DE3022732A1 - Zoomlinse fuer ein kopiersystem - Google Patents

Zoomlinse fuer ein kopiersystem

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DE3022732A1 DE19803022732 DE3022732A DE3022732A1 DE 3022732 A1 DE3022732 A1 DE 3022732A1 DE 19803022732 DE19803022732 DE 19803022732 DE 3022732 A DE3022732 A DE 3022732A DE 3022732 A1 DE3022732 A1 DE 3022732A1
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Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER
PATENTANWÄLTE
DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL-I NG. W.EITLE · DR. RER. NAT, K. HOFFMANN · DIPL.-I NG. W. LEHN
. DIPL.-ING. K. FÖCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · D-8000 MDNCHEN 81 - TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E)
.3.3 563/4 s/wa
ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA-, TOKYO / JAPAN
Zoomlinse für ein Kopiersystem
Die meisten Kopiersysteme verwenden eine Fixfokuslinse. Soll die Vergrösserung der Linse verändert werden, so ist es erforderlich, dass die Linse entsprechend bewegt wird, damit die relative Entfernung zwischen dem Gegenstand und der Bildfläche verändert wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich jedoch auf ein Linsensystem, bei dem die Entfernung zwischen Gegenstandsfläche und Bildfläche konstant bleibt und das dazwischenliegende Linsensystem zur Änderung des Kopiervorgangs bewegt wird.
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Bekannte Linsensysteme für ein Kopiersystem können in zwei Gruppen unterteilt werden, wobei eine Gruppe einen weiten Vergrösserungsbereich aufweist, der sich von einer auf ein Mindestmass verringerten Grosse bis zu einer maximalen Vergrösserung erstreckt, während die andere Gruppe einen engen Vergrösserungsbereich hat, der sich nur von der verringerten Grosse bis zur Grösse des Originals oder von der Grosse des Originals bis zu einer erhöhten Grosse erstreckt. Ein Linsensystem der ersten Art ist in den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen 49/1242 und 53/60655 und der japanischen Patentanmeldung 53/84872 der Anmelderin beschrieben. Bei diesen Linsensystemen ist das Änderungsverhältnis der Vergrösserung hoch, was zu einem Linsensystem beträchtlicher Grosse führt. Ein derartiges Linsensystem erfordert ferner drei oder vier getrennte Linsengruppen, so dass die Bewegungen der Linsengruppen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Entfernung zwischen Objektfläche und Filmfläche kompliziert werden.
Der letztgenannte Fall wird in der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung 54/44554 beschrieben, die eine einfache Linse mit einem kleinen Vergrösserungsänderungsverhältnis von weniger als 2 aufweist. Die Linse besteht aus zwei Linsengruppen, wobei das Brechungsvermögen der ersten Linsengruppe extrem niedrig ist und an einem Ende des Änderungsbereichs festgelegt ist.· Trotz smes senjr kleinen Vergrösserungsanderungs" Verhältnisses von etwa 1,4 ist die Änderung der Gesamtbrennweite extrem niedrig. Wird daher ein Vergrösserungswert im Bereich zwischen dem kleinsten verringerten Wert bis zur Abbildung im Verhältnis 1:1 verwendet,
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so muss die erste Linsengruppe ein negatives Brechungsvermögen haben, wobei gleichzeitig die Entfernung zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe verlängert werden muss, wodurch die Grosse des Linsensystems in nachteiliger Weise erhöht wird. Wird ein Vergrosserungswert im Bereich gleicher Abbildung bis zum maximalen Vergrosserungswert verwendet', so muss die erste Linsengruppe ein positives Brechungsvermögen für gleiche Abbildungen aufweisen und die Entfernung zwischen den Linsengruppen muss ebenfalls erhöht werden, wodurch erneut die Grosse des Linsensystems erhöht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufnahmevorgang einer Kamera, wie beispielsweise einer grossformatigen Kamera für Druck und Duplikation, zu erleichtern, indem die Bildbasis und die Bildfläche fixiert werden. Ferner soll durch die Erfindung eine Kamera zur Verwendung in einem optischen System für eine Kopiermaschine zur Verfügung gestellt werden, bei der die Kopiengrösse verändert werden kann. Insbesondere ist es bei einer derartigen Kopierlinse erwünscht, dass verschiedene Abberationen korrigiert werden und dass eine ausreichende Menge von Randlicht vorgesehen ist.
Schliesslich soll durch die Erfindung ein brauchbares und praktisches Zoomlinsensystem zum Kopieren geschaffen werden, wobei die maximale Vergrosserungsanderung unterhalb eines Wertes von näherungsweise 2 liegt. Darüber hinaus ist die Erfindung darauf abgestellt, ein derartiges Linsensystem zur Verfügung zu stellen, welches einen einfachen Aufbau hat und aus zwei Linsengruppen gebildet ist. Schliesslich soll durch die
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Erfindung ein derartiges Linsensystem, bei dem die negative Brechungskraft der ersten Linsengruppe und die positive Brechungskraft der zweiten Linsengruppe beide betont sind, so dass das Gesamtsystem miniaturisiert werden kann und ungeachtet des erhaltenen, streng asymmetrischen Musters des Linsensystems verschiedene Abberationen, insbesondere die Verzerrung, gut korrigiert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Zoomlinse für ein Kopiersystem gelöst, welche in einer Zählfolge, ausgehend von der Gegenstandsseite, eine erste Linsengruppe mit negativer Brennweite und eine zweite Linsengruppe mit positiver Brennweite auf<weist, wobei die Entfernung zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe veränderlich ist, während die Entfernung zwischen der Gegenstandsfläche und der Bildfläche konstant gehalten wird. Die Bewegung der ersten Linsengruppe erfolgt in erster Linie, um die Entfernung zwischen der Gegenstandsfläche und der Bildfläche konstant zu halten, während die Bewegung der zweiten Linse hauptsächlich für eine Wirkungsänderung erfolgt. Die erste Linsengruppe enthält eine erste konvex-konkave Negativlinse, deren konvexe Seite dem Gegenstand zugewandt ist, und eine erste konvexkonkave Positivlinse, deren konvexe Seite dem Gegenstand zugewandt liegt. Die zweite Linsengruppe besteht aus einer Fixfokuslinse und einer Blende. Die Fixfokuslinse umfasst,-ausgehend von der Blende, eine zweite konvex-konkave Positivlinse, deren konkave Seite der Blende zugewandt ist, eine zweite konvex-konkave Negativlinse, deren konkave Seite der Blende zugewandt
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ist, und eine dritte konvex-konkave Positivlinse, deren konkave Seite dem Gegenstand zugewandt ist, wobei die dritte konvex-konkave Positivlinse und die zweite konvex-konkave Negativlinse miteinander und mit der zweiten und dritten konvex-konkaven Positivlinse verkittet sind und die zweite konvex-konkave Negativlinse an der Gegenstandsseite der Blende liegt. A.uf der Bildseite der Blende sind, ausgehend von der Blende, eine vierte konvex-konkave Positivlinse mit konkaver Seite gegen die Blende zugewandt, eine dritte konvex-konkave Negativlinse,mit konkaver Seite der Blende zugewandt, und eine fünfte konvex-konkave Positivlinse, mit konkaver Seite der Blende zugewandt, angeordnet, wobei die fünfte konvex-konkave Positivlinse und die dritte konvex-konkave Negativlinse miteinander verkittet sind. Die verschiedenen einzelnen Linsen der Zoomlinse erfüllen die gestellten Bedingungen, wonach das negative Brechungsvermögen der ersten Linsengruppe und das positive Brechungsvermögen der zweiten Linsengruppe beide betont sind, so dass die Gesamtlinse miniaturisiert werden kann und verschiedene Abänderungen, insbesondere die Verzerrung, gut korrigiert sind.
Die Erfindung wird anschliessend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Linsensystem in einer Stellung der Bildverkleinerung, und
Fig. 2a und 2b Kurvendarstellungen, die verschiedene . Abberationen gemäss Fig. 1 zeigen, wobei
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Fig. 2a eine Bildverkleinerung betrifft und Fig. 2b eine -1-Vergrösserung und ferner r. der Krümmungsradius jeder Linsenoberfläche, d. die Linsendicke oder die Entfernung zwischen jeweiligen benachbarten Linsen und A die Stellung der Anschlagblende ist.
Die Erfindung wird anschliessend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert.
Eine erfindungsgemässe Zoomlinse für ein Kopiersystem enthält in der Zählfolge, ausgehend von der Gegenstandsseite, eine erste Linsengruppe mit negativer Brennweite und eine zweite Linsengruppe mit positiver Brennweite. Die Entfernung zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe ist veränderlich, während die Entfernung zwischen der Gegenstandsfläche und der Bildfläche konstant gehalten wird. Die erfindungsgemässe Zoomlinse für ein Kopiersystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der ersten Linsengruppe in erster Linie der Aufrechterhaltung einer konstanten Entfernung zwischen der Gegenstandsjrläche- und der Bildfläche dient, während die Bewegung der zweiten Linsengruppe hauptsächlich zur Erzielung einer Wirkungsänderung dient. Die erste Linsengruppe besteht aus einer konvex-konkaven Negativlinse, deren konvexe Seite dem Gegenstand zugewandt ist, und einer konvex-konkaven Positivlinse, deren konvexe Seite dem Gegenstand zugewandt ist. Die zweite Linsengruppe enthält eine Fixfokuslinse. Bezugnehmend auf die Anschlagblende enthält die zweite Linsengruppe in einer Zählfolge ausgehend von der Blende an der
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Gegenstandsseite eine konvex-konkave Positivlinse, deren konkave Seite der Blende zugewandt ist, und eine konvex-konkave Negativlinse sowie eine konvex-konkave Positivlinse, deren konkave Seite jeweils der Blende zugewandt ist, wobei die zuletzt erwähnten beiden Linsen miteinander verkittet sind. In ähnlicher Weise ist die zweite Linsengruppe, ausgehend von der Blende auf der Bildseite, aus einer konvex-konkaven Positivlinse zusammengesetzt, deren konkave Seite der Blende zugewandt ist, und aus einer Linse, die eine konvexkonkave Negativlinse mit der Blende zugewandter, konkaver Seite und eine konvex-konkave Positivlinse mit der Blende zugewandter konkaver Seite aufteilt,wobei die letztgenannten beiden Linsen miteinander verkittet sind. Die erfindungsgemässe Zoomlinse erfüllt folgende Bedingungen:
(1) 1,1 < ^- < 2,0
min
(2) 3,0 <: —— <8,0
min
(3) 0,15 < -^- < 0,35
min
(4) 0,05 < <0r30 und
min
1Va
(5) 0,25 < -J—- <0,60
min
- 11 -
030063/0773
wobei M den maximalen Vergrösserungsmasstab im max
grossen Vergrosserungsanderungsberexch, M . den minimalen Vergrösserungsmasstab im niedrigen Vergrösserungsänderungsbereich für den verkleinerten Vergrösserungsmasstabsbereich, M /M . ein Vergrösserungsverände-
max mm
rungsverhältnis entsprechend diesen Masstäben, f . die Gesamtbrennweite an derVerkleinerungsseite^fT die Brennweite der ersten Linsengruppe, rTp den Krümmungsradius der positiven Linse an der Gegenstandsseite der ersten Linsengruppe, ADx den Entfernungsbereich
J- ι -L-L
zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe und D. die Entfernung zwischen der ersten Linsenoberfläche zur Anschlagblende an der Verkleinerungsseite darstellt.
Die erste Linsengruppe besteht aus einer Negativlinse und einer Positivlinse, wobei die verschiedenen Aberrationen, wie beispielsweise die chromatische Aberration, im gewissen Ausmass kompensiert sind und Änderungen der verschiedenen Aberrationen im zulässigen Bereich der Zoompositionen verhindert sind. Insbesondere besteht die erste Linsengruppe aus einer konvexkonkaven Meniskuslinse, deren konvexe Seite dem Gegenstand zugewandt ist, und einer konvex-konkaven Positivlinse, deren konvexe Seite dem Gegenstand zugewandt ist, wobei die Verzerrungsaberration über den gesamten Vergrösserungsbereich extrem niedrig gehalten wird, und gleichzeitig die Änderung der Verzerrung gering gehalten ist.
Die vorausgehend aufgeführte Bedingung (1) stellt das Vergrösserungsänderungsverhältnis des Linsensystems gemäss der Erfindung dar. Unterhalb des unteren
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Grenzwertes würde das Vergrösserungsänderungsverhältnis so klein sein, dass das Linsensystem im wesentlichen als Fixfokuslinsensystem arbeiten würde. Andererseits wäre ooerhalb des oberen Grenzwertes die Verzerrung für ein Linsensystem mit zwei Linsengruppen extrem c,rüt.j. x^ifcigedessen wäre ein derartiges Linsensystem iür ain I-iopierlinsensystem nicht geeignet, weiches einen Iiohen Kompensationsgrad für einen Verzerrungsjfehier erfordert.
Die Bedingungen (2) und (3) beziehen sich auf die erste Linsengruppe. Sollte der obere Grenzwert der Ungleichung
(2) überschritten werden, so würde, obgleich sie für die Fehlerkorrektur annehmbar ist, die negative Brechungskraft der ersten Linsengruppe zu gering sein, was zu einer erforderlichen Vergrösserung des Durctimessers der ersten Linsengruppe führen würde. Würde andererseits die Brechungskraftgrenze der Ungleichung
(2) überschritten, so würde, obgleich dies für die Miniafcurisierung annehmbar ist, die negative Brechungskraft der ersten Linsengruppe extrem gross, wodurch jegliche Asymmetrien betont würden und eine Vergrösserung der Verzerrung entsteht. Andererseits würde oberhalb des oberen Grenzwertes der Ungleichung (3), obgleich für die Fehlerkorrektur zulässig, die Brechungskraft der ersten Linsengruppe entsprechend geschwächt werden müssen und die Entfernung zwischen der negativen und der positiven Linse in der ersten Linsengruppe vergrössert, was die Notwendigkeit einer Erhöhung des Durchmessers der ersten Linsengruppe bedingen würde.
Die Bedingung (4) bestimmt in Verbindung mit der
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Bedingung (2) die Brechungskraftverteilung. Wird der obere Grenzwert überschritten, so wird die Gesamtgrösse des Linsensystems gross, obgleich die Linse bezüglich der Fehlerkompensation annehmbar ist. Wird der untere Grenzwert überschritten, um ein gewünschtes Vergrösserungsänderungsverhältnis aufrechtzuerhalten, so wäre es erforderlich, dass die Brechungskräfte der ersten und zweiten Linsengruppe vergrössert würden, wodurch die Asymmetrie der Linsen sehr gross würde und die Linsen für eine Fehlerkompensation ungeeignet wären.
Die Bedingung (5) betrifft unmittelbar die Bestimmung des Durchmessers der ersten Linsengruppe. Oberhalb des oberen Grenzwertes würde der Durchmesser der ersten Linsengruppe in nachteiliger Weise ansteigen. Der untere Grenzwert stellt eine Grenze dar, die durch eine geeignete Fehlerkompensation im Einklang mit der Erfindung bestimmt wird.
Eine orthoskopische Linse, eine Heliarlinse oder andere für Kopiersysteme des Fixfokustyps bekannte Linsenarten können für die zweite erfindungsgemässe Linsengruppe verwendet werden. Ein orthoskopisches, optisches System, welches am häufigsten verwendet wird, wird vorzugsweise im Rahmen der Erfindung eingesetzt. Der Aufbau der zweiten Linsengruppe wird anschliessend beschrieben. In der zweiten Linsengruppe ist, bezogen auf die Anschlagblcndc Λ, auf der Gegenstandsscitc eine konvexkonkave Positivlinse,mit der konkaven Seite der Blende zugewandt, angeordnet und eine konvex-konkave Negativlinse, sowie eine konvex-konkave Positivlinse, deren konkave Seiten der Blende zugewandt sind, wobei diese
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Linsen miteinander verkittet sind. In ähnlicher Weise ist auf der Bildseite in der aufgeführten Reihenfolge eine konvex-konkave Positivlinse mit der konkaven Seite der Blende zu angeordnet, sowie eine konvexkonkave Negativlinse und eine konvex-konkave Positivlinse, deren konkave Seiten der Blende zugewandt sind, wobei die letztgenannten beiden Linsen miteinander verkittet sind. Diese Anordnung bildet ein sogenanntes orthoskopisches, optisches System.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Linsensystems ist anschliessend in der folgenden Tabelle aufgeführt. In der Tabelle bezeichnet r den Krümmungsradius, d die Linsenstärke oder die Entfernung zwischen zwei benachbarten Linsen, N den Brechungsindex an der d-Linie, \? die Abbe'sehe Zahl, f die Gesamtbrennweite,, F0O die F-Zahl für einen Gegenstand im Unendlichen, M die Vergrösserung, ίΔ die Hälfte des Blickwinkels, bezogen auf die zentrale" Linsenachse und NA den Öffnungsindex, welcher durch folgende Gleichung gegeben ist: . "
NA =
Die verschiedenen Linsenoberflächen werden durch Indizes i der in Fig. 1 angegebenen Krümmungsradien r. bezeichnet.
- 15 -
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1 98 r 5,6 5 f - 24 7, ,01 2 - 255 ,0
2 <u ,943 0,0523 6 ~ 0,0446 ,42 I-; = -l/\/"2 *
3 5 4 ,662 14,17° 9 "^ 15,26" .10
P
-co
4 81 ,954 ,50
ΙΪΑ 5 53 ,487 d ,91 K O
OJ 6 167 ,339 foo ,00 1,5'633 64,1
I-berf lach- 7 41 ,595 ?09 ?74
Hz. 8 65 ,833 ,9"9 ,51 1,51112 60,5
9 HO ,070 38,O6'J5,OO ,07
10 -14 9 ,597 9 1,69350 53,2
11 - 76 .-268 12 1,61293 37,0
12 - 43 -765 7
13 -107 -201 4 1 ίΓη'>. 11 60,7
14 - 60 ,943 19
-8 Λ 2 5 1,6Ο311 60,7
5
12 1,57309 42,6
9 1,67790 55,3
/M .
x mm
1 ,414
j ψ
* 1
ι rain ~ 5 ,1
rip ' min ~ O ,222
,-II/frain O ,134
_/f O ,393
- 16-
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Zusairanenfassend betrifft die Erfindung ein Kopiersystem, welches sowohl eine Vergrösserung als auch eine Verkleinerung des Bildes einer zu kopierenden Vorlage vornehmen kann, wobei das Gesamtlinsensystem miniaturisiert werden kann, jedoch verschiedene Fehler, beispielsweise Verzerrung, gut korrigiert sind. Die Linse umfasst eine erste Linsengruppe mit einer negativen Brennweite und eine zweite Linsengruppe mit einer positiven Brennweite, die in dieser Folge, ausgehend von der Objektseite des Linsensystems, angeordnet sind. Die Entfernung zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe ist veränderlich, während die Entfernung zwischen der Gegenstandsoberfläche und der Bildfläche konstant gehalten wird. Die Bewegung der ersten Linsengruppe dient in erster Linie zur Aufrechterhaltung einer konstanten Entfernung zwischen der Objektoberfläche und der Bildfläche, während die Bewegung der zweiten Linsengruppe hauptsächlich zur Erzielung einer Wirkungsänderung dient.

Claims (1)

  1. HOFFMANN · EITLE & PARTNER
    PΑϊ Ε N TAN WALTE
    DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · D I PL.-I N G. W. E ITLE - D R. RER. NAT. K. H O FFM AN N . D I PL.-1 N G. W. LEH N
    DIPL.-iNG. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N CH E N 81 · TE LEFO N (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATH E)
    . . 33 563/4 s/wa
    ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, TOKYO / JAPAN
    Zoomlinse für ein Kopiersystem
    PATENTANSPRUCH
    Zoomlinse für ein Kopiersystem, gekennzeichnet durch;von der Gegenstandsseite in folgender Reihenfolge ausgehend,eine erste Linsengruppe mit einer negativen Brennweite und eine zweite Linsengruppe mit einer positiven Brennweite, wobei die Entfernung zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe veränderlich ist. während die Entfernung zwischen der Gegenstandsoberfläche und der Bildfläche konstant gehalten wird, und die Bewegung der ersten Linsengruppe in erster Linie zur Konstanthaltung der Entfernung zwischen der Gegenstandsaberfläche und der Bildfläche dient, während die Bewegung der zweiten Linsengruppe in erster Linie
    030063/0773
    ORIGINAL INSPECTED
    zur Erzielung einer Veränderungswirkung dient, die erste Linsengruppe eine erste konvex-konkave Negativlinse mit dem Gegenstand zugewandter konvexer Seite aufweist und eine erste konvex-konkave Positivlinse mit dem Gegenstand zugewandter konvexer Seite, die zweite Linsengruppe eine Blende aufweist, ausgehend von der Blende in Richtung zum Gegenstand in folgender Reihenfolge eine zweite konvex-konkave Positivlinse mit der Blende zugewandter konkaver Seite enthält, sowie eine zweite konvex-konkave Negativlinse mit der Blende zugewandten konkaven Seite und eine dritte konvex-konkave Positivlinse mit der Blende zugewandter konkaver Seite, wobei die dritte konvexkonkave Positivlinse und die zweite konvex-konkave Negativlinse miteinander verkittet sind, die zweite und dritte konvex-konkave Positivlinse und die zweite konvex-konkave Negativlinse an der Gegenstandseite der Blende liegen und, ausgehend von der Blende in Richtung zum Bild, eine vierte konvex-konkave Positivlinse mit der Blende zugewandten konkaven Seite, eine dritte konvex-konkave Negativlinse mit der Blende zugewandten konkaven Seite und eine fünfte konvexkonkave Positivlinse mit der Blende zugewandten konkaven Seite vorhanden sind, die fünfte konvex-konkave Positivlinse und die dritte konvex-konkave Negativlinse miteinander verbunden sind und ferner die vierte und fünfte konvex-konkave Positivlinse und die dritte konvex-konkave Negativlinse auf der Bildseite liegen und die Zoomlinse folgenden Bedingungen genügt:
    030063/0773
    F00 = 5,6 f = 247,2 - 255,0
    NA = 0,0523 <-v'0,0446 M = -1//~2 ~ -1
    = 14,17 16,26
    Oberfläche
    Nr.
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    1O
    11
    12
    13
    14
    98,943
    54,662
    "54,954
    81 ,487
    53,339
    167,595
    41 ,833
    65,070
    110,597
    -149,268
    - 76,765
    - 43,2O1 -107,943
    - 60,832
    N
    ,51633
    5,00 6,09
    9,99 1,51112
    38,06^5,00
    9,01
    12,42
    7,10
    4,50
    19,91
    5,00
    5,74
    12,51
    9,07 1,69350
    1,61293
    1,60311
    1,60311
    1,573O9
    1,67790
    64,1 60,5
    53,2 37,0
    60,7 60,7
    42,6 55,3
    M
    max
    /Mmin = 1 ,414
    Kl /fmin = 5 ,1 rIP/ fmin 0 ,222 An
    ""If
    /■F =
    II' ""min
    0 ,134
    /f 0 ,393
    30 06 3/0.7 73
DE3022732A 1979-06-20 1980-06-18 Varioobjektiv für Kopierzwecke Expired DE3022732C2 (de)

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