DE2026938C3

DE2026938C3 - Photographisches Linsensystem

Info

Publication number: DE2026938C3
Application number: DE2026938A
Authority: DE
Inventors: Tadasi Ako Hyogo Kawabe; Akira Kawasaki Kanagawa Tajima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1969-06-02
Filing date: 1970-06-02
Publication date: 1975-12-11
Also published as: DE2026938A1; DE2026938B2; US3652151A; GB1318395A

Description

F 1,8

!ω = 25°

/= 1
R₁ = 0,79630

D₁ = 0,11655 N₁ = 1,66145 V₁ = 60,2 R, = 4,7493

D-, = 0,00667
R₃ = 0,40756

D₃ = 0,15771 JV₂ = 1,66145 V₂ = 60,2 R₄ = 0,80141

D₄ = 0,04627 N₃ = 1,67605 V₃ = 35,3 R₅ = 0,27571

D₅ = 0,24781
R_b = -0,32208

D₆ = 0,05284 N₄ = 1,69025 V₄ = 33,8 K₇ = -3,4037

D₇ = 0,12607 N₅ = 1,76603 V₅ = 53,5 R₈ = -0,46386

D₈ = 0,00667
R₉ = 1,3658

D₉ = 0,14961 N₆ = 1,76603 V₆ = 53,5 R₁₀= -1,4862

2. Photographisches Liniensystem, insbesondere zum Photographieren bei einer Beleuchtung mit Licht, das einen großen kurzwelligen Anteil hat. dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Linse aus Magnesiumoxid-Kristall bestehen und daß das Linsensystem den folgenden Bedingungen genügt:

/ = 1 F 1,8 Iv, = 25 R₁ = 0,94228

D₁ = 0,10824 N₁ = 1,76603 V₁ = 53.5 R, = 3,7726

D₂ = 0,00667
R₃ = 0,44182

D₃ = 0,16047 N₂ = 1,76603 V₂ = 53,5 R₄ = 1,1606

D₄ = 0,04627 N₃ = 1,67605 V₃ = 35.3 R₅ = 0,27657

D₅ = 0,22383
R₆ = -0,33973

D₆ = 0,04627 N₄ = 1,69025 V₄ = 33,8 R₇ = -1,4846

D₇ = 0,12834 N₅ = 1,66145 V₅ = 60.2 R₈ = -0,43632

D₈ = 0,00667
R₉ = 1,2403

D₉ = 0,17651 N₆ = 1,66145 V₆ = 60,2 R₁₀= -1,505

Die Erfindung betrifft ein photographisches Linsensystem, insbesondere zum Photographieren bei einer Beleuchtung mit Licht, das einen großen kurzwelligen Anteil hat. Derartige Linsensysteme werden insbesondere für eine Aufnahme der Bildpunkte einer Bildröhre benötigt. Des weiteren braucht man derartige Linsensysteme zum Kopieren und Photographieren bei kurzen Abständen, wenn die Beleuchtung mit Licht erfolgt, das einen großen kurzwelligen Anteil hat, beispielsweise mit Quecksilberlampen und besonderen Fluoreszenzlampen.

Derartige Linsen erfordern jedoch ein großes Öffnungsverhältnis wie F 1,8 entsprechend der Beleuch- so tung und dem für das betreffende Licht geeigneten lichtempfindlichen Material. Zum Zweck der Korrektur der Aberration im Falle eines großen Öffnungsverhältnisses bestehen positive Linsen des Linsensystems gewöhnlich aus Lanthanglas mit hohem Brechungsindex und niedriger Dispersion. Da Gläser dieser Zusammensetzung Licht kürzerer Wellenlängen beträchtlich absorbieren und deshalb Tür derartige Verwendungszwecke nicht geeignet sind, wurden bisher entweder die positiven Linsen aus Glas mit einem verhältnismäßig niedrigen Brechungsindex hergestellt, welches Licht kürzerer Wellenlängen weniger stark absorbiert, obwohl die sonstigen Nachteile in Kauf genommen werden mußten, oder die Zahl der positiven Linsen mußte erhöht werden, um die gewünschten Eigenschaften erzielen zu können. Die dadurch bedingten Schwierigkeiten sollen durch die Erfindung vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Linsensystem der im Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 bzw. des vorliegenden Anspruchs 2 beschriebenen Art durch dessen Ausbildung mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 oder mit den im Kennzeichen des Anspruchs 2 aufgeführten Konstruktionsdaten gelöst.

Die Verwendung von Magnesiumoxid als optischer Werkstoff ist als solches bekannt. So sind beispielsweise die Brechzahlen von Magnesiumoxid in Abhängigkeit von der Wellenlänge im Landolt-Börnstein, 6. Auflage, Band II/8, auf Seite 2-425 angegeben. In der DT-AS 12 44 435 ist die Herstellung von optischen Elementen aus Magnesiumoxid beschrieben sowie deren Eignung im roten Spektralgebiet.

Die Verwendung von Magnesiumoxid im kurzwelligen Spektralbereich war lange Zeit nicht möglich, Erst durch eine Herabsetzung der Verunreinigungen bei der Herstellung ist es gelungen, die Absorption dieses Werkstoffs auch im kurzwelligen Bereich ausreichend herabzusetzen.

Durch die Verwendung von Magnesiumoxidkristal] für derartige positive Linsen ergeben sich folgend« Vorteile:

1. Ein hoher Brechungsindex und eine niedrigt Dispersion (der Brechungsindex für 385 ΐτίμ beträgi 1,76603, die Abbesche Zahl 53,5) des Materials er möglichen eine kleinere sphärische Aberration be dessen Verwendung für eine positive Linse, weshaU in einfacher Weise ein vergrößertes öffnungsverhältnii für das gesamte System erzielt werden kann. Da fernei die Petzvalsche Summe klein gemacht werden kann können die Krümmung des Felds und der Astigma

tismus leicht beseitigt werden, während die Linsensysteme mit guter Wirkung in einfacher Weise achromatisch gemacht werden können.

2. Es ergibt sich eine gute Durchlässigkeit für Licht kürzerer Wellenlängen. Für Licht mit 350 πΐμ hat übliches Lanthaniumglas, dessen Brechungsindex und Dispersion fast gleich demjenigen von Magnesiumoxid sind, bei einer Dicke von 10 mm eine Lichtdurchlässigkeit, die weniger als 50% beträgt, während diese bei Magnesiumoxid 80% beträgt.

3. Die Anzahl positiver Linsen in einem Linsensystem kann minimal gehalten werden, weil dieses Material einen hohen Brechungsindex und eine niedrige Dispersion hat. Deshalb ermöglicht die Verringerung von Gesamtlänge und Durchmesser des Linsensystems die Ausbildung kleinerer Linseneinheiten.

Bei der Konstruktion der erfindungsgemäßen Linsensysteme hat sich die Einhaltung der folgenden Anordnung und Bedingungen als zweckmäßig erwiesen.

20

Anordnung:

Erstes Glied des Linsensystems:
Eine einzige positive Linse.

Zweites Glied des Linsensystems:

Eine positive Linse und eine negative Linse.

Drittes Glied des Linsensystems:

Eine positive Linse und eine negative Linse, wobei sowohl die erste als auch die letzte Stirnfläche auf der Seite eines Objekts konkav sind.

Viertes Glied des Linsensystems:
Eine einzige positive Linse.

Bedingungen:

1. Der Brechungsindex der positiven Linse ist größer uls 1,65.

2. Die absolute Differenz der Abbeschen Zahlen der positiven und negativen Linsen ist größer als 10.

3. Der Durchschnitt der totalen absoluten Radiuswerte der letzten Stirnfläche des zweiten Glieds und der ersten Stirnfläche des dritten Glieds liegt zwischen 0,25 und 0,35.

^2S

³⁰

³⁵

⁴⁵

Die Bedingung 1 ist wünschenswert für die Beibehaltung einer niedrigeren Petzvalschen Summe, um den Astigmatismus zu beseitigen und um die sphärische Aberration zu verbessern. Bei einem Wert von weniger als 1,65 werden die Bildqualitäten verringert, während es schwierig ist, ein großes O'ffnungsverhältnis zu erreichen.

Die Bedingung 2 ist zur Vermeidung einer axialen chromatischen Aberration und einer seitlichen chromatischen Aberration wünschenswert. Bei einem Betrag von weniger als 10 ist es schwierig, einen zufriedenstellenden Achromatismus des Linsensystems zu erzielen.

Die Bedingung 3 ist wünschenswert zur Erzielung einer Petzvalschen Summe in einer geeigneten Größenordnung und zur geeigneten Kompensation der Aberrationen. Unter dem unteren Grenzwert kann sphärische Aberration auftreten, obwohl die Petzvalsche Summe kleiner gehalten werden kann, während oberhalb der oberen Grenze die Petzvalsche Summe zu groß wird und Astigmatismus auftreten kann, weshalb nur weniger gute Bildqualitäten erreicht werden können.

Das erfindungsgemäße Objektiv ist ein Gauß-Linsensystem mit 6 Gliedern. Die beste Korrektur der Aberration wird bei einer Vergrößerung von ' ₁₀ erzielt.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

F i g. 1 und 2 ein Gauß-Linsensystem gemäß der Erfindung mit 6 Gliedern bzw. eine dazugehörige graphische Darstellung der Linsenfehler,

F i g. 3 und 4 eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und

F i g. 5 und 6 ein bekanntes Linsensystem vergleichbarer Art bzw. die entsprechende graphische Darstellung.

Ausführungsform 1

Bei dieser Ausführungsform besteht die fünfte und die sechste Linse aus Magnesiumoxidkristall:

/ = 1 F 1,8 2 f, = 25

R₁ = 0,79630

D₁ =0,11655 N₁ = 1.66145 F₁ = 60.2

R₂ = 4.7493

D₁ = 0,00667

R₃ - 0,40756

D₃ = 0,15771 N, = 1.66145 F₁ = 60.2

R₄ = 0.80141

D₄ = 0,04627 N₃ = 1.67605 F₃ = 35.3

R₅ = Ü.27571

D₅ = 0,24781
R₆ = -0.32208

D₆ = 0,05284 N₄ = 1.69025 F₄ = 33.8 R, = -3,4037

D₇ = 0,12607 N₅ = 1.76603 F₅ = 53.5 R₈ = -0,46386

D₈ = 0,00667
R₉ = 1,3658

D₉ = 0,14961 N₆ = 1.76603 F₆ = 53.5

R₁₀ = -1,4862

Ausführungsform 2

Bei folgender Ausführungsform bestehen die erste und die zweite Linse aus Magnesiumoxidkristall:

/ = 1 F 1.8 Iu, = 25

R₁ = 0,94228

D₁ = 0,10824 N₁ = 1,76603 F₁ = 53.5

R₂ = 3,7726

D₂ = 0,00667
R₃ = 0.44182

D₃ = 0,16047 N₂ = 1,76603 F, = 53.5 R₄ = 1,1606

D₄ = 0,04627 N₃ = 1,67605 F₃ = 35.3

R₅ = 0,27657

D₅ = 0,22383
R₆ = -0.33973

D_h = 0,04627 N₄ = 1,69025 V₄ = 33.8 R, = -1.4846

D₇ = 0,21834 N₅ = 1.66145 F₅ = 60.2 R₈ = -0.43632

D₈ = 0.00667
R₉ = 1.2403

D₉ = 0.17651 N₆ = 1.66145 F₆ = 60.2

R₁₀ = -1.1505

Die Seideischen Koeffizienten der Aberration in Verbindung mit den obigen Beispielen sind in den folgenden Tabellen enthalten.

	Erste Ausführungsform:	I	0,5166	0,3460	II	0,1036	0,1429	20 26 938	j	III	0,0208	0,0590	6	ρ	0,5004	ρ	0,4605	ν	0,1045	ν	0,2145
	Nr.	0,0386	0,0151	-0,1380	-0,0750		0,4934	0,3728		_f> PISHQ	-0,1150	-1,4634	-1,2819
	1	0,3740	0,3543	0,0578	0,0865	0,0089	0,0211	0,9774	0,9822	0,1524	0,2451
5	2	-0,0017	0,0342	0,0051	-0,0619	-0,0153	0,1119	0,0066	-0,0262	0,0262	-0,1551
3	-0,6247	-0,8378	-0,3121	-0,4099	-0,1559	-0.2006	-1,4641	-1,4591	-0,8094	-0,8121
4	-1,5842	-1,5771	0,7979	0,8395	-0,4019	-0.4469	-1,2689	-1,2026	0,8415	0,8781
5	0,0017	-0,0000	0,0079	-0,0006	0,0376	-0.0095	-0,0075	0.0069	* 0.1436	-0,0435
6	0,7816	0.9469	-0,2542	-0.2808	0,0827	0,0832	0,9358	0.9129	-0,3312	-0,2954
7	-0,0012	-0,0009	-0.0142	-0,0054	-0,1636	-0.0308	0,3172	0,3211	1.7728	1.6659
8	0,6303	0.8255	-0,2744	-0,2501	0,1194	0,0758	0,2921	0.3462	-0,1791	-0.1279
9	0,1310	0,1062	-0,0206	-0.0146	0,0260	0.0362	0,2050	0,2269	0,2580	0,2877
10	Ausfuhrungsform:
σ:	1		U	III
Zweite
Nr.
1
~>
3
4
5
6
7
8
9
10
v~

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Linsensystem gemäß der ersten Datentabelle, während F i g. 2 eine dazugehörige graphische Darstellung der sphärischen Aberration Sp, des Astigmatismus As und die Verzeichnung De zeigt. Die F i g. 3 und 4 betreffen die zweite Ausführungsform. Die F i g. 5 und 6 betreffen dagegen ein Gauß-Linsensystem bekannter Art, wobei die Linsenfehler unter Verwendung von üblichen Glas an Stelle von Magnesiumoxidkristall optimal korrigiert wurden. Ein Vergleich der graphischen Darstellungen der Linsenfehler in den F i g. 2,4 und 6 zeigt, daß sich im wesentlichen dieselbe Größenordnung der korrigierten Linsenfehler bei den drei Beispielen ergibt. Diese Korrektur kann jedoch bei dem bekannten Linsensystem nur mit Hilfe von 7 Linsen erzielt werden, während dasselbe Ergebnis bei den beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung mit 6 Linsen erzielt wird, indem eine positive Linse weggelassen und Magnesiumoxidkristall verwendet wird Deshalb kann der Außendurchmesser und die Gesamtlänge des Linsensystems verringert werden. Ferner kann die Durchlässigkeit bei kürzeren Wellenlängen beträchtlich erhöht werden, wenn Magnesium oxidkristall an Stelle von Lanlhanglas verwendet wird

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Photographisches Linsensystem, insbesondere zum Photographieren bei einer Beleuchtung mit Licht, das einen großen kurzwelligen Anteil hat, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte und sechste Linse aus Magnesiumoxid-Kristall bestehen und daß das Linsensystem den folgenden Bedingungen genügt: