DE2532787B2

DE2532787B2 - Objektiv fuer bildplatten

Info

Publication number: DE2532787B2
Application number: DE19752532787
Authority: DE
Inventors: Toshimichi Dipl Ing Sagamihara Tokio Koizumi (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1974-07-22
Filing date: 1975-07-22
Publication date: 1977-09-01
Also published as: DE7523360U; JPS5244209B2; US4029398A; DE2532787C3; DE2532787A1; JPS5118557A

Description

lh = 1,77S6I
ιι_λ = 1,49668

-·, - 25,7

.s = 25,7

ι·., = 65,0

/= l /i = -35 χ Ν.Λ. = 0,4
WD = 0.099 Σ P = 0,146 /, = 113

worin η bis r₄ die Krümmungsradien der Linsen, d\ bis d» die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände der Linsen, Πι, n₂ und n₃ die Brechungsindizes der Linsen für die Wellenlänge 632,8 nm, vi, V₂ und v₃ die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linie, f die Brennweite des Objektivs, β die Vergrößerung, N. A. die numerische Apertur, WD den Arbeitsabstand, Σ P die Petzval-Summe und Λ die Brennweite des Vordergliedes bezeichnen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv für Bildplatten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Als Objektive für Bildplatten verwendete man zunächst Mikroskopobjektive. Es ist bekannt, eine halbkugelförmige Linse als Frontglied in einem Mikroskopobjektiv zu verwenden (A. Gleichen, Lehrbuch der geometrischen Optik, Leipzig und Berlin, 1902, Seiten 386 und 387).

Es ist weiter bekannt, bei größeren Aperturen Kittglieder aus einer negativen und einer positiven Linse zu verwenden (K.. M i c h e I: Die Grundsätze der Theorie des Mikroskops, Stuttgart 1964, Seiten 194-195).

Bei Objektiven, die in Wiedergabesystemen für Bildplatten verwendet werden, ist es nötig, ein Auflösungsvermögen von 1 μ und eine numerische Apertur von N. A. von 0,35 oder mehr zu garantieren, da das Objektiv sehr kleine, mit hoher Dichte gespeicherte Details abbilden muß. Anders wie allgemein bei Mikroskopobjektiven wird bei Objektiven für Bildplatten nicht durch ein Okuku beobachtet, sondern das von dem Objektiv erzeugte Bild wird von einem lichtempfindlichen Element aufgenommen. Daher hat die Abbildungsleistung des Objektivs beträchtlichen Einfluß auf die Güte des Wiedergabesystems. Darüber hinaus muß das Objektiv· Kompakt nein, leicht ii.i Gewicht und niedrig im Preis und i-iv eine automatische 1 okussierung geeignet sein

Objekte für Bildplatten situ! :tp allgemeine:' zur Benut/uiUT mit monochromatischem Ι.κΉ. (beispielsweise A = 632,ii nm) vorgesehen. Wenn der Durchlaßgrad Viii" ^! ic hl de; !'-et reifenden Wellenlänge hoe!' is; dient dies der Rlhni^erung des ¹Vi ;!."■ Ve¹' dirkum: ,.. Signale de-> Detektors ai::'.,v encer Ra-'.-Jiens ,'·. F.iv.ielun;: eitles In-her ■■· --!ll.i'.U:i" ide . ist es
notwendig, entweder eine \c\\v -ehiciitcnant"■;-t'
.Ti-ii-.M-.ii :! 11 f ilen I.insenoheniiichcii voivu.-· iv:· ■ ·;

Zahl der das Objektiv bildenden Linsen so klein wie möglich zu halten. Im Hinblick auf die obenerwähnten weiteren Erfordernisse, wie niedriger Preis und leichtes Gewicht, ist es zweckmäßig, die Zahl der das Objektiv bildenden Linsen so klein wie möglich zu halten.

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.

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

Wie F i g. 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 etwas kleiner als der Krümmungsradius ihrer konvexen Oberfläche ist), deren plane Oberfläche dem Objektiv zugewandt wird und ein hinteres Glied, welches ein Kittglied aus einer negativen und einer positiven Linse ist.

Bei der Entwicklung des Objektivs für Bildplatten ist von den folgenden Bedingungen ausgegangen worden, in denen f die Brennweite des Objektivs, i\ die Brennweite des Vordergliedes, ο den Krümmungsradius der Oberfläche auf der Bildseite des Vordergliedes, r₄ den Krümmungsradius der Kittfläche des hinteren Gliedes, d\ die Dicke des Vordergliedes, t/j den Luftabstand zwischen dem Vorderglied und dem hinteren Glied und ni und n\ jeweils die Brechungsindizes der entsprechenden Linsen des hinteren Gliedes bezeichnen.

1.2	(D
2\	(2)
>h	(3)
1,1	(4)
I ;	(5)
'■5 2./,//ä 0,85.
s MM, ^ ι.
-- ii., 1 0.2.
> rJ/^0.82,
5 J₂// ä 0,4 .

•he: verWenn in dem Linsensystem dieser Ausbildung der Brechungsindex /ii der das Vorderglied bildenden Einzellinsen vor, einem niedrigen Brechungsindex auf einen hohen Brechungsindex geändert wird, wobei die Brechkraft des Objektivs auf einem bestimmten Wert gehalten wird, wird der Betrag |r>| des Krümmungsradius der das Voderglied bildenden Einzellinse groß, und infolgedessen wird eine Unterkorrektion der sphätischen 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 Apertur N. A. größer zu tüiiel. ii. wenn der Breehungsinilex des Vordergliedes größer gemacht wird. Darüber Ipei ms ist dies auch ■'■'.,halb vorteilhaf; für die Beiuil. ung, da der Arheitsah si.ind in diesem lall auch großer v. ird.

Das obenerwähnte korrektur el.:''r.·η hai jedoch eine besiin^ine Grenze im lall «.'ines I .nisenss sti. ms, das eine ■ !eine ■'■.·:/.ii! von linsen l'esitzi. wie das Lins'.nsysu'rn ΐ,,κ i· der \orhes.'.c;kie;: !'.rlindung und die lleivk'he. in denen Bildfehler, die von dem Yorderghed ' e:".ir:,achi .».erde¹;, d:i: ;ii Δ.\:. hintere (Mied korrigier! !en kor;vü. ά erden uaeh^-.-ucM,! diskutiert.

Zuerst ist es notwendig, für die das Vordergücd bildende Einzellinse das Verhältnis /wischen der Linsendicke d\ der Vordcrlinse und dem Krümmungsradius ο der bildseiligen konvexen Oberfläche dieser Linse zu wählen, und die Brechkraft der Linse, innerhalb der durch die zuvor erwähnten Bedingungen (1) und (2) gegebenen Bereiche zu wählen, um auf diese Weise sicherzustellen, daß das Objektiv einfach und billig herzustellen ist und um eine gute Korrektion der sphärischen Aberration zu erhalten. Wenn das Verhältnis von |r₂| zu d\ in der Bedingung (1) kleiner wird, wird die das Vorderglied bildende 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 f\ klein, d. h. f\/f<0,S5. Dies gilt für Gläser mit beliebigem Brechungsindex. Darüber hinaus wird die Herstellung der Linse schwierig, und die Produktionskosten sind beträchtlich höher. Wenn das Verhältnis |ri|/c/i > 2 wird, wird f\/f> 1,25. In diesem Fall ist es nicht schwierig, die Linse herzustellen. Jedoch wird im zonalen Bereich die sphärische Aberation unterkorrigiert. Wenn versucht wird, die sphärische Aberation zu korrigieren, wird es nötig, den Krümmungsradius r₄ der Kittfläche des hinteren Linsengliedes klein zu machen. Infolgedessen kann die sphärische Aberration nicht zufriedenstellend korrigiert werden, selbst wenn die Differenz der Brechungsindizes der beiden Linsen, die das hintere Glied bilden, groß gemacht wird, so daß

n.>-n)> 0,2

Um das Objektiv so auszubilden, daß die sphärische Aberration leicht in der oben beschriebenen Weise korrigiert werden kann und daß der Krümmungsradius Γ4 der Kittflächc des hinteren Linsengüedcs so gewählt wird, daß es nicht schwierig ist, dieses l.insenglied herzustellen, ist es notwendig, das Verhältnis zwischen der Dicke c/i und den Krümmungsradius ο der das Vorderglied bildenden Einzellinse so zu wählen, daß

2>r./c/, > 1
und die Brechkraft des vorderen Gliedes in dem Bereich

zu wählen.

Wenn die Differenz n>- iu der Brechungsindizcs der Linse, die das hintere G Lied bilden, kleiner als 0,2 gewählt wird, kann die von dem Vordergücd verursach te sphärische Aberration nicht genügend korrigiert werden, falls nicht der Krümmungsradius r.\ der Kindliche äußerst klein gemacht werden kann. Wenn jedoch ία sehr klein gemacht wird, wird die Herstellung der Linse schwierig, und die Kosten der Herstellung steigen. Wenn der Krümmungsradius i\ der Kittfläche des hinteren Linsengliedes so gewühlt wird, daß die nedingung n/f>\,\ erfüllt ist, wird es unmöglich, die von dem Vorderglied verursachte sphärische Aberration zufriedenstellend /ti korrigieren und infolgedessen ist eine Unterkorrektion des Linsensystems als Ganzes gegeben. Wenn jedoch bezüglich des Krümmungsradius /•■i

wird, wird die sphiirisi'hi; Aberration in dem Uandab schnitt iiberkorrigieri. Wenn daher r\lf größer oder kleiner als der obere oder untere Grenzwert des durch die Bedingung (4) gegebenen Bereiches wird, ist es unmöglich, die sphärische Aberration günstig z.u korrigieren.

Der l.uftubstand d: /wischen ilem Vurderglied und dem hinteren Glied ist von der Sinusbedingung und der s Korrektur des Astigmatismus abhängig. Wenn </>//'> 1 wird, ist die Sinusbedingung unterkorrigiert. Wenn d;/f< 0.4 wird, ist der Astigmatismus groll Die Bedingung (5), d. h.

1>dV/">0,4

dient zum Ausgleich dieser Bildfehler.

Für Bildplatten wird im allgemeinen bei der

Wiedergabe monochromatisches Licht verwendet (λ = 632,8 nm). Wenn jedoch das Objektiv nach der

is vorliegenden Erfindung mit Licht von zwei oder mehr Farben benutzt wird, ist es auch möglich, günstig die chromatische Aberration zu korrigieren, vorausgesetzt,

daß die Abbe-Zahlen der Linsen des Objektivs entsprechend den Ungleichungen i»iä50, i'>ä40 und Vi ^ 50 gewählt werden.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine schematische Schnittansicht der Objektive nach der vorliegenden Erfindung,
2s Fig.2A, B, C, D die Fehlerkurven des Objektivs I, F i g. 3A, B, C, D die Fehlerkurvcn des Objektivs 2,
F i g. 4A, B, C, D die Fehlerkurven des Objektivs 3,
F i g. 5A, B, C, D die Fehlerkurven des Objektivs 4,
F i g. 6A, B, C, D die Fehlerkurven des Objektivs 5.

Das Objektiv 1 weist die in der nachfolgenden Tabelle I aufgerührten numerischen Daten auf.

Tabelle I

<Ί 0.372 κ, ..-, 1.51402 .-, 04.1

r_: -0.524
.,„ </, -· O.S32

r, 1.042

<(> 0.151 ,ι, 1,77SOI ,·., 25.7

/4 0.851)
,, <'.i 0.305 ii, 1,4XM)I r, 70.1

»'s 1.555

./ I ι·¹ 35 > Ν.Λ. 0.33

Wl) 0.103 2 l> (),l')02 /, 1,02

ν Das Objektiv 2 weis! die in der nachfolgend!.
Tabelle 2 aufgerührten numerischen Dalcn auf.

Tabelle 2

^SS 'V '

'Ί 0,372 „, 1,50071 ,·, M>.2

i\ O,54⁽)

<Λ 0.¹)00

"" r, 1,032

<l.\ 0.145 u, 1,77SOI ,·, 25.7

r, 0.805

''₄ 0,301 μ, 1.4S0OI ,■,, 70.1

<-> >\ 1.032

/ I /; 35x Ν.Λ. 0.35

Wl) 0.(WO v/» () IKK /, 0< >7

Das Objektiv 3 weist die in der nachfolgenden ibelle 3 aufgeführten numerischen Daten auf.

Tabelle 3

</, =■-- 0.562 κ, ■=■■ 1,61655 .·, -:■ 36,3

r, 0,693

cL 0,655

rj - 1,944

i/₃ = 0,142 M₂ = 1,77861 ι·₂ - 25,7

r₄ = 0,95

d₄ = 0,304 H₃ = 1,49668 .·, = 65,0

r₅ = - K62

/= 1 ,( = -35x N. A. = 0,37 WD = 0,102 2P = 0.165 / = 1,12

Das Objektiv 4 weist die in der nachfolgenden :o fabcllc 4 aufgeführten numerischen Daten auf.

Das Objektiv 5 weist die in der nachfolgenden Tabelle 5 aufueführten numerischen Daten auf.

"Tabelle 5

'i '
ι/, == 0,758
r₂ ^ - 0,878
d₂ = 0,606
r, = 2.07
d₂ = 0,149
r₄ = 1,004
d₄ = 0,305
r₅ = - 2.029

/= ι

WD = 0,099

"2 =

1,77861

1.77861 1.49668

■■, -■■. 25,7

1₂ = 25.7

1₃ - 65.0

it = -35 χ N. A. ^ 0.4 Σ P = 0,!46 /, = 1,13

Tabelle 4

r, = χ (/, = 0.731 r, - -0,831 (Z₂ = 0,577 r, ^ 2,007 ä_s = 0,135 r₄ 0,986 d₄ = 0,308 r_s = -- 1,969

WD

:t I - 0.098

H₁ ^ 1,72309 ι·, - 28,5

H, ■= 1,77861 ι·, - 25,7 n, r-. 1,49668 ι·, - 65,0

35 χ N. A. 0,38 Σ Ρ -Ο,ι 51 /, 1,15 In den Tabellen bezeichnen r_t bis r₅ die Krümmungs-

:f, radien der Oberflächen der entsprechenden Linsen, d\ bis ώ, die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen.ni, ni und Πϊ die !Brechungsindizes der Linsen bei der Wellenlänge 632,8 nm, vi, v? und vj die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linie,

.ν» ( die Brennweite des Objektivs, β die Vergrößerung,

N. A. die numerische Aperlur, WD den Arbeitsabstand.

ΣΡ die Petzvalsumme und f\ die Brennweite des Vordergliedes.

Wie oben erwähnt und an Hand der Objekte 1 bis 5 ^ ersichtlich, besitzen die erfindungsgemäßen Objektive für Bildplatten bei kleiner Linsenzahl geringe Ausmaße und leichtes Gewicht.

Hier/u 3 IMaIt /cichnunucn

Claims

Patentansprüche:

1. Objektiv für Bildplatten aus zwei Linsenglie dern mit einer fast halbkugelförmigen Linse mit objektseitig ebener Begrenzungsfläche als Vorderglied und einem Kittglied mit einer positiven und einer negativen Linse als hinteres Linsenglied, gekennzeichnet durch die in der nachste henden Tabelle aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 1

₍/, = 0.372 H₁ ■■=■ 1,51462 r, = 64.1 '5

c, = - 0,524

(I₁ = 0.832

r, = 1.642

</, = 0.151 tu -=-~ 1.77X61 v₂ =-- 25.7 μ

c₄ = 0,859

ί/₄ = 0.305 π₃ = 1.4X601 ι·₃ - 70.1

ι\ = - 1,555

/"= 1 ,·; = -35 χ Ν.Λ. = 0.33 ,,

WD = 0.103 2 P = 0,1902 ./,= 1.02

worin Γ\ bis r* die Krümmungsradien der Linsen, d\ bis d_t die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände der y> Linsen, n_u n₂ und /Jj die Brechungsindizes der Linsen für die Wellenlänge 632,8 mn, ν ι, Vj, im die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die c/-Linie, f die Brennweite des Objektivs, β die Vergrößerung, N. A. die numerische Apertur, WD ts den Arbeitsabstand, Σ P die Petzval-Summe und /, die Brennweite des Vordergliedes bezeichnen.

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

Tabelle 1

(/, ^:= 0.372 H₁ = 1.56671 ,·, - 56.2

,·, :,, - 0,549

ih '--■ 0.906

c, -■- 1,632

ί(, -- 0.145 /I₂ = 1.77X61 ,■-, = 25.7

C₄ - 0.865

IU - 0.301 H₃ = 1.4X601 ,·., 70.1

c_s ^ - 1.632

/' = 1 ,; --- - 35 χ Ν. Λ. - 0.35 WD ~-: 0.096 Σ Ρ 0.1 SX /, ^ 0.97

worin /ι bis η die Krümmungsradien der I ι-λιίι, J-. bis (7, die Dicken der Linsen b/w. LuftabsUinde der Linsen, n,, n_: und ii.die Hrecluingsindizes der Linsen für die Wellenlänge o32,8 mn, r. )\- und r_: die Abbe-Zahlen der enisprechenden l.ir: .'ι nr Ji·.-(/•Linie, /' die Brennweite des Objekuvs,. ,>' Δ . Ver'irroßening, N. A. die numerische Aperuir. W^:"; den Arbeitsabstand, i" /¹CUe Pel/vai-Siüiime liiul / die Brennweite des Vorderyliedcs be/oielmei'.

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

Tabelle 3

c, = -ι,

ί/, = 0,562 /ι, = 1,61655 .·, = 36.3

C₂ = - 0.693

ι/, = 0.655

C₃ = 1,944

ί/, = 0,142 /ι, =■ 1.77861 ·.■·, = 25,7

C₄ = 0.95

₍/₄ = 0,304 H₃ = 1.49668 ,■_, = 65.0

C, = - 1,62

/'= 1 /J = -35 χ N. Λ. = 0,37
WD = 0.102 ΣΡ = 0.165 /' = 1.12

worin λ bis r.₍ die Krümmungsradien der Linsen, d\ bis c/4 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände der Linsen, /;,, rii und ni die Brechungsindizes der Linsen für die Wellenlängen 632,8 um, V\, ν2 und v-, die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen für die d-Linte, f die Brennweite des Objektivs, β die Vergrößerung, N. A. die numerische Apertur, WD den Arbeitsabstand, Σ /'die Petzval-Summe und /Ί die Brennweite des Vordergliedes bezeichnen.

4. Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruchs L gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 4

(Z₁ = 0.731 π, = 1.723(W ,·, ^ 28,5

C₂ = -0.831

(Z₂ = 0.577

C₃ = 2.007

ί/, = 0.135 H₂ ■■·= 1,77X61 ,·₂ = 25.7

C₄ = 0.9X6

(Z₄ = 0.308 H₃ == 1,49668 ι·₃ - 65.0

,-, = - 1.469

/= 1 ,; = 35 χ N. A. = 0,38
WD = 0.(WX Σ Ρ - 0.151 /, = 1.15

worin r, bis α die Krümmungsradien der Linsen, d\ bis dt die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände der Linsen /)|, i>: und iu die Brechungsindi/es der Linsen für die Wellenlänge 632.8 mn, i»>, v_> und v-, die Abbe-Zahlen der cnts[n echenden Linsen für die J-I.inie, f die Brennweite des Objektivs, β die Vergrößerung, N. A. die numerische Apertur. WD den Arbeitsabstand, ' /' die Petzval-Summe und f\ die Brennweite ties Vurdergüedes bezeichnen.

S. Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruchs I gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle :'i aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 5

r, = ί
«/, = D.75K
,·, = - 0,878
,/" = 0,606
r~ = 2,07
rf, = 0,149
,·₄ = 1,004
,/₄ = 0.305
,·, = - 2.029

ii, = 1,77861