DE3141246C2 - Varioobjektiv - Google Patents

Abstract

Ein Linsensystem mit variabler Brechkraft dient sowohl der Vergrößerung als auch der Verkleinerung des Bildes einer zu kopierenden Vorlage, wobei der Abstand zwischen der Objekt- und der Bildfläche konstant ist. Das Linsensystem umfaßt eine erste Linsengruppe mit einer ersten positiven Brennweite und eine zweite Linsengruppe mit einer negativen Brennweite. Der Abstand zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe ist variabel. Die Brechkraft jeder Linsengruppe wird so vergrößert, daß ein Abstand zwischen der Objektfläche und dem Linsensystem im Vergleich zum Abstand zwischen dem Linsensystem und der Bildfläche lang ist. Gleichzeitig ist das variable Brechkraftverhältnis größer als 2, und zwar hinsichtlich einer guten Kompaktheit und einer guten Funktionsweise.

Description

Linsen-	Γ	60.078	(1	N	ι
fläche	82.000	7.49	1.69 K)G	54.8
1.	41.500	S. J 5	1.54072	47.2
2.	64.838	4.56
3.	116.372	10.62	1.65160	58.6
4.	- 106.775	12.63
5.	- 56.405	6.41	1.62041	60.3
6.	- 40.196	3.64
7.	- 900.(K)O	8.83	1.60342	38.0
8.	- 52.200	11.09	1.67790	55.3
9.	- 85.349	5.30	- 21.41
10.	- 53.858	8.84	1.74950	35.3
11.	- 52.200	5.47
12.	-112.397	5.00	1.78590	44.2
13.
14.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Varioobjektiv nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einem herkömmlichen Objektiv dieser Art (GB-PS 1 468 846) mit veränderlicher Brechkraft ist das veränderliche Vergrößerungsverhältnis klein und deckt nur die größenglciche Abbildung und eine Abbildung kleiner als 1 :1 ab. Solch ein Typ eines Objektivs ist beispielsweise auch in der JP-OS 54-44554 offenbart. Das vorgeschlagene Objektiv setzt sich jedoch aus zwei Linsengruppen zusammen und hat ein veränderliches Vergrößenngsverhälinis von weniger als 2. Hinzu kommt, daß die erste Linsengruppe eine negative Brennweite hat. wahrend die zweite Linsengruppe eine positive Brennweite hat. Diese Art eines Objektivs wird als ein solches des Typs umgekehrter Teleobjektive bezeichnet. Entsprechend ist der Abstand zwischen der Objektebenc und dem Objektiv im Vergleich mit dem Abstand zwischen dem Objektiv und der Bildebene klein. Im Falle einer Kopiermaschine, bei der der so Abtastspiegel zwischen der Objekiebcne und dem Objektiv angeordnet ist. ist es daher nachteilig, daß für diesen Spiegel kein ausreichender Zwischenraum vorhanden ist.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Varioobjektiv der genannten Art zu schaffen, bei dem ein ausreichender Raum für den Abtastspiegel vorhanden ist und in einem weiten Bereich Vergrößerungen. Verkleinerungen und größcngleiche Abbildungen möglich sind.

;.5 Diese Aufgabe wird crfindungsgemüß durch ein im Kennzeichen des Palentanspruchs beschriebenen Objektivs gelöst. Die Brechkraft der ersten Linsengruppe wird erhöht, so daß ein Abstand zwischen der Objektebene und dem Varioobjektiv im Vergleich mit dem Abstand zwischen dem Objektiv und der Bildebene groß ist. Gleichzeitig wird das veränderliche Vergrößerungsverhältnis größer als 2. woraus sich eine kompakte Ausgestaltung und eine gute Funktionsweise bei guter Aberrationskompensation ergibt.

mi Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausluhriingsbeispiele näher erläutert, l.s zeigt:

Fig. 1 ein SoVi η ill bild eines Objektivs bei Einstellung auf minimale Vergrößerung.

Fig. 2 (a) his Ic) graphische Darstellungen der Aberrationskurven des Objekti\s. wobei Iwι die Vergrößerung, l/'i die größengleiche Abbildung und (<) die Verkleinerung kennzeichnet und

h< Fig. 3 eine schematische Darstellung der Abbildung der Objektebene auf die Bildebene des erfindungsgemäßen Objektivs.

Das erfindungsgemäße Varioobjekii\ für Kopier/wecke besieht aus einer ersten Linsengruppe mit einer positiven Brennweite und einer zweiten Linsengruppe mit einer negativen Brennweite. Der Abstand /wischen der ersten und

zweiten Linsengruppe ist variabel. Das gesamte Objektiv ist beweglich, während dabei der Abstand zwischen der Objektebene und der Bildebene konstant bleibt. Das Varioobjektiv zeichnet sich dadurch aus, daß die Bewegung der ersten Linsengruppe hauptsächlich zur Veränderung der Brechkraft und die zweite Linsengruppe hauptsächlich der Aufrechterhaltung des konstanten Abstand^ zwischen der Objektebene und der Bildebene dient. Die erste Linsengruppe zeigt die Konstruktionsmerkmale eines typischen Kopierobjektivs fester Brennweite. Die erste Linsengruppe setzt sich zusammen aus einem Kittglied, bestehend aus einer positiven Linse mit objektseitig konvexer Fläche und einer negativen Linse mit bildseitig konkaver Fläche, einem positiven Meniskus mit einer objektseitig konvexen Fläche, einer Blende, einem positiven Meniskus mit bildseitig konvexer Fläche und einem Kittglied, welches aus einer negativen Linse mit objektseitig konkaver Fläche und einer positiven Linse mit bildseitig konvexer Fläche besieht. Die zweite Linsengruppe besteht aus einem positiven Meniskus mit bildseitig konvexer Fläche und einem negativen Meniskus mit bildseitig konvexer Fläche. Das genannte Objektiv genügt den folgenden Bedingungen:

ΤΓ^^>30 f¹¹

M_mi„

J max

0.02^^^^0.20 (3)

0.10 g γ- g0.30 (/·,„> >0) (4)

-I max

wobei:

W₁₁₁₁₁, die maximale Abbildungsgröße:

M_mi„ die minimale Abbildungsgröße;

M_mllX;M_mi„ das Vergrößerungsverhältnis; „,

/,„„, die Gesamibrennweite des Objektivs bei größengleicher Abbildung;

/„ die Brennweite der zweiten Linsengruppe;

J D₁ j, der Absolutbetrag der Veränderung des Lüftabstandes zwischen den beiden Linsengruppen und /■;;/·der Krümmungsradius der bildseitigen Fläche des positiven Meniskus in der zweiten Linsengruppe ist.

Die besonderen Bedingungen werden nun beschrieben.

Die Bedingung (1) bestimmt den Umfangdes Vergrößerungsverhältnisses. Das Objektiv hut ein großes Vergrößerungsverhültnis. obwohl es nur aus zwei Linsengruppen besteht. Wenn jedoch das Verhältnis den oberen Grenzwert der Bedingung (1) übersteigt, werden die Verzeichnung, die Koma infolge der asymmetrischen Konstruktion des Objektivs vergrößert. Insbesondere sind derartige Aberrationen bei einem Kopierobjektiv unerwünscht, welches ₄₍₎ eine kleinsimögliche Verzeichnung erlaubt.

Die Bedingung (2) bezieht sich auf eine Brechkraft der zweiten Linsengruppe. Wenn die obere Grenze der Bedingung (2) überschritten wird, wird die negative Brechkraft der zweiten Linsengruppe klein, was der Kompensation der Aberration dienlich ist. was jedoch zu einer Zunahme des Durchmessers der hinteren L;nse führt, wodurch das gesamte Linsensystem vergrößert wird. Wenn andererseits der untere Grenzwert unterschritten wird, wird die negative Brechkrafl der zweiten Linsengruppe vergrößert. Dadurch ist es möglich, das Objektiv kompakt zu machen. Jedoch hat die erste Linsengruppe notwendigerweise eine sehr starke positive Brechkraft. wobei aus dieser Asymmetrie verschiedene Aberrationen folgen, wie die Verzeichnung, die nicht gut korrigiert werden können.

Die Bedingung (3) betrifft das Vergrößerungsverhällnis unter der Bedingung (2). Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (3) überschritten wird, werden zwar die Aberrationen günstig korrigiert, da der Abstand zwischen der ₅₍₎ eisten und zweiten Linsengruppe vergrößert wird, muß der Durchmesser des Objektivs zunehmen, weil das Objektiv hinreichend vignettierungsfrei sein soll. Wenn andererseits der untere Grenzwert unterschritten wird, muß die Brechkraft der eisten und zweiten Linsengruppe notwendigerweise vergrößerl werden, um ein großes Vergrößerungsverhiiltnis zu erzielen. Dies führt zu einer übermäßigen asymmetrischen Konstruktion des Objektivs. Es ist dann schwierig, die Aberrationen zu kompensieren. _5S

Die Bedingung (4) bestimmt den Radius r_m, der Krümmung der bildseitigen Fläche des positiven Meniskus in der zweiten Linsengruppe. Sie bezieht sich auf dl·: Aberrationen der gesamten zweiten Linsengruppe. Wenn umgekehrt der untere Grenzwert für /·„,, unterschritten wird, ist die sphärische Aberration, welche in dieser L'nsenfläche erzeugt wird, zu groß. Dies ist jedoch nicht wünschenswert.

Neben den besonderen Bedingungen hat die erste Linsengruppe eine negative Brennweite, so daß der Abstand _w) zwischen der Objektebene und dem Objekt vergrößert ist. Dies wird noch mehr im einzelnen e^rläutert.

Hg. 3 zeigt ein schema tisches Objekih. bei dem die Objekiebene. die eine Brechkraft von φ_ι habende erste l.n^engruppe. die eine Brechkrafl \ on d>_; habende zweite Linsengruppe und die Bildebene von links nach rechts auf der optischen Achse angeordnet sind. Die folgenden Gleichungen sind gegeben:

wöbe

ί· der Abstand der Hauptebenen zwischen der eisten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe ist.

</) die Brennweite des Objektivs.

a ( >0) die Gegenstandsweil·",

h ( < 0) die Bildweite.

M die Vergrößerung des Objektivs und

S der Abstand zwischen der Objektebene und der Bildebene ist.

Die Gleichung (4) gibt wieder, daß 5 sogar dann fest ist, wenn die Brechkräfte ψ, und φ₂ der ersten und zweiten Linsengruppen untereinander ersetzl sind. Jedoch wird der Objektabstand α durch Vertauschen von φ, mit φ_{ wie folgt verändert:

:o Ein Unterschied zwischen (2) und (2') ergibt sich wie folgt: -Ui-ii') = £·(0, -φ₂)ίφ

Wenn so die erste Linsengruppe positiv und die zweite Linsengruppe negativ ist. ist es möglich, den Objektabstand um einen Betrag zu vergrößern, welcher durch die Gleichung (5) im Vergleich mit dem Fall gegeben ist. bei dem die erste Linsengruppe negativ und die zweite Linsengruppe positiv ist. Ein Spiegel oder dergleichen zum Abtasten der Objektebene kann damit wirksam verwendet werden.

Erfindungsgemäß wird in der ersten Linsengruppe ein Doppelanastigmat vom geteilten Dagor-Typ verwendet. das üblicherweise als Kopierobjektiv fesler Brennweite eingesetzt wird. Es ist jedoch ebenso möglich, für die erste Linsengruppe einen Heliar-Typ. einen Gauss-Typ oder einen demgegenüber modifizierten Typ zu verwenden.

Das Objektiv hinsichtlich seines konstruktiven Aufbaus wird nun beschrieben. Bei diesem Beispiel ist /· der Krümmungsradius, i/die Linsendicke oder der Luftspalt. N der Brechungsindex für die F-Linic. ν die Abbe'sche Zahl, /die Objektivbrennweite, F, die Blcndenzahl bei unendlichem Objektabstand, Λ/ die Vergrößerung, w das halbe Bildfeld. /VA ist die effektive numerische Öffnung entsprechend der folgenden Gleichung.

N A = -----■

M )

Beispiel

F,	= 5.6	-251.694
f	= 238.884	0.0370
NA	= 0.0544 -	-1.41
M	= -0.64-
(O	= 16.3 .	Lin.sen-
		jlüche 1
		I. 2.
		3.
		4.
		. 5.
		6.
		7. O
		8. 9.
		10.
		11.
		12.
		13.
		14.

60.078

82.000

41.500

64.838

116.372

-106.775

- 56.405

- 40.196 -900.000

- 52.200

- 85.349

- 53.858

- 52.200 -112.397

el	/V	Γ
7.49	1.69100	54.8
8.15	1.54072	47.2
4.56
10.62	1.65160	58.6
12.63
6.41	1.62041	60.3
3.64
8.83	1.60342	38.0
11.09	1.67790	55.3
5.30	-21.41
8.84	1.74950	35.3
5.47
5.00	1.78590	44.2

M„,„._v M_mi„

fn

J max

= 1.780

^AD'" ₌ 0.064

'■"'" = 0.214

an». der Gleichung (5) folgt bei einer Vergrößerung von ·

A/ = - 1.41. mil

(/»,=0.0059285. ¹⁰ i.

,/,,= -0.0022311 und Ϊ

C =30.258 ';;

dann ΙΪΊγ ί

~ i

— Ui-u) = 60.3 mm. k{

Da die jeweiligen Linsen eine physikalische Dicke haben, betrügt die objektseitige Schnittweite ti 387.8 mm bei t;

einer Vergrößerung von M- - 1.41. Bei der ersetzten Anordnung, d.h. bei einem Objektiv, bei dem die erste %

Linsengruppe aus einer negativen Linse besteht, beträgt die objektseitige Schnittweite u 355,5 mm beim gleichen 20 .'

Abbildungsmaßstab. Es kann somit eine um (u — u) = 32,3 mm größere objektseitige Schnittweite erzielt werden. :;

Dieser Raum ist z.B. für die Anordnung des Abtastspiegel oder dgl. bei Kopiergeraten verfügbar. r

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Varioobjektiv für Kopierzwecke, mit einer ersten Linsengruppe einer positiven Brennweite und einer zweiten Linsengruppe einer negativen Brennweite, wobei der Abstand zwischen diesen beiden Linsengruppen veränderlich ist und das Gesamtlinsensystem bewegbar ist. während ein konstanter Abstand zwischen der Objektebene und der Bildebene aufrechterhalten wird, welche erste Linsengruppe sich zusammensetzt aus einem Kittglied, bestehend aus einer positiven Linse mit objektseitig konvexer Fläche und einer negativen Linse mit bildseitig konkaver Fläche, einem positiven Meniskus mit einer objektseitigen konvexen Fläche, einer Blende, einem positiven Meniskus mit bildseitig konvexer Fläche und einem Kittglied, bestehend aus einer negativen Linse mit objektseitig konkaver Fläche und einer positiven Linse mit bildseilig konvexer Fläche, und welche zweite Linsengruppe einen positiven Meniskus mit einer bildseitig konvexen Fläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der ersten Linsengruppe hauptsächlich der Veränderung der Brechkraft und die zweite Linsengruppe hauptsächlich der Aufrechterhaltung des konstanten Abstandes zwischen der Objektebene und der Bildebene dient, und daß das Objektiv entsprechend den folgenden Konstruklionsdaten aufgebaut ist: