DE19614206A1 - Zoomobjektiv - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zoomobjektiv. Obwohl nicht darauf beschränkt, ist es insbesondere als Farbdruckerobjektiv verwendbar.

US-A-5,035,492, 4,810,072 und 4,726,665 zeigen relativ kom­ plexe Kamera-Zoomobjektive mit drei Einheiten. Sie umfassen eine erste, negative Einheit von drei oder mehr Linsen, die während des Zoomvorgangs bewegbar ist, eine zweite, posi­ tive Einheit von vier oder mehr Linsen mit mindestens einer negativen Linse, die ebenfalls zum Zoomen bewegbar ist, und eine dritte, feststehende Einheit. Die dritte Einheit kann eine einzelne Linse oder eine Doppellinse sein. Die fest­ stehende dritte Einheit vergrößert die Brennweite des Ob­ jektivs und trägt zur Kompaktheit des Objektivs bei. Diese Objektive sind über einen Zoombereich von bis zu zwei zu eins korrigiert.

Zoom-Druckerobjektive erfordern für die meisten Abbildungs­ fehler hohe oder höhere Korrekturen als ein Kameraobjektiv, allerdings nicht notwendigerweise über das gleiche Feld. Sie müssen normalerweise auch nicht so kompakt sein. Aller­ dings reduziert eine beliebige Korrekturschwäche die Schär­ fentiefe des Objektivs, was wiederum seine Robustheit hin­ sichtlich seiner Verwendbarkeit reduziert. Sekundärfarben (auch als "Sekundärspektrum" bezeichnet) sind besonders schwer zu korrigieren, wobei deren Korrektur in einem Farbdruckerobjektiv allerdings besonders wichtig ist.

Ein Objektiv der beschriebenen Bauart, an dem allerdings wesentliche Änderungen vorgenommen werden, kann mit bemer­ kenswerten Ergebnissen zur Verwendung als Farbdrucker­ objektiv verwendet werden.

Erfindungsgemäß wird ein als Farbdruckerobjektiv verwend­ bares Zoomobjektiv bereitgestellt, das, von vorne nach hin­ ten gesehen, eine erste, bewegliche, negative Einheit, eine zweite bewegliche, positive Einheit und eine dritte, fest­ stehende Einheit aufweist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die dritte, feststehende Einheit vordere und hintere Flächen mit einem Krümmungsradius auf, deren Differenz zueinander um nicht mehr als acht Prozent abweicht, vorzugsweise um nicht mehr als drei Prozent.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt eine zweite Einheit eine negative Linse aus Glas mit einer Abbe- Zahl zwischen 41 und 47. Vorzugsweise beträgt die Abbe-Zahl in der negativen Linse zwischen 44 und 45, und der Brechungsindex der Linse für Linie D des Spektrums beträgt zwischen 1,60 und 1,63.

Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform weist die zweite, bewegliche positive Einheit eine bikonkave, nega­ tive Linse auf, die in einem zementierten Dreilinser die mittlere Linse ausmacht. Die Gläser in dem zementierten Dreilinser sind so gewählt, daß die Abbe-V-Zahlen für die beiden äußeren Linsen im Dreilinser größer sind als die bi­ konkave, negative Linse. Vorzugsweise sind die Abbe-V- Zahlen in den positiven Linsen des zementierten Dreilinsers wesentlich größer als die der mittleren, negativen Linse.

Erfindungsgemäß konstruierte Objektive weisen gegenüber dem Stand der Technik entsprechenden Kameraobjektiven überlegene Korrekturen über einen bis zu 3fachen Zoombereich auf, wenn sie in Feldern eingesetzt werden, die für Farbdrucker-Zoomobjektive typisch sind.

Obwohl die Erfindung nicht auf eine bestimmte Verwendung beschränkt ist, wird die Erfindung nach einer bevorzugten Ausführungsform in einem Farbdrucker eingesetzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Zoom­ objektivs.

Fig. 2 eine zusammengesetzte Kurve von Abbildungsfehler­ korrekturen für das in Fig. 1 und Beispiel 1 bei verschiedenen Vergrößerungen und Wellenlängen ge­ zeigte Objektiv.

Fig. 3-7 die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) für das in Fig. 1 in verschiedenen Vergrößerungen gezeigte Objektiv.

Beide Beispiele werden im wesentlichen durch Fig. 1 be­ schrieben. Die in Fig. 2-7 gezeigten Korrekturen der Abbildungsfehler und die MTF-Ergebnisse gelten für Beispiel 1. Die Korrekturen der Abbildungsfehler und MTF-Ergebnisse sind in Beispiel 2 ähnlich gut korrigiert, obwohl diese in Beispiel 1 für einige Vergrößerungen etwas überlegen sind.

In den folgenden Beispielen sind die Krümmungsradien R und die Entfernungen D von vorne nach hinten numeriert und wer­ den in Millimeter angegeben. Die Berechnungsangaben gelten für die D-Linie des Spektrums, V ist die Abbe-Zahl für die zu benutzenden Gläser. Sämtliche Entfernungen sind in Millimeter angegeben.

Beispiel 1 (Fig. 1)

Die Korrekturen für Öffnungsfehler, Astigmatismus, Ver­ zeichnung und Farbverschiebung für ein nach Beispiel 1 kon­ struiertes Objektiv werden für verschiedene Vergrößerungen in Fig. 2 gezeigt, wobei die F-Zahl den Öffnungsfehler und das Feld 2ω Astigmatismus, Verzeichnung und Farbverschie­ bung angibt. Fig. 3-7 zeigen die Modulationsübertragungs­ funktion (MTF) für verschiedene Vergrößerungen, und zwar 3,2fach bis 10,6fach für sowohl radiale als auch tangen­ tiale Strahlen und einen flächengewichteten Mittelwert. Die Höhe und Breite der Modulationsübertragungsfunktionskurven ist für diese Art Druckerobjektiv bemerkenswert und ergibt somit eine exzellente Schärfentiefe. Die Schärfentiefe ist für die Robustheit in einem Farbdruckerobjektiv wichtig.

Beispiel 2 =(Fig. 1)

In beiden Beispielen wird eine überlegene Korrektur er­ zielt, und zwar teilweise durch Einbeziehen der schwachen dritten, feststehenden Einheit (3), definiert durch R₂₁, R₂₂, D₂₁, N₂₁ und V₂₁, R₂₁ und R₂₂ sind in beiden Beispielen vorzugsweise identisch. Eine positive Wirkung, insbesondere auf Achsenverschiebungskorrekturen, beispielsweise Astigma­ tismus und Feldkrümmung, wird erzielt, obwohl die Krüm­ mungsradien um bis zu acht Prozent voneinander abweichen, wobei weniger als drei Prozent Differenz bevorzugt werden.

In beiden Beispielen wird Farbkorrektur primär mit einem zementierten Dreilinser in der zweiten, beweglichen, posi­ tiven Einheit (2) zielt, der in der Folge positiv, negativ, positiv aufgebaut ist. Die zweite bewegliche, positive Ein­ heit erstreckt sich von R₁₄ bis R₁₇. in beiden Fällen be­ steht die mittlere, negative Linse des Dreilinsers aus ei­ nem von Schott Glass Technologies unter der Bezeichnung KZFSN4 hergestellten Glas. Es gehört zu einer Glasfamilie mit ungewöhnlicher räumlicher Zerstreuung. Es können andere Gläser eingesetzt werden, die aber vorzugsweise folgende Bedingungen erfüllen müssen:
0,55 < P_c,s < 0,585 und
0,55 < P_g,f < 0,585
worin c, s, g und f Wellenlängen von 656,3, 852,1, 435,8 bzw. 486,1 Nanometer (nm) sind. P_c,s und P_g,f sind die räum­ lichen Zerstreuungen für die Wellenlängen c und s bzw. g und f.

in Beispiel 2 weist eine der positiven Linsen im zementier­ ten Dreilinser (definiert durch R₁₆ und R₁₇) eine V-Zahl auf, die etwas kleiner als die der mittleren, negativen Linse ist. Hierbei handelt es sich um eine konventionelle Konstruktion für einen zementierten Dreilinser. Allerdings wurde eine überlegende Korrektur der Sekundärfarbe in Bei­ spiel 1 gegenüber Beispiel 2 erzielt, indem für die positi­ ven Linsen des zementierten Dreilinsers Gläser mit V-Zahlen eingesetzt wurden, die größer als die der negativen Linse sind, und zwar vorzugsweise 20 Prozent größer.

In einem Farbdrucker wird eine fotografische Vorlage, wobei es sich um einen entwickelten Farbnegativfilm, ein Farbdia oder einen Farbabzug handeln kann, in einer Vorlagenebene plaziert, und ein Bild der fotografischen Vorlage wird auf ein lichtempfindliches Material projiziert, etwa fotografi­ sches Papier. In den zuvor genannten Beispielen ist die Vorderseite des Objektivs die lange, benachbarte Bildseite und in Fig. 1 die linke Seite. Die Rückseite des Objektivs, oder die rechte Seite (Fig. 1), ist die kurze benachbarte Seite und die Seite, auf der die fotografische Vorlage pla­ ziert wird. Objektive für Farbdrucker stellen an die Kor­ rektur von Abbildungsfehlern innerhalb eines begrenzten Feldes äußerst hohe Anforderungen. Die Qualität dieser Kor­ rekturen bestimmt die Schärfentiefe des Objektivs, die auf­ grund der Schwierigkeit, die gesamte fotografische Vorlage in einer bestimmten Position zu halten, auch sehr stark die Robustheit des Druckers bestimmt. Im Druckerobjektiv ist nicht die gleiche Kompaktheit wie wünschenswerterweise in Kameraobjektiven erforderlich, allerdings müssen andere Aspekte des Objektivs eine gleich hohe oder höhere Qualität aufweisen.

Die Erfindung wurde detailliert mit besonderem Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, Abwandlungen und Modifikationen können allerdings innerhalb des Gegen­ stands und Umfangs der nach den anhängenden Ansprüchen de­ finierten Erfindung durchgeführt werden.

Claims (19)

1. Zoomobjektiv, aufgebaut in der nachfolgend von vorne nach hinten genannten Reihenfolge, gekennzeichnet durch:
eine erste, bewegliche, negative Einheit (1),
eine zweite, bewegliche, positive Einheit (2) und
eine dritte, feststehende Einheit (3), wobei die dritte, feststehende Einheit aus einer einzelnen Meniskuslinse besteht, deren vordere und hintere Flächen nach vorne konkav sind, und deren Krümmungsradien (R₂₁, R₂₂) um nicht mehr als acht Prozent voneinander abweichen.

2. Zoomobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der vorderen und hinteren Flä­ chen um bis zu drei Prozent voneinander abweichen.

3. Zoomobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte, feststehende Einheit (3) aus einer einzelnen Meniskuslinse mit im wesentlichen identischem Krümmungsradius besteht.

4. Zoomobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite bewegliche, positive Einheit (2) einen zementierten Dreilinser umfaßt, wobei der Dreilinser eine mittlere, negative Linse zwischen zwei positiven Linsen aufweist, und wobei die Abbe-V-Zahl der mittleren negativen Linse kleiner ist als die Abbe-V- Zahl der beiden positiven Linsen.

5. Zoomobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbe-V-Zahl der beiden positiven Linsen des zementierten Dreilinsers um mehr als 20 Prozent größer als die Abbe-V-Zahl der mittleren negativen Linse ist.

6. Zoomobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere negative Linse aus einem Brechungs­ material besteht, das folgende Kriterien erfüllt:
0,55 < P_c,s < 0,585 und
0,55 < P_g,f < 0,585
worin c, s, g und f Wellenlängen von 656,3, 852,1, 435,8 bzw. 486,1 Nanometer (nm) sind, und P_c,s die räum­ liche Zerstreuung für Wellenlänge c und s ist und P_g,f die räumliche Zerstreuung für Wellenlänge g und f ist.

7. Zoomobjektiv nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere negative Linse aus einem Brechungs­ material besteht, das folgende Kriterien erfüllt:
0,55 < P_c,s < 0,585 und
0,55 < P_g,f < 0,585
worin c, s, g und f Wellenlängen von 656,3, 852,1, 435,8 bzw. 486,1 Nanometer (nm) sind, und P_c,s die räum­ liche Zerstreuung für Wellenlänge c und s ist und P_g,f die räumliche Zerstreuung für Wellenlänge g und f ist.

8. Zoomobjektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere negative Linse einen Brechungsindex für die Natrium-D-Linie des Spektrums zwischen 1,60 und 1,65 sowie eine Abbe-V-Zahl zwischen 40 und 45 auf­ weist.

9. Zoomobjektiv, gekennzeichnet durch:
eine erste, bewegliche, negative Einheit (1),
eine zweite, bewegliche, positive Einheit (2), wobei die zweite, bewegliche, positive Einheit eine negative Linse aus einem Glas mit einer Abbe-Zahl zwischen 41 und 47 aufweist, und
eine dritte, feststehende Einheit (3).

10. Zoomobjektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Linse eine bikonkave mittlere Linse in einem zementierten Dreilinser ist.

11. Zoomobjektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, bewegliche, negative Einheit (1) mindestens eine positive Linse aufweist.

12. Zoomobjektiv nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Linse eine Abbe-Zahl zwischen 44 und 45 und einen Brechungsindex für die D-Linie des Spek­ trums zwischen 1,60 und 1,63 aufweist.

13. Zoomobjektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß, von vorne nach hinten betrachtet, die zweite, be­ wegliche Einheit (2) aus einer positiven Doppellinse, einem Dreilinser, der zur positiven Doppellinse durch einen Luftraum beabstandet ist, eine positive Linse, die zum Dreilinser durch einen Luftraum beabstandet ist, und einer Blende (R₂₀) besteht.

14. Zoomobjektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß, von vorne nach hinten betrachtet, die erste, be­ wegliche, negative Einheit (1) aus einer positiven Linse, drei negativen Linsen, die zur positiven Linse und zueinander durch einen Luftraum beabstandet sind, und eine positive Linse, die zu den drei negativen Linsen durch einen Luftraum beabstandet ist, besteht.

15. Zoomobjektiv nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zementierte Dreilinser zwei positive Linsen um­ faßt, von denen jede zwei positive Linsen umfaßt, von denen jede höhere Abbe-V-Zahlen aufweist als die nega­ tive Linse.

16. Zoomobjektiv nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbe-V-Zahl der beiden positiven Linsen des zementierten Dreilinsers jeweils um 20 Prozent über der Abbe-V-Zahl der mittleren, negativen Linse liegt.

17. Zoomobjektiv nach Anspruch 1 und nach folgender Tabelle konstruiert: worin der Krümmungsradius R und die Entfernungen von vorne nach hinten numeriert und in Millimeter angegeben sind, und wobei die Brechungsindizes für die D-Linie des Spektrums gelten und V die Abbe-Zahl ist.

18. Verfahren zum Farbdrucken unter Verwendung eines nach Anspruch 1 konstruierten Objektivs zum Projizieren ei­ nes vergrößerten Bildes einer mehrfarbigen Vorlage.

19. Verfahren zum Farbdrucken unter Verwendung eines nach Anspruch 9 konstruierten Objektivs zum Projizieren ei­ nes vergrößerten Bildes einer mehrfarbigen Vorlage.