DE2600998C3

DE2600998C3 - Objektiv vom abgewandelten Gauss-Typ

Info

Publication number: DE2600998C3
Application number: DE2600998A
Authority: DE
Inventors: Masaki Hachiouji Tokio Matsubara (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1975-01-13
Filing date: 1976-01-13
Publication date: 1979-08-30
Also published as: JPS5181128A; DE2600998B2; JPS5510171B2; DE2600998A1; US4013346A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv vom abgewandelten Gauss-Typ mit einer Frontlinsengruppe und einer hinteren Linsengruppe aus zur Blende hohlen Menisken, wobei die um die Blende angeordneten Menisken negative Brennkraft und die übrigen Menisken positive Brennkraft haben.

Aus der DE-OS 23 47 262 ist ein fotografisches Objektiv dieses Typs mit größerem Öffnungsverhältnis (1 : 1,4) für eine fotografische Kamera bekannt.

Anders als bei fotografischen Objektiven dieser Art, für die auch noch das fotografische Objektiv nach der DE-PS 12 69 385 genannt sei, muß bei Vergrößerungsobjektiven gewährleistet sein, daß die verschiedenen Aberrationen gleichmäßig korrigiert sind, wenn Gegenstände in kurzer Entfernung aufgenommen werden, da diese Objektive für das Kopieren ebener Objekte mit hoher Güte auf kurze Entfernung verwendet werden. Dabei müssen Vergrößerungsobjektive eine gute Ebenheit des Bildfeldes und geringe Verzeichnung, insbesondere bei großen Bildebenen aufweisen. Um diesen Erfordernissen zu genügen, müssen Vergrößerungsobjektive eine lange Brennweite besitzen, und daher ist es ziemlich schwierig, Objektive mit großem Öffnungsverhältnis zu konstruieren. Die Öffnungsverhältnisse sollten jedoch insbesondere bei Vergrößerungsobjektiven so groß wie möglich sein, da die Lichtintensität bei der Halbtontrennung, der Maskierung usw. während des fotografischen Prozesses so stark geschwächt wird, daß eine lange Belichtungszeit erforderlich ist. Insbesondere bei einer großen Bildfläche verschlechtert sich die Ebenheit des Bildes, und in den Randbereichen können zufriedenstellende Bildeigenschaften nicht erreicht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vergrößerungsobjektive für fotomechanische Zwecke anzugeben, welche bei einer 2- bis 8fachen Vergrößerung ein Öffnungsverhältnis von 1 : 3,5 und einen Bildfeldwinkel von mindestens 42° aufweisen und bei denen die Aberrationen für Objekte in kurzen Entfernungen gut korrigiert sind, so daß insbesondere die Verzeichnung gering ist.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung des Objektivs mit den Konstruktionsdaten gemäß einer der in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 5 aufgeführten Datentabellen gelöst.

Das Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung enthält also eine an der Gegenstandsseite der Blende angeordnete Frontlinsengruppe und eine an der Bildseite der Blende angeordnete hintere

Linsengruppe. Die Frontlinsengruppe enthält ein erstes, zweites, drittes und viertes Linsenglied und die hintere Linsengruppe ein fünftes, sechstes und siebentes Linsenglied. In der Frontlinsengruppe sind das erste und zweite Linsenglied jeweils positive Meniskuslinsen, während das dritte Linsenglied eine positive Meniskuslinse ist, die aus einer Einzellinse oder einer gekitteten Doppellinse besteht und das vierte Linsenglied eine negative Meniskuslinse ist, die aus einer Einzellinse oder einer gekitteten Doppellinse besteht. In der hinteren Linsengruppe ist das fünfte Linsenglied eine negative Meniskuslinse, die als Einzellinse oder gekittete Doppellinse ausgebildet ist und das sechste und siebente Linsenglied sind jeweils positive Meniskuslinsen. Für die erfindungsgemäßen Objektive hat sich dabei die Einhaltung der folgenden Bedingungen

(1) 1,75 < n[tief]a < 1,85

(2) 1,72 < n[tief]b < 1,85

(3) 0,3 f < |f[tief]a| < 0,8 f

(4) 0,3 f < |f[tief]b| < 0,8 f

r[tief]c

(5) 0,4 f < ____________ < 0,9 f

n[tief]c - 1

r[tief]d

(6) 0,3 f < ____________ < 0,6 f

n[tief]d - 1

f[tief]I

(7) 0,8 < _________ < 1,5

f[tief]II

aus den nachstehend angeführten Gründen als wesentlich erwiesen.

Darin bezeichnen:

n[tief]a und n[tief]b die Brechungsindizes der negativen Meniskuslinsen, die an beiden Seiten der Blende angeordnet sind,

f[tief]a und f[tief]b jeweils die Brennweiten dieser negativen Meniskuslinsen,

r[tief]c und r[tief]d die Krümmungsradien der konvexen Linsenoberflächen an der Außenseite des dritten und sechsten Linsengliedes,

n[tief]c und n[tief]d die Brechungsindizes jener Linsen, die die konvexen Oberflächen an der Außenseite besitzen und

f[tief]I und f[tief]II die Brennweiten der Front- bzw. hinteren Linsengruppe.

Das Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß Materialien mit großen Brechungsindizes für beide negativen Meniskuslinsen verwendet werden, die zu beiden Seiten der Blende angeordnet sind und daß die konkaven Oberflächen der negativen Meniskuslinsen an der Blendenseite jeweils als Flächen ausgebildet sind, die große Krümmungsradien haben. Auf diese Weise ist das Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß es soweit wie möglich Astigmatismus und Koma verhindert, ebenso sphärische Aberration, die auftreten, wenn die Krümmungsradien der konkaven Oberflächen klein sind. Darüber hinaus sind durch Begrenzung der Brechkräfte der beiden Meniskuslinsen zu beiden Seiten der Blende auf geeignete Bereiche die Aberrationen des Objektivs gut ausgeglichen. Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die Krümmungsradien der konvexen Oberflächen an der Außenseite des dritten und sechsten Linsengliedes nicht sehr klein werden, um sphärische Aberration zu verhindern, die auftritt, wenn die Krümmungsradien dieser konvexen Oberflächen klein sind, da sphärische Aberration andernfalls beträchtlich hervorgerufen wird, wenn das Öffnungsverhältnis groß ist. Weiterhin ist das Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß die Brechkräfte der Front- und hinteren Linsengruppe nicht unausgeglichen sind und daß asymmetrische Aberrationen und Verzeichnung dadurch verhindert werden.

Im folgenden sollen die einzelnen Bedingungen der Reihe nach erklärt werden.

Die Bedingungen (1) und (2) beziehen sich auf die negativen Meniskuslinsen, die zu beiden Seiten der Blende angeordnet sind. Bei der Korrektur von Aberrationen ist es im allgemeinen so, daß versucht wird, so weit wie möglich Aberrationen durch konkave Oberflächen an der Blendenseite dieser negativen Meniskuslinsen zu korrigieren, und daher besteht die Tendenz, daß die Krümmungsradien dieser konkaven Oberflächen klein werden. Dabei werden jedoch durch diese konkaven Oberflächen spezielle sphärische Aberration und paraxiale Aberrationen verursacht. Nach der vorliegenden Erfindung werden Materialien mit großen Brechungsindizes für diese negativen Meniskuslinsen verwendet, wie sich aus den Bedingungen (1) und (2) ergibt, so daß die Krümmungsradien der konkaven Oberflächen an der Blendenseite der negativen Meniskuslinsen nicht klein werden und daß die obenerwähnten Aberrationen so weit wie möglich verhindert werden. Wenn n[tief]a und/oder n[tief]b in den Bedingungen (1) und (2) ihre oberen Grenzwerte überschreiten, ist es möglich, die Krümmungsradien der konkaven Oberflächen an der Blendenseite der negativen Meniskuslinsen groß zu machen, und dies ist vorteilhaft für die Verhinderung der obenerwähnten Aberrationen. In diesem Falle werden jedoch die Brechungsindizes zu groß und dies ergibt einen umgekehrten Effekt für die Korrektur der Petzval-Summe. Infolgedessen wird die Krümmung des Bildfeldes verstärkt, und es wird sehr schwierig, eine gute Ebenheit des Bildes und damit ein Bild guter Qualität auch am Bildfeldrand zu erreichen, was beides wesentlich ist für ein Vergrößerungsobjektiv. Wenn n[tief]a und/oder n[tief]b kleiner als ihre unteren Grenzwerte werden, werden die Krümmungsradien der konkaven Oberflächen zu klein. Infolgedessen werden die obenerwähnten Aberrationen hervorgerufen, und es wird unmöglich, sie durch andere Linsen zu korrigieren.

Die Bedingungen (3) und (4) beziehen sich auch auf die negativen Meniskuslinsen, die zu beiden Seiten der Blende angeordnet sind, und sie dienen dazu, die Aberrationen gut auszugleichen, indem die Brechkräfte der negativen Meniskuslinsen schwach gemacht werden. Wenn f[tief]a und/oder f[tief]b in diesen Bedingungen die oberen Grenzwerte überschreiten, werden die Brechkräfte der negativen Meniskuslinsen zu schwach, und es wird insbesondere die Korrektur der sphärischen Aberration unzureichend. Wenn f[tief]a und/oder f[tief]b kleiner werden als ihre unteren Grenzwerte, werden die Brechkräfte der negativen Meniskuslinsen zu stark. Als Ergebnis davon werden insbesondere außeraxiale Aberrationen, wie Astigmatismus und insbesondere

Koma in beträchtlichem Umfang verursacht, und es wird unmöglich, dies durch andere Linsen zu korrigieren.

Die Bedingungen (5) und (6) beziehen sich auf die Brechkräfte der konvexen Oberfläche auf der Außenseite der positiven Meniskuslinsen, die das dritte bzw. sechste Linsenglied bilden. Bezüglich dieser konvexen Oberflächen besteht die Tendenz, daß ihre Krümmungsradien groß werden. Wenn jedoch die Krümmungsradien groß werden, werden in beträchtlichem Umfang sphärische Aberrationen verursacht, und es wird unmöglich, diese durch andere Linsen zu korrigieren. Wenn in den Bedingungen (5) und (6)

r[tief]c

____________

n[tief]c - 1

und/oder

r[tief]d

____________

n[tief]d - 1

die oberen Grenzwerte überschreitet, werden die Brechkräfte der konvexen Oberflächen schwach, und dies ist vorteilhaft für die Verhinderung sphärischer Aberration. Es wird jedoch unmöglich, die anderen Aberrationen, wie Astigmatismus, Koma usw. gut zu korrigieren. Wenn

r[tief]c

____________

n[tief]c - 1

und/oder

r[tief]d

____________

n[tief]d - 1

kleiner werden als ihre unteren Grenzwerte, werden die Brechkräfte der konvexen Oberflächen zu stark, und die Krümmungsradien der konvexen Oberflächen werden zu klein. Infolgedessen wird in beträchtlichem Umfang sphärische Aberration verursacht, und es wird unmöglich, diese durch die anderen Linsen zu korrigieren.

Die Bedingung (7) betrifft den Ausgleich der Brechkräfte der Front- und hinteren Linsengruppe. Nach der vorliegenden Erfindung ist es beabsichtigt, insbesondere die hintere Linsengruppe kompakt auszubilden und daher ist es unmöglich, viele Linsen in der hinteren Linsengruppe vorzusehen. Infolgedessen ist es notwendig, die Brechkraft der hinteren Linsengruppe groß zu machen. Wenn jedoch die Brechkraft der hinteren Linsengruppe zu groß gemacht wird, tritt eine beträchtliche Differenz zwischen den Brechkräften der Front- und der hinteren Linsengruppe auf. Hierdurch werden asymmetrische Aberrationen und Verzeichnung verursacht, und es wird unmöglich, die Aberrationen des Linsensystems als Ganzes gut auszugleichen. Die Bedingung (7) beruht auf folgender Überlegung. Wenn f[tief]I/f[tief]II in der Bedingung (7) den oberen Grenzwert überschreitet, wird die Brechkraft der hinteren Linsengruppe zu groß, und es wird notwendig, die Brechkräfte der entsprechenden Linsenoberflächen in der hinteren Linsengruppe groß zu machen. Dadurch werden beträchtliche Aberrationen verursacht, und es wird unmöglich, diese gut zu korrigieren. Wenn f[tief]I/f[tief]II kleiner als der untere Grenzwert wird, wird die Brechkraft der Frontlinsengruppe zu groß, und es wird unmöglich, die Aberrationen des Objektivs als Ganzes günstig auszugleichen. Insbesondere wird es unmöglich, die Verzeichnung gut zu korrigieren.

Darüber hinaus läßt sich das Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen Vergrößerungen innerhalb eines vorgegebenen Vergrößerungsbereiches verwenden. Wenn jedoch das Objektiv bei einer anderen als der Nennvergrößerung verwendet wird, insbesondere bei einer Vergrößerung, die beträchtlich von dem Nennwert abweicht, werden die Aberrationen wesentlich größer. Daher sind bei den Vergrößerungsobjektiven nach der vorliegenden Erfindung einige Linsen axial verschiebbar angeordnet, um eine solche Vergrößerung der Aberrationen zu verhindern.

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

Es zeigen

Fig. 1 bis 5 schematische Schnittansichten von Vergrößerungsobjektiven nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6A, 6B, 6C und 6D Korrekturkurven des Vergrößerungsobjektivs 1,

Fig. 7A, 7B, 7C und 7D Korrekturkurven des Vergrößerungsobjektivs 2,

Fig. 8A, 8B, 8C und 8D Korrekturkurven des Vergrößerungsobjektivs 3,

Fig. 9A, 9B, 9C und 9D Korrekturkurven des Vergrößerungsobjektivs 4,

Fig. 10A, 10B, 10C und 10D Korrekturkurven des Vergrößerungsobjektivs 5,

Fig. 11A und 11B sphärische Aberration und Astigmatismus vor der Korrektur, wenn das Vergrößerungsobjektiv 4 bei einer anderen als der Nennvergrößerung verwendet wird und

Fig. 12A, 12B sphärische Aberration und Astigmatismus nach der Korrektur, wenn das Vergrößerungsobjektiv 4 bei einer anderen Vergrößerung als der Nennvergrößerung verwendet wird.

Das Vergrößerungsobjektiv 1 weist die nachstehend in der Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 1

Fortsetzung

Das Vergrößerungsobjektiv 2 weist die nachstehend in der Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 2

Das Vergrößerungsobjektiv 3 weist die nachstehend in der Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 3

Das Vergrößerungsobjektiv 4 weist die nachstehend in der Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 4

Fortsetzung

Das Vergrößerungsobjektiv 5 weist die nachstehend in der Tabelle 5 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 5

Darin bezeichnen:

r[tief]1, r[tief]2, die Krümmungsradien der entsprechenden Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2, die Dicken der entsprechenden Linsen bzw. Zwischenräume zwischen den Linsen,

n[tief]1, n[tief]2, die Brechungsindizes der Linsen und

kleines Ny[tief]1, kleines Ny[tief]2, die Abbe-Zahlen der Linsen.

Die numerischen Werte bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen sind Werte für Vierfachvergrößerung, welches die Nennvergrößerung der Ausführungsbeispiele ist. Das Vergrößerungsobjektiv 1 hat den in Fig. 1 dargestellten Aufbau. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist in diesem Vergrößerungsobjektiv 1 das dritte Linsenglied eine positive Meniskuslinse, das vierte Linsenglied eine gekittete Doppellinse, das fünfte Linsenglied eine negative Meniskuslinse und das sechste Linsenglied eine positive Meniskuslinse. Daher entsprechen n[tief]a, n[tief]b, f[tief]a, f[tief]b, r[tief]c, r[tief]d, n[tief]c und n[tief]d jeweils n[tief]5, n[tief]6, f[tief]5, f[tief]6, r[tief]5, r[tief]13, n[tief]3 und n[tief]7. Das Vergrößerungsobjektiv 2 hat den in Fig. 2 dargestellten Aufbau. Dabei sind das dritte bis sechste Linsenglied alles Einzellinsen. Daher entsprechen n[tief]a, n[tief]b, f[tief]a, f[tief]b, r[tief]c, r[tief]d, n[tief]c und n[tief]d jeweils n[tief]4, n[tief]5, f[tief]4, f[tief]5, r[tief]5, r[tief]12, n[tief]3 und n[tief]6. Das Vergrößerungsobjektiv 3 hat den in Fig. 3 dargestellten Aufbau. Dabei ist nur das fünfte Linsenglied ein Kittglied und alle anderen Linsenglieder sind Einzellinsen. Daher entspricht n[tief]a, n[tief]b, f[tief]a, f[tief]b, n[tief]c, n[tief]d, r[tief]c und r[tief]d jeweils n[tief]4, n[tief]5, f[tief]4, f[tief]5, n[tief]3, n[tief]7, r[tief]5 und r[tief]13. Das Vergrößerungsobjektiv 4 hat den in Fig. 4 gezeigten Aufbau, bei dem nur das dritte Linsenglied ein Kittglied ist und alle anderen Linsenglieder Einzellinsen. Daher entspricht n[tief]a, n[tief]b, f[tief]a, f[tief]b, n[tief]c, n[tief]d, r[tief]c und r[tief]d jeweils n[tief]5, n[tief]6, f[tief]5, f[tief]6, n[tief]3, n[tief]7, r[tief]5 und r[tief]13. Das Vergrößerungsobjektiv 5 hat den in Fig. 5 dargestellten Aufbau, bei dem das dritte und fünfte Linsenglied gekittete Doppellinsen sind und die anderen Linsenglieder Einzellinsen. Daher entspricht n[tief]a, n[tief]b, f[tief]a, f[tief]b, n[tief]c, n[tief]d, r[tief]c und r[tief]d jeweils n[tief]5, n[tief]6, f[tief]5, f[tief]6, n[tief]3, n[tief]8, r[tief]5 und r[tief]14.

Wie bereits erwähnt, ist das Vergrößerungsobjektiv nach der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß es Aberrationen zu korrigieren gestattet, die verstärkt werden, wenn Aufnahmen mit anderen als der Nennvergrößerung gemacht werden, indem eine vorgegebene Linse oder mehrere Linsen entlang der optischen Achse verschoben werden. Als ein Beispiel für diese Korrektur werden konkrete numerische Werte bezüglich des Vergrößerungsobjektivs 4 angegeben. Das heißt, beim Vergrößerungsobjektiv 4 ist es möglich, die obenerwähnten Aberrationen durch Bewegung des fünften Linsengliedes, das direkt hinter der Blende an dieser, d.h. zur Gegenstandsseite gerichtet, angeordnet ist, zu korrigieren, wenn die Vergrößerung stärker wird. Wenn die Stellung des fünften Linsengliedes bei siebenfacher Vergrößerung durch den Luftabstand vor und hinter dem fünften Linsenglied ausgedrückt wird, ist d[tief]9 = 24,438 und d[tief]11 = 0,837. Der Korrekturzustand der Aberrationen in diesem Fall ist aus Fig. 11A und 11B sowie Fig. 12A und 12B ersichtlich. Das heißt, Fig. 11A und 11B zeigen jeweils die sphärische Aberration und den Astigmatismus des Vergrößerungsobjektivs 4, wenn die Vergrößerung 7X beträgt und das fünfte Linsenglied nicht bewegt ist, d.h. vor der Korrektur. Demgegenüber zeigen die Fig. 12A und 12B sphärische Aberration und Astigmatismus des Vergrößerungsobjektivs 4, wenn die Vergrößerung 7X beträgt und das fünfte Linsenglied bewegt ist, d.h. nach der Korrektur.

Claims

1. Objektiv vom abgewandelten Gauss-Typ mit einer Frontlinsengruppe und einer hinteren Linsengruppe aus zur Blende hohlen Menisken, wobei die um die Blende angeordneten Menisken negative Brennkraft und die übrigen Menisken positive Brennkraft haben, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 1

2. Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 2

Fortsetzung

3. Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 3

4. Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 4

5. Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 5

Fortsetzung