DE3325478C2

DE3325478C2 - Varioobjektiv zur Abbildung zwischen endlich entfernten, konjugierten Ebenen

Info

Publication number: DE3325478C2
Application number: DE3325478A
Authority: DE
Inventors: Nagayoshi Ohmiya Saitama Hirano
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1983-07-14
Publication date: 1985-11-28
Also published as: JPS6358323B2; GB8318811D0; US4514049A; GB2130394A; GB2130394B; JPS5961814A; DE3325478A1

Abstract

Ein Zoom-Linsensystem, beispielsweise zur Verwendung als Kopierlinse, weist erste bis sechste Elemente auf, die in dieser Reihenfolge von vorn nach hinten mit einer zwischen dem dritten und vierten Element angeordneten Blende vorgesehen sind. Das erste Element ist eine nach vorn konvexe Sammellinse und das zweite Element eine nach vorn konkave Zerstreuungslinse. Das erste und das zweite Element bilden zusammen eine erste unbewegliche Linsengruppe mit negativer Brechkraft. Das dritte Element ist eine Sammellinse und bildet eine erste bewegbare Linse. Die sechsten, fünften und vierten Elemente sind ein umgekehrtes Doppel der ersten, zweiten und dritten Elemente. Das vierte Element bildet eine zweite bewegbare Linse, und das fünfte und sechste Element bilden zusammen eine zweite unbewegliche Linsengruppe. Das Linsensystem ist axial als Einheit zwischen festgelegten Bild- und Objektebenen bewegbar. Die erste und zweite bewegbare Linse sind in Abhängigkeit von der axialen Bewegung des gesamten Linsensystems zur Änderung der Bildvergrößerung axial bewegbar. Die folgenden drei Bedingungen sind erfüllt: (1) 0,4 < fV/f1,0 < 0,61 (2) -0,55 <fV/r5 = fV/-r9 < 0,3 (3) 0,72 < d9/d4 < 0,39 wobei fV die Brennweite der bewegbaren Linsen ist, f1,0 die Brennweite des gesamten Linsensystems bei Einstellung auf einfache Vergrößerung ist, r5 und r9 jeweils die Krümmungsradien der auf die unbeweglichen Linsengruppen weisenden Oberflächen der bewegbaren ...

Description

wobei JV die Brennweite der bewegbaren Linsen ist,/_1>0 die Brennweite des gesamten Linsensystems bei Einstellung auf einfache Vergrößerung ist, r₅ und ^jeweils die Krümmungsradien der auf die unbeweglichen Linsengruppen weisenden Oberflächen der bewegbaren Linsen sind, ~d₄ der axiale Abstand zwischen der ersten unbeweglichen Linsengruppe und der ersten beweglichen Linse ist, und ~3₉ den axialen Abstand zwischen der zweiten unbeweglichen Linsengruppe und der zweiten bewegbaren Linse ist Bei dem Varioobjektiv kann die

Bildvergrößerung ohne Änderung der konjugierten Distanz (Objektebene zu Bildebene) variiert werden, indem das gesamte Linsensystem axial bewegt wird und die ersten und zweiten bewegbaren Linsen abhängig von der Bewegung des gesamten Linsensystems bewegt werden.

Bei konventionellen Varioobjektiven werden die Aberrationen der unbeweglichen Gruppe und der bewegbaren Gruppe für dieselbe Anwendung unabhängig voneinander korrigiert, und demgemäß wird die Zahl von Lin-

sen kennzeichnenderweise vergrößert, wodurch die Gesamtgröße des Systems beträchtlich wird.

Andererseits weisen bei dem Linsensystem der Erfindung die vordere Seitenhälfte und die hintere Seitenhälfte, die einander gegenüberliegend mit der dazwischen angeordneten Blende vorgesehen sind, ein Triplet-Typ-System mit einer Positiv-Negativ-Positiv-Brechkraftanordnung auf, in dem die sphärische Aberration,

die Bildoberfiächeneigenschaften und die chromatische Aberration mit einer minimalen Zahl von Linsen behandelt werden kann. Hierdurch läßt sich leicht eine hervorragende Leistungsfähigkeit des gesamten Linsensyslems insgesamt einschließlich der bewegbaren und unbeweglichen Linsengruppen erreichen. Weiterhin kann durch Hinzusetzen der oben definierten Bedingungen 1, 2 und 3 das ganze Varioobjektiv kompakt ausgebildet werden. Beispielsweise ist die Gesamtlänge des Linsensystems nicht länger als 0,4 xyj_i0, wobei/] ₀ die s Brennweite bei einfacher Vergrößerung darstellt. Gleichzeitig können die Aberrationen gut über den gesamten Variationsbereich der Bildvergrößerung korrigiert werden.

Die Bedingungen 1 und 2 müssen durch die bewegbaren Gruppen erfüllt werden. Da das Varioobjektiv aus sechs Elementen besteht und jede bewegbare Gruppe aus einer einzelnen Sammellinse besteht, hängt die Leistungsfähigkeit des ganzen Linsensystems hauptsächlich von der Brechkraftverteilung ab, die jeder Linsengruppe verliehen worden ist. Insbesondere sind die Brechkraft der bewegbaren Linse und die Verteilung der Brechkrafl zwischen der Vorder- und Hinterseite jeder beweglichen Linse von Bedeutung, um die Gesamtgröße des ganzen Linsensystems kompakt auszubilden und die Schwankung der Aberrationen bei Änderung der Bildvergrößerung zu begrenzen.

Der Bedingung 1 muß genügt werden, um das Objektiv kompakt auszubilden. Wenn sich der Wert von /Κ//]_ο der unteren Grenze nähert, kann das gesamte Linsensystem eine kleinere Größe erhalten. Wenn jedoch der Wert von "^r'(f\ts gleich oder kleiner ais die untere Grenze wird, wird die Fluktuation der Bildebene zu groß, um ein Varioobjektiv zu schaffen, das einen großen Feldwinkel besitzt und einen weiten Variationsbereich bei der Bild vergrößerung vorsieht. Wenn andererseits der Wert JV/f_xä gleich oder größer als die obere Grenze wird, wird der Betrag der Bewegung der bewegbaren Linsen groß, und gleichzeitig wird die Brechkraft der unbeweglichen Linsengruppen klein, und demzufolgen kann die Gesamtlänge des Objektivs nicht ausreichend klein ausgebildet werden. Wenn die bewegbaren Linsen der Bedingung 1 genügen, kann das Linsensystem einen Größenänderungsbereich von l,0fach bis 0,615fach vorsehen, ohne die bewegbaren Linsen um eine längere Entfernung als 1% der Brennweite des Linsensystems bei dessen Einstellung auf einfache Vergrößerung zu bewegen. Da überdies jede bewegbare Linse aus einer einzelnen Sammellinse besteht, die innerhalb des Systems angeordnet ist, kann die Bildvergrößerung allein durch Änderung eines Paars sehr leichtgewichtiger Linsen über eine sehr kleine Entfernung verändert werden. Demgemäß kann der Mechanismus zur Bewegung der bewegbaren Linsen sehr vereinfacht und leichtgewichtig sein. Des weiteren kann die Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit vermieden werden, die bei variablen Vergrößerungslinsensystemen aufgrund des Kippens der beweglichen Linsen leicht auftritt.

Die Bedingung 2 betrifft die Schwankung der Bildebene, der Koma und der Verzeichnung. Wenn sich der Wert von /y/r₅ der unteren Grenze nähert, wird die Schwankung der Bildebene kleiner. Wenn der Wert von JVVr_s jedoch gleich oder kleiner als die untere Grenze wird, wird die Wirkung dei konkaven Oberflächen auf die oberen und unteren Lichtbündel stark und läßt die Koma und Verzeichnung auftreten. Obgleich die in gewissem Umfang durch Erhöhung des Brechungsindexes der bewegbaren Linsen begrenzt werden kann, existiert eine Grenze, und es ist nicht günstig. Wenn andererseits der Wert von ß^/r^ gleich oder größer als die obere Grenze wird, wird die Schwankung der Bildebene zu groß, um ein Objektiv mit einem großen Feldwinkel zu realisieren.

Der Bedingung 3 muß genügt werden, um die Bildebene über den gesamten Variationsbereich der Bildvergrößerung zu kontrollieren. In Kopiergeräten oder Photogravursystemen unterscheiden sich die Feldwinkel im allgemeinen bei Vergrößerungen. Dies liegt daran, daß die Vergrößerung des Bildes und des Feldwinkels nach der Größe des Bildes bestimmt werden, die durch die maximale Originalgröße begrenzt ist, wenn die Größe des Bildes verkleinert werden soll, während sie nach der Größe des Originals bestimmt sind, die durch die maximale Bildgröße begrenzt ist, wenn das Bild vergrößert werden soll.

Wenn eine Lösung erzielt werden soll, die die Symmetrie des Objektivs beibehält, kann es unmöglich werden, abhängig von dem Gebrauchszustand eine Lösung zu erhalten, die über den gesamten Variationsbereich der Bildvergrößerung hervorragend ist, weil ein Unterschied in der Bildflächencharakteristik bei Feldwinkeln besteht, die sich mit Vergrößerungen des Bildes ändern. Obgleich dies durch Anordnung von Linsenelementen in asymmetrischer Form vermieden werden kann, ist es nachteilig, daß die Vorzüge nicht genossen werden können, die durch Anordnen der Elemente in symmetrischer Weise erreicht werden. Daher wird gemäß der Erfindung die Bildebene bei jeder Vergrößerung ohne Änderung der axialen Funktion kontrolliert, indem die bewegbaren Linsen bezüglich der Blende in asymmetrischer Weise bewegt werden. Die Bedingung 3 b etrifft die asymmetrische Bewegung der bewegbaren Linsen. _ _

Wenn die bewegbaren Linsen in symmetrischer Weise derart angeordnet sind, daß der Wert von ^9/04 sich der unteren Grenze nähert, wird die Bildebene bei einer zu weit unten liegenden Bedingung auf der Verkleinerungsscite der Vergrößerung in Richtung auf eine obere Bedingung korrigiert, während die Bildebene bei einer zu weit oben liegenden Bedingung auf der Verg£Ößerungsseite der Vergrößerung in Richtung aufeine untere Bedingung korrigiert wird. Wenn der Wert von d^ldt, gleich oder kleiner als die untere Grenze wird, wird die negative Verzeichnung sowohl auf der Verkleinerungsseite als auch auf der Vergrößerungsseite der Vergrößerung zu groß, um das Objektiv bei Kopiergeräten oder Photogravursystemen einzusetzen. Wenn andererseits die bewegbaren Linsen derart asymmetrisch angeordnet sind, daß sich der Wert von d^fd^ der oberen Grenze nähert, wird die Bildebene bei einer zu weit oben liegenden Bedingung auf der Verklemerungsseite der Vergrößerung in Richtung auf eine untere Bedingung korrigiert, während die Bildebene bei einer zu weit unten liegenden Bedingung auf der Vergrößerungsseite der Vergrößerung in Richtung auf eine höher liegende Bedingung korrigiert wird. Wenn der Wert Hg/d^ gleich oder größer als die obere Grenze wird, wird die positive Verzeichnung zu groß, um das Linsensystem für Kopiergeräte oder Photogravursysteme einzusetzen.

Wenn der Wert von üg/d_A bei 1,0 über den gesamten Änderungsbereich der Bildvergrößerung festgelegt ist, wird das Linsensystem gemäß der Erfindung ein vollständig symmetrischer Typ. In diesem Fall kann das Linsensystem als ein optisches Innenspiegelsystem mit variabler Vergrößerung verwendet werden, in dem die Ober-

fläche der Blende als Reflexionsfläche benutzt wird und das Lichtbündel durch die erste unbewegliche Linsengruppe und die erste bewegbare Linse hin und hertritt.

Obglech das bewegbare Innenelement-Typ- Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung beschrieben worden ist, kann eine im ft-esentliclK.il äquivalente Funktion durch ein bewegbares Außenelement-Typ-Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung erreicht werden, in der das dritte und das vierte Element unbeweglich und das erste und zweite Element und das fünfte und sechste Element bewegbar sind, sofern die Grundanordnung der Brechkraft dieselbe ist. Die Erfindung beinhaltet auch ein derartiges bewegbares Außenelement-Typ-Linsensystem.

Wie aus der obigen Beschreibung entnommen werden kann, kann gemäß der Erfindung ein hervorragendes und miniaturisiertes optisches System mit variabler Vergrößerung ohne Herabsetzung der grundsätzlichen ίο Kennzeichen, wie z. B. die numerische Apertur, der Bereichswiiikel, der variable Vergrößerungsbereich und dergleichen unter Verwendung einer minimalen Zahl von Linsen geschaffen werden.

Nachfolgend werden einige Ausbildungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bei jeder Ausbildungsform bezeichnen, r, d, N und ν jeweils die Krümmungsradien der berechneten Flächen, die axialen Luftabstände oder Dicken der Linsen, die Brechungsindices für die Natrium-d-Linie und die Abbe-Zahlen, die von vorn nach hinten mit Indices numeriert sind. In den jeweils zu den Ausführungsformen gehörenden Tabellen wurde bei der dezimalen Schreibweise der Zahlen die amerikanische Schreibweise mit Punkt anstelle eines Kommas beibehalten.

Fig. 1 zeigt die Anordnung von Elementen eines Varioobjektivs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Einstellung auf einfache Vergrößerung. Das Objektiv in dieser Ausführungsform ist in Überein-Stimmung mit der folgenden Tabelle aufgebaut. Die Fi g. 2 bis 5 zeigenjeweils Aberrationskurven für die sphärischen Aberrationen, Astigmatismen und Verzeichnungen bei l,414facher, l,0facher, 0,824facher und 0,615facher Vergrößerung bei der ersten Ausbildungsform.

50

Erste Ausbildungsform

Effektive Blendenzahl (Feff) = 11,2
Brennweite = 324 bis 344
Vergrößerung = -0,615 bis -1,414

r, = 115.270	Ά	= 10.908	N₁ = 1.60311	V₁ =	60.7
r₂ = 190.225	*~di*	= 23.213
r₃ = -140.585	3>	= 3.527	N₂ = 1.61659	V₂ =	36.6
r₄ = 241.266	3.	= 10.380
/j = -908.396	~ds	= 7.771	N₃ = 1.78500	V₃ =	43.7
r₆ = -118.585	d₆	= 8.250
γ_ί - °° (Blende)	*~di*	= 8.250
r₈ = 118.585		= 7.771	Ν_Λ => 1.78500	V₄ =	43.7
r₉ = 908.396	d₉	= 10.380
A₀ = -241.266		= 3.527	W₅ = 1.61659	V₅ =	36.6
r_u = 140.585	3..	= 23.213
A₂ = -190.225	~dn	= 10.908	N₆ = 1.60311	V₆ =	60.7
A₃ = -115.270
Vergrößerung Brennweite halber Feldwinkel (w) dt, Ϊ "7 Bedingung 3 <?₉/<?4 Bedingung 1: Bedingung 2:		-1.414 333.88 14.7° 8.339 6.911 6.911 8.339 1.0 JVZf_x ο = 0.486 JVZr₅ =JVZ-r,	-1.000 344.06 17.1° 7.000 8.250 8.250 7.000 1.0 = -0.198	-0.824 340.83 19.3° 7.418 7.832 7.832 7.418 1.0	-0.615 324.41 17.4° 9.643 5.607 5.607 9.643 1.0

Fig. 6 zeigt die Anordnung der Elemente eines Varioobjektivs gemäß einer zweiten Ausbildungsform der Erfindung mit Einstellung auf einfache Vergrößerung. Das Varioobjektiv dieser Ausführungsfonn ist entsprechend der folgenden Tabelle aufgebaut. Die Figuren 7 bis 10 zeigen jeweils Aberrationskurven für die sphärischen Aberrationen, Astigmatismen und Verzeichnungen bei l,414facher, l,0facher, 0,824facher und 0,615facher Vergrößerung bei der zweiten Ausbildungsform.

Effektive Blendenzahl (Feff) = 11,2 Brennweite = 323 bis 342 Vergrößerung = -1,414 bis -0,615

Zweite Ausbildungsform

r, = 99.693	3.	= 19.440	N₁ = 1.65844	V₁ =	50.8
r₂ = 139.426	d₂	= 9.871
r₃ = - 147.267	d₃	= 4.366	N₂ = 1.61659	V₂ =	36.6
r₄ = 185.729	d<	= 5.190
/j = -7207.246	ds	= 7.563	M, = 1.74400	V₃ =	44.9
r₆ = - 114.174 .		= 6.055
Γ_η = °° (Blende)	*~di*	= 6.055
r_t = 114.174	di	= 7.563	JV₄ = 1.74400	V₄ =	44.9
r, = 7207.246	I₉	= 5.190
/·,„ = - 185.729		= 4.366	JV₅ = 1.61659	V₅ =	36.6
r„ = 147.267	du	= 9.871
r_n = - 139.426		= 19.440	N₆ = 1.65844	V₆ =	50.8
T₁₃ = - 99.693
Vergrößerung Brennweite halber Feldwinkel (w) Bedingung 3 Ii₉Id₁, Bedingung 1: Bedingung 2:		-1.414 332.02 14.8° 6.402 4.843 4.843 6.402 1.0 /V/f_L0 = 0.456 jV/n=fV/-r₉	-1.000 342.13 17.2° 5.190 6.055 6.055 5.190 1.0 = -0.022	-0.824 338.93 19.4° 5.568 5.677 5.677 5.568 1.0	-0.615 322.61 17.5° 7.582 3.663 3.663 7.582 1.0

Fig, 11 zeigt die Anordnung von Elementen eines Varioobjektivs gemäß einer dritten Ausbildungsform der Erfindung mit Einstellung auf einfache Vergrößerung. Das Varioobjektiv dieser Ausbildungsform ist gemäß der folgenden Tabelle konstruiert. Die Figuren 12 bis 15 zeigenjeweils Aberrationskurven fur die sphärischen Aberrationen, Astigmatismen und Verzeichnungen bei l,414facher, l,0facher, 0,824facher und 0,615facher Vergrößerung bei der dritten Ausbildungsform.

Dritte Ausbildungsform

Effektive Blendenzahl (Feff) = 11,2 Brennweite = 324 bis 344 Vergrößerung = -1,414 bis -0,615

η	= 119.353	S₁ = 12.713	JV₁ =	1.60311
	= 215.135	H₁ = 20.758
rz	= -153.704	H₃ = 4.111	JV₂ =	1.60342

V₁ = 60.7

38.0

	Λ = 232.473	-d<	33 25	478	V₃ =	= 44.4	Vierte	Ausbildungsform	/V₁ = 1.65844	V₂ =	50.8
	r_s = -627.611	~ds	= 10.380
	r_B = -125.154	\	= 8.200	N₃ = 1.81550			3,	= 22.723	N₁ = 1.61659		36.6
5	T₁ = <=° (Blende)		= 9.515			= 44.4	*~di*	= 11.427
	r_t = 125.154 T₉ = 627.611	I₉	= 9315		V₅ =	= 38.0		= 5.054
10	r₁₀ = -232.473	^o	= 8.200 = 10.380	TV₄ = 1.81550
	r_n = 153.704	3„	= 4.111	2V₅ = 1.60342	"6 =	= 60.7
15	r,₂ = -215.135	~dn	= 20.758
	T₁₃ = -119.353		= 12.713	2V₆ = 1.60311	-0.824 340.44 19.3° 9.879 10.016 7.932 11.963 1.211	-0.615 324.02 17.4° 12.702 7.193 5.040 14.855 1.170
20	Vergrößerung Brennweite halber Feldwinkel (w) i Bedingung 3 <?₉/<?₄ Bedingung 1: Bedingung 2:					Die folgenden Tabellen zeigen jeweils Varioobjektive gemäß vierter bis sechster Ausbildungsfor men der Erfindung.
25 30		-1.414 333.49 14.8° 12.794 7.101 8.481 11.414 0.892 JVffw = 0.55' W/h =fV/-r	-1.000 343.67 17.1° 10.38Ü 9.515 9.515 10.380 1.0 \ = -0.303
35		Effektive Blendenzahl (Feff) - 11,2 Brennweite = 322 bis 342 Vergrößerung = -1,414 bis -0,615
		T₁ = 115.134
40	T₁ = 184.173
	r₃ =- 147.958

T₆ T₁ Ti

no
η ι

hi

213.061 -1191.611

- 116.524 °ο (Blende)

116.524 1191.611

- 213.061 147.958

- 184.173

- 115.134

-=

~dn =

6.920

8.650

10.380

8.650

6.920

5.054

11.427

22.723

N₃ = 1.74400 V₃ = 44.9

/V₄ = 1.74400 v₄ = 44.9 N₅ = 1.61659 V₅ = 36.6 -TV₆ = 1.65844 V₆ = 50.8

	33	25 478	= 0.506	-0.824	-0.615
Vergrößerung	-1.414	-1.000	(YZr₅ =/VZ-T₉ = -0.145	338.87	322.49
Brennweite	331.93	342.08		19.4°	17.5°
halber Feldwinkel (w)	14.8°	17.2°	7.393	9.911
*ds,*	8.437	6.920	9.907	7.3S9
	8.863	10.380	9.907	7.389
	8.863	10.3S0	7.393	9.911
	8.437	6.920	1.0	1.0
Bedingung 3 dgld^	1.0	1.0
Bedingung 1:	JV/A.0 =
Bedingung 2:

Effektive Blendenzahl (Feff) = 11,2
Brennweite = 323 bis 342
Vergrößerung = -1,0 bis -0,615

r, = 92.764

T₁ = 124.102

r, = - 154.438

r₄ = 168.128

r₅ = 3460.000

r₆ = - 116.975

T₁ = °° (Blende)

Z₈ = 116.975

r₉ - -3460.000

T₁₀ = - 168.128

r„ = 154.438

r_n = - 124.102

λ, = - 92.764

Vergrößerung

Brennweite

halber Feldwinkel (m>)

Bedingung 3 H
Bedingung 1:
Bedingung 2:

Fünfte Ausbildungsform

'ds =

~ds =

dl =

H₉ =

3ii =

d_l2 =

= 18.821 = 9.556 = 4.227 = 5.190 = 8.650 = 6.055 = 6.055 = 8.650 5.190 4.227 9.556 18.821

TV₁ = 1.65844 V₁ = 50.8

= 1.61659 V₂ = 36.6

TV₃ = 1.74400 V₃ = 44.9

1.74400 V₄ = 44.9

1.61659 V₅ = 36.6

N₆ = 1.65844 v₆ = 50.8

-1.000 -0.824 -0.615

342.12 338.91 322.59

17.2° 19.4° 17.5°

5.190 5.550 7.472

6.055 5.695 3.773

5.190 5.550 7.472

1.0 1.0 1.0
fV/Ao = 0.445

/VZr₅ = fV/-r₉ = -0.044

Sechste Ausfuhrungsform

EfTektive Blendenzahl (Feff) = 11,2
Brennweite = 324 bis 344
Vergrößerung = -1,414 bis -0,615

11

	di	33 25	478	V₁ =	60.7
r, = 115.270	d₂	= 10.908	N₁ = 1.60311
r₂ = 190.225	~dz	= 23.213		V₂ =	36.6
r₃ = -140.585	S₄	= 3.527	N₂ = 1.61659
/·„ = 241.266	d₅	= 10.380		V3 =	43.7
r₅ = -908.396	de	= 7.771	N₃ = 1.78500
r₆ = -118.585	di	= 8.250
r_q = °° (Blende)	*d_g*	= 8.250		V₄ =	43.7
r₈ = 118.585	I₉	= 7.771	N₄ = 1.78500
r₉ = 908.396	Άο	= 10.380		V₅ =	36.6
r_l0 = -241.266	*~dn*	= 3.527	ΛΓ₅ = 1.61659
r,i = 140.585	du	= 23.213		V₆ -	60.7
r₁₂ = -190.225		= 10.908	N₆ = 1.60311
/"is = -115.270				-0.824 340.71 19.4° 11.678 6.952 8.676 9.954 0.852	-0.615 324.29 17.5° 14.503 4.127 6.880 11.750 0.810
Vergrößerung Brennweite halber Feldwinkel (w) f *'dl* d₉ Bedingung 3 "B₉Zd₄ Bedingung 1: Bedingung 2:	-1.414 -1.000 333.77 343.94 14.8° 17.1° 12.114 10.380 6.516 8.250 7.207 8.250 11.423 10.380 0.943 1.0 SVff\A = 0.503 /F//5 = fV/-r₉ = -0.190
	Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

12

Claims

Patentansprüche:

1. Varioobjektiv zur Abbildung zwischen endlich entfernten, konjugierten Ebenen, mit einem bezüglich einer Aperturblende symmetrischen Linsenaufbau mit äußeren ortsfesten Linsengruppen und verschiebbaren inneren Linsengruppen für die Brennweitenänderung, wobei das Objektiv als Ganzes zwischen der festen ObjektivVBildebene bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

Effektive Blendenzahl (Feff) = 11,2 Brennweite = 324 bis Vergrößerung = -0,615 bis -1,414

r, = 115.270 di = 10.908 r₂ = 190.225 \ = 23.213 r_} = -140.585 'dz = 3.527 r_A = 241.266 -a* = 10.380 r_s = -908.396 ~ds = 7.771 T₆ = -118.585 -de = 8.250 T₁ = °° (Blende) 'di = 8.250 /g = 118.585 -3s = 7.771 r₉ = 908.396 ?9 = 10.380 λ,ο = -241.266 SlO = 3.527 r„ = 140.585 Sn = 23.213 /■_l2 = -190.225 = 10.908 r,3 = -115.270 Vergrößerung
Brennweite
halber Feldwinkel (w)
I
d₉ -1.414
333.88
14.7°
8.339
6.911
6.911
8.339

JV₁ = 1.60311 v, = 60.7

JV₂ = 1.61659 V₂ = 36.6

N₃ = 1.78500 V₃ = 43.7

N_A = 1.78500 V₄ = 43.7

1.61659 V₅ = 36.6

N₆ = 1.60311 v₆ = 60.7

-1.000 344.06 17.1° 7.000 8.250 8.250 7.000

-0.824 340.83 19.3° 7.418 7.832 7.832 7.418

-0.615 324.41 17.4° 9.643 5.607 5.607 9.643

wobei mit r die jeweiligen Krümmungsradien, mit d die Dicke, bzw. der axiale Luftabstand der Linsen, mit N die Brechungsindices für die Natrium-d-Linie und mit ν die Abbe-Zahlen bezeichnet sind.

2. Varioobjektiv zur Abbildung zwischen endlich entfernten, konjugierten Ebenen, mit einem bezüglich einer Aperturblende symmetrischen Linsenaufbau mit äußeren ortsfesten Linsengruppen und verschiebbaren inneren Linsengruppen für die Brennweitenänderung, wobei das Objektiv als Ganzes zwischen der festen Objektiv-/Bildebene bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

Effektive Blendenzahl (Feff) = 11,2 Brennweite = 323 bis Vergrößerung = -1,414 bis -0,615

r, = 99.693 d_x = 19.440 JV₁ = 1.65844 v, = 50.8

r₂ = 139.426 I₂ = 9.871

/3 = - 147.267 di = 4.366 N₂ = 1.61659 V₂ = 36.6

Λ, = 185.729 d₄ = 5.190

A₅ = -7207.246 d_s = 7.563 A₃ = 1.74400 V₃ = 44.9

/·& = - 114.174

/·₇ = oo (Blende)

r₈ = 114.174

r₉ = 7207.246

r₁₀ = - 185.729

/·„ = 147.267

r_n = - 139.426

/π = - 99.693

Vergrößerung

Brennweite

halber Feldwinkel (w)

d₆ = 6.055

rf₇ = 6.055

rf₈ = 7.563

rf₉ = 5.190

rf,o = 4.366

rf„ = 9.871

I_n = 19.440

-1.414 332.02 14.8° 6.402 4.843 4.843 6.402

JV₄ - 1.74400 V₄ = 44,9

JV₅ = 1.61659 V₅ = 36.6

JV₆ = 1.65844 v₆ = 50.8

-1.000 342.13 17.2° 5.190 6.055 6.055 5.190

-0.824 338.93 19.4° 5.568 5.677 5.677 5.568

-0.615 322.61 17-5° 7.582 3.663 3.663 7.582

wobei mit r die jeweiligen Krümmungsradien, mit d die Dicke, bzw. deraxiale Luftabstand der Linsen, mit N die Brechungsindices für die Natrium-d-Linie und mit ν die Abbe-Zahlen bezeichnet sind.

3. Varioobjektiv zur Abbildung zwischen endlich entfernten, konjugierten Ebenen, mit einem bezüglich einer Aperturblende symmetrischen Linsenaufbau mit äußeren ortsfesten Linsengruppen und verschiebbaren inneren Linsengruppen für die Brennweitenänderung, wobei das Objektiv als Ganzes zwischen der festen ObjektivVBildebene bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

Effektive Blendenzahl (Feff) = 11,2
Brennweite = 324 bis 344
Vergrößerung = -1,414 bis -0,615

/Ί = 119.353

r₂ = 215.135

r₃ = -153.704

r_A = 232.473

/5 = -627.611

r_b = -125.154

r₇ = 00 (Blende)

λ₈ = 125.154

/9 = 627.611

/ϊο = -232.473

/Ί, = 153.704

r₁₂ = -215.135

T₁₃ = -119.353

Vergrößerung

Brennweite

halber Feldwinkel (w

rf, = 12.713 rf₂ = 20.758 rf₃ = 4.111 rf₄ = 10.380 rf₅ = 8.200 rf(. = 9.515 9.515 = 8.200 rf₉ = 10.380 d_l0 = 4.111 rf,, = 20.758 12.713

= 1.60311

= 60.7

JV₂ = 1.60342 v₂ = 38.0

JV₃ = 1.81550 v₃ = 44.4

JV₄ = 1.81550

44.4

JV₅ = 1.60342 v₅ = 38.0

JV₆ = 1.60311 v₆ = 60.7

-1.414 333.49

14.8°

12.794 7.101 8.481

11.414

-1.000 343.67 17.1° 10.380 9.515 9.515 10.380

-0.824 340.44 19.3°

9.879 10.016

7.932 11.963

-0.615 324.02

17.4°

12.702 7.193 5.040

14.855

4. Varioobjektiv zur Abbildung zwischen endlich entfernten, konjugierten Ebenen, mit einem bezüglich einer Aperturblende symmetrischen Linsenaufbau mit äußeren ortsfesten Linsengruppen und verschiebbaren inneren Linsengruppen für die Brennweitenänderung, wobei das Objektiv als Ganzes zwischen der festen Objektiv-/Bildebene bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

Effektive Blendenzahl (Feff) = 11,2
Brennweite = 322 bis 342
Vergrößerung = -1,414 bis -0,615

r\ = 115.134 Ά = 22.723 JV₁ = 1.65844 v, = 50.8 ri = 184.173 = 11.427 rj = - 147.958 *3 = 5.054 Jv₂ = 1.61659 V₂ = 36.6 r* = 213.061 3₄ = 6.920 rs = -1191.611 d₅ = 8.650 /V₃ = 1.74400 V₃ = 44.9 h = - 116.524 d₆ = 10.380 O = °° (Blende) I₁ = 10.380 's = 116.524 ~di = 8.650 N₄ = 1.74400 V₄ = 44.9 «» = 1191.611 Ά = 6.920 'Ίο = - 213.061 = 5.054 JV₅ = 1.61659 V₅ = 36.6 Πι = 147.958 dn = 11.427 r\2 = - 184.173 ~dn = 22.723 N₆ = 1.65844 V6 = 50.8 r\i = - 115.134 Vergrößerung
Brennweite
halber Feldwinkel (w)
ds,
d₇
d₉ -1.414
331.93
14.8°
8.437
8.863
8.863
8.437 -1.000
342.08
17.2°
6.920
10.380
10.380
6.920 -0.824
338.87
19.4°
7.393
9.907
9.907
7.393 -0.615
322.49
17.5°
9.911
7.389
7.389
9.911

5. Varioobjektiv zur Abbildung zwischen endlich entfernten, konjugierten Ebenen, mit einem bezüglich einer Aperturblende symmetrischen Linsenaufbau mit äußeren ortsfesten Linsengruppen und verschiebbaren inneren Linsengruppen für die Brennweitenänderung, wobei das Objektiv als Ganzes zwischen der festen Objektiv-/Bildebene bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

Effektive Blendenzahl (Feff) = 11,2
Brennweite = 323 bis 342
Vergrößerung = -1,0 bis -0,615

A =

92.764

124.102

- 154.438

168.128

rf, =

r_s = 3460.000 r₆ = - 116.975

rf, =

= 18.821 JV₁ = 1.65844 = 9.556 • = 4.227 JV₂ = 1.61659 = 5.190 = 8.650 JV₃ = 1.74400 = 6.055

v₂ = 36.6

V₃ = 44.9

116.975 154.438 ds 33 25 478 V₄ = -3460.000 = - 124.102 d₉ = 6.055 γ_ί = °° (Blende) Γιο = - 168.128 = - 92.764 rf.o = 8.650 /V₄ = 1.74400 Vs r» - Ίι ⁼ Vergrößerung
Brennweite
halber Feldwinkel (w)
I
dl ~du = 5.190 Λ, = /"12 = ~dn = 4.227 N₅ = 1.61659 V₆ = 9.556 = 18.821 N₆ = 1.65844 -0.615
322.59
17.5°
7.472
3.773
3.773
7.472 -1.000
342.12
17.2°
5.190
6.055
6.055
5.190 -0.824
338.91
19.4°
5.550
5.695
5.695
5.550

50.8

wobei mit r die jeweiligen Krümmungsradien, mit d die Dicke, bzw. deraxiale Luftabstand der Linsen, mitiV die Brechungsindices für die Natrium-d-Linie und mit ν die Abbe-Zahlen bezeichnet sind.

6. Varioobjektiv zur Abbildung zwischen endlich entfernten, konjugierten Ebenen, mit einem bezüglich einer Aperturblende symmetrischen Linsenaufbau mit äußeren ortsfesten Linsengruppen und verschiebbaren inneren Linsengruppen für die Brennweitenänderung, wobei das Objektiv als Ganzes zwischen der festen Objektiv-/Bildebene bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten:

r, = 115.270

r₂ = 190.225

r₃ = -140.585

r₄ = 241.266

/5 = -908.396

r_b = -118.585

r_n = °° (Blende)

/■₈ = 118.585

r, = 908.396

r,o = -241.266

τ-, ι = 140.585

r₁₂ = -190.225

r_n = -115.270

Vergrößerung

Brennweite

halber Feldwinkel (w)

rf, = 10.908

d₂ = 23.213

d₃ = 3.527

rf₄ = 10.380

d₅ = 7.771

d₆ = 8.250

I₁ = 8.250

d_s = 7.771

~d₉ = 10.380

3jo = 3.527

rf,, = 23.213

rf,, = 10.908

-1.414 333.77

14.8°

12.114 6.516 7.207

11.423

1.60311

AT₂ = 1.61659

V₁ = 60.7

36.6

TV₃

1.78500

AT₄ = 1.78500

V₃ = 43.7

V₄ = 43.7

A^f5 = 1.61659 V₅ = 36.6

N₆ = 1.60311 v₆ = 60.7

-1.000
343.94

17.1°

10.380 8.250 8.250

10.380

-0.824 340.71 19.4° 11.678 6.952 8.676 9.954 -0.615
324.29

17.5°

14.503
4.127
6.880

11.750

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

& i ϊ

wobei mit r die jeweiligen Krümmungsradien, mit rf die Dicke, bzw. der axiale Luftabstand der Linsen, mit N die Brechungsindices fur die Natrium-d-Linie und mit ν die Abbe-Zahlen bezeichnet sind.

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv zur Abbildung zwischen endlich entfernten, konjugierten Ebenen gemäß Oberbegriff der Patentansprüche.

Ein solches Varioobjektiv ist aus der US-PS 40 37 937 bekannt. Ein solches Varioobjektiv ist insbesondere ίο bestimmt für den Einsatz in Kopiergeräten oder in Photogravursystemen, in denen der Bild-Vergrößerungs- oder Verkleinerungsmaßstab stufenlos verändert werden soll. Bei dem bekannten Varioobjektiv sind die Brechkräfte der vier Linsengruppen negativ, positiv, positiv bzw. negativ. Es ist bekannt, daß man das Varioobjektiv durch die »Negativ-positiv-positiv-negativ-Anordnung« verkleinern kann. Die Größe des gesamten Objektives und der Bewegungshub der verschiebbaren Linsengruppen hängen jedoch von der Verteilung der Brechkräfte der negativen und positiven Linsengruppen ab. Bei dem bekannten Varioobjektiv wird das \ erhalten der Sammellinsengruppen ungünstig beeinflußt, wenn die Brechkraft der Zerstreuungslinsengruppen zu groß ist, da die Zerstrcuungslinscngruppen wie eine Vorsatzlinse funktionieren. Daher muß die Brecnkraft der Zerstreuungsünser.-gruppen klein sein, was zu einem großen Bewegungshub der bewegbaren Linsengruppen führt. Zusätzlich zu der erhöhten Zahl von Linsen können hierdurch die in der erwähnten US-PS beschriebenen Varioobjektive nicht zufriedenstellend die Forderung nach einem kompakten Varioobjektiv bei gleichzeitig guter Korrektur von Bildfehlern erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Varioobjektiv der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen kompakten Aufbau besitzt und bei dem die Bildfehler gut korrigiert sind.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fi g. 1 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Varioobjektivs nach einer ersten Ausfünrungsform der Erfindung,

F i g. 2 bis 5 jeweils Aberrationskurven für die sphärische Aberration, Astigmatismen und Verzeichnungen in der ersten Ausführungsform bei l,414facher, l,000facher, 0,824facher bzw. 0,615facher Vergrößerung,
F i g. 6 eine Schnittansicht, die die Anordnung des Varioobjektivs gemäß einer zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung bei Einstellung des Systems auf einfache Vergrößerung darstellt;

Fig. 7 bis 10 jeweils Aberrationskurven für die sphärischen Aberrationen, Asigmatismen und Verzeichnungen in der zweiten Ausführungsform bei l,414facher, l.OOOfacher, 0,824facher und 0,615facher Vergrößerung; Fig. 11 eine Schnittansicht, die die Anordnung von Elementen des Varioobjektivs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung bei einer Einstellung des Systems auf einfache Vergrößerung darstellt; und

Fig. 12 bis 15 jeweils Aberrationskurven für die sphärischen Aberrationen, Astigmatismen und Verzeichnungen in der dritten Ausführungsform bei einer l,414fachen, l,000fachen,0,824fachen und 0,615fachen Vergrößerung.

Das Varioobjektiv weist erste bis sechste Elemente auf, die in dieser Reihenfolge von vorn nach hinten angeordnet sind. Das erste Element ist eine nach vorn konvexe Sammellinse und das zweite Element eine nach vorn konkave Zerstreuungslinse. Das erste und das zweite Element bilden gemeinsam eine erste unbewegliche Linsengruppe mit negativer Brechkraft. Das dritte Element ist eine Sammellinse und bildet eine erste bewegbare Linse. Die sechsten, fünften und vierten Elemente sind umgekehrte Doppel der ersten, zweiten und dritten Elemente. Das vierte Element bildet eine zweite bewegbare Linse, und das fünfte und sechste Element bilden gemeinsam eine zweite unbewegliche Linsengruppe. Das erste bis dritte Element liegen dem vierten bis sechsten Element mit einer zwischen dem dritten und vierten Element angeordneten Blende gegenüber. Die Bezeichnungen »vorn« und »hinten« werden in der Beschreibung in Übereinstimmung mit der üblichen Übereinkunft verwendet, um die Seiten des Objektivs jeweils näher und ferner von der längeren Konjugierten zuzuordnen. Das Varioobjektiv erfüllt die folgenden drei Bedingungen:
so

0,4 <yy//,,₀< 0,61 (1)

-0,55 <yJVr_s =/*7-7-₉ < 0,3 (2)

0,72 <ί/,/2₄< 1,39 (3)