DE1016032B - Optical system with interchangeable links to change its focal length - Google Patents

Optical system with interchangeable links to change its focal length

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DE1016032B
DE1016032B DESCH12900A DESC012900A DE1016032B DE 1016032 B DE1016032 B DE 1016032B DE SCH12900 A DESCH12900 A DE SCH12900A DE SC012900 A DESC012900 A DE SC012900A DE 1016032 B DE1016032 B DE 1016032B
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Guenter Klemt
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Jos Schneider Optische Werke GmbH
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Jos Schneider Optische Werke GmbH
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    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
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Description

Optisches System mit Auswechselgliedern zur Änderung seiner Brennweite Die Erfindung betrifft ein optisches System, das zur Änderung seiner Brennweite auswechselbare Glieder aufweist, die mit den feststehenden Gliedern gemeinsam korrigiert sind.Optical system with interchangeable links to change its focal length The invention relates to an optical system that can be used to change its focal length has interchangeable links that corrected together with the fixed links are.

Es sind bereits derartige Systeme bekanntgeworden, die aus einem zweiteiligen Grundobjektiv bestehen, von dem der eine - bildseitige - Teil feststehend angeordnet ist und zusammen mit dem vorderen - objektseitigen -auswechselbaren Teil nach Art des Gauß-Doppelobjektivs so aufgebaut ist, daß zwei sammelnde Einzellinsen zwei dem Blendenraum zugekehrte zerstreuende und aus je einer Positiv- und Negativlinse verkittete Meniskenglieder einschließen, wobei der der Objektivseite zugekehrte vordere Systemteil zum Zwecke der Brennweitenverkürzung unter Beibehaltung der Schnittweite durch ein mit Hilfe eines umgekehrten galileischen Fernrohrs aufgebautes, aus drei Systemteilen bestehendes Austauschglied ersetzt wird.Such systems have already become known, which consist of a two-part Basic objective exist, of which the one - image-side - part is fixed and together with the front - object-side - exchangeable part according to Art of the Gaussian double lens is constructed so that two converging individual lenses two The diffusing lens facing the diaphragm area and one positive and one negative lens each include cemented meniscus members, the one facing the lens side Front system part for the purpose of shortening the focal length while maintaining the focal length through one built up of three with the help of an inverted Galilean telescope System parts existing exchange link is replaced.

Die Beseitigung der Bildfehler bei derartigen Auswechselobjektiven bereiten stets erhebliche Schwierigkeiten, da einmal das - normalbrennweitige - Grundobjektiv eine ausreichende Bildqualität aufweisen soll, gleichzeitig aber auch die Linsenkombination: feststehender Teil des Grundobjektivs -f- vorgeschaltetem Austauschglied, in der Leistung befriedigen muß. Bei der Herstellung kleinerer Stückzahlen derartiger Auswechselobjektive kann eine ausreichende Bildfehlerkorrektion zwar erreicht werden, wenn die Korrektion und Herstellung sowohl des Grundobjektivs wie des vorzuschaltenden Austauschgliedes gleichzeitig vorgenommen wird, nicht aber, wenn die Herstellung, der Vertrieb und die praktische Benutzung der getrennten Gliedteile in zeitlich großen Abständen zu erfolgen hat. Hierbei ist es notwendig, die durch die Verwendung der Austauschglieder entstehenden Bildfehler weitgehend kompensieren zu können, wie ein solches Abstimmverfahren durch das deutsche Patent 926 172 bekanntgeworden ist. Die Anwendung eines solchen Abstimmverfahrens setzt aber voraus, daß in dem Austauschglied ein telezentrischer Strahlengang vorliegt, womit dem Ersatzglied für den entnommenen Teil des Grundobjektivs im Austauschglied eine solche Brechkraft zuerteilt werden kann, daß dessen Schnittweite - bei verkürzter Brennweite -beibehalten bleibt.The elimination of image errors in such interchangeable lenses always cause considerable difficulties, because once the - normal focal length - The basic lens should have sufficient image quality, but at the same time the lens combination: fixed part of the basic lens -f- upstream Exchange link in which performance must be satisfactory. When producing smaller quantities Such interchangeable lenses can provide sufficient image aberration correction can be achieved when the correction and manufacture of both the basic lens as of the exchange link to be connected is carried out at the same time, but not, when the manufacture, distribution and practical use of the separate link parts has to take place at long intervals. Here it is necessary to go through the use of the replacement links largely compensate for image errors to be able to, as such a voting procedure became known through the German patent 926 172 is. The use of such a voting procedure presupposes that in the Replacement member is a telecentric beam path, which means the replacement member such a refractive power for the removed part of the basic objective in the exchange member can be assigned that its focal length - retained with a shortened focal length remain.

Die Durchführung dieser Forderungen und Voraussetzungen wird mit einem gemäß der Erfindung aufgebauten Auswechselobjektiv dadurch erreicht, daß der dem Blendenraum zugekehrte Teil des Austauschgliedes ein Ersatzglied solcher Brechkraft für den entnommenen Teil des Grundobjektivs darstellt, daß dessen Schnittweite bei verkürzter Brennweite beibehalten bleibt und das aus einer negativen, der Blende zugekehrten und nach dieser zu hohlen Meniskuslinse und einer ihr mit deutlichem Luftabstand vorgeordneten Positivlinse besteht, während der der längeren Strahlenweite zugekehrte Systemteil aus einem negativen, nach der kürzeren Strahlenweite zu hohlen Meniskus und einem ihm nachfolgenden, positiv wirksamen Systemglied nach Art eines umgekehrten galileischen Fernrohrs mit hinter diesem telezentrischen Strahlengang aufgebaut ist.The implementation of these requirements and prerequisites is carried out with a according to the invention constructed interchangeable lens achieved in that the dem Aperture area facing part of the exchange member a replacement member of such refractive power represents for the removed part of the basic lens that its back focus at shortened focal length is retained and that from a negative, the aperture facing and after this too hollow meniscus lens and one with a clear There is a positive lens upstream of the air gap, during which the longer beam distance facing system part from a negative, to be hollowed after the shorter beam distance Meniscus and a following, positively effective system member like a inverted Galilean telescope with behind this telecentric beam path is constructed.

Die Beseitigung etwa noch vorhandener Restfehler in dem Gesamtsystem erfolgt weiterhin erfindungsgemäß durch eine derartige Verteilung der Brechkräfte an den Kittflächen des objektseitigen negativen Meniskus und des ihm nachfolgenden positiven Teils des Austauschgliedes, daß an der Kittfläche des ersten ein n,-wert-Unterschied von mehr als 0,09, an der Kittfläche des nachfolgenden positiven Teils hingegen ein Brechzahlenunterschied von mehr als 0,3 besteht, wobei außerdem gleichzeitig an der letztgenannten Kittfläche ein sehr hoher v-Wert-Unterschied von mehr als 35,0 vorliegt.The elimination of any remaining errors in the overall system furthermore takes place according to the invention by such a distribution of the refractive powers on the cemented surfaces of the negative meniscus on the object side and the one following it positive part of the exchange member that there is an n, -value difference on the cemented surface of the first of more than 0.09, on the other hand, on the cemented surface of the subsequent positive part there is a difference in the refractive index of more than 0.3, and at the same time a very high v-value difference of more than 35.0 is present.

In dem nachfolgenden Zahlenbeispiel A sind die Konstruktionsdaten eines Gauß-Doppelobjektivs mit dem relativen Öffnungsverhältnis von 1:2 und der Brennweite f' = 100 aufgezeigt, bestehend aus einem auswechselbaren Vorderglied III' und einem feststehenden Hinterglied IV. In Übereinstimmung mit Fig. 1 der Zeichnung sind die Linsenradien mit r und die Dicken und Luftabstände mit d bezeichnet: Zahlenbeispiel A Öffnungsverhältnis 1:2 f' = 100 s' = 72,4 y1 = -I- 54,83 L1 dl = 6,71 1,67003 47,2 y2 = -f- 156,25 d2 ^ 1,27 (Luftabstand) HI' y3 = + 39,67 L2 d3 = 8,93 1,69347 53,5 v, = = 168,32 L3 d, = 3,52 1,66446 35,9 -r5 = -f- 25,89 d5 = 21,21 (Blendenraum) r6 = - 30,20 L4 d 6 = 3,17 1,63980 34,6 90,18 L5 d7 =11,88 1,65844 50,8 IV r$ = - 41,87 ds = 0,21 (Luftabstand) r9 = -f-2359,37 L6 d9 = 5,25 1,74472 44,7 rlo= - 77,24 Das vordere Austauschglied III' besteht aus den Linsen L1 bis L3, das feststehende Hinterglied IV aus den Linsen L4 bis L6.In the following numerical example A, the construction data of a Gaussian double lens with the relative aperture ratio of 1: 2 and the focal length f '= 100 are shown, consisting of an exchangeable front section III' and a fixed rear section IV. In accordance with Fig. 1 of the drawing the lens radii are denoted by r and the thicknesses and air gaps are denoted by d: Numerical example A Focal ratio 1: 2 f '= 100 s' = 72.4 y1 = -I- 54.83 L1 dl = 6.71 1.67003 47.2 y2 = -f- 156.25 d2 ^ 1.27 (air gap) HI 'y3 = + 39.67 L2 d3 = 8.93 1.69347 53.5 v, = = 168.32 L3 d, = 3.52 1.66446 35.9 -r5 = -f- 25.89 d5 = 21.21 (aperture space) r 6 = - 30.20 L4 d 6 = 3.17 1.63980 34.6 90.18 L5 d7 = 11.88 1.65844 50.8 IV r $ = - 41.87 ds = 0.21 (air gap) r9 = -f-2359.37 L6 d 9 = 5.25 1.74472 44.7 rlo = - 77.24 The front interchangeable member III 'consists of lenses L1 to L3, the fixed rear member IV consists of lenses L4 to L6.

Nach dem Entfernen des vorderen Systemteils III' und dem Vorschalten eines Austauschgliedes zum Zwecke der angestrebten Brennweitenverkürzung entsteht ein neues Gesamtobjektiv 'der relativen Öffnung 1:4,5 und der Brennweite f' = 73,6 - bezogen auf die Brennweite f' = 100 des Grundobjektivs.After removing the front system part III 'and connecting it upstream of an exchange member for the purpose of the desired shortening of the focal length a new overall lens 'with a relative aperture of 1: 4.5 and a focal length f' = 73.6 - based on the focal length f '= 100 of the basic lens.

Das folgende Zahlenbeispiel B zeigt in Übereinstimmung mit Fig. 2 der Zeichnung ein nach der Erfindung aufgebautes Aufnahmesystem, wobei die Linsenradien ebenfalls mit r und die Dicken und Luftabstände mit d bezeichnet sind: Zahlenbeispiel B Öffnungsverhältnis 1:4,5 f' = 73,6 s' = 72,0 r1 = + 115,67 na va El dl = 6,75 1,71736 29,5 I r2 = - 227,45 L2 d2 = 2,11 1,62041 60,3 r3 = -f- 25,22 d3 =14,24= Luftabstand r4 = + 25,75 L3 d4 = 2,11 1,80518 25,5 II y5 = -f- 20,21 L4 d5 = 10,55 1,46450 65,7 r6 = + 784,00 ds = 1,27 = Luftabstand r r7 = -f- 46,36 L5 d7 = 4,85 1,58900 48,6 r3 = - 589,63 III d$ = 1,69 =Luftabstand r. = + 26,25 L6 d9 = 4,85 1,72825 28,3 rlo= @ 17,74 dlo= 13,72 = Blendenraum r11= - 30,20 L7 d11= 3,17 1,63980 34,6 r12= -@- 90,18 IV L$ d12= 11,88 1,65844 50,8 r13= - 41,87 d13= 0,21= Luftabstand r14= +2359,37 l L9 d14= 5,25 1,74472 44,7 r15= - 77,24. Der hinter dem Blendenraum verbleibende Teil des Grundobjektivs ist wieder mit IV bezeichnet, während sich das Austauschglied aus den drei Systemteilen I, II und III aufbaut. Anspruchsgemäß besteht der dem Blendenraum zugekehrte Teil III aus einer einzelnen Meniskuslinse L6 und einer ihr vorgeordneten Sammellinse L5, der objektseitige Teil I aus einem negativen, nach der kürzeren Strahlenweite zu hohlen Meniskus L1, L2, welcher zusammen mit dem ihm nachfolgenden, positiv wirksamen Objektivteil II - bestehend aus den verkitteten Linsen L3 und L4 - ein Systemglied nach Art des umgekehrten galileischen Fernrohrs darstellt; der große Luftabstand d3 zwischen diesen beiden Systemteilen I und II ist variabel.The following numerical example B shows, in accordance with Fig. 2 of the drawing, a recording system constructed according to the invention, the lens radii also being denoted by r and the thicknesses and air gaps with d : Numerical example B Focal ratio 1: 4.5 f '= 73.6 s' = 72.0 r1 = + 115.67 na va El dl = 6.75 1.71736 29.5 I r2 = - 227.45 L2 d2 = 2.11 1.62041 60.3 r3 = -f- 25.22 d3 = 14.24 = air gap r4 = + 25.75 L3 d4 = 2.11 1.80518 25.5 II y5 = -f- 20.21 L4 d5 = 10.55 1.46450 65.7 r6 = + 784.00 ds = 1.27 = air gap r r7 = -f- 46.36 L5 d7 = 4.85 1.58900 48.6 r3 = - 589.63 III d $ = 1.69 = air gap r. = + 26.25 L6 d9 = 4.85 1.72825 28.3 rlo = @ 17.74 dlo = 13.72 = aperture space r11 = - 30.20 L7 d11 = 3.17 1.63980 34.6 r12 = - @ - 90.18 IV L $ d12 = 11.88 1.65844 50.8 r13 = - 41.87 d13 = 0.21 = air gap r14 = +2359.37 l L9 d14 = 5.25 1.74472 44.7 r15 = - 77.24. The part of the basic lens remaining behind the diaphragm space is again labeled IV, while the interchangeable element is made up of the three system parts I, II and III. According to the claim, the part III facing the diaphragm space consists of a single meniscus lens L6 and a converging lens L5 arranged in front of it, the object-side part I consists of a negative meniscus L1, L2, which is hollow due to the shorter beam width, which together with the positively effective objective part II following it - consisting of the cemented lenses L3 and L4 - represents a system element in the manner of the inverted Galilean telescope; the large air gap d3 between these two system parts I and II is variable.

An der Kittfläche r2 des Teiles I besteht anspruchsgemäß ein na-Wert-Unterschied von mehr als 0,09, an der Kittfläche r5 des Teiles II hingegen ein Brechzahlenunterschied von mehr als 0,3, wobei außerdem gleichzeitig an der letztgenannten Kittfläche ein sehr großer v-Wert-Unterschied von mehr als 35,0 vorliegt.According to the claim, there is a na-value difference on the cemented surface r2 of part I. of more than 0.09, on the other hand a difference in the refractive index on the cemented surface r5 of part II of more than 0.3, and also at the same time on the last-mentioned putty surface there is a very large difference in v-value of more than 35.0.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE. 1. Optisches System, das zur Änderung seiner Brennweite auswechselbare Glieder aufweist, die mit den feststehenden Gliedern gemeinsam korrigiert sind, bestehend aus einem zweiteiligen Grundobjektiv, von dem der eine - bildseitige - Teil feststehend angeordnet ist und zusammen mit dem vorderen -objektseitigen - auswechselbaren Teil nach Art des Gauß-Doppelobjektivs so aufgebaut ist, daß zwei sammelnde Einzellinsen zwei dem Blendenraum zugekehrte zerstreuende und aus je einer Positiv- und Negativlinse verkittete Meniskenglieder einschließen, wobei der der Objektseite zugekehrte vordere Systemteil zum Zwecke der Brennweitenverkürzung unter Beibehaltung der Schnittweite durch ein mit Hilfe eines umgekehrten galileischen Fernrohrs aufgebautes, aus 'drei Systemteilen bestehendes Austauschglied ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Blendenraum zugekehrte Teil (III) des Austauschgliedes (I bis III) ein Ersatzglied solcher Brechkraft für den entnommenen Teil des Grundobjektivs darstellt, daß dessen Schnittweite bei verkürzter Brennweite beibehalten bleibt und das aus einer negativen, der Blende zugekehrten und nach dieser zu hohlen Meniskuslinse (L6) und einer ihr mit deutlichem Luftabstand vorgeordneten Positivlinse (L5) besteht, während der der längeren Strahlenweite zugekehrte Systemteil aus einem negativen, nach der kürzeren Strahlenweite zu hohlen Meniskus (I) und einem ihm nachfolgenden, positiv wirksamen Systemglied (II) nach Art eines umgekehrten galileischen Fernrohrs mit hinter diesem telezentrischen Strahlengang aufgebaut ist. PATENT CLAIMS. 1. Optical system that allows changing its focal length has interchangeable links that corrected together with the fixed links are, consisting of a two-part basic lens, one of which - image-side - Part is fixed and arranged together with the front -object-side - Interchangeable part is constructed in the manner of the Gaussian double lens so that two converging individual lenses, two scattering lenses facing the diaphragm space and one each Positive and negative lenses include cemented meniscus members, with the Front system part facing the object side for the purpose of shortening the focal length Maintaining the back focal length by using an inverted Galilean Telescope built up, three system parts existing replacement link replaced is, characterized in that the diaphragm area facing part (III) of the Replacement member (I to III) a replacement member of such refractive power for the removed one Part of the basic lens represents that its back focus with a shortened focal length remains retained and that from a negative, facing the aperture and after this too hollow meniscus lens (L6) and one in front of it with a clear air gap There is a positive lens (L5) during the part of the system facing the longer beam distance from a negative meniscus (I) and a following, positively effective system member (II) in the manner of a reverse Galilean telescope with built behind this telecentric beam path is. 2. Optisches System mit Auswechselgliedern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Verteilung der Brechkräfte an den Kittflächen des objektseitigen negativen Meniskus (I) und des ihm nachfolgenden positiven Teils (II) des Austauschgliedes, daß an der Kittfläche des ersten ein na Wert-Unterschied von mehr als 0,09, an der Kittfläche des nachfolgenden positiven Teils (II) hingegen ein Brechzahlenunterschied von mehr als 0,3 besteht, wobei außerdem gleichzeitig an der letztgenannten Kittfläche ein sehr hoher -v-Wert-Unterschied von mehr als 35,0 vorliegt. 2. Optical system with interchangeable members according to claim 1, characterized by such a distribution of the refractive powers on the cemented surfaces of the object-side negative meniscus (I) and the subsequent positive part (II) of the exchange member, that on the cemented surface of the first a na value difference of more than 0.09, on the On the other hand, the cemented surface of the subsequent positive part (II) has a difference in refractive index of more than 0.3, and also at the same time on the last-mentioned putty surface there is a very high -v-value difference of more than 35.0. 3. Optisches System mit Auswechselgliedern nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Grundobjektiv (III', IV) des konstruktiven Aufbaues: Öffnungsverhältnis 1:2 f' = 100 s' = 72,4 r1 = -f- 54,83 na va El dl = 6,71 1,67003 47,2 r2 = -f- 156,25 d2 = 1,27 (Luftabstand) III' r3 = -f- 39,67 L2 d3 = 8,93 1,69347 53,5 r4 = -f- 168,32 L3 d4 = 3,52 1,66446 35,9 t r, = -I-- 25,89 d5 = 21,21 (Blendenraum)
ro = - 30,20 L4 d 6 = 3,17 1,63980 34,6 r7 = + 90,18 L5 d7 = 11,88 1,65844 50,8 IV rs = - 41,87 d$ = 0,21 (Luftabstand) rs = + 2359,37 LG d, = 5,25 1,74472 44,7 t rio= - 77,24
der vor der Blende liegende ObjektivteilIII' zum Zwecke einer Brennweitenverkürzung durch ein aus drei Systemteilen (I bis III) aufgebautes Austauschglied der nachfolgenden Konstruktion ersetzt wird: r, = -f- 115,67 % va L, d, = 6,75 1,71736 29,5 I r2 = - 227,45 L2 d2 = 2,11 1,62041 60,3 r3 = + 25,22 d3 = 14,24=Luftabstand
27,75 L3 d4 = 2,11 1,80518 25,5 1I 75 = .-f- 20,21 L4 d, = 10,55 1,46450 65,7 784,00 d6 = 1,27 = Luftabstand r7 = + 46,36 L5 d7 = 4,85 1,58900 48,6 r8 = - 589,63 III d8 = 1,69 = Luftabstand rs = -@- 26,25 LG d9 = 4,85 1,72825 28,3 rio= + 17,74
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 722 520, 926 172, 961136; deutsche Patentanmeldung 0 2269IX/42h; USA.-Patentschrift Nr. 2 582 085.3. Optical system with interchangeable members according to claims 1 and 2, characterized in that of the basic lens (III ', IV) of the structural design: Focal ratio 1: 2 f '= 100 s' = 72.4 r1 = -f- 54.83 na va El dl = 6.71 1.67003 47.2 r2 = -f- 156.25 d2 = 1.27 (air gap) III 'r3 = -f- 39.67 L2 d3 = 8.93 1.69347 53.5 r4 = -f- 168.32 L3 d4 = 3.52 1.66446 35.9 tr, = -I- 25.89 d5 = 21.21 (aperture space)
ro = - 30.20 L4 d 6 = 3.17 1.63980 34.6 r7 = + 90.18 L5 d7 = 11.88 1.65844 50.8 IV rs = - 41.87 d $ = 0.21 (air gap) rs = + 2359.37 LG d, = 5.25 1.74472 44.7 t rio = - 77.24
The objective part III 'located in front of the diaphragm is replaced by an exchange element of the following construction made up of three system parts (I to III) for the purpose of shortening the focal length: r, = -f- 115.67 % va L, d, = 6.75 1.71736 29.5 I r2 = - 227.45 L2 d2 = 2.11 1.62041 60.3 r3 = + 25.22 d3 = 14.24 = air gap
27.75 L3 d4 = 2.11 1.80518 25.5 1I 75 =.-F- 20.21 L4 d, = 10.55 1.46450 65.7 784.00 d6 = 1.27 = air gap r7 = + 46.36 L5 d7 = 4.85 1.58900 48.6 r8 = - 589.63 III d8 = 1.69 = air gap rs = - @ - 26.25 LG d9 = 4.85 1.72825 28.3 rio = + 17.74
Considered publications: German Patent Nos. 722 520, 926 172, 961136; German patent application 0 2269IX / 42h; U.S. Patent No. 2,582,085.
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