DE597354C

DE597354C - Lens with variable focal length

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Publication number: DE597354C
Application number: DEB149551D
Authority: DE
Original assignee: BUSCH EMIL AG OPTISCHE IND
Current assignee: BUSCH EMIL AG OPTISCHE IND
Priority date: 1931-04-19
Filing date: 1931-04-19
Publication date: 1934-05-25

Description

Objektiv mit veränderlicher Brennweite Sowohl für die Zwecke der Aufnahme wie der Projektion ist es häufig erwünscht, Objektive mit veränderlicher Brennweite zu benutzen, um den Abbildungsmaßstab in merklichem Umfange ändern zu können. In vielen Fällen sucht man eine stetigeVeränderung der Brennweite bzw. des Abbildungsmaßstabes dadurch herbeizuführen, daß man die Abstände der Glieder .des ,benutzten optischen Systems ändert.Variable focal length lens Both for the purpose of shooting like projection, it is often desirable to use variable focal length lenses to be used in order to be able to change the reproduction scale to a noticeable extent. In In many cases one is looking for a constant change in the focal length or the image scale to bring about by the fact that the distances between the members .des, used optical System changes.

Ein bekanntes System dieser Art stellt das Teleobjektiv dar, das aus einem sammelnden und einem zerstreuenden Glied besteht, deren Abstand voneinander verändert werden kann. Ein solches Teleobjektiv ist aber nicht immer geeignet; einmal ändert sich bei ihm die Korrektion der Bildfehler in den zur Achse geneigten Büscheln beträchtlich mit der Veränderung des Linsenabstandes, auch ändert sich mit der Systembrennweite die Schrittweite erheblich, und das ist sowohl für die Zwecke der Projektion wie für die der Aufnahme unerwünscht.A well-known system of this type is the telephoto lens, which consists of a collecting and a dispersing member, their distance from each other can be changed. However, such a telephoto lens is not always suitable; once the correction of the aberrations in the tufts inclined to the axis changes with him considerably with the change in the lens distance, also changes with the system focal length the step size is substantial, and that's both for the purposes of projection like undesirable for those of inclusion.

Beide Nachteile werden weitgehend durch ein System vermieden, das den Gegenstand der Erfindung bildet und sich von dem üblichen Teleobjektiv dadurch unterscheidet, daß es aus drei getrennten Systemteilen zusammengesetzt ist, von denen das mittlere Glied zerstreuend wirkt, während die äußeren einschließenden Glieder sammeln. Die Änderung der Gesamtbrennweite wird dadurch herbeigeführt, daß die mittlere zerstreuende Linse in Richtung der optischen Achse beträchtlich verschoben wird.Both disadvantages are largely avoided by a system that forms the subject of the invention and thereby differs from the usual telephoto lens differs in that it is composed of three separate system parts from to which the middle link acts dispersing, while the outer ones include Collect limbs. The change in the total focal length is brought about that the central divergent lens shifted considerably in the direction of the optical axis will.

Bei zweckmäßiger Wahl der Brennweiten für die drei Systemteile zeigt sich, daß der Igor rektionszustand det schiefen Büschel durch Verschiebung des mittleren Gliedes nicht so ungünstig beeinfiußt wird wie bei einem Teleobjektiv, und außerdem ergibt sich dann als sehr wesentlicher und wichtiger Vorteil, daß die Schnittweite eines solchen Systems sich nur wenig ändert, wenn man das mittlere Glied verschiebt und damit die Brennweite des ganzen Systems merklich ändert.If the focal lengths for the three system parts are appropriately chosen, it shows that the Igor's state of reaction detects the crooked tufts by shifting the middle one Member is not so adversely affected as with a telephoto lens, and besides Then there is a very essential and important advantage that the back focal length of such a system changes little if you move the middle link and thus noticeably changes the focal length of the whole system.

Die Abb. r und 2 der Zeichnung zeigen schematisch ein System gemäß der Erfindung, und zwar zeigt Abb. r das System mit lang eingestellter, Abb. a dasselbe mit kurz eingestellter Brennweite. Auf der Seite des Gliedes a befindet sich das Objekt bei der Aufnahme oder der Schirm bei der Wiedergabe. Bei e befindet sich die' hintere Hauptebene. Bezeichnet man die Brennweite der beiden objekt-bzw. schirmseitigen Systemteile a und c mit f1 und f3 und die Baulänge, also den Abstand der äußersten Linsenscheitel (Scheitellänge) des gesamten Systems, mit 1, dann läßt sich zeigen, daß die Schnittweite s' des gesamten Systems beim Verändern der Brennweite einen Extremwert (Maximum oder Minimum) durchläuft, falls die Bedingung OG f1 + Zß@1 erfüllt ist, denn für die Brennpunktschnittweites ' eines Systems aus drei getrennten dünnen Linsen gilt fi, f2, fa sind die Brennweiten der drei Glieder a,. b und c, eia und e32 sind die Abstände zwischen den Linsen a und c bzw. c und b; für die Abstände gilt eis +e32 - konst. -1, wenn die Linse c beweglich ist, aber die Linsen a und b den festen Abstand 1 haben.Figs. R and 2 of the drawing show schematically a system according to the invention, namely Fig. R shows the system with a long focal length, Fig. A the same with a short focal length. The object is on the side of the link a during recording or the screen during reproduction. At e is the 'rear main level. If one denotes the focal length of the two object or. Screen-side system parts a and c with f1 and f3 and the overall length, i.e. the distance between the outermost lens vertices (vertex length) of the entire system, with 1, then it can be shown that the back focal length s' of the entire system reaches an extreme value when the focal length is changed (maximum or minimum) if the condition OG f1 + Zß @ 1 is fulfilled, because the focal length of a system of three separate thin lenses applies fi, f2, fa are the focal lengths of the three terms a ,. b and c, eia and e32 are the distances between lenses a and c and c and b, respectively; the following applies to the distances cis + e32 - const. -1, if the lens c is movable but the lenses a and b have the fixed distance 1 .

Soll die Schnittweite s' ein Maximum oder Minimum für eine bestimmte Stellung der Mittellinse haben, so muß in dieser Stellung sein, d. h.If the back focal length s' is to have a maximum or minimum for a certain position of the central lens, then in this position be, ie

fi +2fa-eia =o. Für o_<e13<l ist daher o<fi+2f3<1. Diese Ungleichung gilt für alle Fälle ohne spezielle Voraussetzung über das Vorzeichen von f a, f b oder f, In der Nähe ihres Extremwertes ändert sich die Schnittweite nur um wenige Prozente, so daß sich,bei einem solchen System, wenn es in bezug auf eine Ebene d (photographische Platte bei der Aufnahme bzw. Bildfenster bei der Wiedergabe) eingestellt ist, diese Einstellung bei beträchtlicher Veränderung der Brennweite nicht erheblich ändert. Dieser Umstand ist bei der praktischen Verwendung des Systems sowohl für die Projektion wie für die Aufnahme sehr wichtig.fi + 2fa-eia = o. For o_ <e13 <l we therefore have o <fi + 2f3 <1. This inequality applies to all cases without any special precondition about the sign of f a, f b or f Level d (photographic plate during recording or image window during playback) is set, this setting does not change significantly if the focal length is changed considerably. This fact is very important in the practical use of the system for both projection and recording.

Es ist verständlich, daß auch bei einem solchen System aus einfachen Linsen die Bildgüte nicht unverändert bleiben kann, wenn das mittlere Glied seine Stellung wesentlich ändert. Man wird also zum mindesten dieses Glied für sich von den gröbsten optischen Fehlern befreien, also z. B. chromatisch korrigieren müssen; zweckmäßig ist es, auch den sphärischen Fehler in diesem Glied gering zu halten. Die beiden äußeren Linsensysteme können einfache Linsen darstellen, aber auch hier empfiehlt es sich, zusammengesetzte Systeme zu wählen, wenn das Offnungsverhältnis des Gesamtsystems möglichst groß sein soll. Linsendicken und Abstände itn v R, + 2995 D, - 10 1,6227 56,g Vorderglied a J Ra - 150,0 D.@ .- 3 1,6226 36,o R3 plan D3 veränderlich R4 - 251,0 D4 = 5 1,6122 37,0 Verschiebbares R5 - 103,3 Mittelglied c DG - 3 1,6123 58,5 R6 + 251,0 D,; _- Zoo - D3 R7 plan D7 - 5 1,60.8x 5g,1 R8 - 3575 ° Da - 1 R9 - 3575 Dy - 5 1,6081 59" Rio- 204,5 Dio = 3 1,6123 36,9 Hinterglied b Rii plan Dii - 1 Ri2 + 163,4 Die - 5 1,6o81 5g,1 R13 + 1929,0 Dia - 1 Rio + 99,9 Dl 4 - 17 1,61g7 6o,2 R15 - 70,2 Dis = 3 1,6259 35,7 Rio -@- 1g0,1 Gesamte Scheitellänge .... 262 mm. Das beschriebene System, bei dem die beiden äußeren Elemente sammelnd, das von ihnen eingeschlossene zerstreuend ist, ä linelt in seinem Aufbau der bekannten Cooke-Lilise. Bei dieser ist schon früher vorgeschlagen worden, die mittlere Linse ein wenig zu verschieben, jedoch nicht zu dein Zweck, die Brennweite wesentlich zu verändern, sondern lediglich, um den Korrektionszustand zu verschlechtern und eine für die Bildnisphotograpliie gewünschte Unschärfe zu erhalten, Auch ist es bei-solchen Systemen bekannt, beispielsweise die Vorderlinse des Objektivs um geringe Beträge verschiebbar zu machen, um das fest eingebaute Objektiv auf. nahe Gegenstände scharf einstellen zu können.It is understandable that even with such a system of simple lenses the image quality cannot remain unchanged if the position of the middle link changes significantly. So you will at least free this link from the grossest optical errors, so z. B. have to correct chromatically; It is useful to keep the spherical error in this link low. The two outer lens systems can represent simple lenses, but here, too, it is advisable to choose composite systems if the aperture ratio of the overall system is to be as large as possible. Lens thicknesses and distances itn v R, + 2995 D, - 10 1.6227 56, g Fore link a J Ra - 150.0 D. @ .- 3 1.6226 36, o R3 plan D3 changeable R4 - 251.0 D4 = 5 1.6122 37 0 Slidable R5 - 103.3 Middle link c DG - 3 1.6123 58.5 R 6 + 251.0 D; _- Zoo - D3 R7 plan D7 - 5 1,60.8x 5g, 1 R8 - 3575 ° Since - 1 R9-3575 Dy - 5 1.6081 59 " Rio- 204.5 Dio = 3 1.6123 36.9 Hind limb b Rii plan D ii - 1 Ri2 + 163.4 The - 5 1,6o81 5g, 1 R13 + 1929.0 Slide - 1 Rio + 99.9 Dl 4 - 17 1.61g7 6o, 2 R15 - 70.2 Dis = 3 1.6259 35.7 Rio - @ - 1g0.1 Total length of the head .... 262 mm. The system described, in which the two outer elements are collecting and the one enclosed by them is dispersing, is similar in its structure to the well-known Cooke-Lilise. In this case, it has already been suggested earlier to move the middle lens a little, but not for the purpose of changing the focal length significantly, but only to worsen the state of correction and to obtain the blurring desired for portrait photography. It is also at -such systems known, for example, to make the front lens of the lens displaceable by small amounts to the fixed lens. to be able to focus on close objects.

Diese bekannten Formen, eines Dreilinsensystems berühren die vorliegende Erfindung nicht, denn hier handelt es sich darum, durch Verschiebung der mittleren Linse erhebliche Änderungen der Gesamtbrennwerte des Systems herbeizuführen.These known forms of a three-lens system affect the present Invention not, because here it is about shifting the middle one Lens bring about significant changes in the overall calorific value of the system.

Im nebenstehenden sei ein Ausführungsbeispiel für ein System mit innenliegender Zerstreuungslinse gegeben, das eine Änderung der Brennweite von etwa 8o bis Zoo mm zuläßt, wobei sich die @chnittweiiicht mehr als io mm ändert. Auch die sphärische und astigmatische Korrektion bleibt bei der Veränderung der Brennweite durchweg befriedigend.In the adjacent is an exemplary embodiment for a system with an internal Given a diverging lens that changes the focal length from about 8o to zoo mm, whereby the average does not change more than 10 mm. Even the spherical one and astigmatic correction remains constant as the focal length changes satisfactory.

Abb. 3 zeigt ein System, das diesem Ausführungsbeispiel entspricht. In Abb. q. sind die Leitkurven für das Glied c und die Glieder a und b dieses Systems dargestellt, aus denen das Maß. der Verschiebung zwischen den Brennweiten 8o und aoo mm zu entnehmen ist.Fig. 3 shows a system which corresponds to this embodiment. In Fig.q. the guide curves for member c and members a and b of this system are shown, from which the measure. the shift between the focal lengths 8o and aoo mm can be seen.

Claims

PATGNTANSPRUCI3: Lens with variable focal length for the recording and reproduction of images, consisting of three separate members, of which the enclosed member acts dispersing, the enclosing members collectively, characterized in that the focal length of the object or screen-side member (a), increased by twice the focal length of the enclosed member (c), positive and also smaller than the vertex length of the lens, so that when the enclosed member is moved in the direction of the optical axis a considerable change in the total focal length of the lens and thus a considerable change in the reproduction ratio, but only a relatively small change in back focus takes place. Correction sheet for patent specification 597 354 class 42 h group 6 / (> 2y On page 2, line 46, "R9 -357.5" is corrected in "R9 + 357.5". Figure 3 has been deleted and replaced by a correction sheet.