DE2243985C3 - Objektiv, welches zwei zu einem in der Blendenebene liegenden Punkt symmetrische Linsengruppen aufweist, welche nach Art eines modifizierten GauO-Objektivs aufgebaut sind - Google Patents

Description

Die Erfindung be/ichl sich auf ein Objektiv, welches zwei /u einem in der Blendenebene liegenden Punkt symmetrische Linsengruppen aufweist, welche nach Art eines moditiziertcn Gauß-Objektivs aufgebaut sind.

Aus der LS-PS 35 04 961 isl ein Objektiv dieser Art für die Fotografie, die Mikrofotografie. Bildwandler und dergleichen bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv dieser Art für 1 : 1-Vergrößerungen anzugeben, das auch bei großen Bildfeldern eine gleichmäßige Bildschärfe über das gesamte Bildfeld gewährleistet und einen relativ kompakten Aufbau be-

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Objektivs der eingangs genannten Art mit Konstruktionsdaten gemäß der im Kennzeichen der Patentansprüche aufgeführten Dater.'.abellen gelöst.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive wurde die Einhaltung der folgenden Bedingungen als wichtig erkannt:

(1! 0.25 / - r, <
(2) 0.08/ < d- +

•3» 2·« < /,«7 ·
(41 0.5 ·- /^- /-15) -0.35 f < r-

r, < 0.41 /.

d_H + d₉ < ' 4.3.

< 1.8.

0.21/.

Darin bezeichnen / die Gesamtbrennweite des to Objektivs. /_I23 die- Brennweite der ersten bis dritten Linse. /_i5ft- die Brennweite der vierten bis siebten Linse, r,. r₂ ... γ_1λ den Krümmungsradius der Linsenoberflächen in der Reihenfolge von dem Punkt aus gesehen, dj. d₂ . . . d_n die Dicken der Linsen bzw. Luft- f>5 abstände zwischen den Linsen.

I m allgemeinen ist eine optische Anordnung, bei der die Oberflächen r, und r-, der ersten Linse konkav zum Symmetriepunkt sind, vorteilhaft für die Korrektur des Astigmatismus. Gemäß der Erfindung sind sie jedoch konvex in bezug auf diesen Punkt, da r, > 0 und r, > 0. wie sich aus Bedingung (I) ergibt. Diese Bedingung (I) resultiert daraus, daß der Korrektur der sphärischen Aberration und der außcraxialen sagittalen Längsaberration Priorität gegeben ist. wobei zusätzlich die Bedingung (2) vorgesehen ist. Mit der Bedingung (I). mit der r, und r₂ zwischen 0.25 und 0.41 f eingeschränkt sind, wobei das Verhältnis r, < r, aufrechterhalten wird, kann die sphärische Aberration genügend korrigiert werden. Mit dieser Korrektur ist die außeraxiale sagittale Längsaberration weitgehend für die Randzone des Bildfeldes kompensiert. Diese weitgehende Kompensation der außeraxialcn sagittalen Aberration für die Randzone des Bildfeldes wird durch die Bedingung (2) gegeben. Insbesondere ergibt sich aus der Tatsache, daß die Kompensatior der außeraxialen sagittalen Längsaberration ungenügend wird, wenn d_n + d_s 4- d_g über 0,08/ ansteigt, daß dann die weitgehend kompensierte sphärische Aberration nach Bedingung (1) verlorengeht, so daß ein zufriedenstellender Ausgleich erzielt werden kann. Wenn jedoch d-, + d_s + d_q den oberen Grenzwert von 0,21 / überschreitet, wird die außeraxiale sagittale Längsaberration äußerst stark, so daß sie nicht mehl durch die Bedingung (1) kompensiert werden kann Daher ist es notwendig, 0,2 / als obere Grenze der Bedingung (2) zu nehmen.

Wie bereits erwähnt, ist r, > 0 und r₂ > 0 wie in Bedingung (1) nicht erwünscht in bezug auf die Auswirkungen auf den Astigmatismus. Wenn jedoch / = 236 mm und /' = 38 mm (Y = Biluhöhe), kann der halbe Bildfeldwinkel o> verhältnismäßig klein gehalten werden, so daß er bei ungefähr Ψ liegt. Wenn man dann noch das Verhältnis der Gesamtbrennweiu

/ur Brennweite /₁₂, der eisten bis dritten linse grollet als 2.S wählt, kann jedes Ansteigen des Astigmatismus in dieser Linscngr.ippc verhindert werden. Auf diese Weise können die unerwünschten Effekte auf den Astigmatismus, die auf die Bedingung (I) mil r, > O und /·, > O zurückzuführen sind, auf ein Minimum hcrabg:..-fitzt werden. Mit dem Anwachsen auf /,₂,// wird die rnlfcrnung der Oberfläche r,₄ der Kndlinsc von der Brennebene vergrößert, was die Möglichkeit nimmt, das Linsensystem kompakt auszubilden. Daher ist es notwendig, die obere Grenze von 4.3 für i_l2\lI als Bedingung (3) vorzusehen.

Die Bedingung (4) dient dazu, der Kompaktheit des Objeklivs und der Korrektur des Astigmatismus den Vorzug zu geben, insbesondere der Bildfcklkrümmung in einer Sagittalebcnc. Wenn /_45h7/ / kleiner als 1.8 ist. ist die Entfernung der Endlinscnobcrfläehe r,₄ von der

paktc Linsenanordnung mit zufriedenstellender Korrektur der Bildfcldkrümnnmg in einer Sagiltalebenc /u erzielen. Wenn jedoch Z₄₅,,-,// von 1.8 an reduziert wird, wird die Kompensation der Bildfeldkrümmung in einer Mcridialebenc zunehmend unbefriedigender. Demgemäß wird die Bildfeldkrümmung in einer Mcridionalcbcne durch die Bedingung (5) korrigiert, d. h. dadurch, daß r, kleiner als —0.1 f ist. Glücklicherweise hat eine Änderung in r-, einen außerordentlich kleinen Effekt aufdie Bildfeldkrümmung in einer Sagiltalebenc im Verhältnis zu ihrem Effekt auf die B'dfeldkrümmung in einer Meridionalcbcnc. Daher hat die Bedingung (5) nur geringe Auswirkung aufdie zufriedenstellend korrigierte Bildfeldkrümmung in einer Sagittalebcne nach Bedingung (4). Wenn jedoch /■- < -0.35/ ist. ist die Bildfcldkrümmung in einer Sagittalebcne zu stark, um durch die Bedingung (4) korrigiert zu werden. Die unlcre Grenze von 0.5 in der Bedingung (4) ist daher vorgesehen, um die Bildfcldkrümmung in einer Meridionalcbcne durch die Bedingung (5) genügend korrigieren z.u können.

Eine kompaktere Linsenanordnung und eine noch bessere Korrektur der Bildfcldkriimmung in sagittalcn und mcridionalcn Ebenen können durch Einschränkung der erwähnten Bedingungen (4) und (5) durch die folgenden Bedingungen:

(4Ί 0.8 <- £,,„-//■ - 1.2.
(5'| 0.27 / < r, - -0.15 /

erzielt werden.

Auch wenn man /„ > 0.2 f wählt, ist es möglich, eine bessere Korrektur der Bildfcldkrümmung in einer mcridionalcn Ebene unter dem breiten Bereich der Bedingungen (4) und (5) zu erzielen. Weiterhin

mtin lupnn

l.inscnanordnung in dem breiten Bereich der Bedingung (4) erhallen.

Die erfindungsgemäßen Objektive werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

I·' i g. I eine schcmalischc Schnittansicht durch ein Objektiv nach der Erfindung.

F i g. 2A. 2B. 2C Korrckturkurvcn für das erste Objektiv.

F i g. 3A. 3 B. 3C Korrckturkurvcn für das zweite Objektiv.

F i g. 4A. 4 B. 4C Korrekturkurven für das dritte Objektiv.

Fig. 5Λ, 5B, 5C Korrekturkurven für das vierte Objektiv.

Das Objektiv I weist die nachstehend in Tabelle I aufgerührten numerischen Daten auf:

Tabelle 1

r, = 88,806

r, = 70,027

r₂ = 87.545

r₄ = r

r, = 154,095

r„ = 60,898

r- = -52,226

r₈ = 2274,1

r₉ = 703,982

r₁₀= -77,022

r„ = -539,635

r_I2 = -129,486

r_I3 = -807,087

r₁₄ = χ

S₁ = 5,34

</, = 11,78

d₂ = 3,76 n, = 1,67321 .·, = 38,25

d₃ = 18,07

rf₄ = 2,47 /i₂ = 1.69312 .·₂ = 55,33

d₅ = 14,07

d₆ = 21,79 /i₃ = 1,64058 r₃ = 46,93

d-, = 10,58

d_s = 5,01 n₄ = 1,6596 r₄ = 35,37

d_q = 18,71

d_l0 = 0,14 n₅ = 1,62799 r_s = 56,36

d_u = 18,21

d_!2 = 5,0 /I₆ = 1,62731 ,-₆ = 54,95

J₁₃ = 16,65

/ = 236,046 = 1,62731 ν_Ί = 56.36

Das Objektiv 2 weist die nachstehend
numerischen Daten auf:

in Tnbell·· 2 aufiiefiihrtcn

tabelle	89.288	«Ί	X1 ---	5.27	- 1.67321	ι·, = 38.25
'Ί =	70.202	''2	= 11.82	»1 =
C2 =	87,951		= 3.76		- 1.69312	V1 - 55.33
		'/4
i'\ =			- 18.1«	"2 '
	155.575	«'s	- 2.64		=- 1,64058	r, . 46.93
'4
/·. --	61.19	<Ί,	= 14.19	».\ --
'7, =	-52,KW	(i-,	= 21.8		- i ,h59fi	1., - 35.37
C? —	2814.075	«Ή	= Μι.»	"4
''s =	745.881	<'■)	= 5,19		--- 1.62731	.-., - 56.36
'••1 =	- 76.778	'Ίο	= 18.23	»5 '-
'Ίο =	-528.197	,/n	0.14		-■■- 1.62799	rh = 5 4.95
'ι ι =	-127.861	</,,	18.14
Cp —	799.931	«Ί.ι	-= 5.01		= 1.62731	1^ = 56.36
I \ \ —-		weist	= 16.64	lh =	in I abelle	3 aufgeführten
	Objektiv 3			./' - 236.081
} j_J ^		die nachstehend
Das

numerischen Daten auf: Tabelle 3

.V₁ = 5.25

c, =■■	89.741	-r.	Ux =	11.84	"1 =	1.67321	1I =	38.25
Ci =	70.363		,/, =	3.75
ΓΛ =	88.288	,/., =	18,26	"2 =	1.69312	;12 =	55.33
		'/4 =	2,73
r4 =
r5 =	I 56.598	J5 =	14.19	II, -	1,64058	' .1	46.93
'"h =	61.507	<k =	21.74
T1 =	-51,959	(I1 =	10,09	H4 =	1,6596	r4 =	35.37
's =	3422.314	<'a =	5,26
^q =	779,819	J, =	17,89	"5 =	1.62731	''5 =	56.36
Ua =	-76.497	'Ίο =	0,14
Γ|1 =	- 507,938	(/,, =	18,11	"6 =	1,63695		53.2
r,2 =	-126,679	(In =	5,03
»"13 =	812,955	it., =	16,63	"7 =	1,62731	V1 =	56,36
ΓΙ4 =			f = 235.921

11

Das Objektiv 4 weist die nachstehend in Tabelle 4 aufgefüluten numerischen Daten auf:

Tabelle 4

r, = 90.351
c, = 70.007

89.237

/·, = 159.88

c₆ = 61.998

/% = -51.412

''s = ■'

c₉ = 918.473

r„, = 74.405

,-,, = -464,138

/·,, = - I 25.008

C₁₁ = 733.772

.V₁ = 5.21

J₁ = 12,49 /ι, = 1.67321 .·, = 38,25

J₂ = 3,75

(/., = 18,87 /I₂ = 1.69312 ι·₂ = 55,33

</₄ = 3.41

ι/, = 14.88 /ι, =- 1,64058 r, = 46,93

(/„ = 22,3«

₍Ι_Ί = 9,4 /I₄ = 1.6596 i₄ = 35,37

</h = 5-4

</., = 17.2 /i₅ = 1,62731 ι·₅ = 56,36

d_ln = 0,14

</,, = 18.06 /I₆ = 1.63147 ,„ = 54.0

i/,2 = 5.42 </,., = 16.93 /I₇ = 1.62731

/ = 236.242

.·, = 56.36

Darin bezeichnen S₁ die Entfernung vom Synimetriepunkl zur Oberfläche der ersten Linse, /·,. r, . . . c_l4 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen. </,.(/, ... (Z₁, die Dicke der Linsen bzw. Zwischenräume zwischen den Linsen. »,. /1, ... /1- die Brechungsindizes der Linsen für die g-Linie (435.8 ^m). r,. r₂ ... i₇ die Abbe-Zahlen der einzelnen Linsen. / die Gesamtbrennweitc des Objektivs. /,,, die Brennweite der Linsen I bis 3 und /₄₅₆, die Brennweite der vierten bis siebten Linse.

In den Tabellen I 4 sind alle Längenmaße in mm angegeben.

Die in den Fig. 2Λ ... 5C gezeigten Korrekturkurven wurden mit der Vergrößerung - 1 χ und mit der numerischen Apertur N. A. = 0.125 (die effektive A" relative Apertur betrug I :4) erhalten. Y ist die Bildhöhe in mm. und B ist ein Maß für die Höhe, in der außeraxiale Strahlen die Punktebene schneiden.

Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, sind c\t erfindungsgemäßen Objektive für 1 : 1-Kopien kompakt -I^ im Aufbau und hervorragend bezüglich der verschiedenen Aberrationen wie der sphärischen Aberration, dem Astigmatismus, der außeraxialen meridionalen Queraberration und der außeraxialen sagiltalcn Längsaberration korrigiert und sind die Abbiiso dungseigenschaften gleichmäßig über das gesamte Bildfeld auch bei einem großen Bildfelddurchmesser.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 22 43 985 / 37,622 I r₄ = oo r₉ = 65,282 = 100 die Dicken Linsen für / 37,821 ier Linsen 2 durch die nachstehend in Ta- ■■, = 38,25 i·, = 38,25 X bzw. Luftabstände zwischen den Linsen 2' der Linsen belle Γ aufgeführten numerischen Daten: Patentansprüche: 29,667 J ^r5 = (j ^r10 = 25,799 4 = 4,991 die Brechungsindizes der 29,736 , H₁, H₂ . . ./I₇ zierten Gauß-Objektivs aufgebaut sind, g ekenn- I. Objektiv, welehes zwe zu einem in der Blen- J Tabelle die g-Linie 45 zeichnet S₁ = 2,262 5 denebene liegenden Punkt symmetrische Linsen- s 37,088 t ^r6 ⁼ 1 ^rn = - -22,125 d₂ = 1,593 37,255 '2 = 55,33 p₂ = 55,33 1 gruppen aufweist, welche nach Art eines modifi- ^r\ = = 100 π, = 1,67321 I Tabelle Γ f ] »Ί2 = 963,414 d₃ = 7,655 j
   i ^rl = 65,899 J₁ - 5.007 p, = 46,93 V
   1 r, = ^r13 = ~ 298,239 J₄ - 1,046 v₃ = 46,93 ί ^r3 = 25,919 J₂ = 1,593 H₂ = 1,69312 I r₂ = r₁₄ = ■* -32,630 J₅ = 5,961 ! Darin bezeichnen S₁ die r₄ = / - 22,073 J, = 7,701 p₄ = 35.37 ! »3 = -228,614 J₆ = 9,231 ^r5 = J₄ = 1,118 ι·* = 35,37 I 1191,996 H₃ = 1,64058 - 54,856 J₇ = 4,482 »■ft = J₅ = 6,011 315,943 .·, = 56,36 -34 ,919 J₈ = 2,122 Γη = J₆ - 9,234 rs = 56,36 H₄ = 1,6596 J₉ = 7,926 ^rH = J₇ = 4,401 Entfernunj. J₁₀ = 0,059 r_q = (I_x = 2,198 •■β = 54,95 H₅ = 1,62799 J₁₁ = 7,715 <L - 7,722 J₁₂ = 2,118 P₇ = 56,36 H₆ = 1,62731 J₁₃ = 7,054 P₂ ... P₇ die Abbe-Zahlen der ein- und / die Ge&amtbrennwcite des vom Sym- 4^C metriepunkt zur Oberfläche der ersten Linse. H₇ = 1,62731 nach dem Oberbegriff des An- r,, r₂ ... r₁₄ die Krümmungsradien < Spruchs 1, gekennzeichnet durch die nachstehend oberflächen, J₁, d₂ ... J₁₃ (435,8 μτη), v_f. in Tabelle 2' aufgeführten numerischen Daten: zclncn Linsen Objektivs. S₁ - 2,232 2. Objektiv /ι, = 1,67321 /I₂ = 1,69312 /ι., = 1,64058 /I₄ = 1,6596 /ι, = 1,62731

   Fortsetzung
   r,o= -32,522
   r„ = -223,735
   r,,= -54,160
   r,3 = 338,838
   r₁₄ = χ

   d_i0 = 0,059

   rf,, = 7,684

   an = 2,122

   rf,3 = 7,048

   Darin bezeichnen S₁ die Entfernung vom Symmetriepunkt zur Oberfläche der eisten Linse, r,,r₂ ... r_l4 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen, rf,, rf, ... rf₁₃ die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen, π,, π,- ·. /I₇ die Brechungsindizes der Linsen für die g-Linie

   Tabelle 3' J 38,039 X 66,377 ' = 100 »Ί = 29,825 26,071 J₁ = 5,019 37,423 -22,02.4 rf₂ = 1,590 f\ ^⁼ 1450,619 rfj = 7J40 Γι ^ 330,542 u₄ = 1,157 Γκ ^ -32,425 rf_s = 6,015 r₆ = -215,300 d₆ = 9,215 ^ = -53,696 rf₇ = 4,277 r₈ = 344,588 rf₈ = 2,230 r₉ = rf_q = 7,583 ^r10 = (Z_1n - 0,059 ^rII ⁼ </„ = 7,676 r_I2 = i/₁₂ = 2,132 rf,, = 7,049

   r,4 = x

   Darin bezeichnen S₁ die Entfernung vom Symmetrippunkt zur Oberfläche der ersten Linse, r,, r, ... r_l4 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen. ί/|,ί/₂ . . . ί/,.1 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstande zwischen den Linsen./I₁,/ι,... /I₇ die Brcchungsindizcs der Linsen für die g-Linie

   Tabelle 4'

   ^r\ - ri =
   r, =

   /' = 100

   38,245
   29,634

   Cl₁ =

   37,774

   cl₂ = 1

   5.287 .587 = 7.988 = 1.443 n₆ = 1,62799 v₆ = 54,95

   η_Ί = 1,62731 M₇ = 56,36

   (435,8 jj.m), ι·,, ι·, ... i'7 die Abbe-Zahlen der einzelnen Linsen und / die Gesamtbrennweite des Objektivs.

   3. Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruchs I, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 3' aufgeführten numerischen Daten:

   S, = 2,225-

   »τ, = 1,67321 .-, = 38,25

   n₂ = 1,69312 ι·₂ = 55,33

   = 1,64058 y_} = 46,93

   (i₄ = 1,6596 i₄ - 35,37

   = 1,62731 ι·₅ = 56,36

   = 1,63695

   = 53,2

   /I₇ = 1,62731 ι·₇ = 56,36

   (435,8 jj.m), ι·,, I₂ ... ι·₇ die Abbe-Zahlen der einzelnen Linsen und / die Gesamtbrennweite des Objektivs.

   Ι. Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 4 aufgerührten numerischeil Daten:

   S₁ = 2,205

   »ι, = 1,67321 ,·, = 38,25

   H₂ = 1,69312 ι·₂ = 55,33

   ^rs = 67.673 lU = 6,299 η, = 1.64058 r, = 46.93 r* = 26.243 '/„ = 9.473 r- = -21.762 </- = 3.979 i_h = 1.6596 n = 35.37 <k = 2.286 ^rs r_q = 388.785 7.281 H₅ = 1.62731 .·, = 56.36 T_1n = -31.495 'A» = 0.059 »M = -196.467 7.645 »i₆ = 1,63147 ■·„ = 54,0 r,2 = -52.915 Ά 2 = 2.294 ,/,., = 7.166 /I₇ = 1.62731 56.36 '"l.l ~* ...Π.«!2

   Darin bezeichnen S₁ die Entfernung vom Symmetriepunkt zur Oberfläche der ersten Linse, r,. r, . . . T₁₄ die Krümmungsradien der Linsen- 2s oberflächen. d_t.d₂ . . ,/,, die Dicken der Linsen bzw. Luft;ibstände/wischen den Linsen. It₁Ji₂ ... (N die Brechiingsindizcs der Linsen für die g-l.inic (435.8 im), τ,, ι·, ... r- die Abbe-Zahlen der einzelnen Linsen und / die Gcsamlbrcnnweite des Objektivs.