WO2013050097A1

WO2013050097A1 - Ultraweitwinkelobjektiv

Info

Publication number: WO2013050097A1
Application number: PCT/EP2012/003693
Authority: WO
Inventors: Thomas Steinich
Original assignee: Jos. Schneider Optische Werke Gmbh
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2013-04-11
Also published as: DE102011114834A1; DE102011114834B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraweitwinkelobjektiv mit einer in ihrer Reihenfolge von der Objekt- zur Bildebene geordneten Abfolge von Linsenelementen, umfassend: eine Frontgruppe mit einer ersten Linse, die als Frontlinse angeordnet und als positive Meniskuslinse ausgebildet ist, deren objektseitige Oberfläche einen kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist, einer der Frontlinse (1) bildseitig benachbarten zweiten Linse (2), die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren objektseitige Oberfläche (21) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (22) aufweist, und einer der zweiten Linse (2) bildseitig benachbarten dritten Linse (3), die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren objektseitige Oberfläche (31) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (32) aufweist, eine der Frontgruppe (I) bildseitig benachbarte Aperturgruppe (II), mit einer objektseitig angeordneten vierten Linse (4) mit positiver Brechkraft, und einem der vierten Linse (4) bildseitig benachbarten ersten Kittglied (56) mit + einer objektseitig angeordneten fünften Linse (5), die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren objektseitige Oberfläche (51) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (52) aufweist, und + einer bildseitig angeordneten sechsten Linse (6), die als Bikonvexlinse ausgebildet ist, einer dem ersten Kittglied (56) bildseitig benachbarten Aperturblende (STO), eine der Aperturgruppe (II) bildseitig benachbarte Fokussiergruppe (III) mit einem objektseitig angeordneten zweiten Kittglied (78) mit + einer objektseitig angeordneten siebten Linse (7) mit positiver Brechkraft und + einer bildseitig angeordneten achten Linse (8) mit negativer Brechkraft, einer dem zweiten Kittglied (78) bildseitig benachbarten neunten Linse (9) mit positiver Brechkraft und einer der neunten Linse (9) bildseitig benachbarten zehnten Linse (10). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die zehnte Linse (10) als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren objektseitige Oberfläche (101) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (102) aufweist.

Description

Ultraweitwinkelobjektiv

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraweitwinkelob ektiv mit einer in ihrer Reihenfolge von der Objekt- zur Bildebene geordneten Abfolge von Linsenelementen, umfassend:

eine Frontgruppe mit

einer ersten Linse, die als Frontlinse angeordnet und als positive Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen kleineren

Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist ,

einer der Frontlinse bildseitig benachbarten zweiten Linse, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist, und

einer der zweiten Linse bildseitig benachbarten dritten Linse, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist,

eine der Frontgruppe bildseitig benachbarte

Aperturgruppe, mit

BESTÄTIGUNGSKOPIE einer obj ektseitig angeordneten vierten Linse mit positiver Brechkraft, und

einem der vierten Linse bildseitig benachbarten ersten Kittglied mit

+ einer objektseitig angeordneten fünften Linse, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist, und

+ einer bildseitig angeordneten sechsten Linse, die als Bikonvexlinse ausgebildet ist,

einer dem ersten Kittglied bildseitig benachbarten Aperturblende,

eine der Aperturgruppe bildseitig benachbarte

Fokussiergruppe mit

einem objektseitig angeordneten zweiten Kittglied mit + einer objektseitig angeordneten siebten Linse mit positiver Brechkraft und

+ einer bildseitig angeordneten achten Linse mit negativer Brechkraft,

einer dem zweiten Kittglied bildseitig benachbarten neunten Linse mit positiver Brechkraft und

einer der neunten Linse bildseitig benachbarten zehnten Linse.

Stand der Technik

Ein derartiges Ultraweitwinkelobjektiv ist bekannt aus der US 3976,365. Das bekannte Objektiv umfasst drei

Linsengruppen. Eine obj ektseitige Frontgruppe, eine

Zentralgruppe und eine bildseitig angeordnete, rückwärtige Linsengruppe. Im Hinblick auf ihre Funktion innerhalb des erfindungsgemäßen Objektivs werden diese drei Linsengruppen als Frontgruppe, Aperturgruppe und Fokussiergruppe

angesprochen, obgleich die funktionale Bezeichnung im Rahmen des bekannten Objektivs nicht vollständig zutreffend ist.

Die Frontgruppe des bekannten Objektivs ist als Retrofokus- Gruppe mit insgesamt negativer Brechkraft ausgestaltet. Das Konzept des Retrofokus, welches der Vergrößerung der hinteren Schnittweite des Objektivs dient, ist dem Fachmann geläufig. Es findet insbesondere Einsatz bei kurzbrennweitigen

Objektiven, deren Länge größer als ihre nominelle Brennweite ist .

Die Frontgruppe des bekannten Objektivs stimmt sowohl

funktional als auch im Hinblick auf ihre Linsenformabfolge mit der Frontgruppe der vorliegenden Erfindung überein. Die übrigen Linsen des bekannten Objektivs, die hier mit Blick auf die Erfindung in eine zentrale Aperturgruppe und eine rückwärtige Fokussiergruppe eingeteilt sind, lassen sich bei dem bekannten Objektiv funktional besser einteilen in eine zentrale Korrekturgruppe und eine rückwärtige

Abschlussgruppe .

Die Korrekturgruppe besteht aus der vierten Linse und zwei Kittgliedern, die um eine Aperturblende herum angeordnet sind. Die vierte Linse ist dabei als dicke, positive

Meniskuslinse ausgebildet. Das erste Kittglied ist aus einer negativen Meniskuslinse (fünfte Linse) und einer dicken

Bikonvexlinse (sechste Linse) gebildet. Das zweite Kittglied ist aus einer positiven Meniskuslinse (siebte Linse) und einer Bikonkavlinse (achte Linse) gebildet. Gemäß den

Erläuterungen in der genannten Druckschrift ist diese

Anordnung besonders günstig für eine effiziente Korrektion von Aberrationen. Hierzu werden fünf Bedingungen angegeben, die sich auf Eigenschaften der einzelnen Linsen der

Korrekturgruppe beziehen.

Die Ausgestaltung der Abschlussgruppe, die zwei positive Linsen, insbesondere eine positive Meniskuslinse und eine Bikonvexlinse aufweist, wird in der genannten Druckschrift nicht thematisiert. Diese Art der Abschlussgruppe entspricht aber einer gängigen Ausgestaltung, wie sie beispielsweise auch in der US 3,830,559 und der US 4,145,116 offenbart ist.

Aus der US 3,877,795 ist ein Super-Weitwinkelobjektiv vom Retrofokus-Typ mit Innenfokussierung bekannt, das zwischen der vierten Linse und dem ersten Kittglied zusätzlich eine weitere negative Meniskuslinse und zwischen dem zweiten

Kittglied und der neunten Linse eine zusätzliche

Bikonvexlinse aufweist. Die zusätzlichen Linsen machen das Objektiv schwerer und aufwändiger zu fertigen.

Aus der DD 289 612 A5 ist ein Weitwinkelobjektiv mit zehn Linsenelementen, darunter eine planparallele Filterplatte, bekannt, das jedoch keine Möglichkeit einer Innenfokussierung gestattet .

Aufgabenstellung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein

gattungsgemäßes Objektiv weiterzubilden, indem die Möglichkeit für eine Innenfokussierung mit sehr guter und stabiler Abbildungsleistung über den Fokussierungsbereich geschaffen wird.

Darlegung der Erfindung

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die zehnte Linse als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche aufweist.

Zunächst liegt der Erfindung rein gedanklich eine Änderung der Einteilung der Linsen in Linsengruppen zugrunde.

Insbesondere wird das zweite Kittglied, welches im Stand der Technik funktional der Korrekturgruppe zugerechnet war, zusammen mit der Abschlussgruppe als Fokussiergruppe

betrachtet. Innerhalb der Fokussiergruppe wird die letzte Linse, die bislang stets als positive Linse und insbesondere als Bikonvexlinse ausgebildet war, als negative Linse und zwar insbesondere als negative Meniskuslinse ausgestaltet. Hieraus ergeben sich zwei vorteilhafte Wirkungen.

Zum einen kann eine Innenfokussierung realisiert werden, indem die gesamte Fokussiergruppe als Einheit axial

verschieblich angeordnet wird, wie dies bei einer

vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Front- und Aperturgruppe sind von dieser Verschieblichkeit nicht betroffen. Zum anderen bietet die hier als zehnte Linse bezeichnete Abschlusslinse, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, eine besonders günstige Ansatzfläche für eine

weitergehende Korrektion mittels Asphärisierung. Die

Korrektion von Aberrationen, insbesondere von sphärischen Aberrationen durch Einführung asphärischer Flächen ist seit langem bekannt. Dabei werden typischerweise Flächen negativer Meniskuslinsen für die Asphärisierung gewählt. Diese befinden sich bei den Objektiven gem. Stand der Technik im Bereich der Frontgruppe. Als weit objektseitig angeordnete Linsen weisen sie einen großen Durchmesser auf. Die Asphärisierung von Linsenflächen großen Durchmessers ist technisch aufwendig und kostenintensiv. Durch Verwendung einer negativen

Meniskuslinse als Abschlusslinse wird ein neuer, weit

bildseitig angeordneter Ansatzpunkt für eine Korrektion mittels Asphärisierung geschaffen. Durch die weit bildseitige Anordnung ist der Durchmesser der betroffenen Flächen

vergleichsweise klein, sodass der Aufwand der Asphärisierung reduziert wird. Insbesondere können moderne

Fertigungsverfahren, wie z.B. das Blankpressen mit

Multiwerkzeugen eingesetzt werden. Hierdurch werden die

Herstellungskosten für das Objektiv reduziert, ohne dass Einbußen hinsichtlich der Korrektionsqualität hingenommen werden müssten. So ist bei einer vorteilhaften

Ausführungsform der Erfindung auch vorgesehen, dass

wenigstens eine der Oberflächen der zehnten Linse asphärisch geformt ist. Bevorzugt sind beide Oberflächen der zehnten Linse asphärisch geformt.

Hieraus ergeben zwei zusätzliche Vorteile der Erfindung. Zum einen wird die Stabilität der Innenfokussierung durch die Asphärisierung der letzten Linse, die bei der Fokussierung bevorzugt mitbewegt wird, unterstützt. Bei herkömmlichen Systemen, d.h. bei typischen Frontlinsen-Asphären, ist die Asphäre von der Innenfokussierung entkoppelt und steht fest, was sich negativ auf die Stabilität der Innenfokussierung auswirkt. Zum anderen ermöglicht die Asphärisierung der letzten Linse eine weitgehende Berücksichtigung feldabhäniger Aberrationen .

In diesem Zusammenhang sei das hier zugrundeliegende

Verständnis der einander scheinbar widersprechenden Begriffe „Krümmungsradius" und „Asphäre" erläutert. Eine asphärische Fläche lässt sich durch eine Polynomentwicklung der folgenden Form beschreiben:

wo z die Axialkoordinate und r die Radialkoordinate, R den „Krümmungsradius", k eine konische Konstante und die oii die asphärischen Koeffizienten bezeichnen. In diesem Sinn ist der für sphärische Flächen klare Begriff „Krümmungsradius" im Rahmen der vorliegenden Beschreibung im Zusammenhang mit asphärischen Flächen zu verstehen.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass

die Gesamtbrechkraft der Frontgruppe negativ,

die Gesamtbrechkraft der Aperturgruppe positiv und

die Gesamtbrechkraft der Fokussiergruppe positiv

ist .

Insbesondere für die Fokussiergruppe bedeutet dies, dass die Brechkraft der neunten Linse und des zweiten Kittgliedes gemeinsam die negative Brechkraft der Abschlusslinse

überkompensieren müssen, wobei bevorzugt das zweite Kittglied für sich gesehen selbst eine positive Brechkraft aufweist.

Bzgl. des Verhältnisses der Brennweiten der Apertur- und der Frontgruppe ist bevorzugt vorgesehen, dass für den Quotienten des Betrags der Brennweite f_x' der Frontgruppe zum Betrag der Brennweite f₂' der Apertur ruppe die Bedingung gilt:

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Betrag der

Brennweite der Frontgruppe etwa gleich, oder vorzugsweise geringfügig kleiner als die Hälfte des Betrages der

Brennweite der Aperturgruppe ist.

Bzgl. des Brennweitenverhältnisses der Aperturgruppe und der Fokussiergruppe ist bevorzugt vorgesehen, dass für den

Quotienten des Betrags der Brennweite f₂' der Aperturgruppe zum Betrag der Brennweite f₃' der Fokussiergruppe die

Bedingung gilt:

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Brennweiten von Fokussiergruppe und Aperturgruppe in etwa gleich groß sind.

Für die Brechzahlen n_d und die Abbe-Zahlen v_d der zweiten, dritten und zehnten Linse gilt bevorzugt die Bedingung:

n_d > 1,73 und v_d > 42 . Als n_d wird hier der Brechungsindex des jeweiligen Linsenmaterials für Licht der d-Frauenhoferlinie bezeichnet. Als v_d wird die Abbezahl

bezeichnet, wobei n_Fund n_c die Brechungsindizes des

jeweiligen Linsenmaterials für Licht der F- bzw. der C- Fraunhoferlinie bezeichnen. Die bevorzugten Gläser für die zweite, dritte und zehnte Linse liegen somit bevorzugt im Bereich der Lanthan-Flintgläser.

Anders die bevorzugte Materialwahl für die siebte Linse. Hier ist bevorzugt vorgesehen, dass für die Brechzahl n] und die

Abbe-Zahl v_d der siebten Linse die Bedingung gilt: n < 1,55 und v] > 80 .

Bei dem Material der siebten Linse handelt es sich somit bevorzugt um ein Fluor- oder Phospat kronglas .

Da die siebte Linse im Rahmen des zweiten Kittgliedes in besonderer Weise mit der achten Linse zusammenwirkt, ist das Verhältnis beider Elemente zueinander von besonderer

Bedeutung. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass für den

Quotienten der Abbe-Zahl v] der siebten Linse zur Abbe-Zahl v_d der achten Linse die Bedingung gilt:

Mit anderen Worten wird das zweite Kittglied aus zwei

Elementen mit extrem unterschiedlichen Materialeigenschaften gebildet. Insbesondere ist das Material der achten Linse bevorzugt ein Schwerflintglas. Im Gegensatz zum Stand der Technik, ist die vierte Linse bevorzugt als eine Bikonvexlinse ausgebildet. Dieses bietet einen weiteren, günstigen Ansatzpunkt für die Korrektion sphärischer Aberrationen durch Asphärisierung wenigstens einer der Oberflächen der vierten Linse. Bevorzugt sind beide Oberflächen der vierten Linse asphärisch geformt. Auch bei der vierten Linse handelt es sich um eine Linse

vergleichsweise geringen Durchmessers, sodass die asphärische Ausgestaltung gerade dieser Linse im Hinblick auf Kosten und technischen Aufwand besonders günstig ist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die im Stand der Technik als positive Meniskuslinse ausgebildete neunte Linse als Bikonvexlinse ausgebildet. Insbesondere weist die

obj ektseitige Oberfläche der neunten Linse einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche auf. Die bikonvexe Gestaltung hat u.a. herstellungstechnische

Vorteile .

Bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist die im Stand der Technik als positive Meniskuslinse ausgestaltete siebte Linse als Binkonvexlinse ausgebildet. Insbesondere weist die obj ektseitige Oberfläche der siebten Linse

bevorzugt einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche auf.

Wie auch beim Stand der Technik ist die achte Linse bevorzugt als Bikonkavlinse ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche einen kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige

Oberfläche aufweist. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den

Zeichnungen .

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen: eine schematische Darstellung der

Linsenformabfolge eines erfindungsgemäßen

Obj ektivs , eine schematische Darstellung des Objektivs von Fig. 1 zur Illustration der Innenfokussierung, ein Diagramm der Bildfeldwölbung als Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel ,

Figur 4 : ein Diagramm der prozentualen Verzeichnung als

Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 5: ein Diagramm der longitudinalen Aberration als

Funktion der Pupilleneinfallshöhe für verschiedene Wellenlängen bei einem Objektiv gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 6: ein Diagramm der Bildfeldwölbung als Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Figur 7: ein Diagramm der prozentualen Verzeichnung als

Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Figur 8: ein Diagramm der longitudinalen Aberration als

Funktion der Pupilleneinfallshöhe für verschiedene Wellenlängen bei einem Objektiv gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Figur 9: ein Diagramm der Bildfeldwölbung als Funktion des

Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Figur 10: ein Diagramm der prozentualen Verzeichnung als

Funktion des Feldwinkels bei einem Objektiv gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Figur 11: ein Diagramm der longitudinalen Aberration als

Funktion der Pupilleneinfallshöhe für verschiedene Wellenlängen bei einem Objektiv gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der

Linsenformabfolge einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Objektivs 1000 in seiner bestimmungsgemäßen Orientierung zwischen einer Objektebene OBJ und einer

Bildebene IMA. Die Bildebene IMA repräsentiert die Lage des Sensors einer Kamera, bei der das Objektiv 1000

bestimmungsgemäß montiert ist.

Das Objektiv 1000 umfasst eine als Retrofokusgruppe

ausgebildete Frontgruppe I, eine bildseitige oder rückwärtige Fokussiergruppe III und eine zentral zwischen der Frontgruppe I und der Fokussiergruppe III angeordnete Aperturgruppe II. Weiter weist das gezeigte Objektiv 1000 zwischen seiner

Fokussiergruppe III und der Bildebene IMA eine planparallele Abschlussscheibe A auf, die vorwiegend Schutzfunktionen erfüllt und optisch von untergeordneter Bedeutung ist. Die Frontgruppe I umfasst eine objektseitig angeordnete

Frontlinse 1, die als positive Meniskuslinse ausgebildet ist und deren obj ektseitige Oberfläche 11 einen kleineren

Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 12 aufweist. Die Frontlinse 1 wird hier auch als erste Linse 1 bezeichnet. Bildseitig der ersten Linse 1 ist eine zweite Linse 2

angeordnet, die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist und deren obj ektseitige Oberfläche 21 einen größeren

Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 22 aufweist. Bildseitig der zweiten Linse ist eine dritte Linse

angeordnet, die ebenfalls als negative Meniskuslinse

ausgebildet ist und deren obj ektseitige Oberfläche 31 einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 32 aufweist .

Die Aperturgruppe II weist eine objektseitig angeordnete, vorzugsweise asphärisch, besonders bevorzugt beidseitig asphärisch ausgebildete vierte Linse auf, die als Bikonvexlinse ausgebildet ist auf und deren obj ektseitige Oberfläche 41 einen größeren Krümmungsradius als ihre

bildseitige Oberfläche 42 aufweist. Bildseitig der vierten Linse 4 ist ein Kittglied 56 angeordnet, bestehend aus einer obj ektseitigen fünften Linse 5 und einer bildseitigen

sechsten Linse 6. Die fünfte Linse 5 ist als negative

Meniskuslinse ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche 51 einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige

Oberfläche 52 aufweist. Die bildseitige sechste Linse 6 ist als Bikonvexlinse ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche 61, die mit der bildseitigen Oberfläche 52 der fünften Linse zusammenfällt, einen kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 52 aufweist. Bildseitig des

Kittgliedes 56 ist eine Aperturblende STO angeordnet, die hier mit zur Aperturgruppe II gezählt wird.

Frontgruppe I und Aperturgruppe II, deren einzelne Elemente innerhalb ihrer jeweiligen Gruppe zueinander fixiert

angeordnet sind, sind auch untereinander sowie in ihrem räumlichen Verhältnis zur Bildebene IMA fixiert. Dies

bedeutet, dass sie an einer Fokussierung, bei der einzelne Linsen der Linsengruppen axial verschoben werden, nicht „teilnehmen" .

Die Fokussierung, die bei dem dargestellten Objektiv 1000 als reine Innenfokussierung ausgebildet ist, ist der

Fokussiergruppe III vorbehalten. Diese umfasst ein

obj ektseitiges Kittglied 78, bestehend aus einer

obj ektseitigen siebten Linse 7 und einer bildseitigen achten

Linse 8. Die siebte Linse 7 ist als Bikonvexlinse

ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche 71 einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 72 aufweist. Die achte Linse 8 ist als Bikonkavlinse ausgebildet, deren obj ektseitige Oberfläche 81, welche mit der bildseitigen Oberfläche 72 der siebten Linse zusammenfällt, einen

kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 82 aufweist. Bildseitig des Kittgliedes 78 ist eine neunte Linse 9 angeordnet, deren obj ektseitige Oberfläche 91 einen

größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche 92 aufweist. Bildseitig der neunten Linse 9 ist eine zehnte Linse 10 angeordnet, die als vorzugsweise asphärische, besonders bevorzugt beidseitig asphärische, negative

Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche 101 einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige

Oberfläche 102 aufweist. Die einzelnen Elemente der

Fokussiergruppe III sind zueinander fixiert angeordnet, wobei jedoch die Fokussiergruppe III als ganzes relativ zu der Frontgruppe I, der Aperturgruppe II und der Bildebene IMA axial verschieblich angeordnet ist. Durch axiale Verschiebung der Fokussiergruppe können Objekte in unterschiedlichen

Objektebenen OBJ in der Bildebene IMA scharf abgebildet werden .

Die nachfolgenden Tabellen, welche konkrete Werte für die in Figur 1 gezeigten Elemente und deren Oberflächen enthalten, repräsentieren drei bevorzugte Ausführungsformen des

erfindungsgemäßen Objektivs 1000. Die Tabellen 1.1, 2.1 und 3.1 geben dabei jeweils die bevorzugten Werte für

Oberflächentyp, Krümmungsradius, Durchmesser und konische Konstante k der mit den Bezugszeichen von Figur 1

bezeichneten, einzelnen Oberflächen sowie den Brechungsindex n_d und die Abbe-Zahl v_d der einzelnen Linsen wieder. Die Tabellen 1.2, 2.2 und 3.2 geben jeweils die bevorzugte Wahl der asphärischen Koeffizienten der Oberflächen 41 und 42 der vierten Linse bzw. der Oberflächen 101 und 102 der zehnten Linse wieder. Die Tabellen 1.3, 2.3 und 3.3. veranschaulichen jeweils die realisierte Innenfokussierung durch Wiedergabe der Abstände zwischen Objektebene OBJ, Aperturblende STO, bildseitiger Oberfläche 112 der Abschlussscheibe A und der Bildebene IMA. In allen Tabellen sind Längenangaben in

Millimetern und dimensionslose Größen als dimensionslose Zahl wiedergegeben. INF ist als Hinweis auf eine „unendliche" Entfernung zu verstehen. Materialangaben für ein Element sind jeweils dessen obj ektseitiger Oberfläche zugeordnet. Ein einer Oberfläche zugeordneter Abstand ist als bildseitiger Abstand dieser Oberfläche zu der in der Tabelle

nächstgenannten Oberfläche zu verstehen. Alle Zahlenangaben sind aufgrund von Rundungsfehlern mit einer Toleranz von ca. 0,5% zu verstehen.

Das erste Ausführungsbeispiel, welches in den Tabellen 1.1, 1.2 und 1.3 konkretisiert ist, stellt ein

Ultraweitwinkelobjektiv mit einer Brennweite f^,:=14,0 mm, einer Anfangsöffnung F#=2,8 und einem obj ektseitigen

Bildwinkel von 2x50°=100° dar, dessen Abbildungsmaßstab ß^x mittels Innenfokussierung zwischen 0 und -0,094 variierbar ist .

Das zweite Ausführungsbeispiel, dessen Auslegung in den

Tabellen 2.1, 2.2 und 2.3 konkretisiert ist, stellt ein

Ultraweitwinkelobjektiv mit einer Brennweite f^,=14,0 mm, einer Anfangsöffnung F#=2,05 und einem bildseitigen

Öffnungswinkel von 2x45°=90° dar, wobei der Abbildungsmaßstab β^λ mittels Innenfokussierung zwischen 0 und -0,094 variierbar ist .

Das dritte Ausführungsbeispiel, dessen Auslegung in den

Tabellen 3.1, 3.2 und 3.3 konkretisiert ist, stellt ein

Ultraweitwinkelobjektiv mit einer Brennweite f^,=10,0 mm, einer Anfangsöffnung F#=2,05 und einem bildseitigen

Öffnungswinkel von 2x45°=90° dar, wobei der Abbildungsmaßstab β mittels Innenfokussierung zwischen 0 und -0,094 variierbar ist .

Erstes Ausführungsbeispiel:

Tabelle 1.1

Tabelle 1.2

Tabelle 1.3 Zweites Ausführungsbeispiel:

Tabelle 2.1

Tabelle 2.2

Tabelle 2.3 Drittes Ausführungsbeispiel:

Tabelle 3.1

Tabelle 3.2

Tabelle 3.3 Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Objektiv 1000 in

unterschiedlichen Fokussierstellungen, d.h. mit

unterschiedlich eingestellten Abbildungsmaßstäben β^Λ. Die gestrichelten Hilfslinien dienen der Veranschaulichung der Innenfokussierung . Man erkennt, dass nur die Fokussiergruppe III als Einheit axial verschoben wird. Die Frontgruppe I und die Aperturgruppe II bleiben zueinander sowie zur Bildebene I A fixiert. Die strichpunktierten Linien dienen der

Veranschaulichung der gleich bleibenden Gesamtlänge des

Objektivs 1000.

Die Figuren 3 bis 11 zeigen, jeweils gruppiert für das erste, das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel gemäß den obigen Tabellen bestimmte optische Größen des jeweils

resultierenden Objektivs 1000. Die Figuren 3 bis 5 beziehen sich dabei auf das oben konkretisierte erste

Ausführungsbeispiel; die Figuren 6 bis 8 beziehen sich auf das oben konkretisierte zweite Ausführungsbeispiel; die

Figuren 9 bis 11 beziehen sich auf das oben konkretisierte dritte Ausführungsbeispiel.

In den Figuren 3, 6 und 9 ist jeweils die Bildfeldwölbung bei einer Wellenlänge von 546 nm dargestellt. Die Abszisse repräsentiert dabei eine longitudinale Defokussierung in Millimetern entlang der optischen Achse. Die Ordinate

repräsentiert die Feldkoordinate des Öffnungswinkels und zwar von 0° (auf der optischen Achse) bis zum maximalen

Feldwinkel, d.h. bis 50° beim ersten Ausführungsbeispiel und bis 45° beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel. Der mit „T" bezeichnete Graph repräsentiert jeweils die tangentiale Bildschale; der mit „S" bezeichnete Graph repräsentiert jeweils die sagittale Bildschale.

Die Figuren 4, 7 und 10 zeigen jeweils Diagramme für die Verzeichnung bei einer Wellenlänge von 546 nm. Die Abszisse repräsentiert dabei die prozentuale Verzeichnung. Die

Ordinate repräsentiert jeweils die Feldkoordinate und zwar von 0° (auf der optischen Achse) bis zum maximalen

Feldwinkel, d.h. bis zu 50° beim ersten Ausführungsbeispiel und bis zu 45° beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 5, 8 und 11 sind Diagramme für die longitudinale Aberration. Die Abszisse repräsentiert dabei die

longitudinale Defokussierung entlang der optischen Achse in Millimetern. Die Ordinate repräsentiert jeweils die

Radialkomponente der Eintrittspupille des Objektivs. Die Diagramme zeigen die longitudinale Abweichung eines axialen Aperturstrahls für verschiedene Wellenlängen und

Einfallshöhen bei einem Abbildungsmaßstab von ß^,=0. Die einzelnen Graphen für die verschiedenen Wellenlängen sind mit der jeweiligen Wellenlänge in Nanometer gekennzeichnet.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung

diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden

Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen

Offenbarung an breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Bezugs zeichenliste

1000 Obj ektiv

OBJ Obj ektebene

I Frontgruppe

1 erste Linse

11 obj ektseitige Oberfläche von 1

12 bildseitige Oberfläche von 1

2 zweite Linse

21 obj ektseitige Oberfläche von 2

22 bildseitige Oberfläche von 2

3 dritte Linse

31 obj ektseitige Oberfläche von 3

32 bildseitige Oberfläche von 3

II Aperturgruppe

4 vierte Linse

41 obj ektseitige Oberfläche von 4

42 bildseitige Oberfläche von 4

5 fünfte Linse

51 ob ektseitige Oberfläche von 5

52 bildseitige Oberfläche von 5

6 sechste Linse

61 obj ektseitige Oberfläche von 6

62 bildseitige Oberfläche von 6

56 Kittglied aus 5 und 6

STO Aperturblende

III Fokussiergruppe

7 siebte Linse

71 obj ektseitige Oberfläche von 7

72 bildseitige Oberfläche von 7 8 achte Linse

81 obj ektseitige Oberfläche von 8

82 bildseitige Oberfläche von 8

78 Kittglied aus 7 und 8

9 neunte Linse

91 obj ektseitige Oberfläche von 9

92 bildseitige Oberfläche von 9

10 zehnte Linse

101 obj ektseitige Oberfläche von 10

102 bildseitige Oberfläche von 10

A planparallele Abschlussscheibe

111 obj ektseitige Oberfläche von A

112 bildseitige Oberfläche von A

IMA Bildebene

Claims

Patentansprüche

1. Ultraweitwinkelobjektiv mit einer in ihrer Reihenfolge von der Objektebene (OBJ) zur Bildebene (IMA) geordneten Abfolge von Linsenelementen, umfassend:

- eine Frontgruppe (I) mit

^• einer ersten Linse (1), die als Frontlinse angeordnet und als positive Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (11) einen kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (12) aufweist ,

^• einer der Frontlinse (1) bildseitig benachbarten

zweiten Linse (2), die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (21) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (22) aufweist, und

^• einer der zweiten Linse (2) bildseitig benachbarten dritten Linse (3), die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (31) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (32) aufweist,

- eine der Frontgruppe (I) bildseitig benachbarte

Aperturgruppe (II), mit

^• einer objektseitig angeordneten vierten Linse (4) mit positiver Brechkraft, und

^• einem der vierten Linse (4) bildseitig benachbarten ersten Kittglied (56) mit

+ einer objektseitig angeordneten fünften Linse (5), die als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (51) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (52) aufweist, und

+ einer bildseitig angeordneten sechsten Linse (6), die als Bikonvexlinse ausgebildet ist,

^• einer dem ersten Kittglied (56) bildseitig

benachbarten Aperturblende (STO),

- eine der Aperturgruppe (II) bildseitig benachbarte Fokussiergruppe (III) mit

^• einem objektseitig angeordneten zweiten Kittglied (78) mit

+ einer objektseitig angeordneten siebten Linse (7) mit positiver Brechkraft und

+ einer bildseitig angeordneten achten Linse (8) mit negativer Brechkraft,

^• einer dem zweiten Kittglied (78) bildseitig

benachbarten neunten Linse (9) mit positiver Brechkraft und

^• einer der neunten Linse (9) bildseitig benachbarten zehnten Linse (10),

dadurch gekennzeichnet ,

dass die zehnte Linse (10) als negative Meniskuslinse ausgebildet ist, deren ob ektseitige Oberfläche (101) einen größeren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (102) aufweist.

2. Ultraweitwinkelobjektiv nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass wenigstens eine der Oberflächen (101, 102) der zehnten Linse (10) asphärisch geformt ist.

3. Ultraweitwinkelob ektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Gesamtbrechkraft der Frontgruppe (I) negativ,

- die Gesamtbrechkraft der Aperturgruppe ( II ) positiv und

- die Gesamtbrechkraft der Fokussiergruppe (III) positiv ist .

4. Ultraweitwinkelob ektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet,

dass für den Quotienten des Betrags der Brennweite f_x der Frontgruppe (I) zum Betrag der Brennweite f₂' der Aperturgruppe (II) d gilt:

5. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass für den Quotienten (II) des Betrags der Brennweite f₂' der Aperturgruppe zum Betrags der Brennweite f₂' der Fokussiergruppe (III ie Bedingung gilt:

6. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass für die Brechzahlen n_d und die Abbe-Zahlen v_d der zweiten (2), dritten (3) und zehnten (10) Linse jeweils die Bedingung gilt:

n_d > 1,73 und v_d > 42 .

7. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden

Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet,

dass für die Brechzahl n_d ⁷ und die Abbe-Zahl v] der siebten Linse (7) die Bedingung gilt:

n] < 1,55 und v] > 80 .

8. Ultraweitwinkelobjektiv nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass für den Quotienten der Abbe-Zahl v] der siebten

Linse (7) zur Abbe-Zahl v_d der achten Linse (8) die

Bedingung gilt:

9. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden

Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die vierte Linse (4) als eine Bikonvexlinse

ausgebildet ist.

Ultraweitwinkelobjektiv nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass wenigstens eine der Oberflächen (41, 42) der vierten Linse (4) asphärisch geformt ist.

11. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die neunte Linse (9) als eine Bikonvexlinse ausgebildet ist.

12. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die siebte Linse (7) als Bikonvexlinse ausgebildet ist .

13. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die achte Linse (8) als Bikonkavlinse ausgebildet ist, deren obj ektseitige Oberfläche (81) einen kleineren Krümmungsradius als ihre bildseitige Oberfläche (82) aufweist .

14. Ultraweitwinkelobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Fokussierungsgruppe (III) als Einheit axial verschieblich ist.