DE2556890C3

DE2556890C3 - Vergröflerungsobjektiv, insbesondere für Kopierzwecke

Info

Publication number: DE2556890C3
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: 1978-12-21
Also published as: JPS5439131B2; DE2556890B2; JPS5170636A; DE7540237U; US4045127A; DE2556890A1

Description

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

Aus der GB-PS 4 81710 ist eine siebenlinsige fünfgliedrig^ Objektivkonstruktion bekannt, die, wie

15

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 Portraitfotografie macht. Demgegenüber müssen Vergrößerungsobjektive für Kopierzweckf so ausgebildeil 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 Bildformal gewährleisten müssen. Um diese Forderungen zu erfüllen, haben Vergrößeningsobjektive für Kopierzwecke üblicherweise eine lange Brennweite, und es ist äußerst schwierig. Objektive mit großen Öffnungsverhältnissen herzustellen Große Öffnungsverhältnisse sind aber gerade bei Vergrößerungsobjektiven für Kopierzwecke wesentlich, da die Lichtintensität so stark während der Halbtontrennung, der Maskierung usw. beim Kopieren geschwächi wird, daß eine lange Belichtungszeit erforderlich ist. Insbesondere bei großem Bildformat verringert sich die Ebenheit des Bildfeldes, und an dem Bildfeldrand kann keine zufriedenstellende Abbildungsleistung emielt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Vergrößerungsobjektive für Kopierzwecke anzugeben, die für zwei- bis achtfache Vergrößerung bei einem Öffnungsvirhältnis von 1 :3.5 und einem Bildfeldwinkel von 50^e für geringe Gegenstandsweiten gut korrigiert sind.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Vergrößerungsobjektivs der eingangs genannten Art mit den Konstruktionsdaten gemäß einer der in den Kennzeichen der Ansprüche I bis 4 aufgeführten Datentabellen gelöst.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand an n_cund Hand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 bis 3 schematische Schnittansichten von Objektiven nach der Erfindung,

F i g. 4A bis 4D Korrekturkurven des Objektivs 1, F i g. 5A bis 5D Korrekturkurven des Objektivs 2, F i g. 6A bis 6D Korrekturkurven des Objektivs 3,

F i g. 7A bis 7D Korrekturkurven des Objektivs 4, F i g. 8A und 8B die Kurven von sphärischer Aberration und Astigmatismus des Objektivs 1, wenn es

40

45 bei achtfacher Vergrößerung ohne Aberrafionskorfektur verwendet wird,

Fig. 9Λ und 9B" Kurven für sphärische Aberration und Astigmatismus des Objektivs 1, wenn es mit Korrektur der Aberrationen verwendet wird.

Ein Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung enthält also fünf Linsenglieder mit sieben Linsen: eine erste mcniskusförrhigc Sammellinse, eine zweite meniskusförmige Sammellinse, ein drittes und viertes Linsenglicd, bestehend aus je zwei Linsen, die miteinander verkittet oder mit geringem Luftabsfand hintereinander angeordnet sind, und ein fünftes Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Sammellinse. Das Objektiv zeichnet sich dabei dadurch aus, daß zumindest ein zusammengesetztes Linscnglied mit einer positiven Linse blendenseitig als drittes oder viertes Linsenglied verwendet wird, wobei die zwei Kittglieder zu beiden Seilen um die Blende herum angeordnet sind Oui «sir* ciriHsii oiler vierten Lüi^cn^iic« snil ^riGsit*^v*^sr Linse blendenseitig hat die positive Linse einen höheren Brechungsindex als die andere negative Linse, um die Pclzval-Summe auf ein Minimum herabzusetzen, und eine Ebenheit des Bildfeldes selbst am Bildfeldrand zu gewährleisten. Das jeweils andere der Blende benachbarte Kittglied (d. h. das vierte Linsenglied, wenn das dritte Linsenglied eine positive Linse blcndenseilig besiizt, und das dritte Linsenglied, wenn das vierte LinsengiVd blendenseitig eine positive Linse besitzt) besteht aus einer negativen Linse blendenseitig und einer positiven Linse, welche mit dieser verkittet ist oder mit einem Luftabstand rcir negativen Linse angeordnet ist. Weiterhin hat die (kr Blende benachbarte Linsenfläche einen möglichst großen Krümmungsradius, um zu verhindern, daß die sphärische Aberration größer wird, selbst wenn ein großes Öffnungsverhältnis gewählt wird, ohne Astigmatismus und Koma zu verstärken. Das fünfte Linsenglied besteht aus Linsen mit möglichst hohen Brechungsindizes, um die sphärische Aberration zu korrigieren. Es wird weiterhin ein guter Ausgleich der Brechkraftverteilung zwischen Front- und Hinterlinsengruppe angestrebt, um die Verzeichnung zu korrigieren.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive hat sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen als wichtig erwiesen:

50

55

(I)	*Hh <*	< fn	< 2.5/
(2)	0.8/	< n_c	-n_d < 0.12
C»>	0.04	1.70.	1- >46
(4)	/I- >	/11//1	, < 1,6.
(5)	0.6 <
Darin bezeichnen

nt und ta die Brechungsindizes des dritten oder vierten Linsenglieds, das eine konvexe Linse blendenseitig enthält (n_a bezeichnet den Brechungsindex der konvexen Linse) und die Brennweite des Linsengliedes,
die Brechungsindizes der Linsen des dritten oder vierten Linsengliedes, das eine negative Linse blendenseitig enthält (n_c bezeichnet den Brechungsindex der blendenseitig angeordneten Linse),

Πτ und Vj den Brechungsindex und die Abbe-Zahl des fünften Linsengliedes,
die Brennweiten der Front- und Hinterlinsengruppe, d. h. der Linsengruppe, die vor bzw. hinter der Blende angeordnet ist.

/1 und

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

Die Bedingungen (I) und (2) sind für das zusammengesetzte Linsehglicd vorgesehen, welches nächst der Blende angeordnet ist und blcndcnseitig eine positive Linse aufweist. Wenn M₁, kleiner als M/> ist entgegen Bedingung (I), wird die Korrektlirwirkung der Petzval-Summe umgekehrt und die Bildebenheit verringert. Es ist weiter zweckmäßig* /;,, 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, 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 blcndenscitigcn negativen Linse so hoch wie möglich gewählt wird, wodurch der Krümmungsradius der blendenseitigcn Oberfläche des anderen Linsenglieds, das nicht die positive Linse blcndcnseitig enthält, vergrößert wird. Wenn der Faktor n, — n,/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 Linsenglicd aus zwei luftraumgetrennten Linsen besteht, positive Brcchkrafl besitzt. Wenn diese negative Linse einen zu hohen Brechungsindex besitzt, wird die Korrekturwirkung der Petzval-Summe geschwächt. Wenn der Faktor n_c— /7</unler dem unteren Grenzwert der Bedingung (3) liegt, hat die negative Linse einen niedrigen Brechungsindex, was vorteilhaft is' für die Korrektur der Petzval-Summe, aber der Krümmuii_fe- ^Jius ist an der der Blende abgewandten Oberfläche so vergrößert, daß außcraxia-Ie Aberration hervorgerufen wird, die es schwierig macht, die außeraxiale Aberration des Objektivs insgesamt zu korrigieren.

Bei dem Vergrößerungsobjekliv 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 /77 <: 1.70 besitzt, wird sphärische Aberration hervorgerufen und kann kaum durch die anderen Linsen korrigiert werden. Wenn die Abbe-Zahl Vj 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 llinlcrlinscngruppc anzuordnen, und es ist erforderlich, die Blende so nahe wie möglich an die Hinterlinscngruppc zu verlegen. Wenn eine derartige Anordnung getroffen wird, muß jedoch die Hinlerlirisengruppe eine ■". hohe Brechkrafl besitzen, und es wird möglich, die verschiedenen Aberrationen zu korrigieren. Zusätzlich wird infolge des Uinstandes, daß die Blende nicht im Mittelpunkt des Objektivs angeordnet ist, Verzeichnung verursacht, obwohl diese besonders bei Objektiven für

in Vergrößerungen günstig korrigiert sein üollte.

Bei dem Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung ist die Brechkraftverlcilung zwischen der Frontlinsengruppe und der Hinterlinsengruppe, wie sie durch die Bedingung (5) zur Korrektur der Verzeich-

is nung gegeben ist, günstig ausgewogen. Wenn der Faktor /ii//j den oberen Grenzwert der Bedingung (5) überschreitet, hat die Hinterlinsengruppe eine zu schwache Brechkrafl, 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

jo Hinterlinsengruppe einen Luftabsland d₅ vorzusehen, der in dem durch die Bedingung (6) gegebenen Bereich liegt:

0,22f<c/_s<0.28

Obwohl es vorteilhaft ist, einen großen Luftabstand Λ 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.

&5 Die in den Ansprüchen angegebenen numerischen Daten beziehen sich auf Vergrößerungsobjektive, die für eine vierfache Vergrößerung vorgesehen sind. Von diesen Vergrößerungsobjektiven haben die Vergröße-

rungsobjeklive 1 und 4 den in Fig. 1 schematisch dargestellten Aufbau, bei dein das dritte Linsenglied blendenseitig eine positive Linse und das vierte Linsenglied blendenseitig eine negative Linse besitzt. Bei diesen beiden Objektiven entsprechen daher /7,„ /7h ϊ /;_r und tu jeweils iu, lh, m und n& und /], bezeichnet die Brennweite des dritten Linseriglieds. Beim Vergrößerungsobjektiv 2, das den in Fig.2 schematisch dargestellten Aufbau besitzt, hat das vierte Linsenglied blendenseitig eine positive Linse, und das dritte Lihsenglied enthält blendenseitig eilte negative Linse. Das bcdcutet.daß n_a, rib, n_cund /ί,/jeweils /Js, ng, /Jjund nj entsprechen und h die Brennweite des vierten Lirisengliedes bezeichnet.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Vergrößerungsobjek^ tiv 3 hat das dritte Linsenglied eine positive Linse blendenseitig und das vierte Linsenglied bjenderiseitig eine negative Linse, wobei anders als bei den anderen Ausführungsbeispielen die beiden Linsen des vierten Linsengiieds ffiii einem geringen LimübSiaffd uuZwi- öl schen angeordnet sind. Im Vergrößefungsobjektiv 3 entspricht H₃, lib, n_cund /?,/jeweils n*, ri₃, in und /76, und /", bezeichnet die Brennwmle des dritten Linsengliedes.

Das Vergrößerungsobjektiv 1 ist so ausgebildet, daß der Luflabstand c/2 durch Verschiebung der ersten Linse relativ zur zweiten Linse verstellbar ist, um die Aberrationen zu korrigieren, wenn das Objektiv für Vergrößerungen mit anderem Abbildungsniaßstab als dem, für den es ausgelegt ist, verwendet wird. In diesem Ausführungsbcispicl 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 Aberratiöriskurven ohne Verschiebung ddr ersteh Linse relativ -zur zweiten Linse und 9A und 9B den durch Verschiebung der ersten Linse relativ zur zweiten Linse verbesserten Korreklionszu-

— irr J *

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

I 25 56 890 Ko- : r₅ = 31,282 Gauss-Typ, Linsen i" Linsen, / 2m = Si der 2,; = gekennzei< " " ■ —- ■- ■ ■ — · - ■· r, = 63,2 Tabelle 2 aufgeführten numerischen j 1 ι pierzwecice mit siebenlinsiger fünfgliedriger Objek- ι I Luftabstände, n\ bis /77 die Brechungsindizes ■ r₂ = 273,055 JZW. 2 Patentansprüche: j tivkonstruktion vom abgewandelter I r₆ = 18,893 1:3,5 * Linsen, vi bis V7 die Abbe-Zahlen der = 8,0 der = 6.75 U Vergrößerungsobjektiv, insbesondere für Tabelle I I Brennweite des dritten Linsengliedes, { r, = 65,32 1 die :hnet durch die nachstehend in I η = 19,960 J₁ - ; Tabelle 2 = 1,33 /i die Brenn- 40 = 0,338 Tabelle I aufgeführten numerischen Dqten; .., = 63,2 r, =42,015 ί i J₄ = 68.942 .·, = 50,9 I r₈ = - 19,456 J₁ -- r, = 53,068 = 5,67 1:3.5 = 5,4 r, =90,339 i I r, = 31,127 = 50" /=100 I r, = - 100,159 J₃ -. 3 = 0,4 J₁ = = 0.338 v₃ = 35,3 r₃ =47,244 ί J r₆ = 44.587 H, = 1,5687 v₂ = 50,9 I r,o = - 29,407 tk - I = 2,27 J₂ = = 5.4 .4 = 57,3 r₄ =97,570 j r₇ = 22.441 ; r„ = - 82,624 J₅ - = 3,87 </, = = 2.7 ! r_e=- 19.531 π, = 1,5687 1·, = 57.3 ? ι·_Ι2 = - 35,199 '4 = ΐ = 23,67 i/₄ = = 26.326 rs = 31,7 I Λ, = - 16,537 .•4 = 27.8 3 Darin bezeichnen: Ίη - ί = 2,0 i/, = = 5.4 '•_ft = 49,2 « „ __ -ig ι Ti H₃ = 1,5927 J₈ = I = 6,67 <4 = * 2,363 I r„ =* -90,903 H₊ = 1,67 i·, = 60.3 Jq - = 0,27 J-, = = 0,338 ", = 47,9 j r_l2= -39,143 p_ft = 35,3 J₁₀ - i = 7,47 '/« = = 8,775 H₅ = 1,74 weite der Linsengruppe vor der Blende und /ii die J_n = 214,5 ,i, = 98,9 Brennweite der Linsengruppe hinter der Blende. H₆ = 1,686 2. Vergrößerungsobjektiv nach dem Oberbegriff <₇ = 49,4 /.= 'Ίο = des Anspruches I, gekennzeichnet durch die nachstehend in I /ϊ bis Γ12 die Krümmungsradien der Oberflächer </„ = Daten: : Linsen, t/i bis du die Dicken der H₇ = 1,757 /„ = 50' / = 100 Lv₁, = 1,25 H₁ = 1,6584 H₂ = 1.6584 /1, = 1,67 H_x = 1,7408 H, = 1,64 Ik, = 1,5927 Jt₇ = 1,7432 /"„/,. = 0.846

Darin bezeichnen:

Π bis rn die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen, d\ bis du die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände, n\ bis m die Brechungsindizes der Linsen, v\ bis vr die Abbe-Zahlen der Linsen, /·, die 5 Brennweite des dritten Linsengliedes, /j die Brenn-Tubelle 3

1 :2 2<„ =

J, =9,212 J₁ = 0,329 J₃ = 5,264 ί/₄ = 0,329 J₅ =2,302 <4 = 3,948 J₁ = 24,346 4 =2,632 (i, = 0,329 J₁₀ = 5,264 J₁₁ = 1,645 J₁₂ = 7,567

/* = 133,1

Darin bezeichnen:

Γ] bis Γ12 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen, d\ bis du die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände, n\ bis tn die Brechungsindizes der 40 Linsen, vi bis vi die Abbe-Zahlen der Linsen, f_a die Brennweile des dritten Linsengliedes, /j die Brenn-

_r, = 44,506
r₂ = 120,873
_rj =44,95
r₄ = 75,714
I₅ = 34,01
r₆ = 17,994
I₇ =20,178
r₈ = - 20,661
n, = -64,297
r_l0 = - 6Z544
r_n = - 30,053
r_l2 = - 96,008
r_u = - 37,835

weite der Linsengmppe vor der Blende und /ii die Brennweite der Linsengmppe hinter der Blende,

3. Ves'größerungsobjekliv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch db nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten:

50° /=100

H₁ = 1,6031 ,., = 60,7

lh = 1,6031 ,., = 60,7

H₃ = 1,5927 1.3 = 35,3 H₄ =1,713 r₄ = 53,9

H₅ = 1,74

r₅ = 31,7

H₆= 1,6516 r₆ = 58,7

H₇ = 1,757 .₇ = 47,9

M = U36

weite der Linsengruppe vor der Blende und fn die Brennweite der Linsengruppe hinter der Blende.

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

Tabelle 4
r, = 43,438
r₂ = 86,163
r, = 47,66
r₄ = 94,984
r₅ - 31,502
r_b = 16,622
r₇ = 19.767
r„ = - 19,187
r„ ^ 90.487
r_I0 = - 27,870
r„ == - 92,546
r_l2 = - 36,289

1: 2 2m = Ji = 9,03 J₁ = 0,323 Jj = 5,16 Jt =0,323 </, = 2,258 d_b = 3.87 J₁ = 24.51 </„ = 2,58 (i, = 5,16 (/10 = 1,613 i/„ =7,418 L = 93,6 50" /= 100
H₁ = 1,6031 .·, = 60,7

= 1,6031

= 60,7

H₁ = 1,5927 ,-j = 35.3

IU = 1,734 .·₄ = 51.5

H₅ = 1,7495 r₅ = 35,2

ik, = 1,6385 _lfe = 55,4

H₇ = 1,757 _h = 47,9 Nf₁ = 1.542

Darin bezeichnen:

η bis r\i die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen, d\ bis du die Dicke der Linsen bzw. Luflabsitände, n% bis ni die Brechungsindizes der Linsen, i»i bis vi die Abbe-Zätilen der Linsen, (₃ die Brennweite des dritten Linsengliedes, f\ die Brennweite der Linsengruppe vor der Blende und /Ii die Brennweite der Linsengruppe hinter der Blende.