DE3020623A1 - Abbildungsobjektiv - Google Patents

Description

DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SaNDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 30 77 0 3O. MdI 1980

Kabushiki Kaisha Ricoh Tokyo/Japan

Abbildungsobj ektiv

VII/XX/Ha

030050/0853

Φ (089) 988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TFXEX: Bayec Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) i)8331(l 0524560 BERG d Posischeck München 65343-808 (BLZ 70010080)

Anwaltsakte: 30 770

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Abbildungsobjektvi gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bisher sind als ein Objektiv dieser Art ein "Objektiv mit gleicher Vergrößerung", das in der japanischen Patentschrift 10 091/1976 beschrieben ist, und ein "Abbildungs- bzw. Reproduktionsobjektiv" bekannt, das in der japanischen Patentschrift 36736/1978 beschrieben ist. Jedoch ist die Gesamtlänge des vorerwähnten "Objektivs mit gleicher Vergrößerung" 0,393F im Falle eines Beispiels 1 und 0,43 7F im Falle eines Beispiels 2. Bei dem "Abbildungs- oder Reproduktions-Objektiv" besteht das Objektiv aus drei Einfachlinsen und zwei zusammengesetzten Linsen (five groups seven sheets) oder aus sieben Einfachlinsen (seven groups seven sheets), so daß die Anzahl der Linsenflächen (lens sheets) groß ist. Ferner ist die gesamte Länge dieses Objektivs 0,4146F im Falle eines Beispiels 1 und 0,4192F im Falle eines Beispiels 2. Somit ist die Gesamtlänge des Objektivs groß.

Mit der Erfindung sollen die vorerwähnten Nachteile von herkömmlichen Objektiven dieser Art überwunden werden, und ge-

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maß der Erfindung soll ein Abbildungsobjektiv mit sechs Einfachlinsen, mit einer kompakten Größe oder Ausführung und mit ausgezeichneter Güte geschaffen werden. Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Abbildungsobjektiv nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs durch die Merkmale im kennzeichnen den Teil dieses Patentanspruchs erreicht.

Gemäß der Erfindung ist ein Abbildungs- bzw. Reproduktionsobjektiv (wobei im vorliegenden Fall immer von Abbildungsobjektiv gesprochen ist) geschaffen, welches trotz Ausnutzen bis zu einem halben Bildwinkel von 22° bei einer Vergrößerung, die nahezu gleich einer Vergrößerung bei einem Öffnungsverhältnis 1:4,5 ist, einen Vignettierungsfaktor von etwa 100% aufweist, wobei die Gesamtlänge des Objektivs, d.h. der Abstand von der ersten Fläche des Objektivs zu dessen letzter Fläche etwa 0,34F (bzw. genau 0,336F) ist,(wobei F die Brennweite eines symmetrischen Objektivs ist), und welches Objektiv bis zu dem äußersten Randteil eine ausgezeichnete Güte aufweist.

In einem Vervielfältigungs- oder Kopiergerät u.a. muß eine Vorlage mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, damit während kurzer Zeit viele Kopien kopiert werden können. Hierbei muß dann das in dem Gerät verwendete Linsensystem bzw. Objektiv hell und lichtstark sein und muß selbst in den Randteil eine Menge Licht abgeben. Damit eine Menge Licht selbst in den Randteil abgegeben wird, muß das Objektiv einen gro-

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ßen wirksamen Durchmesser haben. Dadurch wird das Gewicht des Objektivs groß und es ergeben sich Schwierigkeiten beim Bewegen dös Objektivs somit sind ein großer Vignettierungs faktor und eine kompakte Ausführung unter Beibehaltung derselben Brennweite einander widersprechende Forderungen (oder Bedingungen).

Mit der Erfindung ist diesen Anforderungen genügt, und das erfindungsgemäße Objektiv besteht aus sechs Einfach- bzw. Einzellinsen (six groups six sheets) ,wobeieine erste und eine letzte Kontaktlinse des Ortho-Meta-Typs durch einen kleinen Spalt getrennt sind, und das Objektiv vollkommen symmetrisch bezüglich einer Blende ist. Im Unterschied zu den eingangs angeführten Objektiven ist die Gesamtlänge des erfindungsgemäßen Objektivs 0,336F. Ferner weist das erfindungsgemäße Abbildungsobjektiv bei sechs Einfach- bzw. Einzellinsen einen großen Vignettxerungsfaktor und eine kompakte Größe auf.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung zur Erläute

rung der Stellung bei gleicher Vergrößerung;

Fig.2 eine Darstellung des Aufbaus eines bezug-

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lieh einer Blende vollkommen symmetrischen Objektivs gemäß der Erfindung, das geteilt wurde;

Fig.3 eine schematische Ansicht zur Erläuterung

des Gesamtaufbaus einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig.4 Aberrationskurven der in Fig.3 wieder

gegebenen Ausführungsform der Erfindung; und

Fig.5 transversale Aberrationskurven der vorer

wähnten Ausführungsform, wobei Kurven (A) bis (F) Änderungen bei der jeweiligen Bildhöhenstellung anzeigen.

In einem vollkommen symmetrischen Objektiv, wie es in Fig.1 dargestellt ist, ist das Objektiv bezüglich einer Blende in zwei Teile aufgeteilt, um dadurch verschiedene Abbildungsfehler im Falle einer gleichen Vergrößerung zu korrigieren, und der Objektpunkt kann im Unendlichen gedacht werden, um an der Stelle gleicher Vergrößerung scharf einzustellen, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist. In derselben Figur sind mit P ein Objektpunkt, mit P' ein Bildpunkt, mit H der erste Hauptpunkt, mit H¹ der zweite Hauptpunkt, mit F die Brennweite eines vollkommen symmetrischen Objektivs und mit r- die Fläche

030050/0853 _₇ _

■r- $

einer Blende bezeichnet.

Gemäß der Erfindung ist ein Abbildungsobjektiv mit sechs Einfach- bzw. Einzellinsen (six groups six sheets composition) , mit einem großen Vignettierungsfaktor und einer kompakten Größe geschaffen, wobei ein Linsensystem, das den nachstehend angeführten Bedingungen genügt, vollkommen symmetrisch bezüglich einer Blende angeordnet ist; gemäß der Erfindung sind in einem Linsensystem aus drei Einfach- bzw. Einzellinsen (three groups three sheets composition) eine erste konvexe Meniskuslinse, deren konkave Fläche zu der Blende hin angeordnet ist, wobei die Blende an der Vorderseite des Objektivs angeordnet ist, eine zweite konkave Meniskuslinse, deren konkave Fläche zu der Blende hin angeordnet ist, und eine dritte konvexe Meniskuslinse, deren konkave Fläche zu der Blende hin angeordnet ist, mit einem kleinen Luftspalt gegenüber der zweiten Linse angeordnet. Wenn dann mit r. eine Fläche der Blende, mit r₂, r ... r₇ die Krümmungsradien der jeweiligen Linsen, mit d.. der Abstand zwischen der Blende und der ersten Linse, mit d„, d_, .... d_c der Abstand zwischen den einzelnen Linsenoberflächen,

mit n.. bis n., die Brechungsindizes der jeweiligen Glaslinse, mit f., f«.... fj eine Brennweite bis zu der jeweiligen Oberfläche und mit f die Gesamtbrennweite bezeichnet sind, lauten die Bedingungen:

(1) 0,00981 f < d₁ < 0,01962 f

(2) 1,32 < J- < 1,40

030050/0853 - 8 -

(3) -3,1 < f- < -2,7

^r5

(4) 0,01717 f y d₃

(5) -0,1325 f < r₄ < -0,1227 f

(6) 0 < n₃ - n₂ < 0,07

(7) 0,108 f > d.,+ d₂+ d₃+ d₄+ d₅+

Als nächstes wird jede der vorstehend angeführten Bedingungen erläutert. Die Bedingung (1) legt den Bereich fest, in welchem die Lage einer Blende eingestellt wird. Obwohl dieser Wert groß sein sollte, um Streulicht infolge eines Koma-Abbildungsfehlers zu beseitigen, das an den Stellen zu sehen ist, an welchen eine Einfallshöhe eines schrägen Strahls hoch oder niedrig ist, kann das Objektiv bei einem Wert der über dem oberen Grenzwert liegt, nicht kompakt ausgebildet werden, und das Streulicht aufgrund eines Komafehlers wird bei einem Wert, der über den unteren Grenzwert hinausgeht, beachtlich groß. Nachdem die Lage der Blende festgelegt worden ist, wird die Verteilung der (Brech-) kräf te des Linsensystems vorgenommen. Das heißt, wenn die Kraft bzw. Wirkung bis zu der ersten Linse im Bereich der Bedingung (2) festgelegt ist,und die Kraft bzw. Wirkung der zweiten Linse innerhalb des Bereichs der Bedingung (3) festgelegt wird, dann kann eine bevorzugte Bildfeldwölbung bis zu einem halben Bildwinkel von etwa 22° erhalten werden.

Wenn die Verteilung der Gesamtwirkung bzw. -kräfte vorgenommen wird, sollte die Bedingung (2) zuerst festgelegt wer-

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-r- to.

den. Wenn der Wert von f/f-, größer als der obere Grenzwert wird, dann wird die Bildfläche schnell positiv, und es kann kein großer Bildwinkel erhalten werden. Wenn der Wert kleiner als der untere Grenzwert wird, dann wird die Bildfläche negativ, und die Ausgeglichenheit in der Mitte wird schlecht. Somit sollte der Wert innerhalb des Bereichs der Bedingung (2) festgelegt werden.

Die Bedingung (3) sollte in Verbindung mit der Bedingung (2) festgelegt werden. Wenn der Wert von f/f₅ größer wird als der obere Grenzwert.dann wird eine sphärische Aberration positiv und ein Astigmatismus wird negativ. Wenn andererseits der Wert kleiner als der untere Grenzwert wird, dann wird eine sphärische Aberration negativ und ein Astigmatismus wird positiv. Somit erfolgen die Verschiebungen von Abbildungsfehlern in der Mitte und in dem Randbereich in entgegengesetzter Richtung. Somit sollte daher der Wert im Bereich der Bedingung (3) liegen. Nachdem die Verteilung dieser Wirkungen festgelegt worden ist, sollte die Gesamtbrennweite f richtig eingestellt bzw. in Ordnung sein.

Die Bedingung (4) dient dazu, einen Bildwinkel groß zu machen, während die vorerwähnte Verteilung der Wirkungen bzw. (Brech-)kräfte beibehalten wird. Wenn dieser Bedingung nicht genügt ist, dann fallen die Stellen, an welchen ein Bildwinkel in der Sagittalrichtung des Astigmatismus groß ist, in der positiven Richtung ab, und das Leistungsvermögen wird

030050/0853 - ¹⁰ "

schnell schlecht.

Die Bedingung (5) ist vorgesehen, um das Streulicht aufgrund eines Komafehlers zusammen mit der Bedingung (1) auszuschalten. Wenn der Wert von r. größer wird als der obere Grenzwert, werden sowohl eine sphärische Aberration als auch ein Astigmatismus in positiver Richtung verschoben, und insbesondere wird das Streulicht aufgrund eines Komafehlers an den Stellen mit einem weiten Bildwinkel groß. Somit wird es unmöglich, einen Vignettierungsfaktor von etwa 100% zu erhalten. Wenn andererseits der Wert kleiner als der untere Grenzwert wird, wird der Astigmatismus in dem Zwischenteil groß, und somit kann keine ebene Bildfläche erhalten werden.

Allgemein ausgedrückt, ein Abbildungsobjektiv hat eine lange Brennweite, und die chromatische Aberration auf der Achse wird groß. Die Bedingung (6) ist vorgesehen, um die vorerwähnte Wirkung auszugleichen, indem der Unterschied zwischen den Brechungszahlen der dritten und zweiten Linse klein gemacht wird. Hierbei muß der Unterschied kleiner als 0,07 gehalten werden. Wenn der Unterschied null wird, kann diese Wirkung oder der beabsichtigte Zweck nicht erhalten werden.

Schließlich ist die Bedingung (7) vorgesehen, um den Bereich festzulegen, in welchem ein Linsensystem kompakt wird. Ferner sind eine Front- und eine Hinterlinse in einem her-

030050/0853 - n -

köiranlichen Objektiv des Ortho-Meta-Typs in Kontakt miteinander. Diese sind jedoch bei der Erfindung voneinander getrennt, wobei ein kleiner Spalt zwischen ihnen erhalten bleibt; diese Maßnahme ist gut, um das gesamte Objektiv kompakt auszubilden und um gleichzeitig das Streulicht aufgrund eines Komafehlers zu beseitigen, durch das das Bild verschlechtert wird.

Wenn das Objektiv genau symmetrisch bezüglich einer Blende angeordnet ist, dann ist die Gesamtlänge des Linsensystems das 0,34-Fache der Brennweite eines vollkommen symmetrischen Objektivs, wodurch dann ein Vignettierungsfaktor von 100% erhalten wird. Ferner kann das Leistungsvermögen bis zu dem äußersten Randbereich gut beibehalten werden.

Eine Ausführungsform, die den angegebenen Bedingungen genügt, wird nunmehr angegeben. Hierbei sind

R₁₇R₃... R₁₃ die Krümmungsradien der jeweiligen Linse

D_1fD₂·.. D₁₂ der Spalt zwischen den jeweiligen

Linsenoberflächen

N₁ ,Ν.,... Ν, die Brechungszahlen von Glas

(d-Strahl)

ν..,V₂,...ν, die Abbesche Zahl von Glas

F Brennweite eines vollkommen sym

metrischen Objektivs

M Vergrößerung des Objektivs

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^ίΛ* halber Bildwinkel

Öffnungsverhältnis =1:4,5; F=1OOmm; M=1,0 und *·* = 22,4°.

43,7

33,8 50,8

R1	26,997	D1	5,519	N1	1 ,72000	V1
R2	119,987	D2	0,064
R3	129,506	D3	3,560	N2	1 ,64769	V2
R4	20,733	D4	2,400
R5	31,998	D5	2,880	N3	1,69350	V3
R6	50,194	D6	2,400
R7	°o (Blende)	D7	2,400
R8	-50,194	D8	2,880	N4	1,69350	V4
R9	-31,998	D9	2,400
R10	-20,733	D10	3,560	N5	1,64769	V5
R11	-129,506	D11	0,064
R12	-119,987	D12	5,519	N6	1,72000	V6
R13	-26,997

50,8

33,8

43,7

Die feinen Seidel-Aberrationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind dann, wenn die Brennweite F mit 1 angenommen ist, die folgenden; hierbei wird jedoch angenommen, daß mit P eine Petzval-Größe, mit S eine sphärische Aberration, mit C ein Komafehler, mit A ein Astigmatismus bzw. mit Dis. ein Verzeichnungsfehler bezeichnet sind.

P SCA Dis.

1. 1,551 12,369 3,339 0,901 0,662

2. -0,349 2,046 -1,578 1,217 -0,670

3. 0,304 -2,133 1,577 -1,165 0,637

030050/0853 - 13 -

4. -1,896 -16,213 -5,489 -1,858 -1,271

5. 1,280 4,806 2,464 1,263 1,304

6. -0,816 0,000 0,000 -0,001 -1,043

7. 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

8. -0,816 -3,065 1,145 -0,428 0.465

9. 1,280 16,629 -1,795 0,194 -0,159

10. -1,896 -33,156 -0,014 0,000 -0,001

11. 0,304 -0,006 -0,052 -0,451 -1,269

12. -0,349 0,003 0,035 0,451 1,307

13. 1,551 20,498 1,075 0,056 0,084 0,148 1,778 0,707 0,179 0,046

Entsprechend der Aberrationskurve im Falle einer gleichen (d.h. unveränderlichen) Vergrößerung ist, wie aus Fig.4 zu ersehen, die chromatische Aberation einer sphärischen Oberfläche gut korrigiert, und der Sagittalstrahl des Astigmatismus kommt niemals in die Nähe eines Bildwinkels von 22^q, und die Bildoberfläche wird eben. Ferner ist, wie aus der transversalen Verzeichnungsfehlerkurve zu ersehen ist, der Vignettierungsfaktor bis zu dem äußersten Randteil beinahe 100%, wobei trotzdem das Streulicht infolge eines Komafehlers klein ist. Hierbei ist in Fig.5 mit y¹ eine Bildhöhe bezeichnet und der d-Strahl durch eine ausgezogene Linie wiedergegeben.

Ende der Beschreibung

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Claims (1)

DR. BERU DlPL. ING. SlAPI- 30 20523 DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SaNDMAIR PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86 Anwaltsakte: 30 770 Patentanspruch

1. Abbildungsobjektiv mit sechs Einfachlinsen und einem großen Öffnungsverhältnis, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Linsensystem, das den folgenden Bedingungen genügt, vollkommen symmetrisch bezüglich einer Blende angeordnet ist, wobei ein Linsensystem aus drei Einfachlinsen eine erste konvexe Meniskuslinse, deren konkave Oberfläche zu der Blende hin angeordnet ist, welche Blende an der Vorderseite des Objektivs angeordnet ist, eine zweite konkave Meniskuslinse, deren konkave Fläche zu der Blende hin angeordnet ist, und eine dritte konvexe Meniskuslinse, deren konkave Fläche zu der Blende hin angeordnet ist, mit einem kleinen Luftspalt gegenüber der zweiten Linse aufweist, und daß, wenn r₁ eine Fläche der Blende ist, r₂, r_ r^ die Krümmungsradien der jeweiligen Linsen sind, d₁ der Abstand zwischen der Blende und der

ersten Linse ist, d_?, d-, d,- die Abstände zwischen den

jeweiligen Linsenoberflächen sind, η., , η ,n_ der Brechungsindex des jeweiligen Glases ist, f-, f«--.. f₇ die Brennweiten

p _

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»(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank MUnchen 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT MUnchen (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayer Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560BERGd Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

OFHGfNAL INSPECTED

bis zu den entsprechenden Flächen und f die Gesamtbrennweite ist, die Bedingungen lauten:

(1) 0,00981 f <£ d₁ < 0,01962 f

(2) 1,32 < f- < 1,40

(3) -3,1 _< f_ ^ -2,7

^f5

(4) 0,01717 f > d^

(5) -0,1325 f < r₄ < -0,1227 f

(6) 0 <"ⁿ3~ ⁿ2< °'⁰⁷

(7) 0,108 f > d₁ + d₂ + d₃ + d₄ + d₅ + d₆

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