DE102019100944B4 - Fotografisches Objektiv mit wenigstens sechs Linsen - Google Patents

Abstract

Fotografisches Objektiv, umfassend wenigstens sechs und höchstens acht Linsen (L1 - L7), wobei die objektseitig gesehen erste Linse (L1) aus Glas hergestellt ist und eine positive Brechkraft, eine Abbe-Zahl größer oder gleich 55 und eine Abweichung der relativen Teildispersion von der Normalgeraden ΔPg,F zwischen 0,008 und 0,035 aufweist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein fotografisches Objektiv, insbesondere ein Weitwinkelobjektiv, mit wenigstens sechs und höchstens acht Linsen, wobei die objektivseitig gesehen erste Linse eine positive Brechkraft aufweist.
• Die technische Entwicklung hat dazu geführt, dass mobile Geräte wie Mobiltelefone, insbesondere sogenannte Smartphones, oder tragbare Computer, insbesondere sogenannte Tablet-Computer, zumeist mit einer oder sogar mehreren Kameras ausgerüstet sind. Die zunehmende Miniaturisierung erfordert auch Objektive mit kompakter Bauform. Zugleich ist eine hohe Lichtstärke erwünscht, um auch bei schlechten Lichtverhältnissen möglichst rauscharme Bilder aufnehmen zu können. Schließlich werden auch an die Bildauflösung hohe Anforderungen gestellt.
• Objektivdesigns mit sechs oder sieben Linsen sind beispielsweise in den Dokumenten US 9,366,845 B2 , US 8,854,744 B2 , US 8,717,685 B2 und US 8,599,495 B1 beschrieben, wobei die Mehrzahl der Linsen aus Kunststoff besteht. Lediglich die jeweilige erste Linse ist als Glaslinse mit einer relativ geringen Abbe-Zahl ausgeführt. In dem Dokument US 2004/0228009 A1 ist ein vierlinsiges Objektiv mit einer ersten Linse aus Glas und einer Abbe-Zahl von 68 beschrieben. Viele dieser Objektive weisen eine Lichtstärke von etwa 1:2,3 oder sogar nur von 1: 2,6 bis 1:2,8 auf.
• Die in diesem Stand der Technik beschriebenen Objektive erfüllen die oben genannten Anforderungen nur teilweise oder gar nicht.
• Ein in DE10 2008 013 702 A1 offenbartes Objektiv umfasst sechs Linsen, wobei die erste Linse eine positive Brechkraft, eine Abbe-Zahl von 70 und ein ΔPg,F von 0,0022 aufweist. In EP 1 794 636 B1 ist ein Objektiv für ein Stereomikroskop vom Teleskop-Typ mit variabler Vergrößerung beschrieben, welches zwei Linsengruppen mit insgesamt acht bzw. sechs Linsen aufweist. Hinten liegende Linsen der zweiten Linsengruppe weisen ein ΔPg,F von 0,01 bzw. 0,03 auf.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Objektiv anzugeben, welches eine große Lichtstärke, eine kompakte Bauform sowie eine hohe optische Auflösung aufweist.
• Die Lösung erfolgt durch ein Objektiv mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Objektiv umfasst wenigstens sechs Linsen, wobei die objektseitig gesehen erste Linse aus Glas hergestellt ist und eine positive Brechkraft, eine Abbe-Zahl größer oder gleich 55 und eine Abweichung der relativen Teildispersion von der Normalgeraden ΔP_g,_F zwischen 0,008 und 0,035 aufweist. Das erfindungsgemäße Objektiv ist insbesondere als Weitwinkelobjektiv ausgebildet. Die Reihenfolge der Linsen bzw. die Position einer jeweiligen Linse innerhalb des Objektivs ergibt sich durch die Nummerierung der Linsen, wobei die Nummerierung aufsteigend von einem objektivseitigen zu einem bildseitigen Ende des Objektivs erfolgt.
• Erfindungsgemäß wird für die erste Linse ein spezielles Material verwendet, welches eine relativ hohe Abbe-Zahl und eine anormale Teildispersion aufweist. Die relative Teildispersion P_g,_F ist definiert durch: $$P_{g,F}=\frac{n_g-n_F}{n_F-n_C},$$

  

  wobei n_F der Brechungsindex bei der Fraunhofer-Linie F (Wellenlänge 486,13 nm), n_g der Brechungsindex bei der Fraunhofer-Linie g (Wellenlänge 435,83 nm) und n_C der Brechungsindex bei der Fraunhofer-Linie C (Wellenlänge 656,28 nm) ist.
• Die Abweichung der relativen Teildispersion ΔP_g,_F von der Normalgeraden ist definiert durch: $$\mathrm{\Delta }{P}_{g,F}=P_{g,F}-\left(\mathrm{0,6438}-\mathrm{0,001682}\cdot v_d\right),$$

  

  wobei v_d die Abbe-Zahl bei der Fraunhofer-Linie d (Wellenlänge 587,56 nm) ist.
• Beispielhafte kommerziell erhältliche Glassorten, die die genannten Bedingungen erfüllen, sind S-FPM3 und S-FPM2 des Herstellers Ohara, MP-FCD1-M20, MP-FCD500-20, MP-PCD4-40 und MP-PCD51-70 des Herstellers Hoya, Q-FKO1s des Herstellers Hikari und N-PK51, N-PSK52 und N-FK51a des Herstellers Schott.
• Gebräuchliche Linsendesigns verwenden zumeist Materialien, insbesondere Gläser, bei denen die relative Teildispersion P_g,F auf oder nahe der Normalgeraden liegt.
• Durch die erfindungsgemäße Lösung, die erste Linse aus einem Sonderglas herzustellen, welches eine relativ hohe Abbe-Zahl aufweist und dessen relative Teildispersion eine deutliche Abweichung von der Normalgeraden aufweist, kann bereits mittels der ersten Linse der Farblängsfehler schon so weit korrigiert werden, dass die übrigen Linsen zum Großteil zur Korrektur anderer Bildfehler verwendet werden können. Im Vergleich zu herkömmlichen Designs für Mobilfunkanwendungen, die in der Regel ausschließlich Kunststofflinsen verwenden und daher größeren Schwierigkeiten bei der Farbfehlerkorrektur unterliegen, können Farbfehler sowie weitere Aberrationen besonders gut korrigiert werden und es kann zugleich eine sehr kompakte Bauform erreicht werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Objektiv wenigstens sieben Linsen, bevorzugt genau sieben Linsen. Es hat sich erwiesen, dass sich mit sechs bis acht Linsen ein guter Kompromiss zwischen Kompaktheit und optimierter Bildfehlerkorrektur erzielen lässt. Es können jedoch auch mehr Linsen vorgesehen sein, wobei weitere Linsen an beliebiger Stelle der Linsenanordnung vorgesehen sein können.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind neben der ersten aus Glas hergestellten Linse zumindest eine Mehrzahl der übrigen Linsen, bevorzugt alle übrigen Linsen, aus Kunststoff hergestellt. Da Glaslinsen im Vergleich zu Kunststofflinsen ein Mehrfaches an Kosten verursachen, hat sich diese Ausgestaltung im Hinblick auf ein gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis als vorteilhaft erwiesen. Im Hinblick auf eine gute Farbfehlerkorrektur kann auch die zweite Linse aus Glas hergestellt sein, bevorzugt mit einer relativen Teildispersion, die im Vergleich zur ersten Linse zur anderen Seite hin von der Normalgeraden beabstandet ist oder zumindest auf der Normalgeraden liegt.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen zumindest zwei Linsen, bevorzugt die erste und die zweite Linse, besonders bevorzugt alle Linsen, zumindest eine jeweilige asphärische Fläche auf. Gegebenenfalls kann auch eine der Linsen nur sphärische Krümmungen aufweisen. Durch das Zusammenspiel der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der ersten Linse und der Asphären wird eine besonders günstige Korrektur der Aberrationen im Objektivsystem erzielt.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Abbe-Zahl der ersten Linse größer oder gleich 65 und/oder die Abbe-Zahl der ersten Linse kleiner oder gleich 85.
• Vorteilhafterweise weist die zweite Linse eine Abbe-Zahl zwischen 13 und 33 auf, wobei bevorzugt eine Differenz zwischen der Abbe-Zahl der ersten Linse und der Abbe-Zahl der zweiten Linse zwischen 35 und 75, bevorzugt zwischen 46 und 75, beträgt. Demnach sind die ersten beiden Linsen nach dem Prinzip eines Kron-Flint-Achromaten ausgebildet, wobei bevorzugt die Kittfläche zwischen diesen Linsen geöffnet ist. Eine derartige Ausgestaltung trägt zur Korrektur der Sphärochromasie bei.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfüllen die Baulänge L und die Gesamtbrennweite f des Objektivs die Bedingung $$\text{L}/\text{f}<\mathrm{1,25.}$$

  

  Die Baulänge lässt sich durch den Quotienten L/f als eine relative Baulänge bezogen auf die Brennweite ausdrücken, da die Brennweite ein Skalierungsfaktor für abbildende optische Systeme ist.
• Alternativ oder zusätzlich ist der Quotient aus der Baulänge L und dem Durchmesser des Bildkreises kleiner oder gleich 0,7. Hierdurch werden besonders kompakte Abmessungen definiert, so dass das erfindungsgemäße Objektiv besonders für Anwendungen in Mobilgeräten, insbesondere Mobiltelefonen, geeignet ist.
• Die kompakten Abmessungen sind eine wesentliche Eigenschaft des Objektivs in einer erfindungsgemäßen oder einer vorteilhaften Ausführungsform.
• Vorteilhafterweise ist der Bildwinkel größer oder gleich 80° und/oder die Blendenzahl kleiner als 1,5 (bzw. die Lichtstärke besser als 1:1,5). Demnach beträgt der halbe Bildwinkel ± 40° in den Ecken eines in der Bildebene angeordneten Sensors. Die Blendenzahl ist der Quotient aus der Brennweite f und dem Durchmesser der Eintrittspupille, d.h. einer Apertur D.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Objektiv in einer Reihenfolge von einem objektivseitigen zu einem bildseitigen Ende im Anschluss an die erste Linse zumindest eine zweite Linse mit negativer Brechkraft, eine dritte Linse mit positiver Brechkraft, eine vierte Linse mit negativer Brechkraft, eine fünfte Linse mit positiver Brechkraft, eine sechste Linse mit positiver oder negativer Brechkraft und eine siebte Linse mit negativer Brechkraft. Zusätzlich kann eine Aperturblende vorgesehen sein, welche bevorzugt an einem objektseitigen Ende des Objektivs, d.h. im Strahlengang vor der ersten Linse angeordnet sein kann. Des Weiteren kann an einem bildseitigen Ende des Objektivs, d.h. im Strahlengang hinter der siebten Linse, eine planparallele Platte angeordnet sein, welche bevorzugt als Sperrfilter für nicht sichtbares Licht (UV- oder IR-Licht) ausgebildet sein kann.
• Vorteilhafterweise ist die vierte Linse als Meniskuslinse ausgebildet. Dies hat einen vorteilhaften Einfluss auf die Korrektur des Astigmatismus.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfüllen die Brennweite f1 der ersten und die Brennweite der zweiten Linse die Bedingung $$\text{f}1<\left|\text{f}2\right|.$$

  

  Demnach besitzen die erste und die zweite Linse gemeinsam eine positive Brechkraft, was der Ausführung bei einem Achromaten entspricht. Die Brennweite der zweiten Linse ist üblicherweise negativ. Diese Brennweitenbedingung gewährleistet zusammen mit den vorstehend genannten bevorzugten Werten für die Abbe-Zahlen der ersten und zweiten Linse, dass die Achromasiebedingung, wonach sich die Quotienten aus Brechkraft und Abbe-Zahl der beiden Linsen zu Null addieren sollen, in sehr guter Näherung erfüllt wird. Dies hat zur Folge, dass die erste und die zweite Linse somit den paraxialen Farblängsfehler im Wesentlichen aufgrund der dispersiven Eigenschaften ihrer jeweiligen Gläser korrigieren.
• Vorteilhafterweise erfüllen die Brennweite f2 der zweiten Linse, die Brennweite f3 der dritten Linse und/oder die Gesamtbrennweite f des Objektivs zumindest eine der Bedingungen: $$\left|\text{f}2\right|>\text{f}3$$

  

  $$\mathrm{1,5}<\left|\text{f}2\right|/\text{f}<\mathrm{4,0}$$

  

  $$\mathrm{1,0}<\text{f}3/\text{f}<\mathrm{3,0.}$$

  
• Insbesondere hat die dritte Linse eine ähnliche Brechkraft wie die erste Linse. Aufgrund dieser Bedingungen können die erste bis dritte Linse auch als Bestandteile eines Apochromaten aufgefasst werden.
• Vorteilhafterweise erfüllt das Verhältnis der Brennweite f1 der ersten Linse zur Brennweite f3 der dritten Linse die Bedingung $$0.5<\text{f}1/\text{f}3<\mathrm{2.0.}$$

  
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfüllen die Brennweite f1 der ersten Linse, die Brennweite f4 der vierten Linse, die Brennweite f5 der fünften Linse, die Brennweite f6 der sechsten Linse, die Brennweite f7 der siebten Linse und/oder die Gesamtbrennweite f des Objektivs zumindest eine der Bedingungen: $$\text{f}1<\left|\text{f}4\right|$$

  

  $$\text{f}1<\text{f}5$$

  

  $$\text{f}1<\left|\text{f}6\right|$$

  

  $$\mathrm{1,0}<\text{f}1/\text{f}>\mathrm{2,0}$$

  

  $$-\mathrm{5,0}<\text{f}4/\text{f}<-\mathrm{2,0}$$

  

  $$\mathrm{3,0}<\text{f}6/\text{f}<\mathrm{7,0}$$

  

  $$-\mathrm{2,0}<\text{f7}/\text{f}<-\mathrm{0,8.}$$

  
• Die negative Brennweite der siebten Linse in ihrer Eigenschaft als letzte Linse des Objektivs dient der Bildfeldebnung und bewirkt zusätzlich eine Reduktion der Baulänge durch Verlagerung des hinteren Hauptpunktes nach vorne. Außerdem sorgt bevorzugt eine sogenannte „Gull-Wing“-Form der siebten Linse für eine Korrektur der Einfallswinkel der Hauptstrahlen auf einen in der Bildebene angeordneten Sensor.
• Vorteilhafterweise erfüllen die gemeinsame Brennweite f₁₂ der ersten Linse und der zweiten Linse die Gesamtbrennweite f des Objektivs die Bedingung $$\mathrm{0,8}<{\text{f}}_{\text{12}}/\text{f}<\mathrm{2,5.}$$

  
• Die Erfüllung dieser Bedingung trägt ebenfalls zu einer reduzierten Baulänge L bei.
• Vorteilhafterweise beträgt ein Hauptstrahlwinkel, welcher einem Einfallswinkel auf einen in der Bildebene angeordneten Sensor relativ zur Normalen entspricht, maximal 37,0° über das gesamte Bildfeld. Hierdurch kann das Objektiv in Verbindung mit Bildsensoren eingesetzt werden, bei denen jeweilige Mikrolinsen vor den einzelnen Sensorpixeln angeordnet sind.
• Ein Objektiv gemäß einer oder mehrerer der vorstehend genannten Ausführungsformen zeichnet sich aus durch
• - kompakte Abmessungen,
• - eine hohe Lichtstärke aufgrund des großen Öffnungsverhältnisses,
• - eine sehr gute Korrektur der chromatischen Bildfehler bereits innerhalb der ersten beiden Linsen und
• - dadurch bedingt verbesserte Möglichkeiten, weitere Bildfehler mit Hilfe von Asphären in den übrigen Linsen zu korrigieren.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, wobei einzelne Merkmale und/oder Merkmalsgruppen in geeigneter Weise - auch abweichend von den hier explizit erwähnten Merkmalskombinationen - miteinander kombiniert werden können.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
• 1 einen Linsenschnitt eines Objektivs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• 2 Diagramme der Aberrationen des Objektivs von 1;
• 3 ein Diagramm der sphärischen Aberration des Objektivs von 1;
• 4 Diagramme weiterer Aberrationen des Objektivs von 1;
• 5 ein Diagramm des Farblängsfehlers des Objektivs von 1;
• 6 einen Linsenschnitt eines Objektivs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• 7 Diagramme der Aberrationen des Objektivs von 6;
• 8 ein Diagramm der sphärischen Aberration des Objektivs von 6;
• 9 Diagramme weiterer Aberrationen des Objektivs von 6;
• 10 ein Diagramm des Farblängsfehlers des Objektivs von 6;
• 11 einen Linsenschnitt eines Objektivs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• 12 Diagramme der Aberrationen des Objektivs von 11;
• 13 ein Diagramm der sphärischen Aberration des Objektivs von 11;
• 14 Diagramme weiterer Aberrationen des Objektivs von 11;
• 15 ein Diagramm des Farblängsfehlers des Objektivs von 11.
• 1, 6 und 11 zeigen ein jeweiliges fotografisches Objektiv mit sieben refraktiven Linsen L1 bis L7gemäß drei verschiedenen Ausführungsbeispielen. Die Linsen L1 bis L7 sind in aufsteigender Reihenfolge in einer Lichtausbreitungsrichtung des Strahlengangs beginnend von der Objektseite zur Bildseite nummeriert. Relative Positionsangaben wie in „vor“ oder „hinter“ beziehen sich auf diese Reihenfolge.
• Die Objektive umfassen jeweils eine erste Linse L1 mit positiver Brechkraft, eine zweite Linse L2 mit negativer Brechkraft, eine dritte Linse L3 mit positiver Brechkraft, eine vierte Linse L4 mit negativer Brechkraft, eine fünfte Linse L5 mit positiver Brechkraft, eine sechste Linse L6, deren Brechkraft beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel positiv und beim dritten Ausführungsbeispiel negativ ist, und eine siebte Linse L7 mit negativer Brechkraft. Die erste Linse L1 ist von einer Aperturblende A umgeben, die sich annähernd auf der ersten Fläche der Linse L1 befindet. Hinter der siebten Linse L7 ist eine planparallele Platte P als Deckglas vorgesehen. Die planparallele Platte P kann als Sperrfilter für nicht sichtbares Licht (UV- und/oder IR-Licht) ausgebildet sein, so dass nur sichtbares Licht durchgelassen wird. Ein Bildsensor kann mit seiner Sensorebene S in der Brennebene B angeordnet sein.
• Die erste Linse L1 und die planparallele Platte sind aus Glas hergestellt, die zweite bis siebte Linse L2 bis L7 sind aus Kunststoff gefertigt. Das für die erste Linse L1 verwendete Glas weist eine Abweichung der relativen Teildispersion ΔP_g,_F von der Normalgeraden von +0.009 für das erste und das dritte Ausführungsbeispiel und von +0.019 für das zweite Anwendungsbeispiel auf.
• In den folgenden Tabellen sind detaillierte Konstruktionsdaten und optische Daten für die Linsenelemente des Objektivs angegeben. Die Daten beziehen sich auf die Flächen, die jeweilige Luft-Glas- bzw. Glas-Glas-Übergänge bezeichnen und von dem objektseitigen zu dem bildseitigen Ende in aufsteigender Reihe nummeriert sind. Somit bezeichnet Fläche 0 die Objektebene O in unendlicher Entfernung, Fläche 1 die wirksame Fläche der Aperturblende A, Fläche 2 die objektseitige Fläche der ersten Linse L1, Fläche 3 die bildseitige Fläche der ersten Linse L1 und so weiter. Die letzte Fläche 17 ist die bildseitige Fläche der planparallelen Platte P. Die Flächen 2 bis 15 weisen eine asphärische Krümmung auf. Die Brennweite f, die Blendenzahl f/#, die Baulänge L, die Bildhöhe und der halbe Bildwinkel sind ebenfalls in den jeweiligen Tabellen angegeben.
• Für eine Pfeilhöhe z einer jeweiligen Linsenfläche parallel zur optischen Achse in einem Punkt mit der Höhe h bezogen auf die optische Achse und senkrecht zu dieser gilt die folgende Asphärengleichung: $$z\left(h\right)=\frac{h^2/r0}{1+\sqrt{1-\left(1+k\right){\left(h/r0\right)}^2}}+a4\cdot h^4+a6\cdot h^6+\cdots +a16\cdot h^{16}$$

  

  wobei r0 der Scheitelkrümmungsradius, die k die konische Konstante und A4, A6, .... A16 die Asphärenkoeffizienten sind.
• In den nachfolgenden Tabellen sind für die jeweiligen Ausführungsbeispiele jeweils der Scheitelkrümmungsradius r0 (in Millimeter), die konische Konstante (KK) k, die Dicke d bzw. der Abstand zur nächsten Fläche entlang der optischen Achse, der Brechungsindex des jeweiligen optischen Materials, die Abbe-Zahl und die Brennweite (in mm) und für die Flächen 2 bis 15 die Asphärenkoeffizienten A4 bis A16 angegeben.
• Die Abbildungsfehler der Objektive gemäß den drei Ausführungsbeispielen lassen sich in Form eines Wellenfrontfehlers W(p, A) angeben, welcher durch eine Summe von orthogonalen Zernike-Standard-Polynomen Pi(p, A) (auch als „Pi“ geschrieben) und zugehörigen Koeffizienten Zi (auch als „Zi“ geschrieben) in der Form $$W\left(p,A\right)={\displaystyle \sum _{i=1}^{106}{Z}_i\cdot P_i\left(p,A\right)}$$

  

  beschrieben ist, wobei p der normierte radiale Abstand bzw. die normierte Pupillenkoordinate und A deren azimutaler Winkel ist. p kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen. W und Z_i werden in Koordinaten der Wellenlänge angegeben.
• In den jeweiligen Tabellen sind nur die Koeffizienten Z4, Z11, Z22, Z37, Z56, Z79 und Z106 für die jeweiligen rotationssymmetrischen Zernike-Polynome in der Zernike-Standard-Darstellung angegeben. Die übrigen Zernike-Koeffizienten sind 0, da lediglich der axiale Bildpunkt für ein Objekt im Unendlichen betrachtet wird. Die zugehörigen rotationssymmetrischen Standard-Zernike-Polynome Pi sind wie folgt definiert: $$P4=3^{1/2}\cdot \left(2p^2-1\right)$$

  

  $$P11=5^{1/2}\cdot \left(6p^4-6p^2+1\right)$$

  

  $$P22=7^{1/2}\cdot \left(20p^6-30p^4+12p^4-1\right)$$

  

  $$P37=9^{1/2}\cdot \left(70p^8-140p^6+90p^4-20p^2+1\right)$$

  

  $$P56={11}^{1/2}\cdot \left(252p^{10}-630p^8+560p^6-210p^4+30p^2-1\right)$$

  

  $$P79={13}^{1/2}\cdot \left(924p^{12}-2772p^{10}+3150p^8-1680p^8-1680p^6+420p^4-42p^2+1\right)$$

  

  $$\begin{array}{c}P106={15}^{1/2}\cdot (3432p^{14}-12012p^{12}+16632p^{10}-11550p^8+4200p^6-756p^4\\ +56p^2-1)\end{array}$$

  
• Erstes Ausführungsbeispiel:

• Brennweite f	4.65 mm
  Blendenzahl f/#	1.45
  Baulänge L	5.60 mm
  Bildhöhe	4.10 mm
  Halber Bildwinkel	40.0 °

  Fläche	Element	Radius r0	KK k	Dicke d	Brechungsindex	Abbe-Zahl	Brennweite
  0	Objekt	Plan		∞
  1	Blende	Plan		-0.705
  2	Linse 1	1.872	-0.27	0.954	1.5378	74.7	5.69
  3		3.944	0.00	0.292
  4	Linse 2	3.550	0.00	0.216	1.6707	19.2	-17.38
  5		2.661	0.00	0.098
  6	Linse 3	4.153	0.04	0.425	1.5449	55.9	7.58
  7		-1878.147	0.00	0.396
  8	Linse 4	-13.281	0.00	0.402	1.6707	19.2	-13.50
  9		29.656	-522.90	0.235
  10	Linse 5	-7.762	0.00	0.460	1.6613	20.4	16.36
  11		-4.644	-1.86	0.072
  12	Linse 6	2.304	0.00	0.548	1.5449	55.9	21.71
  13		2.619	0.00	0.385
  14	Linse 7	-45.558	0.00	0.209	1.6150	25.9	-5.54
  15		3.719	0.00	0.169
  16	Deckglas	Plan		0.210	1.5168	64.2	-
  17				0.521

  Fläche	a4	a6	a8	a10
  2	-1.327E-03	1.407E-02	-1.513E-02	1.011E-02
  3	-1.331E-02	-2.220E-04	7.955E-03	-9.670E-03
  4	-1.270E-01	3.874E-02	-2.893E-02	2.785E-02
  5	-1.383E-01	7.376E-02	-1.355E-01	1.348E-01
  6	-2.025E-02	6.622E-02	-1.808E-01	1.647E-01
  7	-1.047E-02	6.526E-03	1.553E-02	-5.700E-02
  8	-1.045E-01	-7.732E-03	3.767E-02	-1.053E-02
  9	-4.468E-02	-8.883E-02	1.095E-01	-7.834E-02
  10	1.622E-01	-1.765E-01	1.039E-01	-5.462E-02
  11	5.854E-02	9.342E-03	-4.248E-02	2.557E-02
  12	-1.432E-01	3.649E-02	-3.703E-02	2.475E-02
  13	-4.999E-02	-2.554E-02	1.504E-02	-3.541E-03
  14	-1.119E-01	6.644E-02	-1.892E-02	2.932E-03
  15	-1.485E-01	6.409E-02	-1.652E-02	2.509E-03

  Fläche	a12	a14	a16
  2	-3.299E-03	4.528E-04	0
  3	4.459E-03	-7.283E-04	0
  4	-1.230E-02	2.440E-03	-1.838E-04
  5	-5.826E-02	9.204E-03	7.971E-05
  6	-7.464E-02	1.462E-02	-5.364E-04
  7	4.248E-02	-1.408E-02	1.881E-03
  8	-3.480E-02	3.302E-02	-9.177E-03
  9	3.731E-02	-9.475E-03	9.436E-04
  10	2.099E-02	-4.803E-03	4.749E-04
  11	-7.770E-03	1.222E-03	-7.837E-05
  12	-8.065E-03	1.249E-03	-7.469E-05
  13	3.754E-04	-1.351E-05	-3.710E-07
  14	-2.542E-04	1.164E-05	-2.198E-07
  15	-2.224E-04	1.064E-05	-2.123E-07

  Zernike-Koeffizienten
  Z4	0.02259354
  Z11	0.04163554
  Z22	-0.03177698
  Z37	-0.01030995
  Z56	-0.00177185
  Z79	-0.00181112
  Z106	0.00405671

• Zweites Ausführungsbeispiel:

• Brennweite f	4.75 mm
  Blendenzahl f/#	1.45
  Baulänge L	5.60 mm
  Bildhöhe	4.12 mm
  Halber Bildwinkel	40.0 °

  Fläche	Element	Radius r0	KK k	Dicke d	Brechungsindex	Abbe-Zahl	Brennweite
  0	Objekt	Plan		∞
  1	Blende	Plan		-0.640
  2	Linse 1	2.037	-0.21	0.751	1.5927	67.0	6.45
  3		3.759	3.79	0.223
  4	Linse 2	2.657	-0.03	0.190	1.6707	19.2	-12.71
  5		1.971	0.00	0.095
  6	Linse 3	2.718	-1.96	0.604	1.5449	55.9	6.34
  7		11.572	0.00	0.474
  8	Linse 4	30.167	0.00	0.379	1.6707	19.2	-26.37
  9		11.157	-850.44	0.265
  10	Linse 5	-8.427	0.00	0.403	1.6613	20.4	309.4
  11		-8.257	-223.25	0.076
  12	Linse 6	2.336	0.00	0.531	1.5449	55.9	17.63
  13		2.835	0.11	0.437
  14	Linse 7	41.612	0.00	0.367	1.6150	25.9	-6.03
  15		3.415	-0.68	0.169
  16	Deckglas	Plan	0.00	0.210	1.5168	64.2	-
  17			0.00	0.425

  Fläche	a4	a6	a8	a10
  2	-3.79E-04	4.31E-03	-7.24E-03	3.16E-03
  3	-1.59E-02	-4.31E-03	-1.08E-02	4.10E-03
  4	-1.04E-01	8.20E-02	-9.84E-02	6.40E-02
  5	-1.50E-01	1.37E-01	-1.58E-01	9.96E-02
  6	-4.64E-02	9.97E-02	-1.43E-01	1.22E-01
  7	-8.31E-03	-5.13E-04	2.82E-02	-5.52E-02
  8	-5.77E-02	-7.72E-02	1.18E-01	-9.09E-02
  9	1.50E-02	-1.26E-01	1.05E-01	-5.33E-02
  10	1.24E-01	-1.39E-01	9.35E-02	-6.19E-02
  11	-2.83E-02	4.63E-02	-4.91E-02	2.57E-02
  12	-1.72E-01	6.56E-02	-5.31E-02	2.87E-02
  13	-8.13E-02	-7.96E-04	2.34E-03	1.86E-04
  14	-1.73E-01	7.93E-02	-1.94E-02	2.84E-03
  15	-1.64E-01	6.41E-02	-1.56E-02	2.36E-03

  Fläche	a12	a14	a16
  2	-3.78E-04	-3.69E-04	8.90E-05
  3	-1.53E-05	-1.80E-04	0.00E+00
  4	-1.58E-02	5.85E-05	3.31E-04
  5	-2.34E-02	-7.20E-04	6.05E-04
  6	-6.29E-02	1.90E-02	-2.37E-03
  7	5.13E-02	-2.54E-02	5.59E-03
  8	1.72E-02	1.10E-02	-4.67E-03
  9	1.21E-02	3.26E-04	-3.32E-04
  10	2.76E-02	-7.13E-03	7.98E-04
  11	-7.37E-03	1.10E-03	-6.75E-05
  12	-8.12E-03	1.15E-03	-6.56E-05
  13	-2.40E-04	4.22E-05	-2.41E-06
  14	-2.49E-04	1.20E-05	-2.48E-07
  15	-2.21E-04	1.18E-05	-2.69E-07

  Zernike-Koeffizienten
  Z4	0.04517135
  Z11	0.05512979
  Z22	-0.01687755
  Z37	-0.00821987
  Z56	-0.01754453
  Z79	0.00946136
  Z106	0.00708409

• Drittes Ausführungsbeispiel:

• Brennweite f	4.78 mm
  Blendenzahl f/#	1.45
  Baulänge L	5.60 mm
  Bildhöhe	4.13 mm
  Halber Bildwinkel	40.0 °

  Fläche	Element	Radius r0	KK k	Dicke d	Brechungsindex	Abbe-Zahl	Brennweite
  0	Objekt	Plan		∞
  1	Blende	Plan		-0.640
  2	Linse 1	2.054	0.000	0.680	1.5927	67.0	5.50
  3		4.854	-0.003	0.069
  4	Linse 2	2.457	0.000	0.197	1.6707	19.2	-9.68
  5		1.729	0.000	0.144
  6	Linse 3	3.504	0.002	0.645	1.5449	55.9	6.37
  7		41.031	4.722	0.242
  8	Linse 4	21.367	0.334	0.565	1.6355	23.97	-949.5
  9		20.544	0.534	0.340
  10	Linse 5	-4.671	-6.947	0.433	1.5449	55.9	5.98
  11		-1.986	-0.605	0.031
  12	Linse 6	-7.947	16.210	0.553	1.6355	23.97	-19.57
  13		-22.322	-37.502	0.497
  14	Linse 7	-4.300	-4.698	0.407	1.5094	56.47	-3.86
  15		3.764	-0.072	0.050
  16	Deckglas	Plan	0.000	0.210	1.5168	64.2	-
  17			0.000	0.540

  Fläche	a4	a6	a8	a10
  2	6.80E-04	-1.05E-03	4.78E-03	-5.43E-03
  3	1.83E-02	-3.68E-03	2.67E-03	1.06E-03
  4	-6.77E-02	8.27E-03	2.50E-02	-2.14E-02
  5	-9.56E-02	2.11E-02	8.88E-03	-8.11E-04
  6	1.87E-02	-2.82E-02	4.53E-02	-1.64E-02
  7	1.83E-02	-6.74E-02	1.35E-01	-1.33E-01
  8	-7.36E-02	2.22E-02	-6.15E-02	4.26E-02
  9	-8.03E-02	8. 67E-02	-1.60E-01	1.27E-01
  10	-8.72E-02	2.11E-01	-2.72E-01	1.83E-01
  11	1.07E-01	-6.24E-02	-4.40E-02	8.31E-02
  12	1.59E-01	-2.37E-01	1.46E-01	-5.17E-02
  13	5.13E-02	-8.21E-02	4.07E-02	-1.11E-02
  14	-8.77E-02	-6.89E-03	2.33E-02	-8.03E-03
  15	-1.12E-01	2.80E-02	-2.46E-03	-4.95E-04

  Fläche	a12	a14	a16
  2	2.57E-03	-4.60E-04	0.00E+00
  3	-5.51E-04	-1.97E-05	0.00E+00
  4	6.96E-03	-8.41E-04	0.00E+00
  5	-5.07E-03	1.16E-03	0.00E+00
  6	1.32E-03	4.27E-04	0.00E+00
  7	6.83E-02	-1.30E-02	0.00E+00
  8	-1.57E-02	1.58E-03	-1.13E-04
  9	-5.15E-02	7.07E-03	6.26E-04
  10	-6.34E-02	8.37E-03	3.31E-05
  11	-4.29E-02	9.29E-03	-7.31E-04
  12	1.06E-02	-1.39E-03	1.17E-04
  13	1.69E-03	-1.32E-04	3.98E-06
  14	1.24E-03	-9.33E-05	2.78E-06
  15	1.50E-04	-1.47E-05	5.19E-07

  Zernike-Koeffizienten
  Z4	-0.001123
  Z11	0.060063
  Z22	-0.067759
  Z37	-0.026434
  Z56	0.018399
  Z79	0.004181
  Z106	0.013461

• Nachfolgend werden verschiedene Bildfehler für die drei Ausführungsbeispiele angegeben.
• Die Queraberrationen ex, ey (in µm) für die normierten Pupillenkoordinaten x- und y-Richtung für den axialen Bildpunkt sind in 2 für das erste Ausführungsbeispiel, in 7 für das zweite Ausführungsbeispiel und in 12 für das dritte Ausführungsbeispiel wiedergegeben. Die Skalenendwerte der Queraberrationen ex, ey betragen jeweils +/- 50 µm.
• Die sphärische Längs-Aberration (in mm) in Abhängigkeit von der normierten Pupillenkoordinate ist in 3 für das erste Ausführungsbeispiel, in 8 für das zweite Ausführungsbeispiel und in 13 für das dritte Ausführungsbeispiel, jeweils für die Farben Rot (R), Blau (B) und Grün (G) wiedergegeben.
• Der Astigmatismus (in mm) in Abhängigkeit von dem halben Bildwinkel (als +Y bezeichnet, in Grad) und die Verzeichnung (in Prozent) in Abhängigkeit von dem halben Bildwinkel (in Grad) sind 4 für das erste Ausführungsbeispiel, 9 für das zweite Ausführungsbeispiel und 14 für das dritte Ausführungsbeispiel wiedergegeben.
• Der Farblängsfehler in Form einer Brennweitenverschiebung (in µm) in Abhängigkeit von der Wellenlänge (in µm) ist in 5 für das erste Ausführungsbeispiel, in 10 für das zweite Ausführungsbeispiel und in 15 für das dritte Ausführungsbeispiel wiedergegeben.
• Bezugszeichenliste

A

Aperturblende

B

Bildebene

O

Objektebene

P

planparallele Platte

S

Sensorebene

L1 - L7

erste bis siebte Linse

Claims (15)

1. Fotografisches Objektiv, umfassend wenigstens sechs und höchstens acht Linsen (L1 - L7), wobei die objektseitig gesehen erste Linse (L1) aus Glas hergestellt ist und eine positive Brechkraft, eine Abbe-Zahl größer oder gleich 55 und eine Abweichung der relativen Teildispersion von der Normalgeraden ΔPg,F zwischen 0,008 und 0,035 aufweist.
2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv wenigstens sieben Linsen (L1 - L7), bevorzugt genau sieben Linsen (L1 - L7), umfasst.
3. Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass neben der ersten aus Glas hergestellten Linse (L1) zumindest eine Mehrzahl der übrigen Linsen (L2 - L7), bevorzugt alle übrigen Linsen (L2 - L7), aus Kunststoff hergestellt sind.
4. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Linsen, bevorzugt die erste und die zweite Linse (L1, L2), besonders bevorzugt alle Linsen (L1 - L7), zumindest eine jeweilige asphärische Fläche aufweisen.
5. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbe-Zahl der ersten Linse (L1) größer oder gleich 65 ist, und/oder dass die Abbe-Zahl der ersten Linse (L1) kleiner oder gleich 85 ist.
6. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Linse (L2) eine Abbe-Zahl zwischen 13 und 33 aufweist, wobei bevorzugt eine Differenz zwischen der Abbe-Zahl der ersten Linse (L1) und der Abbe-Zahl der zweiten Linse (L2) zwischen 35 und 75, bevorzugt zwischen 46 und 75, beträgt.
7. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baulänge L und die Gesamtbrennweite f des Objektivs die Bedingung L/f < 1,25 erfüllen, und/oder dass der Quotient aus der Baulänge L und dem Durchmesser des Bildkreises kleiner oder gleich 0,7 ist.
8. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildwinkel größer oder gleich 80° und/oder die Blendenzahl kleiner als 1,5 ist.
9. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv in einer Reihenfolge von einem objektseitigen zu einem bildseitigen Ende im Anschluss an die erste Linse (L1) zumindest eine zweite Linse (L2) mit negativer Brechkraft, eine dritte Linse (L3) mit positiver Brechkraft, eine vierte Linse (L4) mit negativer Brechkraft, eine fünfte Linse (L5) mit positiver Brechkraft, eine sechste Linse (L6) mit positiver oder negativer Brechkraft und eine siebte Linse (L7) mit negativer Brechkraft umfasst.
10. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die vierte Linse (L4) als Meniskuslinse ausgebildet ist.
11. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite f1 der ersten Linse (L1) und die Brennweite f2 der zweiten Linse (L2) die Bedingung $$\text{f}1<\left|\text{f}2\right|$$

    

    erfüllen.
12. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite f2 der zweiten Linse (L2), die Brennweite f3 der dritten Linse (L3) und/oder die Gesamtbrennweite f des Objektivs zumindest eine der Bedingungen $$\left|\text{f}2\right|>\text{f}3$$

    

    $$\mathrm{1,5}<\left|\text{f}2\right|/\text{f}<\mathrm{4,0}$$

    

    $$\mathrm{1,0}<\text{f3/f}<\mathrm{3,0}$$

    

    erfüllen.
13. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite f1 der ersten Linse (L1), die Brennweite f4 der vierten Linse (L4), die Brennweite f5 der fünften Linse (L5), die Brennweite f6 der sechsten Linse (L6), die Brennweite f7 der siebten Linse (L7) und/oder die Gesamtbrennweite f des Objektivs zumindest eine der Bedingungen $$\text{f}1<\left|\text{f}4\right|$$

    

    $$\text{f}1<\text{f}5$$

    

    $$\text{f}1<\left|\text{f}6\right|$$

    

    $$\mathrm{1,0}<\text{f1/f}<\mathrm{2,0}$$

    

    $$-\mathrm{5,0}<\text{f4/f}<-\mathrm{2,0}$$

    

    $$\mathrm{3,0}<\text{f6/f}<\mathrm{7,0}$$

    

    $$-\mathrm{2,0}<\text{f7/f}<-\mathrm{0,8}$$

    

    erfüllen.
14. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Brennweite f₁₂ der ersten Linse (L1) und der zweiten Linse (L2) und die Gesamtbrennweite f des Objektivs die Bedingung $$\mathrm{0,8}<{\text{f}}_{\text{12}}\text{/f}<\mathrm{2,5}$$

    

    erfüllen.
15. Objektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptstrahlwinkel, welcher einem Einfallswinkel auf einen in der Bildebene angeordneten Sensor relativ zur Normalen entspricht, maximal 37,0° über das gesamte Bildfeld beträgt.