DE4032443A1

DE4032443A1 - Optical system for camera - has reflecting prism installed between two groups of lenses

Info

Publication number: DE4032443A1
Application number: DE19904032443
Authority: DE
Inventors: Gerhard Barnstedt
Original assignee: DEUTSCHE SYSTEM TECHNIK
Current assignee: DEUTSCHE SYSTEM TECHNIK
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1990-10-12
Publication date: 1992-04-23

Abstract

The objective lens system of a camera consists of a convergent lens (10), a cemented lens (30), a reflecting prism (40), a second convergent lens (50) and a divergent lens (70) which form an image on the film (90). The prism (40), which reflects the rays through an angle of 90 deg., is positioned where the rays converge after passing through the lenses (10, 30). This arrangement of lenses and a reflecting prism can also be used for view finders. The arrangement reduces the overall length of the optical system. USE/ADVANTAGE - Camera optical system of reduced overall length.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv mit abgewin keltem Strahlengang.The invention relates to a lens with won celtic ray path.

Bei der Konstruktion optischer Geräte kann es erforder lich sein, den Strahlengang im Gerät abzuwinkeln, da sonst vom vorgesehenen Einsatzzweck her bestimmte Forde rungen hinsichtlich der Abmessungen des Gerätes nicht eingehalten werden können. Ist beispielsweise für die Konstruktion einer Aufnahmekamera oder eines Sichtge rätes eine geringe Bautiefe vorgeschrieben, pflegt man vor oder hinter das Objektiv einen Spiegel oder ein Umklenkprisma zu setzen. It may be required when designing optical devices be angled, because the beam path in the device otherwise determined from the intended use not with regard to the dimensions of the device can be met. For example, for the Construction of a recording camera or a sight If a shallow depth is required, you should maintain it in front of or behind the lens or a mirror To set a circular prism.

Selbst wenn das Objektiv nur einen mittleren Bildwinkel von beispielsweise 30° aufweist, wird ein vor dem Objek tiv angeordneter Spiegel oder Umlenkprisma bereits sehr groß und schwer. Für Objektive mit größeren Bildwinkeln ist daher diese Anordnung nicht geeignet.Even if the lens only has a medium angle of view of, for example, 30 °, is in front of the object tiv arranged mirror or deflection prism already very big and heavy. For lenses with larger picture angles this arrangement is therefore unsuitable.

Setzt man das Umlenkprisma zwischen die letzte Linse des Objektivs und die Bildebene, so erfordert dies für das abbildende Objektiv eine Spezialkonstruktion mit großer Schnittweite. Ein derartiges Objektiv ist ebenfalls auf wendig und groß, besonders dann, wenn in der Bildebene eine fotoempfindliche Schicht angeordnet ist, die auf die Rückseite einer Glasplatte von einigen Millimetern Dicke aufgebracht ist. Auch ist das Prisma bei dieser Lösung immer noch ziemlich groß.If you put the deflection prism between the last lens of the Lens and the image plane, so this requires for that imaging lens a special construction with large Focal length. Such a lens is also on agile and large, especially when in the image plane a photosensitive layer is arranged on the the back of a glass plate of a few millimeters Thickness is applied. The prism is also with this Solution still pretty big.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv mit einem abgewinkelten Strahlengang anzugeben, das bei kleinen Abmessungen und geringem Gewicht einen großen Bildwinkel aufweist.The invention is therefore based on the object Specify lens with an angled beam path, that with small dimensions and low weight has a large angle of view.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß Anspruch 1 durch ein aus drei hintereinander angeordneten optischen Teil systemen bestehendes Objektiv, von denen das mittlere den Strahlengang um einen bestimmten Winkel umlenkt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved according to claim 1 one of three optical parts arranged one behind the other systems existing lens, the middle of which deflects the beam path by a certain angle. Advantageous further developments are in the subclaims contain.

Die erfindungsgemäße Lösung, das den Strahlengang umlen kende optische Teilsystem an der Stelle der engsten Ein schnürung des Strahlenganges im Objektiv anzuordnen, er laubt die Verwendung eines sehr kleinen und leichten Prismas zur Strahlumlenkung und vereinfacht die Konstruktion des Objektivs.The solution according to the invention that deflect the beam path optical subsystem at the point of the narrowest one arrange the lacing of the beam path in the lens, he allows the use of a very small and light Prisms for beam deflection and simplifies the Construction of the lens.

Objektive dieser Bauart lassen ein Öffnungsverhältnis bis etwa 1 : 1,1 und einen Bildwinkel bis etwa 40° zu. Lenses of this type leave an aperture ratio up to about 1: 1.1 and an angle of view up to about 40 °.

Da die polierten Flächen des Prismas unerwünschte Re flexe erzeugen können, die dann zu Nebenbildern in der Bildebene führen, ist das Prisma vorteilhafterweise größer dimensioniert als an sich notwendig, so daß zur Verringerung der Reflexe am Prisma geeignete Abschliffe vorgenommen werden können. Dabei darf unter Umständen auch das Bildfeld in Richtung der Abwinklung um bis zu ca. 10° eingeschränkt werden.Since the polished surfaces of the prism have undesirable Re can generate flexes, which then become secondary images in the The prism is advantageous dimensioned larger than necessary, so that for Suitable reflections on the prism are reduced can be made. Under certain circumstances also the image field in the direction of the bend by up to about 10 °.

Das vor dem Prisma angeordnete objektseitige optische Teilsystem weist mindestens eine Sammellinse und minde stens eine zerstreuende Linse auf, vorteilhafterweise ein zerstreuendes Kittglied.The optical object located in front of the prism Subsystem has at least one condenser lens and at least one least a diverging lens, advantageously a distracting putty.

Die in Lichteinfallsrichtung gesehen erste Linse ist dabei eine Sammellinse, der gegebenenfalls weitere Sammellinsen folgen. Dahinter befindet sich das Kitt glied. Eine derartige Anordnung von Linsen ist an sich Standard, weist jedoch die Besonderheit auf, daß die erste Linse vorteilhafterweise aus Flintglas hergestellt ist, das eine üblicherweise unerwünschte starke Farbzerstreuung aufweist.The first lens seen in the direction of light incidence is thereby a converging lens, the further one if necessary Collective lenses follow. The putty is behind it element. Such an arrangement of lenses is in itself Standard, but has the peculiarity that the first lens advantageously made of flint glass is a usually undesirable strong one Has color dispersion.

Das bildseitige optische Teilsystem weist in Strahlrich tung gesehen eine erste und gegebenenfalls zweite Sam mellinse auf, der eine Zerstreuungslinse folgt. Die zweite Sammellinse und die Zerstreuungslinse können auch zu einem Kittglied zusammengefaßt sein. Erfindungsgemäß ist die in Strahlrichtung gesehene zweite Fläche der vorletzten Linse und die erste Fläche der letzten Linse zum Prisma hin gekrümmt, wobei die Krümmung der ersten Fläche der letzten Linse größer oder gleich der Krümmung der zweiten Fläche der vorletzten Linse ist.The image-side optical subsystem points in beam direction seen a first and possibly a second Sam mellinse lens followed by a diverging lens. The second converging lens and the diverging lens can also be combined into a putty. According to the invention is the second surface seen in the beam direction penultimate lens and the first surface of the last lens curved towards the prism, the curvature of the first Area of the last lens greater than or equal to the curvature the second surface of the penultimate lens.

Vorteilhafterweise ist die Brennweite des bildseitigen optischen Teilsystems ungefähr drei- bis fünfmal kleiner als die des objektseitigen optischen Teilsystems gewählt.The focal length of the image is advantageous optical subsystem about three to five times smaller than that of the object-side optical subsystem chosen.

Dieses Teilsystem engt das vom Objekt kommende Strah lenbündel so weit ein, daß es kleiner ist als die Ein trittsfläche des Prismas. Es ist zweckmäßig, die nutz baren Durchmesser der Eintritts- und Austrittsfläche des Prismas kleiner als das 0,7-fache der Eintrittspupille des Objektivs zu wählen.This subsystem narrows the beam coming from the object bundle so far that it is smaller than the one tread of the prism. It is convenient to use The diameter of the entry and exit surface of the Prisms smaller than 0.7 times the entrance pupil of the lens to choose.

Bei Verwendung dieses Objektivs in Verbindung mit einer Bildverstärkerröhre wird üblicherweise das Bild auf dem Leuchtschirm der Röhre mit einem Lupensystem betrachtet. Ein solches Lupensystem besitzt eine Verzeichnung, die an der Lupe selber nur mit großem Aufwand korrigierbar ist. Es ist einfacher, diese Verzeichnung im Objektiv zu kompensieren. Das ist bei den erfindungsgemäßen Objektiven bis zu einer Größe von ca. -10% möglich.When using this lens with a Image intensifier tube is usually the image on the Illuminated screen of the tube viewed with a magnifying glass system. Such a magnifying glass system has a distortion that correctable at the magnifying glass itself only with great effort is. It is easier to get this distortion in the lens too compensate. That is the case with the invention Lenses up to a size of approx. -10% possible.

Zwecks Gewichtsersparnis können das Prisma und einzelne Linsen des Objektivs aus Leichtgläsern gefertigt sein.To save weight, the prism and individual Lenses of the lens can be made of light glasses.

Mehr noch als bei bekannten Objektiven ist bei der Aus legung eines Objektivs mit abgewinkeltem Strahlengang besonders darauf zu achten, daß das Objektiv auch gut herstellbar und montierbar ist. Die in der Bildebene an geordnete fotoempfindliche Schicht und ihr Träger haben zusammen mit den dazugehörigen Fassungselementen eine Ausdehnung, die die Abmessungen des eigentlichen Bild feldes bedeutend übersteigt. Diese Elemente dürfen den Fassungen für die Linsen des objektseitigen optischen Teilsystems nicht im Wege sein. Besonders kritisch sind die Platzverhältnisse, wenn das Objektiv den Strahlen gang um 90° oder mehr ablenkt und der Träger der fotoempfindlichen Schicht eine Glasplatte größerer Dicke ist. Es gilt im allgemeinen die Bedingung, daß der Strahlengang im mittleren optischen Teilsystem größer sein muß als der Radius des Teils des objektseitigen optischen Teilsystems, dessen Abstand vom Umlenkpunkt im mittleren optischen Teilsystem kleiner ist als der Ra dius des Trägers.There is more to it than with known lenses placement of a lens with an angled beam path Take special care that the lens is also good can be produced and assembled. The ones in the image plane ordered photosensitive layer and its support together with the associated frame elements Extension, which is the dimensions of the actual image field significantly exceeds. These elements are allowed Sockets for the lenses of the object-side optical Not be in the way of the subsystem. Are particularly critical the space when the lens blocks the rays deflects by 90 ° or more and the wearer of the photosensitive layer a glass plate of greater thickness is. The general condition is that the Beam path larger in the middle optical subsystem must be as the radius of the part of the object side optical subsystem, the distance from the deflection point in middle optical subsystem is smaller than the Ra dius of the wearer.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausfüh rungsbeispiele erläutert. Die Beispiele sind jeweils für den Spektralbereich von Bildverstärkerröhren ausgelegt.The invention is based on two Ausfüh Examples explained. The examples are for designed the spectral range of image intensifier tubes.

Es zeigenShow it

Fig. 1 ein fünflinsiges Objektiv mit Umlenk prisma; und Figure 1 is a five-lens lens with deflection prism. and

Fig. 2 ein siebenlinsiges Objektiv mit Umlenk prisma und Glasplatte als Träger für eine strahlungsempfindliche Schicht. Fig. 2 shows a seven-lens lens with deflection prism and glass plate as a support for a radiation-sensitive layer.

Das Objektiv gemäß Fig. 1 weist in Lichteinfallsrichtung gesehen folgende nacheinander angeordnete optische Bau teile auf: Eine erste Sammellinse 10, ein Kittglied 30, ein Prisma 40, eine weitere Sammellinse 50 und eine bi konvexe Zerstreuungslinse 70. Das Kittglied enthält eine Sammellinse 31 und eine Zerstreuungslinse 32. Das Prisma 40 lenkt den Strahlengang um 90° um. In der Bildebene des Objektivs ist eine fotoempfindliche Schicht 90 angeordnet.The lens according to FIG. 1 has the following optical components arranged one after the other when viewed in the direction of light incidence: a first converging lens 10 , a cemented member 30 , a prism 40 , a further converging lens 50 and a bi-convex diverging lens 70 . The cemented member includes a converging lens 31 and a diverging lens 32 . The prism 40 deflects the beam path by 90 °. A photosensitive layer 90 is arranged in the image plane of the objective.

Der Aufbau des Objektivs gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 durch eine zweite Sammellinse 20 die zwischen der ersten Sammellinse 10 und dem Kittglied 30 angeordnet ist, eine zusätzliche Sammellinse 60, die zwischen der weiteren Sammellinse 50 und der bikonkaven Zerstreuungslinse 70 angeordnet ist sowie durch eine Glasplatte 80, auf deren Rückseite die fotoempfindliche Schicht 90 aufgebracht ist. The construction of the objective according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 by a second converging lens 20 which is arranged between the first converging lens 10 and the cemented member 30 , an additional converging lens 60 which is arranged between the further converging lens 50 and the biconcave diverging lens 70 is arranged and by a glass plate 80 , on the back of which the photosensitive layer 90 is applied.

Das objektseitige optische Teilsystem besteht aus dem Kittglied 30, der ersten Sammellinse 10 und gegebenen falls der zweiten Sammellinse 20. Das bildseitige op tische Teilsystem besteht aus der bikonkaven Zerstreuungslinse 70, der weiteren Sammellinse 50 und gegebenenfalls der zusätzlichen Sammellinse 60. Das mittlere optische Teilsystem besteht aus dem Prisma 40.The optical subsystem on the object side consists of the cemented member 30 , the first converging lens 10 and, if appropriate, the second converging lens 20 . The image-side subsystem consists of the biconcave diverging lens 70 , the further converging lens 50 and, if appropriate, the additional converging lens 60 . The middle optical subsystem consists of the prism 40 .

Die Abstände D zwischen den Oberflächen der einzelnen Linsen und des Prismas, gemessen längs der Mittelachse des Strahlengangs, die Krümmungsradien R der Flächen so wie die für die Linsen und das Prisma verwendeten Glas sorten sind in den folgenden Tabellen angegeben. Die Zahlenwerte sind dabei auf eine Brennweite von 100 mm bezogen. Die Flächen sind in Lichteinfallsrichtung gesehen fortlaufend durchnumeriert, wobei die Lichteintrittsfläche des Objektivs die Nr. 1 und die Lichtaustrittsfläche der ersten Sammellinse 10 die Nr. 2 trägt, etc. Die Glassorten sind in gleicher Weise bezeichnet wie im Katalog der Firma Schott, Mainz.The distances D between the surfaces of the individual lenses and the prism, measured along the central axis of the beam path, the radii of curvature R of the surfaces and the types of glass used for the lenses and the prism are given in the following tables. The numerical values are based on a focal length of 100 mm. The areas are consecutively numbered as seen in the direction of light incidence, the light entry area of the objective bearing No. 1 and the light exit area of the first converging lens 10 bearing No. 2, etc. The types of glass are identified in the same way as in the catalog of the Schott, Mainz company.

Das Objektiv nach Fig. 1 hat ein Öffnungsverhältnis von 1 : 1,6, einen Bildwinkel von 2×15° und ist verzeich nungsfrei. Es ist durch die Angaben in Tabelle 1 charakterisierbar. . The lens of Figure 1 has an aperture ratio of 1: 1.6, an angle of view of 2 × 15 ° and is Lep voltage overhead. It can be characterized by the information in Table 1.

Das Objektiv nach Fig. 2 hat ein Öffnungsverhältnis 1 : 1,2, einen Bildwinkel von 2×20,5° und 8% Verzeich nung. Es ist durch die Angaben in Tabelle 2 charakterisierbar. . The lens of Figure 2 has an opening ratio of 1: 1.2 voltage, an angle of view of 2 x 20.5 ° C and 8% Lep. It can be characterized by the information in Table 2.

Tabelle 1 Table 1

Tabelle 2 Table 2

Claims

1. Lens with an angled beam path with three optical subsystems arranged one behind the other, namely an object-side optical subsystem, a middle optical subsystem that the beam path around deflects a certain angle and an image-side optical subsystem.

2. Lens according to claim 1, characterized in that the central optical part system at the point of the narrowest constriction of the rays ganges is arranged.

3. Lens according to claim 1 or 2, characterized in that the central optical part system has a prism ( 40 ).

4. Lens according to claim 3, characterized in that suitable cuts are made to avoid reflections on the prism ( 40 ).

5. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that the object-side and / or image-side optical subsystem each have one or more converging lenses ( 10 , 20 , 31 ; 50 , 60 ) and at least one subsequent diverging lens ( 32 ; 70 ).

6. Lens according to claim 5, characterized in that the last converging lens and the diverging lens of the object-side optical subsystem are combined to form a cemented element ( 30 ).

7. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that the object-side optical Subsystem the beam path to less than about that Pinches 0.7 times the entrance pupil of the lens.

8. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of light seen second surface of the penultimate lens and the first Area of the last lens of the image-side optical Subsystem to the middle optical subsystem ge are curved, the curvature of the first surface of the last lens less than or equal to the curvature of the two th area of the penultimate lens.

9. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that the focal length of the image optical subsystem approximately three to five times is smaller than that of the object-side optical part systems.

10. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that in the lens specified distortion is introduced.

11. Lens according to one of the preceding claims, characterized in that a photosensitive layer ( 90 ) is arranged in the image plane of the lens, which is applied to a carrier.

12. Lens according to claim 11, characterized in that the carrier is a glass plate ( 80 ), on the back (seen in the direction of light) the photosensitive layer ( 90 ) is applied.

13. Lens according to claim 11 or 12, characterized in that the distance of the carrier from Deflection point of the central axis of the beam path in the middle optical subsystem is larger than the radius the part of the object-side optical subsystem, its distance from the deflection point in the middle optical Subsystem is smaller than the radius of the beam.

14. Objective according to one of the preceding claims, characterized by the radii of curvature given in the following table, distances between the surfaces and the types of glass of the individual optical components:

15. Objective according to one of claims 1 to 13, characterized by the radii of curvature given in the following table, distances between the surfaces and the types of glass of the individual optical components: