DE2223349A1

DE2223349A1 - Symmetrisches geteiltes Dagor-Objektiv

Info

Publication number: DE2223349A1
Application number: DE19722223349
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Doi; Yasuo Honda
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-05-14
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1972-11-30
Also published as: NL7206397A; AT322874B; US3672748A; JPS4849429A; DE2223349B2; BE783478A; CA960495A; JPS5542724B2; ES402705A1; AU467299B2; IT955474B; FR2147923B1; DE2223349C3; GB1358349A; FR2147923A1; SE376490B; CH544315A; AU4225372A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke D1PL.-ING. F. A.WEICKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber

XEROX CORPORATION ^{8 MÜNCHEN 86}· ^DEN

POSTFACH 860 820

Xerox Square möhlstrasse 22, rufnummer 983921/22

Rochester, N.Y. 14 605
V.St.A.

Symmetrisches geteiltes Dagor-Objektiv

Die Erfindung betrifft ein symmetrisches geteiltes Dagor-Objektiv mit einer Lichtstärke 1:5,6 und einer Bildvergrößerung mit dem Faktor IX sowie einer Korrektur sphärischer und chromatischer Aberration einschließlich Sekundärfarben, lateraler und longitudinaler Chromatismus, Coma, Verzerrung und Feldkrümmung.

Ein derartiges Objektiv eignet sich besonders gut zur Verwendung in Kopiergeräten. In Reproduktionssystemen, in denen Lichtmuster von Informationen auf eine lichtempfindliche Fläche projiziert werden, um eine Kopie der Informationen zu erzeugen, ist ein Objektiv erforderlich, welches das Lichtmuster auf die lichtempfindliche Fläche fokussiert, um scharfe und klare Bilder zu erzeugen. Die Eigenschaften bisheriger Objektive für Kopiergeräte, beispielsweise der zulässige Bildwinkel, der Auflösungsgrad und andere die Leistung bestimmende Faktoren

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sind in großem Maße von der Empfindlichkeit oder der f-Zahl des Objektivs abhängig. Allgemein gilt, daß bei abnehmender f-Zahl die Gesamtleistimg eines Kopierobjektivs merklich abfällt, wenn der Bildwinkel konstant bleibt. Die in den bekannten Kopiergeräten verwendeten Objektive haben deshalb f-Zahlen im Bereich von f(6,3) bis f(11,0), um eine gute Auflösung bei tragbaren Bildwinkeln zu erreichen und innerhalb eines weiten Spektralbereichs Bilder guter Qualität für Kopierzwecke zu erzeugen.

Mit der Entwicklung besserer Kopiersysteme, bei denen Lichtwellenlängen des gesamten sichtbaren Spektrums durch das Objektiv geleitet werden* tritt ein weiteres Problem chromatischer Aberration, die sogenannte Sekundärfarbe auf, wenn Objektive bekannter Art verwendet werden. Hierbei werden die Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge in ein und demselben Strahlenbündel um einen geringen Betrag gegeneinander versetzt, wenn sie die Bildebene erreichen. Diese Versetzung verursacht eine sichtbare Verschlechterung der Bildqualität und tritt insbesondere dann auf, wenn mehrfarbige Originalbilder reproduziert werden und eine Versetzung der Lichtstrahlen in einem Maße zugelassen wird, welches ein Erkennen mit bloßem Auge ermöglicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Objektive bekannter Art derart zu verbessern, daß bei einer f-Zahl mit dem Wert 5,6 ein Bildwinkel in der Größenordnung von 40° möglich ist und dabei gleichzeitig eine Verbesserung der Qualität von Farbbildern erreicht wird, die mit Lichtwellenlängen zwischen 3900 und 6500 Angström erzeugt werden. Ferner soll der Aufbau eines Objektivs so einfach gestaltet werden, daß es leicht herstellbar und zusammenzusetzen ist.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Objektiv der eingangs genannten Art gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet. Ein solches Objektiv enthält eine zentral angeordnete Blende. Sein Linsensystem erzeugt Bilder hoher Qualität mit einem Bildwinkel von 40° und einem Wert f(5_t6) bei einer Vergrößerung 1:1. Ferner wird der Effekt der Sekundärfarfee in der Bildebene minimal gehalten.

Die vordere Komponente des Objektivs enthält drei Linsenelemente, und zwar nacheinander ein erstes Linsenelement mit positiver Leistung, ein zweites Linsenelement mit negativer Leistung, das mit dem ersten Linsenelement verklebt ist, sowie ein drittes Linsenelement mit positiver Leistung zwischen dem zweiten Linsenelement und der Blende. Die hintere Komponente des Objektivs enthält drei ähnliche Linsenelemente, die so angeordnet sind, daß das gesamte Linsensystem symmetrisch ist. Bei einer besonderen Ausführungsform des Objektivs ist das erste Linsenelement der vorderen Komponente eine doppelt konvexe Linse, das zweite Linsenelement eine doppelt koüöave Linse, das dritte Linsenelement eine konvex-koncave Linse.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines lsi der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die Figur zeigt ein geteiltes Dagor-Objektiv zwischen einer Objektebene und einer Bildebene. Das Linsensystem hat zwei Komponenten mit Verbundlinsen, die jeweils aus drei Linsenelementen bestehen. Zwischen den Komponenten befindet sich eine Blende. Ein vorderer Teil des Objektivs ist zwischen der Objektebene und der Blende, ein hinterer Teil zwischen der Blende und der Bildebene angeordnet. Die sechs Linsenelemente sind so verteilt, daß das gesamte Linsensystem bezüglich der Blende symmetrisch aufgebaut ist.

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Der vordere Teil des Objektivs enthält ein Linsenelement I, welches positive optische Eigenschaften hat. Ferner ist ein Linsenelement II mit negativer optischer Leistung vorgesehen, worauf ein Linsenelement III mit positiver Leistung folgt. Die Linsen I und II sind miteinander durch einen geeigneten transparenten optischen Kleber verklebt. Vorzugsweise soll der Kleber einen Brechungsindex haben, der demjenigen der Linsen I und II möglichst nahe kommt. Die Linse III, die der Blende am nächsten angeordnet ist, hat von der Linse II einen Abstand, so daß zwischen beiden ein Luftspalt gebildet ist.

Jedes bekannte optische Glas kann für das dargestellte Linsensystem verwendet werden. Die Linsenelemente des hinteren Teils des Objektivs enthalten Linsen IV, V und VI, die wie die Linsen III, II und I aufgebaut sind. Sie sind entsprechend dem vorderen Teil des Objektivs angeordnet, so daß ein symmetrisches Linsensystem entsteht.

Da die Linsenelemente I und II sowie V und VI miteinander verklebt sind, ist das Gesamtsystem einfacher und mit höherer Genauigkeit herzustellen und zusammenzusetzen, als dies mit einem Luftspalt zwischen diesen Linsenelementen möglich wäre. Die unerwünschte Addi'.'* ,1 von Toleranzen bei Linsensystemen, deren Linsenelemente durch Luftspalte voneinander getrennt sind, wird durch die Erfindung gleichfalls zu einem Problem geringerer Wichtigkeit, da zwei Luftspalte fehlen.

Die Figur zeigt für den vorderen Teil des Linsensystems eine Linse I als doppelt konvexe Linse, eine Linse II als doppelt koncave Linse und eine Linse III als konvex-koncave Linse. Die Größen, Formen und Krümmungsradien der Linsen sind in der Figur nur als Beispiele und nicht maßstabsgerecht dargestellt. Beispielsweise kann die Linse I auch eine konvexkoncave Linse sein, wenn sie optisch positive Eigenschaften

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hat. Ähnliche Änderungen können für die anderen Linsenelemente des Systems vorgesehen sein, gleiches gilt auch für den hinteren Teil des Objektivs.

Die Parameter des Linsensystems basieren auf Messungen, die an einem System der in der Figur gezeigten Art vorgenommen wurden. Die Größe ⁿsⁿ kennzeichnet die Länge der Luftspalte zwischen den Einzelelementen, die Größe ^Mt^w die Dicke der Linsenelemente. Beide Größen sind in Zentimeter längs der optischen Achse des Systems gemessen. In der Figur ist S₁ der Abstand zwischen der Objektebene und dem Linsenelement I, Sp der Abstand zwischen den Linsenelementen II und III, s, der Abstand zwischen dem Linsenelement HI und der Blendenöffnung, s^ der Abstand zwischen der Blendenöffnung und dem Linsenelement IV, Sc der Abstand zwischen den Linsenelementen IV und V und S^ der Abstand zwischen dem Linsenelement VI und der Bildebene. Der Wert t^ ist die Dicke des Linsenelements 1,'tg die Dicke des Linsenelements II, t* die Dicke des Linsenelements III; t^ die Dicke des Linsenelements IV, te die Dicke des Linsenelements V und tg die Dicke des Linsenelements VI. Ferner hat das Linsenelement I Krümmungsradien R1 und -R2, das Linsenelement II Krümmungsradien -R2 und R3, das Linsenelement III Krümmungsradien R4 und R5, das Linsenelement IV Krümmungsradien -R6 und R7i das Linsenelement V Krümmungsradien -R8 und R9 und das Linsenelement VI Krümmungsradien R9 und -R1O. In den folgenden Tabellen kennzeichnen die Werte R1 bis -R10 die Krümmungsradien aufeinander folgend angeordneter Linsenflächen, wobei das Minuszeichen solche Krümmungen kennzeichnet, deren Mittelpunkte auf der kurzen konjugierten Seite der jeweiligen Fläche liegen.

In vielen bekannten Kopiergeräten ist die Korrektur der Sekundärfarben besonders wichtig. Wenn ein Objektiv nach der Erfindung für einen Mehrfarbenkopierer bei einer Vergrößerung IX und einer Blendenöffnung f(5,6) verwendet wird, sind

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Sekundärfarbeneffekte verringert, insbesondere für höhere Wellenlängen, wenn die in der folgenden Tabelle I und der Aufstellung II enthaltenen Werte verwendet sind.

Alle skalaren Werte sind in Zentimeter und als ein Vielfaches der Brennweite F angegeben.

Tabelle I

= Sn = 0,016 F

= S₄ = 0,027 F

= t₆ = 0,053 F

β t₅ = 0,030 F

» t₄ « 0,023 F

= -R10 = 0,250 F

= R9 = 2,917 F

= -R8 = 0,182 F

- -R7 = 0,253 F = -R6 = 0,369 F = N_d (VI) = 1,658

= N_d (V) = 1,582

= N_d (IV) = 1,623

= ν (VI) = 50,8

= ν (V) = 42,1

- ν (IV) = 57,0

wobei der Öffnungsdurchmesser bei f/5,6 den Wert 0,150 F hat.

^S2	(I)
*1	(II)
*2	(III)
*3	(D
R1	(II)
R2	(III)
R3
R4
R5
^Nd
^Nd
^Nd
V
V
V

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Spezielle Abmessungswerte enthält die folgende Aufstellung II,

E.F.L. « 25,9 B.F.L. = 22,263 £/5,6

Linse	Radien	•	R1 = 6,485	Dicke	Abstände	1,658	V
	-R2 =* 75,552		S₁ β 47,978
I	R3 = 4,724	t₁ = 1,374		1,582	50,8

II	R4 χ= 6,566	t₂ β 0,785		1,623	42,1
	R5 = 9,553		S₂ β 0,424
III		t₃ » 0,597			57,0

	-R6 =9,553		S₃ = 0,714	1,623
	-R7 = 6,566		S₄ = 0,714
IV		t₄ = 0,597			57,0
	-R8 β 4,724			1,582
	R9 =75,552		S₅ β 0,424	1,658
V	t₅ = 0,785		42,1
	t* = 1,374		50,8

₆
-R10 =4,724

S₆ = 48,351

wobei alle ekalaren Werte in Zentimeter angegeben sind.

Neben der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung können auch andere Objektive mit anderen und evtl. genaueren Werten aufgebaut werden, ihre optischen Parameter können in den vorstehend angegebenen Grenzen geändert werden, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

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Claims

Patentansprüche

.' 1 »JSymmetrisches geteiltes Dagor-Objektiv mit einer Lichtstärke 1:5,6 und einer Bildvergrößerung mit dem Faktor IX sowie einer Korrektur sphärischer und chromatischer Aberration einschließlich Sekundärfarben, lateraler und longitudinaler Chromatismus, Coma, Verzerrung und Feldkrümmung, gekennzeichnet durch

a) eine vordere, zwischen der Objektebene und einer Blende angeordnete Komponente mit Linsenelementen I, II und III,

b) eine hintere, zwischen der Blende und der Bildebene angeordnete Komponente mit Linsenelementen IV, V und VI,

c) eine Anordnung der beiden äußeren, optisch gleichartig positiven Linsenelemente I und VI symmetrisch zur Blende, eine Anordnung der beiden inneren, optiech gleichartig positiven Linsenelemente III und IV nahe und symmetrisch zur Blende, und eine Anordnung der gleichartig negativen Linsenelemente II und V zwischen den Linsenelementen I und III verklebt mit dem Linsenelement I bzw. zwischen den Linsenelementen IV und VI verklebt mit dem Linsenelement VI und

d) folgende Größen*^* illtnisse:

^S2 (D ^{β β}4 = 0,016 F (II) = 0,027 F *1 (III) = t₅ = 0,053 F t₂ ~ *4 = 0,030 F *3 = -R10 = 0,023 F R1 = R9 = 0,250 F -R2 = -R8 = 2,917 F R3 = -R7 = 0,182 F R4 = -R6 = 0,253 F R5 = N_d (VI) = 0,369 F ^Nd - N_d (V) = 1,658 N_d = N_d (IV) = 1,582 ^Nd = 1,623

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ν (I) a v (VI) = 50,8 ν (II) = ν (V) s 42,1 ν (III) = ν (IV) = 57,0

wobei S₂ der Luftspalt zwischen den Linsenelementen II und III, s-x der Luftspalt zwischen dem Linsenelement III und der Blende, s^ der Luftspalt zwischen der Blende und dem Linsenelement IV, Se der Luftspalt zwischen den Linsenelementen IV und V, t^ bis tg die axiale Dicke der Linsenelemente I bis VI, R1 bis R10 die Krümmungsradien von vorn nach hinten aufeinander folgender Linsenflächen (Minuszeichen kennzeichnet konkave Krümmung gegenüber einfallendem Licht), N^ der Brechungsindex der Linsenelemente, ν die Abbezahl ist und der Aperturdurchmesser für 1:5,6 den Wert 0,150 F hat.

2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenelemente folgende Eigenschaften haben:

E.F.L. = 25,9 B.F.L. = 22,263 f/5,6

Linse Radien Dicke 1 ,374 Abstände - o, 424 1 ^Nd V ,8 I R1 ■ 6,485 t₁ = ,658 50 R2 =75,552 0 ,785 1 ,1 II R3 - 4,724 t₂- = o, 714 ,582 42 0 ,597 ^S2 = o, 714 1 ,0 III R4 = 6,566 t₃- ,623 57 R5 =9,553 ^S3 ^S4

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IV -R6 = 9,553 t^ = 0,597 1,623 57,0

R7 = 6,566

S₅ = 0,424

V -R8 = 4,724 t₅ = 0,785 1,582 42,1

R9 =75,552 t_ß = 1,374 1,658 50,8

-R10 =4,724

wobei alle Längenmaße in Zentimeter angegeben sind.

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