DE1029176B

DE1029176B - Optical system with interchangeable links for changing the image scale

Info

Publication number: DE1029176B
Application number: DESCH18331A
Authority: DE
Inventors: Guenter Klemt
Original assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Current assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority date: 1955-07-13
Filing date: 1955-07-13
Publication date: 1958-04-30

Description

Optisches System mit Auswechselgliedern zur Änderung des Abbildungsmaßstabes Das Patent 1016 032 betrifft ein photographisches Aufnahmesystem mit Auswechselgliedern zur Verkürzung der Brennweite eines Grundobjektivs, bestellend aus zwei beiderseits der Blende angeordneten Systemteilen, wobei der eine - bildseitige - Teil feststehend angeordnet und zusammen mit dem vorderen - objektseitigen - Teil nach Art des Gauß-Doppelobjektivs aufgebaut ist. Durch Entfernen dieses objektseitigen Teiles und Ersetzen desselben durch ein aus drei Systemteilen bestehendes Austauschglied wird die Brennweite des Grundobjektivs forderungsgemäß verkürzt, was eine entsprechende Erweiterung der Bildwinkelleistung bewirkt.Optical system with interchangeable elements for changing the image scale The patent 1016 032 relates to a photographic recording system with interchangeable elements for shortening the focal length of a basic lens, ordered from two system parts arranged on both sides of the diaphragm, with the one - image-side - arranged stationary and together with the front - object-side - Part is constructed in the manner of the Gaussian double lens. By removing this object-side part and replacing it with a replacement element consisting of three system parts, the focal length of the basic lens is shortened as required, which results in a corresponding expansion of the angle of view.

Solche Systeme nach dem Hauptpatent - oder auch ähnlich aufgebaute bekannte Systeme - konnten mit einem Öffnungsverhältnis von etwa 1 : 4,5 errechnet werden. Es erwies sich aber in der Folge, daß bei dieser angestrebten relativen Öffnung die Kontrastleistung des Systems wegen noch vorhandener Koma-Restfehler nicht ausreichte, weshalb in der Praxis solche Austauschobjektive auch nur mit einem relativen Öffnungsverhältnis von etwa 1 : 5,6 gefertigt werden konnten.Such systems according to the main patent - or similarly structured known systems - could be calculated with an aperture ratio of about 1: 4.5 will. As a result, however, it turned out that this was a relative Opening the contrast performance of the system due to residual coma errors not enough, which is why in practice such exchangeable lenses only come with one relative aperture ratio of about 1: 5.6 could be manufactured.

Mit der Erfindung wird angestrebt, die Kontrastleistung derartiger Systeme wesentlich zu verbessern und gleichzeitig das Öffnungsverhältnis zu steigern, und erreicht wird dies durch eine Erhöhung der Baulänge des Gesamtsystems insbesondere durch eine solche Bemessung des Luftabstandes zwischen dem objektseitigen negativen Meniskus und dem ihm nachgeordneten Positivglied im Austauschglied, daß er größer ist als 45 °o der Brennweite des Gesamtsystems. Die dem großen Luftabstand zugekehrte Negativlinse des aus zwei Teilen entgegengesetzter Brechkraft verkitteten Meniskus besteht erfindungsgemäß aus einem hochbrechenden Glase, deren Brechwert für die nd-Linie des Spektrums größer ist als 1,70, wobei an eben der Kittfläche dieses Gliedes ein Brechwertunterschied von mehr als 0,04, jedoch weniger als 0,06, vorliegt.The invention aims to improve the contrast performance of such To improve systems significantly and at the same time to increase the aperture ratio, and this is achieved in particular by increasing the overall length of the overall system by dimensioning the air gap between the negative on the object side Meniscus and its subordinate positive member in the exchange member that it is larger is than 45 ° o the focal length of the entire system. The one facing the large air gap Negative lens of the meniscus cemented from two parts of opposite refractive power consists according to the invention of a high refractive index glass whose refractive index for the nd line of the spectrum is greater than 1.70, with this on the cemented surface Member has a difference in refractive index of more than 0.04 but less than 0.06.

Weiterhin besteht die Erfindung in einer derartigen Bemessung der Radienlänge der dem großen Luftabstand zugekehrten Linsenfläche im vorderen Linsenglied des Systems, daß er größer ist als 60 °o der Gesamtbrennweite, während außerdem gleichzeitig die Radienlänge der dem Blendenraum zugekehrten letzten Linsenfläche des Austauschgliedes größer ist als 30 0,l, eben dieser Gesamtbrennweite.Furthermore, the invention consists in such a dimensioning of the Radius length of the lens surface facing the large air gap in the front lens element of the system that it is greater than 60 ° o of the total focal length, while also at the same time the length of the radius of the last lens surface facing the diaphragm space of the replacement link is greater than 30 0.1, precisely this total focal length.

Der erfindungsgemäßen Forderung auf Erhöhung der Kontrastleistung bei einem solchen Objektiv dient außerdem die konstruktive Maßnahme, daB das blendenseitige Glied des hinteren Systemteils im Austauschglied aus zwei Linsen entgegengesetzter Brechkraft verkittet und aus solchen Gläsern aufgebaut ist, daß an der Kittfläche ein Brechzahlenunterschied für die nd-Linie des Spektrums von mehr als 0,08 besteht.The requirement according to the invention to increase the contrast performance In the case of such a lens, the constructive measure that the glare-side Link of the rear part of the system in the interchangeable link consisting of two opposing lenses Refractive power is cemented and made up of such glasses that on the cemented surface there is a difference in the refractive index for the nd line of the spectrum of more than 0.08.

Das nachfolgende Zahlenbeispiel A zeigt in Übereinstimmung mit Fig. 1 der Zeichnung die Konstruktionsdaten eines als Grundobjektiv für das Erfindungssystem dienenden Gauß-Doppelobjektivs mit dem relativen Öffnungsverhältnis von 1 : 2 und der Brennweite f' = 100 bestehend aus einem auswechselbaren Vorderglied I und einem feststehenden Hinterglied II. In Übereinstimmung mit Fig. 1 der Zeichnung sind die Linsenradien mit y und die Dicken und Luftabstände mit d bezeichnet: Zahlenbeispiel A Öffnungsverhältnis 1:2 f' = 100 s' = 72,4 r1 = + 54,83 na va L1 dl = 6,71 1,67003 47,2 r2 = ± 156,25 rh = 1,27 Luftabstand y3 = + 39,67 I L@ d3 = 8,93 1,69347 53,5 v4 = + 168,32 L3 d4 = 3,52 1,66446 35,9 r. = + 25,89 d5 = 21,21 Blendenraum v, = - 30,20 L4 d6 = 3,17 1,63980 34,6 y7 = + 90,18 L5 d7 --- 11,88 1,65844 50,8 II r$ = - 41,87 d;; = 0,21 Luftabstand 2359,37 L, d4 -- 5,25 1,74472 44,7 rlo= - 77,24 Das vordere Austauschglied I bestellt aus d(n Linsen Lr bis L3, das feststehende Hinterglied II aus den Linsen I_4 bis Lo. . Nach dem Entfern-n des vorderen SZ#st,inteils I und dem Vorschalten eines Austauschgliedes zum Zwecke der angestrebten Brennweitenverkürzung entsteht ein neue Gesamtobjektiv der relativen Öffnung 1:4 und der Brennweite f' = 74,3.The following numerical example A shows, in accordance with Fig. 1 of the drawing, the construction data of a Gaussian double lens serving as a basic lens for the system of the invention with the relative aperture ratio of 1: 2 and the focal length f '= 100 consisting of an exchangeable front section I and a fixed rear section II. In accordance with Fig. 1 of the drawing, the lens radii are denoted by y and the thicknesses and air gaps are denoted by d: Numerical example A Focal ratio 1: 2 f '= 100 s' = 72.4 r1 = + 54.83 na va L1 dl = 6.71 1.67003 47.2 r2 = ± 156.25 rh = 1.27 air gap y3 = + 39.67 IL @ d3 = 8.93 1.69347 53.5 v4 = + 168.32 L3 d4 = 3.52 1.66446 35.9 r. = + 25.89 d5 = 21.21 aperture space v, = - 30.20 L4 d6 = 3.17 1.63980 34.6 y7 = + 90.18 L5 d7 --- 11.88 1.65844 50.8 II r $ = - 41.87 d ;; = 0.21 air gap 2359.37 L, d4 - 5.25 1.74472 44.7 rlo = - 77.24 The front interchangeable element I orders from d (n lenses Lr to L3, the fixed rear element II from lenses I_4 to Lo a new overall objective with a relative aperture of 1: 4 and a focal length f '= 74.3.

Das nachfolgende Zahlenbeispiel B zeigt in LTb-reinstimmung mit Fig. 2 der Zeichnung ein solches System, wobei die Radien der Linsen L i bis L, mit r, bis r", die Dicken und Luftabstände mit dl bis dii bezeichnet sind. Zahlenbeispiel B Öffnungsverhältnis 1:4 f' = 74,3 s' --- 72,3 r1 = -=- 144,58 % vd Li di = 7,51 1,67270 32,2 I n@ --- -@- 1067,8k L 2 d, = 2,32 1,72000 50,3 r3 = 50,27 d3 = 36,99 Luftabstand r, = -- 75,7-1 II L3 d4 = 7,13 1,67003 -17,2 r. = - 365,51 d5 = 5,28 Luftabstand - 59,83 L4 d 6 = 6,56 1,60311 60,7 r7 = - 1786,-11 d7 = 9,83 Luftabstand III ; r3 = -:- 32,08 Lä d, - -1,22 1,51478 60,6 r, = + 249,27 L6 d9 = 2,95 1,62536 35,6 t rio= 2-1,06 d1-= 13,72 Blendenraum 30,20 L7 d"= 3,17 1,63980 34,6 r"= -@- 90,18 LS d,9= 11,88 1,65844 50,8 IV ' yia= - 41,87 d13= 0,21 Luftabstand r"= -G- 2359,37 L, d11= 5,25 1,74400 44,7 rin= - 77,24 Y";kd = 117,02 Der hinter dem Blendenraum verbleibende Teil des Grundobjektivs ist nun mit IV bezeichnet, während sich das Austauschglied aus den drei Systemteilen I, II und III aufbaut. Der dem Blendenraum zugekehrte Teil III besteht aus einem aus zw,-i Linsen L, und L, entg2gaiigesetzter Brechkraft verkitt°ten meniskenförmigen Glied und einer ihm vorgeordneten Samm°11ins° L, dir objektseitige Teil I aus einem negativen, nach d°_: Blend°aseite zu hohlen Meniskus Li, I_3, welcher zusammen mit dem ihm nachfolgenden, positiv wirksamen Obj ektivteil II ein Systemglied nach Art d°s umgek2hrt-:i galileischen Fernrohrs darstellt.The following numerical example B shows such a system in accordance with FIG. 2 of the drawing, the radii of the lenses L i to L being denoted by r to r ″, the thicknesses and air gaps denoted by dl to dii. Numerical example B Focal ratio 1: 4 f '= 74.3 s' --- 72.3 r1 = - = - 144.58 % vd Li di = 7.51 1.67270 32.2 I n @ --- - @ - 1067.8k L 2 d, = 2.32 1.72000 50.3 r3 = 50.27 d3 = 36.99 air gap r, = - 75.7-1 II L3 d 4 = 7.13 1.67003 -17.2 r. = - 365.51 d5 = 5.28 air gap - 59.83 L4 d 6 = 6.56 1.60311 60.7 r7 = - 1786, -11 d7 = 9.83 air gap III; r3 = -: - 32.08 Lä d, - -1.22 1.51478 60.6 r, = + 249.27 L 6 d9 = 2.95 1.62536 35.6 t rio = 2-1.06 d1- = 13.72 aperture space 30.20 L7 d "= 3.17 1.63980 34.6 r "= - @ - 90.18 LS d, 9 = 11.88 1.65844 50.8 IV'yia = - 41.87 d13 = 0.21 air gap r "= -G- 2359.37 L, d11 = 5.25 1.74400 44.7 rin = - 77.24 Y "; kd = 117.02 The part of the basic lens that remains behind the diaphragm space is now designated IV, while the interchangeable element is made up of the three system parts I, II and III. The part III facing the diaphragm area consists of a meniscus-shaped member cemented from two lenses L, and L, which have been set against refractive power, and an upstream part I of the object-side part I of a negative, according to d ° _: Blend on the side of the hollow meniscus Li, I_3, which, together with the positively effective objective part II following it, represents a system element in the manner of the inverted Galilean telescope.

Der Luftabstand d3 zwischen dm vorderen M°niskus I und dem nachfolgenden Glied II b°trägt g-mäß dem Zahlenbeispiel = 36,99, ist also größer als 45 °.'o &r Brennweite f' des G?samtsystems (f' - 74,3).The air gap d3 between the anterior muscle I and the following one Link II b ° carries g-according to the numerical example = 36.99, is therefore greater than 45 ° .'o & r Focal length f 'of the entire system (f' - 74.3).

Die dem großen Luftabstand d, zugehehrt@@ Negativlinse L2 des objektseitigen Meniskus basteht aus einem Glase mit dem Brechw,3rt 1,72 für die gelb- d-Linie des Spektrums, ist also anspruchsgemäß größ-r als 1,70, wobei außerdem an d°r Kittfläche J:; ein Brechwertunterschi;d von etwa 0,05 vorliegt.The large air the distance d, zugehehrt @@ negative lens L2 of the object-side meniscus basteht from a glass with the Brechw, 3RT 1.72 for the yellow d-line of the spectrum, and is thus according to the claims Größ-r than 1.70, and also to the putty surface J :; there is a difference in the refractive index of about 0.05.

Der Ford°rung einer erheblichen Vermind-3rung der Koma-R2stfehler im Gesamtsystem und die daraus resultizre_icl2 zu- St-igerung d°?s Öffnungsverhältnisses k)nnte erfindungsgemäß weiterhin dadurch entsprochen werden, daß die zerstr--uead wirkenden Radien r3 und rio im Austauschglied flacher ausgebildet sind als bei den vorbekannten Systemen nach dem Hauptpatent. Auch die Wahl der optischen Gläser für die beiden Linsen L, und L G des Kittgliedes im Teil III des Austauschgliedes I bis III derart, daß an der Kittfläche r, ein Brechzahlenunterschied von etwa 0,11, anspruchsgemäß also von mehr als 0,08, besteht, hat sich für die Erreichung des gesetzten Zieles als wichtig erwiesen.The demand for a considerable reduction in coma errors in the overall system and the resulting increase in the opening ratio k) could furthermore be met according to the invention in that the destructive uead acting radii r3 and rio in the exchange member are flatter than in the previously known systems according to the main patent. Also the choice of optical glasses for the two lenses L, and L G of the cemented link in part III of the exchange link I to III such that on the cemented surface r, a difference in refractive index of about 0.11, according to the claim, therefore, of more than 0.08, has to be considered in order to achieve the set goal proved to be important.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Optical system with interchangeable members for changing the image scale according to patent 1016032, consisting of a two-part basic lens, of which one - image-side - lens part is fixed and together with the front -object-side-exchangeable part. .. Type of Gaussian double objective is constructed, with two collecting single lenses including two diverging meniscus members facing the aperture space, each cemented from a positive and negative lens, and in which the front system part facing the object side is inserted through a Exchange member made up of three system parts is replaced, of which the part facing the diaphragm space represents a replacement member for the removed part of the basic lens and consists of a negative meniscus lens facing the diaphragm and hollowed out after it and a positive lens arranged in front of it, while the part on the object side is a negative one , after the shorter beam distance represents meniscus too hollow and together with the following, positively effective lens part forms a system song in the manner of an inverted Galilean telescope with behind this telecentric beam path, characterized by an increase in the overall length of the overall system (I to IV), in particular by dimensioning the air gap (d3) between the negative meniscus (I) on the object side and the positive member (II) in the exchange member (I to III), which is located downstream of it, that it is greater than 45 ° / o the focal length ( f ) of the overall system (I to IV), and that the negative lens (L,) facing the large air gap of the meniscus (I) cemented from two parts with opposite refractive power consists of a highly refractive glass whose refractive index for the nd line of the spectrum is greater than 1.70, with a difference in the refractive index of more than 0.04, but less than 0.06, being present on the cemented surface (r3) of this element.

2. Optical system with interchangeable elements for changing the image; scale-s according to claim 1, characterized by such a B ° measurement of the radius length of the The lens surface (r3) facing the large air gap (d3) in the anterior lens element (I) the system that it is greater than 60 ° p of the total focal length (f '), while also at the same time the radius length of the last facing the diaphragm space (dl-) Lens surface (r1-) of the interchangeable member (I to III) is greater than 30 11 ", flat this total focal length.

3. Optical system with interchangeable links for modification of the imaging scale according to Claims 1 and 2, characterized in that the bl-2nd-sided link of the rear system part (III) in exchange = lied (I to III) from two lenses (L, and Ls) of opposite refractive power cemented and is made up of such glasses that there is a difference in the refractive index on the cemented surface (r,) for the Izd line of the spectrum is greater than 0.08.

4. Optical system with interchangeable members according to claims 1 to 3, characterized in that of the basic lens (I to II) - based on the focal length f '= 100 - of the structural design: Focal ratio 1: 2 f '= 100 s' = 72.4 r1 = + 54.83 nd vd L1 dl = 6.71 1.67003 47.2 r2 = + 156.25 d2 = 1.27 air gap I, r3 = + 39.67 L2 d3 = 8.93 1.69347 53.5 r4 = + 168.32 L3 d4 = 3.52 1.66446 35.9 r5 = -f- 25.89 d5 = 21.21 aperture space r6 = - 30.20 L4 d 6 = 3.17 1 , 63980 34.6 r, = + 90.18 L5 d; = 11.88 1.65844 50.8 II r3 _ - 41.87 d $ = 0.21 air gap r9 = + 2359.37 L 6 d9 = 5.25 1.74472 44.7 rlo = - 77.24

The objective part (I) located in front of the diaphragm is replaced by an interchangeable element made up of three system parts (I to III) for the purpose of shortening the focal length, so that an overall system (I to IV) of the following construction is created: Focal ratio 1: 4 f '= 74.3 s' = 72.3 r1 = -f- 144.58 Bad vd `Ll dl = 7.51 1.67270 32.2 I r2 = # - 1067.84 L2 d2 = 2.32 1.72000 50.3 r3 = - @ - 50.27 d3 = 36.99 air gap r4 = + 75.74 II L3 d4 = 7.13 1.67003 47.2 r5 = -f- 365.51 d5 = 5.28 air gap r, = -t- 59.83 L4 d6 = 6.56 1.60311 60.7 r7 = - 1786.41 d 7 = 9.83 air gap III r $ = + 32.08 L5 d3 = 4.22 1.51478 60.6 r, = + 249.27 L6 d9 = 2.95 1.62536 35.6. r1, = + 24.06 dl = 13.72 aperture space r "= - 30.20 L, d11 = 3.17 1 , 63980 34.6 r12 = + 90.18 L 8 d12 = 11.88 1.65844 50.8 IV r13 = - 41.87 d13 = 0.21 air gap r "= + 2359.37 I_9 dl4 = 5.25 1.74400 44.7 r15 = - 77.24 @ 'id = 117.02