DE1238687B

DE1238687B - Fast lens with adjustable focal length

Info

Publication number: DE1238687B
Application number: DESCH30281A
Authority: DE
Inventors: Karl Macher
Original assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Current assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority date: 1961-09-14
Filing date: 1961-09-14
Publication date: 1967-04-13

Description

Lichtstarkes Objektiv mit veränderbarer Brennweite Die Erfindung betrifft ein lichtstarkes photographisches oder kinematographisches Objektiv mit veränderbarer Brennweite und optischem Schnittweitenausgleich.Fast lens with variable focal length The invention relates to a fast photographic or cinematographic lens with changeable Focal length and optical back focus compensation.

Es sind Objektive dieser Gattung bekännt, die aus einem bildseitigen mehrgliedrigen Systemteil und einem objektseitigen, aus drei Wirkungsgruppen unterschiedlicher Brechkraft aufgebauten Systemteil bestehen, von denen die frontseitige Gruppe positiver Brechkraft und eine unter Zwischenanordnung einer feststehenden Negativgruppe nachfolgende, ebenfalls positive Wirkungsgruppe mechanisch gekuppelt und zum Zweck der Brennweitenänderung gemeinsam linear verstellbar sind. In der Regel besteht bei diesen vorbekannten Systemen zwischen dem Varioteil und dem Grundobjekt telezentrischer Strahlengang, wenn dem Varioteil noch eine weitere Negativgruppe zugeordnet ist.Lenses of this type are known to consist of an image-side multi-part system part and an object-side, from three different impact groups Refractive power built up system part exist, of which the front group more positive Refractive power and a subsequent, with the interposition of a fixed negative group, also positive effect group mechanically coupled and for the purpose of changing the focal length are linearly adjustable together. As a rule, these are already known Systems between the Vario part and the basic object telecentric beam path, if another negative group is assigned to the vario part.

Bekanntlich wächst nun bei zunehmender Brennweite auch die Scheitelhöhe (= Baulänge) des Gesamtsystems solcher Bauart. Soll dann das Bildformat bei größter Naheinstellung - die meist mittels der Frontlinsengruppe erfolgt - noch voll ausgeleuchtet werden, so muß der Durchmesser besagter Frontlinsengruppe groß gehalten werden. Dies führt zu Unhandlichkeit, erheblichem Gewicht und unwirtschaftlicher Fertigung.As is well known, the height of the vertex also increases with increasing focal length (= Overall length) of the entire system of this type. Should then the image format at the largest Close-up focus - which is usually done using the front lens group - is still fully illuminated the diameter of said front lens group must be kept large. This leads to unwieldiness, considerable weight and uneconomical manufacture.

Es wird angestrebt, bei hoher Öffnung (möglichst 1 : 1,8) mit geringem Aufwand an Linsen und kleinen äußeren Abmessungen insbesondere auch der Frontlinsengruppe die allgemeine Abbildungsfehler über den gesamten Einstellbereich auf ein Minimum zu beschränken, vorzugsweise die sphärische Zone klein zu halten. Erreicht wird dies mit den durch die anspruchsgemäßen Datentabellen definierten Objekten gemäß der Erfindung, bei denen der bildseitige Systemteil aus insgesamt fünf einzeln in Luft stehenden Gliedern besteht, von denen ein einem der Einstellebene zugekehrten Positivglied vorgeordnetes Negativglied als Bikonkavlinse ausgebildet ist, deren Mittendicke größer ist als der diese beiden Glieder trennende Luftabstand und welchen beiden Gliedern zwei Positivglieder und diesen mit einem größeren Luftabstand ein weiteres Negativglied solcher Brechkraft vorgeordnet- sind, daß die Schnittweite der aus den vier nachfolgenden Linsengliedern bestehenden Gruppe dieses Systemteils um mindestens 50 °/o verlängert wird.The aim is to achieve a high opening (preferably 1: 1.8) with a low Expenditure on lenses and small external dimensions, especially of the front lens group the general imaging errors over the entire setting range to a minimum to restrict, preferably to keep the spherical zone small. Is achieved this with the objects defined by the data tables according to the claims of the invention, in which the image-side system part consists of a total of five individually in There is air standing limbs, one of which faces one of the setting level Positive member upstream negative member is designed as a biconcave lens, the Center thickness is greater than the air gap separating these two links and which one two members two positive members and one with a larger air gap Another negative element of such refractive power are arranged upstream that the back focus the group of this system part consisting of the four following lens elements extended by at least 50 ° / o.

Zur Erfüllung der genannten Grundforderungen bei einem solchen System ist es weiterhin notwendig, daß die Scheitelhöhe der letzten vier Glieder des bildseitigen Systemteils mindestens 65 °/o ihrer Brennweite beträgt. Mit der wirkungsmäßigen Zuordnung der feststehenden Negativlinse vor dem viergliedrigen Teil der bildseitigen Wirkungsgruppe wird, wie vorerwähnt, die Schnittweite derselben wesentlich erweitert, was für viele Filmkammern eine notwendige Einbaubedingung ist.To meet the basic requirements mentioned in such a system it is also necessary that the vertex height of the last four links of the image-side System part is at least 65% of their focal length. With the effective Assignment of the fixed negative lens in front of the four-part part of the image-side As mentioned above, the impact group is significantly expanded, which is a necessary installation condition for many film chambers.

Die Forderung einer vollen Ausleuchtung des Bildformates auch bei größtem Auszug und Naheinstellung wird insbesondere durch eine derartige Verteilung der Brechkräfte zwischen den einzelnen Gliedern des Gesamtsystems erfüllt, daß der absolute Wert der Brennweite der zweiten Wirkungsgruppe imvorderen Systemteil nicht größer ist als der 1,5fache Wert der Brennweite der bildseitigen Wirkungsgruppe, wobei eben diese Brennweite zwischen 18 und 300/, der Brennweite der frontseitigen Gruppe allein beträgt.The requirement of full illumination of the image format even with the largest excerpt and close-up is met in particular by such a distribution of the refractive powers between the individual elements of the overall system that the absolute value of the focal length of the second action group in the front part of the system is not greater than 1.5 times the value of the Focal length of the effect group on the image side, this focal length being between 18 and 300 /, the focal length of the front group alone.

Um bei der Korrektion noch etwaige Restbildfehler auf ein Minimum zu beschränken, ist auch die folgende Konstruktionsbedingung einzuhalten: a) r,-rz-ra> 3fi, Nachfolgend sind die kennzeichnenden Angaben eines Vario-Objektivs nach der Erfindung in zwei Datentabellen A und B aufgeführt, die sich auf ein System mit der relativen Öffnung 1 : 1,8 und einem Brennweitenbereich von 50 bis 150 mm beziehen. Die Angaben der variablen Luftabstände - also die Stellung der verschiebbaren Linsenglieder - gelten für den mittleren Einstellwert f' = 100 mm. r1 bis r1, bezeichnen in Übereinstimmung mit dem Schnittbild der Zeichnung die Radien der Linsen 4 bis L., die zu den Wirkungsgruppen I bis IV zusammengesetzt sind. Die Gruppen I und III haben positive Brechkraft, sind in bekannter Weise mechanisch gekuppelt und zum Zweck der Brennweitenänderung gemeinsam linear verschiebbar, für die Brennweitenverkürzung nach der Bildseite, für die Brennweitenverlängerung nach der längeren Strahlenweite (= Objektseite) hin. Ferner bedeutend, bis dls die Linsendicken und Luftabstände, wobei d, auch den Raum für die Blende B bezeichnet, der gleichzeitig ein - nicht gezeigtes -Ausspiegelungsprisma für einen Sucherstrahlengang aufnehmen kann. E bezeichnet die Einstell-(Bild-)-Ebene und s' die Schnittweite des Gesamtsystems, also den Abstand von der letzten Linsenfläche r" bis zu dieser Ebene. Datentabelle A Öffnungsverhältnis 1 : 1,8;f' = 50 bis 150 mm; s' = 49,5 mm nd vd r1 = +251,35 dl = 36,50 1,63854 55,5 I L2 r2, = -292,80 d2 = 6,00 1,76180 27,0 r3 = -990,75 d3 = 66,90 Luftabstand (variabel) r4 = -332,45 II L3 d = 7,50 1,67790 55,5 # r5 = + 94,50 4 d5 = 49,90 Luftabstand (variabel) L4 rs = +100,45 _ ds = 20,0 1,62230 53,1 r, -749,50 d7 = 66,10 Luftabstand (variabel) III L5 r8 = -391,95 = #-- 146,15 de = 7,50 1,62041 60,3 rs L r'.o ds = 33,95 Luftabstand (Blendenraum) = + 103,80 s r dlo = 9,35 1,67790 55,5 = - 184,65 ll r'12 = + 42,23 d11 = 0,20 Luftabstand L7 d12 = 10,00 1,69680 55,6 # r'13 = + 70,30 d13 = 10,25 Luftabstand IV , L$ r14 = - 73,85 d,4= 8,50 1,78470 26,1 r15 = + 38,93 d15 ° 5,50 Luftabstand L rls = + 70,05 s d 16 = 9,80 1,74400 44,9 1 r" = - 48,48 Die Brennweiten der einzelnen Wirkungsgruppen I bis IV sind folgende: f,' = + 348,7, f2 = - 107,3, f3' = + 142,5, f4' = + 77,0. Datentabelle B Öffnungsverhältnis 1 : 1,8;f' = 50 bis 150 mm; s' = 49,0 L2 r, = + 320,50 dl = 44,50 1,67790 55,5 I r2 = - 232,45 d2 = 6,00 1,76180 27,0 P3 = -665,90 d3 = 75,10 Luftabstand (variabel) II L3 # Y4 3g845 d4 = 10,00 1,67003 47,2 5 = + #-103,05 d5 = 47,65 Luftabstand (variabel) L4 rs = ds = 20,00 1,62364 36,8 r' = -441,80 d, = 64,35 Luftabstand (variabel) III ; L5 r$ = -215,00 = + 211,45 d$ = 7,50 1,62004 36,3 rs ds = 33,95 Luftabstand (Blendenraum) Ls r",, = + 105,55 r'll - - 187,80 dlo = 9,50 1,67790 55,5 dll = 0,20 Luftabstand IV L r"" = + 40,13 d12 = 10,25 1,69680 55,6 ' rl3 = + 62,65 d 2 = 8,00 Luftabstand L r'14 = - 75,05 1a 8 d14 = 11,10 1,78470 26,1 r'15 = + 39,45 d15 = 5,60 Luftabstand Ls # als ° + 49,505 dl, = 10,00 1,74400 44,9 17 Die Brennweiten der einzelnen Wirkungsgruppen I bis IV sind folgende: f,' = + 350,8, f2 = - 103,1, f3 = + 135,1, f4 = + 73,3. Gemäß diesen in den beiden Datentabellen aufgeführten Konstruktionsdaten sind folgende Bedingungen erfüllt (die in Klammern gesetzten Angaben beziehen sich jeweils auf die Datentabelle B): Die Dicke d14 der vorletzten Linse L8 beträgt 8,50 (11,10), der nachfolgende Luftabstand d15 = 5,50 (5,60). d14 ist also größer als d15. Die Schnittweite der aus den vier Gliedern L6 bis L0. des bildseitigen Systemteils IV bestehenden Baugruppe beträgt allein = 38,1 mm (39,1), zusammen mit dem ihm zugeordneten Linsenglied L5 hingegen = 70,2 mm (69,0). Sie ist also um mehr als 5001" verlängert, nämlich um 84% (76,50/0).In order to keep any residual image errors to a minimum during the correction, the following construction condition must also be observed: a) r, -rz-ra> 3fi, In the following, the characteristic details of a varifocal lens according to the invention are listed in two data tables A and B, which relate to a system with a relative aperture of 1: 1.8 and a focal length range of 50 to 150 mm. The details of the variable air gaps - i.e. the position of the movable lens elements - apply to the mean setting value f '= 100 mm. r1 to r1, in accordance with the sectional view of the drawing, denote the radii of the lenses 4 to L., which are combined to form the action groups I to IV. Groups I and III have positive refractive power, are mechanically coupled in a known manner and can be moved linearly together for the purpose of changing the focal length, for the focal length shortening towards the image side, for the focal length lengthening towards the longer beam distance (= object side). Also significant, up to dls, the lens thicknesses and air gaps, where d, also denotes the space for the diaphragm B, which at the same time can accommodate a reflecting prism (not shown) for a viewfinder beam path. E denotes the setting (image) plane and s' the back focus of the overall system, that is to say the distance from the last lens surface r ″ to this plane. Data table A Focal ratio 1: 1.8; f '= 50 to 150 mm; s' = 49.5 mm n d vd r1 = +251.35 dl = 36.50 1.63854 55.5 I L2 r2, = -292.80 d2 = 6.00 1.76180 27.0 r3 = -990.75 d3 = 66.90 air gap (variable) r4 = -332.45 II L3 d = 7.50 1.67790 55.5 # r5 = + 94.50 4 d5 = 49.90 air gap (variable) L 4 rs = +100.45 _ ds = 20.0 1.62230 53.1 r, -749.50 d7 = 66.10 air gap (variable) III L5 r8 = -391.95 = # - 146.15 de = 7.50 1.62041 60.3 rs L r'.o ds = 33.95 air gap (aperture space) = + 103.80 s r dlo = 9.35 1.67790 55.5 = - 184.65 ll r'12 = + 42.23 d11 = 0.20 air gap L7 d12 = 10.00 1.69680 55.6 # r'13 = + 70.30 d13 = 10.25 air gap IV, L $ r14 = - 73.85 d, 4 = 8.50 1.78470 26.1 r15 = + 38.93 d15 ° 5.50 air gap L rls = + 70.05 sd 16 = 9.80 1.74400 44.9 1 r "= - 48.48 The focal lengths of the individual impact groups I to IV are as follows: f, '= + 348.7, f2 = - 107.3, f3' = + 142.5, f4 '= + 77.0. Data table B Focal ratio 1: 1.8; f '= 50 to 150 mm; s' = 49.0 L2 r, = + 320.50 dl = 44.50 1.67790 55.5 I r2 = - 232.45 d2 = 6.00 1.76180 27.0 P3 = -665.90 d3 = 75.10 air gap (variable) II L3 # Y4 3g845 d4 = 10.00 1.67003 47.2 5 = + # -103.05 d5 = 47.65 air gap (variable) L4 rs = ds = 20.00 1.62364 36.8 r ' = -441.80 d, = 64.35 air gap (variable) III; L5 r $ = -215.00 = + 211.45 d $ = 7.50 1.62004 36.3 rs ds = 33.95 air gap (aperture space) Ls r ",, = + 105.55 r'll - - 187.80 dlo = 9.50 1.67790 55.5 dll = 0.20 air gap IV L r "" = + 40.13 d12 = 10.25 1.69680 55.6 'rl3 = + 62.65 d 2 = 8.00 air gap L r'14 = - 75.05 1a 8 d14 = 11.10 1.78470 26.1 r'15 = + 39.45 d15 = 5.60 air gap Ls # as ° + 49.505 dl, = 10.00 1.74400 44.9 17th The focal lengths of the individual impact groups I to IV are as follows: f, '= + 350.8, f2 = - 103.1, f3 = + 135.1, f4 = + 73.3. According to the design data listed in the two data tables, the following conditions are met (the information in brackets relates to data table B): The thickness d14 of the penultimate lens L8 is 8.50 (11.10), the following air gap d15 = 5 , 50 (5.60). So d14 is bigger than d15. The back focal length of the four links L6 to L0. of the image-side system part IV existing assembly alone = 38.1 mm (39.1), together with the lens element L5 assigned to it, however, = 70.2 mm (69.0). It is therefore extended by more than 5001 " , namely by 84% (76.50 / 0).

Die Scheitelhöhe dieser genannten viergliedrigen Baugruppe allein beträgt 53,6 mm (54,7), d. h. 75,8 (78,8)0/, seiner Brennweite, welche rechnungsgemäß 70,8 mm (69,4) beträgt; sie ist also größer als 651/0 derselben.The vertex height of this four-part assembly mentioned alone is 53.6 mm (54.7), i.e. H. 75.8 (78.8) 0 /, its focal length, which is calculated Is 70.8 mm (69.4); it is therefore greater than 651/0 of the same.

Weiterhin ist f2 = -107,3 (-103,1) und f4 - 1,5 = 115,5 (109,9). f2 ist also kleiner als 1,5 - f4, wobei f4 = 77,0 (73,3) = 22,10/0 (20,9 0/0) von f1' = 348,7 (350,8) ist, d. h. also zwischen 18 und 300/, von f1' liegt.Furthermore, f2 = -107.3 (-103.1) and f4 - 1.5 = 115.5 (109.9). So f2 is less than 1.5 - f4, where f4 = 77.0 (73.3) = 22.10 / 0 (20.9 0/0) of f1 '= 348.7 (350.8), ie between 18 and 300 /, of f1 '.

Schließlich ist die Bedingung a) nach Datentabelle A r1 -r2 -r3 = 1534,9 > 3f,' = 1046,1 und nach Datentabelle B r1 -r2 -r3 = 1218,9 > 3f,' = 1052,4 erfüllt. Außerdem ist die Bedingung b) nach Datentabelle A mit und nach Datentabelle B mit eingehalten.Finally, the condition a) according to data table A r1 -r2 -r3 = 1534.9> 3f, ' = 1046.1 and according to data table B r1 -r2 -r3 = 1218.9> 3f,' = 1052.4 is fulfilled. In addition, the condition b) according to data table A is with and according to data table B with adhered to.

Claims

Claims: 1. Bright photographic or cinematographic lens with adjustable focal length and optical back focus compensation, in which the object-side system part consists of three action groups with different refractive power, of which the front-side action group with positive refractive power and the likewise positive action group assigned to it with the interposition of a fixed negative group are mechanically coupled and are jointly adjustable for the purpose of changing the focal length, and in which lens the image-side system part also has a positive element facing the setting plane and a negative element arranged in front of it, designed as a biconcave lens, which are arranged in front of two further positive elements and a negative element with a larger air gap, preferably serving as an aperture space , identified by the following system structure, based on a focal length f '= 100 mm: Focal ratio 1: 1.8; f '= 50 to 150 mm; s' = 49.5 mm li d I yd L1 -f- rl = 251.35 I dl = 36.50 1.63854 55.5 L2 r2 = -292.80 d2 = 6.00 1.76180 27.0 r3 = -990.75 d3 = 66.90 air gap (variable) r4 = -332.45 II L3 94.50 d4 = 7 ° 50 1.67790 55.5 r5 = + -I-100.45 d5 = 49.90 air gap (variable) L4 rs = d6 = 20.0 1.62230 53.1 r., = -749.50 d7 = 66.10 air gap (variable) III L5 r3 = -391.95 = # - 146.15 d8 = 7.50 1.62041 60.3 r0 7l0 = + 103.80 d9 = 33.95 air gap (aperture space) l L6 (r dl, = 9.35 1.67790 55.5 11 = - 184.65 dl, = 0.20 air gap L7 r12 = + 42.23 d12 = 10.00 1.69680 55.6 #r " ° -I- 70.30 d13 = 10.25 air gap IV @ L $ rl4 = - 73.85 d14 = 8.50 1.78470 26.1 r15 = -I- 38.93 r16 = -f- 70.05 d15 = 5.50 air gap L9 d1 6 = 9.80 1.74400 44.9 fr @ l @ _ - 48.48

2. Lens according to the generic term of claim 1, characterized by the following system structure, based on a focal length f '100 mm: Aperture ratio 1: 1.8; f '= 50 to 150 mm; s' = 49.0 n ° va r1 = +320.50 dl = 44.50 1.67790 55.5 1 L2 r2 = -232.45 d2 = 6.00 1.76180 27.0 r3 = - 665.90 d3 - 75.10 air gap (variable) r4 = -332.45 II L3 d4 = 10.00 1.67003 47.2 r5 = -f- 88.75 = -I- 103.05 d5 = 47.65 air gap (variable) L 4 rs d = 20.00 1.62364 36.8 r, = -441.80 d = 64.35 air gap variable III, L5 r, = -215.00 d, - 750 1.62004 36.3 r, = +211.45 d, - 33.95 air gap (aperture space) L, rlo = +105.55 d10 - 9.50 1.67790 55.5 r "187'80 dll = 0.20 air gap L r "= 40.13 d 12 = 10.25 1.69680 55.6 # r13 = -f- 62.65 d13 = 8.00 air gap L8 r, 4 = - 75.05 d14 - 11.10 1.78470 26.1 r15 = @ - 39.45 d15 = 5.60 air gap L3 r " - -, 1 64.20 d 16 = 10.00 1.74400 44.9 i r17 = - 49.55

Documents considered: German Patent No. 1209 770; German Auslegeschriften Nos. 1088 247, 1093 580; German utility model No. 1 824 510; Swiss Patent No. 113 393; U.S. Patent No. 2,984,155; Journal of the Society of Motion Picture Engineers, 1932, p. 516.