WO2021148161A1 - Camera zoom lens, optical imaging device, control unit, method for controlling an aperture diaphragm, computer program and computer-readable data carrier - Google Patents

Camera zoom lens, optical imaging device, control unit, method for controlling an aperture diaphragm, computer program and computer-readable data carrier Download PDF

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WO2021148161A1
WO2021148161A1 PCT/EP2020/082415 EP2020082415W WO2021148161A1 WO 2021148161 A1 WO2021148161 A1 WO 2021148161A1 EP 2020082415 W EP2020082415 W EP 2020082415W WO 2021148161 A1 WO2021148161 A1 WO 2021148161A1
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WO
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focal length
minimum
lens
adjustable
maximum
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Application number
PCT/EP2020/082415
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Inventor
Thomas Steinich
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Carl Zeiss Ag
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Publication date
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    • G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/005—Diaphragms

Definitions

  • Camera zoom lens optical imaging device, control unit, method for controlling an aperture diaphragm, computer program and computer-readable data carrier
  • the invention relates to a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length and a minimum adjustable f-number of the lens system changing as a function of the focal length.
  • the invention further relates to an optical imaging device, a control unit for controlling an aperture diaphragm, a method for controlling an aperture diaphragm, a computer program and a computer-readable storage medium.
  • Zoom lenses in the photo and cine sector are significantly larger in their dimensions than lenses with a fixed focal length, so-called fixed focal lengths, with the same minimum adjustable f-number (maximum adjustable aperture).
  • zoom lenses are often equipped with a larger minimum adjustable f-number than fixed focal lengths.
  • Focal length f, entrance pupil diameter D_EP and f-number F # are dependent on each other as follows:
  • the minimum f-number that can be set can be reduced over the zoom range with increasing focal length.
  • B. as the number of lenses, and thus to further reduce the size.
  • FIG. 1 shows the dependence of the minimum f-number that can be set on the focal length for typical zoom lenses according to the prior art.
  • Current photo zoom lenses either have a constant minimum adjustable f-number over the zoom range (example 1 in FIG. 1) or a minimally adjustable f-number that increases with increasing focal length (example 2 in FIG. 1 with a continuous increase in the minimum adjustable f-number, example 3 in FIG. 1 with a discontinuous increase the minimum f-number that can be set). The reason for this is the compromise to be made between the size on the one hand and the customer's request for a large aperture on the other.
  • US 2019/079269 A1 discloses a zoom lens with a plurality of lens units.
  • the plurality of lens units are composed, in order from an object side to an image side, of: a first lens unit having a positive refractive power; a second lens unit having a negative refractive power; a third lens unit having a negative refractive power; and a rear lens group having at least one lens unit.
  • a distance between the second lens unit and the third lens unit becomes larger at the telephoto end of the focal length range than at the wide-angle end of the focal length range.
  • the third lens unit is moved while focusing.
  • the focal lengths of the second lens unit and the third lens unit, the focal length of the zoom lens at the wide-angle end of the focal length range, and the final back focus at the wide-angle end are set appropriately.
  • the minimum f-number that can be set in the examples described is either constant over the entire focal length range or increases starting from the wide-angle end in the direction of the telephoto end of the focal length range.
  • US 2019/0 011 682 A1 discloses a zoom lens with lens units, the lens units in the order from the object side a first unit with positive refractive power, a negative intermediate lens group with a total of negative refractive power with one unit, an (n-1) th Unit with positive refractive power and an n-th unit with positive refractive power include.
  • the first unit moves, and a distance between the (n-1) -th and n-th units at the telephoto end of the focal length range is smaller than that at the wide-angle end.
  • the n-th unit contains positive lenses LPL made of a material with a suitable Abbe number, a positive lens LPH of the n-th lens unit, which is arranged on the image side of the lenses LPL, made of a material with a suitable refractive index.
  • the distance between the lens surfaces on the object side and the image side of the n-th lens unit and the last focal length at the wide-angle end of the focal length range are suitably set.
  • the minimum f-number that can be set in the examples described is essentially constant over the entire focal length range.
  • US 7 075 731 B1 describes a zoom lens with a large aperture and improved optical performance, which serves as a standard zoom lens and is particularly suitable for a reflex camera with a lens.
  • the zoom lens uses a lens system with four groups of lenses with positive, negative, positive and positive refractive power.
  • the minimum f-number that can be set is constant at around 2.8 over the entire focal length range.
  • Zoom lenses with a constant minimum f-number that can be set over the entire focal length range are also known from US 2018/045915 A and JP 2004-101 739 A. Zoom lenses with continuously increasing minimum adjustable f-stops are z. B. in JP 2003-295060 A and US 5734508 A disclosed.
  • zoom lenses according to the prior art are usually designed with regard to their correction state so that the two edge focal lengths f‘_wide (wide-angle end) and f‘_tele (telephoto end) define the amount of spherical and aspherical lenses and special glasses. This results in a in the middle focal length range
  • Another object of the present invention is to provide an advantageous photo or film camera. Another object of the present invention is to find ways of implementing the process-side
  • the basic idea of the invention is based on the knowledge that larger apertures and consequently smaller f-numbers, e.g. B. F # ⁇ 2.8, are required to achieve a desired release effect.
  • a large aperture is not necessary in the wide-angle range. Due to the short focal length, the depth of field in the wide-angle range is large and artistic cropping is unusual.
  • the portrait area that is, in the middle focal length area, on the other hand, a larger aperture is realized in order to enable an improved cropping.
  • the aperture decreases again, by as long as possible with a moderate size Realize maximum focal length. In spite of the small size of the lens, an improved release effect can advantageously be achieved in the portrait area.
  • this course of the aperture over the focal length range has the advantage that the “excess of correction means” present in the middle focal length range can be better utilized in order to realize a higher aperture. This means that the ratio between the correction effort and the converted imaging performance is more evenly distributed over the focal length range.
  • a first aspect of the invention therefore relates to a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length and a minimum adjustable f-number of the lens system changing as a function of the focal length.
  • the lens system has several lens groups, namely at least one lens group on the object side and one lens group on the image side. For example, a total of four lens groups can be provided, of which at least one lens group is movably arranged.
  • the zoom lens can for example have a focal length range between 24 mm and 105 mm, 28 mm and 200 mm or 35 mm to 85 mm. Of course, other focal length ranges are also possible.
  • the image height can be understood to mean half of the diagonal of a maximally large rectangular image section within the image circle of the camera zoom lens.
  • An image detection can take place within the image area, e.g. B. by means of an image sensor, a chemical film, etc.
  • a full-format image sensor with a sensor size of 24 mm x 36 mm can be used.
  • sensor sizes e.g. B. APS-C or M4 / 3
  • the scaling factor is also known as the crop factor. To achieve the desired cropping effect, the f-number must also be scaled.
  • the camera zoom lens can be used for a photo camera, that is to say as a photo lens, or for a film camera, that is to say as a film lens. Combined use is also possible. Other applications, e.g. B. in the areas of observation, measurement, qualification, quantification, are possible.
  • the minimum f-number that can be set is smallest at a focal length that is greater than the minimum focal length and smaller than the maximum focal length.
  • the minimum f-number that can be set starting from a minimum focal length of the lens, i.e. the wide-angle end, decreases to a minimum and then increases again in the direction of the maximum focal length, i.e. in the direction of the telephoto end.
  • the course of the minimum f-number that can be set over the focal length range can be arbitrary and, for example, follow the course of a parabolic function or rectangular function.
  • the smallest minimum f-number that can be set can be present not only at a specific focal length, but also extend over a focal length range, or the smallest minimum f-number that can be set can be achieved several times.
  • the smallest minimum adjustable f-number and the course of the f-number can be established, for example, by appropriate control of an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening arranged in the lens system.
  • the diameters of the individual lens groups and lens elements are designed in such a way that the desired f-number progression can be made possible in the entire lens system. Consequently, the diameters are chosen such that even with the maximum aperture, ie with the smallest F-number, the desired beam path through the lens groups and lens elements can be realized.
  • the depth of field is small, so that objects captured with the lens can be better exposed.
  • the lens system can have the smallest minimum adjustable f-number in a focal length range, the limits of which are determined by multiplying the image height with the factors 1.62 and 4.16, preferably with the factors 1.85 and 3.70, more preferably with the Factors 2.31 and 3.47 result.
  • the image height can be 21.63 mm, for example.
  • the smallest minimum f-number that can be set can consequently be in a focal length range between 35 mm and 90 mm, preferably between 40 mm and 80 mm, more preferably between 50 mm and 75 mm.
  • Portrait shots in which a shallow depth of field is often desired to produce a release effect, are usually made in the resulting focal length ranges.
  • a low f-number has a particularly advantageous effect in these areas.
  • the smallest minimum f-number that can be set can be less than 2.8, preferably less than 2.5, more preferably less than 2.1 or less than 1.5.
  • the smallest minimum f-number that can be set can also be 1.4. F-numbers in these areas mean large apertures and a shallow depth of field. As a result, it is particularly possible to cut objects out.
  • a ratio between the smallest minimum adjustable f-number and a largest minimal adjustable f-number can be a maximum of 0.95, preferably a maximum of 0.67, more preferably a maximum of 0.55 or a maximum of 0.35. In other words, the following can apply: smallest minimum adjustable aperture number
  • largest minimum f-number that can be set is preferably ⁇ 0.67, more preferably ⁇ 0, SS or ⁇ 0.3 S
  • the largest minimum f-number that can be set can be present, for example, at the telephoto end and / or wide-angle end of the focal length range.
  • the lens system can have an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening.
  • such an aperture stop can be arranged, for example, within the third or fourth lens group, viewed from the object side to the image side.
  • a position of the aperture stop within the third lens group enables good imaging performance, detectable e.g. B. based on the
  • the aperture diaphragm can be arranged in any desired lens group and in front of or after all lens groups.
  • the f-number can be easily and quickly set to a desired value.
  • the aperture diaphragm it is also possible to define the desired course of the minimum f-number that can be set over the focal length range.
  • the lens system can have a coma diaphragm which can be adjusted as a function of the focal length and is designed to bundle edge rays from field bundles outside the axis.
  • Such a coma diaphragm can be arranged on every lens surface of the lens system with the exception of the plane of the aperture diaphragm.
  • the coma shutter can be arranged, for example, within the second lens group, viewed from the object side to the image side. This position is advantageous in order to achieve the desired imaging performance (modulation transfer function) with a compact construction of the objective at the same time with a manageable design effort and to make the relative irradiance uniform in the image plane.
  • the coma diaphragm can be arranged in the first, second or fourth lens group. There can also be several coma stops.
  • the relative irradiance can advantageously be made more uniform over the focal length range and, at the same time, the lens weight can be saved. Larger field aberrations, such as B. coma, can be eliminated directly.
  • the lens system viewed from the object side to the image side, can have a first lens group with positive refractive power, a second lens group with negative refractive power, a third lens group with positive refractive power and a fourth lens group with positive refractive power.
  • the beam path that can be achieved in this way can enable the objective to be constructed in a compact manner.
  • the diameters of all lenses with the exception of the lenses in the first lens group can be selected to be small.
  • improved imaging performance can be achieved.
  • the zoom spreading can advantageously be achieved with little movement in the z-direction (along the optical axis).
  • the camera has an image sensor, preferably a full-format image sensor.
  • the camera can be designed as a photo or film camera.
  • Another aspect of the invention relates to a method for controlling an aperture diaphragm with a variably adjustable aperture of a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length.
  • the aperture is changed as a function of the focal length such that a minimum adjustable f-number of the lens system is smallest at a focal length that is greater than the minimum focal length and smaller than the maximum focal length.
  • the method can be carried out in a computer-implemented manner, i. H. At least one method step, preferably several or all method steps, can be carried out using a computer program.
  • an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening of a camera zoom lens can be controlled as described above. Consequently, all statements relating to the camera zoom lens can be transferred accordingly to the method.
  • the advantages of the camera zoom lens are correspondingly associated with the method.
  • the smallest minimum f-stop number that can be set can be set in a focal length range, the limits of which are determined by multiplying the image height with the factors 1.62 and 4.16, preferably with the factors 1.85 and 3.70, more preferably with the factors 2.31 and 3.47 result.
  • the image height can be 21.63 mm, for example.
  • the smallest minimum f-number that can be set can consequently be set in a focal length range between 35 mm and 90 mm, preferably between 40 mm and 80 mm, more preferably between 50 mm and 75 mm.
  • the smallest minimum f-number that can be set can be a f-number of less than 2.8, preferably less than 2.5, more preferably less than 2.1 or less than 1.5.
  • the aperture can be changed in such a way that a ratio between the smallest minimum adjustable aperture number and a maximum minimum adjustable aperture number is a maximum of 0.95, preferably a maximum of 0.67, more preferably a maximum of 0.55 or a maximum of 0.35.
  • Another aspect of the invention relates to a control unit for controlling an aperture diaphragm with a variably adjustable aperture of a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length.
  • control unit is set up and designed to control the aperture as a function of the focal length in such a way that a minimum adjustable f-number of the lens system is smallest at a focal length that is greater than the minimum focal length and smaller than the maximum focal length is.
  • the control unit can be used, for example, to control an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening of a camera zoom lens as described above and to carry out a method as described above. Consequently, can all statements relating to the camera zoom lens and the method for controlling an aperture diaphragm are transferred accordingly to the control unit.
  • the advantages of the camera zoom lens and the method are correspondingly associated with the control unit.
  • the control unit can input data, e.g. B. the set focal length, receive, process this input data and output control signals to the aperture diaphragm as an actuator in response to the processed input data based on instructions or a code programmed in the control unit in accordance with one or more routines.
  • the control unit is in an operative signaling connection with the aperture diaphragm.
  • the control unit can be implemented in terms of hardware and / or software and can be designed physically in one or more parts.
  • the control unit can, for example, be set up and designed to output control signals to the aperture stop, which enable the smallest minimum adjustable stop number to be set in a focal length range, the limits of which are determined by multiplying the image height with the factors 1.62 and 4.16, preferably with the Factors 1.85 and 3.70, more preferably with factors 2.31 and 3.47, result.
  • the image height can be 21.63 mm, for example. .
  • control signals can be output in such a way that the smallest minimum f-number that can be set is less than 2.8, preferably less than 2.5, more preferably less than 2.1 or less than 1.5, and / or that a ratio between the smallest minimum f-number that can be set and a maximum minimum f-number that can be set is a maximum of 0.95, preferably a maximum of 0.67, more preferably a maximum of 0.55 or a maximum of 0.35.
  • control unit can also be designed and set up to control an opening of the coma shutter as a function of the focal length.
  • Another aspect of the invention relates to a computer program which comprises commands which, when the program is executed by a computer, cause the computer to execute a method as described above.
  • the computer is thus made to control an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening of a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length, the diaphragm opening being changed as a function of the focal length in such a way that a minimum adjustable f-number of the lens system is smallest at a focal length that is greater than the minimum focal length and smaller than the maximum focal length.
  • a computer program can be understood to mean a program code that can be stored on a suitable medium and / or called up via a suitable medium.
  • Any medium suitable for storing software for example a non-volatile memory installed in a control device, a DVD, a USB stick, a flash card or the like, can be used to store the program code.
  • the program code can be called up, for example, via the Internet or an intranet or via another suitable wireless or wired network.
  • Another aspect of the invention relates to a computer-readable data carrier on which the computer program is stored.
  • 1 shows exemplary curves of the minimum f-number that can be set as a function of the focal length according to the prior art
  • 2 shows a sketch of an exemplary course according to the invention of the minimum f-number that can be set as a function of the focal length
  • FIG. 4 shows an exemplary camera zoom objectively in the position of focusing at infinity at a focal length of the telephoto end
  • FIG. 5 shows the exemplary camera zoom objectively in the position of focusing at infinity at a medium focal length
  • FIG. 6 shows the exemplary camera zoom lens in the position of focusing at infinity at a focal length of the wide-angle end
  • FIG. 7 shows a further exemplary camera zoom lens in the position of focusing at infinity at a focal length of the telephoto end
  • FIGS. 4 to 6 shows the further exemplary camera zoom lens in the position of focusing at infinity at a medium focal length; 9 shows the further exemplary camera zoom lens in the position of focusing at infinity at a focal length of the wide-angle end; 10 shows a diagram to illustrate the minimum f-number that can be set as a function of the f-number for the exemplary camera zoom lens according to FIGS. 4 to 6;
  • FIGS. 7 to 9 shows a diagram to illustrate the minimum f-number that can be set as a function of the f-number for the further exemplary camera zoom lens according to FIGS. 7 to 9;
  • FIG. 12 shows an exemplary optical imaging device
  • FIG. 13 shows an exemplary camera zoom lens with a control unit.
  • FIG. 1 shows three exemplary curves of the minimum adjustable f-number F # as a function of the focal length f. Reference is made to the explanations in the introductory description.
  • FIG. 2 shows an exemplary profile according to the invention of the minimum adjustable f-number F # as a function of the focal length f (example A).
  • the minimum f-number F # that can be set is approximately 4.0.
  • the minimum f-number F # that can be set then decreases with increasing focal length f until it reaches its minimum at around 1.6 in the portrait area, i.e. at medium focal length f (smallest minimum f-number F # min that can be set). From the minimum, the minimum f-number F # that can be set increases again with increasing focal length f and reaches a value of approx.
  • the decrease or increase in the minimum F # that can be set is approximately linear in the wide-angle or telephoto range.
  • the difference between the smallest minimum f-stop number F # min that can be set and the largest minimum f-stop number F # max that can be set is approx. 4.0.
  • the ratio between the smallest minimum f-stop number F # min that can be set and the largest minimum f-stop number F # max that can be set results in a value of approx. 0.29.
  • FIG. 3 shows further exemplary curves of the minimum adjustable f-number F # as a function of the focal length f.
  • Example A corresponds to this Example of FIG. 2.
  • the minimum adjustable f-number F # increases almost abruptly from the wide-angle end of the focal length range compared to example A, so that even with small focal lengths f compared to example A, small minimally adjustable f-numbers F # result.
  • the smallest minimum f-number F # min that can be set is shifted slightly in the direction of a larger focal length f compared to example A.
  • Example C differs from Example A in that the smallest minimum f-number F # min that can be set is only reached at a focal length f in the telephoto range. Up to this minimum, the minimum F # that can be set decreases approximately linearly. From the minimum onwards, the minimum F # that can be set increases significantly, i. H. almost by leaps and bounds, too.
  • the minimum f-number F # that can be set passes through two minima. A first local minimum is reached in the wide-angle range. Then the minimum adjustable f-number F # increases again at the transition between wide-angle area and portrait area and then decreases again down to the smallest minimum adjustable f-number F # min in the portrait area. Then the minimum adjustable f-number F # increases again up to the telephoto end.
  • Figure 4 shows an exemplary camera zoom lens 1, the course of the minimum adjustable f-number F # is designed in such a way that the minimum adjustable f-number F # is smallest at a focal length f that is greater than the minimum focal length fmin and smaller than the maximum focal length f .
  • the lens system 2 of the camera zoom lens 1 has four lens groups, namely, viewed from the object side (on the left in the illustration of FIG. 5) to the image side (on the right in the illustration of FIG. 5), a first lens group 10 with positive refractive power, a second lens group 20 with negative refractive power, a third lens group 30 with positive refractive power and a fourth lens group 40 with positive refractive power.
  • All lens groups 10, 20, 30, 40 are arranged to be movable with respect to the optical axis 70.
  • the lens system 2 has an adjustable coma diaphragm 50 (half the diameter of the optically used area: 10 mm to 14.4 mm) for bundling edge rays from off-axis field bundles and an aperture diaphragm 60 with a variably adjustable aperture (half the diameter of the optically used area: 6.42 mm to 16.94 mm).
  • the coma end 50 is arranged on the left surface (with respect to the illustration of FIG. 4) of the cemented member.
  • the aperture stop 60 is arranged between the asphere and the cemented member.
  • the diaphragm opening of the aperture diaphragm 60 can be controlled in such a way that the desired course of the minimum adjustable f-number F # results.
  • a corresponding control unit 103 which is described below with reference to FIG. 11, can be used for this purpose.
  • This course of the minimally adjustable f-number F # enables a reduced depth of field and thus improved exposure with a medium focal length while at the same time the small size of the photo zoom lens 100.
  • the existing correction means can be better utilized in the medium focal length range.
  • FIG. 4 shows the exemplary photo zoom lens 1 in the position of focusing at infinity with a focal length of the telephoto end.
  • FIG. 5 the same photo zoom lens 1 is shown in the position of focusing at infinity at a medium focal length and in FIG. 6 in the position of focusing at infinity at a focal length of the wide-angle end.
  • the lens surfaces of the lens system 2 are identified with the reference symbols AFO to AF32.
  • the optical axis of the lens system 2 is identified by the reference numeral 70.
  • Table 1 The lines show, from top to bottom, the surface numbers of the lenses corresponding to FIGS. 4 to 6.
  • the area AFO is the object area.
  • Area AF1 is a so-called dummy area, which is used for better representation in the layout plots (FIGS. 4 to 6).
  • the areas AF30 and AF31 are a flat plate in front of the image sensor. This can, for example, be a protective glass for the image sensor, optionally with an integrated low-pass and / or infrared filter.
  • the columns show, from left to right, the surface number, the surface type (spherical, aspherical or other), the apex radius of the surface curvature, the distance to the following surface (the air gap or the lens thickness), the Abbe number Vd, the refractive index nd and the half the diameter of the optically used area.
  • the Abbe number Vd is defined as: where nd, nF etc. are the refractive indices of the material at the wavelengths of the corresponding Fraunhofer lines 587.5618 nm (yellow He line), 486.1327 nm (blue H line) and 656.2725 nm (red H line).
  • Table 2 shows the aspherical coefficients of the surface AF7
  • Table 3 the aspherical coefficients of the surface AF8
  • Table 4 the aspherical coefficients of the surface AF14
  • Table 5 the aspherical coefficients of the surface AF15
  • Table 6 the aspherical coefficients of the surface AF25.
  • the vertex shape is described by the equation: where z is the height of the arrow, R is the vertex radius of curvature of the lenses, r is the radial distance with r k is the constant of the conic section and A, B, C,
  • D, E, F, G, H, J denote the deformation coefficient of the respective order.
  • the values marked with “*” in Table 1 change when a zoom process is carried out or the focal length is varied, as indicated in Tables 7 and 8 below.
  • the zoom positions Z1 to Z3 in Table 7 relate to a focus at infinity (focus area 1).
  • the zoom positions Z4 to Z6 in Table 8 relate to focusing in the close-up range (focus range 2).
  • the course of the minimum adjustable f-number F # shown in FIG. 10 results as a function of the focal length f when focusing at infinity.
  • the quotient between the smallest minimum f-stop number F # min that can be set and the largest minimum f-stop number F # max that can be set is thus 0.52.
  • Figures 7 to 9 show another exemplary camera zoom lens 1, the course of the minimum adjustable aperture number F # is designed such that the minimum adjustable aperture number F # at a focal length f, which is greater than the minimum focal length f'min and smaller than the maximum focal length f is, is smallest.
  • the lens system 2 of the camera zoom lens 1 also has four lens groups, namely, viewed from the object side (on the left in the illustration of FIG. 7) to the image side (on the right in the illustration of FIG. 7), a first lens group 10 with positive refractive power, a second Lens group 20 with negative refractive power, a third lens group 30 with positive refractive power and a fourth lens group 40 with positive refractive power. All lens groups 10, 20, 30, 40 are arranged to be movable with respect to the optical axis 70.
  • a coma diaphragm 50 (half the diameter of the optically used area: 10.50 mm to 15.20 mm) for bundling edge rays from off-axis field bundles and an aperture diaphragm 60 are also included in the lens system 2 variably adjustable aperture (half the diameter of the optically used area: 6.46 mm to 15.71 mm).
  • the coma shutter 50 is arranged on the left surface (with respect to the illustration in FIG. 7) of the first cemented element in the second lens group 20.
  • the aperture stop 60 is arranged on the far left in the third lens group 30.
  • the diaphragm opening of the aperture diaphragm 60 can also be controlled in such a way that the desired course of the minimum adjustable f-number F # results.
  • a corresponding control unit 103 which is described below with reference to FIG. 11, can be used for this purpose.
  • This course of the minimally adjustable f-number F # enables a reduced depth of field and thus improved exposure with a medium focal length while at the same time the small size of the photo zoom lens 100.
  • the existing correction means can be better utilized in the medium focal length range.
  • FIG. 8 shows the further exemplary photo zoom lens 1 in the position of focusing at infinity with a focal length of the telephoto end.
  • the same photo zoom lens 1 is shown in the position of focusing at infinity at a medium focal length and in FIG. 9 in the position of focusing at infinity at a focal length of the wide-angle end.
  • the following table 9 shows the basic design data of the further exemplary camera zoom lens 1.
  • the lens surfaces of the lens system 2 are identified with the reference symbols BF0 to BF37.
  • the optical axis of the lens system 2 is identified by the reference numeral 70.
  • the area BFO is the object area.
  • Area BF1 is a so-called dummy area, which is used for better representation in the layout plots (FIGS. 7 to 9).
  • the surfaces BF35 and BF36 are a flat plate in front of the image sensor. This can, for example, be a protective glass for the image sensor, optionally with an integrated low-pass and / or infrared filter.
  • the columns show, from left to right, the surface number, the surface type (spherical, aspherical or other), the apex radius of the surface curvature, the distance to the following surface (the air gap or the lens thickness), the Abbe number Vd, the refractive index nd and the half the diameter of the optically used area.
  • the Abbe number Vd is defined analogously to the previous example.
  • Tables 10 to 16 show the coefficients of the aspherical surfaces according to the defining equation of the vertex shape. Reference is made to the previous example for more detailed explanations.
  • Table 10 shows the aspherical coefficients of the surface BF7, Table 11 the aspherical coefficients of the surface BF8, Table 12 the aspherical coefficients of the surface BF18, Table 13 the aspherical coefficients of the surface BF19, Table 14 the aspherical coefficients of the surface BF23, Table 15 the aspherical coefficients of the surface BF24 and Table 16 the aspherical coefficients of the surface BF29.
  • the values marked with “*” in Table 9 change when a zoom process is carried out or the focal length is varied as indicated in Tables 17 and 18 below.
  • the zoom positions Z1 to Z3 in Table 17 relate to a focus at infinity (focus area 1).
  • the zoom positions Z4 to Z6 in Table 18 relate to focusing in the close-up range (focus range 2).
  • FIG. 12 shows an exemplary optical imaging device 100 with a camera 101 and a camera zoom lens 1.
  • the camera 101 is designed as a photo camera and has a full-format image sensor 102 (image circle diameter 43.2 mm).
  • the camera zoom lens 1 has a lens system 2, a focal length f of the lens system 2 being adjustable between a minimum focal length fmin and a maximum focal length f and a minimum adjustable f-number F # of the lens system 2 changing as a function of the focal length f.
  • the minimum f-number F # that can be set is smallest at a focal length f that is greater than the minimum focal length fmin and smaller than the maximum focal length f.
  • the camera zoom lens 1 can be designed, for example, as described for FIGS. 4 to 6 or 7 to 9.
  • the course of the minimum adjustable f-number F # shown in FIG. 11 results as a function of the focal length f when focusing at infinity.
  • the quotient between the smallest minimum f-stop number F # min that can be set and the largest minimum f-stop number F # max is thus again 0.52.
  • FIG. 13 shows an exemplary camera zoom lens 1 with a control unit 103.
  • the camera zoom lens 1 can be designed, for example, as described for FIGS. 4 to 6 or 7 to 9.
  • the camera zoom objective 1 has a lens system 2 in which an aperture diaphragm 60 with a variably adjustable diaphragm opening is arranged.
  • a focal length f of the lens system 2 can be set between a minimum focal length fmin and a maximum focal length f.
  • the control unit 103 is set up and designed to control the aperture of the aperture stop 60 as a function of the focal length f such that a minimum adjustable f-number F # of the lens system 2 at a focal length f that is greater than the minimum focal length fmin and smaller than the maximum focal length f is achieved.
  • control unit 103 is in a signaling functional connection with the aperture diaphragm 60.
  • the control unit 103 can output a control signal 104 to the aperture diaphragm 60, which causes the diaphragm opening to be reduced or enlarged in order to achieve the desired course of the minimum adjustable f-number F #.
  • a coma shutter 50 optionally arranged in the lens system 2 can also be controlled by means of the control unit 103, so that the relative irradiance can be made more uniform over the focal length range and larger field aberrations can be eliminated directly.
  • Lens systems with a different number of lens groups, e.g. B. three lens groups, and / or another refractive power of the lens groups, z. B. three lens groups with negative refractive power, positive refractive power and negative refractive power can be used.
  • Lenses of the lens system 2 can be designed as glass lenses or plastic lenses.
  • first lens group 20 second lens group
  • optical imaging device 101 camera 102 full-frame image sensor 103 control unit 104 control signal

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Abstract

The invention relates to a camera zoom lens (1) comprising a lens system (2), wherein a focal length f' of the lens system (2) can be adjusted between a minimum focal length f'min and a maximum focal length f'max, and a minimum adjustable f-number F# of the lens system (2) changes according to the focal length. The minimum adjustable f-number F# is smallest at a focal length f' that is greater than the minimum focal length f'min and smaller than the maximum focal length f'max. The invention also relates to an optical imaging device (100), a method for controlling an aperture diaphragm (60), a control unit (103) for controlling an aperture diaphragm (60), a computer program and a computer-readable data carrier.

Description

Kamerazoomobjektiv, optisches Abbildungsgerät, Steuereinheit, Verfahren zum Steuern einer Aperturblende, Computerprogramm und computerlesbarer Datenträger Camera zoom lens, optical imaging device, control unit, method for controlling an aperture diaphragm, computer program and computer-readable data carrier
Die Erfindung betrifft ein Kamerazoomobjektiv mit einem Linsensystem, wobei eine Brennweite des Linsensystems zwischen einer minimalen Brennweite und einer maximalen Brennweite einstellbar ist und sich eine minimal einstellbare Blendenzahl des Linsensystems in Abhängigkeit der Brennweite ändert. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein optisches Abbildungsgerät, eine Steuereinheit zur Steuerung einer Aperturblende, ein Verfahren zum Steuern einer Aperturblende, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Speichermedium. The invention relates to a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length and a minimum adjustable f-number of the lens system changing as a function of the focal length. The invention further relates to an optical imaging device, a control unit for controlling an aperture diaphragm, a method for controlling an aperture diaphragm, a computer program and a computer-readable storage medium.
Zoomobjektive im Foto- und Cine-Bereich sind in ihren Dimensionen deutlich größer als Objektive mit fest vorgegebener Brennweite, sog. Festbrennweiten, mit gleicher minimal einstellbarer Blendenzahl (maximal einstellbare Apertur). Um die Baugrößen einigermaßen praktikabel zu halten sind Zoomobjektive häufig mit einer größeren minimal einstellbaren Blendenzahl als Festbrennweiten ausgestattet. Brennweite f, Eintrittspupillendurchmesser D_EP und Blendenzahl F# sind wie folgt voneinander abhängig:
Figure imgf000003_0001
Zoom lenses in the photo and cine sector are significantly larger in their dimensions than lenses with a fixed focal length, so-called fixed focal lengths, with the same minimum adjustable f-number (maximum adjustable aperture). In order to keep the sizes reasonably practicable, zoom lenses are often equipped with a larger minimum adjustable f-number than fixed focal lengths. Focal length f, entrance pupil diameter D_EP and f-number F # are dependent on each other as follows:
Figure imgf000003_0001
Zudem kann sich die minimal einstellbare Blendenzahl über den Zoombereich mit zunehmender Brennweite verringern, um den Korrekturaufwand, z. B. als Anzahl der Linsen, und damit auch die Baugröße weiter zu reduzieren. Figur 1 zeigt die Abhängigkeit der minimal einstellbaren Blendenzahl von der Brennweite für typische Zoomobjektive gemäß dem Stand der Technik. Derzeitige Fotozoomobjektive haben entweder eine konstante minimal einstellbare Blendenzahl über den Zoombereich (Beispiel 1 in Figur 1) oder eine mit zunehmender Brennweite zunehmende minimal einstellbare Blendenzahl (Beispiel 2 in Figur 1 mit kontinuierlicher Zunahme der minimal einstellbaren Blendenzahl, Beispiel 3 in Figur 1 mit diskontinuierlicher Zunahme der minimal einstellbaren Blendenzahl). Grund dafür ist der einzugehende Kompromiss zwischen der Baugröße einerseits und dem Kundenwunsch nach großer Blendenöffnung andererseits. In addition, the minimum f-number that can be set can be reduced over the zoom range with increasing focal length. B. as the number of lenses, and thus to further reduce the size. FIG. 1 shows the dependence of the minimum f-number that can be set on the focal length for typical zoom lenses according to the prior art. Current photo zoom lenses either have a constant minimum adjustable f-number over the zoom range (example 1 in FIG. 1) or a minimally adjustable f-number that increases with increasing focal length (example 2 in FIG. 1 with a continuous increase in the minimum adjustable f-number, example 3 in FIG. 1 with a discontinuous increase the minimum f-number that can be set). The reason for this is the compromise to be made between the size on the one hand and the customer's request for a large aperture on the other.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, um möglichst kompakte Zoomobjektive zu schaffen. Aus der US 2019 / 0 079 269 A1 ist ein Zoomobjektiv mit mehreren Linseneinheiten bekannt. Die mehreren Linseneinheiten bestehen in der Reihenfolge von einer Objektseite zu einer Bildseite aus: einer ersten Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft; einer zweiten Linseneinheit mit einer negativen Brechkraft; einer dritten Linseneinheit mit einer negativen Brechkraft; und einer hinteren Linsengruppe mit mindestens einer Linseneinheit. Ein Abstand zwischen der zweiten Linseneinheit und der dritten Linseneinheit wird am Teleende des Brennweitenbereichs größer als am Weitwinkelende des Brennweitenbereichs. Die dritte Linseneinheit wird während des Fokussierens bewegt. Die Brennweiten der zweiten Linseneinheit und der dritten Linseneinheit, die Brennweite des Zoomobjektivs am Weitwinkelende des Brennweitenbereichs und die letzte Schnittweite am Weitwinkelende werden geeignet eingestellt. Die minimal einstellbare Blendenzahl der beschriebenen Beispiele ist entweder konstant über den gesamten Brennweitenbereich oder nimmt ausgehend vom Weitwinkelende in Richtung des Teleendes des Brennweitenbereichs zu. Various possibilities are known from the prior art for creating zoom lenses that are as compact as possible. US 2019/079269 A1 discloses a zoom lens with a plurality of lens units. The plurality of lens units are composed, in order from an object side to an image side, of: a first lens unit having a positive refractive power; a second lens unit having a negative refractive power; a third lens unit having a negative refractive power; and a rear lens group having at least one lens unit. A distance between the second lens unit and the third lens unit becomes larger at the telephoto end of the focal length range than at the wide-angle end of the focal length range. The third lens unit is moved while focusing. The focal lengths of the second lens unit and the third lens unit, the focal length of the zoom lens at the wide-angle end of the focal length range, and the final back focus at the wide-angle end are set appropriately. The minimum f-number that can be set in the examples described is either constant over the entire focal length range or increases starting from the wide-angle end in the direction of the telephoto end of the focal length range.
Die US 2019 / 0 011 682 A1 offenbart ein Zoomobjektiv mit Linseneinheiten, wobei die Linseneinheiten in der Reihenfolge von der Objektseite aus eine erste Einheit mit positiver Brechkraft, eine negative Zwischenlinsengruppe mit insgesamt negativer Brechkraft mit einer Einheit, eine (n - 1)-te Einheit mit positiver Brechkraft und eine n-te Einheit mit positiver Brechkraft umfassen. Während des Zoomens bewegt sich die erste Einheit, wobei ein Abstand zwischen der (n - 1)-ten und der n-ten Einheit am Teleende des Brennweitenbereichs kleiner ist als am Weitwinkelende. Die n-te Einheit enthält positive Linsen LPL aus einem Material mit geeigneter Abbe-Zahl, wobei eine positive Linse LPH der n-ten Linseneinheit, die auf der Bildseite der Linsen LPL angeordnet ist, aus einem Material mit geeignetem Brechungsindex besteht. Der Abstand zwischen den Linsenoberflächen auf der Objektseite und der Bildseite der n-ten Linseneinheit sowie die letzte Schnittweite am Weitwinkelende des Brennweitenbereichs sind geeignet eingestellt. Die minimal einstellbare Blendenzahl der beschriebenen Beispiele ist im Wesentlichen konstant über den gesamten Brennweitenbereich. US 2019/0 011 682 A1 discloses a zoom lens with lens units, the lens units in the order from the object side a first unit with positive refractive power, a negative intermediate lens group with a total of negative refractive power with one unit, an (n-1) th Unit with positive refractive power and an n-th unit with positive refractive power include. During zooming, the first unit moves, and a distance between the (n-1) -th and n-th units at the telephoto end of the focal length range is smaller than that at the wide-angle end. The n-th unit contains positive lenses LPL made of a material with a suitable Abbe number, a positive lens LPH of the n-th lens unit, which is arranged on the image side of the lenses LPL, made of a material with a suitable refractive index. The distance between the lens surfaces on the object side and the image side of the n-th lens unit and the last focal length at the wide-angle end of the focal length range are suitably set. The minimum f-number that can be set in the examples described is essentially constant over the entire focal length range.
Die US 7 075 731 B1 beschreibt ein Zoomobjektiv mit großer Apertur und verbesserter optischer Leistung, das als Standardzoomobjektiv dient und insbesondere für eine Spiegelreflexkamera mit einer Linse geeignet ist. Das Zoomobjektiv verwendet ein Linsensystem mit vier Gruppen von Linsen mit positiver, negativer, positiver und positiver Brechkraft. Die minimal einstellbare Blendenzahl beträgt über den gesamten Brennweitenbereich konstant ca. 2,8. US 7 075 731 B1 describes a zoom lens with a large aperture and improved optical performance, which serves as a standard zoom lens and is particularly suitable for a reflex camera with a lens. The zoom lens uses a lens system with four groups of lenses with positive, negative, positive and positive refractive power. The minimum f-number that can be set is constant at around 2.8 over the entire focal length range.
Zoomobjektive mit konstanter minimal einstellbarer Blendenzahl über den gesamten Brennweitenbereich sind außerdem aus der US 2018 / 0 045 915 A und der JP 2004 - 101 739 A bekannt. Zoomobjektive mit kontinuierlich zunehmender minimal einstellbarer Blendenzahl werden z. B. in JP 2003 - 295060 A und US 5734508 A offenbart. Zoom lenses with a constant minimum f-number that can be set over the entire focal length range are also known from US 2018/045915 A and JP 2004-101 739 A. Zoom lenses with continuously increasing minimum adjustable f-stops are z. B. in JP 2003-295060 A and US 5734508 A disclosed.
Der Kompromiss zwischen der Baugröße einerseits und dem Kundenwunsch nach großer Blendenöffnung andererseits wirkt sich nachteilig auf die Möglichkeit des Freistellens von Objekten aus. Typische Standardzoomobjektive mit Brennweiten im Bereich f = 24 oder 28 mm bis f = 105 mm (bezogen auf eine Bildhöhe von y‘ = 21,63 mm) haben heute lediglich minimal einstellbare Blendenzahlen von F# = 4,0. Damit sind Aufnahmen im Portraitbereich zwischen f = 50 mm bis 75 mm nur mit großer Schärfentiefe möglich. Bei Zoomobjektiven mit einer Spreizung von ca. 4 - 5 X wird also die gewünschte minimal einstellbare Blendenzahl imThe compromise between the size on the one hand and the customer's request for a large aperture on the other hand has a disadvantageous effect on the possibility of exposing objects. Typical standard zoom lenses with focal lengths in the range of f = 24 or 28 mm to f = 105 mm (based on an image height of y '= 21.63 mm) only have a minimum f-number of F # = 4.0 that can be set today. This means that recordings in the portrait area between f = 50 mm to 75 mm are only possible with a large depth of field. For zoom lenses with a spread of approx. 4 - 5 X becomes the desired minimum f-stop number that can be set in
Portraitbereich durch den akzeptierten Bauraum limitiert. Portrait area limited by the accepted installation space.
Außerdem sind Zoomobjektive gemäß dem Stand der Technik bezüglich ihres Korrekturzustandes üblicherweise so ausgelegt, dass die beiden Randbrennweiten f‘_wide (Weitwinkelende) und f‘_tele (Teleende) den Aufwand an sphärischen und asphärischen Linsen sowie Sondergläsern definieren. Daraus ergibt sich im mittleren Brennweitenbereich einIn addition, zoom lenses according to the prior art are usually designed with regard to their correction state so that the two edge focal lengths f‘_wide (wide-angle end) and f‘_tele (telephoto end) define the amount of spherical and aspherical lenses and special glasses. This results in a in the middle focal length range
„Performance-Überschuss“, d. h. es stehen mehr Korrekturmittel als zwingend notwendig zu Verfügung und die Abbildungsleistung, feststellbar z. B. anhand der Modulationstransferfunktion, ist sehr viel besser als bei den Randbrennweiten. "Performance surplus", i. H. There are more correction means available than absolutely necessary and the imaging performance, ascertainable z. B. using the modulation transfer function, is much better than the edge focal lengths.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, einAgainst this background, it is the object of the invention to provide a
Kamerazoomobjektiv bereitzustellen, mit denen die vorstehend genannten Nachteile verringert oder sogar behoben werden können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vorteilhafte Foto- oder Filmkamera zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Möglichkeiten zur verfahrensseitigen Umsetzung derProvide camera zoom lens with which the above-mentioned disadvantages can be reduced or even eliminated. Another object of the present invention is to provide an advantageous photo or film camera. Another object of the present invention is to find ways of implementing the process-side
Erfindung anzugeben. Invention to indicate.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. These objects are achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous further developments of the invention are given in the dependent claims.
Die Grundidee der Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass in einem mittleren Brennweitenbereich größere Aperturen und folglich kleinere Blendenzahlen, z. B. F# < 2,8, benötigt werden, um einen gewünschten Freistellungseffekt zu erzielen. The basic idea of the invention is based on the knowledge that larger apertures and consequently smaller f-numbers, e.g. B. F # <2.8, are required to achieve a desired release effect.
Im Weitwinkelbereich ist eine große Apertur nicht notwendig. Aufgrund der kurzen Brennweite ist im Weitwinkelbereich die Schärfentiefe groß und das künstlerische Freistellen unüblich. Im Portraitbereich, also mittleren Brennweitenbereich, wird hingegen eine größere Apertur realisiert, um ein verbessertes Freistellen zu ermöglichen. Im Telebereich nimmt die Apertur wieder ab, um bei moderater Baugröße noch eine möglichst lange Maximalbrennweite zu realisieren. Vorteilhaft kann somit trotz geringer Baugröße des Objektivs ein verbesserter Freistellungseffekt im Portraitbereich erzielt werden. A large aperture is not necessary in the wide-angle range. Due to the short focal length, the depth of field in the wide-angle range is large and artistic cropping is unusual. In the portrait area, that is, in the middle focal length area, on the other hand, a larger aperture is realized in order to enable an improved cropping. In the telephoto range, the aperture decreases again, by as long as possible with a moderate size Realize maximum focal length. In spite of the small size of the lens, an improved release effect can advantageously be achieved in the portrait area.
Des Weiteren hat dieser Verlauf der Apertur über den Brennweitenbereich den Vorteil, dass der im mittleren Brennweitenbereich vorhandene „Korrekturmittelüberschuss“ besser ausgenutzt werden kann, um eine höhere Apertur zu realisieren. Damit ist das Verhältnis zwischen Korrekturaufwand und umgesetzter Abbildungsleistung gleichmäßiger über den Brennweitenbereich verteilt. Furthermore, this course of the aperture over the focal length range has the advantage that the “excess of correction means” present in the middle focal length range can be better utilized in order to realize a higher aperture. This means that the ratio between the correction effort and the converted imaging performance is more evenly distributed over the focal length range.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft daher ein Kamerazoomobjektiv mit einem Linsensystem, wobei eine Brennweite des Linsensystems zwischen einer minimalen Brennweite und einer maximalen Brennweite einstellbar ist und sich eine minimal einstellbare Blendenzahl des Linsensystems in Abhängigkeit der Brennweite ändert. A first aspect of the invention therefore relates to a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length and a minimum adjustable f-number of the lens system changing as a function of the focal length.
Zur Realisierung der Zoomfunktion, also dem Variieren der Brennweite, weist das Linsensystem mehrere Linsengruppen, nämlich mindestens eine objektseitige Linsengruppe und eine bildseitige Linsengruppe auf. Beispielsweise können insgesamt vier Linsengruppen vorgesehen sein, von denen mindestens eine Linsengruppe beweglich angeordnet ist. Das Zoomobjektiv kann beispielsweise einen Brennweitenbereich zwischen 24 mm und 105 mm, 28 mm und 200 mm oder 35 mm bis 85 mm aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere Brennweitenbereiche möglich. To implement the zoom function, that is to say to vary the focal length, the lens system has several lens groups, namely at least one lens group on the object side and one lens group on the image side. For example, a total of four lens groups can be provided, of which at least one lens group is movably arranged. The zoom lens can for example have a focal length range between 24 mm and 105 mm, 28 mm and 200 mm or 35 mm to 85 mm. Of course, other focal length ranges are also possible.
Diese und die nachfolgend angegebenen Brennweiten beziehen sich auf eine Bildhöhe von y‘ = 21,63 mm und eine Entfernungseinstellung auf unendlich. Unter der Bildhöhe kann dabei die Hälfte der Diagonale eines maximal großen rechteckigen Bildausschnitts innerhalb des Bildkreises des Kamerazoomobjektives verstanden werden. Für andere Fokuseinstellungen gilt das Gesagte entsprechend. Innerhalb der Bildfläche kann eine Bilddetektion erfolgen, z. B. mittels eines Bildsensors, eines chemischen Films, etc. Beispielsweise kann ein Vollformatbildsensor mit einer Sensorgröße von 24 mm x 36 mm zum Einsatz kommen. Bei Verwendung anderer Sensorgrößen, z. B. APS-C oder M4/3, sind die angegebenen Brennweiten unter Verwendung des entsprechenden Formatfaktors linear zu skalieren. Der Skalierungsfaktor wird auch als Crop-Faktor bezeichnet. Zum Erreichen des gewünschten Freistellungseffekts ist die Blendenzahl ebenso zu skalieren. These and the following focal lengths refer to an image height of y '= 21.63 mm and a distance setting to infinity. The image height can be understood to mean half of the diagonal of a maximally large rectangular image section within the image circle of the camera zoom lens. The same applies to other focus settings. An image detection can take place within the image area, e.g. B. by means of an image sensor, a chemical film, etc. For example, a full-format image sensor with a sensor size of 24 mm x 36 mm can be used. When using other sensor sizes, e.g. B. APS-C or M4 / 3, are those specified To scale focal lengths linearly using the appropriate format factor. The scaling factor is also known as the crop factor. To achieve the desired cropping effect, the f-number must also be scaled.
Das Kamerazoomobjektiv kann für eine Fotokamera, also als Fotoobjektiv, oder für eine Filmkamera, also als Filmobjektiv, genutzt werden. Auch eine kombinierte Nutzung ist möglich. Weitere Anwendungen, z. B. in den Bereichen Beobachten, Messen, Qualifizieren, Quantifizieren, sind möglich.The camera zoom lens can be used for a photo camera, that is to say as a photo lens, or for a film camera, that is to say as a film lens. Combined use is also possible. Other applications, e.g. B. in the areas of observation, measurement, qualification, quantification, are possible.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die minimal einstellbare Blendenzahl bei einer Brennweite, die größer als die minimale Brennweite und kleiner als die maximale Brennweite ist, am kleinsten ist. Folglich nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl ausgehend von einer minimalen Brennweite des Objektivs, also dem Weitwinkelende, bis zu einem Minimum ab und anschließend in Richtung maximaler Brennweite, also in Richtung Teleende, wieder zu. According to the invention, it is provided that the minimum f-number that can be set is smallest at a focal length that is greater than the minimum focal length and smaller than the maximum focal length. As a result, the minimum f-number that can be set, starting from a minimum focal length of the lens, i.e. the wide-angle end, decreases to a minimum and then increases again in the direction of the maximum focal length, i.e. in the direction of the telephoto end.
Der Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl über den Brennweitenbereich kann dabei beliebig sein und beispielsweise dem Verlauf einer Parabelfunktion oder Rechteckfunktion folgen. Insofern kann die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl nicht nur bei einer bestimmten Brennweite vorliegen, sondern sich auch über einen Brennweitenbereich erstrecken oder es kann die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl mehrfach erreicht werden. The course of the minimum f-number that can be set over the focal length range can be arbitrary and, for example, follow the course of a parabolic function or rectangular function. In this respect, the smallest minimum f-number that can be set can be present not only at a specific focal length, but also extend over a focal length range, or the smallest minimum f-number that can be set can be achieved several times.
Die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl und der Blendenzahlenverlauf können beispielsweise durch entsprechende Steuerung einer im Linsensystem angeordneten Aperturblende mit variabel einstellbarer Blendenöffnung festgelegt sein. The smallest minimum adjustable f-number and the course of the f-number can be established, for example, by appropriate control of an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening arranged in the lens system.
Die Durchmesser der einzelnen Linsengruppen und Linsenelemente sind derart ausgelegt, dass der gewünschte Blendenzahlverlauf im gesamten Linsensystem ermöglicht werden kann. Folglich sind die Durchmesser derart gewählt, dass auch bei maximaler Blendenöffnung, d. h. bei der kleinsten Blendenzahl, der gewünschte Strahlengang durch die Linsengruppen und Linsenelemente realisierbar ist. The diameters of the individual lens groups and lens elements are designed in such a way that the desired f-number progression can be made possible in the entire lens system. Consequently, the diameters are chosen such that even with the maximum aperture, ie with the smallest F-number, the desired beam path through the lens groups and lens elements can be realized.
Im Bereich der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl und folglich einer großen Blendenöffnung ist die Schärfentiefe gering, so dass mit dem Objektiv aufgenommene Objekte besser freigestellt werden können. Die Zunahme der minimal einstellbaren Blendenzahl in Richtung Tele- und Weitwinkelende des Brennweitenbereichs ermöglichst gleichzeitig eine kompakte Gestaltung des Objektivs. In the area of the smallest minimum f-number that can be set, and consequently a large aperture, the depth of field is small, so that objects captured with the lens can be better exposed. The increase in the minimum f-number that can be set in the direction of the telephoto and wide-angle end of the focal length range simultaneously enables a compact design of the lens.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann das Linsensystem die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl in einem Brennweitenbereich aufweisen, dessen Grenzen sich durch Multiplikation der Bildhöhe mit den Faktoren 1,62 und 4,16, bevorzugt mit den Faktoren 1,85 und 3,70, weiter bevorzugt mit den Faktoren 2,31 und 3,47, ergeben. According to various design variants, the lens system can have the smallest minimum adjustable f-number in a focal length range, the limits of which are determined by multiplying the image height with the factors 1.62 and 4.16, preferably with the factors 1.85 and 3.70, more preferably with the Factors 2.31 and 3.47 result.
Die Bildhöhe kann beispielsweise 21,63 mm betragen. Bei dieser Bildhöhe kann die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl folglich in einem Brennweitenbereich zwischen 35 mm und 90 mm, bevorzugt zwischen 40 mm und 80 mm, weiter bevorzugt zwischen 50 mm und 75 mm, liegen. The image height can be 21.63 mm, for example. With this image height, the smallest minimum f-number that can be set can consequently be in a focal length range between 35 mm and 90 mm, preferably between 40 mm and 80 mm, more preferably between 50 mm and 75 mm.
Portraitaufnahmen, bei denen eine geringe Schärfentiefe zur Erzeugung eines Freistellungseffekts häufig gewünscht ist, werden üblicherweise in den sich ergebenden Brennweitenbereichen gemacht. Insofern wirkt sich eine niedrige Blendenzahl in diesen Bereichen besonders vorteilhaft aus. Portrait shots, in which a shallow depth of field is often desired to produce a release effect, are usually made in the resulting focal length ranges. In this respect, a low f-number has a particularly advantageous effect in these areas.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl kleiner 2,8, bevorzugt kleiner 2,5, weiter bevorzugt kleiner 2,1 oder kleiner 1 ,5, sein. According to further design variants, the smallest minimum f-number that can be set can be less than 2.8, preferably less than 2.5, more preferably less than 2.1 or less than 1.5.
Beispielsweise kann die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl auch 1,4 sein. Blendenzahl in diesen Bereichen bedeuten großen Blendenöffnungen und eine geringe Schärfentiefe. Folglich ist ein Freistellen von Objekten besonders gut möglich. Wie bereits erwähnt beziehen sich diese angegebenen Blendenzahlen auf eine Bildhöhe von y‘ = 21,63 mm und sind ggf. zu skalieren. Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann ein Verhältnis zwischen der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl und einer größten minimal einstellbaren Blendenzahl maximal 0,95, bevorzugt maximal 0,67, weiter bevorzugt maximal 0,55 oder maximal 0,35, betragen. Mit anderen Worten kann gelten: kleinste minimal einstellbare Blendenzakl For example, the smallest minimum f-number that can be set can also be 1.4. F-numbers in these areas mean large apertures and a shallow depth of field. As a result, it is particularly possible to cut objects out. As already mentioned, these f-stop numbers refer to an image height of y '= 21.63 mm and may have to be scaled. According to further design variants, a ratio between the smallest minimum adjustable f-number and a largest minimal adjustable f-number can be a maximum of 0.95, preferably a maximum of 0.67, more preferably a maximum of 0.55 or a maximum of 0.35. In other words, the following can apply: smallest minimum adjustable aperture number
< 0,95, größte minimal einstellbare Blendenzahl bevorzugt < 0,67, weiter bevorzugt < 0,SS oder < 0,3 S <0.95, largest minimum f-number that can be set is preferably <0.67, more preferably <0, SS or <0.3 S
Die größte minimal einstellbare Blendenzahl kann beispielsweise am Teleende und/oder Weitwinkelende des Brennweitenbereichs vorliegen. Durch die Einhaltung des maximalen Verhältnisses bzw. Quotienten zwischen kleinster und größter minimal einstellbarer Blendenzahl werden einerseits eine geringe Schärfentiefe und andererseits eine geringe Baugröße des Objektivs ermöglicht. The largest minimum f-number that can be set can be present, for example, at the telephoto end and / or wide-angle end of the focal length range. By maintaining the maximum ratio or quotient between the smallest and largest minimum f-stop number that can be set, on the one hand a small depth of field and on the other hand a small overall size of the objective are made possible.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Linsensystem eine Aperturblende mit variabel einstellbarer Blendenöffnung aufweisen. According to further design variants, the lens system can have an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening.
Eine solche Aperturblende kann bei einem Aufbau des Linsensystems mit vier Linsengruppen beispielsweise innerhalb der dritten oder vierten Linsengruppe, von der Objektseite zur Bildseite betrachtet, angeordnet sein. Ein Position der Aperturblende innerhalb der dritten Linsengruppe ermöglicht eine gute Abbildungsleistung, feststellbar z. B. anhand derIn the case of a structure of the lens system with four lens groups, such an aperture stop can be arranged, for example, within the third or fourth lens group, viewed from the object side to the image side. A position of the aperture stop within the third lens group enables good imaging performance, detectable e.g. B. based on the
Modulationstransferfunktion, während die Linsendurchmesser in den Linsengruppen 2 bis 4 klein, also kompakt, gehalten werden können. Generell kann die Aperturblende jedoch in jeder beliebigen Linsengruppe sowie vor oder nach allen Linsengruppen angeordnet sein Mittels einer solchen Aperturblende kann die Blendenzahl einfach und schnell auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Durch entsprechende Steuerung der Aperturblende lässt sich zudem der gewünschte Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl über den Brennweitenbereich festlegen. Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Linsensystem eine in Abhängigkeit der Brennweite einstellbare Komablende, ausgebildet zur Bündelung von Randstrahlen außeraxialer Feldbündel, aufweisen. Modulation transfer function, while the lens diameter in lens groups 2 to 4 can be kept small, i.e. compact. In general, however, the aperture diaphragm can be arranged in any desired lens group and in front of or after all lens groups. By means of such an aperture diaphragm, the f-number can be easily and quickly set to a desired value. By appropriately controlling the aperture diaphragm, it is also possible to define the desired course of the minimum f-number that can be set over the focal length range. According to further design variants, the lens system can have a coma diaphragm which can be adjusted as a function of the focal length and is designed to bundle edge rays from field bundles outside the axis.
Eine solche Komablende kann an jeder Linsenfläche des Linsensystems mit Ausnahme der Ebene der Aperturblende angeordnet sein. Bei einem Aufbau des Linsensystems mit vier Linsengruppen kann die Komablende beispielsweise innerhalb der zweiten Linsengruppe, von der Objektseite zur Bildseite betrachtet, angeordnet sein. Diese Position ist vorteilhaft, um die gewünschte Abbildungsleistung (Modulationstransferfunktion) bei gleichzeitig kompakter Bauweise des Objektivs mit überschaubarem Designaufwand zu erreichen und die relative Bestrahlungsstärke in der Bildebene gleichmäßig zu gestalten. Typischerweise kann die Komablende bei einem Linsensystem mit vier Linsengruppen in der ersten, zweiten oder vierten Linsengruppen angeordnet sein. Es können auch mehrere Komablenden vorhanden sein.Such a coma diaphragm can be arranged on every lens surface of the lens system with the exception of the plane of the aperture diaphragm. In the case of a structure of the lens system with four lens groups, the coma shutter can be arranged, for example, within the second lens group, viewed from the object side to the image side. This position is advantageous in order to achieve the desired imaging performance (modulation transfer function) with a compact construction of the objective at the same time with a manageable design effort and to make the relative irradiance uniform in the image plane. Typically, in a lens system with four lens groups, the coma diaphragm can be arranged in the first, second or fourth lens group. There can also be several coma stops.
Mittels einer zoomabhängigen Komablende in einer oder mehreren bildfeldnahen Linsengruppen kann also vorteilhaft die relative Bestrahlungsstärke über den Brennweitenbereich gleichmäßiger gestaltet und gleichzeitig Linsengewicht zu sparen. Größere Feldaberrationen, wie z. B. Koma, können direkt eliminiert werden. By means of a zoom-dependent coma stop in one or more lens groups close to the image field, the relative irradiance can advantageously be made more uniform over the focal length range and, at the same time, the lens weight can be saved. Larger field aberrations, such as B. coma, can be eliminated directly.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Linsensystem von der Objektseite zur Bildseite betrachtet eine erste Linsengruppe mit positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe mit negativer Brechkraft, eine dritte Linsengruppe mit positiver Brechkraft und eine vierte Linsengruppe mit positiver Brechkraft aufweisen. According to further design variants, the lens system, viewed from the object side to the image side, can have a first lens group with positive refractive power, a second lens group with negative refractive power, a third lens group with positive refractive power and a fourth lens group with positive refractive power.
Der hierdurch erreichbare Strahlengang kann eine kompakte Bauweise des Objektivs ermöglichen. Die Durchmesser aller Linsen mit Ausnahme der Linsen in der ersten Linsengruppe können klein gewählt werden. Zudem kann eine verbesserte Abbildungsleistung (Modulationstransferfunktion) erreicht werden. Außerdem kann die Zoomspreizung vorteilhaft mit wenig Bewegung in z-Richtung (entlang der optischen Achse) erreicht werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein optisches Abbildungsgerät mit einer Kamera und einem Kamerazoom objektiv gemäß vorstehender Beschreibung. The beam path that can be achieved in this way can enable the objective to be constructed in a compact manner. The diameters of all lenses with the exception of the lenses in the first lens group can be selected to be small. In addition, improved imaging performance (modulation transfer function) can be achieved. In addition, the zoom spreading can advantageously be achieved with little movement in the z-direction (along the optical axis). Another aspect of the invention relates to an optical imaging device with a camera and a camera zoom lens as described above.
Die Kamera weist einen Bildsensor, vorzugsweise einen Vollformatbildsensor, auf. Die Kamera kann als Foto- oder Filmkamera ausgebildet sein. The camera has an image sensor, preferably a full-format image sensor. The camera can be designed as a photo or film camera.
Sämtliche Ausführungen bezüglich des Kamerazoomobjektivs lassen sich entsprechend auf das optische Abbildungsgerät übertragen. Mit dem optischen Abbildungsgerät sind die Vorteile des Kamerazoomobjektivs entsprechend verbunden. All statements relating to the camera zoom lens can be transferred accordingly to the optical imaging device. The advantages of the camera zoom lens are correspondingly associated with the optical imaging device.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Aperturblende mit variabel einstellbarer Blendenöffnung eines Kamerazoomobjektivs mit einem Linsensystem, wobei eine Brennweite des Linsensystems zwischen einer minimalen Brennweite und einer maximalen Brennweite einstellbar ist. Another aspect of the invention relates to a method for controlling an aperture diaphragm with a variably adjustable aperture of a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Blendenöffnung in Abhängigkeit der Brennweite derart geändert wird, dass eine minimal einstellbare Blendenzahl des Linsensystems bei einer Brennweite, die größer als die minimale Brennweite und kleiner als die maximale Brennweite ist, am kleinsten ist. According to the invention, it is provided that the aperture is changed as a function of the focal length such that a minimum adjustable f-number of the lens system is smallest at a focal length that is greater than the minimum focal length and smaller than the maximum focal length.
Das Verfahren kann computerimplementiert durchgeführt werden, d. h. mindestens ein Verfahrensschritt, bevorzugt mehrere oder alle Verfahrensschritte, können unter Verwendung eines Computerprogramms ausgeführt werden. The method can be carried out in a computer-implemented manner, i. H. At least one method step, preferably several or all method steps, can be carried out using a computer program.
Mittels des Verfahrens kann beispielsweise eine Aperturblende mit variabel einstellbarer Blendenöffnung eines Kamerazoomobjektivs gemäß vorstehender Beschreibung gesteuert werden. Folglich lassen sich sämtliche Ausführungen bezüglich des Kamerazoomobjektivs entsprechend auf das Verfahren übertragen. Mit dem Verfahren sind die Vorteile des Kamerazoomobjektivs entsprechend verbunden. Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl in einem Brennweitenbereich eingestellt werden, dessen Grenzen sich durch Multiplikation der Bildhöhe mit den Faktoren 1,62 und 4,16, bevorzugt mit den Faktoren 1,85 und 3,70, weiter bevorzugt mit den Faktoren 2,31 und 3,47, ergeben. By means of the method, for example, an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening of a camera zoom lens can be controlled as described above. Consequently, all statements relating to the camera zoom lens can be transferred accordingly to the method. The advantages of the camera zoom lens are correspondingly associated with the method. According to various design variants, the smallest minimum f-stop number that can be set can be set in a focal length range, the limits of which are determined by multiplying the image height with the factors 1.62 and 4.16, preferably with the factors 1.85 and 3.70, more preferably with the factors 2.31 and 3.47 result.
Die Bildhöhe kann beispielsweise 21,63 mm betragen. Bei dieser Bildhöhe kann die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl folglich in einem Brennweitenbereich zwischen 35 mm und 90 mm, bevorzugt zwischen 40 mm und 80 mm, weiter bevorzugt zwischen 50 mm und 75 mm, eingestellt werden. Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann als kleinste minimal einstellbare Blendenzahl eine Blendenzahl kleiner 2,8, bevorzugt kleiner 2,5, weiter bevorzugt kleiner 2,1 oder kleiner 1 ,5, eingestellt werden. The image height can be 21.63 mm, for example. With this image height, the smallest minimum f-number that can be set can consequently be set in a focal length range between 35 mm and 90 mm, preferably between 40 mm and 80 mm, more preferably between 50 mm and 75 mm. According to further design variants, the smallest minimum f-number that can be set can be a f-number of less than 2.8, preferably less than 2.5, more preferably less than 2.1 or less than 1.5.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann die Blendenöffnung derart geändert werden, dass ein Verhältnis zwischen der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl und einer größten minimal einstellbaren Blendenzahl maximal 0,95, bevorzugt maximal 0,67, weiter bevorzugt maximal 0,55 oder maximal 0,35, beträgt. According to further design variants, the aperture can be changed in such a way that a ratio between the smallest minimum adjustable aperture number and a maximum minimum adjustable aperture number is a maximum of 0.95, preferably a maximum of 0.67, more preferably a maximum of 0.55 or a maximum of 0.35.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit zur Steuerung einer Aperturblende mit variabel einstellbarer Blendenöffnung eines Kamerazoomobjektivs mit einem Linsensystem, wobei eine Brennweite des Linsensystems zwischen einer minimalen Brennweite und einer maximalen Brennweite einstellbar ist. Another aspect of the invention relates to a control unit for controlling an aperture diaphragm with a variably adjustable aperture of a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet und ausgebildet ist, die Blendenöffnung in Abhängigkeit der Brennweite derart zu steuern, dass eine minimal einstellbare Blendenzahl des Linsensystems bei einer Brennweite, die größer als die minimale Brennweite und kleiner als die maximale Brennweite ist, am kleinsten ist. According to the invention, it is provided that the control unit is set up and designed to control the aperture as a function of the focal length in such a way that a minimum adjustable f-number of the lens system is smallest at a focal length that is greater than the minimum focal length and smaller than the maximum focal length is.
Die Steuereinheit kann beispielsweise zur Steuerung einer Aperturblende mit variabel einstellbarer Blendenöffnung eines Kamerazoomobjektivs gemäß vorstehender Beschreibung genutzt sowie zur Durchführung eines Verfahrens gemäß vorstehender Beschreibung werden. Folglich lassen sich sämtliche Ausführungen bezüglich des Kamerazoomobjektivs und des Verfahrens zum Steuern einer Aperturblende entsprechend auf die Steuereinheit übertragen. Mit der Steuereinheit sind die Vorteile des Kamerazoomobjektivs und des Verfahrens entsprechend verbunden. The control unit can be used, for example, to control an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening of a camera zoom lens as described above and to carry out a method as described above. Consequently, can all statements relating to the camera zoom lens and the method for controlling an aperture diaphragm are transferred accordingly to the control unit. The advantages of the camera zoom lens and the method are correspondingly associated with the control unit.
Die Steuereinheit kann Eingangsdaten, z. B. die eingestellte Brennweite, empfangen, diese Eingangsdaten verarbeiten und Steuersignale an die Aperturblende als Aktuator in Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf Anweisungen oder einem in der Steuereinheit programmiertem Code entsprechend einer oder mehrerer Routinen ausgeben. Hierfür steht die Steuereinheit in einer signaltechnischen Wirkverbindung mit der Aperturblende. Die Steuereinheit kann hardware- und/oder softwaremäßig realisiert sein und physisch ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. The control unit can input data, e.g. B. the set focal length, receive, process this input data and output control signals to the aperture diaphragm as an actuator in response to the processed input data based on instructions or a code programmed in the control unit in accordance with one or more routines. For this purpose, the control unit is in an operative signaling connection with the aperture diaphragm. The control unit can be implemented in terms of hardware and / or software and can be designed physically in one or more parts.
Die Steuereinheit kann beispielsweise dazu eingerichtet und ausgebildet sein, Steuersignale an die Aperturblende auszugeben, die eine Einstellung der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl in einem Brennweitenbereich ermöglichen, dessen Grenzen sich durch Multiplikation der Bildhöhe mit den Faktoren 1,62 und 4,16, bevorzugt mit den Faktoren 1,85 und 3,70, weiter bevorzugt mit den Faktoren 2,31 und 3,47, ergeben. Die Bildhöhe kann beispielsweise 21,63 mm betragen. . Weiterhin können Steuersignale derart ausgegeben werden, dass die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl kleiner 2,8, bevorzugt kleiner 2,5, weiter bevorzugt kleiner 2,1 oder kleiner 1,5, ist und/oder dass ein Verhältnis zwischen der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl und einer größten minimal einstellbaren Blendenzahl maximal 0,95, bevorzugt maximal 0,67, weiter bevorzugt maximal 0,55 oder maximal 0,35, beträgt. The control unit can, for example, be set up and designed to output control signals to the aperture stop, which enable the smallest minimum adjustable stop number to be set in a focal length range, the limits of which are determined by multiplying the image height with the factors 1.62 and 4.16, preferably with the Factors 1.85 and 3.70, more preferably with factors 2.31 and 3.47, result. The image height can be 21.63 mm, for example. . Furthermore, control signals can be output in such a way that the smallest minimum f-number that can be set is less than 2.8, preferably less than 2.5, more preferably less than 2.1 or less than 1.5, and / or that a ratio between the smallest minimum f-number that can be set and a maximum minimum f-number that can be set is a maximum of 0.95, preferably a maximum of 0.67, more preferably a maximum of 0.55 or a maximum of 0.35.
Optional kann die Steuereinheit außerdem dazu ausgebildet und eingerichtet sein, eine Öffnung der Komablende in Abhängigkeit der Brennweite zu steuern. Optionally, the control unit can also be designed and set up to control an opening of the coma shutter as a function of the focal length.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß vorstehender Beschreibung auszuführen. Der Computer wird also dazu veranlasst, eine Aperturblende mit variabel einstellbarer Blendenöffnung eines Kamerazoomobjektivs mit einem Linsensystem, wobei eine Brennweite des Linsensystems zwischen einer minimalen Brennweite und einer maximalen Brennweite einstellbar ist, zu steuern, wobei die Blendenöffnung in Abhängigkeit der Brennweite derart geändert wird, dass eine minimal einstellbare Blendenzahl des Linsensystems bei einer Brennweite, die größer als die minimale Brennweite und kleiner als die maximale Brennweite ist, am kleinsten ist. Another aspect of the invention relates to a computer program which comprises commands which, when the program is executed by a computer, cause the computer to execute a method as described above. The computer is thus made to control an aperture diaphragm with a variably adjustable diaphragm opening of a camera zoom lens with a lens system, a focal length of the lens system being adjustable between a minimum focal length and a maximum focal length, the diaphragm opening being changed as a function of the focal length in such a way that a minimum adjustable f-number of the lens system is smallest at a focal length that is greater than the minimum focal length and smaller than the maximum focal length.
Folglich lassen sich sämtliche Ausführungen bezüglich des Kamerazoomobjektivs und des Verfahrens zum Steuern einer Aperturblende entsprechend auf das Computerprogramm übertragen. Mit dem Computerprogramm sind die Vorteile des Kamerazoomobjektivs und des Verfahrens entsprechend verbunden. Consequently, all statements relating to the camera zoom lens and the method for controlling an aperture diaphragm can be transferred accordingly to the computer program. The advantages of the camera zoom lens and the method are correspondingly associated with the computer program.
Unter einem Computerprogramm kann ein auf einem geeigneten Medium speicherbarer und/oder über ein geeignetes Medium abrufbarer Programmcode verstanden werden. Zum Speichern des Programmcodes kann jedes zum Speichern von Software geeignete Medium, beispielsweise ein in einem Steuergerät verbauter nichtflüchtiger Speicher, eine DVD, ein USB-Stick, eine Flashcard oder dergleichen, Verwendung finden. Das Abrufen des Programmcodes kann beispielsweise über das Internet oder ein Intranet erfolgen oder über ein anderes geeignetes drahtloses oder kabelgebundenes Netzwerk. A computer program can be understood to mean a program code that can be stored on a suitable medium and / or called up via a suitable medium. Any medium suitable for storing software, for example a non-volatile memory installed in a control device, a DVD, a USB stick, a flash card or the like, can be used to store the program code. The program code can be called up, for example, via the Internet or an intranet or via another suitable wireless or wired network.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen computerlesbaren Datenträger, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Another aspect of the invention relates to a computer-readable data carrier on which the computer program is stored.
Folglich lassen sich sämtliche Ausführungen bezüglich des Computerprogramms entsprechend auf den computerlesbaren Datenträger übertragen. Mit dem computerlesbaren Datenträger sind die Vorteile des Computerprogramms entsprechend verbunden. Consequently, all statements relating to the computer program can be transferred accordingly to the computer-readable data carrier. The advantages of the computer program are correspondingly associated with the computer-readable data carrier.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached figures on the basis of preferred embodiments, with the features presented below each individually taken as well as in various combinations with one another can represent an aspect of the invention. Show it:
Fig. 1 beispielhafte Verläufe der minimal einstellbaren Blendenzahl in Abhängigkeit der Brennweite gemäß dem Stand der Technik; Fig. 2 eine skizzenhafte Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verlaufs der minimal einstellbaren Blendenzahl in Abhängigkeit der Brennweite; 1 shows exemplary curves of the minimum f-number that can be set as a function of the focal length according to the prior art; 2 shows a sketch of an exemplary course according to the invention of the minimum f-number that can be set as a function of the focal length;
Fig. 3 eine skizzenhafte Darstellung weiterer erfindungsgemäßer Verläufe der minimal einstellbaren Blendenzahl in Abhängigkeit der Brennweite; 3 shows a sketched representation of further curves according to the invention of the minimum adjustable f-number as a function of the focal length;
Fig. 4 ein beispielhaftes Kamerazoom objektiv in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer Brennweite des Teleendes; 4 shows an exemplary camera zoom objectively in the position of focusing at infinity at a focal length of the telephoto end;
Fig. 5 das beispielhafte Kamerazoom objektiv in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer mittleren Brennweite; 5 shows the exemplary camera zoom objectively in the position of focusing at infinity at a medium focal length;
Fig. 6 das beispielhafte Kamerazoomobjektiv in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer Brennweite des Weitwinkelendes; 6 shows the exemplary camera zoom lens in the position of focusing at infinity at a focal length of the wide-angle end;
Fig. 7 ein weiteres beispielhaftes Kamerazoomobjektiv in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer Brennweite des Teleendes; 7 shows a further exemplary camera zoom lens in the position of focusing at infinity at a focal length of the telephoto end;
Fig. 8 das weitere beispielhafte Kamerazoomobjektiv in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer mittleren Brennweite; Fig. 9 das weitere beispielhafte Kamerazoomobjektiv in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer Brennweite des Weitwinkelendes; Fig. 10 ein Diagramm zur Darstellung der minimal einstellbaren Blendenzahl in Abhängigkeit der Blendenzahl für das beispielhafte Kamerazoomobjektiv gemäß den Figuren 4 bis 6;8 shows the further exemplary camera zoom lens in the position of focusing at infinity at a medium focal length; 9 shows the further exemplary camera zoom lens in the position of focusing at infinity at a focal length of the wide-angle end; 10 shows a diagram to illustrate the minimum f-number that can be set as a function of the f-number for the exemplary camera zoom lens according to FIGS. 4 to 6;
Fig. 11 ein Diagramm zur Darstellung der minimal einstellbaren Blendenzahl in Abhängigkeit der Blendenzahl für das weitere beispielhafte Kamerazoomobjektiv gemäß den Figuren 7 bis 9;11 shows a diagram to illustrate the minimum f-number that can be set as a function of the f-number for the further exemplary camera zoom lens according to FIGS. 7 to 9;
Fig. 12 ein beispielhaftes optisches Abbildungsgerät; und Fig. 13 ein beispielhaftes Kamerazoomobjektiv mit Steuereinheit. 12 shows an exemplary optical imaging device; and FIG. 13 shows an exemplary camera zoom lens with a control unit.
Figur 1 zeigt drei beispielhafte Verläufe der minimal einstellbaren Blendenzahl F# in Abhängigkeit der Brennweite f. Flierzu wird auf die Ausführungen in der einleitenden Beschreibung verwiesen. FIG. 1 shows three exemplary curves of the minimum adjustable f-number F # as a function of the focal length f. Reference is made to the explanations in the introductory description.
In Figur 2 ist ein beispielhafter erfindungsgemäßer Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# in Abhängigkeit der Brennweite f dargestellt (Beispiel A). Bei einer Brennweite f am Weitwinkelende des Brennweitenbereichs (minimale Brennweite fmin) beträgt die minimal einstellbare Blendenzahl F# ca. 4,0. Ausgehend vom Weitwinkelende nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# anschließend mit zunehmender Brennweite f ab, bis sie im Portraitbereich, also bei mittlerer Brennweite f, ihr Minimum bei ca. 1,6 erreicht (kleinste minimal einstellbare Blendenzahl F#min). Ab dem Minimum nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# mit zunehmender Brennweite f wieder zu und erreicht am Teleende des Brennweitenbereichs (maximale Brennweite f ) einen Wert von ca. 5,6 (größte minimal einstellbare Blendenzahl F#max). Die Ab- bzw. Zunahme der minimal einstellbaren Blendenzahl F# verläuft im Weitwinkel- bzw. Telebereich annähernd linear. Der Unterschied zwischen der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl F#min und der größten minimal einstellbaren Blendenzahl F#max beträgt ca. 4,0. Als Verhältnis zwischen der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl F#min und der größten minimal einstellbaren Blendenzahl F#max ergibt sich ein Wert von ca. 0,29. FIG. 2 shows an exemplary profile according to the invention of the minimum adjustable f-number F # as a function of the focal length f (example A). With a focal length f at the wide-angle end of the focal length range (minimum focal length fmin), the minimum f-number F # that can be set is approximately 4.0. Starting from the wide-angle end, the minimum f-number F # that can be set then decreases with increasing focal length f until it reaches its minimum at around 1.6 in the portrait area, i.e. at medium focal length f (smallest minimum f-number F # min that can be set). From the minimum, the minimum f-number F # that can be set increases again with increasing focal length f and reaches a value of approx. 5.6 at the telephoto end of the focal length range (maximum focal length f) (largest minimum f-number F # max that can be set). The decrease or increase in the minimum F # that can be set is approximately linear in the wide-angle or telephoto range. The difference between the smallest minimum f-stop number F # min that can be set and the largest minimum f-stop number F # max that can be set is approx. 4.0. The ratio between the smallest minimum f-stop number F # min that can be set and the largest minimum f-stop number F # max that can be set results in a value of approx. 0.29.
Figur 3 zeigt weitere beispielhafte Verläufe der minimal einstellbaren Blendenzahl F# in Abhängigkeit der Brennweite f. Beispiel A entspricht dem Beispiel der Figur 2. Bei Beispiel B nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# im Vergleich zu Beispiel A ab dem Weitwinkelende des Brennweitenbereichs nahezu sprunghaft zu, so dass bereits bei im Vergleich zu Beispiel A kleinen Brennweiten f kleine minimal einstellbare Blendenzahlen F# resultieren. Die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl F#min ist im Vergleich zu Beispiel A geringfügig in Richtung größerer Brennweite f verschoben. FIG. 3 shows further exemplary curves of the minimum adjustable f-number F # as a function of the focal length f. Example A corresponds to this Example of FIG. 2. In example B, the minimum adjustable f-number F # increases almost abruptly from the wide-angle end of the focal length range compared to example A, so that even with small focal lengths f compared to example A, small minimally adjustable f-numbers F # result. The smallest minimum f-number F # min that can be set is shifted slightly in the direction of a larger focal length f compared to example A.
Beispiel C unterscheidet sich vom Beispiel A dadurch, dass die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl F#min erst bei einer Brennweite f im Telebereich erreicht wird. Bis zu diesem Minimum nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# annähernd linear ab. Ab dem Minimum nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# stark, d. h. nahezu sprunghaft, zu.Example C differs from Example A in that the smallest minimum f-number F # min that can be set is only reached at a focal length f in the telephoto range. Up to this minimum, the minimum F # that can be set decreases approximately linearly. From the minimum onwards, the minimum F # that can be set increases significantly, i. H. almost by leaps and bounds, too.
Im Beispiel D durchläuft die minimal einstellbare Blendenzahl F# zwei Minima. Ein erstes lokales Minimum wird im Weitwinkelbereich erreicht. Danach nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# am Übergang zwischen Weitwinkelbereich und Portraitbereich zunächst wieder zu und nimmt dann bis zur kleinsten minimal einstellbare Blendenzahl F#min im Portraitbereich wieder ab. Anschließend nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# bis zum Teleende wieder zu. In example D, the minimum f-number F # that can be set passes through two minima. A first local minimum is reached in the wide-angle range. Then the minimum adjustable f-number F # increases again at the transition between wide-angle area and portrait area and then decreases again down to the smallest minimum adjustable f-number F # min in the portrait area. Then the minimum adjustable f-number F # increases again up to the telephoto end.
Figur 4 zeigt ein beispielhaftes Kamerazoom objektiv 1 , dessen Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# derart ausgebildet ist, dass die minimal einstellbare Blendenzahl F# bei einer Brennweite f, die größer als die minimale Brennweite fmin und kleiner als die maximale Brennweite f ist, am kleinsten ist. Das Linsensystem 2 des Kamerazoomobjektivs 1 verfügt über vier Linsengruppen und zwar, von der Objektseite (in der Darstellung der Figur 5 links) zur Bildseite (in der Darstellung der Figur 5 rechts) betrachtet, über eine ersten Linsengruppe 10 mit positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe 20 mit negativer Brechkraft, eine dritte Linsengruppe 30 mit positiver Brechkraft und eine vierte Linsengruppe 40 mit positiver Brechkraft. Alle Linsengruppen 10, 20, 30, 40 sind dabei beweglich bezüglich der optischen Achse 70 angeordnet. Zudem sind im Linsensystem 2 eine einstellbare Komablende 50 (halber Durchmesser der optisch genutzten Fläche: 10 mm bis 14,4 mm) zur Bündelung von Randstrahlen außeraxialer Feldbündel und eine Aperturblende 60 mit variabel einstellbarer Blendenöffnung (halber Durchmesser der optisch genutzten Fläche: 6,42 mm bis 16,94 mm) angeordnet. Die Komablende 50 ist auf der linken Fläche (bezüglich der Darstellung der Figur 4) des Kittglieds angeordnet. Die Aperturblende 60 ist zwischen der Asphäre und dem Kittglied angeordnet. Figure 4 shows an exemplary camera zoom lens 1, the course of the minimum adjustable f-number F # is designed in such a way that the minimum adjustable f-number F # is smallest at a focal length f that is greater than the minimum focal length fmin and smaller than the maximum focal length f . The lens system 2 of the camera zoom lens 1 has four lens groups, namely, viewed from the object side (on the left in the illustration of FIG. 5) to the image side (on the right in the illustration of FIG. 5), a first lens group 10 with positive refractive power, a second lens group 20 with negative refractive power, a third lens group 30 with positive refractive power and a fourth lens group 40 with positive refractive power. All lens groups 10, 20, 30, 40 are arranged to be movable with respect to the optical axis 70. In addition, the lens system 2 has an adjustable coma diaphragm 50 (half the diameter of the optically used area: 10 mm to 14.4 mm) for bundling edge rays from off-axis field bundles and an aperture diaphragm 60 with a variably adjustable aperture (half the diameter of the optically used area: 6.42 mm to 16.94 mm). The coma end 50 is arranged on the left surface (with respect to the illustration of FIG. 4) of the cemented member. The aperture stop 60 is arranged between the asphere and the cemented member.
Die Blendenöffnung der Aperturblende 60 kann derart gesteuert werden, dass sich der gewünschte Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# ergibt. Hierfür kann eine entsprechende Steuereinheit 103 genutzt werden, die nachstehend mit Bezug auf Figur 11 beschrieben wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die minimal einstellbare Blendenzahl F# bei der Brennweite fmin gleich 3,99. Ausgehend von f'min nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# mit zunehmender Brennweite f bis zu einer kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl F#min = 2,09 bei einer mittleren Brennweite ab. Anschließend nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# mit zunehmender Brennweite f wieder zu, bis sie bei der maximalen Brennweite f ihr Maximum F#max = 4,01 erreicht. The diaphragm opening of the aperture diaphragm 60 can be controlled in such a way that the desired course of the minimum adjustable f-number F # results. A corresponding control unit 103, which is described below with reference to FIG. 11, can be used for this purpose. In this exemplary embodiment, the minimum f-number F # that can be set for the focal length fmin is equal to 3.99. Starting from f'min, the minimum adjustable f-number F # decreases with increasing focal length f up to a smallest minimally adjustable f-number F # min = 2.09 with a medium focal length. The minimum f-number F # that can be set then increases again with increasing focal length f until it reaches its maximum F # max = 4.01 at the maximum focal length f.
Dieser Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# ermöglicht eine verringerte Schärfentiefe und damit verbessertes Freistellen bei mittlerer Brennweite bei gelichzeitig geringer Baugröße des Fotozoomobjektivs 100. Zudem können die vorhandenen Korrekturmittel im mittleren Brennweitenbereich besser ausgenutzt werden. This course of the minimally adjustable f-number F # enables a reduced depth of field and thus improved exposure with a medium focal length while at the same time the small size of the photo zoom lens 100. In addition, the existing correction means can be better utilized in the medium focal length range.
Figur 4 zeigt das beispielhafte Fotozoomobjektiv 1 in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer Brennweite des Teleendes. In Figur 5 ist das gleiche Fotozoomobjektiv 1 in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer mittleren Brennweite und in Figur 6 in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer Brennweite des Weitwinkelendes dargestellt. FIG. 4 shows the exemplary photo zoom lens 1 in the position of focusing at infinity with a focal length of the telephoto end. In FIG. 5, the same photo zoom lens 1 is shown in the position of focusing at infinity at a medium focal length and in FIG. 6 in the position of focusing at infinity at a focal length of the wide-angle end.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Konstruktionsgrunddaten des beispielhaften Kamerazoomobjektivs 1 angegeben, wobei der Toleranzbereich der angegebenen Werte ± 5 % sein kann. Die Linsenflächen des Linsensystems 2 werden mit den Bezugszeichen AFO bis AF32 gekennzeichnet. Die optische Achse des Linsensystems 2 ist mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichnet. Tabelle 1 :
Figure imgf000020_0001
Die Zeilen zeigen, von oben nach unten, die mit den Figuren 4 bis 6 korrespondierenden Flächennummern der Linsen. Bei der Fläche AFO handelt es sich um die Objektfläche. Fläche AF1 ist eine sog. Dummy- Fläche, die der besseren Darstellung in den Layout-Plots (Figuren 4 bis 6) dient. Bei den Flächen AF30 und AF31 handelt es sich um eine Planplatte vor dem Bildsensor. Dies kann beispielsweise ein Schutzglas für den Bildsensor, optional mit integriertem Tiefpass- und/oder Infrarotfilter sein.In the following table 1, the basic design data of the exemplary camera zoom lens 1 are given, with the The tolerance range of the specified values can be ± 5%. The lens surfaces of the lens system 2 are identified with the reference symbols AFO to AF32. The optical axis of the lens system 2 is identified by the reference numeral 70. Table 1 :
Figure imgf000020_0001
The lines show, from top to bottom, the surface numbers of the lenses corresponding to FIGS. 4 to 6. The area AFO is the object area. Area AF1 is a so-called dummy area, which is used for better representation in the layout plots (FIGS. 4 to 6). The areas AF30 and AF31 are a flat plate in front of the image sensor. This can, for example, be a protective glass for the image sensor, optionally with an integrated low-pass and / or infrared filter.
Die Spalten zeigen, von links nach rechts, die Flächennummer, den Flächentyp (sphärisch, asphärisch oder sonstiges), den Scheitelradius der Flächenkrümmung, den Abstand zur Folgefläche (den Luftabstand respektive die Linsendicke), die Abbe-Zahl Vd, den Brechungsindex nd und den halben Durchmesser der optisch genutzten Fläche. Die Abbe-Zahl Vd ist dabei definiert als:
Figure imgf000021_0001
wobei nd, nF usw. die Brechungsindizes des Materials bei den Wellenlängen der entsprechenden Fraunhoferlinien 587,5618 nm (gelbe He-Linie), 486,1327 nm (blaue H-Linie) und 656,2725 nm (rote H-Linie) sind. The columns show, from left to right, the surface number, the surface type (spherical, aspherical or other), the apex radius of the surface curvature, the distance to the following surface (the air gap or the lens thickness), the Abbe number Vd, the refractive index nd and the half the diameter of the optically used area. The Abbe number Vd is defined as:
Figure imgf000021_0001
where nd, nF etc. are the refractive indices of the material at the wavelengths of the corresponding Fraunhofer lines 587.5618 nm (yellow He line), 486.1327 nm (blue H line) and 656.2725 nm (red H line).
In den fünf Tabellen 2 bis 6 sind die Koeffizienten der asphärischen Flächen gemäß der Definitionsgleichung der Scheitelpunktform angegeben. Dabei zeigt Tabelle 2 die Asphären-Koeffizienten der Fläche AF7, Tabelle 3 die Asphären-Koeffizienten der Fläche AF8, Tabelle 4 die Asphären- Koeffizienten der Fläche AF14, Tabelle 5 die Asphären-Koeffizienten der Fläche AF15 und Tabelle 6 die Asphären-Koeffizienten der Fläche AF25.In the five tables 2 to 6, the coefficients of the aspherical surfaces are given according to the defining equation of the vertex shape. Table 2 shows the aspherical coefficients of the surface AF7, Table 3 the aspherical coefficients of the surface AF8, Table 4 the aspherical coefficients of the surface AF14, Table 5 the aspherical coefficients of the surface AF15 and Table 6 the aspherical coefficients of the surface AF25.
Die Scheitelpunktform wird beschrieben durch die Gleichung:
Figure imgf000021_0002
wobei z die Pfeilhöhe, R den Scheitel-Krümmungsradius der Linsen, r den radialen Abstand mit r
Figure imgf000022_0001
k die Kegelschnittkonstante und A, B, C,The vertex shape is described by the equation:
Figure imgf000021_0002
where z is the height of the arrow, R is the vertex radius of curvature of the lenses, r is the radial distance with r
Figure imgf000022_0001
k is the constant of the conic section and A, B, C,
D, E, F, G, H, J den Verformungskoeffizienten der jeweiligen Ordnung bezeichnen. Bei sphärischen Linsen sind A = B = C = D = E = F = G = H = J = 0 sowie k = 0. D, E, F, G, H, J denote the deformation coefficient of the respective order. For spherical lenses, A = B = C = D = E = F = G = H = J = 0 and k = 0.
Tabelle 2:
Figure imgf000022_0002
Table 2:
Figure imgf000022_0002
Tabelle 3:
Figure imgf000022_0003
Tabelle 4:
Figure imgf000022_0004
Table 3:
Figure imgf000022_0003
Table 4:
Figure imgf000022_0004
Tabelle 5:
Figure imgf000022_0005
Figure imgf000023_0001
Table 5:
Figure imgf000022_0005
Figure imgf000023_0001
Tabelle 6:
Figure imgf000023_0002
Table 6:
Figure imgf000023_0002
Die Koeffizienten F, G, H und J (14. bis 20. Ordnung) sowie die Kegelschnittkonstante bzw. konische Konstante sind für alle angeführten asphärischen Flächen gleich Null. Der jeweilige Scheitelradius kann Tabelle 1 entnommen werden. The coefficients F, G, H and J (14th to 20th order) as well as the conic section constant or conical constant are zero for all aspherical surfaces listed. The respective apex radius can be found in Table 1.
Die mit „*“ in Tabelle 1 markierten Werte ändern sich bei Durchführung eines Zoomvorgangs bzw. einem Variieren der Brennweite wie in der nachfolgenden Tabellen 7 und 8 angegeben. Die Zoomstellungen Z1 bis Z3 in Tabelle 7 betreffen dabei eine Fokussierung im Unendlichen (Fokusbereich 1). Die Zoomstellungen Z4 bis Z6 in Tabelle 8 betreffen eine Fokussierung im Nahbereich (Fokusbereich 2). The values marked with “*” in Table 1 change when a zoom process is carried out or the focal length is varied, as indicated in Tables 7 and 8 below. The zoom positions Z1 to Z3 in Table 7 relate to a focus at infinity (focus area 1). The zoom positions Z4 to Z6 in Table 8 relate to focusing in the close-up range (focus range 2).
Tabelle 7:
Figure imgf000023_0003
Figure imgf000024_0001
Table 7:
Figure imgf000023_0003
Figure imgf000024_0001
Tabelle 8:
Figure imgf000024_0002
Figure imgf000025_0001
Table 8:
Figure imgf000024_0002
Figure imgf000025_0001
Aus den Daten des beispielhaften Kamerazoomobjektivs ergibt sich der in Figur 10 dargestellte Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# in Abhängigkeit der Brennweite f bei Fokussierung auf Unendlich. Bei der minimalen Brennweite fmin = 28,35 mm ist die minimal einstellbare Blendenzahl F# = 3,99. Mit zunehmender Brennweite f nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# zunächst stark ab, bis sie bei einer Brennweite f = 52,32 mm ihren kleinsten Wert F#min = 2,09 erreicht. Anschließend nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# allmählich wieder zu und erreicht bei der maximalen Brennweite f = 102,58 mm ihren höchsten Wert F#max = 4,01. Als Quotient zwischen der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl F#min und der größten minimal einstellbaren Blendenzahl F#max ergibt sich somit 0,52. From the data of the exemplary camera zoom lens, the course of the minimum adjustable f-number F # shown in FIG. 10 results as a function of the focal length f when focusing at infinity. With the minimum focal length fmin = 28.35 mm, the minimum f-number that can be set is F # = 3.99. As the focal length f increases, the minimum f-number F # that can be set initially decreases sharply until it reaches its smallest value F # min = 2.09 at a focal length f = 52.32 mm. The minimum f-number F # that can be set then gradually increases again and reaches its highest value F # max = 4.01 at the maximum focal length f = 102.58 mm. The quotient between the smallest minimum f-stop number F # min that can be set and the largest minimum f-stop number F # max that can be set is thus 0.52.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen ein weiteres beispielhaftes Kamerazoomobjektiv 1, dessen Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# derart ausgebildet ist, dass die minimal einstellbare Blendenzahl F# bei einer Brennweite f , die größer als die minimale Brennweite f‘min und kleiner als die maximale Brennweite f ist, am kleinsten ist. Das Linsensystem 2 des Kamerazoomobjektivs 1 verfügt ebenfalls über vier Linsengruppen und zwar, von der Objektseite (in der Darstellung der Figur 7 links) zur Bildseite (in der Darstellung der Figur 7 rechts) betrachtet, über eine ersten Linsengruppe 10 mit positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe 20 mit negativer Brechkraft, eine dritte Linsengruppe 30 mit positiver Brechkraft und eine vierte Linsengruppe 40 mit positiver Brechkraft. Alle Linsengruppen 10, 20, 30, 40 sind dabei beweglich bezüglich der optischen Achse 70 angeordnet.Figures 7 to 9 show another exemplary camera zoom lens 1, the course of the minimum adjustable aperture number F # is designed such that the minimum adjustable aperture number F # at a focal length f, which is greater than the minimum focal length f'min and smaller than the maximum focal length f is, is smallest. The lens system 2 of the camera zoom lens 1 also has four lens groups, namely, viewed from the object side (on the left in the illustration of FIG. 7) to the image side (on the right in the illustration of FIG. 7), a first lens group 10 with positive refractive power, a second Lens group 20 with negative refractive power, a third lens group 30 with positive refractive power and a fourth lens group 40 with positive refractive power. All lens groups 10, 20, 30, 40 are arranged to be movable with respect to the optical axis 70.
Zudem sind im Linsensystem 2 eine Komablende 50 (halber Durchmesser der optisch genutzten Fläche: 10,50 mm bis 15,20 mm) zur Bündelung von Randstrahlen außeraxialer Feldbündel und eine Aperturblende 60 mit variabel einstellbarer Blendenöffnung (halber Durchmesser der optisch genutzten Fläche: 6,46 mm bis 15,71 mm) angeordnet. Die Komablende 50 ist auf der linken Fläche (bezüglich der Darstellung der Figur 7) des ersten Kittglieds in der zweiten Linsengruppe 20 angeordnet. Die Aperturblende 60 ist ganz links in der dritten Linsengruppe 30 angeordnet. In addition, a coma diaphragm 50 (half the diameter of the optically used area: 10.50 mm to 15.20 mm) for bundling edge rays from off-axis field bundles and an aperture diaphragm 60 are also included in the lens system 2 variably adjustable aperture (half the diameter of the optically used area: 6.46 mm to 15.71 mm). The coma shutter 50 is arranged on the left surface (with respect to the illustration in FIG. 7) of the first cemented element in the second lens group 20. The aperture stop 60 is arranged on the far left in the third lens group 30.
Die Blendenöffnung der Aperturblende 60 kann ebenfalls derart gesteuert werden, dass sich der gewünschte Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# ergibt. Hierfür kann eine entsprechende Steuereinheit 103 genutzt werden, die nachstehend mit Bezug auf Figur 11 beschrieben wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die minimal einstellbare Blendenzahl F# bei der Brennweite f i gleich 4,00. Ausgehend von f'min nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# mit zunehmender Brennweite f bis zu einer kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl F#min = 2,08 bei einer mittleren Brennweite ab. Anschließend nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# mit zunehmender Brennweite f wieder zu, bis sie bei der maximalen Brennweite f ihr Maximum F#max = 4,00 erreicht. The diaphragm opening of the aperture diaphragm 60 can also be controlled in such a way that the desired course of the minimum adjustable f-number F # results. A corresponding control unit 103, which is described below with reference to FIG. 11, can be used for this purpose. In this exemplary embodiment, the minimum f-number F # that can be set for the focal length f i is 4.00. Starting from f'min, the minimum adjustable f-number F # decreases with increasing focal length f up to a smallest minimally adjustable f-number F # min = 2.08 with a medium focal length. The minimum f-number F # that can be set then increases again with increasing focal length f until it reaches its maximum F # max = 4.00 at the maximum focal length f.
Dieser Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# ermöglicht eine verringerte Schärfentiefe und damit verbessertes Freistellen bei mittlerer Brennweite bei gelichzeitig geringer Baugröße des Fotozoomobjektivs 100. Zudem können die vorhandenen Korrekturmittel im mittleren Brennweitenbereich besser ausgenutzt werden. This course of the minimally adjustable f-number F # enables a reduced depth of field and thus improved exposure with a medium focal length while at the same time the small size of the photo zoom lens 100. In addition, the existing correction means can be better utilized in the medium focal length range.
Figur 8 zeigt das weitere beispielhafte Fotozoomobjektiv 1 in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer Brennweite des Teleendes. In Figur 8 ist das gleiche Fotozoomobjektiv 1 in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer mittleren Brennweite und in Figur 9 in der Position einer Fokussierung auf Unendlich bei einer Brennweite des Weitwinkelendes dargestellt. FIG. 8 shows the further exemplary photo zoom lens 1 in the position of focusing at infinity with a focal length of the telephoto end. In FIG. 8 the same photo zoom lens 1 is shown in the position of focusing at infinity at a medium focal length and in FIG. 9 in the position of focusing at infinity at a focal length of the wide-angle end.
In der nachfolgenden Tabelle 9 sind die Konstruktionsgrunddaten des weiteren beispielhaften Kamerazoomobjektivs 1 angegeben. Die Linsenflächen des Linsensystems 2 werden mit den Bezugszeichen BF0 bis BF37 gekennzeichnet. Die optische Achse des Linsensystems 2 ist mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichnet. Tabelle 9:
Figure imgf000027_0001
Die Zeilen zeigen, von oben nach unten, die mit den Figuren 7 bis 9 korrespondierenden Flächennummern der Linsen. Bei der Fläche BFO handelt es sich um die Objektfläche. Fläche BF1 ist eine sog. Dummy- Fläche, die der besseren Darstellung in den Layout-Plots (Figuren 7 bis 9) dient. Bei den Flächen BF35 und BF36 handelt es sich um eine Planplatte vor dem Bildsensor. Dies kann beispielsweise ein Schutzglas für den Bildsensor, optional mit integriertem Tiefpass- und/oder Infrarotfilter sein. Die Spalten zeigen, von links nach rechts, die Flächennummer, den Flächentyp (sphärisch, asphärisch oder sonstiges), den Scheitelradius der Flächenkrümmung, den Abstand zur Folgefläche (den Luftabstand respektive die Linsendicke), die Abbe-Zahl Vd, den Brechungsindex nd und den halben Durchmesser der optisch genutzten Fläche. Die Abbe-Zahl Vd ist analog zum vorhergehenden Beispiel definiert. The following table 9 shows the basic design data of the further exemplary camera zoom lens 1. The lens surfaces of the lens system 2 are identified with the reference symbols BF0 to BF37. The optical axis of the lens system 2 is identified by the reference numeral 70. Table 9:
Figure imgf000027_0001
The lines show, from top to bottom, the surface numbers of the lenses corresponding to FIGS. 7 to 9. The area BFO is the object area. Area BF1 is a so-called dummy area, which is used for better representation in the layout plots (FIGS. 7 to 9). The surfaces BF35 and BF36 are a flat plate in front of the image sensor. This can, for example, be a protective glass for the image sensor, optionally with an integrated low-pass and / or infrared filter. The columns show, from left to right, the surface number, the surface type (spherical, aspherical or other), the apex radius of the surface curvature, the distance to the following surface (the air gap or the lens thickness), the Abbe number Vd, the refractive index nd and the half the diameter of the optically used area. The Abbe number Vd is defined analogously to the previous example.
In den Tabellen 10 bis 16 sind die Koeffizienten der asphärischen Flächen gemäß der Definitionsgleichung der Scheitelpunktform angegeben. Für nähere Erläuterungen wird auf das vorhergehende Beispiel verwiesen. Dabei zeigt Tabelle 10 die Asphären-Koeffizienten der Fläche BF7, Tabelle 11 die Asphären-Koeffizienten der Fläche BF8, Tabelle 12 die Asphären- Koeffizienten der Fläche BF18, Tabelle 13 die Asphären-Koeffizienten der Fläche BF19, Tabelle 14 die Asphären-Koeffizienten der Fläche BF23, Tabelle 15 die Asphären-Koeffizienten der Fläche BF24 und Tabelle 16 die Asphären-Koeffizienten der Fläche BF29. Tables 10 to 16 show the coefficients of the aspherical surfaces according to the defining equation of the vertex shape. Reference is made to the previous example for more detailed explanations. Table 10 shows the aspherical coefficients of the surface BF7, Table 11 the aspherical coefficients of the surface BF8, Table 12 the aspherical coefficients of the surface BF18, Table 13 the aspherical coefficients of the surface BF19, Table 14 the aspherical coefficients of the surface BF23, Table 15 the aspherical coefficients of the surface BF24 and Table 16 the aspherical coefficients of the surface BF29.
Tabelle 10:
Figure imgf000028_0001
Tabelle n:
Figure imgf000028_0002
Figure imgf000029_0001
Table 10:
Figure imgf000028_0001
Table n:
Figure imgf000028_0002
Figure imgf000029_0001
Tabelle 12:
Figure imgf000029_0002
Table 12:
Figure imgf000029_0002
Tabelle 13:
Figure imgf000029_0003
Table 13:
Figure imgf000029_0003
Tabelle 14:
Figure imgf000029_0004
Table 14:
Figure imgf000029_0004
Tabelle 15:
Figure imgf000029_0005
Figure imgf000030_0001
Table 15:
Figure imgf000029_0005
Figure imgf000030_0001
Tabelle 16:
Figure imgf000030_0002
Table 16:
Figure imgf000030_0002
Die Koeffizienten F, G, H und J (14. bis 20. Ordnung) sowie die Kegelschnittkonstante bzw. konische Konstante sind für alle angeführten asphärischen Flächen gleich Null. Der jeweilige Scheitelradius kann Tabelle 9 entnommen werden. The coefficients F, G, H and J (14th to 20th order) as well as the conic section constant or conical constant are zero for all aspherical surfaces listed. The respective apex radius can be found in Table 9.
Die mit „*“ in Tabelle 9 markierten Werte ändern sich bei Durchführung eines Zoomvorgangs bzw. einem Variieren der Brennweite wie in der nachfolgenden Tabellen 17 und 18 angegeben. Die Zoomstellungen Z1 bis Z3 in Tabelle 17 betreffen dabei eine Fokussierung im Unendlichen (Fokusbereich 1). Die Zoomstellungen Z4 bis Z6 in Tabelle 18 betreffen eine Fokussierung im Nahbereich (Fokusbereich 2). The values marked with “*” in Table 9 change when a zoom process is carried out or the focal length is varied as indicated in Tables 17 and 18 below. The zoom positions Z1 to Z3 in Table 17 relate to a focus at infinity (focus area 1). The zoom positions Z4 to Z6 in Table 18 relate to focusing in the close-up range (focus range 2).
Tabelle 17:
Figure imgf000030_0003
Figure imgf000031_0001
Table 17:
Figure imgf000030_0003
Figure imgf000031_0001
Tabelle 18:
Figure imgf000031_0002
Figure imgf000032_0001
Table 18:
Figure imgf000031_0002
Figure imgf000032_0001
Figur 12 zeigt ein beispielhaftes optisches Abbildungsgerät 100 mit einer Kamera 101 und einem Kamerazoom objektiv 1. Die Kamera 101 ist als Fotokamera ausgebildet und verfügt über einen Vollformatbildsensor 102 (Bildkreisdurchmesser 43,2 mm). Das Kamerazoomobjektiv 1 weist ein Linsensystem 2 auf, wobei eine Brennweite f des Linsensystems 2 zwischen einer minimalen Brennweite fmin und einer maximalen Brennweite f einstellbar ist und sich eine minimal einstellbare Blendenzahl F# des Linsensystems 2 in Abhängigkeit der Brennweite f ändert. Dabei ist die minimal einstellbare Blendenzahl F# bei einer Brennweite f, die größer als die minimale Brennweite fmin und kleiner als die maximale Brennweite f ist, am kleinsten. Das Kamerazoomobjektiv 1 kann beispielsweise wie zu den Figuren 4 bis 6 oder 7 bis 9 beschrieben ausgebildet sein. FIG. 12 shows an exemplary optical imaging device 100 with a camera 101 and a camera zoom lens 1. The camera 101 is designed as a photo camera and has a full-format image sensor 102 (image circle diameter 43.2 mm). The camera zoom lens 1 has a lens system 2, a focal length f of the lens system 2 being adjustable between a minimum focal length fmin and a maximum focal length f and a minimum adjustable f-number F # of the lens system 2 changing as a function of the focal length f. The minimum f-number F # that can be set is smallest at a focal length f that is greater than the minimum focal length fmin and smaller than the maximum focal length f. The camera zoom lens 1 can be designed, for example, as described for FIGS. 4 to 6 or 7 to 9.
Aus den Daten des weiteren beispielhaften Kamerazoomobjektivs ergibt sich der in Figur 11 dargestellte Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# in Abhängigkeit der Brennweite f bei Fokussierung auf Unendlich. Bei der minimalen Brennweite fmin = 28,58 mm ist die minimal einstellbare Blendenzahl maximal, d. h. F#max = 4,00. Mit zunehmender Brennweite f nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# zunächst stark ab, bis sie bei einer Brennweite f = 52,02 mm ihren kleinsten Wert F#min = 2,08 erreicht. Anschließend nimmt die minimal einstellbare Blendenzahl F# allmählich wieder zu und erreicht bei der maximalen Brennweite f = 102,89 mm erneut den höchsten Wert F#max = 4,00. Als Quotient zwischen der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl F#min und der größten minimal einstellbaren Blendenzahl F#max ergibt sich somit wiederum 0,52. From the data of the further exemplary camera zoom lens, the course of the minimum adjustable f-number F # shown in FIG. 11 results as a function of the focal length f when focusing at infinity. The minimum focal length that can be set is fmin = 28.58 mm F-number maximum, ie F # max = 4.00. As the focal length f increases, the minimum f-number F # that can be set initially decreases sharply until it reaches its smallest value F # min = 2.08 at a focal length f = 52.02 mm. The minimum f-number F # that can be set then gradually increases again and again reaches the highest value F # max = 4.00 at the maximum focal length f = 102.89 mm. The quotient between the smallest minimum f-stop number F # min that can be set and the largest minimum f-stop number F # max is thus again 0.52.
Figur 13 zeigt ein beispielhaftes Kamerazoomobjektiv 1 mit einer Steuereinheit 103. Das Kamerazoom objektiv 1 kann beispielsweise wie zu den Figuren 4 bis 6 oder 7 bis 9 beschrieben ausgebildet sein. FIG. 13 shows an exemplary camera zoom lens 1 with a control unit 103. The camera zoom lens 1 can be designed, for example, as described for FIGS. 4 to 6 or 7 to 9.
Das Kamerazoomobjektiv 1 verfügt über ein Linsensystem 2, in dem eine Aperturblende 60 mit variabel einstellbarer Blendenöffnung angeordnet ist. Eine Brennweite f des Linsensystems 2 ist zwischen einer minimalen Brennweite fmin und einer maximalen Brennweite f einstellbar. Die Steuereinheit 103 ist dazu eingerichtet und ausgebildet, die Blendenöffnung der Aperturblende 60 in Abhängigkeit der Brennweite f derart zu steuern, dass eine minimal einstellbare Blendenzahl F# des Linsensystems 2 bei einer Brennweite f , die größer als die minimale Brennweite fmin und kleiner als die maximale Brennweite f ist, erreicht wird. The camera zoom objective 1 has a lens system 2 in which an aperture diaphragm 60 with a variably adjustable diaphragm opening is arranged. A focal length f of the lens system 2 can be set between a minimum focal length fmin and a maximum focal length f. The control unit 103 is set up and designed to control the aperture of the aperture stop 60 as a function of the focal length f such that a minimum adjustable f-number F # of the lens system 2 at a focal length f that is greater than the minimum focal length fmin and smaller than the maximum focal length f is achieved.
Hierzu steht die Steuereinheit 103 in einer signaltechnischen Wirkverbindung mit der Aperturblende 60. Die Steuereinheit 103 kann ein Steuersignal 104 an die Aperturblende 60 ausgeben, welches ein Verringern oder Vergrößern der Blendenöffnung bewirkt, um den gewünschten Verlauf der minimal einstellbaren Blendenzahl F# zu erzielen. Optional kann mittels der Steuereinheit 103 auch eine im Linsensystem 2 optional angeordnete Komablende 50 gesteuert werden, so dass die relative Bestrahlungsstärke über den Brennweitenbereich gleichmäßiger gestaltet werden kann und größere Feldaberrationen direkt eliminiert werden können. For this purpose, the control unit 103 is in a signaling functional connection with the aperture diaphragm 60. The control unit 103 can output a control signal 104 to the aperture diaphragm 60, which causes the diaphragm opening to be reduced or enlarged in order to achieve the desired course of the minimum adjustable f-number F #. Optionally, a coma shutter 50 optionally arranged in the lens system 2 can also be controlled by means of the control unit 103, so that the relative irradiance can be made more uniform over the focal length range and larger field aberrations can be eliminated directly.
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So können Linsensysteme mit einer anderen Anzahl an Linsengruppen, z. B. drei Linsengruppen, und/oder eine andere Brechkraft der Linsengruppen, z. B. drei Linsengruppen mit negativer Brechkraft, positiver Brechkraft und negativer Brechkraft, genutzt werden. Zudem können zusätzlich zu den als Bestandteil des Linsensystems 2 erwähnten Linsen weitere Linsen, die praktisch keine Brechkraft aufweisen, sowie andere optische Elemente, wie z. B. Blenden, Masken, Abdeckungen, Filter, etc., und/oder mechanische Komponenten, wie Linsenflansche, Linsentubus, etc., vorhanden sein. Außerdem kann auch ein Bildstabilisierungsmechanismus vorhanden sein. Linsen des Linsensystems 2 können als Glaslinsen oder Kunststofflinsen ausgebildet sein. It goes without saying that other embodiments can be used and structural or logical changes can be made without departing from the scope of protection of the present invention. So can Lens systems with a different number of lens groups, e.g. B. three lens groups, and / or another refractive power of the lens groups, z. B. three lens groups with negative refractive power, positive refractive power and negative refractive power can be used. In addition to the lenses mentioned as part of the lens system 2, further lenses that have practically no refractive power, as well as other optical elements, such as. B. diaphragms, masks, covers, filters, etc., and / or mechanical components, such as lens flanges, lens tubes, etc., may be present. There may also be an image stabilization mechanism. Lenses of the lens system 2 can be designed as glass lenses or plastic lenses.
Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist. Die in den Figuren gezeigten Blenden 50, 60 stellen nicht notwendigerweise Größe und Form maßstabsgetreu dar, sondern geben die Position der Blenden 50, 60 entlang der optischen Achse 70 an. It goes without saying that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another, unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference symbols, insofar as this is appropriate. The diaphragms 50, 60 shown in the figures do not necessarily represent size and shape true to scale, but rather indicate the position of the diaphragms 50, 60 along the optical axis 70.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Kamerazoomobjektiv 1 camera zoom lens
2 Linsensystem 2 lens system
10 erste Linsengruppe 20 zweite Linsengruppe 10 first lens group 20 second lens group
30 dritte Linsengruppe 40 vierte Linsengruppe 50 Komablende 60 Aperturblende 70 optische Achse 30 third lens group 40 fourth lens group 50 coma diaphragm 60 aperture diaphragm 70 optical axis
100 optisches Abbildungsgerät 101 Kamera 102 Vollformatbildsensor 103 Steuereinheit 104 Steuersignal 100 optical imaging device 101 camera 102 full-frame image sensor 103 control unit 104 control signal
AFO - AF31 Flächen im Linsensystem eines AusführungsbeispielsAFO - AF31 surfaces in the lens system of an exemplary embodiment
BFO - BF36 Flächen im Linsensystem eines weiteren Ausführungsbeispiels BFO - BF36 surfaces in the lens system of a further embodiment
D_EP Eintrittspupillendurchmesser f Brennweite f'min minimale Brennweite f'max maximale Brennweite D_EP entrance pupil diameter f focal length f'min minimum focal length f'max maximum focal length
F# minimal einstellbare Blendenzahl F #min kleinste minimal einstellbare Blendenzahl F # minimum f-stop number that can be set F #min smallest f-stop number that can be set
F #max größte minimal einstellbare Blendenzahl nd Brechungsindex F #max largest minimum f-number that can be set nd refractive index
Vd Abbe-Zahl Vd Abbe number
Ϋ Bildhöhe Ϋ Image height

Claims

Patentansprüche Claims
1. Kamerazoomobjektiv (1 ) mit einem Linsensystem (2), wobei eine Brennweite f des Linsensystems (2) zwischen einer minimalen Brennweite f min und einer maximalen Brennweite f einstellbar ist und sich eine minimal einstellbare Blendenzahl F# des Linsensystems (2) in Abhängigkeit der Brennweite ändert, dadurch gekennzeichnet, dass die minimal einstellbare Blendenzahl F# bei einer Brennweite f , die größer als die minimale Brennweite fmin und kleiner als die maximale Brennweite f ist, am kleinsten ist. 1. Camera zoom lens (1) with a lens system (2), a focal length f of the lens system (2) being adjustable between a minimum focal length f min and a maximum focal length f and a minimum adjustable f-number F # of the lens system (2) depending on the Focal length changes, characterized in that the minimum adjustable f-number F # is smallest at a focal length f which is greater than the minimum focal length fmin and smaller than the maximum focal length f.
2. Kamerazoomobjektiv (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (2) die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl F#min in einem Brennweitenbereich aufweist, dessen Grenzen sich durch Multiplikation einer Bildhöhe y‘ mit den Faktoren 1,62 und 4,16, bevorzugt mit den Faktoren 1,85 und 3,70, weiter bevorzugt mit den Faktoren 2,31 und 3,47, ergeben. 2. Camera zoom lens (1) according to claim 1, characterized in that the lens system (2) has the smallest minimum adjustable f-number F # min in a focal length range, the limits of which are determined by multiplying an image height y 'with the factors 1.62 and 4, 16, preferably with the factors 1.85 and 3.70, more preferably with the factors 2.31 and 3.47.
3. Kamerazoomobjektiv (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl F#min kleiner 2,8, bevorzugt kleiner 2,5, weiter bevorzugt kleiner 2, 1 oder kleiner 1 ,5, ist. 3. Camera zoom lens (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the smallest minimum adjustable f-number F # min is less than 2.8, preferably less than 2.5, more preferably less than 2.1 or less than 1.5.
4. Kamerazoomobjektiv (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl F#min und einer größten minimal einstellbaren Blendenzahl F#max maximal 0,95, bevorzugt maximal 0,67, weiter bevorzugt maximal 0,55 oder maximal 0,35, beträgt. 4. camera zoom lens (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that a ratio between the smallest minimum adjustable aperture number F # min and a maximum minimum adjustable aperture number F # max is a maximum of 0.95, preferably a maximum of 0.67, more preferably a maximum 0.55 or a maximum of 0.35.
5. Kamerazoomobjektiv (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (2) eine Aperturblende (60) mit variabel einstellbarer Blendenöffnung aufweist. 5. Camera zoom lens (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the lens system (2) has an aperture diaphragm (60) with a variably adjustable diaphragm opening.
6. Kamerazoomobjektiv (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (2) eine in Abhängigkeit der Brennweite f einstellbare Komablende (50), ausgebildet zur Bündelung von Randstrahlen außeraxialer Feldbündel, aufweist. 6. Camera zoom lens (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the lens system (2) has a coma diaphragm (50) which can be adjusted as a function of the focal length f and is designed for bundling marginal rays from off-axis field bundles.
7. Kamerazoomobjektiv (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (2) von der Objektseite zur Bildseite betrachtet eine erste Linsengruppe (10) mit positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe (20) mit negativer Brechkraft, eine dritte Linsengruppe (30) mit positiver Brechkraft und eine vierte Linsengruppe (40) mit positiver Brechkraft aufweist. 7. Camera zoom lens (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the lens system (2) viewed from the object side to the image side has a first lens group (10) with positive refractive power, a second lens group (20) with negative refractive power, a third lens group (30) with positive refractive power and a fourth lens group (40) with positive refractive power.
8. Optisches Abbildungsgerät (100) mit einer Kamera (101) und einem Kamerazoomobjektiv (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7. 8. Optical imaging device (100) with a camera (101) and a camera zoom lens (1) according to one of claims 1 to 7.
9. Verfahren zum Steuern einer Aperturblende (60) mit variabel einstellbarer Blendenöffnung eines Kamerazoomobjektivs (1) mit einem Linsensystem (2), wobei eine Brennweite f des Linsensystems (2) zwischen einer minimalen Brennweite f'min und einer maximalen Brennweite f einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenöffnung in Abhängigkeit der Brennweite f derart geändert wird, dass eine minimal einstellbare Blendenzahl F# des Linsensystems (2) bei einer Brennweite f , die größer als die minimale Brennweite f'min und kleiner als die maximale Brennweite f ist, am kleinsten ist. 9. A method for controlling an aperture diaphragm (60) with a variably adjustable aperture of a camera zoom lens (1) with a lens system (2), a focal length f of the lens system (2) being adjustable between a minimum focal length f'min and a maximum focal length f, characterized in that the aperture is changed as a function of the focal length f such that a minimum adjustable f-number F # of the lens system (2) at a focal length f which is greater than the minimum focal length f'min and smaller than the maximum focal length f, am smallest is.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinste minimal einstellbare Blendenzahl F#min in einem Brennweitenbereich eingestellt wird, dessen Grenzen sich durch Multiplikation einer Bildhöhe y' mit den Faktoren 1,62 und 4,16, bevorzugt mit den Faktoren 1,85 und 3,70, weiter bevorzugt mit den Faktoren 2,31 und 3,47, ergeben. 10. The method according to claim 9, characterized in that the smallest minimum adjustable f-number F # min is set in a focal length range, the limits of which are determined by multiplying an image height y 'with the factors 1.62 and 4.16, preferably with the factors 1 , 85 and 3.70, more preferably with the factors 2.31 and 3.47.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als kleinste minimal einstellbare Blendenzahl F#min eine Blendenzahl F# kleiner 2,8, bevorzugt kleiner 2,5, weiter bevorzugt kleiner 2,1 oder kleiner 1 ,5, eingestellt wird. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the smallest minimum adjustable f-number F # min is a f-number F # less than 2.8, preferably less than 2.5, more preferably less than 2.1 or less than 1.5, is set.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenöffnung derart geändert wird, dass ein Verhältnis zwischen der kleinsten minimal einstellbaren Blendenzahl F#min und einer größten minimal einstellbaren Blendenzahl F#max maximal 0,95, bevorzugt maximal 0,67, weiter bevorzugt maximal 0,55 oder maximal 0,35, beträgt. 12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the aperture is changed in such a way that a ratio between the smallest minimally adjustable f-number F # min and a largest minimally adjustable f-number F # max is a maximum of 0.95, preferably a maximum of 0 .67, more preferably a maximum of 0.55 or a maximum of 0.35.
13. Kamerazoomobjektiv (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 bei dem die Bildhöhe y‘ =13. Camera zoom lens (1) according to one of claims 2 to 7 or the method according to one of claims 10 to 12 in which the image height y ‘=
21 ,63 mm ist. 21.63mm is.
14. Steuereinheit (103) zur Steuerung einer Aperturblende (60) mit variabel einstellbarer Blendenöffnung eines Kamerazoomobjektivs (1) mit einem Linsensystem (2), wobei eine Brennweite f des Linsensystems zwischen einer minimalen Brennweite fmin und einer maximalen Brennweite f'max einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (103) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, die Blendenöffnung in Abhängigkeit der Brennweite f derart zu steuern, dass eine minimal einstellbare Blendenzahl F# des Linsensystems (2) bei einer Brennweite f , die größer als die minimale Brennweite f min und kleiner als die maximale Brennweite f'max ist, am kleinsten ist. 14. Control unit (103) for controlling an aperture diaphragm (60) with a variably adjustable aperture of a camera zoom lens (1) with a lens system (2), a focal length f of the lens system being adjustable between a minimum focal length fmin and a maximum focal length f'max, characterized in that the control unit (103) is set up and designed to control the aperture as a function of the focal length f such that a minimum adjustable f-number F # of the lens system (2) at a focal length f which is greater than the minimum focal length f min and is smaller than the maximum focal length f'max is the smallest.
15. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 auszuführen. 15. Computer program, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to carry out a method according to any one of claims 9 to 12.
16. Computerlesbarer Datenträger, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist. 16. Computer-readable data carrier on which the computer program according to claim 15 is stored.
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