DE3923183C2

DE3923183C2 -

Info

Publication number: DE3923183C2
Application number: DE19893923183
Authority: DE
Inventors: Ernst Rothe; Jakob 8000 Muenchen De Bleicher
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1992-06-11
Also published as: DE3923183A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein F-R-Objektiv gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

F-R-Objektive werden in der Regel in sogenannten Scannern verwendet; die Blende des Objektivs liegt dabei in der Ebene des Scanelements, beispielsweise eines Polygonrades. Bislang sind die verschiedensten F-R-Objektive bekannt geworden, die entsprechend den unterschiedlichen Anforde rungen zwischen zwei und vier Linsen aufweisen. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 37 13 983 A1 oder die US-PS 44 36 383 verwiesen. Diese bekannten F-R-Objektive sind in der Regel monochromatisch korrigiert.

Ein F-R-Objektiv, das zumindest über einen Wellenlängenbereich von 30 nm farbkorrigiert ist, ist aus der DE 38 11 432 A1 bekannt. Das Objektiv genügt jedoch hinsichtlich Auflösung nicht höchsten Anforderungen.

Darüber hinaus ergibt sich bei diesem bekannten Objektiv folgendes Problem: Da Scanner für die verschiedensten Einsatzfälle in einer Vielzahl von Ausführungsformen zur Anwendung kommen, werden F-R-Objektive in den unterschiedlichsten Ausführungsformen benötigt. Damit ist gemeint, daß sich die verschiedenen Ausführungsformen bei im Prinzip gleichem optischen Grundaufbau hinsichtlich Brennweite, Blendenzahl, Schnittweite, Abmessungen, Blendenlage etc. in einem gewissen Rahmen unterscheiden.

Damit besteht bislang für den Hersteller derartiger Objek tive die Notwendigkeit, für jeden Einsatzfall das F-R-Objektiv praktisch neu zu rechnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochwertiges F-R-Objektiv anzugeben, das über einen Wellenlängenbereich von wenigstens 30 nm farbkorrigiert ist, wobei der Grundaufbau dieses Objektiv leicht an den jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden kann, ohne daß die Korrektion des Objektivs mit großem Zeitaufwand neu gerechnet werden müßte.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß ein hochwertiges F-R-Objektiv, das über einen größeren Wellenlängenbereich korrigiert ist, zwei Linsenppaare, die in Richtung des Abtaststrahls jeweils eine Meniskuslinse mit positiver und eine Meniskuslinie mit negativer Brechkraft haben, und zur Blende hin konkav gekrümmt sind, und zusätzlich wenigstens eine Linse positiver Brechkraft aufweisen muß. Eine Anpassung an den jeweiligen Einsatzfall gelingt dann leicht, wenn man von einem Objektiv mit folgendem Grundaufbau

R_IP/R_IN 1,30
0,85 R_IIp/R_IIn 1,25
-0,25 R_Ip/f
R_IIp/f -0,09
0,001 D_I/d 0,33
0,001 D_II/d 0,35

ausgeht und wenn man bei diesem Objektiv zusätzlich die folgenden Bedingungsgleichungen einhält:

0,75 R_Ip/R_IN
R_ip/f -0,09
-0,22 R_IIp

hierbei bedeuten:

R_ip bzw. R_in die Krümmungsradien der einander zugekehrten Flächen der positiven und negativen Meniskuslinse des ersten bzw. zweiten Linsenpaares,
D_I den Luftabstand zwischen den beiden Linsen des ersten Linsenpaares,
D_II den Luftabstand zwischen den beiden Linsen des zweiten Linsenpaares,
d die Baulänge des Objektivs,
f die Objektivbrennweite.

Wichtig ist insbesondere, daß die Verhältnisse der Luft räume zur Baulänge des Objektivs eingehalten werden. Ins besondere werden durch das Verhältnis des Luftabstandes D_I zur Baulänge des Objektivs in Verbindung mit dem Radien verhältnis R_Ip/R_In der Astigmatismus und der Asymmetriefeh ler 3. und höherer Ordnung korrigiert.

Dabei ist von Bedeutung, daß die einander zugekehrten Flächen "nicht zu flach und nicht zu krumm" sind; dies ist dann der Fall, wenn die erfindungsgemäß angegebenen Bedin gungen für R_Ip/f und R_In/f eingehalten sind.

Hierdurch ist eine Brechkraftverteilung über das Objektiv gewährleistet, die zu einem hinsichtlich der Bildfehler "entspannten" Objektiv führt. Damit ist gemeint, daß an keiner Fläche ein sehr hoher Bildfehler dritter oder höhe rer Ordnung auftritt. Hierdurch wird zusätzlich die Ferti gung des erfindungsgemäßen F-R-Objektivs vereinfacht.

Bei Einhaltung der im Anspruch 1 angegebenen Bedingungen kann ein vorliegender Datensatz leicht an einen beispiels weise hinsichtlich Blendenlage, Brennweite und/oder Schnittweite abweichenden Einsatzfall angepaßt werden, ohne daß es bei der Berechnung der neuen Daten eines er finderischen Zutuns bedürfte.

Darüber hinaus ist es in einer Reihe von Anwendungsfällen erforderlich, mit Licht und insbesondere Laserlicht unter schiedlicher Wellenlänge zu arbeiten, beispielsweise um mit Licht der einen Wellenlänge eine Information aufzu zeichnen, die mit Licht einer anderen (i. d. R. längeren) Wellenlänge gelesen wird, ohne die Information zu zerstö ren. Die vorstehend genannten Bedingungen und insbesondere die Bedingungen für die Radien der einzelnen Linsen sind zusätzlich auch für die chromatische Korrektion in einem bestimmten Wellenlängenbereich vorteilhaft.

Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben:

Im Anspruch 2 ist eine Beziehung zwischen dem Abstand a der in Strahlrichtung gesehen vor dem Objektiv liegenden Blende vom Scheitel der ersten Linsenfläche und der Brenn weite f angegeben. Innerhalb der angegebenen Grenzen

0,02 a/f 0,2

läßt sich die "Blendenlage" bei dem erfindungsgemäßen Objektiv den jeweils beispielsweise durch die Scannerkon struktion vorgegebenen speziellen Einbaubedingungen anpas sen.

In den Ansprüchen 6 bis 11 sind besonders vorteilhafte Teilbereiche gekennzeichnet, gemäß denen gilt:

0,85 R_Ip/R_In 1,20
0,9 R_IIp/R_IIn 1,18
-0,20 R_Ip/f -0,10
-0,25 R_In/f -0,10
0,02 D_I/d 0,2
0,02 d_II/d 0,2

Die Einhaltung dieser eingeschränkten Bedingungen ermög licht einen besonders ausgewogenen Aufbau des erfindungs gemäßen Objektivs.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die einen Linsenschnitt durch ein erfindungsgemäßes Objektiv zeigt, näher beschrieben.

In der nachfolgenden Tabelle sind die numerischen Daten von Ausführungsbeispielen angegeben. Dabei bezeichnen R(i) die Krümmungsradien der Flächen i mit der üblichen Vorzei chenkonvention, D(i) die Linsendicken bzw. die Luftabstände zwischen den Flächenscheiteln der Flächen i und (i+1) und n(i) die zugehörigen Brechnungsindizes für die "Ein satzwellenlänge 830 nm" und v(i) die Abbe'schen Zahlen des verwendeten Glasmaterials für die d-Linie. (N(i)=1 bedeu tet einen Luftabstand). Ferner sind in der Tabelle die Abstände D(0) zwischen der Blende BL und dem Scheitel der ersten Fläche angegeben.

In der Figur ist weiterhin der Strahlverlauf eingetragen.

Die Krümmungsradien, axialen Abstände und die Brechnungsin dizes sind auf zwei Stellen hinter dem Komma und die Ab be'schen Zahlen auf eine Stelle hinter dem Komma gerun det. Selbstverständlich erfolgt die Rechnung mit höherer Genauigkeit.

Die Beispiele 1 bis 26 betreffen Objektive mit 6 Linsen. Bei diesen Ausführungsbeispielen sind hinter den Linsenpaaren zwei Linsen angeordnet, wobei die Reihenfolge positive/negative (+-) Linse oder umgekehrt oder positiv/positive (++) Linse (Anspruch 4) sein kann.

Im Beispiel 27 sind die Daten eines Objektivs mit 5 Linsen (Anspruch 3) angegeben, d. h. hinter den Linsenpaaren ist lediglich eine Linse vorgesehen.

Die Beispiele 28 bis 30 geben Objektive mit 7 Linsen (Anspruch 5) an, bei denen die dritte Linsengruppe III aus 3 Linsen besteht. Die Reihenfolge der Linsen ist +++, -++ und +--.

Bei allen vorstehenden Beispielen besteht folgende Zuord nung:

R_Ip = R(2)
R_In = R(3)
R_IIp = R(6)	R_IIn = R(7)
D_I = D(2) @	D_II = D(6)

Beispiel 31 gibt die Daten eines Objektivs wieder, bei dem vor der ersten Linsengruppe eine weitere Linse vorgesehen ist (Anspruch 12). Damit besteht folgende Zuordnung:

R_Ip = R(4)
R_In = R(5)
R_IIp = R(8)	R_IIn = R(9)
D_I = D(4) @	D_II = D(8)

Beispiel 32 gibt die Daten eines Objektivs wieder, bei dem zwischen der ersten Linsengruppe I und zweiten Linsengruppe II eine weitere Linse vorgesehen (Anspruch 12) ist. Damit besteht folgende Zuordnung:

R_Ip = R(2)
R_In = R(3)
R_IIp = R(8)	R_IIn = R(9)
D_I = D(2) @	D_II = D(8)

Tabelle

Tabelle (Fortsetzung)

Den Tabellen ist zu entnehmen, daß sämtliche Ausführungs beispiele die im Anspruch 1 gekennzeichneten Bedingungen und darüber hinaus aus z. T. die in den weiteren Ansprüchen angegebenen Merkmale aufweisen. Hierdurch wird erreicht, daß bei guter Bildfehlerkorrektur das Objektiv kostengün stig herzustellen und insbesondere toleranzunempfindlich ist.

Claims

1. F-R-Objektiv mit zwei Linsenpaaren, die in Richtung des Abtaststrahls jeweils eine Meniskuslinse mit positiver und eine Meniskuslinse mit negativer Brechkraft, die zur Blende hin konkav gekrümmt sind, und mit wenigstens eine Linse mit positiver Brechkraft, bei dem die folgenden Bedingungen erfüllt sind: R_IIp/R_IIn 1,30
0,85 R_IIp/R_IIn 1,25
-0,25 R_Ip/f
R_IIp/f -0,09
0,001 D_I/d 0,33
0,001 D_II/d 0,35dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden weiteren Bedingungen erfüllt sind:0,75 R_ip/R_in
R_Ip -0,09
-0,22 R_IIp/fhierbei bedeuten:
R_ip bzw. R_in die Krümmungsradien der einander zugekehrten Flächen der positiven und negativen Meniskuslinse des ersten bzw. zweiten Linsenpaares,
D_I den Luftabstand zwischen den beiden Linsen des ersten Linsenpaares,
D_II den Luftabstand zwischen den Linsen des zweiten Linsenpaares,
d die Baulänge des Objektivs
f die Gesamtbrennweite.

2. F-R-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Abstand a der in Strahlrichtung gesehen vor dem Objektiv liegenden Blende vom Scheitel der ersten Linsenfläche gilt: 0,02 a/f 0,2

3. F-R-Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den beiden Linsenpaaren nur eine Einzellinse vorgesehen ist.

4. F-R-Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den beiden Linsenpaaren zwei Linsen mit positiver Brechkraft vorgesehen sind.

5. F-R-Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den beiden Linsenpaaren drei Linsen vorgesehen sind, von denen bis zu zwei Linsen negative Brechkraft haben.

6. F-R-Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gilt: 0,85 R₂/R₃ 1,20

7. F-R-Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gilt: 0,9 R₆/R₇ 1,18

8. F-R-Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß gilt: -0,20 R₂/f -0,10

9. F-R-Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß gilt: -0,25 R₆/f -0,10

10. F-R-Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß gilt: 0,02 d₂/d 0,2

11. F-R-Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß gilt: 0,02 d₆/d 0,2

12. F-R-Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Linse vor dem ersten Linsenpaar vorgesehen ist.

13. F-R-Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Linse zwischen dem ersten und zweiten Linsenpaar vorgesehen ist.