DE2450932A1

DE2450932A1 - Kopierobjektiv

Info

Publication number: DE2450932A1
Application number: DE19742450932
Authority: DE
Inventors: Masaki Dipl Ing Matsubara
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1973-10-27
Filing date: 1974-10-25
Publication date: 1975-05-07
Also published as: JPS5336776B2; DE2450932C3; DE2450932B2; JPS5072625A; US3958866A

Description

Olympus Optical Co. Limited oot 7421

25. Oktober 1974 Tokyo-To/JAPAN

L/Br

Kopierobj ektiv

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kopierobjektiv, dessen Linsensystem ein Öffnungsverhältnis von F/4,5, einen Feldwinkel von 19 hat und das für Wellenlängen von 436 mja (g) bis 656

Vergrößerungen
ΐΐΐ,/u (c) und fürVuiti 1 :1 herum verwendet werden kann und dessen

Bildfehler günstig korrigiert sind.

Bekannte Linsensysteme dieser Art haben ein kleines öffnunsverhältniS/ es besteht jedoch,um geringe Aufnahmezeiten erreichen zu können, ein dringendes Bedürfnis, ein Kopierobjektiv mit großem Öffnungsverhältnis zu haben. Bei vielen Kopiergeräten ist es erforderlich, das Linsensystem zu bewegen. Daher sollte das Linsensystem klein und nicht schwer sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Kopierobjektiv anzugeben, dessen Linsensystem ein großes Öffnungsverhältnis aufweist.

-2-

09819/0755

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Linsensystem aus sieben

symmetrisch zu beiden Seiten eines im Zentrum des Linsensystems liegenden Linsen

angeordneten PunktesVerreicht, wobei objekt- und beidseitig erste Linsen (L₁), zweite Linsen (L„), dritte Linsen (L-) und eine vierte Linse (L.) vorgesehen sind, von denen die ersten Linsen positive Meniskuslinsen, die zweiten Linsen negative Meniskuslinsen, die dritten Linsen positive Meniskuslinsen und die vierte Linse eine bikonvexe Linse mit schwacher Brechkraft ist und das Linsensystem den folgenden Bedingungen genügt

(1) η., > 1,7 , J ₁ > 4o

(2) o,2f<£ |f₂|^,o,6f , f₂<£ O

worin n- den Brechungsindex der ersten Linse, t)■, die Abbe-Zahl der ersten Linsen, f₂ und f. die Brennweiten der zweiten und vierten Linse und f die Brennweite des Linsensystems als Ganzem bezeichnet.

Die erste Linse L₁ und die zweite Linse L„ können entweder als Einzellinsen angeordnet sein oder eine gekittete Dublettlinse bilden.

Die Bedeutung der Bedingungen für das obenerwähnte Linsensystem, bei dem der Symmetriepunkt im Mittelpunkt der vierten Linse angeordnet ist , und alle Linsenoberflächen konkav zu dem Punkt sind, liegt in folgendem.

509819/0755 -3-

Die Bedingung (1) dient zur Korrektur der sphärischen Aberration und der chromatischen Aberration. Im allgemeinen haben symmetrisch angeordnete Linsensysteme eine Tendenz, daß die in der Frontlinsengruppe hervorgerufenen Aberrationen nicht durch die hintere Linsengruppe beseitigt, sondern vergrößert und verstärkt werden. Daher ist es bei solchen symmetrisch angeordneten Linsensystemen notwendig, die in der vorderen und hinteren Linsengruppe auftretenden Aberrationen auf ausreichend kleine Werte zu beschränken. Es ist bekannt,daß die sphärische Aberration allgemein korrigert wird, wenn man den Brechungsindex groß macht. Bei der vorliegenden Erfindung wird die sphärische Aberration, die dadurch verursacht wird, daß das Öffnungsverhältnis groß gemacht wird, korrigiert unter Verwendung dieser Eigenschaft, d,h. durch Verwendung eines Materials für die erste Linse L₁ , welches einen Brechungsindex über 1,7 hat,S,.> wird die sphärische Aberration auf einen Wert begrenzt, der für die praktische Verwendung unbedeutend ist. Wenn für die erste Linse ein Material verwendet wird, dessen Brechungsindex 1,7 oder weniger beträgt, wird eine beträchtliche sphärische Aberration hervorgerufen und es wird schwierig, diese durch die anderen Linsen zu korrigieren. Im allgemeinen wird die chromatische Aberration durch Verwendung von Materialien mit verschiedenen Dispersionen für die Linsen in der Weise beseitigt, das die Dispersionen der entsprechenden Linsen gegeneinander gut ausgeglichen sind. Wegen der obenerwähnten Eigenschaft eines symmetrisch angeordneten Linsensystems ist es notwendig, das Linsensystem so auszubilden, daß die durch die Frontlinse hervorgerufene chromatische Aberration so klein wie möglich bleibt. Daher wird bei der vorliegenden Erfindung für die Frontlinse ein Material verwendet, das eine Dispersion von über 4ö besitzt, um die chromatische Aberration durch die Front-

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linsengruppe so klein wie möglich zu halten und sie zu korrigieren, um einen günstigen Ausgleich durch die hintere Linsengruppe zu erreichen. Wenn die Dispersion der Frontlinse 4o oder weniger beträgt/ wird es sehr schwierig, geeignete Materialien für die anderen Linsen zu wählen und infolgedessen wird eine günstige Korrektur der chromatischen Aberration unmöglich.

Die Bedingung (2) dient zur Korrektur der Feldkrümmung, d.h. die Petzvalsumme wird klein gemacht durch Verwendung einer negativen Linse mit hoher Brechkraft als zweiter Linse L₂. Wenn If₂J der Bedingung (2) den oberen Grenzwert überschreitet, wird die negative Brechkraft schwach. Infolgedessen wird die Petzval-Summe groß und das obenerwähnte Ziel kann nicht erreicht werden, indem das Feld nicht flachgemacht werden kann. Wenn J f^ J kleiner als der untere Grenzwert wird, wird die negative Brennkraft groß und daher wird die Petzval-Summe klein. Es tritt jedoch sphärische Aberration auf und es wird unmöglich, diese zu korrigieren.

Die Bedingung (3) dient zur Korrektur des Astigmatismus. Im allgemeinen wird an der Stelle der vierten Linse L. eine Glasplatte mit parallelen flachen Oberflächen verwendet, welche fast keine Brechkraft besitzt, um die Strahlhöhe zu reduzieren und den außeraxialen Astigmatismus zu korrigieren, ohne die paraxiale Aberration zu vergrößern. Bei der vorliegenden Erfindung wird hiervon auch Gebrauch gemacht. Das heißt, die vierte Linse L. ist so ausgebildet, daß sie schwache Brechkraft besitzt,

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um soweit wie möglich die Höhen der Strahlen bei Stellungen mit großem Feldwinkel zu reduzieren, so daß diese Strahlen nicht die Randabschnitte durchlaufen. So wird Astigmatismus verhindert. Wenn f. den oberen Grenzwert der Bedingung (3) überschreitet, wird der obenerwähnte Korrektureffekt klein und es wird unmöglich, den Astigmatismus zu korrigieren. Wenn f. kleiner als der untere Grenzwert ist, wird der obenerwähnte Korrektureffekt zu groß. Infolgedessen werden paraxiale Aberrationen und andere Aberrationen hervorgerufen und es wird unmöglich, diese günstig zu korrigieren.

Wie aus dem vorstehenden hervorgeht, werden bei einem Kopierobjektiv mit einem Linsensystem nach der vorliegenden Erfindung, das die obenerwähnten Bedingungen erfüllt, die Bildfehler außerordentlich günstig korrigiert. Darüberhinaus wird durch die folgende Bedingung für den Zwischenraum d. zwischen der zweiten Linse L_ und der dritten Linse L- und den Zwischenraum d, zwischen der

2. 6 b

dritten Linsen L_ und der vierten Linse L. es möglich, den Astigmatismus günstiger zu korrigieren und das Linsensystem als Ganzes kompakter zu machen.

(4) o,o4f S d. "+ d, ^C. o,o6f

^~~ 4 O

Wenn d. und d. den oberen Grenzwert der Bedingung (4) überschreiten, werden die Strahlen an Stellen durchtreten,die weit von der optischen Achse entfernt sind. Dadurch wird beträchtlicher Astigmatismus in negativer Richtung hervorgerufen und es wird schwierig,

—6 —

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ihn durch andere Teile zu korrigieren. Darüberhinaus wird das Linsensystem,, wenn die Zwischenräume groß sind, als Ganzes groß und· die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein kompaktes Linsensystem zu schaffen, kann .nicht erreicht werden. Wenn d.+d,

4 D

kleiner 'als der untere Grenzwert sind, ist dies vorteilhaft für eine kompakte Ausbildung des Linsensystems. Es wird jedoch schwierig, den Astigmatismus zu korrigieren, der in positiver Richtung auftritt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter . Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläuter. Es zeigen:

Fig. 1 und schematische Schnittansichten von Ausführungsbeispielen Fig. 2 eines Kopierobjektives "mit einem Linsensystem nach der vorliegenden Erfindung und

Fig. 3a, *N jeweils grafische Darstellungen von Fehlerkurven bei 3b,3c,3d, / den betreffenden Ausführungsbeispielen des Linsen-Fig. 4a, [ systems nach der vorliegenden Erfindung. 4b,4c und \
4d J

Das Linsensystem nach dem ersten Ausführungsbeispiel weist die in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Daten auf.

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-7-

Tabelle 1

r₁=3o,o77

r₂=146_r415

d₂=3,55

r₃=165,149

r₄=21_/543

d₄=2,42

r₅=32,o91

r,=47,368 ο

d_g=2,91

r_=-4o7,o4

r_c=-47₇368

d₅=2,86

r₅=-32,o91

r₄=-21,543

d₃=2,3o n₂=1,6727

d₅=2,86 n₃=1,72

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f=1oo 2(^=38° F/4,5

iA,=44,2

d_?=3_/O6 n₄=1,5317 ' J₄=48,9

n₂=1,6727 Z^₂=32,1

r₃=-165,149

d₂=3,55

r₂=-146,415

^=5,16 Ii₁=I ,7859 £^.,=44,2

r^-30,077

f₂=-37,1 f₄= 383,2

worin r.. bis r_ die Krümmungsradien der entsprechenden Linsenoberflächen, d~ bis d_ die Dicken der entsprechenden Linsen und Zwischenräume zwischen den Linsen, n₁ bis n. die Brechungsindices der betreffenden Linsen und U\. bis U, die Abbe-Zahle;n der betreffenden Linsen und f die Brennweite des Linsensystems als Ganzem, f„ und f. die Brennweite der zweiten und der vierten Linse darstellen.

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Das Linsensystem nach den «weiten AusfUhrunsbeispiel weist dii in der folgenden Tabelle 2 aufgeführten Daten auf.

Tabelle 2	2iJ=38^O
f=1oo
^=30,062	1^=1,816

r₀ ,=61,62ο	n₂=1,6727
^d2,3⁼⁴'¹
r₄=21,731
d₄=2,22
r₅=32,979	n₃=1,7432
d₅=2,91
r,= 48,451 0
d₆=3,o .
r_?=659,947	n₄=1,5311
d₇= 3,12
r_?=-659,947
r₆=-48,451	n₃=1,7432
d₅=2,91
r₅=-32,979
r₄=-21,731	n₂=1,6727

^r2,3^⁶¹'⁶²°	H₁=I,816
α_Ί=7,17
r^-30,062
f₂=-52,o

F/4,5

f₄=621,6

^=46,84

J₄=62,44

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bis r_ die Krümmungsradien der entsprechenden Linsenoberflächen, d.. bis d₇ die Dicken der entsprechenden Linsen und Zwischenräume zwischen den Linsen, n.. bis n. die Brechungsindices der betreffenden Linsen und l)' bis ι) . die Abbe-Zahlen der betreffenden Linsen'und f die Brennweite des Linsensystems als Ganzem, f₂ und f. die Brennweite der zweiten und der vierten Linse darstellen.

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Das Auaführungsbelsoiel 3 tretet die in der nachstehend aufgeführten Tabelle 3 angegebenen Daten auf.

Tabelle 3

f=1oo

r₁=28,731

d_l=5,371 r₂=3o3,4o6

d₂=2,3o4 r₃=169,579

d-=1,55o r₄=21,949

d₄=2,522 r₅=34,536

d₅=2,974 r₆=48758

2 U= 38'

11^1,7859

n₂=1,6727

=I, 72

F/4,5

Ü _Λ=ΑΑ, /J₂=32,1 /7^=42,08

r_?=29o,474 d_?=1,592

r₇=-29o,474 d₆=3,o29

r_€=-48_f758

d₅=2,

r₅=-34,536 d₄=2,522

r₄=-21,949

r₃=-169,579 d₂=2,3o4

r₂=-3o3,4o6

=I,53172

n₃=1,72

=4 8,9

₃=42,o8

=I,6727 J ₂=32,1

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d.,=5,371

r^-28,731

42	7859	D	2450932
	f =273		.,=44,1

,=-37,6

worin r. bis r_? die Krümmungsradien der entsprechenden Linsenoberflächen, d₁ bis d_ die Dicken der entsprechenden Linsen und Zwischenräume zwischen den Linsen, n- bis n. die Brechungsindices der betreffenden Linsen und U* bis i). die Abbe-Zahlen der betreffenden Linsen und f die Brennweite des Linsensystems als Ganzem, f~ und f. die Brennweite der zweiten und vierten Linse darstellen.

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Das Ausführungsbeispiel 4 weist dl· in der nachstehend aufgeführten Tabelle 4 angegebenen Daten auf.

Tabelle 4

f=242,513

r₁=25_r847

r₂=2o6,592

d_a=2,267 r₃=331,879

d'₃=1,525 n₂=1,7495

r₄=2o,172

r₅=32,882

d₅=2,927 n₃=1,72

r₆=5-1,535

d_c=2_/981 ο

r_?=331,8795

r_?=-331,8795 dg=2,981 r₆=-51,535

r₅=-32,882 . d₄=2,482

r₄=-2o,172

d₃=1,525 n₂=1,7495

r₃=-346,766 d₂=2,267

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=S, 286 ^ = 1,7859 ^=44,

=1 ,53172 J₄=48,9

d₅=2,927 n₃=1,72 J₃=5o,25

r₂=-2o6,592

d..=5,286 U₁=I,7859 i^ =44,

r.p-25,847

f₂=-28,7 f₄=312,5

worin r.. bis r_ die K^rünimungsradien der entsprechenden Liritiv oberflächen, d₁ bis d„ die Dicken der entsprechenden Linsen u;:o Zwischenrätime zwischen den Linsen, n.. bis n. die Brechungsindi:e: der betreffenden Linsen unäjf die Brennweite des Linser.sys-tens als Ganzem, f und f die Brennweite der zweiten und der viercer Linse darstellen.

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Wie bereits erwähnt, ist das Linsensystem des Kopierobjektivs nach der vorliegenden Erfindung symmetrisch in bezug auf einen im Mittelpunkt angeordneten Punkt angeordnet. Daher haben, wie aus Fig.1 und 2 ersichtlich, die Oberflächen der entsprechenden Linsenzwischenräume zwischen der Linsen usw. die einander entsprechen, die gleichen Bezeichnungen erhalten.

Bei den Ausführungsbeispielen 1, 3 und 4 sind die erste Linse . L₁ und die zweite Linse L„ Einzellinsen, wie in Fig. 1 darstellt. Beim Ausführungsbeispiel 2 sind demgegenüber die erste Linse L^ und · die zweite Linse L~ miteinander verk—ittet. Dabei betrifft natürlich der Wert f_=-52,o beim Ausführungsbeispiel 2 der Brennweite der negativen Meniskuslinse in der gekitteten Doppellinse.

Die Fehlerkurven des Ausführungsbeispiels 1 sind in Fig. 3a, 3b, 3c und 3d dargestellt, .während die Fehlerkurven des Ausführungsbeispiels 2 in Fig. 4a,4b,4c und 4d dargestellt sind.

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Claims

oot 74

25. Okt. 1974

L/Br

f ' "Or-. C I- --■ :-
■ ϊ. i \:-··--"-Ν ^: ■;-■·"

Patentanspruch e

Kopierobjektiv, gekennzeichnet durch

ein Linsensystem aus sieben symmetrisch zu beiden Seiten eines

liegenden Linsen im Zentrum des Linsensystems angeordneten PunktesVf wobei' objekt- und beidseitig erste Linsen (L..), zweite Linsen (L ), dritte Linsen (L-) und eine vierte Linse (L.) vorgesehen sind, von denen die ersten Linsen positive Meniskuslinsen, die zweiten Linsen negative Meniskuslinsen, die dritten Linsen positive Keniskuslinsen und die vierte Linse eine bikonvexe Linse mit schwacher Brechkraft ist und das Linsensystem den folgenden Bedingungen genügt

(2) o,2f <L |f₂| <£ o,6f,
f

worin n,. den Brechungsindex der ersten Linse, Ü . die Abbe-Zahl der ersten Linsen, f„ und f. die Brennweiten der zweiten und vierten Linse und f die Brennweite des Linsensystems als Ganzem bezeichnet.
2. Kopierobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die ersten und die zweiten Linsen miteinander zur Bildung einer Dublettlinse verkittet sind.

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3. Kopierobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem die in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten numerischen Werte besitzt.

Tabelle 1

r.j=3o, o77

d₂=3,55

r₃=165,149 d₃=2,3o

=21,543

d₄=2,42

r₅=32,o91

r,=47,368 ο

r_=4o7,o4o

r₇=-4o7,o4 V²'⁹¹

r,=-47,368 ο

r₅=-32,o91 d₄=2,42

f₄=-21,543

f=1oo ■ 2O^=38^w F/4,5 I6 n.=1,7859

d_?=3,o6 n₄=1,5317

d₅=2,86 n₃=1,72 J₃=42,1

d₃=2,3o n₂=1,6727

509819/.0

r₃=-16.5,149 Λ*

d₂=3,55 r₂=-146,415

ά^5,Λ6 ^ = 1,7859 {J ^44,2

r.j=-3o,o77

f₂=-37_#1 f₄= 383,2

worin r. bis r_ die Krümmungsradien der entsprechenden Linsenoberflächen, d.. bis d_ die Dicken der entsprechenden Linsen und Zwischenräume zwischen den Linsen, n.. bis n. die Brechungsindxces der betreffenden Linsen und U* bis ij, die Abbe-Zahlen der ber treffenden Linsen und f die Brennweite des Linsensystems als Ganzem, f_ und f die Brennweite der zweiten und der vierten Linse darstellen.

-4-

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4. Kopierobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem die in der folgenden Tabelle 2 aufgeführten numerischen Werte besitzt.

Tabelle ! 2 =7, OO =2, =2, '4, O 2o 1 f=1 =32,979 451 17 ^r1 =3o,o62 17 ^d5 22 91 ^d1 ,62o = 48, 947 ₂=-52 ^r2 ,3=⁶¹ ^d6 = 3 91 22 ^d2 =21,731 =659 _f ^r4 ^d4 ^d7 O ,3=⁴' =-659 1,6 ^r5 ^d6 ,1 = 7, 2 =-48, ,947 o62 ^r6 ^d5 =3, =-32, 451 ^r7 ^d4 =-21, 979 ^r7 ^d2 =2, 731 ^r6 ^d1 1 =-3o, ^r5 f ^r4 /O ^r2 ^r1

2£J=38° F/4,5

n₂=1,6727

n₃=1,7432 n₃=1,7432

^=46,84

η =1,5311 J =62,44

n₂=1,6727

Xi₁=I _#816 ^^46,84

f₄=621,6

509 819/07 5 5 ■ ■■

bis r_ die Krümmungsradien der entsprechenden Linsenworin ri 7

oberflächen, d.. bis d_ die Dicken der entsprechenden Linsen und Zwischenräume zwischen den Linsen/ n₁ bis n. die Brechungsindices der betreffenden Linsen und Ü bis l). die Abbe-Zahlen der betreffenden Linsen und f die Brennweite des Linsensystems als Ganzem, f_ und f. die Brennweite der zweiten und der vierten Linse darstellen.

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5. Kopierobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem die in der folgenden Tabelle 3 aufgeführten numerischen Werte besitzt.

Tabelle 3

f=1oo 2 CJ= 38° F/4,5

r_l=28/731

£.,=5,371 ^ = 1,7859 J.^

r₂=3o3,4o6

d₂=2,3o4 r₃=169,579

d₃=1,55o . n₂=1,6727 /J₂

r₄=21,949

d₄=2,522 r₅=34,536

d₅=2,974 n₃=1,72 ^₃=42,o8

r_c=48758

d₆=3,o29 r_?=29o,474

d_?=1,592 n₄=1,53172 J₄=48,9

r_?=-29o,474

dg=3,o29 r_g=-48,758

d₅=2,974 n₃=1,72 J₃=42,o8

r₅=-34,536

d₄=2,522 r₄=-21,949

d₃=1,55o n₂=1,6727 J₂=32.,1

r₃=-169,579 d₂=2,3o4

509819/0

r₂=-3o3,4o6

V⁵ ,371 ,6 ^η1=¹ ,7859 γ_ί=-28, 731 f₂=-37 f =273

^=44,1

worin r bis x~. die Krümmungsradien der entsprechenden Linsenoberflächen, d₁ bis d_ die Dicken der entsprechenden Linsen und Zwischenräume zwischen den Linsen, n₁ bis n. die Brechungsindices der betreffenden Linsen und U- bis i). die Abbe-Zahlen der betreffenden Linsen und f die Brennweite des Linsensystems als Ganzem, f« und f. die Brennweite der zweiten und vier-cen Linse darstellen.

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6. Kopierobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß_v das Linsensystem die in der "nachfolgenden Tabelle 4 aufgeführten Werte besitzt.

Tabelle 4 847 f=242,513 =5,286 r₁₌25, ,592 ^d1 =2,267 r₂=2o6 ,879 ^d2 =1,525 r₃=331 172 ^d3 =2,4 82 r₄=2o, 882 ^d4 535 r₅=32, =2,981 r₆=51, ,8795 ^d6 1,8795 r_?=331 =2,981 r₇=-33 ,535 ^d6 r₆=-51

r₅=-32,882

d₄=2,482 r₄=-2o,172

d₂=2,267 2W=38° P/4,5

! = 1,7859 ^^44,

n₂=1,7495 n₄=1,53172 n₂=1,7495

r₃=-34S,766 509819/0

n₃=1,72 ' J₃=5o,25

r₂=-2o6,592

^=5,286 H₁ = I ,7859 ^.,=44,

r^-25,847

f₂=-28,7 f₄=312,5

worin r.. bis r_? die Krümmungsradien der entsprechenden Linsen- . oberflächen, d₁ bis d_ die Dicken der entsprechenden Linsen und Zwischenräume zwischen den Linsen, n₁ bis n. die Brechungsindices der betreffenden Linsen und/f die Brennweite des Linsensystems als Ganzem, f_ und f. die Brennweite der zweiten und der vierten Linse darstellen.

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