DE7523360U

DE7523360U - Objektiv fuer bildplatten

Info

Publication number: DE7523360U
Application number: DE7523360U
Authority: DE
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1974-07-22
Filing date: 1975-07-22
Publication date: 1978-06-29
Also published as: US4029398A; JPS5244209B2; DE2532787A1; DE2532787C3; DE2532787B2; JPS5118557A

Description

tlCf «lit

Für Hilfsgebrauchsmuster

• · » I

Olympus Optical Co. Limited oot 75oo

Tokyo /JAPAN ²²· ^Juli ¹⁹⁷⁵

L/Br

Objektiv für Bildplatten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv für Bildplatten, insbesondere auf ein Objektiv zum Lesen der Signale, die auf einer Speicherplatte mit hoher Informationsdichte (Bildplatte) gespeichert sind.

Bei Objektiven, die in Wiedergabesystemen für Bildplatten verwendet werden, ist es nötig, ein Auflösungsvermögen von 1 ja und eine numerischer Apertur N.A. von o,35 oder mehr zu garantieren, da das Objektiv sehr kleine mit hoher Dichte gespeicherte Signale lesen muß. Anders wie allgemein bei Mikroskopobjektiven ist im Fall der Objektive für Bildplatten eine Beobachtung durch ein Okular nicht vorgesehen, sondern das von dem Objektiv geformte Bild wird von einem lichtempfindlichen Element aufgenommen. Daher hat die Qualität des vom Objektiv fokussierten Bildes beträchtlichen Einfluß auf die Güte des Wiedergabesystems. Darüberhinaus muß ein Objektiv für Bildplatten kompakt sein, leicht im Gewicht und niedrig im Preis und für eine automatische Fokussierung geeignet sein.

Das bei Objektiven für Bildplatten verwendete Licht ist im allgemeinen

-2- j

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CtI II·* **

monochromatisches Licht ( beispielsweise λ. =632,8 nm ). Wenn die Transparenz für das Licht der zu verwendenden Wellenlänge so groß wie möglich ist, ist dies wirksam für die Eliminierung von Rauschen bei der Verstärkung der Signale eines Detektors. Daher ist es notwendig, um die Lichttransparenz hoch zu machen, eine Mehrschichtenantire flexver gut ung auf den Linsenoberflächen vorzusehen oder die Zahl der das Objektiv bildenden Linsen so klein wie möglich zu halten. Wenn dieses Problem im Zusammenhang mit den obenerwähnten weiteren Erfordernissen, wie niedriger Preis und leichtes Gewicht, betrachtet wird, ist es zweckmäßiger, wenn die Zahl der das Objektiv bildenden Linsen so klein wie möglich gehalten wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv für Bildplatten anzugeben, das bei kleiner Anzahl von Linsen ein hohes Auflösungsvermögen und eine große numerische Apertur aufweist.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekenn

zeichneten Merkmale.

Wie Fig. 1 zeigt, besitzt das Objektiv für Bildplatten nach der vorliegenden Erfindung ein Linsensystem mit zwei Gliedern und drei Linsen, wobei das Vorderglied eine fast halbkugelförmige Linse ist ( eine Linse, die eine Dicke hat, die gleich oder kleiner als der Krümmungsradius ihrer konvexen Oberfläche ist ), deren plane Oberfläche dem Objekt zugewandt wird und ein hinteres Glied, welches ein gekittetes Doppelglied aus einer negativen und einer positiven Linse ist. Dabei genügt das erfindungsgemäße Objektiv für Bildplatten den folgenden Bedingungen, in denen f die Brennweite des Linsensy-

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ijll INI

stems als Ganzes, f.. die Brennweite des Vordergliedes, r₂ den Krümmungsradius der Oberfläche auf der Bildseite des Vordergliedes, r. den Krümmungsradius der gekitteten Oberfläche des hinteren Gliedes, d₁ die Dicke des Vordergliedes, d₂ den Luftspalt zwischen dem Vorderglied und dem hinteren Glied und n, und n, jeweils die Brechungsindices der entsprechenden Linsen des hinteren Gliedes bezeichnen.

(D 1/?5 > f.,/f y_ o,85

(2) 2 >_ Ir₂(Zd₁ 7 1

(3) n₂ - n₃ > o,2

(4) 1,1 2 ^r4/^f ^- °'⁸²

(5) 1 > d₂/f 7_ o,4

Wenn in dem Linsensystem dieser Ausbildung der Brechungsindex η., der das Vorderglied bildenden Einzellinse von einem niedrigen Brechungsindex auf einen hohen Brechungsindex abgewandelt wird, um die Brechkraft des Linsensystems auf einen bestimmten Wert zu halten, wird der Krümmungsradius der das Vorderglied bildenden Einzellinse, d.h. der Krümmungsradius ( r₂ | der Oberfläche auf der Bildseite dieser Linse groß und infolgedessen wird eine ünterkorrektion der sphärischen Aberration des vorderen Gliedes entsprechend verringert. Wenn es daher möglich ist, die sphärische Aberration, die durch das Vorderglied hervorgerufen wird, mittels des hinteren Gliedes zu korrigieren, ist es möglich, die numerische Aperatur N.A. größer zu machen, wenn der Brechungsindex des Vordergliedes größer gemacht wird. Darüberhinaus ist dies vorteilhaft für die Benutzung, da die Arbeitsdistanz in diesem Fall auch größer wird.

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IIIIHII

Das obenerwähnte Korrekturverfahren hat jedoch eine bestimmte Grenze im Fall eines Linsensystems, das eine kleine Anzahl von Linsen besitzt, wie das Linsensystem nach der vorliegenden Erfindung und die

denen
Bereiche, in Bildfehler, die von dem Vorderglied verursacht werden durch das hintere Glied korrigiert werden köi aen,werden nachstehend erläutert.

Zuerst ist es notwendig, für die das Vorderglied bildende Einzellinse das Verhältnis zwischen der Linsendicke d- der Vorderlinse und dem Krümmungsradius r_ der konvexen Oberfläche dieser Linse zu wählen, d.h. der Oberfläche auf der Bildseite dieser Linse und die Brechkraft der Linse,innerhalb der durch die zuvor erwähnten Bedingungen (1) und (2) gegebenen Bereiche zu wählen, um Probleme in der Herstellung der Linse zu lösen, insbesondere das Problem der Kosten der Herstellung zu lösen und um die sphärische Aberration günstig korrigiert zu erhalten. Wenn mit anderen Worten das Verhältnis von r_ und ä^ in der Bedingung (1) zu ( r₂ j Zd₁ ^. 1 wird, wird die Form der das Vorderglied bildenden Einzellinse größer als eine Halbkugel (d.h. die Dicke der Linse wird größer als der Krümmungsradius ihrer konvexen Oberfläche ). Als Ergebnis davon wird die Brennweite f₁ klein, d.h. f-j/f ^. o,85 ,was.auch für ein Material mit irgendeinem Brechungsindex verwendet wird. Darüberhinaus wird die Herstellung der Linse schwierig und die Produktionskosten sind beträchtlich höher. Wenn das Verhältnis | r₂ | /d., > 2 wird, wird f^/_f >1,25. In diesem Falle ist es nicht schwierig , die Linse herzustellen. Jedoch wird im zonalen Bereich die sphärische Aberration unterkorrigiert. Wenn versucht wird, die sphärische Aberration zu korrigieren, wird es nötig, den Krümmungsradius r. der gekitteten Oberfläche der das

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hintere Glied bildende Doppellinse klein zu machen. Infolgedessen kann die sphärische Aberration nicht zufriedenstellend korrigiert

werden, selbst wenn die Differenz der Brechungsind..ices der beiden j Linsen, die das hintere Glied bilden, groß gemacht wird, so daß n₂ - n₃ > o,2 ist.

Um das Linsensystem so auszubilden, daß die sphärische Aberration leicht in der obenbeschriebenen Weise korrigiert werden kann un-d daß der Krümmungsradius r. der Kittfläche der das hintere Glied bildenden Doppellinse so gewählt wird, daß es nicht schwierig ist, die Linse herzustellen, ist es notwendig, das Verhältnis zwischen der Dicke d₁ und dem Krümmungsradius r~ der das Vorderglied bildenden Einzellinse so zu wählen, daß 2 >r₂/d.. ^ ¹ "¹^ ^die Brechkraft des vorderen Gliedes in dem Bereich 1,25 > f₁/f £ o,85 zu wählen.

Wenn die Differenz n₂ - n₃ der Brechungsindices der Linsen, die das hintere Glied bilden, kleiner als o,2 gewählt wird, kann die von dem Vorderglied verursachte sphärische Aberration nicht genügend korrigiert werden, falls nicht der Krümmungsradius r. der gekitteten Doppellinse äußerst klein gemacht werden kann. Wenn jedoch r, äußerst klein gemacht wird, wird die Herstellung der Linse schwierig unc¹ die Kosten der Herstellung steigen. Wenn der Krümmungsradius r₄ der Kittfläche des hinteren Gliedes r₄/f y- 1,1 ist, wird es unmöglich, die von dem Vorderglied verursachte sphärische Aberration zufriedenstellend zu korrigeren und infolgedessen ist eine ünterkorrektion des Linsensystems als Ganzes gegeben. Wenn jedocn Krümmungsradius r. r^/f ^C o,82 wird, wird die sphärische Aberration in dem Randabschnitt überkorrigiert. Wenn daher r₄/f größer oder kleiner als der

~⁶' ί

ΠΜ II·· ··

obere oder untere Grenzwert des durch die Bedingung (4) gegebenen Bereiches wird, ist es unmöglich, die sphärische Aberration günstig zu korrigieren.

ve Der Luftspalt d_ zwischen dem Vorderglied und dem hinteren Glied ist

der Sinusbedingung und der Korrektur des Astigmatismus abhängig. Wenn

bezüglich

d₂ d_ /f > 1 wird, ist die Sinusbedingung unterkorrigiert. Wenn

bezüglich

d- d_/f 4.o,4 wird die Astigmatismusdifferenz groß. Die Bedingung (5), d.h. 1 ^ d₂/f go,4 dient zum Ausgleich dieser Bildfehler.

Für Bildplatten wird im allgemeinen bei der Wiedergabe monochromatisches Licht verwendet ( A =632,8 nm). Wenn jedoch das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung bei Licht von zwei oder mehr Farben verwendet wird, ist es auch möglich, günstig die chromatische Aberration zu korrigieren, vorausgesetzt, daß die Abbe-Zahlen der das Vorderglie bildenden Einzellinse und der das hintere Glied bildende Doppellinse entsprechend den Ungleichungen gewählt weräuii/^ 7^ 5o, ^₂= ^° ^υηά J ₃Z⁵°'

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematiscfae Schnittansicht eines Objektivs nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2A,B, jeweils die Fehlerkurven bei dem Ausführungsbeispiel 1, C,D,

Fig. 3A,B, jeweils die Fehlerkurven bei dem Ausführungsbeispiel 2, C,D

-7-

7 -

Fig. 4A,B, jeweils die Fehlerkurven bei dem Ausführungsbeispiel 3, CD

Fig. 5A,B, jeweils die Fehlerkurven bei dem Ausführungsbeispiel 4 C,D,

Fig. 6A,B, jeweils die Fehlerkurven bei dem Ausführungsbeispiel 5. C,D,

Das Ausführungsbeispiel 1 weist die in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten auf.

r,- oo

α₁₌ο,372 r₂=-o,524

d₂=o,832 r₃=1 ,642

d₃~o,151 r₄=o,859 d₄=o,3o5

Tabelle 1

=1,77861

n₃=1,486o1 r₅=-1,555

f«1, ß=-35x, N.A.=o,33

WD=O,1o3, 2TP=o,19o2_/ f_l=1,o2

Das Ausführungsbeispiel 2 weist die in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten auf.

Tabelle 2

T₁= oo

G₁=O,372 r₂=-o,549

d₂=o,9o6 r₃=1,632

d₃=o,145 r₄=o,865

d₄=o,3o1 r₅=-1,632

f=1 , " ß=-35x

WD = o,o96,

n.,=1 ,56671

n₂-1,77861

n₃=1,486o1

N.A.=o,35

J.j=56,2

iJ₃-7o,1

Das Ausführungsbeispiel 3 weist die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten numerischen Daten auf.

Tabelle

^r1^=c°

d₁=o,562 n.j=1,61655 V^₁ «36,3

r₂=-o,693

d₂=o,655 r₃=1,944

d,=o,142 n,=1,77861 J_O=25,7

r₄=o,95

d₄=o,3o4 n₃=1,49668 J₃=65,o

r₅=-1,62

f=l , ß= -35x , N-A. =o,37 WD=O,1o2, 21 P=O,165 , ^=I ,12

Das Ausführungsbeispiel 4 weist die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten numerischen Daten auf.

Tabelle

d.,-0,731 r₂=-o,831

d₂=o,577 r₃=2,oo7

d₃=o,135 r₄=o,986 d₄=o,3o8

r₅—1,969

f*1

n₁=1,723o9 ^.,=28,5

fl« -35x ,

n₂=1,77861 n₃=1,49668 U.A. «»o,

WD=o_fo98 ,

1,15

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Das Ausführungsbeispiel 5 weist die in der nachfolgenden Tabelle 5 aufgeführten numerischen Daten auf.

Tabelle 5

^r1	^d1	=o,758
	=-	o,878
^r2	^d2	=o,6o6
	=2	,o7
^r3	^d3	=o,149
	=1	,oo4
^r4	^d4	=o,3o5
		=-2,o29
^r5

=I ,77861 1^=25,7

,77861 J₂=25,7 ,49668

f=1 , ß = -35x , N.A. o_f4
WD=O,o99 , 2Γ ^P=o'¹⁴⁶ '

In den Tabellen bezeichnen r.. bis r₅ die Krümmungsradien der Oberflächen der entsprechenden Linsen, d.. bis d₄ die Dicken der Linsen bzw. Zwischenräume zwischen den Linsen, n.., n_ und n, die Brechungsindices der Linsen bei der Wellenlänge 632,8 mn, tJw iJ? ^un<^ ^3 die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linie, f die Brennweite des Linsensystems als Ganzes, ß die Vergrößerung, N.A. die numerische Aparatur, WD den Arbeitsabstand, 21 P die Petzvalsumme und f₁ die Brennweite des Vordergliedes.

Wie oben erwähnt und anhand der Ausführungsbeispiele ersichtlich,besitzen die erfindungsgemäße Objektive für Bildplatten bei kleiner Linsenzahl geringe Ausmaße und leichtes Gewicht.

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Claims

oot 75oo 22. Juli 1975 L/Br Ansprüche

1. Objektiv für Bildplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die das Vorderglied bildende Linse eine fast halbkugelförmige Linse ist, deren ebene Oberfläche objektseitig angeordnet ist und daß das hintere Glied eine gekittete Doppellinse ist, die aus einer konkaven Linse und einer konvexen Linse besteht und daß das Objektiv den folgenden Bedingungen genügt

(1) 1,25 > ί_λ/1 > ο,85

(2)2 Ik₂I/

(3) n₂ - n₃ Z=. o,2

(4) 1,1 Z: r₄/f £ o,82

(5) 1 > d₂/f T₁ o,4

worin f die Brennweite des Linsensystems als Ganzes, f.. die Brennweite des Vordergliedes, r_ den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche des Vordergliedes, r. den Krümmungsradius der Kittfläche des hintere Gliedes, d₁ die Dicke des Vordergliedes, d₂ den Zwischenraum zwischen dem Vorderglied und dem hinteren Glied und n~ und n_ die Brechungsindices der betreffenden Linsen des hinteren Gliedes bezeichnen.

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a J t · ·

UM Du ·* ·

2. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten.

^r1 = OO 372 832 ^₁=O, =-o,524 ^r2 d₂=o,

Tabelle

₌l,51462 . 1^=64,1

r₃=1,642

^=⁰'¹⁵¹ n₂=1,77861

r₄=o₇859

d₄=o,3o5 n₃=1,486o1

r₅—1,555

f=1, ß=-35x, N.A.=o,33 WD=o,1o3, Σ" P=o,19o2, ί₁₌1,ο2

worin r~ bis r. die Krümmungsradien der Linsen, d- bis d. die Dicken der Linsen bzw. Zwischenräume zwischen den Linsen, n.,n₂ und r,, die Brechungsindices der Linsen für die Wellenlänge 632,8 iun,

P^r Jj ^^ *-^3 ^^e Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linie, f die Brennweite des Linsensystems als Ganzes, ß die Vergrößerung, N.A. die numerische Aperatur, WD den Arbeitsabstand, 21 P die Petzval-Summe und f. die Brennweite des Vordergliedes bezeichnen.

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3. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten. Tabelle 2

^rr °°

O₁=O, 372 Xi₁-1,56671 Ü.,-56,2

r₂=-o,549

d₂=o,9o6 r₃=1,632

^ά3=°'¹⁴5 n₂=1,77861 J₂=25,7 r₄=o,865

d₄=o,3o1 n₃=1,486o1 J₃=7o,1 r₅=-1,632

f=1 , ß=-35x , N.A.=o,35

WD = O_fo96, ^ P=O,188 , ^=0,97

worin z. bis r- die Krümmungsradien der Linsen, d₁ bis d· die Dicken der Linsen bzw. Zwischenräume zwischen den Linsen,n^, n₂ und n₃ die Brechungsindices der Linsen für die Wellenlänge 632,8nm,

^₁, i2₂ ^un^ d-i ^^-^e Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linie, f die Brennweite des Linsensystems als Ganzes, ß die Vergrößerung, N.A. die numerische Aperatur, WD den Arbeitsabstand, 2ΓΡ die Petzval-Sunnne und i. die Brennweite des Vordergliedes bezeichnen.

-4-

• · ♦

4. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die in der nachstehenden Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten.

Tabelle 3

^r1 s O i,693 O o, 655 ^r2 d₁=o_/562 944 =-o o,142 ^r3 ^d2⁼ 95 =1, o,3o4 ^r4 ^d3⁼ ,62 =o, ^r5 ^d4⁼ =-1

η,-Ι,61655

n₂=1,77861

n₃=1,49668

1=1 , ß= -35x _t N.A. =o,37
WD=O,1o2, 2Γ P=o,165 , f.,=1,12

worin τ^ bis r₄ die Krümmungsradien der Linsen, d₁ bis d₄ die Dicken der Linsen bzw. Zwischenräume zwuschen den Linsen, n., n₂ und n^ die Brechungsindices der Linsen für die Wellenlänge 632,8 nm, ^J- ,

J2 und J₃ die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linie, f die Brennweite des Linsynsystems als Ganzes, ß die Vergrößerung, N.A. die numerische Aperatur, ND den Arbeitsabstand, ΣΓ P die Peztval-Summe und f^ die Brennweite des Vordergliedes bezeichnen.

-5-

7523360 2aiÄ78

. _Ä. ίί

S. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet"d.urqh di* ifi der' hachfolgen-

den Tabelle 4 aufgeführten numerischen Uaiien'.' " tabel'le"4

r-= σο

d^O/731 n₁=1,723o9 J₁=28_/5

r₂=-o,83i

d₂=o,577
r₃=2_#oo7

d₃=O/135 n₂=1,77861 J₂=25,7

r₄=o,986

d₄=o,3o8 n₃»1,49668 J₃=65,o

r₅=-1,969

f=1 , ß= -35x , N.A. =o,38

WD=O,o98 , X P=O,151 , f.= 1,15

worin r₁ bis r. die Krümmungsradien der Linsen, d₁ bis d. die Dicken der Linsen bzw. Zwischenräume zwuschen den Linsen, n., n₂ und n₃ die Brechungsindices der Linsen für die Wellenlänge 632,8 nm, £. ,

J2 und J₃ die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linie, f die Brennweite des Linsynsystems als Ganzes, β die Vergrößerung, N.A. die numerische Aperatur, WD den Arbeitsabstand, ΣΓ P die Peztval-Summe und f₁ die Brennweite des Vordergliedes bezeichnen.

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k Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet 'ätfrch die ^φin der "nachstehenden Tabelle 5 aufgeführten numerischen Daten.

• Tabelle S

^r1 = OO d.,=o,758 ^r2 =-o,878 ^r3 =2,o7 d₃=o,149 ^r4 =1 ,oo4 d₄=o,3o5 ^r5 =-2,o29 f=1 WD=O,o99

n.,=1,77861 O.,«25,7

n₂=1,77861 n₃=1,49668

■35x , N.A. o,4

Γ P=O, 146 -, f,

worin r^ bis r. die Krümmungsradien der Linsen, d.. bis d. die Dicken der Linsen bzw. Zwischenräume zwischen den Linsen, n,, n₂ tuid n₃ die Brechungsindices der Linsen für die Wellenlänge 632,8 mn, £. ,

J j und J- die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linie, f die Brennweite des Linsynsystems als Ganzes, ß die Vergrößerung, N.A. die numerische Aperatür, WD den Arbeitsabstand, ΣΓ P die Peztval-Summe und f.. die Brennweite des Vordergliedes bezeichnen.

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