DE7011905U - Gauss-objektiv. - Google Patents

Description

18.3.1970 75/M

f A T E N T A N W X L T E ReE-Nr 122

DIL-INa WOLFF, K BARTELS,

DR. BRANDES, DR.-ING. HELD 7 STUTTGART-N, LANGE STRASSE 51

Firma EASTMAN KODAK COMPANY in Rochester, New York, 343 State Street, U.S.A.

Gauß-Objektiv

Die Erfindung betrifft ein Objektiv mit zwei zu beiden Seiten einer zentralen Blende angeordneten inneren negativen Komponenten, von denen jede eine innere negative

äußere Linse und in einem Luftabstand von dieser eine'positive

Linse aufweist, und mit zwei in Luftabständen von den ■v inneren Komponenten angeordneten positiven äußeren Komponenten, von denen die eine eine Einzellinse und die andere eine Doppellinse ist, deren geklebte Fläche konkav zur Blende ist.

Diese aus sieben Linsen und vier Komponenten bestehenden Objektive sind als Gaufi-Objektive bekannt, die für eine große Öffnung gut korrigiert sind und gute Auflösungseigenschaften besitzen, wie sie für das Kopieren mit hoher Auflösung bei einer 1:1 Vergrößerung benötigt werden.

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Objektive, die für das Kopieren benutzt werden, müssen für alle Abbildungsfehler außerordentlich gut korrigiert sein und müssen ein hohes Auflösungsvermögen besitzen. Ein Grund für diet·:? N^sn Qualitätsforderungen für Kopierlinsen ist die T-aJs^che, daß geringfügige Fehler des Objekts durch Abbildungsfehler des Objektivs vergrößert werden können und sogar dazu führen können, daß die Abbildungen von feinen Strukturen zusammenfließen. Für einige Anwendungen kann die optische Präzision solcher Objektive dadurch verbessert werden, daß das Objektiv für die Benutzung in monochromatischem Licht für das Kopieren auf einem Film berechnet wird, der für dieses monochomatische Licht empfindlich ist.

Es sind viele Arten von Gauß-Objektiven bekannt. In den U.S Patentschriften 2 645 155 und 2 646 721 sind Beispiele solcher Objektive offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Auflösungsvermögen und die optischen Qualitäten eines Gauß-Objektives zu verbessern und ein Objektiv dieser Art zu schaffen, das außerordentlich gut korrigiert ist und ein hohes Auflösungsvermögen bei großer Öffnung für das Kopieren bei einer 1:1 Vergrößerung aufweist.

Diese Aufgabe ist bei einem Gauß-Objektiv der eingangs genannten Art, gemäß der Erfindung, dadurch gelöst, daß die Einzellinse bikonvex ist und die vordere äußere Komponente bildet, daß die die hintere äußere Komponente bildende Doppellinse bikonvex ist, daß die äußeren positiven linsen der beiden inneren negativen Komponenten Menisken sind, deren konkave Flächen der Blende zugekehrt sind, daß die inneren negativen Linsen der beiden inneren Komponenten bikonkav sind und eine Dicke von mehr als

8,5 i» der Objektivbrennweite haben, daß die Luftabstände zwischen den beiden Linsen der beiden inneren Komponenten mehr als 2^ der Objektivbrennweite betragen und
daß jede Linse einen Brechungsindex von mehr als 1,6
hat. Dadurch wird ein G-auß-Objektiv geschaffen, bei dem die sphärische Aberration, die Koma, der Astigmatismus, die Bildfeldwölbung und die Verzeichnung gut korrigiert sind und das besonders zum Kopieren bei monochromatischem Licht geeignet ist, um dadurch Probleme der chromatischen Aberration zu eliminieren.

Diese Eigenschaften des erfindungsgemäßen Objektivs
werden insbesondere durch die hohe negative Brechungskraft der Luftabstände zwischen den beiden Linsen «iner jeden der beiden inneren negativen Komponenten,durch die außergewöhnlich große Dicke der negativen Linsen dieser inneren Komponenten und dadurch erreicht, daß die äußeren positiven Komponenten beide bi.-konvex sind.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die positiven Linsen alle einen Brechungsindex größer als 1,65 haben. Die hohen Brechungsindizes und die Dicken der negativen Linsen vereinfachen die Korrektur der Abbildungsfehler, da sie die Flächenkrümmungen verringern, die für solche Korrekturen notwendig sind.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen von Objektiven, gemäß der Erfindung, anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig.1 einen schematischen Axialschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel;

Fig.2 ein Diagramm, in dem der Durchmesser der

Öffnung über der sphärischen Aberration des im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispieles Nr.I für die G-Lirie des Spektrums dargestellt ist;

J¹Ig.3 ein Diagramm, in dem der Winkel in Grad über dem sagittalen und tangentialen Astigmatismus des Ausführungsbeispieles Mr.I in einer ausgezogenen bzw. gestrichelten Linie dargestellt ist.

Das in 3?ig.1 dargestellte Objektiv weist 4 Komponenten auf, nämlich ein äußeres Paar von positiven Komponenten I und IV, und ein inneres Paar von negativen Komponenten II und III mit einer zentral angeordneten Blende D. Die Komponente I ist eine einfache bikonvexe positive Linse L₁. Die Komponenten II und III weisen jede eine innere bikonkave Linse L, bzw. L. auf\~ die der Blende D zugekehrt sind, und je einen äußeren positiven Meniskus Lp bzw. I₁-.

In der folgenden Tabelle sind die numerischen Daten für die Konstruktion von erfindungsgemäßen Objektiven, die eine äquivalente Brennweite von 100 mm haben, durch Kennzahlenbereiche angegeben, wobei die Linsen von vorn nach hinten numeriert sind, η der Brechungsindex einer jeden Linse für die D-Linie des Spektrums, V der Dispersionsindex oder die Abbe'sehe Zahl und R₄T und S die Krümmungsradien der Linsenflächen bzw. die Dicken der Linsen und die Luftabstände zwischen den Linsen bedeuten di^ durch Indizes von vorn nach hinten numeriert sind.

.Linsen

■-

η

bis

-

bis

*

47

-

31

V

Radien (mm)

Dicken und Luftabstände

-

T„=1 bis 6

54

37

(mm)

7

R1=65 bis 77

1,71

bis

I

T*=12 bis 18

■

1,76

bis

R«=-145 bis

bis

53

* -220

59

56

S^=O, 1 bis 3 "■

57

R,=45 bis 50

L2

1,65

bis

D

T9=4 bis 7

C

1,71

R.=100 bis

bis

4 160 .

H

30

S«=2 bis 5

32

48

R(-=-250 bis

d.

54

0 -1000

1,67

bis

3?_=10 bis 11

1,70

45

Rfi=32 bis 34

I6 ,

bis

60

O

S3=IO bis 12

D

R«=-33 bis ' -38

-" ""

1,61

bis

TA=8 bis 13

1,63

L7 ■-

bis

E =24? bis

- · ·

. /

-

* 310

S„=2 bis 8

_

R Q=-13Ö > s-

4

y -155

1,69

bis

T5=4,5 bis 5

1,71

■ -.

R1o=-50 bis

10 -52

S 0,1 bis 2

R11=I30 bis

11 210

ΤΛ=10 bis 11

1,68

bis

D

1,72

R19=-35 bis

Λά -38

1,61

bis

1,64

R =-70 bis

13 -115

Bevorzugte Ausführungsbeispiele von Objektiven, gemäß der Erfindung, mit einer äquivalenten Brennweite von 100 mm
sind in den folgenden drei Beispielen angegeben.

Linsen	η	V	Radien(mm)	Dicken und Luft'
				abstände (mm)
			R1 =66,300
L1	1,75510	47,2		T-=17,42
ι			R2=-192,96	ι 81=2,23
			R =46,049	Ί
L2	1,65820	57,2		Τ2=4,70
C.			RA=108,97
			4	Sp=2,36
			R5=-352,51*	C.
	1,69873	30,1	P	Τ,=10,06
			Rfi=33,51O
			O	S«=1O,92
			R7=-33,285	P
L A	1,61633	31,0	f	Τ.=12,15
4			Ro=252,60	4
			ö	SA=2,18
			R9=-133,01	4
Lc	1,69680	56,2		T5=^»65
			R1O=-5O,695	S5=O,51
				T6=I0,95
			R11=^e,25	ο
	1,68235	48,2		T7=I,41
			R =-37,751
7	1,62032	60,3	I c.

Das Objektiv nach Beispiel I ist insbesondere für die Benutzung bei blauem Licht mit einer Wellenlänge von
435,8 mMy korrigiert, bei dem es mehr als 400 Linien pro mm

über die ganze Bildfläche auflösen kann. Zusätzlich ist das Objektiv für den Gebrauch bei grünem und blauem Licht achromatisiert, um sowohl eine Bildschärfe bei grünem Licht als auch eine hochgradige Leistung bei blauem Licht zu ermöglichen.

Wie aus den Pig.2 und 3 ersichtlich ist, ist das Ausführung sb ei spiel Nr.1 des Objektivs in einem solchen Grad korrigiert, daß die sphärische Aberration für die G-Llnie des Spektrums kleiner ist als 0,08# der Objektivbrennweite und die sagittalen und tangentialen Felder sich weniger ändern als 0,08$ der Brennweite. Sie Verzerrung in den Ecken des Feldes ist 0,004$.

BEISPIEL II

Linsen	η	V	Radien (mni)	Dicken und Luft abstände (mm)
			K1=76,578
L1	1,73400	51,0	I :	!-=14,87
ι			R2=-215,56	I
			R =45,793	1~ »
L2	1,65100	58,4	j	To=6,27
			R,=1O1,59	c. ■ ■
				Sp=4,49
			Rc=-996,O5	C.
L«,	1,68900	30,9		T,=10,81
			R6=33,713
			R7=-35,854	3~ *9
I4	1,62100	36,2	I	T ü=9,84
			RR=242,31
			O	S.=2,05
			Rq=-153,34
	1,69680	56,2	y	TR=4,68
			R10—51,400
			I VV	S15=O, 15
			Rn=135,43
L6	1,71987	50,4	ι ι	0^=10,88
			R12=-36,399	O
L7	1,61090	57,2	I C.	T7=5,19
I			R15=-93,522

BEISPIEL III

Linsen	j,	?	η	-	V	Radien(mm)	Die]an und Luft abstände (mm)
			1,71289'		!-,=65,1067
L1		1,71289		53,8		T1=12,84
I	^ λ		1,63918		Rp=-146,65
	4				C.	8^0,14
				R,=49,156	. I
		1,71289	53,8	j	T2=5,12
				R,=153,739	4L
				4	S9=2,17
				R^=-25O,53
11 £	1,67250	32,0	0	T3=IO,72
			Rfi=32,111	S,=11,34
L7
I			R7=-37,637	TA=8,55
1,61700	36,6	Ra=308,53
			S.=7,57
		Rq=-139,36
		y	T5=4,76
1,69680	56,2	R 0=-51,245	S5=I,74
			T/-=11,00
	11" »
53,8	R1P=-35,499	T7=1,38
	I c.
45,2	R13=-111,72

Die Ausführungsbeispiele Nr. II und III der Objektive sind insbesondere für den Gebrauch in G-bzw. e-Licht zu einem ähnlichen Grad wie die Korrektionen des Objektivs nach Beispiel JYr.I korrigiert.

Claims (5)

Schutza n sprüche

1) Objektiv mit zwei zu beiden Seiten einer zentralen Blende angeordneten inneren negativen Komponenten, von denen jede eine innere negative Linse und in

äußere einem Luftabstand von dieser eine/ positxve Linse aufweist, und mit zwei in Luftabständen von den inneren Komponenten angeordneten positiven äußeren Komponenten, von denen die eine eine Einzellinse und die andere eine Doppellinse ist, deren geklebte Fläche konkav zur Blende ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzellinse (L₁) bikonvex*Ast und die vordere äußere Komponente (i) bildet, daß die die hintere äußere Komponente (TV) bildende Doppellinse (Lg, L₇) bikonvex ist, daß die äußeren positiven Linsen der beiden inneren negativen Komponenten (II und III) Menisken (Lp bzw. L₁-) sind, deren konkave Flächen (R. bzw.Eg) der Blende (D) zugekehrt sind, daß die inneren negativen Linsen (L, bzw. L,) der beiden inneren Komponenten (II und III) bikonkav sind und eine Dicke von mehr als 8,5$ der Objektivbrennweite haben, daß die Luftabstände (S₂, S.) zwischen den beiden Linsen (L₂ und L, bzw. L. und L₅) der beiden inneren Komponenten (II bzw. III) mehr als 2$ der Objektivbrennweite betragen und daß jede Linse (L₁ bis Lr,) einen BreT^ungsindex (n) von mehr als 1,6 hat.

2) Objektiv nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die in

> I I t ft }

der folgenden Tabelle angegebenen Kennzahlen für eine äquivalente Objektivbrennweite von 1CO mm, wobei

η den Brechungsindex für die D-Linie des Spektrums ,

R die Krümmungsradien der Linsenoberflächen, T die axialen Dicken der Linsen, S die axialen Luftabstände zwischen dan Linsen

und die

Indizes die von vorn nach hinten gezählten Hummern bedeuten:

Linse η 1,71 bis 1,76 Radien(mm) j R =-145 t\.a - Dicken u.Ab
stände (mm) R₁₌65 bis 77 * -22f< L₁ ±•.,=12 bis 18 ι R,=45 bis 50; I 1,65 bis 1,71 R-=100 bis S₁-OjI bis 3 ⁴ 160 1 Lo T«=4 bis 7 R =-250 bis
^p-1000 R_fi=32 bis 34 89=2 bis 5 1,67 bis 1,70 C. R =-33 bis
' -38 L-, T,.- Ό bis 11 R_ß=240 bis 1,61 bis 1,63 ⁸ 310 S₃=IO bis 12 ^L4 R =-130 bis !.=8 bis 13 ^y -155 4 R =-50 bis S₄=2 bis 8 1,69 bis 1,71 ¹⁰ -52 ^L5 T₅=4.5 bis 5 S₅=O,1 bis 2

« 4 I I I I

- 11 -

Linse η Radien (mm) Dicken u. Ab
stände (mm) H 1,68 bis 1,72
1,61 bis 1,64 R₁₁=^O bis ■
' ' 210
R₁₉=-35 bis
R₁₅=-7O bis T₆=IO bis 11
T₇=I bis 6

3) Objektiv nach Anspruch 2 gekennzeichnet durch die folgenden Kennzahlen:

Linse η Radien (mm) Dicken u. Ab stände (mm) • R₁=66,30 ¹I 1,76 T =17 42 I R₂=-192,96 S₁₌2,23 R =46,05 I Lo 1,66 Tp=4,70 R₄=I08,97 C. S₂=2,36 V 1,70 5 ' T,=10,06 R₆=33,51 S,=10,92 L. R₇=-33,29 3 ' 1,62 I j -i2 15 R_ft=252,60 4 ο S.=2,18 Lc R =-133,01 4 1,70 y T_K=4 63 R_1O=-5O,7O R₁₁₌-138,25 S₅- ,51

lit · · ·

ti··· · f ■

t ■ It

fU-

- 12 -

Linse η Radien (mm) Dicken u. Ab
stände (mm) H 1,68
1,62 R₁₂=-37,75
R₁₃=-73,38 T₆=IO,95
T₇=I,41

4) Objektiv nach Anspruch 2 gekennzeichnet durch die folgenden Kennzahlen:

Linse η Radien (mm) Dicken u. Ab
stände (mm) R,=76,58 L₁ 1,73 I T₁=H,87 ι Rp=-215,56 1 C. S₁= 0,33 R₅=45,79 L₂ 1,65 R,=101,59 Tp= 6,27 C. • R₅=-996,O5 Sp= 4,49 1,69 6" » C.
T₅=IO,81 R_?=-35,85 S,=10,90 R_ß=242,31 I. 1,62 CS T₄= 9,84 R_Q=-153,34 S.= 2,05 R_1O=-51,4O L₅ 1,70 Τ_ς= 4,68 R ₁₁₌135,43 I I ' S₅= 0,15 R =-36,40 ^L6 1,72 I £ Τκ-=10,88 D R₁₃=-93,52 ^b L₇ 1,61 T₇= 5,19 ι I

t · » I T

• » * til·

- 13 -

5) Objektiv nach Anspruch 2 gekennzeichnet durch die folgenden Kennzahlen:

Linse η Radien (mm) Dicken u. Ab
stände (mm) R₁₌65,11 L₁ 1,71 1 T-.=12,84 1 R =-H6,65 C. S₁= 0,14 R,=49,16 Lp 1,71 j Tp= 5,12 C. R,=153,74 S₂= 2,17 Ης=-250,53 C. 1,67 T,=10,72 R_fi=32,11 O S,=11,34 R =-37,64 1,62 I T_A= ⁸»55 Ro=308,53 4 O S_A= 7,57 R =-139,36 ¹S 1,70 y Τ_ς= 4,76 R_1O=-51,25 ι υ S_R=1,74 I₆ R₁₁=203,18 . 1,71 Il T₆=I1,00 h ß₁₉=-35,50 1,64 T₇= 1,38 R₁₅=-111,72