DE2556890B2

DE2556890B2 - Vergrößerungsobjektiv, insbesondere für Kopierzwecke

Info

Publication number: DE2556890B2
Application number: DE2556890A
Authority: DE
Inventors: Masaki Hachiouji Tokio Matsubara (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1974-12-17
Filing date: 1975-12-17
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2556890C3; JPS5170636A; JPS5439131B2; DE7540237U; US4045127A; DE2556890A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vergrößerungsobjektiv, insbesondere für Kopierzwecke mit siebenlinsiger fünfgliedriger Objektivkonstruktion vom abgewandelten Gauss-Typ.

Aus der GB-F³S 4 81 710 ist eine siebenlinsige fünfgliedrige Objektivkonstruktion bekannt, die, wie sich aus der Literaturstelle »H. M. Brandt, Das Photo-Objektiv, Braunschweig 1956, Seiten 79 und 80« ergibt, für fotografische Zwecke gut korrigiert ist, wobei bei voller Öffnung infolge der besonderen Lage der axialen und außeraxialen sphärischen Aberrationen eine geringe Schärfenminderung auftritt, die das Objektiv bei voller Öffnung wegen der angenehmen Weichheit der Zeichnung zu einem idealen Objektiv für die Zwecke der Portraitfotografic macht. Demgegenüber müssen Vergrößerungsobjektive für Kopierzwecke so ausgebildet sein, daß sie bei möglichst großem Öffnungsverhältnis die verschiedenen Aberrationen gleichmäßig korrigieren, wenn Gegenstände in kurzer Entfernung aufgenommen werden, wobei sie eine hohe Ebenheit des Bildfeldes und eine geringe Verzeichnung insbesondere bei großem Bildformat gewährleisten müssen. Um diese Forderungen zu erfüllen, haben Vergrößerungsobjektive für Kopierzweckc üblicherweise eine lange Brennweite, und es ist äußerst schwierig, Objektive mit großen Öffnungsverhältnissen herzustellen. Große Öffnungsverhältnissc sind aber gerade bei Vergrößerungsobjektiven für Kopierzwecke wesentlich, da die Lichtintensität so stark während der Halbtontrennung, der Maskierung usw. beim Kopieren geschwächt wird, daß eine lange Belichtungszeit erforderlich ist. Insbesondere bei großem Bildformat verringert sich die Ebenheit des Bildfeldes, und an dem Bildfeldrand kann keine zufriedenstellende Abbildungslcistung erzielt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Vergrößerungsobjektive für Kopierzweckc anzugeben, die für zwei- bis achtfache Vergrößerung bei einem Öffnungsverhältnis von 1 :3,5 und einem Bildfcldwinkel von 50" für geringe Gegenstandsweiten gut korrigiert sind.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Vergrößerungsobjektivs der eingangs genannten Art mit den Konsiruktionsdalcn gemäß einer der in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 4 aufgeführten Datcntabdlen gelöst.

Im folgenden wird der I-riindungsgegenstiind an I land der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

I'i g. 1 bis 3 schemalische Schnillansichlcn von Objektiven nach der Erfindung.

I·' i g. 4Λ bis 41) KorrekturkiirvLMi des ()bjektivs I,
' i g. 5A bis 51) Korreklufkiirven des Objektivs 2,

I·' i g. hA bis hl) KoiTcklurkiirvcn des Objektivs 3,

·' i g. 7A bis 71) Korreklurkiirvcn des Objektivs 4,

' i μ. KA und KIi die Kurven von sphärischer MTiiliiH! und AsIiuniiitisiiius (Irs (>bjekii\ s 1. wenn es bei achtfacher Vergrößerung ohne Aberrationskorrek tür verwendet wird,

F i g. 9A und 9B Kurven für sphärische Aberratioi und Astigmatismus des Objektivs I. wenn es mi Korrektur der Aberrationen verwendet wird.

Ein Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegendet Erfindung enthält also fünf Linsengliedcr mit siebet Linsen: eine erste mcniskusförmige Sammellinse, eine zweite mcniskusförmige Sammellinse, ein drittes unc viertes Linsenglied, bestehend aus je zwei Linsen, dii miteinander verkittet oder mit geringem Luftabstanc hintereinander angeordnet sind, und ein fünfte! Linsenglied in Form einer meniskusförmigcn Sammcl linse. Das Objektiv zeichnet sich dabei dadurch aus, dal zumindest ein zusammengesetztes Linsenglicd mit cinci positiven Linse blendenseitig als drittes oder vierte; Linsenglied verwendet wird, wobei die zwei Kittglicdc zu beiden Seiten um die Blende herum angeordnet sind Bei dem dritten oder vierten Linsenglied mit positivei Linse blendenseitig hat die positive Linse einen höherer Brechungsindex als die andere negative Linse, um dii Petzval-Summc auf ein Minimum herabzusetzen, unc eine Ebenheit des Bildfeldes selbst am Bildfcldrand zi gewährleisten. Das jeweils andere der Blende bcnach barte Kittglied (d. h. das vierte Linsenglicd, wenn da dritte Linsenglied eine positive Linse blcndenscitii besitzt, und das dritte Linsenglied, wenn das vicrli Linscnglied blcndenseilig eine positive Linse besitzt besteht aus einer negativen Linse blendenseitig unc einer positiven Linse, welche mit dieser verkittet is oder mit einem Luftabstand zur negativen Linsi angeordnet ist. Weilerhin hat die der Blende benaehbar te Linsenflächc einen möglichst großen Krümmungsra dius, um zu verhindern, daß die sphärische Aberratioi größer wird, selbst wenn ein großes Öffnungsvcrhältni gewählt wird, ohne Astigmatismus und Koma zi verstärken. Das fünfte Linsenglied besteht aus Linsci mit möglichst hohen Brechungsindizes, um die sphäri sehe Aberration zu korrigieren. Es wird weiterhin eil guter Ausgleich der Brechkraftverteilung zwischei Front- und Hinterlinscngruppe angestrebt, um dii Verzeichnung zu korrigieren.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objekti ve hat sich die Einhaltung der folgenden Bcdingungci als wichtig erwiesen:

II) (2) (31 (4|

O.X/ - /„ < 2.5J
0.04 ·- /ι, -/ι,, - 0.12
ιι~ · 1.70. ,-. > 46
(5) 0.6 - /„./, - 1.6.
Darin bezeichnen

/;,„ iii, und f., die Breehungsindiz.es des dritten ode vierten Linscnglicds, das eine konvexi Linse blendenseitig enthält (n,, bezeichne den Brechungsindex der konvexen Linse und die Brennweite des Linscngliedes,

ii und //,/ die Brcehungsindiz.es der Linsen des drittel oder vierten Linscngliedes, das eine negati ve Linse blcndenseilig enthält (//, bezeich net den Brechungsindex der bleiulenseilij angeordneten Linse),

n? und i\- den Brechungsindex und die Abbe-Zahl de fünften l.insengliedcs,

l\ und /ii die Ureninveiten der l'roni- und llinierlin sengnippe, d. h. der l.insengrnppc. die vii b/w. hinter der Blende angeordnet im.

Im folgenden seien die Bedingungen (1) bis (5) erläutert.

Die Bedingungen (1) und (2) sind für das zusammengesetzte Linsenglied vorgesehen, welches nächst der Blende angeordnet ist und blendenseitig eine positive Linse aufweist. Wenn n_a kleiner als nt ist entgegen Bedingung (1), wird die Korrekturwirkung der Petzval-Summe umgekehrt und die Bildebenheit verringert. Es ist weiter zweckmäßig, n„ unter 1,76 zu wählen. Wenn f, den oberen Grenzwert der Bedingung (2) überschreitet, ist eine solche große Brennweite vorteilhaft zur Korrektur der Petzval-Summe mit der positiven Linse, erfordert aber einen kleineren Krümmungsradius auf der der Blende gegenüberliegenden Oberfläche, woraus eine größere sphärische Aberration und eine größere von außeraxialen Strahlen verursachte Koma resultiert. Wenn f_a unter dem unteren Grenzwert der Bedingung (2) liegt, ist die Korrekturwirkung für die Petzval-Summe geschwächt, und es ist unmöglich, die gewünschte Bildebenheit zu erzielen.

Die Bedingung (3) dient zur Verhinderung der sphärischen Aberration, die auftreten könnte, wenn eine Verstärkung des Astigmatismus und der Koma dadurch vermieden werden soll, daß der Brechungsindex der blendenseitigen negativen Linse so hoch wie möglich gewählt wird, wodurch der Krümmungsradius der blendenseitigen Oberfläche des anderen Linsenglieds, das nicht die positive Linse blendenseitig enthält, vergrößert wird. Wenn der Faktor n_c—rid den oberen Grenzwert der Bedingung (3) überschreitet, kann zwar außeraxiale Aberration gut korrigiert werden, es wird jedoch sphärische Aberration hervorgerufen, da die der Blende abgewandte Oberfläche der negativen Linse, wenn das betreffende Linsenglied aus zwei luftraumgetrennten Linsen besteht, positive Brechkraft besitzt. Wenn diese negative Linse einen zu hohen Brechungsindex besitzt, wird die Korrekturwirkung der Petzval-Summe geschwächt. Wenn der Faktor n_c— neunter dem unteren Grenzwert der Bedingung (3) liegt, hat die negative Linse einen niedrigen Brechungsindex, was vorteilhaft ist für die Korrektur der Petzval-Summe, aber der Krümmungsradius ist an der der Blende abgewandten Oberfläche so vergrößert, daß außeraxiale Aberration hervorgerufen wird, die es schwierig macht, die außeraxiale Aberration des Objektivs insgesamt zu korrigieren.

Bei dem Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung wird die sphärische Aberration durch Wahl des Brechungsindex und der Abbe-Zahl innerhalb des durch die Bedingung (4) gegebenen Rahmens gut korrigiert. Wenn das fünfte Linsenglied einen Brechungsindex /T₇ < 1,70 besitzt, wird sphärische Aberration hervorgerufen und kann kaum durch die anderen Linsen korrigiert werden. Wenn die Abbe-Zahl Vi unter 46 liegt, wird chromatische Aberration, insbesondere chromatische Queraberration in so hohem Maße hervorgerufen, daß sie kaum korrigiert werden kann.

Im allgemeinen ist ein Verschluß hinter dem Vergrößerungs-Objektiv angeordnet. Infolge der für Kameras zur Herstellung von Vergrößerungen gegebenen Beschränkungen bezüglich der Verschlußausbildung, d. h. zur Erzielung eines kleinen Verschlusses, ist es erforderlich, den Durchmesser des die letzte Linsenfläche des Objektivs durchlaufenden Strahlbündels in bestimmten Grenzen zu halten. Zu diesem Zweck genügt es, den Abstand der Blende zur letzten Linse des Objektivs so klein wie möglich zu wählen. Daher ist es unmöglich, eine große Anzahl von Linsen in der Hinterlinsengruppe anzuordnen, und es ist erforderlich, die Blende so nahe wie möglich an die Hinterlinsengruppe zu verlegen. Wenn eine derartige Aaordnung getroffen wird, muß jedoch die Hinterlinsengruppe eine hohe Brechkraft besitzen, und es wird möglich, die verschiedenen Aberrationen zu korrigieren. Zusätzlich wird infolge des Umstandes, daß die Blende nicht im Mittelpunkt des Objektivs angeordnet ist, Verzeichnung verursacht, obwohl diese besonders bei Objektiven für

ι ο Vergrößerungen günstig korrigiert sein sollte.

Bei dem Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung ist die Brechkraftverteilung zwischen der Frontlinsengruppe und der Hinterlinsengruppe, wie sie durch die Bedingung (5) zur Korrektur der Verzeichnung gegeben ist, günstig ausgewogen. Wenn der Faktor f\\lf\ den oberen Grenzwert der Bedingung (5) überschreitet, hat die Hinterlinsengruppe eine zu schwache Brechkraft, und positive Verzeichnung wird verursacht. Wenn f\\lf\ unter dem unteren Grenzwert der Bedingung (5) liegt, hat andererseits die Frontlinsengruppe eine zu schwache Brechkraft, um negative Verzeichnung zu verursachen, und zusätzlich hat die Frontlinsengruppe eine hohe Brechkraft für die Hervorrufung anderer Aberrationen, wodurch es unmöglich wird, einen günstigen Ausgleich zwischen den verschiedenen Aberrationen im Objektiv zu erhalten.

Zusätzlich zu den obenerwähnten fünf Bedingungen ist es vorteilhaft, zwischen der Front- und der Hinterlinsengruppe einen Luftabstand d_s vorzusehen, der in dem durch die Bedingung (6) gegebenen Bereich liegt:

0,22f<£i<0,28

Obwohl es vorteilhaft ist, einen großen Luftabstand d_s für eine gute Korrektur der Koma vorzusehen, muß dieser unter einem bestimmten oberen Grenzwert bleiben, um die Blende aus den zuvor erwähnten Gründen nahe an der Hinterlinsengruppe anordnen zu können. Weiterhin würde es bei einem zu großen Luftabstand unmöglich sein, die anderen Aberrationen außer Koma günstig auszugleichen. Wenn andererseits der Luftabstand kleiner ist als der untere Grenzwert der Bedingung (6), wird Koma verstärkt. Im Hinblick auf diese Forderungen ist es zweckmäßig, den Luftabstand innerhalb des durch die Bedingung (6) gegebenen Bereiches zu wählen.

Vergrößerungsobjektive werden im allgemeinen nicht nur bei einer bestimmten Nennvergrößerung, für die sie ausgelegt sind, benutzt, sondern auch innerhalb bestimmter Bereiche für höhere und niedrigere Abbildungsmaßstäbe. Wenn die Objektive' für andere Abbildungsmaßstäbe benutzt werden, werden die Aberrationen, insbesondere Astigmatismus, verstärkt, und die Ebenheit des Bildfeldes wird aufgrund des allgemeinen Linsenaufbaus der Objektive vermindert. Um eine entsprechende Verminderung der Abbildungsleistung zu verhindern, gibt die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, durch Verschiebung einer Linse die Aberrationen zu korrigieren, um einen Korrektionszustand zu erreichen, der nahezu gleich dem bei der Nennvergrößerung ist, und zwar innerhalb eines Vergrößerungsbereiches, wie er in der Praxis gebracht gebraucht wird.

Die in den Ansprüchen angegebenen numerischen Daten beziehen sich auf Vergrößerungsobjektive, die für eine vierfache Vergrößerung vorgesehen sind. Von diesen Vergrößerungsobjektiven haben die Vergrößern» 518/413

rungsobjektive 1 und 4 den in F i g. 1 schematisch dargestellten Aufbau, bei dem das dritte Linsenglied blendenseitig eine positive Linse und das vierte Linsenglied blendenseitig eine negative Linse besitzt. Bei diesen beiden Objektiven entsprechen daher n_a, rib, n_c und /Jd jeweils im, /73, /75 und ne und f_a bezeichnet die Brennweite des dritten Linsenglieds. Beim Vergrößerungsobjektiv 2, das den in Fig. 2 schematisch dargestellten Aufbau besitzt, hat das vierte Linsenglied blendenseitig eine positive Linse, und das dritte Linsenglied enthält blendenseitig eine negative Linse. Das bedeutet, daß /j» n*, n_c und /v jeweils /J5, ne, r\4 und /Jj entsprechen und /_a die Brennweite des vierten Linsengliedes bezeichnet.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Vergrößerungsobjektiv 3 hat das dritte Linsenglied eine positive Linse blendenseitig und das vierte Linsenglied blendenseitig eine negative Linse, wobei anders als bei den anderen Ausführungsbeispielen die beiden Linsen des vierten Linsenglieds mit einem geringen Luftabstand dazwisehen angeordnet sind. Im Vergrößerungsobjektiv 3 entspricht n_a, Hb, n_c und na jeweils /J₄, π* n₅ und /I₆, und f_a bezeichnet die Brennweite des dritten Linsengliedes.
Das Vergrößerungsobjektiv 1 ist so ausgebildet, daß der Luftabstand <4 durch Verschiebung der ersten Linse relativ zur zweiten Linse verstellbar ist, um die Aberrationen zu korrigieren, wenn das Objektiv für Vergrößerungen mit anderem Abbildungsmaßstab als dem, für den es ausgelegt ist, verwendet wird. In diesem Ausführungsbeispiel kann di von 1,33 für die Nennvergrößerung entsprechend den numerischen Daten auf 0,20 für achtfache Vergrößerung verändert werden. Die Fehlerkurven bei achtfacher Vergrößerung, wenn das Objektiv also nicht für seine Nennvergrößerung verwendet wird, sind in Fig.8A bis 9B dargestellt, wobei 8A und 8B die Aberrationskurven ohne Verschiebung der ersten Linse relativ zur zweiten Linse und 9A und 9B den durch Verschiebung der ersten Linse relativ zur zweiten Linse verbesserten Korrektionszustand zeigen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vergrößerungsobjekliv, insbesondere für Kopierzwecke mit siebenlinsiger fünfgliednger Objektivkonstruktion vom abgewandelten Gauss-Typ.

gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle I aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle I = 42,015 I : 3,5 2,., = 50 / = 100 ι·, = 63.2 'Ί = 90,339 = 8.0 »ι = 1.5687 r₂ = 47,244 ₍/, = 1.33 .·, = 63.2 r, = 97.570 di = 5.67 H₂ = 1,5687 '4 = 31,282 '/4 = 0,4 »·., = 35,3 '5 = 18,893 ds = 2,27 ".1 = 1,5927 1-4 = 57.3 r_ft = 19,960 ''ft = 3,87 /I₄ = 1,67 '7 = - 19,456 rf₇ = 23,67 <s = 31,7 'η = - 100,159 </„ = 2,0 »5 = 1,74 ι·₆ = 49,2 '"·» = -29,407 A, = 6,67 "6 = 1,686 'Ίο = -82,624 din = 0,27 ν-, = 47.9 'Ίι = -35.199 du = 7,47 »7 = 1,757 '"12 L = = 214,5 ι it/Ί --= 1,25

Darin bezeichnen: n

/ϊ bis Γ12 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen, d\ bis du die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände, η, bis n? die Brechungsindizes der Linsen, v\ bis v? die Abbe-Zahlen der Linsen, f_a die Brennweite des dritten Linsengliedes, f\ die Brenn- w,

Tabelle 2

weite der Linsengruppe vor der Blende und f\\ die Brennweite der Linsengruppe hinter der Blende.

2. Vergrößerungsobjektiv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten:

= 53,068 1:3,5 2,.,= 50' /= 100 l'l = 50,9 'Ί = 273,055 ί/. = 6,75 π, = 1,6584 '2 = 65,32 = 0,338 ,.₂ = 50,9 'j = 68,942 = 5,4 /I₂ = 1,6584 '4 = 31,127 d* = 0,338 ''3 = 57,3 '5 = 44,587 (/₅ = 5,4 π, = 1,67 ''4 = 27,8 »6 = 22,441 d_b = 2,7 H₄ = 1,7408 '7 = - 19,531 d-, = 26,326 ,.₅ = 60,3 '8 = - 16,537 d* =■ 5,4 H₅ = 1,64 16 = 35,3 '9 = -28,173 Cl₉ = 2,363 H₆ = 1,5927 'Ίο = -90,903 dia = 0,338 I'7 = 49,4 'Ίι = -39,143 du = 8,775 H₇ = 1,7432 '"12 L = = 98,9 /,,',. = 0,846

Darin bezeichnen:

"ι bis ri2 die Krümmungsradien der Oberflächen der Jnsen, d\ bis du die Dicken der Lin-.en bzw. oiftabstände, n\ bis ni die Brechungsindizes der linsen, V] bis Vi die Abbe-Zahlen der Linsen, f., die ärennweite des dritten Linsengliedes, /j die Brenn-

Tabcllc 3

r, = 44,506
r, = 120,873
,·, = 44,95
r₄ = 75,714
/■₅ = 34,01
/„ = 17,994
I₇ = 20,178
/·„ = - 20,661
r, = - 64,297
ι·,,, = - 62,544
r„ = - 30,053
r_n = - 96,008
r_u = - 37,835

rf, =9,212 rf, = 0,329 rfj = 5,264 rf₄ = 0,329 (I₅ = 2,302 rf₆ = 3,948 rf₇ = 24,346 rf₈ = 2,632 (I₉ = 0,329 rf₁₀ = 5,264 rf,, = 1,645 rf,₂ = 7,567 L = 133,1 weite der Linsengruppe vor der Blende und /Ii die Brennweite der Linsengruppe hinter der Blende.

3. Vergrößerungsobjekliv nach dem Oberbegrill des Anspruches 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten:

/ = 100

/i, = 1.6031 ,, = 60.7

1,6031

.·, = 60,7

Darin bezeichnen:

Π bis Γ|2 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen, <ή bis du die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände, n\ bis n? die Brechungsindizes der 40 Linsen, v\ bis V7 die Abbe-Zahlen der Linsen, f_a die Brennweite des dritten Linsengliedes, /] die Brenn-

n, = 1,5927 <·₃ = 35,3

H₄ = 1,713 i₄ = 53,9

»5 = 1,74 I₅ = 31,7

(I₆ = 1.6516 r₆ = 58,7

U₇ = 1,757 -·₇ = 47,9

M = 1.36

weite der Linsengruppe vor der Blende und /ii die Brennweite der Linsengruppe hinter der Blende.

4. Vergrößerungsobjektiv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 4 = 43,438 1 :2 2- = 50"^; /= too r, = 60,7 'Ί = 86,163 = 9,03 n, = = 1,6031 r₂ = 47,66 d₂ = 0,323 I₂ = 60,7 r₃ = 94,984 = 5,16 H₂ = 1,6031 = 31,502 (U ■= 0,323 '•3 = 35,3 r₅ = 16,622 = 2,258 H₃ = 1,5927 I₄= 51,5 r<, = 19,767 rf₆ = 3,87 ii₄ = 1,734 r₇ = -19,187 Cl₁ = 24,51 r₅ = 35,2 ^rB = -90,487 'k = 2,58 Ii₅ = 1,7495 'fe = 55,4 >9 = -27,870 (I₉ = 5,16 Ii₆ = 1,6385 ^rw = -92,546 dia = 1,613 i₇ = 47,9 rn = -36,289 d_n = 7,418 H₇ = 1,757 rn L- = 93,6 U₁ = 1,542

Durin bezeichnen:

η bis η? die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen, d\ bis d\\ die Dicke der Linsen b/.w. I.uftabslände, /;i bis n? die Brechungsindizes der Linsen, ιί bis i>7 die Abbe-Zahlen der Linsen, /j die Brennweite des dritten Linscngliedcs, /i die Brennweite der Linsengruppe vor der Blende und /ii die Brennweite der Linsengruppe hinter der Blende.