DE1239868B - Pankratisches Linsensystem - Google Patents

Description

DEUTSCHES #Μ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 42 h-6/02

Nummer: 1239 868

Aktenzeichen: B 66079 IX a/42 h

1 239 868 Anmeldetag: 23.Februar 1962

Auslegetag: 3. Mai 1967

In den vergangenen Jahren wurden pankratische Linsensysteme für die verschiedensten optischen Geräte entwickelt. Diese Linsensysteme haben allgemein einen verwickelten Aufbau und sind sehr teuer, wenn sie eine hohe Bildgüte erzielen. Auch hat sich gezeigt, daß für viele Zwecke ihr Vergrößerungsbereich zu begrenzt ist, insbesondere dann, wenn eine höhere Bildgüte verlangt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pankratisches Linsensystem zu schaffen, welches einen Vergrößerungsbereich von mindestens 12:1 bei einfachem Aufbau und überlegener optischer Leistung aufweist.

Die Erfindung geht aus von einem pankratischen Linsensystem, das für chromatische und monochromatische Bildaberrationen korrigiert ist und ein im wesentlichen geebnetes Bildfeld aufweist, mit einer - sammelnden Frontlinsengruppe, die aus einem zum Objekt konkaven Meniskusglied und einer in einer bestimmten Entfernung hinter dem Meniskusglied angeordneten bikonvexen Linse besteht, und einem rückwärtigen bikonkaven optischen Glied, das optisch auf die Frontlinsengruppe ausgerichtet ist, welche genannten Linsenglieder in bezug auf einen festen Punkt auf deren optischer Achse stetig und in veränderlichen Ausmaßen bewegbar sind, wobei an einer ortsfesten Stelle auf der genannten Achse ein virtuelles Bild mit stetig veränderbarer Vergrößerung innerhalb eines endlichen Bereiches erzeugt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gegeben, daß die Konstruktionsdaten für das genannte System innerhalb der in den Ansprüchen näher gekennzeichneten Bereichsgrenzen gewählt sind.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführangsbeispiel ergänzend beschrieben.

Fig. 1 stellt das erfindungsgemäße optische System dar;

F i g. 2 ist eine Tabelle der Konstruktionsdaten, die sich auf das in der Fig. 1 dargestellte optische System beziehen;

F i g. 3 ist eine graphische Darstellung der Leitlinien, nach denen die Wirkungsgruppen verschoben werden;

Fig. 4 bis 6 zeigen drei verschiedene Einstellungen des optischen Systems.

Nach Fig. 1 besteht das System 10 aus einer positiv wirkenden Frontlinsengruppe 11 und aus einem rückwärtigen negativ wirkenden optischen Glied 12, die zusammenwirkend ein virtuelles BildI eines Objektes O erzeugen, das im Objektraum S₁ an einer ortsfesten Stelle zwischen dem Objekt O und der Linsen-Pankratisches Linsensystem

Anmelder:

Bausch & Lomb Incorporated,
Rochester, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:
Harold Edward Rosenberger,
Herbert David Korones,
Rochester, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29. Mai 1961 (113 474) - -

gruppe 11 erzeugt wird. Die Wirkungsgruppen 11 und 12 können, wie in der Fig. 3 dargestellt ist, mit Hilfe nicht dargestellter mechanischer Mittel unterschiedlich in bezug auf einen festen Punkt auf der optischen Achse axial bewegt werden.
Das LinsensystemlO ist so konstruiert, daß der Vergrößerungsbereich, wenn gewünscht, über 12:1 hinaus ausgedehnt werden kann. Diese erwünschte Eigenschaft des Systems wird erreicht zusammen mit einer hohen Bildschärfe über den gesamten Brennweitenbereich. Die vordere Wirkungsgruppe 11 weist eine positive Brennweite F₁ und das rückwärtige Wirkungsglied 12 eine negative Brennweite F₂ auf, die numerisch ausgedrückt wird durch die Ungleichung

0,85 F₁ < -F₂ < 0,95 F₁.
^{1 £ 1}

Der veränderbare Abstand S₁ zwischen der Linsengruppe 11 und dem Objekt ändert sich über den Änderungsbereich der Brennweite hinweg und weist für die Extremalstellungen der Wirkungsgruppen die nachstehenden Werte auf:

1,25 F₁ < S₁ < 1,55 F₁ (bei min. Vergrößerung)
0,90 F₁ < S₁ < 1,20 F₁ (bei max. Vergrößerung)

Ebenso ändert sich der AbstandS_s zwischen der Linsengruppe 11 und dem Glied 12 über den Änderungsbereich der Brennweite hinweg, wie in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist.

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Claims (2)

Die Nominalwerte der Parameter F2, S1 und Ss be- tragen vorzugsweise: F2 = -0,91 F1S1 = 1,406 F1Ss = 0,407 F1J Bei dem in der F i g. 1 dargestellten optischen System gemäß der Erfindung besteht die Frontlinsengruppe 11 aus einem Verbundmeniskus mit einer vorderen bikonkaven Linse Li und einer bikonvexen Linse L2. Die positive Brennweite des Meniskusgliedes (LvL2) weist einen zwischen 5,0 F1 und 6,0 F1 liegenden Wert, vorzugsweise einen Wert von 5,569 F1, auf. DieFrontlinsengruppe 11 weist ferner eine bikonvexe Einzellinse L3 auf, die dem genannten Meniskusglied nachgeordnet ist und eine zwischen 1,2 F1 und IiAF1 liegende positive Brennweite hat. Die LinseL3 ist in einem festen Abstand S2 hinter dem Meniskusglied (LvL2) angeordnet, der einen Wert von 0,004 F1 bis 0,11 F1 aufweist. Das Glied 12 setzt sich aus einer bikonkaven LinseL4 und einer an deren Rückseite anliegenden sammelnden Meniskuslinse L5 zusammen, so daß die Kontaktfläche R7 nach vorn konvex ist. Eine vollständige Zusammenstellung der konstruktiven Daten für das erfindungsgemäße optische System enthält die nachstehende Tabelle, Wobei R1 bis .R8 die Radien der Linsenflächen, I1 bis t5 die axialen Dicken der Linsen L1 bis L5, S1 bis Ss die Luftabstände und nD bzw. ν die Brechzahlen bzw= die Abbe-Zahlen der verwendeten optischen Gläser bezeichnen: bei l,2facher Vergrößerung wobei F1 die Brennweite der ersten Linsengruppe 11 bedeutet. Die Konstruktionsdaten für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind in der in F i g. 2 angegebenen Tabelle II zusammengestellt. Die Arbeitsweise eines nach den in F i g. 2 dargestellten optischen Daten zusammengesetzten optischen Systems mit veränderlicher Brennweite ist aus den Fig. 4,5 und 6 zu ersehen, in denen der Strahlenverlauf für die beiden typischen Strahlen 16 und 17 dargestellt wird. In den Figuren sind die axialen Stellungen der bewegbaren Wirkungsgruppe 11 und 12 für drei Bildvergrößerungen, und zwar 1,2jc (Fig.4), 4,8* (Fig. 5) und 14,4* (Fig. 6) dargestellt entsprechend ihren in F i g. 3 dargestellten Bewegungen nach den Kurven 13 und 14. Die Größen und zugeordneten Stellungen der Wirkungsgruppen 11 und 12 sind so gewählt, daß das virtuelle Bild bei Veränderung der Brennweite innerhalb des veränderbaren Bereiches desselben seine Größe beibehält, so daß sich der Bereich des Objektes O verkleinert, wenn die Vergrößerung des Systems erhöht wird und umgekehrt. Das System erzeugt daher ein Bild mit konstanter Größe, das mit Hilfe von geeigneten optischen Hilfssystemen projiziert oder betrachtet werden kann. In der nachstehenden Tabelle sind die Abstände S1 und Ss für einen Vergrößerungsbereich von 12:1 angegeben: Tabelle III Tabelle I 3,80 F1 0,73 F1 0,73 F1 LOF1 1,3 F1 LOF1 O^F1 0,53 F1 0,050 F1 < 0,155 F1 < 0,089 F1 < 0,051 F1 < 0,065 F1 < 1,25 F1 < O^OF1 < 0,004 F1 < 0,37 F1 < S5SOF1 < +Ri <-R5<-R6 <+R7 < +R8< h<t2< h< h< h<s,< s±< S2 <Ss < 4,06 F1 0,91 F1 0,91 F1 1,28 F1 1,57 F1 1,2 F1 0,39 F1 0,67 F1 0,061 F1 0,190 F1 0,110 F1 0,067 F1 0,078 F1 1,55 F1 (min. Vergrößerung) 1,20 F1 (max. Vergrößerung) 0,11 F1 0,47 F1 (min. Vergrößerung) 3,64 F1 (max. Vergrößerung) 35 VergrößerungSiS31,263,39518,8352,461,97048,2173,657,74668,1024,854,98383,6786,053,02796,8197,251,554108,3658,450,393118,7699,649,449128,30910,848,660137,16412,047,989145,46213,247,409153,29414,446,901160,731 55 1,717 1,496 1,515 1,515 1,717 28,9 66,0 63,5 63,5 28,9 < Nd(I) <ND(2)<ND(3) < Nd(A) <ND(5) 1,723 1,500 1,519 1,519 1,723 "(1) v(2) "(3) ν (A)v(5) <29,7 <68,0 <65,5 <65,5 <29,7 Es muß an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen werden, daß das beschriebene pankratische Linsensystem nicht auf einen Bereich von 12:1 beschränkt ist, wie im Zusammenhang mit einer Ausführungsform der Erfindung angegeben, sondern der Bereich kann ohne konstruktive Änderungen bei den optischen Teilen und ohne Beeinträchtigung der optischen Leistungen erheblich ausgedehnt werden. Patentansprüche:

1. Pankratisches Linsensystem, das für chromatische und monochromatische Bildaberrationen korrigiert ist und ein iih wesentlichen geebnetes Bildfeld aufweist, mit einer sammelnden Frontlinsengruppe, die aus einem zum Objekt konkaven Meniskusglied und einer in einer bestimmten Entfernung hinter dem Meniskusglied angeordneten bikonkaven Linse besteht, und mit einem bikonkaven Hinterlinsenglied, das optisch auf die Frontlinsengruppe ausgerichtet ist, wobei die Frontlinsengruppe und das Hinterlinsenglied in bezug auf einen festen Punkt auf deren opti-

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scher Achse stetig und in veränderlichen Ausmaßen bewegbar sind, und an einer ortsfesten Stelle auf der genannten Achse ein virtuelles Bild mit stetig veränderbarer Vergrößerung innerhalb

eines endlichen Bereiches erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktionsdaten für das genannte System innerhalb der folgenden Bereichsgrenzen gewählt sind:

3,80 F₁ < -#^4,06 F₁ 0,73 F₁ < +R₂ < 0,91 F₁ 0,73 F₁ < -R_s < 0,91 F₁ I_jOF₁ < -f-i?₄ < 1,28 F₁ 1,3 F₁ < -R₅ < 1,57 F₁ !,OF₁ < -R₆ < 1,2 F₁ O^F₁ < +.K₇-CCO_jSPF₁ 0,53 F₁ < +R^OfilF₁ O_jOSOF^ ^₁ < 0,061 F₁ O_jISSF^ t₂< 0,190 F₁ 0,089 F₁ < i₃ < 0,110 F₁ 0,051 F₁ < i₄< 0,067 F₁ 0,065 F₁ < t₅< 0,078 F₁ 1,25 F₁ < 1,55 F₁ (min. Vergrößerung)

0,90 F₁ < S₁ < 1,20 F₁ (max. Vergrößerung) 0,004 F₁ < S₂KO₃IlF₁ 0,37 F₁ < S₃ < 0,47 F₁ (min. Vergrößerung) 3,5 F₁ < S₃OMF₁ (max. Vergrößerung) 1,717 < U₁ < 1,723 1,496 < «₂ < 1,500 1,515 < Ii₈ < 1,519 1,515 < H_i < 1,519 1,717 < B₈ < 1,723

28,9 < V₁ < 29,7

66,0 < v₂ < 68,0

63,5 <ν_Ά< 65,5

63,5 < V_i < 65,5

28,9 < v₅ < 29,7

worin R die Radien, t die Dicken, S die Luftabstände, η die Brechzahlen für die D-Linie, ν die Abbezahlen und F₁ die Brennweite der FrontUnsengruppe bezeichnen.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Konstruktionsdaten:

Pankratisches System

Vergrößerungsbereich = 12:1

Linse

Radius

Brennweite

Dicke

Abstände

L₁ L₉

R_i = -177,01 37,67 ^₃ = -37,67 R_i = 53,45 R_s = -65,46 R₆ = -50,58 R₇ = 16,14 R₈ = 27,4

-42,9 k = 2,5 +39,2 h = 7,8 +57,7 h = 4,5 -23,4 h = 2,6 +49,6 U = 3,2

S₁

= 63,395 (1,2jc) = 46,901(14,4*)

= 0,3

= 18,835 (1,2*) = 160,731 (14,4 x)

1,720 1,498

1,517 1,517 1,720

29,3 67,0

64,5 64,5 29,3

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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