DE2300985A1

DE2300985A1 - Dreilinsiges projektionsobjektiv

Info

Publication number: DE2300985A1
Application number: DE2300985A
Authority: DE
Inventors: Kurt Kirchhoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-01-10
Filing date: 1973-01-10
Publication date: 1974-07-25
Also published as: DE2300985B2; DE2300985C3; US3936155A; GB1427883A

Description

PATENTANWÄLTE

DH. ing. H. NEGENDANK · bipl.-ing. H. HATJCK ■ dipl.-phys. W. SCHMITZ DIPL.ING. E. GRAALFS · dipping. W. WEHNERT

HAMBURG-MÜNCHEN ZTTSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NETTER WALL 41

TEL·. Se 74 28 TTND 8β 41 19

IELEGK. NEGBDAFATSNT HAMBURG

Heinrich Reichmann München ia · mozartstr. 23

TEL. 5 38 09 86

2211 Brokdorf telegr. nebedapatent München

HAMBURG, - 8. JAN. 1373

Dreil'insiges Projektionsobjektiv

Die Erfindung betrifft ein dreilinsiges Projektionsobjektiv vom Triplett-Typ, insbesondere für Schreib-(Overhead)-Projektoren, mit einer sammelnden Vorderlinse, einer zerstreuenden Mittellinse und einer sammelnden Hinterlinse.

Bei Schreibprojektoren (Overhead-Projektoren) und anderen ähnlichen großformatigen Projektionsaufgaben sind Objektive mit beträchtlichen freien Durchmessern erforderlich. Um den Aufwand bezüglich Konstruktion und Kosten in vertretbaren Grenzen zu halten, verwendet man vielfach einfache Objektive aus zwei Meniskus-Linsen, wobei üblicherweise ein zur Knickung des Strahlengangs dienender Spiegel zwischen den beiden Menisken angeordnet wird. Der freie Durchmesser der Menisken kann beispielsweise 95 mm betragen. Die mit adchen Menisken erreichbare Abbildungsqualität ist nur mäßig. Bessere Schreibprojektoren enthalten deshalb aufwendigere

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Objektive, vorzugsweise dreilinsige Anastigmate vom Triplett-Typ, wobei der Umlenkspiegel vorzugsweise oberhalb des Objektivs angeordnet ist. Die in Anbetracht der erforderlichen Linsengrößen erheblichen Mehrkosten nimmt man dabei notgedrungen in Kauf. Die Kosten werden insbesondere durch die Menge und Qualität des benötigten optischen Glases bestimmt.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein für Schreibprojektoren und andere ähnliche Anwendungsfälle gut geeignetes Projektionsobjektiv zu schaffen, das mit geringem Aufwand und zu geringen Kosten herstellbar ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einem Projektionsobjektiv der eingangs angegebenen Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß alle drei Linsen aus im wesentlichen gleichem optischem Glas bestehen.

Das erfindungsgemäöe Objektiv steht in ausgeprägtem Gegensatz zu den bekannten Tripletts, bei denen durchweg die einleuchtende Lehre befolgt wird, daß in Anbetracht der positiven Gesamt-Brennweite und der positiven Einzel-Brennweiten von Vorder- und Hinterlinse die zerstreuende Mittellinae aus einem Glas bestehen muß, das eine erheblich größere Dispersion als die für die Vorder- und Hinterlinse verwendeten Gläser hat, um deren Dispersionen kompensieren zu können. Dieser Grundsatz beherrschte das ganze Denken um den Triplett-Typ.

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Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Projektionsobjektiv aus drei Linsen aus gleichem Glas ohne weiteres Korrektionszustände zu verwirklichen sind, die eine für die Projektion relativ großer Vorlagen mit den dabei üblichen mäßigen Vergrößerungen sehr befriedigende Abbildungsqualität ergeben. Dies gilt besonders bei den Vorlage-Größen von Arbeits- oder Schreibprojektoren, bei denen überdies noch eine im Vergleich zu anderen Projektoren verhältnismäßig geringe relative öffnung für die abbildenden Strahlen vorhanden ist. Die genannten Korrektionszustände sind auch deshalb möglich, weil beim Triplett durch gute sphärische Korrektion, die bei Meniskusobjektiven nicht möglich ist, die Auswirkungen des Farblängsfehlers verkleinert werden können und der Farbquerfehler durch entsprechende Korrektion behoben werden kann, wobei insbesondere auch die Möglichkeit besteht, den Farbquerfehler durch einen symmetrischen Aufbau des Objektivs auszuschalten, der bedeutende fertigungstechnische Vorteile bietet.

Es leuchtet ein, daß bei dem erfindungsgemäßen Objektiv vorzugsweise alle Linsen aus Kronglas, d.h. einem Glas mit niedriger Dispersion bestehen, weil dann naturgemäß die auf die unkompensiert bleibende Dispersion zurückgehenden Farbortfehler entsprechend klein gemacht werden können. Vorzugsweise soll die Abbesche Zahl des verwendeten Glases über 50 liegen.

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Eihe bezüglich des Aufwandes besonders günstige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Glas mit verhältnismäßig niedrigem Brechungindex, insbesondere unter 1,535, verwendet wird. Diese Maßnahme ist in bezug auf die Mittellinse bei Dreilinsern ganz ungewöhnlich, da man bei den bekannten Tripletts in der Mittellinse zwecks Korrektion der Farbfehler Flintgläser, d.h. Gläser hoher Dispersion, verwendet, die durchweg wesentliche höhere Brechwerte haben. Bei dem erfindungsgemäßen Projektionsobjektiv kann man jedoch den Vorteil des niedrigen Preises der niedrig brechenden einfachen Krongläser unbedenklich ausnutzen, weil sich im Vergleich zu üblichen Dreilinsern, bei denen die erste und die dritte Linse aus einfachen Krongläsern bestehen, die Mittellinse jedoch aus einem höher brechenden Flintglas besteht, die niedrige Brechzahl in der hier ebenfalls aus Kronglas bestehenden Mittellinse günstig auf die Petzval-Krümmung auswirkt. Wegen des niedrigen Brechungsindex der mit neg±.iver Brennweite ausgeführten Mittellinse erhält man auch schon mit geringeren Brechkräften bzw. größeren Krümmungsradien ausreichende Werte für die Petzval-Krümmung. Dies ermöglicht dünnere Linsen, d.h. geringeren Materialeinsatz - besonders wichtig bei den relativ großen Linsendurchmessern -, und relativ große Krümmungsradien, die eine rationelle Bearbeitung der Linsen erleichtern.

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Zum Vergleich sei angegeben, daß bei Doppelmeniskusobjektiven die Petzval-Summe etwa 0,7 beträgt, bei normalen Anastigmaten etwa 0,4, und bei dem erfindungsgemäßen Objektiv etwa 0,5 betragen kann. Man erkennt daraus, daß das erfindungsgemäße Objektiv trotz des gegenüber üblichen Anastigmaten erheblich einfacheren Aufbaus eine diesen ähnliche Verbesserung der BiIdfeldebnung im Vergleich zu Doppelmeniskus-Objektiven aus ähnlichen einfachen Gläsern erlaubt. Hinzu gesellt sich unverändert der dem Triplett gegenüber dem Doppelmeniskus eigene Vorteil der kürzeren Baulänge. Dadurch kann auch das erfindungsgemäße Triplett mit verhältnismäßig kleinen Linsendurchmessern gebaut werden. Dies senkt den Material-und Kostenaufwand nicht nur für das Objektiv selbst, sondern auch für den Umlenkspiegel, der dann mit noch annehmbarer Größe außerhalb des Objektivs angeordnet und somit ohne Beeinflussung des das Objektiv durchsetzenden Strahlenganges in üblicher Weise geschwenkt werden kann. Beim Doppelmeniskus-Objektiv, bei dem der Spiegel grundsätzlich zwischen den beiden Linsen liegt, bringt dagegen jede Schwenkung des Spiegels Bildverschlechterungen mit sich, da die optische Achse dann erheblich aus der Achse der Frontlinse herauswandert.

Im Sinne der angestrebten Verringerung des Materialeinsatzes ist es ferner vorteilhaft, wenn alle Linsen aus einem Glas verhältnismäßig niedriger Dichte, insbesondere unter 2,7 g/cm , bestehen.

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Aus den vorstehenden Angaben zeigt sich, daß für das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv ein einfaches und wenig kostspieliges optisches Kronglas geeignet ist,wie es als Massenglas von vielen Herstellern für einfache optische Geräte in großen Mengen verwendet wird. Ein typischer Vertreter eines solchen geeigneten Massenglases ist das von zahlreichen Glasherstellern vertriebene Brillenrohglas mit einem Brechungsindex von n, = 1,52249 und einer Abbeschen Zahl von ν = 59,6. Von der Firma Jenaer Glaswerke Schott & Gen. wird dieses Glas unter der Handelsbezeichnung K5 vertrieben. Ein weiterer Vorteil ist dabei darin zu sehen, daß dieses Glas wie überhaupt gewöhnliches Kronglas allgemein günstige optische Gebrauchseigenschaften aufweist. So ist es relativ spezifisch leicht, gut lichtdurchlässig, chemisch sehr beständig und sehr kratz-und wischfest.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs ist es durchaus möglich, weitere Vereinfachungen einzuführen, ohne die optische Qualität merklich schmälern zu müssen. Insbesondere können die Vorder- und die Hinterlinse gleiche Plankonvexlinsen sein. Dies erleichtert die Herstellung der Linsen, deren Lagerhaltung und den Zusammenbau des Objektivs. Die Mittellinse kann insbesondere bei einem zu ihr symmetrischen Aufbau eine bikonkave Linse mit zwei gleichen Krümmungsradien sein. Auch dies ist ersichtlich fertigungstechnisch günstig.

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Die Kosten für einen Satz ungeschliffene Preßlinge ab Glaswerk betragen bei erfindungsgemäßen Projektionsobjektiven nur einen Bruchteil der Kosten vergleichbarer herkömmlicher Projektions-Anastigmate vom Triplett-Typ.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben t wobei alle sich vom Stand der Technik unterscheidenden Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung sein können. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform .

Das in Fig. 1 dargestellte Objektiv ist symmetrisch zur Mittellinse L~ und hat den weiteren fertigungstechnischen Vorteil, daß die Vorderlinse L.und die Hinterlinse L₃ gleiche Plankonvexlinsen sind und daß die Mittellinse L~ eine bikonkave Linse mit zwei gleichen Krümmungsradien ist. Die Daten des Objektivs sind, hffiogen auf eine bildseitige Brennweite f¹ = lOO:

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Bild-Schnittweite s¹ = 92,69
Bildwinkel 2S- = 43°
Petzval-Summe ΣΡ = 0,524

Linse / Radien Dicken Brechzahl Dispersion Durchmesser

19,4

	V	+28,132 plan	d_x= 2,49 I₁= 4,52	1	ⁿd	59	^Vd
^Ll	^r4⁼	-35,827 +35,827	d₂= 0,87 I₂= 4,52	1	,52249	59	,48
^L2	^r5⁼	plan	d₃ = 2,49	1	,52249	59	,48
^L3				,52249	,48

15,3

19,4 .= -28,132

Fig. 2 zeigt eine unsymmetrische Ausführungsform mit folgenden Daten, wieder bezogen auf eine Brennweite f' = 100:

Bild-Schnittweite s¹ = 86,06
Bildwinkel 2& = 48°
Petzval-Summe ϊρ = 0,401

Linse / Radien Dicken Brechzahl Dispersion Durchmesser = +16,344

I₁= 1,27

ⁿd ^vd

L₁ ^x d,= 3,95 1,52249 59,48 16,5

¹ * = -82,598 ^x

r₃= -43,484

L„ d~= 0,51 1,52249 59,48 16,5

* r₄= +16,180 _x^_ ₀₄

r.= +137,117 U Q 9 8 3 0 / 0 A 6 9

L. d,=2,36 1,52249 59,48 20,6

³ r_c= -62,876 ^J

Die beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, daß im Rahmen der Erfindung Objektive stark unterschiedlicher Gestaltung möglich sind, so daß ein entsprechend breiter Spielraum für weitere Ausführungsformen besteht.

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Claims

Patentanspr ü c h e :

!1.JDreilinsiges Projektionsobjektiv vom Triplett-Typ, insbesondere für Schreib-(Overhead-)Projektoren, mit einer sammelnden Vorderlinse, einer zerstreuenden Mittellinse und einer sammelnden Hinterlinse,

dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Linsen (L., L_, L₃) aus im wesentlichen gleichem optischem Glas bestehen.
2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Linsen aus Kronglas bestehen.
3. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Linsen aus einem Glas mit einer Abbeschen Zahl ν > 50 bestehen.
4. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Linsen aus einem Glas mit einem Brechungsindex unter 1,535 bestehen.
5. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Linsen aus einem Glas mit einer Dichte unter 2,7 g/cm bestehen.

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6. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es symmetrisch zur Mittelachse (L-) ist.
7. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderlinse (L,) und die Hinterlinse (L₃) gleiche Plankonvexlinsen sind.
3. Objektiv nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinse (L₃) eine bikonkave Linse mit zwei gleichen Krümmungsradien ist.
9. Objektiv nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Konstruktionsdaten hat, bezogen auf eine Brennweite f = 100:

Bild-Schnittweite s¹ = 92,69 Bildwinkel 2 & = Petzval-Summe Σ Ρ =0,524

Linse Radien

r.= +28,132

r~= plan

r = -35,827

^L2
* X₄= +35,827

L₃ ^r5⁼ P^lan

r₆= -28,132

Dicken

d_x = 2,49 I₁ = 4,52

Brechzahl Dispersion Durchmesser n, v.

d 1,52249

'd
59,48

19,4

d₂ = 0,87 1,52249 1, = 4,52

d, = 2,49 1,52249

59,48

15,3

59,48

19,4
10. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß es folgende Konstruktionsdaten hat, bezogen auf eine Brennweite f· = 1OO:

Bild-Schnittweite s¹ = 86,06
Bildwinkel 2 F = 48°
Petzval-Sunune IP = 0,401

Linse Radien Dicken Brechzahl Dispersion Durchmesser

ⁿd ^vd r. = + 16,344
L. d.= 3,95 1,52249 59,48 16,5

¹ *

r₀ = - 82,598

I₁ 1,27

Γ,= -43,484

L₉ ^J d₉= 0,51 1,52249 59,48 16,5

r₄= +16,180

I₂= 11,04

r,-= +137,117
L₃ ^D d₃= 2,36 1,52249 59,48 20,6

r₆= -62,876

h 0 9 a 3 U / Q k 6 η