DE6941080U - Projektionsobjektiv - Google Patents

Description

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44

Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul

Minnesota 55101 (V.St.v.A.)

ProjektionsoDjektiv

Die Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv mit einem Vergrößerungsfaktor 2, das in einem Betrachtungs- und Aufzeichnungsgerät zum Darstellen und/oder zum photographischen Aufzeichnen der Lichtbilder auf dem Bildschirm einer Katodenstrahlröhre verwendet werden kann.

Bs ist üblich geworden, dass Computer anstelle ausgedruckter Tabellen elektronische Signale erzeugen, mit denen eine Information von einer Katodenstrahlröhre rasch bildlich dargestellt werden kann. Es ist trotzdem erwünscht, eine auf diese Weise erhaltene Information für spätere Verwendungszwecke graphisch aufzuzeichnen. Damit eine solche Aufzeichnung hergestellt werden kann, muss die vom Computer ausgegebene Information entweder ausgedruckt werden, oder die Darstellung auf dem

Bildschirm der Katodenstrahlröhre muss photographiert werden. Für diesen Zweck sind verschiedene bekannte Photoapparate geeignet j jedoch wird mit solchen Kameras größtenteils nur eine verkleinerte Abbildung der auf dem Bildschirm der Katodenstrahlröhre gezeigten Information hergestellt oder die zum Herstellen einer Kopie in normaler Größe erforderliche Vergrößerungseinrichtung ist zu umfangreich und zu teuer.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum sichtbaren Darstellen und/ oder Aufzeichnen des Informationsausganges ist verhältnismäßig klein, kann auf einem Schreibtisch aufgestellt werden und erzeugt eine photographische Kopie in normaler Größe. Das Objektiv nach der Erfindung ermöglicht die Verwendung einer kleineren Katodenstrahlröhre, ohne dass die Größe des sichtbaren Bildes oder der photographischen Kopie herabgesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Objektiv weist einen größeren Bildwinkel auf sowie eine größere relative Lichtstärke als die meisten Vergrößerungsobjektive und ist daher als Objektiv eies kompakten Darstellungs- und Aufzeichnungsgerätes für einen Computer geeignet.

Da das auf dem Bildschirm einer Katodenstrahlröhre erzeugte Lichtbild nach allen Richtungen streut, so ist es tatsächlich schwierig, das Licht zu sammeln, das Abbild zu projizieren und eine ausreichende Helligkeit zu erhalten, um das Abbild auf einem rückwärtigen Projektionsschirm darstellen zu können. Um von der Katodenstrahlröhre so viel Licht wie möglich auf dem Bildschirm zu erhalten, ist das der Katodenstrahlröhre zugewandte vordere Element des Objektivs groß bemessen, so dass genügend Licht gesammelt und durch das Objektiv auf die Abbildungsebene geworfen werden kann.

Die Erfindung weist den Vorzug auf, dass aus dem Ausgang eines Computers eine sichtbare Abbildung und/oder die graphische Kopie erzeugt werden kann.

Das Projektions- -und Vergrößerungsobjektiv nach der Erfindung besteht aus einer Anordnung mit sieben Linsen, die eine große Lichtstärke aufweist und vom Bildschirm einer Katodenstrahlröhre genügend Lichtsammelt und das Abbild auf eine verwertbare Größe vergrößert, und die eine 3rennweite von 145»3 wri und einen großen Bildwinkel aufweist.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die

Fig.1 eine schematische Darstellung eines Tischgerätes mit dem Objektiv nach der Erfindung,

Fig.2 eine Darstellung der Linsenelemente des Objektivs nach der Erfindung,

Fig.3 eine graphische Darstellung des größten Winkels der Randstrahlen bei dem Objektiv nach der Fig.2 bei einer Korrektur die Wellenlänge ¹¹D" des natriums, der Wellenlänge "F" des Wasserstoffs und der Wellenlänge "0" des Wasserstoffs,

Figo4 eine graphische Darstellung des größten Bildfeldwinkels von 0,7 für die in der Fig.3 dargestellten Strahlen,

Fig»5 eine Darstellung der sphärischen Aberration in der Längsrichtung bei dem Objektiv nach der Fig.2,

Figo6 eine graphische darstellung der Korrektur des Sphäro-Chroniatismus bei dem Objektiv nach der Fig_o2,

Fig.7 eine graphische Darstellung des Astigmatismus des Objektivs nach der Fig.2,

Fig.8 eine graphische Darstellung der relativen Lichtstärke und der Vignettierung des Objektivs nach der Fig.2, und

Fig.9 eine Zusammenstellung der numerischen Daten für di'j Linsenanorⁿnung nach der Fig„2.

Die Figo1 zeigt ein Tischgerät 10 mit einem G-ehäuse 11, in dem eine senkrecht aufgestellte Katodenstrahlröhre 12, ein ortsfester Spiegel 14, eine Linsenanordnung 15, ein verschwenkbarer

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und als Verschluss dienender Spiegel 16, ein rückwärtiger Projektionsschirm 17 und eine Kopiereinrichtung 19 angeordnet sind. Die Kopiereinrichtung 19 weist einen im Gehäuse 11 gleitbar gelagerten Rahmen 20 mit einer oberen Öffnung 21 auf, die unterhalb des verschwenkbaren Spiegels 16 angeordnet ist, durch die vom Objektiv 15 ein Lichtbild auf ein Aufnahmematerial geworfen wird. Das Gerät 19 weist ferner eine Lagerung 22 für eine Vorratsspule 24 des Aufnahmematerials, eine Platte 25, die eine Filmebene bildet, über die das Aufnahmematerial bewegt und mit der Abbildung der Katodenstrahlröhre 12 belichtet wird, zwei angetriebene Rollen 26, 27 für den Transport des Aufnahmematerials, ein Schneidmesser 29 und einen mit diesem zusammenwirkenden Amboß 30 zum Zerschneiden des Aufnahmematerials in ein-

auf zelne Blätter 31 und eine Führung 32, die das abgeschnittene Blatt 31 an einer Erhitzungseinrichtung vorbeibefördert, und die aus einer Trommel 35 und einer gekrümmten Platte 36 besteht, welche Platte das abgeschnittene Blatt erhitzt und aus dem latenten Bild ein sichtbares Bild entwickelt. Im Betrieb wird die Abbildung auf dem Bildschirm der Katodenstrahlröhre 12 auf den Bildschirm 17 projiziert, oder der Spiegel 16 wird in die in der iTig.1 mit Vollinien dargestellte Stellung verschwenkt, so dass der Lichtstrahl nach uuten auf das Aufnahmematerial geworfen wird.

Das Aufnahmematerial besteht vorzugsweise aus einem durch Erwärmung entwickelbaren Material, wie z.B. in der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 457 075 offenbart.

Die Linsenanordnung 15 weist eine hohe Auflösung bei hohem Kontrast auf und besteht aus sieben, auf einander optisch ausgerichteten Linsen bei einer Brennweite von 145,3 mm und mit einer relativen Lichtstärke von 1:1,5. Bei einer Entfernung Abbildung/ Objekt von im wesentlichen 635 mm, einer Arbeitsobjektentfernung von i ι wesentlichen 155 mm und bei einer Arbeitsbildentfer.nung von im wesentlichen 355 mm bewirkt das Objektiv eine zweifache Vergrößerung.

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In der Fig.2 sind die sieben linsen des Objektivs von der vorderen (Objekt) Seite aus zur rückwärtigen (Bild) weite ntunmeriert und bestehen aus einer großen bikonvexen positiven linse 1, die das diffuse Abbildungslicht vom Bildschirm der Katodenstrahlröhre sammelt, aus einer positiven Meniskuslinse 2, einer bikonvexen positiven Linse 3, einer bikonkaven negativen linse 4, die zusammen mit der linse 3 zu einer negativen Doublette verkittet ist, einer negativen Meniskuslinse 5, einer positiven Meniskuslinse 6 und aus einer plankonvexen positiven linse 7·

In der Fig.9 sind die Krümmungsradien R in mm, die axialen Dicken der Linsen in mm und die Luftabstände S zwischen den Linsen in mm zusammengestellt, in der üblichen Weise ausgedrückt, wobei die Zahlenzusätze die besondere Fläche, die Linsendicke oder den Luftzwischenraum bezeichnen und zwar der Reihe nach von der Vorder- zur Rückseite nach der Fig»2 nummeriert. Da die Linsen 3 und 4 mit einander verkittet sind, so bezieht sich Rg sowohl auf die Rückseite der Linse 3 als auch auf die Vorderseite der Linse 4. Die Zusätze + oder - (plus oder minus) bei den Radien R bedeuten Flächen, die in Richtung zur Vorderseite des Objektivs komvex oder konkav gekrümmt sind, wie allgemein üblich» Die betreffenden Brechzahlen, ausgedrückt in bezug auf die Spektrallinie "D" des Natriums, sind durch "U" bezeichnet, während die Abbe'sehen Zahlen mit ¹¹V" bezeichnet sind.

Es hat sich gezeigt, dass ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden, wenn die Veränderlichen der Radien, der Dicken, der Abstände und der Brechzahlen innerhalb der Grenzen gewählt werden, die in der nachstehenden Tabelle I angeführt sind, wobei bevorzugte Bereich der Brechzahlen N der verschiedenen Linsen mit den bisher benutzten Zahlenzusätzen versehen sind, während die Brennweite des gesagten Objektivs mit "F" bezeichnet ist.

I A BELLE

3,0 F

kleiner als

1,5

0,70

1,5

0,56

0,65

0,37

0,31

7,5

1,5

0,46

I¹ F F F F F F F F F

F F

4,5

0,8
0,08

0,001 F

0,05 F

0,001 F

0,13 F

0,05 F

0,15 F

0,01 F

0,005 F

0,12 F

0,01 F

0,05 F

Il

ti

It

ti H

η tt η

Il

tt

Il

Il Il It ti It Il

η η ti it η

Il π

τ IX₁

-B₂ + E₅

^{+ E}4 ^{+ a}5 -^E6

^{+ E}7 kleiner als

- ^Rs

- ß" —Ε

R,

- R

_Λ f-rj kleiner ¹'⁶⁷ als 1,63 "

1,67 1,60 1 ,62 1,67 1,67

Il It Il It ti

10 11 12

13

'2

³A ^C6 ³5 ^C7

'3

h ^J5 ti

Il

tt tt ti tt

Il It

tt

It

5,5

3,0 0,9 3,0 0,6 0,9 0,41 0,35 10,0 2,5 0,49 oo

kleiner a*s

It It

It 11

η η

ti tt

It Il ti

ii

kleiner

als tt

it η

It

tt

Il

F F F F F F P F F F

1,0 F 0,1 F 0,003 F 0,08 F 0,003 F 0,15 F 0,07 P 0,2 0,04 0,02 0,2 0,05 0,09

o,72 1,67 1,72 1,64 1,67 1,72 1,72

F F F F F F

Da die Information auf dem Bildschirm der Katodenstrahlröhre nach allen Richtungen ausstrahlt, so ist die Linse 1 mit einem größeren Durchmesser versehen als die anderen Einsen, als bei der Vorderlinse eines VergrößerungsObjektivs üblich. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform weist die Linse 1 einen Durchmes ser von 103 nun auf. Die Linsenanordnung dieses Vergrößerungsobjektivs weist daher eine größere Lichtstärke auf und ist daher für das Tischgerät zum Darstellen und Aufzeichnen von Informationen besonders gut geeignet.

Das Objektiv 15 weist ferner einen größeren Bildwinkel von ungefähr 40° auf, so dass das Tischgerät kleiner bemessen werden kann, und ferner wird die Abbildung in der gewünschten Größe bei einer geringeren Entfernung zwischen Objekt und Bild hergestellt.

Patentansprüche

Claims (2)

Patentansprüche

1. Projektionsobjektiv für ein Gerät, mit dem elektrische Signale empfangen und auf dem Bildschirm einer Katodenstrahlröhre eine sichtbare Information erzeugt wird, und mit dem die Abbildung auf dem Bildschirm der Katodenstrahlröhre auf einen Projektionsschirm und/oder auf ein lichtempfindliches Aufnahmematerial projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv aus einem siebenlinsigen Vergrößerungsobjektiv besteht und eine große Lichtstärke und einen weiten Bildwinkel aufweist, welches Objektiv der Reihe nach von vorn nach hinten aus den folgenden Elementen besteht, eine bikonvexe positive Linse, eine positive Meniskuslinse, eine bikonvexe positive Linse und eine mit dieser zu einer negativen Doublette verkittete bikonkave negative Linse, eine negative Meniskuslinse, eine positve Meniskuslinse und eine rückwärtige konvexe positive Linse, dass das Objektiv zwischen der Katodenstrahlröhre und dem Projektionsschirm oder dem Aufnahmematerial angeordnet ist und die Abbildung auf dem Bildschirm der Katodenstrahlröhre auf den Projektionsschirm oder das Aufnahmematerial projiziert, und dass die Entfernung zwischen Bild und Objekt im wesentlichen 635 mm beträgt, dass die Arbeitsobjektentfernung im wesentlichen 155 mm beträgt, dass die Arbeitsbildentiernung im wesentlichen 355 mm beträgt, und dass der Bildfeldwinkel ungefähr 40° beträgt.

2. Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale der sieben Linsen des Objektivs innerhalb der nachstehend angeführten Wertbereiche liegen:

JJ

3,0 P als + R₁ als 5,5 F

1,5 F " - H₂ " 3_:0 P

0,7 P ^M +R, " 0,9 P

1,5 F ^H +R₄ " 3,0 P

0,56 P « +R₅ " 0,6 P

0,65 P " - R₆ " 0,9 P

0,37 P ^H +R₇ " 0,41 P

0,31 P " - R₈ ^w 0,35 P

7,5 P " - R₉ ^w 10,0 P

0,08 P " T₁ ^H 0,1 P

0,001 P " S₁ " 0,003 P

0,05 P " T₂ " 0,08 P

0,001 P " S₂ ^w 0,003 P

0,13 P « T₅ » 0,15 P

0,05 P " T₄ ^w 0,07 P

0,15 P " S₅ " 0,2 P

0,01 P " T₅ " 0,04 P

0,005 P ^M S₄ " 0,02 P

1,5 P " - R₁₀ " 2,5 P

0,46 P " - R₁₁ " 0,49 P

45,0 P " R₁₂ 1 oo

0,08 P " - R₁₅ ^kl _ais^er 1,0 P

0,12 P " T₆ ·' 0,2 P

0,01 P » S₅ " 0,05 P

0>05 P ^M T₇ " 0,09 P

1,67 " H " 1,72

1,63 " Ju "1,67

1,67 ^H H " 1,72

1,60 » ti ^N 1,64

1,62 « N ^w 1,67

1,67 " N "1,72

1,67 " H "1,72

wobei P die Brennweite des gesamten Objektivs, R der Krümmungsradius der Linsenfläche ist, wobei die Zusatzzahl die besondere

Linsenfläche, von vorn nach hinten nummeriert, bezeichnet, wobei ferner zusammenpassende Flächen als eine einzelne Fläche gezählt sind, und wobei durch den Zusatz von plus oder minus zu den Werten für R Flächen bezeichnet sind, die in Richtung zum vorderen Ende des Objektivs konvex oder konkav gekrümmt sind, während mit T bezw_e h die axiale Dicke bezw. die Brechzahl (für die Linie D des Spektriums) der besonderen, mit der betreffenden Zusatzzahl versehenen Linse bezeichnet ist, wobei die Linsen von vorn nach hinten nummeriert sind, während S der axiale Luftabstand zwischen zwei Linsen ist, wobei die Nummerierung der Luftabstände von vorn nach hinten durchgeführt ist·

Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale der sieben Linsen des Objektivs und deren rr.umliche Beziehung zu einander im wesentlichen den in der nachstehenden Tabelle angeführten Werten entsprechen.

H
Linse D V Radien in mm Dicke in mm 1 1,6910 54,8 R₁ =+ 710,76 T₁ « 13,64

R₉ = - 283,0 S₁ β 0,25

2 1,6570 57,2 R₃ = + 116,9 T₂ = 9,45

R₄ = + 277,19 S₂ = 0,25

3 1,6910 54,8 R₅ =+ 85,0 T₃ = 20,52

4 1,6210 36,2 Rg = - 114,0 T₄ = 8,60

26,01

3,95 2,0

23,38 5,20

10,20

1 ,6490 33, 8 R₇ = + 56,44 ^S3 5 R₈ = - 47,50 T₅ 1 ,6910 54, 8 R₉ = -1300,0 ^S4 6 R₁₀ = - 302,2 ^T6 1 ,6911 54, 8 R₁₁ = - 69,0 ^S5 7 R₁₂ = OO T₇ R₁₅ = - 136,61

die betreffenden Linsen der Reihe nach, von vorn nach hinten nummeriert sind in der ersten Spalte, während in der zweiten Spalte die entsprechenden Brechzahlen ϊλ für die Linie L des Spektrums angeführt sind, während in der dritten Spalte die betreffenden Dispersionszahlen V angeführt sind, während in der vierten Spalte die Krümmungsradien R der Linsenflächen angeführt sind, wobei die betreffenden Linsenflächen der Reihe nach von vorn nach hinten nummeriert sind und mit der bei jedem R benutzten Zusatzzahl versehen, wobei mit einander verkittete Flächen bei der Nummerierung als eine einzige Fläche gezählt sind, wobei mit Plus- und Minuswerten für R Flächen gekennzeichnet sind, die in Richtung zum vorderen Teil des Objektivs konvex oder konkav gekrümmt sind, wobei in der fünften Spalte die axialen Dicken T der betreffenden Linsen und die axialen Abstände S im LuftZwischenraum zwischen den Linsen angeführt sind, wobei die Dicken und die Luftzwischenräume von vorn nach hinten gesondert nummeriert und mit den für T und S benutzten Zusatzzahlen gekennzeichnet sind, und wobei die Größen R, T und S in Millimetern für ein Objektiv ausgedrückt sind, das eine Brennweite von im wesentlichen 145 »3 nun aufweist, und wobei die Werte bei Objektiven mit anderen Brennweiten proportional veränderlich sind.