DE3202890A1

DE3202890A1 - Farbkorrigiertes abtastobjektiv

Info

Publication number: DE3202890A1
Application number: DE19823202890
Authority: DE
Inventors: Christa 8152 Feldkirchen-Westerham Bosse; Ernst 8000 München Rothe
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1982-01-29
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1983-08-18

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein farbkorrigiertes Abtastobjektiv gemäß Oberbegriff Iatentanspruch 1.
Bekannte Abtastobjektive sind lediglich für eine.Wellenlänge, korrigiert, da in üblichen Anwendungsfällen mit monochromatischem Licht gearbeitet wird.
Die Arbeitsgeschwindigkeit optischer Datenspeichersysteme beispielsweise könnte jedoch erhöht werden, wenn ein Schreib- und Lesevorgang gleichzeitig mit-Licht u:nterschiedlicher Wellenlänge (und unterschiedlicher Intensität) ausgeführt würde. Die bekannten, nicht farbkorrigierten Abtastobjektive ließen sich, wenn mit zwei unterachiedlichen Wellenlängen gearbeitet wird, nur noch ein-.
setzen, wenn eine deutlich schlechtere Abbildungsqualität in Kauf genommen wird.
Der Erfindung liegt.d,i.e Aufgabe zugrunde, ein farbkorrigiertes Abtastobjektiv zu schaffen, das bereits bei hoher Öffnung eine hervorragende. Abbildungsqualität hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs«1 angegebenen Merkmale gelöst. Überraschenderweise hatte sich herausge-, stellt, daß Abtastobjektive mit fünf Linsengruppen, von denen drei positive Brechkraft und zwei negative Brechkraft haben, hervorragende ..abbildungseigenschaften aufweisen, wenn die angegebenen Bedingungen erfüllt sind: Wird die Brechkraft DII der bei fortlaufender Zählung in Richtung des Abtaststrahls zweiten Linsengruppe im angegebenen Bereich zwischen -0,55 und -1,3 gewählt, so ist eine gute Korrektur des Parbfehlers und insbesondere des Farblängsfehlers möglich, da dann die zweite Linsengruppe hierzu einen wesentliche@ Beitrag leistet. Wird die Bedingung 0,8f < R < 2,4f für den Krümmungsradius R der bezogen den Abtaststrahl vordersten Fläche der zweiten der beiden negativen Linsengruppen eingehalten, so trägt diese Linsengruppe nicht nur zur weiteren Korrektur des Farbfehlers und insbesondere des Farbvergrößerungsfehlers, sondern auch wesentlich zur Korrektur der sphärischen Abberation bei.
Durch die etwa um den Bildpunkt gekrümmte konvexe Luft/ Glasfläche der fünften Linsengruppe wird eine gute Astigmatismuskorrektur erzielt. Die Einhaltung erfindungsgemäß aufgestellten drei Bedingungen erlaubt damit ohne weiteres die Berechnung eines farbkorrigierten Abtastobjektivs-mit großer Schnittweite, das hervorragende Abbildungseigenschaften aufweist.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Einhaltung der Bedingung für die Summe der Brechkräfte der ersten und dritten.Linsengruppe ergibt eine -ausgewogene Brechkraftverteilung, durch die die Abbildungseigenschaften des erfindungsgemäßen Objektivs weiter verbessert werden.
In den Ansprüchen 3 und 4 sind bevorzugte Bereiche für die Brechkraft D~~ der zweiten Linsengruppe bzw. für die Summe der Brechkräfte der ersten und dritten Linsengruppe gekennzeichnet.
Durch die alternierende Anordnung positiver und negativer Linsengruppen gemäß Anspruch 5 ka.nn die hbbildangsqualität des erfindungsgemäßen Abtastobjektivs weiter ver--bessert werden.
Die Konzentration der Brechkraft der fünften Linsengruppe an einer Luft/Glasfläche und die Wahl deren Krümmungs.adius gemä.ß den Ansprüchen 6 bis 8 vereinfacht die Korrektur der Bildfehler mittels der fünften Linsengruppe.
Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Objektivs gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12 erlaubt einen einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Objektivs bei guten Abbildungseigenschaften.
Die Gestaltung der Krümmungsradien der hintersten Pläche der ersten T,insengruppe und der vordersten Fläche der zweiten Linsengruppe gemäß Anspruch 3. ermöglicht die Kompensation Bildfehler höherer Ordnung sowie der von der ersten und zweiten Gruppe erzeugten sphärischen Abberation.
Die Randauflage der ersten und' -zweiten Linsengruppe gemäß Anspruch 14 erlaubt kostengünstig eine weitere Verbesserung der Abbildungsqualität.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen; Fig. 1 bis 4 Linsenschnitte von Beispielen für eine erste Ausführungsform der Erfindung, Pig. 4 und 5 Linsenschnitte von Beispielen für eine zweite Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 einen Linsenschnitt durch ein Beispiel für eine dritte Ausführungsform der Erfindung, Fig. ,7 und 8 Linsenschnitte von Beispielen für eine vierte Ausführungsform der Erfindung Fig. 9 einen Linsenschnitt eines Beispiels für eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, und Fig.10 einen Linsenschnitt eines Beispiels für eine sechste Ausführungsform der Erfindung.
In den Fig. 1 bis 5 sind drei Beispiele für eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das erfindungsgemäße Abtastobjektiv weist fünf Linsengruppen I bis V auf, die jeweils Von einer Linse gebildet werden.
Beiden drei gezeigten Objektiven ist auf in der Herstellung teure Kittflächen verzichtet worden; stattdessen liegen zur Verbesserung der Bildqualität jeweils Linsen mit ihrem Rand auf der in Richtung des Abstaststrahls vor ihr angeordneten Linse auf.' Mit P ist eine an der Abtastebene angeordnete planparallele Platte bezeichnet, die in die Korrektur des Objektivs mit einbezogen ist-. Mit den Bezugszeichen 1 ff.
sind die einzelnen Flächen der Linsen bzw. der planparallelen Platte bezeichnet. Die numerischen Daten der dargestellten Beispiele sind in den Tabellen 1 bis 3 angegeben, in denen ri den Krümmungsradius der i-ten Fläche, di die Dicke der von der i-ten- und i+1-ten Fläche gebildeten Linse, ni und vi den Brechungsindex bzw. die Abbesche 'Zahl dieser Linse für die e--Linie und li den Luftabstand zwischen der i-ten und der i+1-ten Pläche bedeuten.
In den Fig. 4 und 5 ist.eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Linsengruppen I bis IV bestehen ebenfalls aus einer Linse, die Linsengruppe V dagegen aus zwei. Die numerischen Daten sind in den Tabellen 4 und 5 angegeben, in denen die einzelnen Symbole die gleiche Bedeutung wie in den Tabellen 1 bis 3 haben.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Brfindung, bei der die Linsengruppe V ebenfalls aus zwei Linse sen besteht. Im Gegensatz zu den in Fig. 4 gezeigten Bei- spielen befindet sich jedoch der etwa um den Bildpunkt gekrümmte Krümmungsradius R auf der zweiten Linse der Gruppe V, die durch die Flächen 11 und 12 gebildet wird.
Bei den in Fig. 7/8 gezeigten Beispielen für eine vierte Ausführungsform der Erfindung besteht di mittlere Linsengruppe III mit positiver Brechkraft aus zwei Linsen.
Die numerischen Daten dieser beiden Beispiele sind in den Tabellen 7 und 8 angegeben.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 besteht die erste Linsengruppe aus zwei positiven Linsen, während die weiteren Linsengruppen wiederum aus jeweils einer Linse bestehen. Die numerischen Daten sind in Tabelle 9 angegeben.
Bei der in Fig. 10 gezeigten sechsten Ausführungsform der Erfindung besteht die erste Linsengruppe I ebenfalls -aus zwei Linsen;' im Gegensatz zu den Ausführungsformen 1 bis 5 sind -Linsengruppen positiver und negativer Brechkraft jedoch nicht alternierend angeordnet. Vielmehr haben die zweite und dritte Linsengruppe II bzw. III negative Brechkraft, während die vierte und fünfte Linsen-.gruppe positive Brechkraft haben (Tab. 1.0).
Vorstehend ist die Erfindung exemplarisch anhand von Ausführungsformen beschrieben worden; hiermit ist jedoch keine Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens verbunden. Insbesondere sind ohne weiteres Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen möglich, sofern der bei ihnen auftretende' Korrekturzustand allgemein ausfrechterhalten wird.
Allen Ausführungsformen ist jedoch gemeinsam, daß die erfindungsgemäß angegebenen 2,edingungen eingehalten sind, durch die die Berechnung einer konkreten Ausführungsform mit hervorragenden Abbildungseigenschaften ohne weiteres möglich ist..
Tabelle 1 f = 1,0 --1. Öffl'-g: 1 .: O,9 r1 = 29,46 d1 = 3,60 n1 = 1,69 v1 = r2 = -11,38 l2 = 0,0006 r3 = -11,37 d3 = 3,0 n3 = 1,85 v3 r4 = 59,35 14 = 1,0 r5 = 15,03 d5 = 3,60 n5 = 1,69 v5 r6 = -41,69 16 = 0,41 r7 = -20,37 d7 = 3,0 n7 = 1,79 t7 = 26 r8 = -33,16 l8 = 2,0 r9 = 7,73 d9 = 3,80 n9 = 1,79 v9 = 47 r10 = 29,92 l10 = 3,00 r11 = unendlich d11 = 2,40 n11 = 1,52 v11 = 60 r12 = unendlich (korrigiert für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm) Tabelle 2 f = 1,0 rel. Öffnung: 1 : 0,96 r1 = 29,40 d1 = 3,60 n1 = 1,69 v1 = 54 r2 = -12,91 l2 = 0,02 r3 = -13,07 d3 = 3,0 n3 = 1,85 v3 = 24 r4 = 59,52 14 = 1,00 r5 = 14,77 d5 = 3,60 n5 = 1,69 v5 = 54 r6 = -34,20 16 = 0,52 r7 =- - 16,49 d7 = 3,00 n7 = 1,79 v7 = 26 r8 = -33,84 l8 = 2,00 r9 = 7,82 dg = 3,80 n9 = 1,79 v9 = 47 r10 = 47,57 l10 = 3,00 r11 - = unend-'' lich d11 = 2,40 n11 = 1,52 v11 = 60 r12 = unendlich (korrigiert für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm) Tabelle 3 f = 1,0 Blende@zahl: 1 : 0,96 r1 = 18,79 d1 = 3,60 n1 = 1,69 v1 = 54 r2 = -11,41 l2 = 0,01 r3 = -11,37 d3 = 3,00 n3 = 1,85 v3 = 24 r4 = 20,03 l4 = 1,00 r5 = 18,50 d5 = 3,60 n5 = 1,69 v5 = 54 r6 = -21,59 16 = 1,15 r7 = -9,23 d7 = 3,00 n7 = 1,79 v7 = 26 r8 = -10,32 l8 = 2,00 r9 = 6,74 d9 = 3,80 n9 = 1,79 v9 = 47 r10 = 12,86 l10 = 3,00 r11 = unendlich d11 = 2,40 n11 = 1,52 v11 = 60 r12 = unendlich Tabelle 4 f = 1,0 Blende@zahl: 1 : 0,96 r1 = 32,58 d1 = 3,60 n1 = 1,69 v1 = 54 r2 = -12,95 l2 = 0,02 r3 = -13,03 d3 = 3,00 n3 = 1,85 v3 = 24 r4 = 81,80 l4 = 1,00 r5 = 17,23 d5 = 3,60 n5 = 1,69 v5 = 54 r6 = -35,38 16 = 0,56 r7 = -16,04 d7 = 3,00 n7 = 1,79 v7 = 26 r8 = -28,00 18 = 2,00 r9 = 8,27 d9 = 3,80 n9 = 1,79 v9 = 47 r10 = -38,56 l10 = 0,00 r11 = 38,56 d11 = 0,60 n11 = 1,85 v11 = 24 r12 = 88,74 112= 3,00 r13 = unendlich d13 = 2,40 n13 = 1,52 v13 = 60 r14 = unendlich (korrigiert für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm) Tabelle 5 f = 1,0 rel. Öffnung: 1 : 0,96 r1 = 31,10 d1 = 3,60 n1 = 1,69 v1 = 54 r2 = -12,82 l2 = 0,02 r3 = -12,60 d3 = 3,00 n3 = 1,85 v3 24 r4 = 112,53 14 = 1,00 r5 = 21,52 d5 = 3,60 n5 = 1,69 v5 = 54 r6 = -35,41 16 = 0'54 r7 = -16,41 d7 = 3,00 n7 = 1,79 v7 - 26 r8 = -26,94 18 ~ 0,20 r9 = 9,28 d9 = 3,80 n9 = 1,79 v9 = 47 r10 = -28,08 l10 = 0,20 r11 = -23,51 d11 = 2,00 n11= 1,85 v11= 24 r12 = -176,66 l12 = 3,00 r13 = unendlich d13 = 2,40 n13 = 1,52 v13 = 60 r14 = unendlich (korrigiert für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm) Tabelle 6 f = 1,0 rel. Öffnung: 1 : 0,96 r1 = 20,27 d1 = 4,00 n1 = 1,6 v1 = 61 r2 = -46,46 l2 = 0,51 r3 = -20,02 d3 = 3,00 n3 = 1,85 v3 = 24 r4 = 34,35 l4 = 0,50 r5 = 22,13 d5 = 4,00 n5 = 1,6 v5 = 61 r6 = -14,47 l6 = 0,16 r7 = -13,00 d7 = 3,00 n7 = 1,79 v7 = 26 r8 = -34,46 l8 = 0,40 r9 = 18,40 d9 = 4,00 n9 = 1,6 v9 = 61 r10 = -36,53 l10 = 1,00 r11 = 8,17 d11 = 4,00 n11 = 1,79 v11 = 47 r12 = 15,31 l12 = 3,00 r13 = unendlich d13 = 2,40 n13 = 1,52 v13 = 60,1 r14 = unendlich (korrigiert für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm) Tabelle 7 f = 1,0 rel. Öffnung: 1 : 0,96 r1 = 27,11 d1 = 4,00 n1 = 1,6 v1 = 61 r2 = -29,98 l2 = 0,49 r3 = -16,92 d3 = 3,00 n3 = 1,79 v3 = 26 r4 = 29,98 14 = 0,02 r5 = 30,86 d5 = 3,99 n5 = 1,60 v5 = 61 r6 = -29,88 16 = 0,5 r7 = 14,92 d7 = 3,99 n7 = 1,60 v7 = 61 r8 = -19,97 l8 = 0,06 r9 = -18,78 d9 = 3,00 n9 = 1,79 v9 = 26 r10 = -118,94 l10 = 1,00 r11 = 9,11 d11 = 3,99 n11 = 1,79 v11 = 47 r12 = 76,14 112= 3,00 r13 = unendlich d13 = 2,40 n13 = 1,52 v13 = 60 r14 = unendlich (korrigiert für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm) Tabelle 8 f = 1,0 rel. Öffnung: 1 : 0,96 r1 = 23,23 d1 = 4,00 n1 = 1,6 v1 = 61 r2 = -185,64 l2 = 1,04 r3 = -16,45 d3 = 3,00 n3 = 1,79 v3 = 26 r4 = 37,67 l4 = 0,50 r5 = 37,01 d5.= 4,00 n5 = 1,60 v5 = 61 r6 = -17,11 l6 = 0,5 r7 = 16,47 d7 = 4,00 n7 = 1,60 v7 = 61 r8 = -17,85 l8 = 1,00 r9 = -12,44 d9 = 3,00 n9 = 1,79 v9 = 26 r10 = -351,97 l10 = 1,00 r11 = 8,78 d11 = 4,00 n11 = 1,79 v11 = 47 r12 = -69,30 l12 = 3,00 r13 = unendlich d13 = 2,40 n13 = 1,52 v13 = 60 r14 unendlich (korrigiert für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm) Tabelle 9 f = 1,0 Blende@zahl: 1 : 0,96 r1 = 109,34 d1 = 4,00 n1 = 1,60 v1 = 61 r2 = -686,08 l2 = 0,20 r3 = 62,33 d3 = 4,00 n3 = 1,62 v3 = 60 r4 = -10,61 l4 = 0,01 r5 = -10,55 d5 = 3,00 n5 = 1,92 v5 = 21,5 r6 = -47,32 l6 = 0,20 r7 = 21,77 d7 = 4,00 n7 = 1,62 v7 = r8 = -39,76 l8 = 0,36 r9 = -21,03 dg = 3,00 n9 = 1,79 v9 = 26 r10 = -26,14 l10 = 3,00 r11 = 8,87 d11 = 4,00 n11 = 1,79 v11 = 47 r12 = 129,72 l12 = 3,00 r13 = unendlich d13 = 2,40 n13 = 1,52 v13 = 60 r13 = unendd13=2,40 n13=1,52 v13=60 (korrigiert für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm) Tabelle 10 f = 1,0 rel. Öffnung: 1 : 0,96 r1 = 46,99 d1 = 4,00 n1 = 1,6 v1 = 61 r2 = -42,87 l2 = 0,20 r3 = 37,71 d3 = 4,00 n3 = 1,62 v3 = 60 r4 = -10,04 l4 = 0,02 r5 - - 9,94 d5 = 3,00 n5 = 1,85 v5 = 24 r6 = -243,65 l6 = 0,73 r7 = -17',51 d7 = 3,00 n7 = 1,79 v7 = 26 r8 = -39,07 l8 = 0,40 r9 = 22,13 dg = 4,00 n9 = 1,6 v9 = 61 r10 = -26,15 l10 = 1,00 r11 = 9,22 d11 = 4,00 n11 = 1,79 v11 = 47 r12 = 87,82 112= 3,00 r13 = unendlich d13 = 2,40 n13 = 1,52 v13 = 60 r14 = unendlich (korrigiert für Wellenlängen zwischen 800 und 900 nm)

Claims

Patentansprüche 1. Farbkorrogiertes Abtastobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Linsengruppe (I bis V) vorgesehen@ sind, von denen drei positive Brechkraft und zwei negative Brechkraft haben, daß die bei Zählung in Richtung des Abtaststrahls erste Linsengruppe (I) positive Brechkraft hat, die zweite Linsengruppe (II) negative Brechkraft (D2), die bei auf 1 normierter Brennweite f des Abtastobjektivs gegeben ist durch - 0,55 > D2 > - 1,3 daß der Krümmungsradius der in Richtung des Abtaststrahls vordersten Fläche der zweiten der beiden negativen Linsengruppen (III bzw. IV) gegeben ist durch: 0,8 < R < 2,4 f und daß die fünfte Linsengruppe (V) positive Brechkraft und eine konvexe Luft/Glasfläche mit verglichen mit den anderen Flächen kleinem Krümmungsradius hat, so daß diese Fläche in etwa um den Bildpunkt gekrümmt ist.
2. Abtastobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Summe der ersten Linsengruppe (I) und der zweiten positiven Linsengruppe (III bzw. IV) gilt: 0,9 < D1 + D(3 bzw. 4) < 1,7
3. Abtastobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Brechkraft D2 der zweiten Linsengruppe gilt: - 0,55 > D2 > - 0,9 ,4. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Summe der Brechkraft der ersten Linsengruppe (I) und der zweiten positiven.

Linsengruppe (III bzw. IV) gilt: 1,05 < D1 + D(3 bzw.
4) < 1,45
5. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linsengruppe ( positive und die vierte Linsengruppe (IV) negative Brechkraft hat,
6. Abtastobjektiv nacii. einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgenden Radius der konvexen Luft/ Glasfläche (9; 11) der fünften Linsengruppe (V): 0,5 f < r(9;11) < 1,2 f
7. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgenden Radius der konvexen Luft/ Glasfläche (9; 11) der fünften Linsengruppe (V): 0,65 f < r(9;11) < 0,95 f
8. Abtastobjektiv nach ei-nem der vorstehenden Ansprü-, che, dadurch gekennzeichnet,. daß die Flächen der fünften Linsengruppe (V) mit Ausnahme der Luft/Glasfläche (9; 11) mit kleinem Krummungsradius einen großen Krümmungsradius haben.,
9. Abtastobjektiv na'ch einem der vorstehenden Ansprü-' che, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden negativen tinsengruppen (II, IV bzw. III) aus jeweils einer Linse bestehe.n.
10. Abtastobjektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche,'dadurchgekennzeichnet, daß die zweite Linsengruppe (II) aus einer bikonkaven Linse besteht.
11. Abtastobjektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite (IV bzw. III) der beiden negativen Linsengruppen aus einer konkavkonvexen Linse besteht.
12. Abtastobjektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die positiven Linsengruppen (I, III bzw. IV, V) aus jeweils einer Linse bestehen.
13. Abtastobjektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der.

in Richtung des Abtaststrahls hintersten Flache (2'bzw. 4) der ersten Linsengruppe (I) und der vordersten Fläche (3 bzw. 5) der zweiten Linsengruppe. (II) mindestens in etwa gleich sind.
14. Abtastobjektiv nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der vordersten Fläche (3 bzw. 5) der zweiten Linsengruppe (II) auf der hintersten Fläche (2 bzw. 4) der ersten Linsengruppe (I) aufliegt.
15. Abtastobjektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch-eine .plapparallele Platte (P), die in die Korrektur des Objektivs mit einbezogen ist.
16. Abtastobjektiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Daten gemäß einer der Tabellen 1. bis lo.