DE3315061C2 - - Google Patents
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- DE3315061C2 DE3315061C2 DE19833315061 DE3315061A DE3315061C2 DE 3315061 C2 DE3315061 C2 DE 3315061C2 DE 19833315061 DE19833315061 DE 19833315061 DE 3315061 A DE3315061 A DE 3315061A DE 3315061 C2 DE3315061 C2 DE 3315061C2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
- G02B9/14—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - +
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Abtastobjektiv mit drei
freistehenden Linsen gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche
1 bzw. 2.
Zur Zeit in Bildplattengeräten, "Compactdisc (CD)"-Spielern
oder optischen Speichersystemen verwendete Abtastobjektive
haben vier oder mehr Linsen. Aus Kostengründen wäre es
jedoch wünschenswert, Abtastobjektive mit nur drei Linsen zu
verwenden.
Vorschläge für Abtastobjektive mit nur drei Linsen sind aus
den DE-OS 25 32 787, 27 03 823, 28 48 685, 29 25 737 und
31 34 001 bekannt geworden.
Bei den Abtastobjektiven gemäß den DE-OS 25 32 787 und 29 25 737
sind die in Richtung des auf die Abtastfläche
(Speichermedium) auftreffenden Stahls erste und zweite
Linse miteinander verkittet. Da ein derartiges Kittglied
vergleichsweise kostenaufwendig ist, sind bei diesen Objektiven
nur geringe Kosteneinsparung verglichen mit Abtastobjektiven
mit vier freistehenden Linsen möglich.
Ein Objektiv anderer Gattung mit drei freistehenden Linsen
ist aus der DE-OS 32 36 666 bekannt. Dieses Objektiv weist
jedoch drei positive Linsen auf. Deshalb sind zur Korrektur
hochbrechende und damit in der Herstellung teuere und
schwerbearbeitete Gläser erforderlich. Darüberhinaus hat die
mittlere Linse zwei sehr kleine und damit schwierig herzustellende
Radien. Da diese Radien noch dazu nahezu konzentrisch
sind, kann die mittlere Linse und das Objektiv
nicht automatisch zentriert werden, wodurch dieses Objektiv
anderer Gattung weiter verteuert wird.
Abtastobjektive mit drei freistehenden Linsen gemäß dem
Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 2 sind aus den
weiteren obenstehend genannten Druckschriften bekannt.
Bei den Abtastobjektiven gemäß den DE-OS 27 03 823 und 28 48 685
beträgt die Größenordnung des Luftabstands zwischen
der zweiten und dritten Linse (betrachtet
in Richtung des auf die Abtastfläche auftreffenden
Abtaststrahls) etwa das 0,7fache bis 1,0fache
der Brennweite des Objektivs und ist damit vergleichsweise
groß. Hierdurch wird zwar die gewünschte
gute Korrektur der Bildfehler und insbesondere des
Astigmatismus erzielt, die Schnittweite des Objektivs
ist aber nicht so groß, wie es in manchen Einsatzfällen
wünschenswert wäre.
Bei dem aus der DE-OS 31 34 001 bekannten Objektiv
ist der Luftabstand zwischen der zweiten und dritten
Linse kleiner als bei den obenstehenden diskutierten
Objektiven gewählt. Allerdings sind die Bildfehler
insbesondere der Astigmatismus bei diesem Objektiv
nicht in der oftmals gewünschten Weise korrigiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abtastobjektiv
zu schaffen, das kostengünstig herzustellen
ist und bei großer Schnittweite eine gute Bildfehlerkorrektur
aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß von einem Abtastobjektiv gemäß dem Oberbegriff
der Patentansprüche 1 bzw. 2 ausgegangen wird und
die erfindungsgemäß in den kennzeichnenden Teilen
der Patentansprüche 1 bzw. 2 angegebenen Bedingungen
eingehalten werden. Durch die Kombination der erfindungsgemäßen
Bedingungen wird erreicht, daß bei
einem Abtastobjektiv mit drei freistehenden Linsen
kleine Luftabstände und damit eine große Schnittweite
bei hervorragender Bildfehlerkorrektur möglich sind.
Insbesondere ist die sphärische Aberration und die
Koma dritter und fünfter Ordnung korrigiert. Auch
ist der Astigmatismus in der Weise korrigiert, wie
dies die Einsatzfälle eines Abtastobjektivs erfordern.
Darüberhinaus hat sich überraschenderweise herausgestellt,
daß bei einem Abtastobjektiv, bei dem
die erfindungsgemäß angegebenen Bedinungen eingehalten
sind, übliche Fertigungstoleranzen oder
sonstige Abweichungen keinen so großen Einfluß auf
die Bildqualität haben, wie dies bei bekannten
Objektiven der Fall ist.
Von entscheidender Bedeutung für die Lösung der
Aufgabe sowie die weiteren hervorragenden Eigenschaften
der erfindungsgemäßen Abtastobjektive ist
jedoch, daß alle erfindungsgemäßen Bedingungen erfüllt
sind. Insbesondere ist es wichtig, daß die
Bedinungen für die Verhältnisse der Brennweite f1
der ersten Linse zur Gesamtbrennweite des Abtastobjektivs
und zur Brennweite f 3 der dritten Linse
gleichzeitig erfüllt sind. Wenn auch nur eine der
angegebenen Grenzen überschritten wird, ist es
nicht mehr möglich, den Korrektionszustand, der die
erfindungsgemäßen Abtastobjektive auszeichnet, aufrecht
zu erhalten oder die vergleichsweise große
Unempfindlichkeit gegen Toleranzen zu erhalten.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
In den Ansprüchen 3-13 sind vorteilhafte Einschränkungen
der in den Ansprüchen 1 oder 2 angegebenen
Bereiche gekennzeichnet. Hierdurch werden
die guten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Objektive
weiter verbessert.
Durch die Wahl der Radien gemäß einem der Ansprüche
14 folgende werden die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen
Objektive weiter gesenkt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen
Abtastobjektivs.
Das Abtastobjektiv besteht aus drei freistehenden
Linsen 1, 2 und 3. Eine planparallele Glasplatte 4
deckt eine Abtastfläche 5, beispielsweise eine Bildplatte
oder eine "Compactdisc" ab. Die Glasplatte 4
ist vorteilhafterweise in die Korrektur des Objektivs
mit einbezogen.
Die Krümmungsradien der einzelnen Flächen des Objektivs
sind mit ri (i = 1 . . . 8), die Linsendicken bzw. Luftabstände
mit di, die Brechzahlen der Linsen mit ni und
die Abbe'sche Zahl mit vi bezeichnet.
Die Tabellen 1-5 zeigen Werte dieser Größen für verschiedene
Ausführungsbeispiele. Die Ausführungsbeispiele
sind monochromatisch für Wellenlängen aus dem
Bereich von etwa 750 nm bis etwa 859 nm korrigiert.
Deshalb sind die Brechzahlen ni für die Wellenlänge
800 nm angegeben. Die aufgrund der monochromatischen
Korrektur nur der Vollständigkeit halber angegebenen
Abbe'schen Zahlen gelten für die e-Linie.
Zusätzlich enthalten die Tabellen die Werte der Verhältnisse
der Brennweite f 1 der ersten Linse 1 zur Gesamtbrennweite
f des Abtastobjektivs und zur Brennweite f 3
der dritten Linse 3 sowie die auf die Brennweite des
Gesamtobjektivs bezogenen Summen der Luftabstände d 2
zwischen der ersten und zweiten Linse und d 4 zwischen
der zweiten und dritten Linse sowie die Verhältnisse
dieser Luftabstände.
In den Tabellen 1 bis 5 ist die Gesamtbrennweite f
jeweils auf 1 normiert. Tatsächlich ausgeführte Abtastobjektive
haben eine Brennweite f zwischen etwa
4 und 10 mm, ein Öffnungsverhältnis zwischen 1 : 0,85
und 1 : 1,5 und einem Bildwinkel von etwa 0,5-2°.
In den Tabellen 1 bzw. 2 sind verschiedene Ausführungsbeispiele
angegeben, deren Werte für f 1/f, f 1/f 3,
(d 2 + d 4)/f und d 2/d 4 die erfindungsgemäß angegebenen
Bereiche abdecken.
Anhand der Tabellen 3 und 4 soll demonstriert werden,
daß die erfindungsgemäß angegebenen Bedingungen tatsächlich
ein universelles Konstruktionsprinzip für
Abtastobjektive gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche
1 bzw. 2 darstellen.
Die Tabelle 3 ist der Wert für das Verhältnis der
Brennweite f 1 zur Gesamtbrennweite f des Abtastobjekivs
in etwa konstant auf dem Wert 1,724 gehalten.
Wie man leicht sieht, ist es - auch wenn ein Wert
fest vorgegeben wird - möglich, gut korrigierte Abtastobjektive,
die die erfindungsgemäß gestellte
Aufgabe lösen und auch die weiteren Vorteile der erfindungsgemäßen
Lösung haben, zu schaffen, bei denen
die restlichen Werte innerhalb der erfindungsgemäß
angegebenen Bereiche variieren. Beispielsweise durchläuft
das Verhältnis f 1/f 3 den Bereich von etwa 1,3
bis 1,45.
In Tabelle 4 sind zusätzlich zum Wert f 1/f die Werte
(d 2 + d 4)/f und d 2/d 4 in etwa konstant gehalten.
Dennoch ist es möglich, Abtastobjektive zu schaffen,
deren Wert für f 1/f 3 den gesamten erfindungsgemäßen
Bereich durchläuft.
Damit ist offensichtlich, daß es sich bei den erfindungsgemäß
angegebenen Bedinungen um ein echtes
Konstruktionsprinzip handelt, das es dem Durchschnittsfachmann
ohne weiteres erlaubt, Abtastobjektive
mit drei freistehenden Linsen gemäß dem
Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 2 derart auszubilden,
daß es bei großer Schnittweite (und damit
geringer Baulänge) eine hervorragende Korrektur der
Bildfehler und darüberhinaus eine Unempfindlichkeit
gegen Aufbautoleranzen aufweist.
Claims (23)
1. Abtastobjektiv mit drei freistehenden Linsen, von denen
die in Richtung des auf die Abtastfläche auftreffenden
Strahls erste Linse (1) eine positive Linse, die zweite
(2) eine zur ersten Linse konkave negative Meniskuslinse
mit negativer Brechkraft und die dritte (3) eine positive
Linse ist, deren der Abtastfläche zugewandte Fläche konkav
oder plan ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse der Brennweite
f 1 der ersten Linse zur Gesamtbrennweite f des Abtastobjektivs
und zur Brennweite f 3 der dritten Linse in einem
Bereich liegen, dessen Eckpunkte folgende Wertepaare
(f 1/f; f 1/f 3) bilden:
und daß die Luftabstände d 2 zwischen der ersten und zweiten
Linse und d 4 zwischen der zweiten und dritten Linse
folgende Beziehungen erfüllen:0,07 (d 2 + d 4)/f 0,12
1,1 d 2/d 4 4,0
1,1 d 2/d 4 4,0
2. Abtastobjektiv mit drei freistehenden Linsen, von denen
die in Richtung des auf die Abtastfläche auftreffenden
Strahls erste Linse (1) eine positive Linse, die zweite
(2) eine zur ersten Linse konkave negative Meniskuslinse
mit negativer Brechkraft und die dritte eine positive
Linse ist, deren der Abtastfläche zugewandte Fläche konkav
oder plan ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse der Brennweite
f 1 der ersten Linse zur Gesamtbrennweite f des Abtastobjektivs
und zur Brennweite f 3 der dritten Linse in einem
Bereich liegen, dessen Eckpunkte folgende Wertepaare
(f 1/f; f 1/f 3) bilden:
und daß die Luftabstände d 2 zwischen der ersten und zweiten
Linse und d 4 zwischen der zweiten und dritten Linse
folgende Beziehungen erfüllen:0,07 (d 2 + d 4)/f 0,120
1,4 d 2/d 4 3,0
1,4 d 2/d 4 3,0
3. Abtastobjektiv nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,28 f₁/f₃ 1,375erfüllt ist.
4. Abtastobjektiv nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,295 f₁/f₃ 1,365erfüllt ist.
5. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,68 f₁/f 1,82erfüllt ist.
6. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,71 f₁/f 1,80erfüllt ist.
7. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,72 f₁/f 1,795erfüllt ist.
8. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 oder 3-7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,19 f₃/f 1,34erfüllt ist, wobei f₃ die Brennweite der dritten Linse
ist.
9. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 oder 3-7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,24 f₃/f 1,32erfüllt ist, wobei f₃ die Brennweite der dritten Linse
ist.
10. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 oder 3-7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,26 f₃/f 1,30erfüllt ist, wobei f₃ die Brennweite der dritten Linse
ist.
11. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 oder 3-10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
2,0 d₂/d₄ 3,5erfüllt ist.
12. Abtastobjektiv nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,60 f₁/f 1,67erfüllt ist.
13. Abtastobjektiv nach Anspruch 2 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung
1,3 f₃/f 1,41erfüllt ist.
14. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Radien r 1-r 4 die Bedingung
1,2 f |r i | 7,0 fmit i=1 . . . 4 erfüllen.
15. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Radien r 1-r 4 die Bedingung
1,3 f |r i | 5,5 fmit i=1 . . . 4 erfüllen.
16. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Radien r 1-r 4 die Bedingung
1,4 f |r i | 4,5 fmit i=1 . . . 4 erfüllen.
17. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Radius r 5 die Bedingung
0,6 f r 5 0,95 ferfüllt.
18. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Radius r 5 die Bedingung
0,75 f r 5 0,88 ferfüllt.
19. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Radius r 5 die Bedingung
r 5 = (0,82 ± 0,025) ferfüllt.
20. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß der Radius r 5 die Bedingung
|r 2| 2,8 ferfüllt.
21. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutwerte der Krümmungsradien
der beiden Flächen der ersten Linse in etwa
gleich sind.
22. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der ersten Fläche
(r 3) der zweiten Linse (2) auf der zweiten Fläche (r 2) der
ersten Linse (1) aufliegt.
23. Abtastobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die planparallele Platte in
die Korrektur mit einbezogen ist.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833315061 DE3315061A1 (de) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | Abtastobjektiv mit drei linsen |
NL8400993A NL8400993A (nl) | 1983-04-26 | 1984-03-29 | Aftastobjectief met drie vrijstaande lenzen. |
GB08410551A GB2139376B (en) | 1983-04-26 | 1984-04-25 | Scanning lens arrangement having three lenses |
FR8406510A FR2545228B1 (fr) | 1983-04-26 | 1984-04-25 | Objectif d'analyse a trois lentilles |
JP8507784A JPS59208518A (ja) | 1983-04-26 | 1984-04-26 | 3つのレンズを有する走査用対物レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833315061 DE3315061A1 (de) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | Abtastobjektiv mit drei linsen |
Publications (2)
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---|---|
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US4139266A (en) * | 1976-01-30 | 1979-02-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Medium magnification objective for video disks |
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- 1984-04-25 GB GB08410551A patent/GB2139376B/en not_active Expired
- 1984-04-26 JP JP8507784A patent/JPS59208518A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS59208518A (ja) | 1984-11-26 |
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DE3315061A1 (de) | 1984-10-31 |
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