DE2621862B2

DE2621862B2 - Objektiv

Info

Publication number: DE2621862B2
Application number: DE2621862A
Authority: DE
Inventors: Toshimichi Sagamihara Kanagawa Koizumi (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1975-05-15
Filing date: 1976-05-17
Publication date: 1978-06-15
Also published as: JPS51133046A; US4073575A; DE2621862C3; DE2621862A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv, das zwei Linsengruppen enthält, von denen eine eine Duplexfront bildet, insbesondere zur Aufzeichnung von Signalen auf 3ildplatten.

Zur Aufzeichnung der modulierten Signale zur Herstellung der Mutterbildplatte von fotoelektrischen Bildplatten hat man bisher im allgemeinen Mikroskopobjektive verwendet, und ein ausschließlich für diesen Zweck entwickeltes Objektiv ist bisher nicht bekannt. Da eine einzige Wellenlänge im Bereich von 435,8 um (g-Linie) bis 486,1 nm für die Aufzeichnung des modulierten Signals verwendet wird, war es möglich, auch mit Mikroskopobjektiven einigermaßen brauchbare Resultate zu erzielen. Mikroskopobjektive haben jedoch normalerweise — wie beispielsweise die US-PS 38 83 231 zeigt — Kittflächen, und darüber hinaus sind bei Mikroskopobjektiven die chromatischen Aberrationen für Strahlung im sichtbaren Bereich korrigiert. Daher ist es mit Mikroskopobjektiven unmöglich, Signale mit hoher Genauigkeit aufzuzeichnen, da sich dann die Aberrationen auswirken. Insbesondere wenn das Mikroskopobjektiv im Ultraviolettbereich des Spektrums (beispielsweise mit Strahlung der Wellenlänge 351 nm) bei hoher Strahlintensität benutzt wird, ist Absorption von Licht durch den optischen Kitt zusätzlich zu den chromatischen Aberrationen zu beobachten, wodurch der Durchlaßgrad des Objektivs stark verringert wird.

Bei Mikroskopobjektiven ist es auch bekannt, eine sog. Duplexfront zu verwenden, die aus einer Linse mit frontseitiger Hohlfläche besteht, der zur Verstärkung der Brechkraft eine zweite hinzugefügt ist (K. Michel, Grundzüge der Theorie des Mikroskops in elementarer Darstellung, Stuttgart 1964, S. 195. 199 und 202).

Für Objektive für Bildplatten zur Aufzeichnung modulierter Signale mit hoher Qualität sind im allgemeinen folgende Bedingungen zu erfüllen:

(1) Der Durchlaßgrad sollte hoch sein bis ins nahe Ultraviolett oder bis ins Ultraviolett.
(2) Das Auflösungsvermögen sollte hoch sein.

(3) Die Bildschärfe muß hoch sein.

(4) Der Bildkontrast muß hoch sein.

Um der Forderung (1) zu genügen, ist es notwendig, ein geeignetes Glasmaterial zu wählen und eine Lichtabsorption durch den optischen Kitt des betreffenden Linsengliedes zu verhindern. Um der Forderung (2) zu genügen, ist es notwendig, die numerische Apertur so groß wie möglich zu machen. Um den Forderungen

(3) und (4) zu genügen, ist es notwendig, die Aberrationen gut zu korrigieren und sphärische Aberration und Koma insbesondere auf ein Minimum herabzusetzen. Bezüglich der Forderung (4) ist es weiter notwendig, Unscharfe zu verhindern. Wenn das Objektiv eine Kittfläche besitzt, muß darauf geachtet werden, daß die Güte der Kittfläche ausreichend ist, sonst entsteht entsprechend dem Zustand der Kittfläche Rauschen zusammen mit der modulierten Strahlung. Darüber hinaus ist, da die auftreffende Strahlung zu einem feinen Strahl gebündelt wird, die Strahlungsenergie, die durch eine Flächeneinheit der betreffenden Linsenoberfläche hindurchtritt, außerordentlich groß, und dadurch kann es manchmal zum Lösen der Verbindung an der Kittstelle kommen.

Eine Mutterplatte zur Aufzeichnung wird aus einer Grundplatte aus Metall, Glas usw. hergestellt, die mit einem lichtempfindlichen Mittel, wie »Photo-resist«, bedeckt ist. Die Oberfläche dieses lichtempfindlichen

Mittels ist dem modulierten Licht ausgesetzt, das das Objektiv durchsetzt und von dem Objektiv gebündelt wird. Im Fall eines modulierten Laserstrahls wird der Strahl auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht zu einem Durchmesser von 1 μ oder weniger gebündelt. Daher steigt die Temperatur des dem Strahl ausgesetzten Abschnittes stark an, und das lichtempfindliche Mittel wird verdampft. Wenn der Dampf auf das Objektiv gelangt, werden Bildkontrast und Auflösungsvermögen des Objektivs verringert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv für Bildplatten anzugeben, das nur Einzellinsen enthält und dadurch keine Kittflächen aufweist, dessen numerische Apertur auf der Aufzeichnungsseite groß ist und das darüber hinaus einen verhältnismäßig großen Arbeitsabstand hat.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Objektivs mit den Konstruktionsdaten gemäß der im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. der im Kennzeichen des Anspruchs 2 aufgeführten Datentabellen gelöst.

Danach weist das erfindungsgemäße Objektiv für Bildplatten ein Linsensystem mit sechs Linsengliedern auf, die alle Einzellinsen sind, wobei das Linsensystem in eine Frontlinsengruppe und eine hintere Linsengruppe unterteilt ist und ein großer Luftabstand zwischen Front- und hintere Linsengruppe vorgesehen ist. Die Frontlinsengruppe besteht aus dem ersten, zweiten, dritten und vierten Linsenglied, wobei das erste Linsenglied eine negative Meniskuslinse mit konvexer Oberfläche von positiver Brechkraft an der Einfallseite, das zweite Linsenglied eine bikonvexe Linse, das dritte Linsenglied eine negative Linse, deren konkave Oberfläche von großer negativer Brechkraft dem zweiten Linsenglied zugewandt ist und dessen viertes Linsenglied eine positive Linse ist. Die hintere Linsengruppe besteht aus dem fünften und sechsten Linsenglied, wobei das fünfte Linsenglied eine positive Meniskuslinse und das sechste Linsenglied eine positive Meniskuslinse ist, die nahezu halbkugelförmig ausgebildet ist, und beide zusammen eine Duplexfront bilden.

Bei der Entwicklung des Objektivs für Bildplatten hat sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen als wesentlich erwiesen:

(1) 0,6 >: dalf >J 0,3,

(2) 1,08 >: /„// >: 0,82,

(3) 3,9 2; />//„£ 2,9.

Darin bezeichnet

/ die Brennweile des Objektivs,
f_F die Brennweite der Frontlinsengruppe und /κ die Brennweite der hinteren Linsengruppe und d_a den Luftabstand zwischen Front- und der hinteren Linsengruppe.

Im erfindungsgemäßen Objektiv ist die Frontlinsengruppe so ausgebildet, daß sie in der Hauptsache chromatische Aberrationen korrigiert, und es ist möglich, diese dadurch zu korrigieren, daß die Brechungsindizes der Linsen, die negative Brechkräfte haben, verschieden von den Brechungsindizes der Linsen mit positiver Brechkraft gewählt werden oder durch Wahl großer Brechungsindizes der Linsen mit negativer Brechkrafl. Beispielsweise ist es vorteilhaft, die Differenz H₁-Ii₂ zwischen dem Brechungsindex H₁ der ersten Linse und dem Brechungsindex n₂ der zweiten Linse so zu machen, daß H₁ —ni > 0,15 und die Differenz H₃—;i₄ zwischen dem Brechungsindex n₃ der dritten Linsen und dem Brechungsindex H₄ dei vierten Linse so zu wählen, daß N₃—n₄ > 0,15 und die Abbe-Zahlen V₁, v₂, i^p ₃ und r₄ der ersten, zweiten, dritten und vierten Linse so zu wählen, daß T₁ < 40, V₂ < 55, is < 40 und v₄ < 55. Wenn jedoch die Brechungsindizes n_x und H₃ der Linsen mit negativer Brechkraft zu groß gemacht werden, verringert sich

ίο der Durchlaßgrad bei einigen Glassorten. Daher ist es insbesondere für dichte Flintglastypen erforderlich, die Brechungsindizes /I₁ und n₃ zu 1,7 oder weniger zu wählen.

Die hintere Linsengruppe dient dazu, die Strahlen von der Frontlinsengruppe konvergent zu machen, und daher ist die Strahlungsenergie pro Flächeneinheit, für jede Linse hoch. Daher ist es notwendig, geschmolzenen Quarz als optischen Werkstoff zu verwenden.

Es ist möglich, die Aberrationen des Objektivs besonders vorteilhaft zu korrigieren, wenn das Verhältnis der Brennweite f_R der hinteren Linsengruppe zur Brennweite / des Objektivs im Rahmen 1.08 >j /«// 2j 0,82 und das Verhältnis der Brennweite /f der Frontlinsengruppe zur Brennweite f_R der hinteren Linsengruppe in dem Bereich 3,9 S; /f//r §j 2,9 und der Luftabstand zwischen Front- und hinterer Linsengruppe in dem Rahmen 0,6 2; d_alf 2j 0,3 gewählt werden.

Wenn f_Rjf > 1,08 in der Bedingung (2) für die hintere Linsengruppe ist, wird die sphärische Aberration unterkorrigiert. Wenn dagegen f_Rjf < 0,82 ist, wird die sphärische Aberration überkorrigiert.
Wenn /f//r > 3,9 ist, abweichend von Bedingung (3), werden chromatische Aberration und sphärische Aberration vergrößert und darüber hinaus Koma unterkorrigiert. Wenn /fI/r < 2,9, wird Koma etwas überkorrigiert. Wenn abweichend von Bedingung (1) dalf > 0,6 ist, werden außeraxiale Aberrationen insbesondere Verzeichnung groß. Als Folge hiervon werden Fehler in der Information hervorgerufen, wenn die aufgezeichneten Signale von verschiedenen Wiedergabeobjektiven aufgenommen werden. Wenn dglf < 0,3 ist, wird die Astigmatismusdifferenz groß, und infolgedessen werden Fehler in ähnlicher Weise hervorgerufen, wenn die aufgezeichneten Signale wiedergegeben werden.

Das Objektiv für Bildplatten nach der vorliegenden Erfindung, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, dient zui Abbildung von Objekten in endlicher Entfernung, Wenn eine negative Linse zusätzlich an der Objektseite verwendet wird, kann das Objektiv jedoch bei einer unendlich großen Objektweite benutzt werden, ohne eine Veränderung am Objektiv selbst vorzunehmen Wenn eine Bildplatte hergestellt wird, wird das Objektiv quer zur optischen Achse bewegt. Daher ist es be: Objektiven in endlicher Entfernung notwendig, das Objekt zusammen mit dem Objektiv zu bewegen Wenn jedoch das Objekt im Unendlichen liegt, wobei das Objektiv, wie in F i g. 4 dargestellt, ausgebildel ist, ist es nur erforderlich, das Objektiv zu verschieben und das Objekt kann ortsfest angeordnet sein.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine schematische Schnittansicht durch eir erstes Objektiv nach der vorliegenden Erfindung Fig. 2 A, B, C und D Korrekturkurven eines erster Objektivs, nach der vorliegenden Erfindung,

	1	26 21	1,0 (/. =	1,0 (/. =	Erfindung und	862	8	1,69827	1,69827	aiii:
		1,1559	= 1,1516	Objektivs nach		zusätzliche Linse vorgesehen ist. wenn das Objekt im
rig. 3 Λ, B, C und D	Korrcktiirkurven eines zwci-			Fall, daß eine		Unendlichen liegt.
ten Objektivs nach der	vorliegende.i	0,8890	= 0,8888
	F i g. 4 eine Schnittansicht eines			= 441,6 nm)		Das erste Objektiv weist die nachstehend in Tabelle 1	1,52564	= 1,52564	ι·, = 32,1
der vorliegenden Erfindung für den	1,2571	= 1,2917		aufgeführten Daten
Tabelle 1			</, = 0,1648
./' =	-3,3910	= -3,1101
*f\ =*			d₂ = 0,1630		1,69827	= 1,69827	v₂ = 64,1
	• -1,2088	= -1,2055		»1 =
»2 =			rf, = 0,4084
		= 129,5733			1,49549
f, =	12,5110		d_x = 0,1648			= 1,49549	r, = 32,1
		= 9,9354		H₂ =
»4 =	-1,1727		di = 0,1575
		= -1,1665	d_h = 0,0238		1,49549		i₄ = 70,1
r, =	0,9474					= 1,49549
		= 0,9092	d-, = 0,4524	>h =
r<.	3,0668
Y₁ =		= 2,1511	d_H = 0,4286		1,46654		'■5 = 70,1
	0,4277			H₄ =		- 1.52564
'8 =		= 0,4547	A, = 0,3425
	1,1172
r» =	1/ c ~ /40. JI	= 1,1978	d_w = 0,1465		abelle 2 aufgerührten		i_V, = 67,8
	3,226, /,	*— /411· ·> 1**		H₅ =
/·,„ =	weist die	= 3,255.	d_u = 0,2821
	Tabelle 2
'Ή =	./■ =	= 39,04, S =		H₁ =	Daten auf:
	'Ί =	_? = 0,963	"h =
'Π =		nachstehend in T
/' =	'2 =		0,274
*Ji =*		441,6 nm)		H₂ =	.·, = 32,1
Das zweite Objektiv	'Λ =
	d_x = 0,1648
r₄ =
	d₂ = 0,1648	"λ =	■i = 64,1
»"5 =
	</., = 0,4193
»■(, =
	d_A = 0,1648	/I₄ =	r, = 32,1
C₇ =
	rf, = 0,1502
»Ή =
	i/„ = 0,0220	lh =	IU = 70,1
l\, =
	t/₇ = 0,4450
r_w =
	i/„ = 0,5127		.·, - 70.1
'Ή =
	</„ = 0,3113	= 0.273
'■\|2 =
/' =	</„, = 0,1135		H, = 64,1
*Ji -*
rf,, = 0,2985

= 38,956. S =
f_H = 0.94

In den Tabellen bezeichnen:

r, bis ι·,, die Krümmungsradien der cnlsprechenden Linsenobcrflächen,

i/i bis (/,, die Dicken bzw. Luflabslände der Linsen,

»i bis /I₁, die ßreehungsindizes der entsprechenden Linsen für /. = 441,6,

γι bis /',, die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linic,

/ die Brennweite des Objektivs,

/) die Brennweite der Fronllinscngruppc,

Ir die Brennweite der Hintcrlinsengruppe.

/>' den Abbildungsmaßstab,

r_a = -5.0624
/■;, = -7,0802

J₁₁= 0,3626 cl_n= 0,3662

10

.Si die Entfernung des Objektivs zur ersten Frontlinscnflächedes Objektivs,
.S¹ die Entfernung von der letzten Linsenlläche des Objektivs zur Bildebene.

Die Korrekturkurven der Objektive sind in F i g. 2Λ, 2B, 2 C und 2D und in Fig. 3A, 3B, 3C und 3D dargestellt. In den Zeichnungen betreffen /.„, /., und /.·> Tür sphärische Aberration und Sinusbedingungen d^c Wellenlänge /.„ = 441,6, /., = 457,9 und /.₂ = 480,0. Wenn, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Einzellinse L₁₁ beim ersten Objektiv zusätzlich zur Anpassung an unendlich große Objektivweilen vorgesehen ist, ergeben sich zusätzlich für das erste Objektiv die folgenden numerischen Werte

»„ = 1,52564 n, = 64,1

Darin bezeichnen:

/I₁₁ den Brechungsindex der Linse L₁₁ Tür /. = 441,6 und

in die Abbe-Zahl der Linse L_u Tür die d-Linic. r,, und r„' die Krümmungsradien der Ober- r>

!lachen der Einzellinse L„, Die zusätzliche Linse L₀ ist so angeordnet, daß ihr

</„ und i/„' die Dicke der Linse L₀ und den Luft- Brennpunkt am Objeklort liegt. Für die Korrektur

von Aberrationen ist es jedoch zweckmäßig, die zusätzliche Linse L₁, so anzuordnen, daß ihre konkave Linscnfläche objektseitig liegt, wie F i g. 4 zeigt.

abstand zwischen der Linse L₍, und der ersten Linsenlläche r, des ersten Objektivs nach der Erfindung, in

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

26 21 862 2 Patentansprüche: bildet, insbe- 5 441,6 nm) 40 I T₁ bis rn die Krümmungsradien der ent- 45 H₁ bis n₆ die Brechungsindizes der entsprechen- 50 3 /f die Brennweite der Frontlinsengruppe, di = 0,1648 platten, gekennzeichnet durch die nach /_R die Brennweite der hinteren Linsengruppe, 1 1. Objektiv, das zwei Linsensgruppen enthält, I sondere zur Aufzeichnung von Signalen auf BiId- i sprechenden Linsenoberflächen, I den Linsen für λ = 441,6, ] Tabelle 2 stehend aufgeführten numerischen Daten: β den Abbildungsmaßstab, von denen eine eine Duplexfront I Tabelle 1 di = 0,1648 d₂ = 0,1648 Si die Entfernung des Objektivs von der 1 / = 1,0 (A = I di bis du die Dicken bzw. Luftabstände der vi bis v₆ die Abbezahlen der entsprechenden ^ / = 1,0 (A = 441,6 nm) ersten Linsenfläche des Objektivs, ί r, = 1,1559 d₂ = 0,1630 1 Linsen, ί Linsen für die d-Linie, r, = 1,1516 d₃ = 0,4193 S die Entfernung der letzten Linsenfläche des 1 ₍ / die Brennweite des Objektivs, Objektivs von der Bildebene. I r₂ = 0,8890 d₃ = 0,4084 r₂ = 0,8888 d₄ = 0,1648 Ji₁ = 1,69827 V₁ = 32,1 ü 2. Objektiv, das zwei Linsengruppen enthält, I r₃= 1,2571 d₄ = 0,1648 _t r₃ = 1,2917 d₅ = 0,1502 von denen eine eine Duplexfront bildet, insbe 1 sondere zur Aufzeichnung von Signalen auf Bild I r₄= -3,3910 d₅ = 0,1575 r₄ = -3,1101 d₆ = 0,0220 H₂ = 1,52564 »·₂ = 64,1 platten, gekennzeichnet durch die nachstehend 1 d₆ = 0,0238 aufgeführten numerischen Daten: I r₅ = -1,2088 r₅ = -1,2055 I d₇ = 0,4524 1 »6 - « r₆ = 129,5733 H₃ = 1,69827 _l3 = 32,1 Jf r₇ = 12,5110 d₈ = 0,4286 H₁ = 1,69827 V₁ = 32,1 i I r₈ = -1,1727 dg = 0,3425 H₄ = 1,49549 i₄ = 70,1 1 I r₉ = 0,9474 i/io = 0,1465 H₂ = 1,52564 v₂ = 64,1 I r₁₀ = 3,0668 d_n = 0,2821 n₅ = 1,49549 is = 70,1 i I r„ = 0,4277 = 39,04, S = n₃ = 1,69827 V₃ = 32,1 = 0,963 1 r,₂ = 1,1172 /I₆ = 1,46654 i'₆ = 67,8 1 0 = -¹Ao, S₁ = J /_F = 3,226, Λ 0,274 ^ Darin bezeichnen: 1

Darin bezeichnen: = 9,9354 S₁ = dn - 26 21 862 Sr = -1,1665 d₈ - 3 Fortsetzung = 0,9092 dg = = 0,4450 r-, -- = 2,1511 dio = = 0,5127 's = = 0,4547 d_n = = 0,3il3 «5 r, = = 1,1978 = 0,1135 no -- 1/
~ /40> =·■ 3,255, = 0,2985 «6 Γη = = 38,956, S = 0,273 ri2 -- = 0,94 ß = U-

= 1,49549 P₄ = 70,1

= 1,49549 ).₅ = 70,1

= 1,52564 r₆ = 64,1

20

T₁ bis Γΐ2 die Krümmungsradien der entsprechenden Linsenoberflächen,
di bis d_n die Dicken bzw. Luftabstände der Linsen,

«i bis H₆ die Brechungsindizes der entsprechenden Linsen für / = 441,6,
i'i bis v₆ die Abbezahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linie,

/ die Brennweite des Objektivs,

ff die Brennweite der Frontlinsengruppe,

f_R die Brennweite der hinteren Linsengruppe, β den Abbildungsmaßstab,

S, die Entfernung des Objektivs von der ersten Linsenfläche des Objektivs,

S die Entfernung der letzten Linsenfläche des Objektivs von der Bildebene.