DE1074284B

DE1074284B - Optisches System veränderlicher Brenn weite

Info

Publication number: DE1074284B
Application number: DENDAT1074284D
Authority: DE
Original assignee: Societe dOptiquc et de Mecamque de Haute Precision, Paris
Priority date: 1952-07-22
Publication date: 1960-01-28
Also published as: US2704487A; GB720984A; CH308600A; FR1060514A

Description

DEUTSCHES

Bekanntlich kann man die Brennweite eines komplexen optischen Systems verändern, indem man bestimmte Linsen dieses Systems entlang der optischen Achse verschiebt. Hierdurch erzielt man eine Größenveränderung des von dem System erzeugten Bildes. Für die praktische Anwendung ist es in der Regel erforderlich, eine solche Veränderung unter Erhaltung des Bildes auf einer feststehenden Ebene vorzunehmen, beispielsweise auf der lichtempfindlichen Schicht einer fotografischen Platte.

Bekannt sind hierfür Systeme mit zwei verschiebbaren Linsen, wobei deren gegenseitige Verschiebung auf der optischen Achse zueinander einer nichtlinearen mathematischen Funktion entspricht, weshalb Steuermittel, z. B. Steuerkurven, nötig sind.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches System veränderlicher Brennweite zu schaffen, das bei verschiedenen Brennweiten bzw. Vergrößerungen immer an derselben Stelle oder dicht daneben ein reelles Bild eines Objekts liefert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bereits bekannt, vor einem positiven Objektiv ein Linsensystem anzuordnen, das aus zwei einfachen oder zusammengesetzten, eine einfache oder zusammengesetzte Sammellinse einschließenden, einen festen Abstand voneinander aufweisenden Zerstreuungslinsen mit veränderbarem Abstand zwischen Zerstreuungslinsen und Sammellinsen besteht, und zwar dergestalt, daß die mittlere sammelnde Linse gegenüber den Zerstreuungslinsen und dem nachgeschalteten Objektiv verschiebbar ist und die beiden Zerstreuungslinsen feststehen.

Dieses bekannte System ist "ein afokales System, und zwar zumindest in zwei Stellungen der verschiebbaren Linse, so daß das nachgeschaltete Objektiv ein im Unendlichen liegendes, durch das eingeschaltete System vom Objektiv erzeugtes Zwischenbild in seiner hinteren Brennebene abbildet.

Gemäß der Erfindung ist das System demgegenüber dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse feststeht und die beiden Zerstreuungslinsen verschiebbar angeordnet sind, ferner die vorgeschaltete Linsenanordnung so ausgebildet ist, daß sie als Zerstreuungslinse mit veränderbarer Brennweite wirkt, und schließlich das Verhältnis der Stärke der Sammellinse und der dem Objektiv zugewendeten Zerstreuungslinse zueinander etwa 1,3 :1 beträgt. Dieses System ist in seiner Gesamtwirkung gleich einer Zerstreuungslinse mit veränderlicher Brennweite, die von dem Objekt ein im Endlichen liegendes virtuelles Zwischenbild erzeugt, von dem das Objektiv in seiner Bildebene ein reelles Bild liefert für drei Durchgänge der Zwischenbildebene durch denselben Punkt, auf den das Objektiv eingestellt wird.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch die Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung.

Optisches System
veränderlicher Brennweite

Anmelder:

Societe d'Optique et de Mecanique

de Haute Precision,

Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Amthor, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Eysseneckstr. 36

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 22. Juli 1952

Auf jeder Seite einer feststehenden Sammellinse X₂ befinden sich zwei Zerstreuungslinsen L₁ und X₃ von festem Abstand zueinander, die in ihrem Abstand zur Sammellinse auf der optischen Achse veränderbar angeordnet sind. Hinter diesem Dreilinsensystem, befindet sich ein positives Objektiv X₄, z. B. eine zusammengesetzte Linse. Eine Verschiebung der LinsengruppeX^Xs verändert die Brennweiten. Bei einem Verhältnis von z. B. 3 zwischen den äußersten Brennweiten hat das Verhältnis der Linsenstärken von X₃ und X₂ einen absoluten Wert von etwa 1,3. Die Stärke der Linse X₁ hängt nicht von der der beiden anderen ab, sie ist jedoch maßgebend für den Abstand zwischen den Linsen X₁UHdX₃.

Das positive Objektiv X₄ wandelt das virtuelle von dem Dreilinsensystem erzeugte Bild in ein reelles endgültiges Bild um, das von einer fotografischen Platte aufgenommen werden kann.

Wählt man für dieses Objektiv Werte, die zur z. B. w-maligen Verkleinerung des linearen Maßstabes des virtuellen Bildes führen, so ergibt die geringe restliche Verschiebung der Ebene des virtuellen Bildes bei der Änderung der Brennweite durch Verschieben des durch X₁ — X₃ gebildeten Ganzen eine %²-mal kleinere Verschiebung der Ebene des endgültigen reellen Bildes, wodurch man diese Verschiebung vollständig vernachlässigen kann.

Die Blende D des Systems liegt zweckmäßigerweise hinter der LinseX₃, d.h. im Objektivteil des Systems, so daß die numerische Apertur des Systems durch eine Änderung der Brennweite nicht beeinflußt wird.

909 727/243

Nachstehende Tabelle enthält unter Bezugnahme auf die Zeichnung die optischen Daten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine zwischen 20 und 60 mm veränderliche Brennweite des Ganzen.

In dieser enthält die zweite Spalte unter N die nmnerischenWerte der aufeinanderfolgendenKrümmungsradieni??; die dritte Spalte enthält die Glasstärken GS oder den Luftspalt zwischen den Linsen; die vierte und fünfte Spalte beziehen sich dabei auf die Brechungsindizes B und die reziproken Werte des Dispersions- Vermögens D.

R	N	30,74	5	GS	B	D	20
~n r	72,43	38,58			1,73141	28,4 I₅
			2
ie₂ +442,7		von		1,621	36,3

ie3 +	24,087 bis 57,837
*ie +**

8 1,621 60,2

-711,7 von 36,776 bis 3,026

ie_e +491,259
ie₇ + 26,46

von 2 bis 35,75

ie₈ + 22,1

ie₉ - 14,2 5,2

- 57,95 5,2

1,621 60,2

1,621 60,2 1,73141 28,4

Es sei noch bemerkt, daß zur Scharfeinstellung von nahen Gegenständen in bekannter Weise die vordere bewegliche Linse L₁ gegenüber der hinteren Linse L₃ verschoben werden kann und diese Verschiebung keinen Einfluß auf die Bildgröße hat.

Zur Lösung der obenerwähnten Aufgabe bedeutet das folgende System einen einfachen Weg.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Optisches System veränderlicher Brennweite aus einem positiven Objektiv beliebiger Bauart und einer vorgeschalteten Linsenanordnung aus zwei einfachen oder zusammengesetzten, eine einfache oder zusammengesetzte Sammellinse einschließenden, einen festen Abstand voneinander aufweisenden Zerstreuungslinsen mit veränderbarem Abstand zur Sammellinse, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse feststehend, die beiden Zerstreuungslinsen verschiebbar angeordnet sind, ferner die vorgeschaltete Linsenanordnung durch ihre Ausbildung als Zerstreuungslinsen mit veränderbarer Brennweite wirkt und das Verhältnis der Stärken der Linsen L₂ und L₃ zueinander etwa 1,3 :1 beträgt.

2. Optisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten bei einer zwischen 20 und 60 mm veränderlichen Brennweite, wobei mit R die Krümmungsradien, mit N deren aufeinanderfolgende numerischen Werte, mit GS die Glasstärken oder der Luftspalt zwischen den Linsen, mit B die Brechungsindizes und mit D die reziproken Werte des Dispersionsvermögens angegeben sind:

GS

R₁ + 72,43

5
R_s +442,7

2
R₃ + 30,74 von 24,087 bis 57,837

i?₄ + 38,58

R₅ -711,7 von 36,776 bis 3,026

ie₇
R_s

+491,259
+ 26,46

1,73141 28,4

1,621 36,3

1,621 60,2

von 2 bis 35,75

10

+ 22,1

- 14,2 5,2

- 57,95 5,2

1,621 60,2 1,73141 28,4

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 668 125;
Science et Industrie photographiques, 1950, S. 324 bis 327.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen