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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Makrolinsensystem geeignet für elektronische Kameras wie Digitalkameras, Videokameras, Übertragungskameras und Sicherheitskameras, und eine mit dem Makrolinsensystem ausgestattete Abbildungsvorrichtung.
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Stand der Technik
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Es existieren konventionelle Makrolinsensysteme mit Nahabstand-Abbildung bei Abbildungs-Vergrößerungs-Verhältnissen von ungefähr 1× als Hauptzweck.
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Diese Makrolinsensysteme sind in der Lage beim Abbilden eines Objekts im Unendlichen bis zu einem Objekt an einem nähesten Abstand, bei welchem das Abbildungs-Vergrößerungs-Verhältnis ungefähr 1× beträgt kontinuierlich zu fokussieren. Die Makrolinsensysteme sind ausgelegt, um während der Abbildung von Objekten bei nahen Abständen hohe optische Performanz zu erreichen.
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Allgemein wird die Floating-Focus-Methode, in welcher zwei oder mehr Linsengruppen während den Fokussierungsoperationen bewegt werden, verwendet, um Variationen der Aberration, die die Fokussierungsoperationen begleiten, zu unterdrücken.
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Üblicherweise wurde die Fokussierungsoperation vom Frontfokussierungstyp, in welchem die am weitesten objektseitig gelegene Linsengruppe nach vorne bewegt wird, verwendet. In dem Fall, wenn ein Objekt an einem nähesten Abstand abgebildet wird, wird sich jedoch das Objektiv dem Objekt annähern, wodurch sich die Funktionsfähigkeit verschlechtert. Zusätzlich wird in dem Fall dass eine erste Linsengruppe mit großem Durchmesser bewegt wird, eine Hochgeschwindigkeitsfokussierung schwierig, da das Gewicht der ersten Linsengruppe groß ist. Zusätzlich bestand das Problem, dass in dem Fall, wenn eine Nahabstand-Abbildung bei einer Vergrößerung von ungefähr 1× durchgeführt wird, Farblängsfehler (longitudinal chromatic aberrations) groß werden.
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In jüngster Zeit wurden Abbildungslinsen verwendet, die die Floating-Focus-Methode anwenden, in welcher eine erste Linsengruppe feststeht und Fokussierungsoperationen durchgeführt werden, indem eine Vielzahl anderer Linsengruppen bewegt werden. Weitere Fokussierungsmethoden, die drei oder mehr Linsengruppen bewegen, um Variationen der Aberration aufgrund von Fokussierungsoperationen weiter zu unterdrücken, wurden in Patentdokumenten 1 und 2 vorgeschlagen.
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[Dokumente des Stands der Technik]
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[Patentdokumente]
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- [Patentdokument 1] Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2012-058682
- [Patentdokument 2] Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2011-048232
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die in Patentdokument 1 offenbarte Fokussierungsmethode benötigt eine große Anzahl von Linsen, was darin resultiert, dass das Gewicht des Linsensystems selbst groß wird, was ungünstig unter dem Gesichtspunkt der Tragbarkeit ist.
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Die in Patentdokument 2 offenbarte Fokussierungsmethode verwendet ein Linsensystem mit einer kleinen Anzahl von Linsen und ist relativ leicht, kann jedoch nicht als kompakt bezeichnet werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Miniatur-Makrolinsensystem zu schaffen mit einer Abbildungsvergrößerung von ungefähr 1×, das chromatische Aberrationen (chromatic aberrations) auch beim Abbilden bei nahen Abständen günstig korrigiert, sowie eine mit dem Makrolinsensystem ausgestattete Abbildungsvorrichtung.
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Ein erfindungsgemäßes Makrolinsensystem besteht, in dieser Reihenfolge ausgehend von einer Objektseite, im Wesentlichen aus:
einer ersten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft;
einer zweiten Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft;
einer dritten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft;
einer vierten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft;
einer fünften Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft; und
einer sechsten Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft; und ist dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Linsengruppe im Wesentlichen aus drei Linsen besteht; und
die zweite Linsengruppe, die vierte Linsengruppe und die fünfte Linsengruppe beim Fokussieren von einem Objekt im Unendlichen zu einem Objekt an einem nähesten Abstand, in die Richtung deren optischen Achsen, unabhängig voneinander bewegt werden.
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In dem erfindungsgemäßen Makrolinsensystem ist es bevorzugt, wenn eine Konfiguration angenommen wird, in der:
die erste Linsengruppe, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, im Wesentlichen aus einer Kittlinse, die im Wesentlichen aus einer negativen Linse und einer positiven Linse mit einer konvexen Kittoberfläche besteht, und einer positiven Linse besteht.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die erste Linsengruppe wenigstens genau eine positive Linse aufweist; und
wenigstens genau eine positive Linse die folgenden Bedingungsformeln (1) und (2) erfüllt: N1d < 1,60 (1) 60,0 < ν1d (2) wobei N1d den Brechungsindex der positiven Linse in der ersten Linsengruppe bezüglich der d-Linie bezeichnet und ν1d die Abbezahl der positiven Linse in der ersten Linsengruppe bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die zweite Linsengruppe eine Kittlinse aufweist, die durch eine negative Linse und eine positive Linse ausgebildet wird, und die folgende Bedingungsformel (3) erfüllt: 25,0 < ν2dn – ν2dp (3) wobei ν2dp die Abbezahl der positiven Linse, die die Kittlinse der zweiten Linsengruppe ausbildet, bezüglich der d-Linie bezeichnet und ν2dn die Abbezahl der negativen Linse, die die Kittlinse der zweiten Linsengruppe ausbildet, bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die dritte Linsengruppe aus einer einzelnen positiven Linse gebildet wird und die folgende Bedingungsformel (4) erfüllt: ν3d < 30,0 (4) wobei ν3d die Abbezahl der positiven Linse der dritten Linsengruppe (G3) bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (5) erfüllt: 0,5 < f3/f < 1,0 (5) wobei f die Brennweite bezeichnet, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert wird, und f3 die Brennweite der dritten Linsengruppe bezeichnet.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
wenigstens genau eine Oberfläche innerhalb der ersten Linsengruppe asphärisch ist.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
wenigstens genau eine Oberfläche innerhalb der zweiten Linsengruppe asphärisch ist.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (6) erfüllt: 1,0 < f4/f < 2,0 (6) wobei f die Brennweite bezeichnet, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert wird, und f4 die Brennweite der vierten Linsengruppe bezeichnet.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die vierte Linsengruppe und die fünfte Linsengruppe beim Fokussieren von einem Objekt im Unendlichen zu einem Objekt an einem nähesten Abstand, entlang deren optischen Achsen auf die Objektseite zu bewegt werden; und
das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (7) erfüllt: 0,7 < D4/D5 < 1,5 (7) wobei D4 den Umfang der Fokussierungsbewegung der vierten Linsengruppe von einem Zustand, in dem ein Objekt im Unendlichen im Fokus ist, zu einem Zustand, in dem ein Objekt an einem nähesten Abstand im Fokus ist, bezeichnet und D5 den Umfang der Fokussierungsbewegung der fünften Linsengruppe von einem Zustand, in dem ein Objekt im Unendlichen im Fokus ist, zu einem Zustand, in dem ein Objekt an einem nähesten Abstand im Fokus ist, bezeichnet.
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Es ist bevorzugt, wenn:
die vierte Linsengruppe an der der Objektseite nächstliegenden Seite eine Kittlinse aufweist, die durch eine negative Linse und eine positive Linse ausgebildet wird.
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In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (8) erfüllt: 20 < ν4dp – ν4dn (8) wobei ν4dp die Abbezahl der positiven Linse, die die Kittlinse der vierten Linsengruppe (G4) ausbildet, bezüglich der d-Linie bezeichnet und ν4dn die Abbezahl der negativen Linse, die die Kittlinse der vierten Linsengruppe (G4) ausbildet, bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Es ist bevorzugt, wenn:
der Abstand zwischen der vierten Linsengruppe und der fünften Linsengruppe beim Fokussieren von einem Objekt im Unendlichen zu einem Objekt an einem nähesten Abstand zunimmt und dann abnimmt.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die vierte Linsengruppe zwei positive Linsen aufweist; und
das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (9) erfüllt: 60,0 < ν4d (9) wobei ν4d die durchschnittliche Abbezahl der positiven Linsen in der vierten Linsengruppe bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Es ist bevorzugt, wenn:
die Gesamtanzahl der Linsen, die die Linsengruppen bilden, die sich während Fokussierungsoperationen bewegen, 7 oder weniger beträgt.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die erste Linsengruppe wenigstens genau eine positive Linse aufweist; und
wenigstens genau eine positive Linse die folgenden Bedingungsformeln (1) und (2-1) erfüllt: N1d < 1,60 (1) 65,0 < ν1d (2-1).
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die zweite Linsengruppe eine Kittlinse aufweist, die durch eine negative Linse und eine positive Linse ausgebildet wird, und die folgende Bedingungsformel (3-1) erfüllt: 30,0 < ν2dn – ν2dp (3-1).
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die dritte Linsengruppe aus einer einzelnen positiven Linse gebildet ist und die folgende Bedingungsformel (4-1) erfüllt: ν3d < 25,0 (4-1).
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Es ist bevorzugt, wenn:
das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (5-1) erfüllt, besonders bevorzugt die folgende Bedingungsformel (5-2): 0,6 < f3/f < 0,9 (5-1) 0,65 < f3/f < 0,8 (5-2).
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (6-1) erfüllt: 1,1 < f4/f < 1,8 (6-1).
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die vierte Linsengruppe und die fünfte Linsengruppe beim Fokussieren von einem Objekt im Unendlichen zu einem Objekt an einem nähesten Abstand, entlang deren optischen Achsen auf die Objektseite zu bewegt werden; und
das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (7-1) erfüllt, besonders bevorzugt die folgende Bedingungsformel (7-2): 0,8 < D4/D5 < 1,3 (7-1) 0,9 < D4/D5 < 1,1 (7-2).
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn:
die zweite Linsengruppe eine Kittlinse aufweist, die durch eine negative Linse und eine positive Linse ausgebildet wird, und die folgende Bedingungsformel (8-1) erfüllt, besonders bevorzugt die folgende Bedingungsformel (8-2): 25 < ν4dp – ν4dn (8-1) 30 < ν4dp – ν4dn (8-2).
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Eine erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, das sie mit dem erfindungsgemäßen Makrolinsensystem ausgestattet ist.
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Es ist anzumerken, dass der Ausdruck ”besteht im Wesentlichen aus” bedeutet, dass das Makrolinsensystem zusätzlich zu den oben als Bestandteil erwähnten Linsen, auch Linsen, die praktisch keine Brechkraft aufweisen, andere optische Elemente als Linsen wie eine Blende, eine Maske, eine Glasabdeckung und ein Filter, mechanische Komponenten wie Linsenflansche, einen Linsentubus, ein Bildgebungselement, und einen Kameraverwacklungs-Korrekturmechanismus umfassen kann.
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Zusätzlich werden die Oberflächenformen und Vorzeichen der Brechkräfte der Linsen in dem achsnahen (paraxialen) Bereich betrachtet, wenn asphärische Oberflächen umfasst sind.
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Das erfindungsgemäße Makrolinsensystem besteht, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, im Wesentlichen aus: der ersten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft; der zweiten Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft; der dritten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft; der vierten Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft; der fünften Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft und der sechsten Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft; und ist dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Linsengruppe im Wesentlichen aus drei Linsen besteht; und die zweite Linsengruppe, die vierte Linsengruppe und die fünfte Linsengruppe beim Fokussieren von einem Objekt im Unendlichen zu einem Objekt an einem nähesten Abstand, in die Richtung deren optischen Achsen, unabhängig voneinander bewegt werden. Daher kann das Makrolinsensystem miniaturisiert werden und ist in der Lage chromatische Aberrationen auch beim Abbilden bei nahen Abständen günstig zu korrigieren.
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Die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung ist mit dem erfindungsgemäßen Makrolinsensystem ausgestattet. Daher kann die Abbildungsvorrichtung miniaturisiert werden und ist in der Lage Bilder mit hoher Bildqualität zu erzielen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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[1] Eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration eines Makrolinsensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (entsprechend Beispiel 1) illustrieren.
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[2] Ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (entsprechend Beispiel 1) während einer Fokussierungsoperation illustriert
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[3] Eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration eines Makrolinsensystems gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[4] Ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung während einer Fokussierungsoperation illustriert
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[5] Eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration eines Makrolinsensystems gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[6] Ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung während einer Fokussierungsoperation illustriert
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[7] Eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration eines Makrolinsensystems gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[8] Ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung während einer Fokussierungsoperation illustriert
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[9] Eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration eines Makrolinsensystems gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[10] Ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung während einer Fokussierungsoperation illustriert
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[11] Eine Sammlung von Diagrammen (A bis L), die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[12] Eine Sammlung von Diagrammen (A bis L), die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[13] Eine Sammlung von Diagrammen (A bis L), die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[14] Eine Sammlung von Diagrammen (A bis L), die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[15] Eine Sammlung von Diagrammen (A bis L), die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[16A] Eine Sammlung von schematischen Diagrammen, die eine Abbildungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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[16B] Eine Sammlung von schematischen Diagrammen, die eine Abbildungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren detailliert beschrieben. 1 ist eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration eines Makrolinsensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren, und 2 ist ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems illustriert. Das in 1 und 2 illustrierte Makrolinsensystem weist die gleiche Konfiguration auf, wie das Makrolinsensystem von Beispiel 1, das später beschrieben wird. In 1 und 2 ist die linke Seite die Objektseite und die rechte Seite ist die Bildseite.
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Wie in 1 und 2 illustriert weist das Makrolinsensystem, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite entlang einer optischen Achse Z, eine erste Linsengruppe G1 mit einer positiven Brechkraft, eine zweite Linsengruppe G2 mit einer negativen Brechkraft, eine dritte Linsengruppe G3 mit einer positiven Brechkraft, eine Aperturblende St, eine vierte Linsengruppe G4 mit einer positiven Brechkraft, eine fünfte Linsengruppe G5 mit einer positiven Brechkraft und eine sechste Linsengruppe G6 mit einer negativen Brechkraft auf. Das Makrolinsensystem ist derart konfiguriert, dass die zweite Linsengruppe G2, die vierte Linsengruppe G4 und die fünfte Linsengruppe G5 beim Fokussieren von einem Objekt im Unendlichen zu einem Objekt an einem nähesten Abstand, entlang der Richtung deren optischen Achsen, unabhängig voneinander bewegt werden. Es ist anzumerken, dass die Aperturblende St in den Zeichnungen nicht notwendigerweise die Größe oder die Form derselben darstellt, sondern die Position der Blende entlang der optischen Achse Z angibt.
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Wenn das Makrolinsensystem an einer Abbildungsvorrichtung angebracht wird, ist es bevorzugt eine Glasabdeckung, ein Prisma, und verschiedene Filter, wie ein Infrarotstrahl-Abschneide-Filter und ein Tiefpassfilter, zwischen dem optischen System und der Abbildungsoberfläche Sim vorzusehen. Daher illustriert 1 ein Beispiel, in dem ein planparalleles optisches Glied PP zwischen dem Linsensystem und der Abbildungsoberfläche Sim vorgesehen ist, das die Anordnung derartiger Filter in Betracht zieht.
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Es können Variationen der Aberration während Fokussierungsoperationen unterdrückt werden und eine günstige Bildfokussierungsperformanz kann erreicht werden durch Konfigurieren des Makrolinsensystems mit sechs Gruppen welche, in der Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, positiv, negativ, positiv, positiv, positiv und negativ sind und durch unabhängiges Bewegen der zweiten Linsengruppe G2, der vierten Linsengruppe G4 und der fünften Linsengruppe 5G in die Richtung deren optischen Achsen während Fokussierungsoperationen, wie oben beschrieben.
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Zusätzlich können durch Ausbilden der ersten Linsengruppe G1 mit drei Linsen L11 bis L13 die Anzahl der Linsen mit großen Außendurchmessern in der ersten Linsengruppe G1 vermindert werden, was zu Miniaturisierung, Kostenreduzierung und Gewichtsreduzierung beiträgt.
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In dem Makrolinsensystem der vorliegenden Ausführungsform ist es bevorzugt wenn die erste Linsengruppe G1, in dieser Reihenfolge ausgehend von der Objektseite, aus einer Kittlinse, die durch eine negative Linse L11 und eine positive Linse L12 mit einer zur Objektseite gerichteten konvexen Kittoberfläche ausgebildet ist, und einer positiven Linse 13L gebildet ist. Durch Vorsehen einer solchen Kittlinse können axiale chromatische Aberrationen (axial chromatic aberrations) über einen gesamten Schirm unterdrückt werden. Zusätzlich können sphärische Aberrationen durch Vorsehen der positiven Linse L13 unterdrückt werden.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die erste Linsengruppe wenigstens eine positive Linse aufweist und wenn wenigstens eine positive Linse die folgenden Bedingungsformeln (1) und (2) erfüllt. Bedingungsformeln (1) und (2) sind Formeln, die sich auf den Brechungsindex und die Abbezahl der positiven Linse der ersten Linsengruppe G1 beziehen. Wenn die positive Linse die Bedingungsformeln (1) und (2) erfüllt, wird es möglich eine gut ausbalancierte Korrektur von chromatischen Aberrationen beim Abbilden von Objekten im Unendlichen und beim Abbilden von Objekten an nähesten Abständen durchzuführen. Es ist anzumerken, dass noch günstigere Eigenschaften erhalten werden können, wenn die positive Linse Bedingungsformeln (1) und (2-1) erfüllt. N1d < 1,60 (1) 60,0 < ν1d (2) 65,0 < ν1d (2-1) wobei N1d den Brechungsindex der positiven Linse in der ersten Linsengruppe bezüglich der d-Linie bezeichnet und ν1d die Abbezahl der positiven Linse in der ersten Linsengruppe bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Zusätzlich ist es bevorzugt wenn die zweite Linsengruppe eine Kittlinse aufweist, die durch eine negative Linse und eine positive Linse ausgebildet wird, und die folgende Bedingungsformel (3) erfüllt. Bedingungsformel (3) bezieht sich auf die Abbezahl der Kittlinse in der zweiten Linsengruppe G2. Wenn die zweite Linsengruppe Bedingungsformel (3) erfüllt, wird es möglich eine gut ausbalancierte Korrektur von chromatischen Aberrationen beim Abbilden von Objekten im Unendlichen und beim Abbilden von Objekten bei nahen Abständen durchzuführen. Es ist anzumerken, dass noch günstigere Eigenschaften erhalten werden können, wenn die zweite Linsengruppe Bedingungsformel (3-1) erfüllt. 25,0 < ν2dn – ν2dp (3) 30,0 < ν2dn – ν2dp (3-1) wobei ν2dp die Abbezahl der positiven Linse, die die Kittlinse der zweiten Linsengruppe ausbildet, bezüglich der d-Linie bezeichnet und ν2dn die Abbezahl der negativen Linse, die die Kittlinse der zweiten Linsengruppe ausbildet, bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Zusätzlich ist es bevorzugt wenn die dritte Linsengruppe aus einer einzelnen positiven Linse gebildet wird und die folgende Bedingungsformel (4) erfüllt. Bedingungsformel (4) bezieht sich auf die Abbezahl der positiven Linse in der dritten Linsengruppe G3. Wenn die dritte Linsengruppe Bedingungsformel (4) erfüllt, wird es möglich eine gut ausbalancierte Korrektur von chromatischen Aberrationen beim Abbilden von Objekten im Unendlichen und beim Abbilden von Objekten bei nahen Abständen durchzuführen. Es ist anzumerken, dass noch günstigere Eigenschaften erhalten werden können, wenn die dritte Linsengruppe Bedingungsformel (4-1) erfüllt. ν3d < 30,0 (4) ν3d < 25,0 (4-1) wobei ν3d die Abbezahl der positiven Linse der dritten Linsengruppe bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Zusätzlich ist es bevorzugt wenn das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (5) erfüllt. Bedingungsformel (5) bezieht sich auf die Brechkraft der dritten Linsengruppe G3. Es kann verhindert werden, dass die Brechkraft der dritten Linsengruppe G3 zu stark wird und sphärische Aberrationen können günstig korrigiert werden, wenn die Brechkraft der dritten Linsengruppe G3 nicht kleiner als die untere Grenze von Bedingungsformel (5) ist. Wenn die Brechkraft der dritten Linsengruppe G3 die obere Grenze von Bedingungsformel (5) nicht überschreitet, kann zusätzlich verhindert werden, dass die Brechkraft der dritten Linsengruppe G3 zu schwach wird, und die Außendurchmesser der sich bewegenden Linsengruppen können klein gehalten werden, was in Gewichtsreduzierung und Hochgeschwindigkeits-Fokussierungsoperationen resultiert. Es ist anzumerken, dass noch günstigere Eigenschaften erhalten werden können, wenn die folgende Bedingungsformel (5-1) und besonders bevorzugt Bedingungsformel (5-2) erfüllt wird. 0,5 < f3/f < 1,0 (5) 0,6 < f3/f < 0,9 (5-1) 0,65 < f3/f < 0,8 (5-2) wobei f die Brennweite bezeichnet, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert wird, und f3 die Brennweite der dritten Linsengruppe bezeichnet.
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Zusätzlich wird eine günstige Korrektur von Aberrationen möglich ohne die Anzahl der Linsen zu erhöhen indem wenigstens eine Oberfläche innerhalb der ersten Linsengruppe und innerhalb der zweiten Linsengruppe asphärisch ausgebildet wird, was zu Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung des Abbildungsobjektivsystems beiträgt.
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Zusätzlich ist es bevorzugt wenn das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (6) erfüllt. Bedingungsformel (6) bezieht sich auf die Brechkraft der vierten Linsengruppe G4. Wenn die Brechkraft der vierten Linsengruppe G4 nicht kleiner als die untere Grenze von Bedingungsformel (6) ist, kann verhindert werden, dass die Brechkraft der vierten Linsengruppe G4 zu stark wird und Variationen der Aberrationen können unterdrückt werden. Wenn die Brechkraft der vierten Linsengruppe G4 die obere Grenze von Bedingungsformel (6) nicht überschreitet, kann zusätzlich verhindert werden, dass die Brechkraft der vierten Linsengruppe G4 zu schwach wird, und der Bewegungsumfang während Fokussierungsoperationen kann reduziert werden, was in einer Verkürzung der Gesamtlänge des Linsensystems resultiert. Es ist anzumerken, dass noch günstigere Eigenschaften erhalten werden können, wenn Bedingungsformel (6-1) erfüllt wird. 1,0 < f4/f < 2,0 (6) 1,1 < f4/f < 1,8 (6-1) wobei f die Brennweite bezeichnet, wenn auf ein Objekt im Unendlichen fokussiert wird, und f4 die Brennweite der vierten Linsengruppe bezeichnet.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die vierte Linsengruppe und die fünfte Linsengruppe beim Fokussieren von einem Objekt im Unendlichen zu einem Objekt an einem nähesten Abstand, entlang deren optischen Achsen auf die Objektseite zu bewegt werden und wenn das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (7) erfüllt. Bedingungsformel (7) bezieht sich auf die Bewegungsumfänge der vierten Linsengruppe G4 und der fünften Linsengruppe G5 während Fokussierungsoperationen. Axiale chromatische Aberrationen können günstig korrigiert werden, wenn die Bewegungsumfänge Bedingungsformel (7) erfüllen. Es ist anzumerken, dass noch günstigere Eigenschaften erhalten werden können, wenn die Bewegungsumfänge die folgende Bedingungsformel (7-1) und besonders bevorzugt Bedingungsformel (7-2) erfüllen. 0,7 < D4/D5 < 1,5 (7) 0,8 < D4/D5 < 1,3 (7-1) 0,9 < D4/D5 < 1,1 (7-2) wobei D4 den Umfang der Fokussierungsbewegung der vierten Linsengruppe von einem Zustand, in dem ein Objekt im Unendlichen im Fokus ist, zu einem Zustand, in dem ein Objekt an einem nähesten Abstand im Fokus ist, bezeichnet und D5 den Umfang der Fokussierungsbewegung der fünften Linsengruppe von einem Zustand, in dem ein Objekt im Unendlichen im Fokus ist, zu einem Zustand, in dem ein Objekt an einem nähesten Abstand im Fokus ist, bezeichnet.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die vierte Linsengruppe an der der Objektseite nächstliegenden Seite eine Kittlinse aufweist, die durch eine negative Linse und eine positive Linse ausgebildet wird. Dadurch können longitudinale chromatische Aberrationen (Farblängsfehler, longitudinal chromatic aberration), die entstehen wenn sich der Objektabstand ändert, günstig korrigiert werden.
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In diesem Fall ist es bevorzugt wenn das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (8) erfüllt. Bedingungsformel (8) bezieht sich auf die Abbezahlen der Linsen, die die Kittlinse in der vierten Linsengruppe G4 ausbilden. Axiale chromatische Aberrationen können, vom Abbilden eines Objekts im Unendlichen bis zum Abbilden eines Objekts an einem nähesten Abstand, günstig korrigiert werden, wenn die Abbezahlen der Linsen Bedingungsformel (8) erfüllen. Es ist anzumerken, dass noch günstigere Eigenschaften erhalten werden können, wenn die Abbezahlen die folgende Bedingungsformel (8-1) und besonders bevorzugt Bedingungsformel (8-2) erfüllen. 20 < ν4dp – ν4dn (8) 25 < ν4dp – ν4dn (8-1) 30 < ν4dp – ν4dn (8-2) wobei ν4dp die Abbezahl der positiven Linse, die die Kittlinse der vierten Linsengruppe ausbildet, bezüglich der d-Linie bezeichnet und ν4dn die Abbezahl der negativen Linse, die die Kittlinse der vierten Linsengruppe ausbildet, bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Es ist bevorzugt, wenn der Abstand zwischen der vierten Linsengruppe und der fünften Linsengruppe beim Fokussieren von einem Objekt im Unendlichen zu einem Objekt an einem nähesten Abstand zunimmt und dann abnimmt. Dadurch kann über den gesamten Bereich von einem Objekt im Unendlichen zu einem Objekt an einem nähesten Abstand Bildfeldwölbung (field curvature) günstig korrigiert werden.
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Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die vierte Linsengruppe zwei positive Linsen aufweist und wenn das Makrolinsensystem die folgende Bedingungsformel (9) erfüllt. Bedingungsformel (9) bezieht sich auf die Abbezahl der positiven Linsen der vierten Linsengruppe G4. Axiale chromatische Aberrationen und chromatische Aberrationen der Vergrößerung von Objekten bei nahen Abständen können günstig korrigiert werden, wenn die Abbezahlen der positiven Linsen der vierten Linsengruppe G4 Bedingungsformel (9) erfüllen. 60,0 < ν4d (9) wobei ν4d die durchschnittliche Abbezahl der positiven Linsen in der vierten Linsengruppe bezüglich der d-Linie bezeichnet.
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Es ist bevorzugt, wenn die Gesamtanzahl der Linsen, die die Linsengruppen bilden, die sich während Fokussierungsoperationen bewegen, 7 oder weniger beträgt. Dadurch kann das Gewicht der sich bewegenden Linsen reduziert werden, was zu Hochgeschwindigkeits-Fokussierungsoperationen beiträgt
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In dem vorliegenden Makrolinsensystem ist ein am weitesten objektseitig anzuordnendes, spezifisch bevorzugtes Material Glas. Alternativ kann ein transparentes Keramikmaterial verwendet werden.
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Zusätzlich ist es, wenn das vorliegende Makrolinsensystem in rauen Umgebungen verwendet werden soll, bevorzugt wenn ein Mehrlagen-Schutzbeschichtungsfilm vorgesehen wird. Weiterhin kann zusätzlich zu der Schutzbeschichtung eine Antireflexionsbeschichtung zur Reduzierung von Doppelbildern (ghost light) oder Ähnlichem während der Verwendung, aufgebracht werden.
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In dem in 1 illustrierten Beispiel, ist das optische Glied PP zwischen dem Linsensystem und der Abbildungsoberfläche Sim vorgesehen. Alternativ können verschiedene Filter, wie ein Tiefpassfilter oder Filter, die spezifische Wellenlängenbänder abschneiden, anstatt zwischen dem Linsensystem und der Abbildungsoberfläche Sim vorgesehen zu sein, zwischen den Linsen vorgesehen werden. Als weitere Alternative können Beschichtungen, die die gleichen Funktionen wie die verschiedenen Filter aufweisen, auf die Oberflächen der Linsen aufgebracht werden.
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Nachfolgend werden die numerischen Werte von Beispielen des erfindungsgemäßen Makrolinsensystems beschrieben.
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Zunächst wird das Makrolinsensystem von Beispiel 1 beschrieben. 1 ist eine Sammlung von Schnittansichten, die die Linsenkonfiguration des Makrolinsensystems von Beispiel l illustrieren, und 2 ist ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems von Beispiel 1 illustriert. Es ist anzumerken, dass das optische Glied PP in 1 und 2, sowie in den 3 bis 10, die den später zu beschreibenden Beispielen 2 bis 5 entsprechen, illustriert wird. In diesen Zeichnungen ist die linke Seite die Objektseite, die rechte Seite ist die Bildseite und die darin illustrierten Aperturblenden St stellen nicht notwendigerweise Größe oder Form derselben dar, sondern geben die Positionen der Blenden entlang der optischen Achse Z an.
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Grundlegende Linsendaten des Makrolinsensystems von Beispiel 1 sind in Tabelle 1 gezeigt, Daten bezüglich verschiedener Faktoren sind in Tabelle 2 gezeigt, Daten, die sich auf Abstände zwischen den sich bewegenden Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 3 gezeigt, und Daten, die sich auf asphärische Koeffizienten beziehen, sind in Tabelle 4 gezeigt. Nachfolgend werden die Symbole in den Tabellen mit Bezug auf diejenigen von Beispiel 1 beschrieben. Das gleiche gilt grundsätzlich auch für Tabellen bezüglich Beispielen 2 bis 5.
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In den Linsendaten der Tabelle 1 sind Oberflächennummern i (i = 1, 2, 3, ...) die sequenziell zunehmen, wobei die am weitesten objektseitig liegende Oberfläche der Bestandselemente mit 1 bezeichnet wird, in der Spalte Si aufgelistet; die Krümmungsradien der i-ten Oberflächen sind in der Spalte Ri aufgelistet; und Abstände zwischen einer i-ten Oberfläche und einer (i + 1)-ten Oberfläche sind in der Spalte Di aufgelistet. Zusätzlich sind Brechungsindizes bezüglich der d-Linie (Wellenlänge: 587,6 nm) der optischen Elemente j (j = 1, 2, 3, ...) die sequenziell zunehmen, wobei das am weitesten objektseitig liegende optische Element mit 1 bezeichnet wird, in der Spalte Ndj aufgelistet; und die Abbezahlen bezüglich der d-Linie (Wellenlänge: 587,6 nm) der j-ten optischen Elemente sind in Spalte vdj aufgelistet.
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Es ist anzumerken, dass die Vorzeichen der Krümmungsradien in Fällen positiv sind, in denen die Oberflächenformen zur Objektseite hin konvex sind, und negativ in Fällen, in denen die Oberflächenformen zur Objektseite hin konkav sind. Die grundlegenden Linsendaten umfassen auch Daten hinsichtlich der Aperturblende St und des optischen Glieds PP. Das Wort (Blende) ist zusammen mit der Oberflächennummer in der Reihe der Spalte Si angegeben, die der Aperturblende St entspricht. Zusätzlich ist DD[i] in den Reihen der Spalte Di angegeben, die Oberflächenabständen entsprechen, die sich bei Vergrößerungsveränderung verändern. Zusätzlich gibt der Wert in der untersten Reihe von Spalte Di den Abstand zwischen der bildseitigen Oberfläche des optischen Glieds PP und der Abbildungsoberfläche Sim an.
-
Brennweiten f, Rückfokuswerte Bf, F-Zahl F no. und volle Blickwinkel 2ω sind für einen Zustand wenn ein Objekt im Unendlichen abgebildet wird, für einen Zustand wenn ein Objekt an einem mittleren Abstand abgebildet wird und für einen Zustand wenn ein Objekt an einem nähesten Abstand abgebildet wird als die Daten bezüglich Faktoren in Tabelle 2 aufgelistet.
-
In den grundlegenden Linsendaten, den Daten bezüglich der Faktoren und den Daten, die sich auf die Abstände zwischen den sich bewegenden Oberflächen beziehen, wird Grad als Winkeleinheit und mm als Längeneinheit verwendet. Da optische Systeme proportional vergrößert oder verkleinert und verwendet werden können, können jedoch andere geeignete Einheiten verwendet werden.
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In den Linsendaten von Tabelle 1 ist die Markierung ”*” Oberflächennummern, die asphärischen Oberflächen entsprechen, hinzugefügt und numerische Werte der paraxialen (achsnahen) Krümmungsradien sind als die Krümmungsradien der asphärischen Oberflächen aufgelistet. Die Oberflächennummern Si der asphärischen Oberflächen und asphärische Koeffizienten bezüglich der asphärischen Oberflächen sind in Tabelle 4 aufgelistet als die Daten, die sich auf asphärische Koeffizienten beziehen. Die asphärischen Koeffizienten sind die Werte der Koeffizienten KA und Am (m = 3, 4, 5, ..., 20) in der folgenden asphärischen Formel (A).
Zd = C·h2/{1 + (1 – KA·C2·h2)1/2) + ΣAm·hm (A) wobei Zd die Tiefe der asphärischen Oberfläche darstellt (die Länge einer von einem Punkt auf der asphärischen Oberfläche mit einer Höhe h zu einer zu der optischen Achse senkrechten Ebene, die den Scheitel der asphärischen Oberfläche kontaktiert, gezogenen Linie), h die Höhe (der Abstand von der optischen Achse) darstellt, C das Inverse des paraxialen Krümmungsradius darstellt, und KA, Am: asphärische Koeffizienten (m = 3, 4, 5, ..., 20) darstellen. Tabelle 1 Beispiel 1: Linsendaten
Si
(Oberflächennummer) | Ri
(Krümmungsradius) | Di
(Oberflächenabstand) | Ndj
(Brechungsindex) | νdj
(Abbezahl) |
1 | 794,4933 | 1,26 | 1,84666 | 23,78 |
2 | 26,0420 | 4,85 | 1,59522 | 67,74 |
3 | –60,5422 | 0,10 | | |
*4 | 23,5562 | 3,95 | 1,74330 | 49,33 |
5 | –500,9101 | DD[5] | | |
*6 | –105,5377 | 1,10 | 1,73077 | 40,50 |
*7 | 19,2398 | 2,56 | | |
8 | –46,3896 | 1,01 | 1,51680 | 64,20 |
9 | 23,6450 | 2,32 | 1,84666 | 23,78 |
10 | 64,7859 | DD[10] | | |
11 | 67,7469 | 2,95 | 1,92286 | 20,88 |
12 | –67,7469 | 2,67 | | |
13(Blende) | ∞ | DD[13] | | |
14 | –32,3230 | 1,02 | 1,74077 | 27,79 |
15 | 32,3230 | 4,55 | 1,59522 | 67,74 |
16 | –27,4119 | 0,11 | | |
17 | 74,8635 | 2,92 | 1,61800 | 63,33 |
18 | –74,8635 | DD[18] | | |
19 | 37,2563 | 3,07 | 1,72916 | 54,68 |
20 | –674,5448 | DD[20] | | |
21 | –126,2001 | 1,01 | 1,69895 | 30,13 |
22 | 25,3759 | 2,75 | | |
23 | –47,2254 | 1,33 | 1,51742 | 52,43 |
24 | ∞ | 1,48 | | |
25 | 297,4201 | 2,58 | 1,67003 | 47,23 |
26 | –68,6822 | 1,00 | | |
27 | ∞ | 1,22 | 1,51680 | 64,20 |
28 | ∞ | 22,81 | | |
Tabelle 2 Beispiel 1 – Faktoren (d-Linie)
| β = 0 | β = –0,5 | β = –0,98 |
f | 51,52 | | |
Bf | 24,62 | | |
FNo. | 2,88 | 3,06 | 3,59 |
2ω[°] | 30,6 | 22,4 | 13,8 |
Tabelle 3 Beispiel 1 – Gruppenabstände
DD[5] | 1,60 | 5,25 | 9,61 |
DD[10] | 9,10 | 5,45 | 1,10 |
DD[13] | 12,68 | 6,82 | 2,47 |
DD[18] | 1,52 | 2,54 | 1,51 |
DD[20] | 1,85 | 6,69 | 12,08 |
Tabelle 4 Beispiel 1 – Asphärische Koeffizienten
Oberflächennummer | 4 |
KA | 1,0000000E+00 |
A3 | –1,9975218E–05 |
A4 | 6,2378398E–07 |
A5 | –6,7539764E–07 |
A6 | –1‚4423201E–08 |
A7 | 7,9012377E–10 |
A8 | 1,3838857E–10 |
A9 | 2,1167277E–11 |
A10 | 4,3025158E–13 |
A11 | –1,6841831E–14 |
A12 | –2,1109002E–14 |
A13 | –2,4650413E–15 |
A14 | –5,8476062E–17 |
A15 | 2,9617348E–17 |
Oberflächennummer | 6 |
KA | 1,0000000E+00 |
A4 | 4,1237569E–05 |
A6 | –5,6417743E–07 |
A8 | 3,6088348E–09 |
A10 | –8,8306165E–12 |
Oberflächennummer | 7 |
KA | 1,0000000E+00 |
A3 | –1,7101547E–05 |
A4 | 3,8413905E–05 |
A5 | –6,3738940E–07 |
A6 | –2,2519977E–07 |
A7 | –2,8870262E–08 |
A8 | –1,5872068E–09 |
A9 | 8,7049597E–11 |
A10 | 4,6685223E–11 |
A11 | 5,4433814E–12 |
A12 | –1,0209216E–13 |
A13 | –5,5368150E–14 |
A14 | –1,2829288E–14 |
A15 | –1,2965500E–15 |
A16 | 0,0000000E+00 |
A17 | 0,0000000E+00 |
A18 | 0,0000000E+00 |
A19 | 0,0000000E+00 |
A20 | 0,0000000E+00 |
-
11(A) bis 11(L) sind Diagramme, die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 1 illustrieren. 11(A) bis 11(D) illustrieren jeweils sphärische Aberration (spherical aberration), Astigmatismus (astigmatism), Verzeichnung (distortion) und Farbquerfehler (lateral chromatic aberration) in einem Zustand beim Abbilden eines Objekts im Unendlichen. 11(E) bis 11(H) illustrieren jeweils sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler in einem Zustand beim Abbilden eines Objekts bei einem mittleren Abstand. 11(I) bis 11(L) illustrieren jeweils sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung und Farbquerfehler in einem Zustand beim Abbilden eines Objekts an einem nähesten Abstand.
-
Aberrationen mit der d-Linie (Wellenlänge: 587,6 nm) als einer Referenzwellenlänge sind in den Diagrammen illustriert, die sphärische Aberration, Astigmatismus und Verzeichnungen bezogen auf die d-Linie (Wellenlänge. 587,6 nm), die C-Linie (Wellenlänge: 656,3 nm) und die F-Linie (Wellenlänge: 486,1 nm) illustrieren und sind, in den Diagrammen die sphärische Aberration illustrieren, jeweils mit durchgezogenen Linien, unterbrochenen Linien und punktierten Linien bezeichnet. Aberrationen in der sagittalen Richtung und der tangentialen Richtung sind, in den Diagrammen die Astigmatismus illustrieren, jeweils mit durchgezogenen Linien und punktierten Linien bezeichnet. Aberrationen in Bezug auf die C-Linie (Wellenlänge: 656,3 nm) und die F-Linie (Wellenlänge: 486,1 nm) sind, in den Diagrammen die Farbquerfehler illustrieren, jeweils mit unterbrochenen Linien und punktierten Linien bezeichnet. Es ist anzumerken, dass, in den Diagrammen die sphärische Aberrationen illustrieren, ”Fno.” F-Zahlen bezeichnet, und, in den Diagrammen die andere Arten von Aberrationen illustrieren, bezeichnet ω halbe Blickwinkel.
-
Nachfolgend wird ein Makrolinsensystem von Beispiel 2 beschrieben.
3 ist eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration des Makrolinsensystems von Beispiel 2 illustrieren und
5 ist ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems von Beispiel 2 illustriert. Grundlegende Linsendaten des Makrolinsensystems von Beispiel 2 sind in Tabelle 5 gezeigt, Daten bezüglich verschiedener Faktoren sind in Tabelle 6 gezeigt, Daten, die sich auf Abstände zwischen den sich bewegenden Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 7 gezeigt, und Daten, die sich auf asphärische Koeffizienten beziehen, sind in Tabelle 8 gezeigt.
12(A) bis
12(L) sind Diagramme, die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 2 illustrieren. Tabelle 5 Beispiel 2: Linsendaten
Si
(Oberflächennummer) | Ri
(Krümmungsradius) | Di
(Oberflächenabstand) | Ndj
(Brechungsindex) | νdj
(Abbezahl) |
1 | 325,1151 | 1,26 | 1,84666 | 23,78 |
2 | 25,0050 | 4,86 | 1,59522 | 67,74 |
3 | –65,8502 | 0,10 | | 3 |
*4 | 23,7023 | 3,94 | 1,74330 | 49,3 |
5 | –477,1992 | DD[5] | | |
*6 | –110,0872 | 1,10 | 1,73077 | 40,50 |
*7 | 19,2308 | 2,51 | | |
8 | –48,4057 | 1,09 | 1,51680 | 64,20 |
9 | 22,7850 | 2,29 | 1,84666 | 23,78 |
10 | 55,8224 | DD[10] | | |
11 | 67,2447 | 2,95 | 1,92286 | 20,88 |
12 | –67,2447 | 2,67 | | |
13(Blende) | ∞ | DD[13] | | |
14 | –32,9090 | 1,01 | 1,74077 | 27,79 |
15 | 32,9090 | 4,42 | 1,59522 | 67,74 |
16 | –28,5899 | 0,10 | | |
17 | 68,8855 | 3,07 | 1,61800 | 63,33 |
18 | –68,8855 | DD[18] | | |
19 | 37,2563 | 3,05 | 1,72916 | 54,68 |
20 | –869,7814 | DD[20] | | |
21 | –119,8966 | 1,00 | 1,69895 | 30,13 |
22 | 24,2116 | 2,74 | | |
23 | –51,5043 | 1,20 | 1,51742 | 52,43 |
24 | ∞ | 1,50 | | |
25 | 285,7313 | 2,70 | 1,67003 | 47,23 |
26 | –67,2064 | 1,00 | | |
27 | ∞ | 1,22 | 1,51680 | 64,20 |
28 | ∞ | 22,82 | | |
Tabelle 6 Beispiel 2 – Faktoren (d-Linie)
| β = 0 | β = –0,5 | β = –0,98 |
f | 51,53 | | |
Bf | 24,63 | | |
FNo. | 2,87 | 3,06 | 3,59 |
2ω[°] | 30,6 | 22,2 | 13,6 |
Tabelle 7 Beispiel 2 – Gruppenabstände
DD[5] | 1,60 | 5,22 | 9,54 |
DD[10] | 9,06 | 5,44 | 1,12 |
DD[13] | 12,78 | 6,78 | 2,42 |
DD[18] | 1,53 | 2,82 | 1,69 |
DD[20] | 1,84 | 6,55 | 12,04 |
Tabelle 8 Beispiel 2 – Asphärische Koeffiziente
Oberflächennummer | 4 |
KA | 1,0000000E+00 |
A3 | –1,9550665E–05 |
A4 | –6,8722473E–07 |
A5 | –3,4216443E–07 |
A6 | –2,0714687E–08 |
A7 | –7,9133616E–10 |
A8 | 7,4199724E–11 |
A9 | 1,6404159E–11 |
A10 | 1,4930815E–12 |
A11 | 1,1480296E–13 |
A12 | –1,4297347E–14 |
A13 | –3,1613586E–15 |
A14 | –1,9504977E–16 |
A15 | 3,5708148E–17 |
Oberflächennummer | 6 |
KA | 1,0000000E+00 |
A4 | 3,8721613E–05 |
A6 | –5,6798317E–07 |
A8 | 4,3724886E–09 |
A10 | –1,6015900E–11 |
Oberflächennummer | 7 |
KA | 1,0000000E+00 |
A3 | –2,1695965E–05 |
A4 | 3,7014713E–05 |
A5 | –5,3055590E–07 |
A6 | –2,7047951E–07 |
A7 | –2,9885209E–08 |
A8 | –8,6843351E–10 |
A9 | 7,1600167E–11 |
A10 | 6,3709072E–11 |
A11 | 6,4510163E–12 |
A12 | –3,0394797E–13 |
A13 | –9,3751903E–14 |
A14 | –1,3885646E–14 |
A15 | 1,7160695E–15 |
A16 | 0,0000000E+00 |
A17 | 0,0000000E+00 |
A18 | 0,0000000E+00 |
A19 | 0,0000000E+00 |
A20 | 0,0000000E+00 |
-
Nachfolgend wird ein Makrolinsensystem von Beispiel 3 beschrieben.
5 ist eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration des Makrolinsensystems von Beispiel 3 illustrieren und
6 ist ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems von Beispiel 3 illustriert. Grundlegende Linsendaten des Makrolinsensystems von Beispiel 3 sind in Tabelle 9 gezeigt, Daten bezüglich verschiedener Faktoren sind in Tabelle 10 gezeigt, Daten, die sich auf Abstände zwischen den sich bewegenden Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 10 gezeigt, und Daten, die sich auf asphärische Koeffizienten beziehen, sind in Tabelle 11 gezeigt.
13(A) bis
13(L) sind Diagramme, die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 3 illustrieren. Tabelle 9 Beispiel 3: Linsendaten
Si
(Oberflächennummer) | Ri
(Krümmungsradius) | Di
(Oberflächenabstand) | Ndj
(Brechungsindex) | νdj
(Abbezahl) |
1 | 1518,1285 | 1,26 | 1,84666 | 23,78 |
2 | 26,3136 | 6,50 | 1,59522 | 67,74 |
3 | –53,5481 | 0,10 | | |
*4 | 24,7803 | 3,94 | 1,74330 | 49,33 |
5 | –524,5779 | DD[5] | | |
*6 | –84,4894 | 1,10 | 1,73077 | 40,50 |
*7 | 19,9998 | 2,44 | | |
8 | –42,9989 | 0,94 | 1,51680 | 64,20 |
9 | 26,1261 | 2,45 | 1,84666 | 23,78 |
10 | 103,2064 | DD[10] | | |
11 | 76,4558 | 2,76 | 1,92286 | 20,88 |
12 | –58,6881 | 2,87 | | |
13(Blende) | ∞ | DD[13] | | |
14 | –27,9922 | 0,96 | 1,74077 | 27,79 |
15 | 29,1623 | 4,17 | 1,59522 | 67,74 |
16 | –27,0840 | 0,10 | | 3 |
17 | 105,8903 | 2,45 | 1,61800 | 63,3 |
18 | –50,4769 | DD[18] | | |
19 | 38,6341 | 2,62 | 1,72916 | 54,68 |
20 | –180,7987 | DD[20] | | |
21 | –113,0444 | 1,00 | 1,69895 | 30,13 |
22 | 25,3257 | 2,40 | | |
23 | –38,0511 | 1,60 | 1,51742 | 52,43 |
24 | –461,9100 | 1,97 | | |
25 | –702,6803 | 2,65 | 1,66998 | 39,27 |
26 | –52,4791 | 1,00 | | |
27 | ∞ | 1,22 | 1,51680 | 64,20 |
28 | ∞ | 23,31 | | |
Tabelle 10 Beispiel 3 – Faktoren (d-Linie)
| β = 0 | β = –0,5 | β = –0,98 |
f | 51,50 | | |
Bf | 24,83 | | |
FNo. | 2,87 | 3,32 | 3,82 |
2ω[°] | 30,6 | 23,0 | 14,4 |
Tabelle 11 Beispiel 3 – Gruppenabstände
DD[5] | 1,60 | 5,13 | 9,55 |
DD[10] | 9,00 | 5,47 | 1,05 |
DD[13] | 11,65 | 6,25 | 2,22 |
DD[18] | 1,71 | 2,45 | 1,46 |
DD[20] | 1,85 | 6,51 | 11,54 |
Tabelle 12 Beispiel 3 – Asphärische Koeffiziente
Oberflächennummer | 4 |
KA | 1,0000000E+00 |
A3 | –3,3491056E–05 |
A4 | 4,7930040E–06 |
A5 | –8,2992155E–07 |
A6 | –3,7963534E–08 |
A7 | 1,1229057E–09 |
A8 | 2,9961967E–10 |
A9 | 2,4165618E–11 |
A10 | 7,1585654E–13 |
A11 | –1,0138865E–13 |
A12 | –1,9674970E–14 |
A13 | –1,7542751E–15 |
A14 | –3,3488330E–17 |
A15 | 1,9512417E–17 |
Oberflächennummer | 6 |
KA | 1,0000000E+00 |
A4 | 2,4332599E–05 |
A6 | –2,8442128E–07 |
A8 | 1,0310130E–09 |
A10 | 1,4221749E–12 |
Oberflächennummer | 7 |
KA | 1,0000000E+00 |
A3 | –3,7312248E–05 |
A4 | 3,1148247E–05 |
A5 | –2,1847994E–06 |
A6 | –1,61429851E–07 |
A7 | –4,4062531E–09 |
A8 | 1,20507341E–09 |
A9 | 4,5607771E–11 |
A10 | –1,0542759E–11 |
A1 | –5,3430955E–13 |
A12 | –2,3280524E–14 |
A13 | 1,8968486E–14 |
A14 | 1,7508796E–15 |
A15 | –2,2804390E–16 |
A16 | 0,0000000E+00 |
A17 | 0,0000000E+00 |
A18 | 0,0000000E+00 |
A19 | 0,0000000E+00 |
A20 | 0,0000000E+A0 |
-
Nachfolgend wird ein Makrolinsensystem von Beispiel 4 beschrieben.
7 ist eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration des Makrolinsensystems von Beispiel 4 illustrieren und
8 ist ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems von Beispiel 4 illustriert. Grundlegende Linsendaten des Makrolinsensystems von Beispiel 4 sind in Tabelle 13 gezeigt, Daten bezüglich verschiedener Faktoren sind in Tabelle 14 gezeigt, Daten, die sich auf Abstände zwischen den sich bewegenden Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 15 gezeigt, und Daten, die sich auf asphärische Koeffizienten beziehen, sind in Tabelle 16 gezeigt.
14(A) bis
14(L) sind Diagramme, die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 4 illustrieren. Tabelle 13 Beispiel 4: Linsendaten
Si
(Oberflächennummer) | Ri
(Krümmungsradius) | Di
(Oberflächenabstand) | Ndj
(Brechungsindex) | νdj
(Abbezahl) |
1 | 3572,1034 | 1,25 | 1,92286 | 18,90 |
2 | 31,1032 | 5,53 | 1,59522 | 67,74 |
3 | –61,9607 | 0,10 | | |
*4 | 27,1630 | 4,23 | 1,80348 | 40,44 |
5 | –151,2957 | DD[5] | | |
6 | –77,4745 | 1,10 | 1,73077 | 40,50 |
*7 | 19,9999 | 2,44 | | |
8 | –118,8541 | 0,94 | 1,51742 | 52,43 |
9 | 24,3828 | 2,30 | 2,00272 | 19,32 |
10 | 44,7941 | DD[10] | | |
11 | 45,5422 | 3,05 | 1,95906 | 17,47 |
12 | –176,2993 | 2,87 | | |
13(Blende) | ∞ | DD[13] | | |
14 | –42,6052 | 0,95 | 1,84666 | 23,78 |
15 | 26,7889 | 4,14 | 1,72916 | 54,68 |
16 | –33,7470 | 0,25 | | |
17 | 109,0738 | 2,34 | 1,80400 | 46,58 |
18 | –116,3258 | DD[18] | | |
19 | 54,6146 | 2,80 | 2,00100 | 29,13 |
20 | 293,3249 | DD[20] | | |
21 | –85,7108 | 1,00 | 1,84666 | 23,78 |
22 | 24,0427 | 2,80 | | |
23 | 28,1094 | 3,01 | 1,83400 | 37,16 |
24 | 75,4021 | 1,00 | | |
25 | ∞ | 1,22 | 1,51680 | 64,20 |
26 | ∞ | 23,99 | | |
Tabelle 14 Beispiel 4 – Faktoren (d-Linie)
| β = 0 | β = –0,5 | β = –0,98 |
f | 51,51 | | |
Bf | 25,51 | | |
FNo. | 2,85 | 3,40 | 3,99 |
2ω[°] | 30,8 | 20,8 | 12,6 |
Tabelle 15 Beispiel 4 – Gruppenabstände
DD[5] | 1,60 | 5,97 | 10,37 |
DD[10] | 9,82 | 5,45 | 1,06 |
DD[13] | 12,75 | 7,45 | 2,21 |
DD[18] | 2,57 | 1,79 | 1,47 |
DD[20] | 1,55 | 7,63 | 13,19 |
Tabelle 16 Beispiel 4 – Asphärische Koeffizienten
Oberflächennummer | 4 |
KA | 1,5243081E–01 |
A3 | –2,1583493E–05 |
A4 | 5,6957464E–06 |
A5 | –6,5285272E–07 |
A6 | 3,4020832E–08 |
A7 | –6,1704618E–09 |
A8 | 1,2766058E–09 |
A9 | –1,0533986E–10 |
A10 | 8,4305104E–12 |
A11 | –1,3714082E–12 |
A12 | 1,0328763E–13 |
A13 | –1,2723307E–15 |
A14 | –1,4682721E–17 |
A15 | –8,0818418E–18 |
A16 | 2,2163163E–19 |
Oberflächennummer | 7 |
KA | 8,8437703E–01 |
A3 | –5,1936462E–05 |
A4 | 1,0890206E–05 |
A5 | –4,4664959E–06 |
A6 | 8,4641678E–07 |
A7 | –2,1908145E–07 |
A8 | 4,0961581E–08 |
A9 | –3,2411223E–09 |
A10 | –1,0668652E–10 |
A11 | 3,1674987E–11 |
A12 | –1,3490464E–12 |
A13 | 0,0000000E+00 |
A14 | 0,00V0000E+00 |
A15 | 0,0000000E+00 |
A16 | 0,0000000E+00 |
A17 | 0,0ΠΠΠ000E+00 |
A18 | 0,0000000E+00 |
A19 | 0,0000000E+00 |
A20 | 0,0000000E+00 |
-
Nachfolgend wird ein Makrolinsensystem von Beispiel 5 beschrieben.
9 ist eine Sammlung von Schnittdiagrammen, die die Linsenkonfiguration des Makrolinsensystems von Beispiel 5 illustrieren und
10 ist ein Diagramm, das die Bewegungstrajektorien von jeder Linsengruppe des Makrolinsensystems von Beispiel 5 illustriert. Grundlegende Linsendaten des Makrolinsensystems von Beispiel 5 sind in Tabelle 17 gezeigt, Daten bezüglich verschiedener Faktoren sind in Tabelle 18 gezeigt, Daten, die sich auf Abstände zwischen den sich bewegenden Oberflächen beziehen, sind in Tabelle 19 gezeigt, und Daten, die sich auf asphärische Koeffizienten beziehen, sind in Tabelle 20 gezeigt.
15(A) bis
15(L) sind Diagramme, die jede Art von Aberration des Makrolinsensystems von Beispiel 5 illustrieren. Tabelle 17 Beispiel 5: Linsendaten
Si
(Oberflächennummer) | Ri
(Krümmungsradius) | Di
(Oberflächenabstand) | Ndj
(Brechungsindex) | νdj
(Abbezahl) |
1 | 179,8497 | 1,25 | 1,92286 | 18,90 |
2 | 28,5480 | 5,56 | 1,59522 | 67,74 |
3 | –58,7519 | 0,10 | | |
*4 | 25,3543 | 4,00 | 1,77250 | 49,47 |
5 | –442,9125 | DD[5] | | |
6 | –85,0581 | 1,10 | 1,83441 | 37,28 |
*7 | 20,0000 | 2,44 | | |
8 | –77,2269 | 0,94 | 1,48749 | 70,23 |
9 | 22,9413 | 2,30 | 2,00272 | 19,32 |
10 | 41,1307 | DD[10] | | |
11 | 44,8117 | 3,30 | 1,94595 | 17,98 |
12 | –111,4703 | 2,87 | | |
13(Blende) | ∞ | DD[13] | | |
14 | –39,6602 | 0,95 | 1,84666 | 23,78 |
15 | 28,0205 | 3,82 | 1,69680 | 55,53 |
16 | –42,7659 | 0,10 | | |
17 | 193,0801 | 2,51 | 1,88300 | 40,76 |
18 | –51,9041 | DD[18] | | |
19 | 50,9718 | 2,25 | 2,00100 | 29,13 |
20 | 262,2396 | DD[20] | | |
21 | –68,9635 | 1,00 | 1,84666 | 23,78 |
22 | 22,4570 | 2,12 | | |
23 | 25,2211 | 3,90 | 1,63854 | 55,38 |
24 | 200,0000 | 1,00 | | |
25 | ∞ | 1,22 | 1,51680 | 64,20 |
26 | ∞ | 23,56 | | |
Tabelle 18 Beispiel 5 – Faktoren (d-Linie)
| β = 0 | β = –0,5 | β = –0,98 |
f | 51,49 | | |
Bf | 25,37 | | |
FNo. | 2,87 | 3,40 | 3,98 |
2ω[°] | 30,8 | 22,2 | 15,8 |
Tabelle 19 Beispiel 5 – Gruppenabstände
DD[5] | 1,60 | 5,67 | 9,88 |
DD[10] | 9,36 | 5,29 | 1,08 |
DD[13] | 11,49 | 7,03 | 2,21 |
DD[18] | 4,66 | 2,62 | 1,46 |
DD[20] | 1,90 | 8,40 | 14,38 |
Tabelle 20 Beispiel 5 – Asphärische Koeffizienten
Oberflächennummer | 4 |
KA | 5,1338545E-01 |
A3 | 6,6110390E–06 |
A4 | –8,0283059E–06 |
A5 | 3,6249458E–06 |
A6 | –5,1415724E–07 |
A7 | –1,5062908E–07 |
A8 | 7,9288876E–08 |
A9 | –1,5293846E–08 |
A10 | 1,5379783E–09 |
A11 | –8,2719682E–11 |
A12 | 4,0847030E–12 |
A13 | –5,7576345E–13 |
A14 | 6,15912311E–14 |
A15 | –3,08896521E–15 |
A16 | 5,91544421E–17 |
Oberflächennummer | 7 |
KA | –3,4263276E–02 |
A3 | 1,1803026E–05 |
A4 | –1,1086100E–06 |
A5 | 2,0576555E–06 |
A6 | –9,7101011E–08 |
A7 | –1,5395276E–08 |
A8 | –5,2136672E–11 |
A9 | 1,3066420E–10 |
A10 | 1,6183771E–11 |
A11 | –8,3208974E–13 |
A12 | –9,1211905E–14 |
A13 | 0,0000000E+00 |
A14 | 0,0000000E+00 |
A15 | 0.0000000E+00 |
A16 | 0,0000000E+00 |
A17 | 0,0000000E+00 |
A18 | 0,000000013+00 |
A19 | 0,0000000E+00 |
A20 | 0,0000000E+00 |
-
Die die den Bedingungsformeln (1) bis (9) entsprechenden Werte der Makrolinsensysteme der Beispiele 1 bis 5 sind in der folgenden Tabelle 21 gezeigt. Es ist anzumerken, dass alle diese Beispiele die d-Linie als eine Referenzwellenlänge verwenden und die in Tabelle 21 angegebenen Werte werden bei dieser Referenzwellenlänge erhalten. Tabelle 21
Formel | Bedingung | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Beispiel 5 |
(1) | N1d < 1,60 | 1,59522 | 1,59522 | 1,59522 | 1,59522 | 1,59522 |
(2) | 60,0 < ν1d | 67,7 | 67,7 | 67,7 | 67,7 | 67,7 |
(3) | 25,0 < ν2dn – ν2dp | 40,4 | 40,4 | 40,4 | 33,1 | 50,9 |
(4) | ν3d < 30,0 | 20,9 | 20,9 | 20,9 | 17,5 | 18,0 |
(5) | 0,5 < f3/f < 1,0 | 0,720 | 0,715 | 0,705 | 0,738 | 0,663 |
(6) | 1,0 < f4/f < 2,0 | 1,368 | 1,286 | 1,560 | 1,388 | 1,393 |
(7) | 0,7 < D4/D5 < 1,5 | 0,998 | 1,016 | 0,976 | 0,907 | 0,745 |
(8) | 20 < ν4dp – ν4dn | 39,95 | 39,95 | 39,95 | 30,9 | 31,75 |
(9) | 60,0 < ν4d | 65,6 | 65,6 | 65,6 | 50,7 | 48,2 |
-
Die obigen Daten geben an, dass alle der Makrolinsensysteme der Beispiele 1 bis 5 die Bedingungsformeln (1) bis (8) erfüllen. Weiterhin erfüllen die Makrolinsensysteme der Beispiele 1 bis 3 die Bedingungsformel (9). Daraus ist ersichtlich, dass die Makrolinsensysteme der Beispiele Miniatur-Makrolinsensysteme sind, die in der Lage sind chromatische Aberrationen auch beim Abbilden von Objekten bei nahen Abständen günstig zu korrigieren.
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Nachfolgend wird eine Abbildungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 16 ist eine Sammlung von Diagrammen, die das äußere Erscheinungsbild eines Beispiels einer spiegellosen Wechselobjektiv-Kamera illustriert, die das Makrolinsensystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet, als ein Beispiel der Abbildungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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16A illustriert das äußere Erscheinungsbild der Kamera von vorne gesehen und 16B illustriert das äußere Erscheinungsbild der Kamera von hinten gesehen. Diese Kamera umfasst einen Kamerakörper 10. Ein Auslöseknopf 32 und ein Anschaltknopf 33 sind auf der oberen Oberfläche des Kamerakörpers 10 vorgesehen. Ein Anzeigeabschnitt 36 und Bedienabschnitte 34 und 35 sind auf der rückwärtigen Oberfläche des Kamerakörpers 10 vorgesehen. Der Anzeigeabschnitt 36 dient zum Anzeigen von erhaltenen Bildern.
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Eine Abbildungsöffnung, in welche Licht von Abbildungszielen eintritt, ist in dem Zentralabschnitt der vorderen Oberfläche des Kamerakörpers 10 vorgesehen. Eine Halterung 37 ist an der der Abbildungsöffnung korrespondierenden Position vorgesehen. Eine Halterung 37 gestattet es ein Wechselobjektiv 20 an dem Kamerakörper 10 zu befestigen. Das Wechselobjektiv 20 ist ein Linsentubus, in welchem Linsenglieder aufgenommen sind. Ein Bildgebungselement, wie eine CCD, das Bildsignale ausgibt, die den durch das Wechselobjektiv 20 ausgebildeten Bildern eines Subjekts entsprechen, ein Signalverarbeitungsschaltkreis, der die von dem Bildgebungselement ausgegebenen Bildsignale verarbeitet, um Bilder zu generieren, ein Aufnahmemedium zum Speichern der erzeugten Bilder, etc. sind innerhalb des Kamerakörpers 10 vorgesehen. In dieser Kamera bewirkt ein Drücken des Auslöseknopfs 32 dass eine Fotografieroperation eines Einzelbilds eines Standbilds ausgeführt wird. Die durch Fotografie erhaltenen Bilddaten werden in dem Aufnahmemedium (nicht dargestellt) innerhalb des Kamerakörpers 10 gespeichert.
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Wenn ein Makrolinsensystem der vorliegenden Ausführungsform als Wechselobjektiv 20 der spiegellosen Wechselobjektiv-Kamera verwendet wird, kann die Kamera als Ganzes miniaturisiert werden. Zugleich können Bilder mit hoher Bildqualität, in denen chromatische Aberrationen auch beim Abbilden bei nahen Abständen günstig korrigiert sind, erhalten werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf die Ausführungsformen und Beispiele beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen und Beispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind möglich. Zum Beispiel sind die numerischen Werte der Krümmungsradien, der Oberflächenabstände, der Brechungsindizes, der Abbezahlen, etc. der Objektivkomponenten nicht auf die in den obigen Beispielen beispielhaft angegebenen beschränkt und können davon verschiedene Werte annehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-058682 [0007]
- JP 2011-048232 [0007]