially with regard to the possibility of using interchangeable lenses for special tasks.
Der Verzicht auf den Spiegel bringt den Systemen vor allem einen Größenvorteil gegenüber Spiegelreflexkameras. Die Model1- großen der spiegellosen Kameras nähern sich bereits denen großer Kompaktkameras .  The absence of the mirror brings the systems above all a size advantage over SLR cameras. The model1-sized mirrorless cameras are already approaching those of large compact cameras.
Digitalkameras mit Wechselobjektiven, aber ohne Spiegel werden vielfach als "Hybridkamera" bezeichnet. Zur Realisierung verschiedener spezieller Verwendungen derartiger Kameras werden u. a. auch Wechselobjektive in möglichst kompakter Bauweise benötigt .  Digital cameras with interchangeable lenses, but without mirrors are often referred to as "hybrid camera". To realize various special uses of such cameras u. a. also requires interchangeable lenses as compact as possible.
Ein Weitwinkelobjektiv zur digitalen Bildaufnahme wird beispielsweise in der US 7,239,457 B2 beschrieben. Dieses Weitwin- kelobjektiv ist geeignet für die Aufnahme mit einem Halbbild- Winkel im Bereich zwischen 40° und 50°. Es hat fünf bzw. sechs Linsen, wobei die dritte und vierte Linse miteinander verkittet sind. Eine der Anwendung gemäße Eigenschaft des beschriebenen Objektivs ist beispielsweise der mittels eines Prismas um 90° umgelenkte Strahlengang hinter der Frontlinse. Dadurch ist es als Wechselob ektiv für Hybridkameras nicht geeignet. Ferner hat es eine sehr große gesamte Baulänge. A wide-angle lens for digital image acquisition is described, for example, in US Pat. No. 7,239,457 B2. This farewell The kelobjektiv is suitable for shooting with a field angle in the range between 40 ° and 50 °. It has five or six lenses, with the third and fourth lenses cemented together. One of the application proper property of the lens described is, for example, by means of a prism by 90 ° deflected beam path behind the front lens. As a result, it is not suitable as a hybrid for hybrid cameras. Furthermore, it has a very large overall length.
Klassische Weitwinkel-Retrofokus-Obj ektive, wie z. B. US 5,631,780, bestehen aus einer Vielzahl von sphärischen Linsen, hier z. B. 10 Linsen, und haben eine Baulänge von ca. 70 bis 100 mm. Asphärische Oberflächen werden nur in sehr geringem Maße eingesetzt, hier beispielsweise nur zwei Oberflächen.  Classic Wide Angle Retrofocus Obj ective, such. B. US 5,631,780, consist of a plurality of spherical lenses, here z. B. 10 lenses, and have a length of about 70 to 100 mm. Aspherical surfaces are used only to a very small extent, here for example only two surfaces.
Die Druckschrift US 2009/0009887 AI beschreibt beispielswei- se ein Weitwinkelobjektiv mit nur fünf Linsen, wobei, von der Objektseite aus betrachtet, die dritte und vierte Linse eine Dublette bilden. Hierbei hat mindestens eine der fünf Linsen objektseitig eine asphärische Oberfläche und mindestens eine der fünf Linsen hat bildseitig eine asphärische Oberfläche. Au- ßerdem sind insgesamt mindestens drei der Oberflächen der fünf Linsen asphärisch ausgebildet.  For example, US 2009/0009887 A1 describes a wide-angle lens with only five lenses, wherein, viewed from the object side, the third and fourth lenses form a doublet. In this case, at least one of the five lenses has an aspherical surface on the object side, and at least one of the five lenses has an aspherical surface on the image side. In addition, a total of at least three of the surfaces of the five lenses are aspherical.
Eine andere Schrift (US 2003/0174410 AI) offenbart ein Weitwinkelobjektiv (mit Festbrennweite), welches ebenfalls fünf Linsen umfasst, die vier Linsengruppen darstellen. Auch hier bilden die dritte und vierte Linse, von der Objektseite aus betrachtet, eine Dublette. Alle Linsengruppen, mit Ausnahme der Dublette, sind Einzellinsen, wobei jede der Einzellinsen eine asphärische Oberfläche aufweist.  Another document (US 2003/0174410 Al) discloses a wide-angle lens (with fixed focal length), which also includes five lenses that represent four lens groups. Again, the third and fourth lens, viewed from the object side, a doublet. All lens groups, with the exception of the doublet, are single lenses, each of the individual lenses having an aspherical surface.
Aufgabe task
Aufgabe der Erfindung ist es, ein hoch geöffnetes Weitwin kelobjektiv anzugeben, welches sich durch eine sehr kompakte Bauweise und durch eine sehr gute Abbildungsqualität auszeich net . The object of the invention is to provide a high-open Weitwin kelobjektiv, which is characterized by a very compact design and by a very good imaging quality net.
Lösung solution
Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.  This object is solved by the inventions having the features of the independent claim. Advantageous developments of the inventions are characterized in the subclaims. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into the content of this specification.
Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelob ektiv für die digi- tale Bildaufnahme, welches in der angegebenen Reihenfolge, von der Objektseite aus betrachtet, folgende Elemente aufweist:  The invention relates to a Weitwinkelob ektiv for the digital image acquisition, which in the order given, viewed from the object side, comprising the following elements:
a) eine erste negative Meniskuslinse,  a) a first negative meniscus lens,
wobei die konvexe Oberfläche der Meniskuslinse der Objektseite zugewandt ist;  wherein the convex surface of the meniscus lens faces the object side;
b) eine zweite positive Linse,  b) a second positive lens,
wobei die stärker gekrümmte konvexe Oberfläche der Linse der Objektseite zugewandt ist;  wherein the more curved convex surface of the lens faces the object side;
c) eine Blende;  c) an aperture;
d) eine dritte positive Linse,  d) a third positive lens,
wobei die stärker gekrümmte konvexe Oberfläche der Linse von der Objektseite abgewandt ist;  wherein the more curved convex surface of the lens faces away from the object side;
e) eine vierte negative Linse;  e) a fourth negative lens;
f) wobei die dritte positive Linse und die vierte negative Linse miteinander verkittet sind; und  f) wherein the third positive lens and the fourth negative lens are cemented together; and
g) eine fünfte positive Meniskuslinse, wobei die konvexe g) a fifth positive meniscus lens, wherein the convex
Oberfläche der Meniskuslinse von der Objektseite abgewandt ist; h) wobei das Weitwinkelobjektiv keine weiteren Linsen hat; i) wobei die dem Objekt zugewandte Oberfläche der zweiten Linse eine asphärische Oberfläche aufweist; Surface of the meniscus lens facing away from the object side; h) wherein the wide-angle lens has no further lenses; i) wherein the surface of the second lens facing the object has an aspheric surface;
j) wobei mindestens drei Linsen-Oberflächen objektseitig vor der Blende und mindestens drei Linsen-Oberflächen bildseitig hinter der Blende als asphärische Oberfläche ausgebildet sind; und k) wobei die Brechzahlen rid und Abbe-Zahlen v<j der Linsenma¬ terialien die Bedingungen gemäß nachstehender Tabelle erfüllen, wobei alle diese Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein müssen: j) wherein at least three lens surfaces are formed on the object side in front of the diaphragm and at least three lens surfaces on the image side behind the diaphragm as an aspherical surface; and k) wherein the refractive indices and Abbe numbers rid v <j of Linsenma ¬ terialien satisfy the conditions according to the following table, all of these conditions must be met simultaneously:
, und , and
1) wobei die Brennweite der ersten Linse einen Wert im Be¬ reich des -1,0fachen bis -1,2fachen der Gesamtbrennweite des Weitwinkelob ektivs hat. 1) wherein the focal length of the first lens has ektivs a value in the region of the loading ¬ -1,0fachen -1,2fachen to the total focal length of the Weitwinkelob.
Das vorgeschlagene Weitwinkelob ektiv ist geeignet für die The proposed Weitwinkelob ektiv is suitable for the
Anwendung in Verbindung mit Bildsensoren bis zu einem Bildkreisdurchmesser von 30 mm. Im Besonderen können sie im fotografischen Bereich für APS-C („Advanced Photo System Classic") Sensoren und Micro-Four-Third-Sensoren eingesetzt werden. Die Sensorgröße bei APS-C beträgt etwa 23, 6 x 15, 8 mm (was etwa ei¬ nem Seitenverhältnis von 3:2 entspricht). Use in conjunction with image sensors up to an image circle diameter of 30 mm. In particular, they can be used in the photographic field for APS-C ("Advanced Photo System Classic") sensors and Micro-Four-Third sensors.The sensor size in APS-C is about 23, 6 x 15, 8 mm (approx ei ¬ an aspect ratio of 3: 2 corresponds).
Das vorgeschlagene Objektiv mit einer Brennweite von 16 mm und Blendenzahlen von 2,8 und 2,2 ist geeignet für Bildkreis¬ durchmesser bis 30 mm. Das Objektiv mit einer Brennweite von 12 mm und einer Blendenzahl von 2,4 ist für Bildkreisdurchmesser bis 21,7 mm vorgesehen. The proposed lens with a focal length of 16 mm and aperture numbers of 2.8 and 2.2 is suitable for Bildkreis ¬ diameter up to 30 mm. The lens with a focal length of 12 mm and a f-number of 2.4 is intended for image circle diameter up to 21.7 mm.
Der obj ektseitige Bildwinkel der vorgestellten Objektive ist größer als 80°, insbesondere beträgt er 85°. Der deutlich klei¬ nere bildseitige Winkel (Hauptstahlwinkel, der auf die Chip- Ebene fällt) beträgt maximal 20° und ist erforderlich beim Ein¬ satz von Sensoren mit Mikrolinsen zur Vermeidung von Helligkeitsverlust . The obj ektseitige angle of the lens is greater than 80 °, in particular, it is 85 °. The significantly klei ¬ nere image-side angle (main steel angle falling on the chip level) is at most 20 ° and is required when a ¬ set of sensors with microlenses in order to avoid loss of brightness.
Die Auswahl von Glassorten mit höheren Brechzahlen (nd ^ 1,8) für die ersten vier Linsen begünstigt das Erreichen eines extrem kompakten Gesamtsystems bei gleichzeitiger Erhaltung des sehr guten Korrekturzustandes (was einer hohen Abbildungsleistung entspricht) . The selection of glass grades with higher refractive indices (n d ^ 1,8) for the first four lenses favors the achievement of a extremely compact overall system while maintaining the very good correction state (which corresponds to a high imaging performance).
Auf Grund seiner extrem kompakten Bauweise und seiner her- vorragenden optischen Eigenschaften ist das vorgeschlagene hoch geöffnete Weitwinkelob ektiv insbesondere auch geeignet als Wechselob ektiv für die sogenannten „Hybrid-Kameras" .  Due to its extremely compact design and its outstanding optical properties, the proposed high-open wide-angle lens is also particularly suitable as an interchangeable lens for the so-called "hybrid cameras".
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Objektivs ist die zweite positive Linse und / oder die dritte positive Linse und / oder die vierte negative Linse des Objektivs als Meniskuslinse ausgebildet. In an advantageous development of the objective, the second positive lens and / or the third positive lens and / or the fourth negative lens of the objective is designed as a meniscus lens.
Von Vorteil ist es auch, dass eine Fokussierung des Bildes durch ein Verschieben des gesamten Objektivs entlang der optischen Achse erfolgen kann, wobei die Luftabstände zwischen den Linsen des Objektivs konstant bleiben, und nur der Abstand zwischen der letzten Oberfläche der fünften Linse und dem Bildsensor verändert wird. It is also advantageous that the image can be focused by displacing the entire objective along the optical axis, the distances between the lenses of the objective remaining constant, and changing only the distance between the last surface of the fifth lens and the image sensor becomes.
Die Fokussierung auf unterschiedliche Entfernungen kann außer durch die genannte Gesamtverschiebung des Objektivs zusätzlich durch Veränderung des ersten Luftabstandes nach der Blende erfolgen, also des Abstandes zwischen der Blende und der dritten positiven Linse. Letzteres ermöglicht eine optimale Abbildungsleistung über einen großen Abbildungsmaßstabsbereich.  The focus on different distances can be done except by the said total displacement of the lens in addition by changing the first air space after the aperture, so the distance between the diaphragm and the third positive lens. The latter enables optimal imaging performance over a large magnification range.
Der Luftabstand hinter der ersten Linse sollte mindestens ein 0, 6-faches der Brennweite des Objektivs betragen, während die Schnittweite hinter der letzten Linsenoberfläche in bild- seifiger Richtung mindestens ein 1,25-faches der Brennweite des Objektivs betragen soll. The air distance behind the first lens should be at least 0.6x the focal length of the lens, while the focal distance behind the last lens surface in the image-wise direction should be at least 1.25 times the focal length of the lens.
Günstig ist es auch, wenn die vierte Linse eine negative Me- niskuslinse ist, wobei die konkave Oberfläche der Linse der Objektseite zugewandt ist. It is also favorable if the fourth lens has a negative is niskuslinse, wherein the concave surface of the lens faces the object side.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die erste Linse zwei asphäri- sehe Oberflächen aufweist. Dies dient zur Korrektion von Verzeichnung, Astigmatismus und Bildfeldwölbung. It is also advantageous if the first lens has two aspherical surfaces. This is to correct distortion, astigmatism and field curvature.
Ebenfalls günstig ist es, wenn die fünfte Linse zwei asphärische Oberflächen aufweist. Dies dient der Korrektion von feldabhängigen Bildfehlern und verringert den bildseitigen It is also favorable if the fifth lens has two aspherical surfaces. This is for the correction of field-dependent aberrations and reduces the image-side
Bildwinkel im Vergleich zum ob ektseitigen Bildwinkel. Image angle compared to the e ect-side angle of view.
Vorteilhafterweise sollte die ob ektseitige Oberfläche der zweiten Linse als Asphäre ausgebildet sein, um die Korrektur der sphärischen Aberration zu gewährleisten. Eine zusätzliche asphärische Oberfläche auf der bildseitigen Oberfläche ist sinnvoll, um höhere Anfangsöffnungen als k=2, 8 (z. B. k=2,2) zu erzielen. Auch ist es von Vorteil, wenn die obj ektseitige Oberfläche der dritten Linse eine asphärische Oberfläche aufweist. Dies dient der Korrektur von pupillenabhängigen Bildfehlern. Advantageously, the ektseitige surface of the second lens should be formed as an aspheric to ensure the correction of the spherical aberration. An additional aspheric surface on the image-side surface is useful to achieve higher initial openings than k = 2, 8 (eg, k = 2.2). It is also advantageous if the obj ektseitige surface of the third lens has an aspheric surface. This serves to correct pupil-dependent image errors.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist es günstig, dass das Verhältnis der Abbe-Zahl der dritten Linse zur Abbe- Zahl der vierten Linse einen Wert größer oder gleich 1,5 beträgt . In a further advantageous embodiment, it is favorable that the ratio of the Abbe number of the third lens to the Abbe number of the fourth lens is a value greater than or equal to 1.5.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle - nicht genannten - Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle. Further details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments in conjunction with the subclaims. In this case, the respective features can be implemented on their own or in combination with one another. The possibilities, the task are not limited to the embodiments. For example, area information always includes all - not mentioned - intermediate values and all imaginable subintervals.
Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt : Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optischen Systems mit einem Ausführungsbeispiel der Linsenanordnung des hoch geöffneten Weitwinkelobjektivs;  The embodiments are shown schematically in the figures. The same reference numerals in the individual figures designate the same or functionally identical or with respect to their functions corresponding elements. 1 shows a schematic representation of an optical system with an exemplary embodiment of the lens arrangement of the highly opened wide-angle lens;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Bildfeldwölbung eines  Fig. 2 is a graphical representation of the field curvature of a
Weitwinkelob ektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,8; Weitwinkelob ektivs of Figure 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.8.
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Verzeichnung eines Fig. 3 is a graphical representation of the distortion of a
Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,8; Wide-angle lens of Figure 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.8.
Fig. 4 eine graphische Darstellung des Farbquerfehlers eines Fig. 4 is a graphical representation of the lateral chromatic aberration of a
Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,8; Wide-angle lens of Figure 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.8.
Fig. 5 eine graphische Darstellung der sphärischen Aberration eines Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2, 8; 5 is a graphical representation of the spherical aberration of a wide-angle lens according to FIG. 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2, 8;
Fig. 6 eine graphische Darstellung der sphärischen Aberration eines Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,2;  6 is a graphical representation of the spherical aberration of a wide-angle lens according to FIG. 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.2;
Fig. 7 eine graphische Darstellung der sphärischen Aberration eines Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 12 mm und einer Blendenzahl von k = 2, 4. Die technischen Daten von drei Ausführungsbeispielen des in Figur 1 dargestellten Weitwinkelob ektivs sind in den Tabellen 1 bis 6 aufgelistet. Im Einzelnen zeigt: eine Liste der Radien, der Dicken bzw. Luftabstände, der Brechzahlen und der Abbe-Zahlen eines Weitwinkelob ektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,8; 7 is a graphical representation of the spherical aberration of a wide-angle lens according to FIG. 1 with a focal length of 12 mm and a f-number of k = 2, 4. The technical data of three embodiments of the Weitwinkelob ektivs shown in Figure 1 are listed in Tables 1 to 6. 1 shows a list of the radii, the thicknesses or air spacings, the refractive indices and the Abbe numbers of a wide-angle lens according to FIG. 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.8;
eine Liste der Asphärenkoeffizienten eines Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,8;  a list of the aspheric coefficients of a wide-angle lens of Figure 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.8.
eine Liste der Radien, der Dicken bzw. Luftabstände, der Brechzahlen und der Abbe-Zahlen eines Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,2;  a list of the radii, the thicknesses, the refractive indices and the Abbe numbers of a wide-angle lens of Figure 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.2.
eine Liste der Asphärenkoeffizienten eines Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,2;  a list of the aspheric coefficients of a wide-angle lens of Figure 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.2.
eine Liste der Radien, der Dicken bzw. Luftabstände, der Brechzahlen und der Abbe-Zahlen eines Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 12 mm und einer Blendenzahl von k = 2,4;  a list of radii, thicknesses, refractive indices and Abbe numbers of a wide-angle lens of Figure 1 with a focal length of 12 mm and a f-number of k = 2.4.
eine Liste der Asphärenkoeffizienten eines Weitwinkelobjektivs gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 12 mm und einer Blendenzahl von k = 2,4;  a list of the aspheric coefficients of a wide-angle lens of Figure 1 with a focal length of 12 mm and a f-number of k = 2.4.
Das Ausführungsbeispiel , dessen Linsenanordnung in der Figur 1 dargestellt ist, zeigt schematisch den grundlegenden Aufbau des vorgeschlagenen kompakten hochgeöffneten Weitwinkelobjektivs. Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele haben den gleichen grundlegenden Aufbau, unterscheiden sich jedoch bezüglich ihrer Brennweite und der Blendenzahl. Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbei- spiel des optischen Systems 100 handelt es sich bei dem Objektiv um ein hoch geöffnetes Weitwinkelob ektiv 102 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,8. In der Darstellung der Fig. 1 befindet sich jeweils die Objektseite 104 links und die Bildseite 106 mit dem digitalen Aufnahmesensor 108 rechts. The embodiment whose lens arrangement is shown in Figure 1 schematically shows the basic structure of the proposed compact open-high-angle lens. All described embodiments have the same basic structure, but differ in terms of their focal length and the f-number. In the exemplary embodiment of the optical system 100 shown schematically in FIG. 1, the objective is a high-open wide-angle lens 102 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.8. In the illustration of FIG. 1, in each case the object side 104 is located on the left and the image page 106 with the digital acquisition sensor 108 on the right.
Das in Fig. 1 gezeigte Weitwinkelobjektiv 102 besteht, in der Reihenfolge von der Objektseite 104 zur Bildseite 106 bzw. zum Bildsaufnahmesensor 108 betrachtet, also von links nach rechts, aus folgenden Elementen:  The wide-angle lens 102 shown in FIG. 1 consists, in the order in which it is viewed from the object side 104 to the image page 106 or to the image acquisition sensor 108, ie from left to right, of the following elements:
a) einer ersten negative Meniskuslinse 112,  a) a first negative meniscus lens 112,
wobei die konvexe Oberfläche 110 der Meniskuslinse 112 der Objektseite 104 zugewandt ist;  wherein the convex surface 110 of the meniscus lens 112 faces the object side 104;
b) einer zweiten positiven Linse 118,  b) a second positive lens 118,
wobei die stärker gekrümmte konvexe Oberfläche 116 der Linse 118 der Objektseite 104 zugewandt ist  wherein the more curved convex surface 116 of the lens 118 faces the object side 104
c) einer Blende 122  c) an aperture 122
d) einer dritten positiven Linse 126, wobei die stärker gekrümmte konvexe Oberfläche 128 der Linse 126 von der Objektseite 104 abgewandt ist;  d) a third positive lens 126, wherein the more curved convex surface 128 of the lens 126 faces away from the object side 104;
f) einer vierten negativen Linse 130;  f) a fourth negative lens 130;
g) einer fünften positiven Meniskuslinse 136, wobei die kon- vexe Oberfläche 138 der Meniskuslinse 136 der Objektseite 104 zugewandt ist.  g) a fifth positive meniscus lens 136, wherein the convex surface 138 of the meniscus lens 136 faces the object side 104.
Die dritte Linse 126 und die vierte Linse 130 sind miteinander verkittet und bilden eine Dublette.  The third lens 126 and the fourth lens 130 are cemented together and form a doublet.
Bildseitig ist hinter der letzten Linse 136 des Weitwinkel- Objektivs 102 ein Glasweg 142 eingerechnet. In der Regel werden Infrarot-Cut-Filter und/oder optische Low-Pass-Filter sowie ein Sensor-Coverglass eingesetzt. Die Gesamtdicke ist je nach Hersteller zwischen 0, 6 mm und 3 mm. Als Ausführungsbeispiele gemäß dem grundlegenden Aufbau von Fig. 1 werden drei Weitwinkelob ektive 102 mit folgenden optischen Kenndaten angeführt: On the image side, a glass path 142 is included behind the last lens 136 of the wide-angle lens 102. As a rule, infrared cut filters and / or optical low-pass filters as well as a sensor coverglass are used. The total thickness is depending on the manufacturer between 0, 6 mm and 3 mm. As exemplary embodiments according to the basic structure of FIG. 1, three wide-angle lenses 102 are listed with the following optical characteristics:
Ausführungsbeispiel 1: Embodiment 1
Brennweite 16 mm  Focal length 16 mm
Blendenzahl k = 2, 8  F-number k = 2, 8
Ausführungsbeispiel 2: Embodiment 2:
Brennweite 16 mm  Focal length 16 mm
Blendenzahl k = 2,2  F-number k = 2,2
Ausführungsbeispiel 3: Embodiment 3
Brennweite 12 mm  Focal length 12 mm
Blendenzahl k = 2,4  F-number k = 2,4
Die genauen Angaben zu den einzelnen Oberflächen der optischen Elemente der drei Ausführungsbeispiele finden sich in Tab. 1 bis Tab. 3 zusammen mit den jeweils zugehörigen Bezugsziffern. The exact details of the individual surfaces of the optical elements of the three embodiments can be found in Tab. 1 to Tab. 3 together with the respective associated reference numerals.
In den Tabellen 1, 2 und 3 finden sich die Listen der Radien, der Dicken bzw. Luftabstände, der Brechzahlen und der Abbe-Zahlen der drei Ausführungsbeispiele .  In Tables 1, 2 and 3 are the lists of radii, the thicknesses or air distances, the refractive indices and the Abbe numbers of the three embodiments.
In den Tab. 1A, 2A und 3A sind die Asphärendaten der asphärisch ausgeführten Linsenoberflächen der drei als Ausführungsbeispiele vorgestellten Weitwinkel-Objektive aufgelistet.  Tab. 1A, 2A and 3A list the aspherical data of the aspherical lens surfaces of the three wide-angle lenses presented as embodiments.
Die Oberfläche einer asphärischen Linse kann allgemein mit der folgenden Formel beschrieben werden: er 2 The surface of an aspherical lens can be generally described by the following formula:
z = + axr2 + a2r4 + a3r6 + a4r8 + a5r10 + a6r12 +K z = + a x r 2 + a 2 r 4 + a 3 r 6 + a 4 r 8 + a 5 r 10 + a 6 r 12 + K
wobei z die Pfeilhöhe (in mm) in Richtung der optischen Achse ist . in which z is the arrow height (in mm) in the direction of the optical axis.
c die sogenannte Scheitelkrümmung angibt. Sie dient zur Beschreibung der Krümmung einer konvexen oder konkaven Linsenoberfläche und errechnet sich aus dem Kehrwert des c indicates the so-called vertex curvature. It is used to describe the curvature of a convex or concave lens surface and is calculated from the reciprocal of the
Radius . Radius.
r den Abstand von der optischen Achse (in mm) angibt und r eine Radialkoordinate ist.  r indicates the distance from the optical axis (in mm) and r is a radial coordinate.
k die sogenannte Konuskonstante angibt.  k indicates the so-called cone constant.
- a±r a2r &3r 3-4, 5 und ae die sogenannten Asphärenkoeffizien¬ ten darstellen, die die Koeffizienten einer Polynomentwicklung der Funktion zur Beschreibung der Oberfläche der Asphäre sind. - a ± r a2 r 3 r 3-4, 5, and ae represents the so-called Asphärenkoeffizien ¬ th, which are the coefficients of a polynomial expansion of the function describing the surface of the asphere.
Bei der Fokussierung ist es vorteilhaft, wenn neben der Ver- Schiebung des Objektivs als ganzes zusätzlich eine Floating- Fokussierung vorgenommen wird. Bei der Floating-Fokussierung wird der erste Luftraum hinter der Blende verkleinert. Bei der Floating-Fokussierung für die nächste Naheinstellung (ß'=-0,l, Abstand zum Objekt = 170 mm) ergeben sich dann die folgenden Werte:  When focusing, it is advantageous if, in addition to the displacement of the lens as a whole in addition a floating focusing is performed. With floating focusing, the first air space behind the aperture is reduced. With the floating focusing for the next close focusing (ß '= - 0, l, distance to the object = 170 mm), the following values result:
Bezugszeichen Luftabstand Erklärung Reference air distance explanation
zum nächsten  to the next
Element / mm  Element / mm
104 170, 000 Der Abstand zwischen Objekt 104 und erster Linsenoberfläche 114 beträgt minimal 170 mm.  104 170, 000 The distance between object 104 and first lens surface 114 is at least 170 mm.
122 4, 86 Der Luftabstand hinter der Blende wird um 0,3 mm verkleinert. D.h. die hinteren drei Linsen werden gemeinsam in Richtung der vorderen zwei Linsen verschoben. Für Ab- stände des Objekts zwischen Unendlich und 170 mm ergeben sich für den Luftabstand hinter der Blende entsprechende Zwischenwerte zwischen 4,86 und 5,16 mm (siehe Tabelle 1) . 122 4, 86 The air gap behind the panel is reduced by 0.3 mm. That is, the rear three lenses are shifted together toward the front two lenses. For If the object is located between infinity and 170 mm, the intermediate air distance behind the diaphragm is between 4.86 and 5.16 mm (see Table 1).
138 21, 54 Die bildseitige Schnittweite des  138 21, 54 The image-side intercept of the
Objektivs verlängert sich um  Lens extends to
1,54 mm (siehe Tabelle 1).  1.54 mm (see Table 1).
In den Figuren 2 bis 7 sind einige charakteristische Kenngrößen der drei beispielhaften Weitwinkelobjektive 102 gemäß dem grundlegenden Aufbau entsprechend Fig. 1 graphisch dargestellt . In FIGS. 2 to 7, some characteristic characteristics of the three exemplary wide-angle lenses 102 according to the basic structure according to FIG. 1 are shown graphically.
Fig. 2 zeigt graphisch die Bildfeldwölbung 200 eines Weitwinkelobjektivs 102 gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,8. Die Kurve 202 zeigt den Ver- lauf der tangentialen Bildschale, während die Kurve 204 den Verlauf der sagittalen Bildschale darstellt. Dabei gibt die waagerechte Achse (x-Achse) die longitudinale Defokussierung entlang der optischen Achse an. Die senkrechten Achse (y-Achse) beinhaltet die Feldkoordinate von 0° Feldwinkel bis zum maxima- lern Feldwinkel.  FIG. 2 shows graphically the field curvature 200 of a wide-angle lens 102 according to FIG. 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2.8. Curve 202 shows the course of the tangential image shell, while curve 204 shows the course of the sagittal image shell. The horizontal axis (x-axis) indicates the longitudinal defocusing along the optical axis. The vertical axis (y-axis) contains the field coordinate from 0 ° field angle to the maximum field angle.
Eine graphische Darstellung der Verzeichnung 300 eines Weitwinkelobjektivs 102 gemäß Fig. 1 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2, 8 wird in Fig. 3 gezeigt. Dabei gibt die waagerechte Achse (x-Achse) die prozentuale Verzeichnung im Bereich von -5 % bis +5 % an, während die Werte der senkrechten Achse (y-Achse) den Feldkoordinaten von 0° Feldwinkel bis zum maximalen Feldwinkel entsprechen. Die Kurve 302 stellt den Verlauf der Verzeichnung über den Feldwinkel bis zum maximalen Feldwinkel dar. Die Verzeichnung ist stets kleiner als 3 %. A graphical representation of the distortion 300 of a wide-angle lens 102 according to FIG. 1 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2, 8 is shown in FIG. The horizontal axis (x-axis) indicates the percentage distortion in the range of -5% to +5%, while the values of the vertical axis (y-axis) correspond to the field coordinates from 0 ° field angle to the maximum field angle. The curve 302 represents the course of the distortion over the field angle up to maximum field angle. The distortion is always less than 3%.
In Fig. 4 wird graphisch der Farbquerfehlers eines Weitwin- kelob ektivs 102 gemäß Fig. 1 mit der Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2, 8 wiedergegeben. Dabei gibt die waagerechte Achse (X-Achse) die Abweichung des Schwerstrahls vom Referenzschwerstrahl bei λ = 546,074 nm in Mikrometer an. Die senkrechte Achse (y-Achse) gibt die Feldkoordinate von 0° Feldwinkel bis zum maximalem Feldwinkel an. Die Kurve 402 zeigt den Verlauf der Abweichung des Schwerstrahls vom Referenzschwerstrahl für λ = 643, 8469 nm über die Feldkoordinate, während die Kurve 404 den Verlauf der Abweichung des Schwerstrahls vom Referenzschwerstrahl für λ = 486,1327 nm über die Feldkoor- dinate darstellt. FIG. 4 graphically shows the transverse chromatic aberration of a wide-angle lens 102 according to FIG. 1 with the focal length of 16 mm and a f-number of k = 2, 8. The horizontal axis (X axis) indicates the deviation of the centroid beam from the reference heavy beam at λ = 546.074 nm in microns. The vertical axis (y-axis) indicates the field coordinate from 0 ° field angle to the maximum field angle. The curve 402 shows the course of the deviation of the heavy beam from the reference heavy beam for λ = 643, 8469 nm over the field coordinate, while the curve 404 shows the course of the deviation of the heavy beam from the reference heavy beam for λ = 486.1327 nm over the field coordinates.
Die graphische Darstellung der sphärischen Aberration 500 eines Weitwinkelob ektivs 102 mit einer Brennweite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2, 8 wird in Fig. 5 gezeigt, wäh- rend in Fig. 6 eine graphische Darstellung der sphärischenThe graphical representation of the spherical aberration 500 of a wide-angle lens 102 with a focal length of 16 mm and a f-number of k = 2, 8 is shown in FIG. 5, while FIG. 6 is a graphical representation of the spherical one
Aberration 600 eines Weitwinkelob ektivs 102 mit einer Brenn¬ weite von 16 mm und einer Blendenzahl von k = 2,2 bzw. in Fig. 7 die sphärische Aberration 700 eines Weitwinkelobjektivs 102 mit einer Brennweite von 12 mm und einer Blendenzahl von k = 2,4 dargestellt ist. Die waagerechte Achse (x-Achse) derAberration 600 of a Weitwinkelob ektivs 102 with a focal ¬ wide of 16 mm and an F-number of k = 2.2 and in Fig. 7, the spherical aberration 700 of a wide-angle lens 102 with a focal length of 12 mm and an F-number of k = 2, 4 is shown. The horizontal axis (x-axis) of
Diagramme gibt jeweils die longitudinale Defokussierung entlang der optischen Achse an und die senkrechte Achse (y-Achse) den Halbmesser der Eintrittspupille des Objektivs. Die Diagramme zeigen jeweils die longitudinale Abweichung eines axialen Aper- turstrahls für verschiedene Einfallshöhen in der Eintrittspu¬ pille, wobei die Verlaufskurven 502, 602, 702 jeweils für die Wellenlänge λ = 546,074 nm (Hauptfarbe) berechnet wurden. Es sind für andere als die bereits genannten Brennweiten bzw. Blendenzahlen alle dazu gehörigen Maßangaben, z. B. Radien und Luftabstände, grundsätzlich skalierbar. Dies ermöglicht die Realisierung nicht nur der drei beschriebenen Beispiele, son- dern einer ganze Serie von Ob ektiven gleicher Art, aber mit unterschiedlichen Brennweiten. Das Weitwinkelob ektiv ist damit für unterschiedliche Anwendungen einsetzbar. Diagrams indicate the longitudinal defocus along the optical axis and the vertical axis (y-axis) the radius of the entrance pupil of the objective. The diagrams show, respectively, the longitudinal deviation of an axial Aper- turstrahls for different heights of incidence in the Eintrittspu ¬ pill, the trajectories 502, 602, 702 respectively for the wavelength λ = 546.074 nm (primary color) were calculated. There are other than the already mentioned focal lengths or aperture numbers all associated dimensions, eg. As radii and air distances, basically scalable. This makes it possible to realize not only the three examples described, but also a whole series of ob ects of the same kind but with different focal lengths. The wide angle lens can therefore be used for different applications.
Bezugszeichen reference numeral
100 optisches System 100 optical system
102 Weitwinkelob ektiv  102 wide-angle lens
104 Objektseite  104 object page
106 Bildseite  106 image page
108 Bildsensor  108 image sensor
110 erste Oberfläche der Linse 112  110 first surface of the lens 112
112 erste Linse  112 first lens
114 zweite Oberfläche der Linse 112  114 second surface of the lens 112th
116 erste Oberfläche der Linse 118  116 first surface of the lens 118
118 zweite Linse  118 second lens
120 zweite Oberfläche der Linse 118  120 second surface of the lens 118
122 Blende  122 aperture
124 erste Oberfläche der Linse 126  124 first surface of the lens 126th
126 dritte Linse  126 third lens
128 zweite Oberfläche der Linse 126 / erste Oberfläche der  128 second surface of the lens 126 / first surface of the
Linse 130  Lens 130
130 vierte Linse  130 fourth lens
132 zweite Oberfläche der Linse 130  132 second surface of the lens 130th
134 erste Oberfläche der Linse 136  134 first surface of the lens 136th
136 fünfte Linse  136 fifth lens
138 zweite Oberfläche der Linse 136  138 second surface of the lens 136th
140 erste Oberfläche der transparenten Platte 142  140 first surface of the transparent plate 142
142 transparente Platte  142 transparent plate
144 zweite Oberfläche der transparenten Platte 142  144 second surface of the transparent plate 142nd
200 graphische Darstellung der Bildfeldwölbung eines Weitwinkelobjektivs (Brennweite 16 mm; Blendenzahl k = 2,8) 200 graphical representation of the field curvature of a wide-angle lens (focal length 16 mm, f-number k = 2.8)
202 Kurvenverlauf der tangentialen Bildschale 202 Curve course of the tangential image shell
204 Kurvenverlauf der sagittalen Bildschale  204 Curve of the sagittal image shell
300 graphische Darstellung der Verzeichnung eines Weitwinkelobjektivs (Brennweite 16 mm; Blendenzahl k = 2,8) 302 Kurvenverlauf der Verzeichnung über den Feldwinkel300 graphical representation of the distortion of a wide-angle lens (focal length 16 mm, f-number k = 2.8) 302 Curve course of the distortion over the field angle
400 graphische Darstellung des Farbquerfehlers eines Weit¬ winkelob ektivs (Brennweite 16 mm; Blendenzahl k = 2,8) 402 Kurvenverlauf für den Farbquerfehler (Abweichung des 400 graphical representation of the lateral chromatic aberration of a wide-¬ winkelob ektivs (focal length 16 mm; f-number k = 2.8) 402 curve (for the lateral chromatic aberration deviation of the
Schwerstrahls vom Referenzschwerstrahl für  Heavy beam from the reference heavy beam for
λ = 643,8469 nm über die Feldkoordinate)  λ = 643.8469 nm over the field coordinate)
404 Kurvenverlauf für den Farbquerfehler (Abweichung des 404 Curve for the lateral chromatic aberration (deviation of the
Schwerstrahls zum Referenzschwerstrahl für  Heavy jet to the reference heavy beam for
λ = 486,1327 nm über die Feldkoordinate)  λ = 486.1327 nm over the field coordinate)
500 graphische Darstellung der sphärischen Aberration eines 500 graphical representation of the spherical aberration of a
Weitwinkelob ektivs (Brennweite 16 mm; Blendenzahl k = Wide - angle lenses (focal length 16 mm, f - number k =
2, 8) 2, 8)
502 Kurvenverlauf der longitudinalen Abweichung eines axialen Aperturstrahls für verschiedene Einfallshöhen in der Eintrittspupille  502 Curve of the longitudinal deviation of an axial aperture beam for different incidence heights in the entrance pupil
600 graphische Darstellung der sphärischen Aberration eines  600 graphical representation of the spherical aberration of a
Weitwinkelobjektivs (Brennweite 16 mm; Blendenzahl k = 2,2)  Wide-angle lens (focal length 16 mm, f-number k = 2.2)
602 Kurvenverlauf der longitudinalen Abweichung eines axialen Aperturstrahls für verschiedene Einfallshöhen in der Eintrittspupille  602 Curve of the longitudinal deviation of an axial aperture beam for different incidence heights in the entrance pupil
700 graphische Darstellung der sphärischen Aberration eines  700 graphical representation of the spherical aberration of a
Weitwinkelobjektivs (Brennweite 12 mm; Blendenzahl k = 2,4)  Wide-angle lens (focal length 12 mm, f-number k = 2.4)
702 Kurvenverlauf der longitudinalen Abweichung eines axialen Aperturstrahls für verschiedene Einfallshöhen in der Eintrittspupille zitierte Literatur 702 Curve of the longitudinal deviation of an axial aperture ray for different incidence heights in the entrance pupil quoted literature
US 7,239,457 B2 US 7,239,457 B2
US 5, 631, 780 US 5, 631, 780
US 2009/0009887 AI  US 2009/0009887 AI
US 2003/0174410 AI US 2003/0174410 Al
Tab. 1 Tab. 1
Brennweite 16 mm / Blende k Focal length 16 mm / aperture k
asphärische Oberfläche Tab. 1A aspheric surface Tab. 1A
Tab. 1A (Fortsetzung) Tab. 1A (continued)
Tab. 2 Tab. 2
Brennweite 16 mm / Blende k Focal length 16 mm / aperture k
asphärische Oberfläche aspheric surface
Tab . 2A Tab. 2A
Tab. 2A (Fortsetzung) Tab. 2A (continued)
Tab. 3 Tab. 3
Brennweite 12 mm / Blende k = 2,4 Focal length 12 mm / aperture k = 2,4
asphärische Oberfläche Tab . 3A aspheric surface Tab. 3A
Tab. 3A (Fortsetzung) Tab. 3A (cont'd)

Claims

Patentansprüche claims
1. Weitwinkelob ektiv (102) für die digitale Bildaufnahme, welches in der angegebenen Reihenfolge, von der Objektseite (104) aus betrachtet, folgende Elemente aufweist: 1. Weitwinkelob ektiv (102) for digital image recording, which in the order given, as viewed from the object side (104), comprising the following elements:
a) eine erste negative Meniskuslinse (112),  a) a first negative meniscus lens (112),
wobei die konvexe Oberfläche (110) der Meniskuslinse (112) der Objektseite (104) zugewandt ist;  wherein the convex surface (110) of the meniscus lens (112) faces the object side (104);
b) eine zweite positive Linse (118),  b) a second positive lens (118),
wobei die stärker gekrümmte konvexe Oberfläche (116) der Linse (118) der Objektseite (104) zugewandt ist  wherein the more curved convex surface (116) of the lens (118) faces the object side (104)
c) eine Blende (122);  c) an aperture (122);
d) eine dritte positive Linse (126),  d) a third positive lens (126),
wobei die stärker gekrümmte konvexe Oberfläche (128) der Linse (126) von der Objektseite (104) abgewandt ist;  wherein the more curved convex surface (128) of the lens (126) faces away from the object side (104);
e) eine vierte negative Linse (130);  e) a fourth negative lens (130);
f) wobei die dritte positive Linse (126) und die vierte negative Linse (130) miteinander verkittet sind; und  f) wherein the third positive lens (126) and the fourth negative lens (130) are cemented together; and
g) eine fünfte positive Meniskuslinse (136), wobei die konvexe Oberfläche (138) der Meniskuslinse (136) von der Objektseite (104) abgewandt ist;  g) a fifth positive meniscus lens (136), the convex surface (138) of the meniscus lens (136) facing away from the object side (104);
h) wobei das Weitwinkelobjektiv (102) keine weiteren Linsen hat ;  h) wherein the wide-angle lens (102) has no further lenses;
i) wobei die dem Objekt zugewandte Oberfläche (116) der zweiten Linse (118) eine asphärische Oberfläche aufweist;  i) the object facing surface (116) of the second lens (118) having an aspheric surface;
j) wobei mindestens drei Linsen-Oberflächen objektseitig vor der Blende und mindestens drei Linsen-Oberflächen bildseitig hinter der Blende als asphärische Oberfläche ausgebildet sind; und k) wobei die Brechzahlen rid und Abbe-Zahlen v<j der Linsenma¬ terialien die Bedingungen gemäß nachstehender Tabelle erfüllen, wobei alle diese Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein müssen: j) wherein at least three lens surfaces are formed on the object side in front of the diaphragm and at least three lens surfaces on the image side behind the diaphragm as an aspherical surface; and k) wherein the refractive indices and Abbe numbers rid v <j of Linsenma ¬ terialien satisfy the conditions according to the following table, all of these conditions must be met simultaneously:
1) wobei die Brennweite der ersten Linse einen Wert im Be¬ reich des -1,0fachen bis -1,2 fachen der Gesamtbrennweite des Weitwinkelob ektivs (102) hat. 1) wherein the focal length of the first lens a value in the region of the loading ¬ -1,0fachen to -1.2 times the overall focal length of Weitwinkelob ektivs (102).
2. Weitwinkelob ektiv (102) nach Anspruch 1, 2. Weitwinkelob ective (102) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die zweite positive Linse (118) und / oder die dritte positive Linse (126) und / oder die vierte negative Linse (130) eine Meniskuslinse ist.  in that the second positive lens (118) and / or the third positive lens (126) and / or the fourth negative lens (130) is a meniscus lens.
3. Weitwinkelobjektiv (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. Wide-angle lens (102) according to one of the preceding claims,
welches derart ausgebildet ist,  which is designed in such a way
dass eine Fokussierung durch ein Verschieben des gesamten Objektivs (102) entlang der optischen Achse erfolgen kann; und / oder  that focusing can be effected by shifting the entire objective (102) along the optical axis; and or
dass eine Fokussierung durch Veränderung des Abstandes zwischen der Blende (122) und der dritten positiven Linse (126) erfolgen kann.  that focusing can be effected by changing the distance between the diaphragm (122) and the third positive lens (126).
4. Weitwinkelobjektiv (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 4. Wide-angle lens (102) according to one of the preceding claims, characterized,
dass der Luftabstand bildseitig hinter der ersten Linse mindestens das 0, 6-fache der Gesamtbrennweite des Weitwinkelob ektivs (102) beträgt; und  that the air gap on the image side behind the first lens is at least 0, 6 times the total focal length of the Weitwinkelob ektivs (102); and
dass die Schnittweite hinter der letzten Linsenoberfläche (138) in bildseitiger Richtung mindestens das 1,25-fache der Gesamtbrennweite des Weitwinkelob ektivs (102) beträgt.  in that the cutting distance behind the last lens surface (138) in the image-side direction is at least 1.25 times the total focal length of the wide-angle lens (102).
5. Weitwinkelobjektiv (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. wide-angle lens (102) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die vierte Linse eine negative Meniskuslinse ist, wobei die konkave Oberfläche der Linse der Objektseite zugewandt ist.  that the fourth lens is a negative meniscus lens, the concave surface of the lens facing the object side.
6. Weitwinkelobjektiv (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Wide-angle lens (102) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die erste Linse (112) zwei asphärische Oberflächen aufweist .  the first lens (112) has two aspherical surfaces.
7. Weitwinkelobjektiv (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, A wide-angle lens (102) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die fünfte Linse zwei asphärische Oberflächen aufweist.  the fifth lens has two aspherical surfaces.
8. Weitwinkelobjektiv (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Wide-angle lens (102) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die bildseitige Oberfläche der zweiten Linse eine asphärische Oberfläche aufweist. in that the image-side surface of the second lens has an aspherical surface.
9. Weitwinkelob ektiv (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Weitwinkelob ective (102) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die ob ektseitige Oberfläche der dritten Linse eine asphärische Oberfläche aufweist.  that the e ect-side surface of the third lens has an aspherical surface.
10. Weitwinkelob ektiv (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Weitwinkelob ective (102) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Verhältnis der Abbe-Zahlen der dritten Linse zur Abbe-Zahl der vierten Linse einen Wert größer oder gleich 1,5 beträgt .  in that the ratio of the Abbe numbers of the third lens to the Abbe number of the fourth lens is a value greater than or equal to 1.5.
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