AT367216B - OPTICAL SYSTEM WITH CHANGEABLE Focal Length - Google Patents
OPTICAL SYSTEM WITH CHANGEABLE Focal LengthInfo
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- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
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Description
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Die Erfindung betrifft ein optisches System mit veränderbarer Brennweite und grosser relativer Öffnung, das über einen erweiterten Bereich fokussierbar ist, welcher Bereich einen ersten Bereichsabschnitt. für normale Objektentfernungen und einen zweiten Bereichsabschnitt für kleinere Objektentfernungen aufweist, mit in fünf Gruppen angeordneten Elementen, u.
zw. einem Fokussierungsglied mit einem positiven Duplet und einer nachfolgenden positiven Meniskuslinse, einem Variator mit einer negativen Meniskuslinse und einem nachfolgenden negativen Duplet, einem drei Elemente aufweisenden Kompensator und zwei entlang der gemeinsamen optischen Achse unbewegbar angeordneten Gruppen, wobei das Fokussierungsglied zur Scharfeinstellung des optischen Systems im ersten Bereichsabschnitt bewegbar ist, der Variator zusammen mit dem Kompensator beim Einstellen der Brennweite des optischen Systems bewegbar ist und der Kompensator zur Scharfeinstellung des optischen Systems im zweiten Bereichsabschnitt unabhängig vom Variator bewegbar ist.
Zahlreiche bekannte Bauarten von optischen Systemen mit veränderbarer Brennweite, sogenannten Varioobjektiven, sind so ausgelegt worden, dass sie nur mässige Werte der relativen Öffnung aufweisen, um auf dem zur Zeit gegebenen Markt für photographische Geräte, wie beispielsweise Laufbildkameras, wettbewerbsfähig zu sein. In letzter Zeit ist jedoch eine neue Generation von Varioobjektiven entwickelt worden, die eine aussergewöhnlich grosse relative Öffnung im Be-
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grösserungsverhältnis erkauft werden. Ausserdem sind Objektive mit kleinerer relativer Öffnung entwickelt worden, die ähnliche oder etwas höhere Vergrösserungsverhältnisse als die Objektive mit grosser relativer Öffnung hatten, jedoch auch in einem Bereich scharf eingestellt werden konnten, der kleinere Objektabstände umfasst als der normale Bereich von näherungsweise 1 m bis Unendlich.
Dieser Bereich kleinerer Objektentfernungen wird als Makro-Bereich bezeichnet. In diesem Bereich kann die Scharfeinstellung in einer Entfernung von mehreren Millimetern von dem Objektiv bis zu der geringsten Entfernung des normalen Bereiches erfolgen. Bei den meisten Objektiven mit grosser relativer Öffnung und grossem Brennweitenvariationsbereich kann nicht die gewünschte hohe optische Korrektion aufrechterhalten werden, wenn sie im Makro-Bereich scharf eingestellt werden sollen. Es sind deshalb nur wenige, relativ spezielle und deshalb im allgemeinen sehr teure Objektive entwickelt worden und erhältlich, welche die noch zu erläuternde Kombination von Eigenschaften haben, wie sie das optische System nach der Erfindung auszeichnet.
Ausserdem waren die meisten dieser Objektive wegen ihres hohen Preises nicht so wettbewerbsfähig, dass sie auf dem Massenmarkt der Amateurfilmer akzeptiert worden wären.
Es wurde daher danach getrachtet, ein'relativ kompaktes und relativ preisgünstiges Varioobjektiv zu schaffen, das über einen Brennweitenvariationsbereich hoch korrigiert ist, der grösser ist als der herkömmliche 3 : 1-Bereich für Varioobjektive mit vergleichbar grosser relativer Öffnung.
Gegenstand des Stammpatents Nr. 356413 ist ein optisches System der eingangs beschriebenen Art, welches im vorstehend angegebenen Sinn verbessert ist, indem der Kompensator aus einem positiven Duplet und einer nachfolgenden positiven Meniskuslinse, die als Kollimator wirkende vierte Gruppe aus einer negativen bikonkaven Linse und einer nachfolgenden positiven Meniskuslinse und die ein Grundobjektiv darstellende fünfte Gruppe aus einer positiven bikonvexen Linse, einer negativen bikonkaven'Linse, einem positiven Duplet und einer positiven Meniskuslinse besteht.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine optisch vorteilhafte und wirtschaftlich günstige Ausführungsform eines solchen optischen Systems zu schaffen.
Dabei wird ein optisches System für ein Varioobjektiv mit grosser relativer Öffnung mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Daten vorgeschlagen, das über einen erweiterten Bereich, der den Makro-Bereich enthält, scharf eingestellt werden kann und in sehr hohem Masse optisch korrigiert ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systems nach der Erfindung zeigt.
Die in der folgenden Beschreibung verwendeten Bezeichnungen "vorne" und "hinten" beziehen sich auf die Enden des Objektivs, die jeweils näher bei seinen langen bzw. kurzen konjugierten Punkten liegen.
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In der Zeichnung ist ein optisches System mit veränderbarer Brennweite dargestellt. Dieses optische System ist über einen relativ grossen Vergrösserungsbereich hoch korrigiert und kann sowohl im Makro-Bereich als auch im normalen Bereich scharf eingestellt werden. Ausserdem hat dieses optische System im Vergleich mit bekannten Varioobjektiven im Zoom-Bereich eine relativ grosse relative Öffnung.
Beginnend an der Lichteinfallsseite des optischen Systems enthält das Objektiv ein positives erstes Glied-C,-, das axial über eine kurze Strecke eingestellt werden kann, um das optische System in einem Bereich von näherungsweise 1 m bis Unendlich zu fokussieren. Das zweite Glied - ist ein Variator in Form eines negativen Gliedes, das längs der Achse des optischen Systems verschiebbar ist, um die Brennweite des Objektivs zu ändern. Die Brennweite kann über einen Vergrösserungsbereich geändert werden, der grösser als 6 : 1 ist, obwohl über diesen gesamten Bereich ein hohes Mass an optischen Korrektionen für eine grösste relative Öffnung von wenigstens 1 : 1, 2 beibehalten wird.
Ein drittes Glied kann bei einer axialen Einstellung des Variators axial justiert werden und dient als Kompensator, um die Aberrationen zu korrigieren, die durch Veränderung der Brennweite des optischen Systems verursacht werden ; das Glied --C, -- kann unabhängig eingestellt werden, um das optische System im Makro-Bereich zu fokussieren. Das Glied - ist stationär und dient als Kollimator, der die aus dem Kompensator --C3-- austretenden Strahlen weiter kollimiert. Das hintere Glied-C ;-ist ein Grundobjektiv, das mit den oben beschriebenen Gliedern ein afokales System bildet.
Das erste Glied --CI -- besteht aus einem vorderen, bikonvexen, verkitteten Duplet-Li,
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-- und--L 3 durch einen Luftabstand getrennt und kann relativ zu ihr eingestellt werden ; das Glied - C2-besteht aus einer vorderen, negativen einzelnen Meniskuslinse-L-, die vorne konvex
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L- auf, die zusammen ein im wesentlichen afokales System bilden, das mit dem hinteren Grundobjektiv--C5--zusammenwirkt.
Das Glied-C ;-weist eine vordere, bikonvexe Einzellinse-L-auf, die in einem bestimmten Abstand von einem negativen Element --Lu -- angeordnet ist. Ein Duplet aus Elementen --LI, und Lis-ist zwischen dem Element -Lu -- und dem hinteren Element --L 16 -- angeordnet,
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samen Öffnung zu bilden.
Die erfindungsgemässe Ausführungsform eines optischen Systems, das im Makro-Bereich scharf eingestellt werden kann und eine grosse relative Öffnung hat, weist die im Patentanspruch angegebenen Konstruktionsdaten auf, wobei der Tabelle des Patentanspruchs insbesondere die Abmessungen entnommen werden können ; die Werte des Brechungsindex für die Natrium-D-Linie und der Dispersion (Abbe'sche Zahl) sind mit nd bzw. v bezeichnet.
In der Tabelle des Patentanspruchs gibt die erste Spalte die Folge von Linsenelementen an, wobei numerisch auf der Lichteinfallsseite des Systems begonnen wird. Die zweite Spalte gibt die
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The invention relates to an optical system with a variable focal length and a large relative aperture, which can be focused over an extended area, which area has a first area section. for normal object distances and a second section for smaller object distances, with elements arranged in five groups, u.
between a focusing member with a positive doublet and a subsequent positive meniscus lens, a variator with a negative meniscus lens and a subsequent negative doublet, a three-element compensator and two groups arranged immovably along the common optical axis, the focusing member for focusing the optical system is movable in the first section, the variator can be moved together with the compensator when adjusting the focal length of the optical system and the compensator for focusing the optical system can be moved independently of the variator in the second section.
Many known types of variable focal length optical systems, so-called zoom lenses, have been designed to have only moderate aperture values in order to be competitive in the current market for photographic equipment such as motion picture cameras. Recently, however, a new generation of zoom lenses has been developed, which has an exceptionally large relative opening in the lens.
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enlargement ratio can be bought. In addition, lenses with a smaller relative aperture have been developed that have similar or somewhat higher magnification ratios than the lenses with a large relative aperture, but could also be focused in a range that includes smaller object distances than the normal range from approximately 1 m to infinity.
This area of smaller object distances is called the macro area. In this area, the focus can be set at a distance of several millimeters from the lens to the smallest distance from the normal area. With most lenses with a large relative aperture and a large focal length variation range, the desired high optical correction cannot be maintained if they are to be focused in the macro range. For this reason, only a few, relatively special and therefore generally very expensive lenses have been developed and are available which have the combination of properties to be explained which distinguishes the optical system according to the invention.
In addition, most of these lenses were not so competitive because of their high price that they would have been accepted in the mass market of amateur filmmakers.
It was therefore sought to create a relatively compact and relatively inexpensive zoom lens that is highly corrected over a focal length variation range that is larger than the conventional 3: 1 range for zoom lenses with a comparatively large relative aperture.
The subject of master patent no. 356413 is an optical system of the type described in the introduction, which is improved in the sense given above by the compensator comprising a positive doublet and a subsequent positive meniscus lens, the fourth group acting as a collimator, comprising a negative biconcave lens and a subsequent one positive meniscus lens and the fifth group, which is a basic objective, consists of a positive biconvex lens, a negative biconcave lens, a positive doublet and a positive meniscus lens.
The invention aims to provide an optically advantageous and economically advantageous embodiment of such an optical system.
An optical system for a zoom lens with a large relative aperture is proposed with the data specified in the characterizing part of the patent claim, which can be sharply adjusted over an extended area, which contains the macro area, and is optically corrected to a very high degree.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which shows a section through a preferred embodiment of an optical system according to the invention.
The terms "front" and "rear" used in the following description refer to the ends of the lens, each of which is closer to its long or short conjugate points.
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An optical system with a variable focal length is shown in the drawing. This optical system is highly corrected over a relatively large magnification range and can be focused both in the macro range and in the normal range. In addition, this optical system has a relatively large relative aperture in the zoom range compared to known zoom lenses.
Starting at the light incidence side of the optical system, the lens contains a positive first link-C, -, which can be adjusted axially over a short distance to focus the optical system in a range from approximately 1 m to infinity. The second link - is a variator in the form of a negative link that is slidable along the axis of the optical system to change the focal length of the lens. The focal length can be changed over a magnification range that is greater than 6: 1, although a high degree of optical corrections for a largest relative aperture of at least 1: 1, 2 is maintained over this entire range.
A third link can be axially adjusted upon axial adjustment of the variator and serves as a compensator to correct the aberrations caused by changing the focal length of the optical system; the link --C, - can be adjusted independently to focus the optical system in the macro range. The link - is stationary and serves as a collimator, which further collimates the rays emerging from the compensator --C3--. The rear limb-C; is a basic objective that forms an afocal system with the limbs described above.
The first link --CI - consists of a front, biconvex, cemented duplet Li,
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- and - L 3 separated by an air gap and can be adjusted relative to it; the link - C2 - consists of a front, negative single meniscus lens-L-, the front convex
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L-, which together form an essentially afocal system that interacts with the rear basic lens - C5.
The link-C; - has a front, biconvex single lens-L-, which is arranged at a certain distance from a negative element --Lu -. A doublet of elements --LI, and Lis- is arranged between the element -Lu - and the rear element --L 16 -,
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to form a seed opening.
The embodiment of an optical system according to the invention, which can be set sharply in the macro range and has a large relative opening, has the design data specified in the claim, the dimensions of which can be found in particular in the table of the claim; the values of the refractive index for the sodium D line and the dispersion (Abbe's number) are denoted by nd and v, respectively.
In the table of the patent claim, the first column indicates the sequence of lens elements, starting numerically on the light incidence side of the system. The second column gives the
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Claims (1)
Priority Applications (1)
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| AT0899077A AT367216B (en) | 1977-12-15 | 1977-12-15 | OPTICAL SYSTEM WITH CHANGEABLE Focal Length |
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| ATA899077A ATA899077A (en) | 1981-10-15 |
| AT367216B true AT367216B (en) | 1982-06-11 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| AT0899077A AT367216B (en) | 1977-12-15 | 1977-12-15 | OPTICAL SYSTEM WITH CHANGEABLE Focal Length |
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| AT (1) | AT367216B (en) |
-
1977
- 1977-12-15 AT AT0899077A patent/AT367216B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| ATA899077A (en) | 1981-10-15 |
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