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Einstellvorrichtung für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite
Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für die Steuerung der Bewegungen
der relativ zueinander bewegbaren Glieder eines Objektivs mit veränderlicher äquivalenter
Brennweite. Die Veränderung der äquivalenten Brennweite des Objektivs unter Beibehaltung
der Lage der Bildebene wird dadurch erzielt, daß zwei Objektivgliedern mit entgegengesetzter
Brechkraft einander zugeordnete Bewegungen erteilt werden, während ein drittes Objektivglied
feststehend ausgebildet und hinter den beiden bewegbaren Gliedern angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für ein
Objektiv mit veränderlicher Brennweite, das ein feststehendes konvergentes hinteres
Objektivglied, ein axial bewegbares divergentes mittleres Objektivglied und ein
axial bewegbares konvergentes vorderes Objektivglied aufweist und wobei die den
beiden vorderen Objektivgliedern erteilten Bewegungen in einer solchen Beziehung
zueinander stehen, daß das von der divergenten Kombination dieser beiden Objektivglieder
entworfene virtuelle Bild eines entfernten Objektes eine konstante axiale Lage in
bezug auf das feststehende hintere Objektivglied über den ganzen Einstellbereich
der äquivalenten Brennweite des Objektivs besitzt.
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Um die Bewegungen der bewegbaren Glieder eines solchen Objektivs zu
steuern, könnte das mittlere Objektivglied nach einem linearen Gesetz in bezug auf
das Einstellelement und das vordere Objektivglied mittels einer Nockenscheibe, die
so geformt ist, daß eine konstante Lage der Bildebene erhalten bleibt, verschoben
werden. Der Nocken einer solchen Scheibe müßte jedoch an seinem einen Ende sehr
steil sein und würde deshalb ein übergroßes Drehmoment für die Einstellung erfordern.
Zudem besäße eine solche Anordnung funktionsmäßig einen großen Nachteil aus dem
Grunde, weil dann das Maß der Änderung der Brennweite linear in bezug auf die Bewegung
des Einstellelementes verläuft. Die einer kleinen Änderung der Brennweite entsprechende
Änderung der Bildgröße ist jedoch dann an dem einen Ende des Einstellbereiches sehr
verschieden von der an dem anderen Ende des Einstellbereiches, so daß eine gleichförmige
Bewegung des Einstellelementes an dem einen Ende des Einstellbereiches nur eine
geringe Änderung der Bildgröße herbeiführen würde, die sich aber bis zum anderen
Ende des Einstellbereiches in eine sehr rasche Änderung der Bildgröße verändern
würde. Dies ergäbe einen verwirrenden Eindruck beim Betrachten. Es ist günstiger,
die Brennweite annähernd nach einem logarithmischen Gesetz in bezug auf die Bewegung
des Einstellelementes zu verändern.
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Dieser obengenannte Nachteil kann durch die Verwendung zweier getrennter
Nocken behoben werden, von denen je einer für eines der beiden Objektivglieder vorgesehen
ist, wobei der das mittlere Objektivglied steuernde Nocken eine logarithmische Änderung
der Brennweite bei gleichförmiger Bewegung des Einstellelementes bewirkt, während
der das vordere Objektivglied steuernde Nocken so geformt ist, daß er im Zusammenwirken
mit dem erstgenannten Nocken eine konstante Lage der Bildebene bewirkt. Die Verwendung
zweier Nocken in dieser genannten Weise besitzt jedoch große mechanische Nachteile
und läßt die Einstellvorrichtung unhandlich groß und teuer in der Herstellung werden.
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Die Erfindung bezweckt, eine Einstellvorrichtung für ein Objektiv
mit veränderlicher Brennweite der obengenannten Art zu schaffen, mit der die gewünschte
annähernd logarithmische Änderung der äquivalenten Brennweite des Objektivs und
damit eine annähernd lineare Änderung der Bildgröße bei gleichförmiger Bewegung
des Einstellelementes in befriedigender Weise mittels einer einfachen Einstellvorrichtung
erhalten werden kann, die verhältnismäßig wenig Raum einnimmt und einfach in der
Herstellung und in der Bedienung ist.
Die Einstellvorrichtung enthält
ein Einstellelement, einen mit diesem zusammenarbeitenden Nocken oder Führungskurven,
Mittel, die dem einen der beiden relativ zueinander bewegbaren Objektivglieder zwei
überlagerte axiale Bewegungen erteilen, von denen eine nach einem linearen Gesetz
der Abhängigkeit von der Bewegung des Einstellelementes verläuft, während die andere
durch das Einstellelement über den Nocken od. dgl. gesteuert wird, Mittel, die dem
anderen bewegbaren Objektivteil eine axiale Bewegung erteilen, die von dem Einstellelement
über den Nocken od. dgl. gesteuert wird, ferner ein übersetzungsgetriebe, das ein
Übersetzungsverhältnis von annähernd 2:1 besitzt und in den von dem Nocken od. dgl.
zu dem einen der beiden bewegbaren Objektivglieder führenden Antrieb eingeschaltet
ist, wobei die Bewegungen dieser beiden Objektivglieder in einem solchen Verhältnis
zueinander stehen, daß die äquivalente Brennweite des Objektivs sich in bezug auf
die Bewegung des Einstellmomentes, einem annähernd logarithmischen Gesetz folgend,
verändert, während die Lage der Bildebene über den ganzen Einstellbereich konstant
bleibt.
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Es wird in den meisten Fällen zweckmäßig sein, das bewegbare mittlere
Objektivglied entsprechend der Resultierenden der beiden überlagerten Antriebsbewegungen
zu verschieben und das Übersetzungsgetriebe in den von der Nocken- oder Kurvensteuerung
her zu dem bewegbaren vorderen Objektivglied führenden Antrieb einzusetzen, wodurch
die Verschiebung des vorderen Objektivgliedes etwa dem zweifachen Wert der Verschiebungskomponente
des mittleren Objektivgliedes, die von dieser Steuerung abgeleitet ist, entspricht.
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Es sind jedoch zahlreiche analoge Ausführungsformen oder kinematische
Umkehrungen möglich. So könnte z. B. das übersetzungsgetriebe in den von der Nocken-
oder Kurvensteuerung zu dem mittleren Objektivglied führenden Antrieb statt in den
zu dem vorderen Objektivglied führenden Antrieb eingeschaltet werden und würde in
diesem Falle im umgekehrten Sinne als ein Untersetzungsgetriebe arbeiten, wobei
dann der Nocken bzw. die Kurve selbstverständlich so ausgebildet sein muß, daß er
die gewünschte Bewegung des vorderen Objektivgliedes bewirkt. Ferner wäre es möglich,
die überlagerten Antriebsbewegungen auf das vordere Objektivglied einwirken zu lassen,
jedoch wird vorzugsweise diese überlagerte Antriebsbewegung - wie oben beschrieben
- auf das mittlere Objektivglied übertragen.
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Zur Überlagerung der beiden Axiälbewegungen kann .zweckmäßig ein Antriebselement
verwendet werden, dem bei Betätigung des Einstellelementes sowohl eine Drehbewegung
als auch eine Axialbewegung unter der Einwirkung der Nocken- bzw. Kurvensteuerung
erteilt wird. wobei das bewegbare Objektivglied, auf das diese überlagerten Bewegungen
übertragen werden sollen, durch ein Schraubengewinde mit dem Antriebselement im
Eingriff steht und gegen Drehbewegung gesichert ist. In diesem Fall kann die axiale
Bewegungskomponente -des Antriebselementes durch das Übersetzungsgetriebe auf das
andere bewegbare Objektivglied übertragen werden.
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Um es möglich zu machen, das Objektiv nötigenfalls auf unterschiedliche
axiale Lagen bzw. Entfernungen des Objektes ohne Veränderung der Lage der Bildebene
zu fokussieren, ist vorzugsweise eia zur Fokussierung dienendes, nachstehend als
»Entfernungseinstellelementc< bezeichnetes Element vorgesehen, das eine weitere
unabhängige axiale Verschiebung des bewegbaren vorderen Objektivgliedes bewirkt.
Wenn das Übersetzungsgetriebe in den von der Kurven- oder Nockensteuerung zu dem
bewegbaren vorderen Objektivglied führenden Antrieb eingesetzt ist, kann dieses
Getriebe vorteilhaft zur überlagerung der weiteren unabhängigen, von dem Entfernungseinstellelement
her auf das vordere Objektivglied übertragenen Antriebsbewegung auf die erstgenannte
Antriebsbewegung verwendet werden.
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Wenn die überlagerten Antriebsbewegungen auf das mittlere Objektivglied
mittels eines Antriebselementes in der oben beschriebenen Weise übertragen werden,
kann das Übersetzungsgetriebe vorteilhaft so ausgebildet sein, daß es nach Art eines
schwimmend gelagerten, sogenannten Pendelhebels arbeitet, der drei in nahezu gleichem
Abstand voneinander angeordnete Schwenklager aufweist, von denen das am einen Ende
befindliche Schwenklager eine axiale Verschiebung des vorderen Objektivgliedes bewirkt,
während das mittlere Schwenklager entsprechend der axialen Komponente der Antriebsbewegung
des Antriebselementes axial verschoben wird und das an .dem anderen Ende befindliche
Schwenklager nach Maßgabe der Bewegung des Entfernungseinstellelementes axial verschoben
wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden
an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar stellt dar Fig. 1 eine graphische
Darstellung der Bewegungen der beiden vorderen Objektivglieder in der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Ansicht einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung im axialen Längsschnitt, Fig. 3 einen Querschnitt
nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig.
2, Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2, Fig. b in größerem Maßstab
eine Abwicklung des Antriebselementes der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
in der die Lage der Schnittebenen der Fig. 3 und 4 in bezug auf das Antriebselement
dargestellt ist, Fig. 7 einen Querschnitt durch das Übersetzungsgetriebe der .bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung nach der schrägen Schnittlinie 7-7 der Fig. 2 und
Fig. $ in vereinfachter schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform für
das Übersetzungsgetriebe der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das in Fig. 2 dargestellte Objektiv mit veränderlicher Brennweite
ist für sphärische und chromatische Aberrationen, Koma, Astigmatismus, Bildfeldwölbung
und Verzeichnung .über den ganzen Einstellbereich der Brennweite korrigiert -und
enthält ein axial verschiebbares divergentes Glied B, das vor einem feststehenden
konvergenten hinteren Glied 1C und hinter einem axial verschiebbaren konvergenten
vorderen Glied A angeordnet ist und -wobei über den ganzen Einstellbereich das Verhältnis
der äquivalenten Brennweite der divergenten Kombination der beiden vorderen Glieder
zu der äquivalenten Brennweite des
gesamten Objektivs konstant bleibt
und die axiale Lage des von einem entfernten Objekt von dieser divergenten Kombination
entworfenen virtuellen Bildes in bezug auf das feststehende hintere Glied konstant
ist. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines solchen Objektivs
besteht das vordere Glied A aus zwei Komponenten, das zweite Glied B aus drei Komponenten
und das dritte Glied C ebenfalls aus drei Komponenten. Eine Fokussierung auf nahe
Objektive wird vorzugsweise durch axiale Verschiebung des konvergenten vorderen
Gliedes A unabhängig von dem zweiten Glied B und dem dritten Glied C bewirkt.
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Die Bewegung der beiden vorderen Glieder A und B erfolgt derart, das
sieh während der Veränderung der äquivalenten Brennweite F des gesamten Objektivs
von einem geringsten Wert F, zu einem größten Wert F", das divergente mittlere Glied
B in Richtung auf das feststehende hintere Glied C zu bewegt, während das konvergente
vordere Glied A zuerst nach vorne und dann wieder zurück in seine Ausgangslage bewegt
wird. Wenn J1 die Vorwärtsverschiebung des vorderen Gliedes aus seiner Ausgangslage
und A., die Rückwärtsverschiebung des mittleren Objektivgliedes aus seiner Ursprungslage
bezeichnet, können diese Verschiebungen mathematisch durch die folgenden Gleichungen
dargestellt werden:
Hierbei ist f 2 die äquivalente Brennweite des mittleren (zweiten) Objektivgliedes.
Wenn diese beiden durch d1 und A dargestellten Bewegungen mit einem logarithmischen
Maßstab für F von dem einen Ende des Einstellbereiches bis zum anderen, also z.
B. von F=F, bis F=3,555Fo, wie in Fig. 1 dargestellt, graphisch aufgetragen
werden, ergibt sich, daß der senkrechte Abstand zwischen einem Punkt auf der Kurve
.d2 und einer geraden Linie z-z, die die Endpunkte dieser Kurve miteinander verbindet,
etwa gleich dem halben Wert von .11 für den gleichen Wert von F ist.
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So ist z. B. bei F = 1,5 Fo der senkrechte Abstand a zwischen der
Kurve _9., und der Linie z-z -a = 0,094 Fo, während der Betrag von >1 an dieser
Stelle- = a',
nämlich ä = 0,205 Fo ist.
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Ferner ergeben sich für F = 2,0 Fo F = 2,5 Fo F = 3,0 F, wenn jeweils
b, c und d die senkrechten Abstände zwischen der Kurve .12 und der
Linie z-z und b', c' und d' die jeweiligen Beträge von -91 sind, die Werte:
b = 0,119 Fo c = 0,103 Fo d = 0,062 Fo b' = 0,233 Fo c' = 0,195
Fo d' = 0,110 Fo. Mit anderen Worten: die Verschiebung des vorderen Objektivgliedes
A ist annähernd gleich dem doppelten Betrag der Differenz zwischen der gewünschten
Verschiebung. Hierdurch ist es möglich, das mittlere Objektivglied durch ein Einstellelement
nach einem linearen Gesetz zu verschieben und dieser Einstellbewegung eine zweite
Bewegung von dem Einstellelement aus über einen entsprechend geformten Nocken zu
überlagern und denselben Nocken für die Einstellung des vorderen Objektivgliedes
unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes mit einem Übersetzungsverhältnis
von 2:1 zu verwenden.
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Mit einer solchen Einstellvorrichtung verursacht eine gleichförmige
Bewegung des- Einstellelementes eine Änderung der äquivalenten Brennweite entsprechend
einer guten Annäherung an ein logarithmisches Gesetz, wodurch sich ein annähernd
konstantes Maß der Bildgrößenänderung über den Einstellbereich ergibt. Die bevorzugte
Ausführungsform einer Einstellvorrichtung, die im folgenden beschrieben ist, beruht
auf diesem Prinzip und enthält ferner das als Entfernungseinstellelement bezeichnete
Fokussierungseiement H3, das eine unabhängige Bewegung des vorderen Objektivgliedes
A allein zur Fokussierung des Objektivs auf ein nahes Objekt ermöglicht.
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Bei dieser in Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsform ist
das feststehende hintere Objektivglied C in einer Fassung Cl gehalten, die
ihrerseits lösbar in einem weiteren Fassungsglied C2 gelagert ist. Dieses Glied
C2 ist an dem hinteren Ende des Gehäusehauptteiles D des Objektivs befestigt. Die
lösbare Halterung des hinteren Objektivgliedes C ermöglicht gewünschtenfalls ein
Auswechseln dieses Gliedes gegen ein anderes hinteres Objektivglied. Die Irisblende
des Objektivs ist mit E bezeichnet und vor dem feststehenden hinteren Objektivglied
C angeordnet und wird von einem Trägerteil Ei gehalten, der in dem Fassungsglied
C2 angeordnet und diesem gegenüber drehbar gelagert ist. Die Irisblende ist nicht
zusammen mit dem hinteren Objektivglied C des Objektivs austauschbar. Ein Blendeneinstellring
E2, der von Hand oder über einen Kraftantrieb betätigt werden kann (z. B. durch
Ferneinstellung), ist auf dem Gehäusehauptteil D gelagert. Dieser Blendeneinstellring
E2 ist der Einfachheit halber mit auf seinem Umfang angeordneten Zähnen zur Betätigung
durch einen Kraftantrieb dargestellt. Der Querschnitt nach Fig. 5 zeigt eine Nase
Es, die mit diesem Blendeneinstellring E2 verbunden ist und in einen Schlitz des
drehbaren Trägerteils der Blende Ei eingreift.
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Der feste Gehäusehauptteil D und die feststehende Fassung C2 zur Aufnahme
des hinteren Objektivgliedes C sind mit sich deckenden bogenförmigen Schlitzen D1
bzw. C3 (Fig. 5) zur Aufnahme der Nase E3 versehen und gestatten eine Drehbewegung
dieser Nase E3 zusammen mit dem Blendeneinstellring E2, durch die bei einer Drehung
des Trägerteiles Ei die Irisblende bei E geöffnet oder geschlossen wird.
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Das mittlere Objektivglied B ist in einer Fassung B1 gehalten, die
auf ihrer Außenseite ein Schraubengewinde mit großer Steigung aufweist, das in ein
entsprechendes Schraubengewinde F6 der Innenseite eines Antriebselementes F+ eingreift.
Das mittlere Objektivglied B ist gegen eine Drehbewegung mittels einer Rolle B2
seiner Fassung Bi gesichert, wobei die Rolle in einen sich in axialer Richtung erstreckenden
Schlitz D3 eines mit dem Gehäusehauptteil D verbundenen Teils D2 eingreift. In Fig.
2 bis 5 ist dieser
Teil D'= in gleicher Weise schraffiert wie der
Gehäusehauptteil D, um anzudeuten, daß dieser feststehende Teil und der Gehäusehauptteil
praktisch ein Stück bilden, obwohl zugleich eine Trennungslinie andeutet, daß diese
Teile in Wirklichkeit getrennt gefertigte Teile sind. Das von der Fassung B1 des
mittleren Objektivgliedes B zu dieser Rolle B= gehende Verbindungsstück B3
ragt zweckmäßig durch das Antriebselement F+ hindurch. Das Antriebselement F+ ist
mit einem schraubenförmigen Schlitz F1 versehen, wie in Fig. 2 und 6 dargestellt
ist, um eine gegenseitige Behinderung bei der Bewegung der Teile zu vermeiden.
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Das Einstellelement für die Brennweite des Objektivs besteht aus einem
Ring F2, der zur Einstellung von Hand gerändelt oder, wie dargestellt, zur Betätigung
durch einen Kraftantrieb gezahnt ist, falls dies erforderlich sein sollte. Dieser
Ring F2 ist drehbar auf dem Gehäusehauptteil D und koaxial mit der optischen Achse
des Objektivs gelagert und weist eine nach innen vorstehende Nase F3 (s. Fig. 4)
auf, die in einen sich in Längsrichtung des Objektivs erstreckenden Schlitz F4,
der in dem Antriebselement F+ ausgebildet ist, eingreift, so daß ein Drehen des
Einstellringes F2 zwangläufig eine Drehbewegung des Antriebselementes F+ bewirkt.
Der Gehäusehauptteil D ist mit einem bogenförmigen Schlitz (nicht dargestellt) zur
Aufnahme der Nase F3 versehen und gestattet zugleich eine Drehbewegung dieser Nase
zusammen mit dem Einstellring F2.
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Das Antriebselement F+ ist in dem im Gehäusehauptteil D befestigten
feststehenden Teil D2 so gelagert, daß es in diesem in axialer Richtung gleiten
kann und ist zu diesem Zweck nahe seinem hinteren Ende (an einer Stelle, die sich
nicht mit dem Längsschlitz F1 überschneidet, in den die von dem Einstellelement
F= getragene Nase F3 eingreift) mit zwei einander ähnlichen, als Kurvenführung F
dienenden Schlitzen F5 versehen, die sich diametral gegenüberliegen und in die je
eine Rolle D4 des feststehenden Teils D= des Gehäuses D eingreift, um eine
störungsfreie Antriebsbewegung zu übertragen. Je eine dieser Rollen Dl ist in Fig.
4 jeweils an dem einen Ende einer dieser Führungsschlitze F5 befindlich dargestellt.
Das jeweils andere Ende jeder dieser beiden Führungsnuten F5 ist in Fig. 4 ebenfalls
dargestellt; jedoch liegt der Mittelteil jeder der Führungsschlitze außerhalb der
Schnittebene.
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Es ist ersichtlich, daß bei dieser Ausführungsform bei Drehen des
Einstellringes F2 für die Brennweite das Antriebselement F+ synchron mit diesem
eine Drehbewegung ausführt und sich zugleich entsprechend der Form der Führungsschlitze
F5 axial verschiebt. Diese Führungsschlitze F5 sind so geformt, daß bei der Betätigung
des Brennweiteneinstellringes F= über einen Winkel, der in dem einen praktischen
Ausführungsbeispiel etwa 124° beträgt, von der Einstellung geringster Brennweite
ausgehend bis zu der Einstellung größter Brennweite sich das Antriebselement F+
im richtigen Maße zunächst nach vorn und dann zurück in seine axiale Ausgangslage
bewegt.
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Dadurch, daß die Fassung B1 des mittleren Objektivgliedes durch die
Rollen B2 verdrehfest gehalten ist und mittels eines Schraubengewindes in das Antriebselement
FT eingreift, verschiebt sich das mittlere Objektivglied B zur gleichen Zeit stetig
und mit gleichförmiger Geschwindigkeit von dem vorderen Ende des Antriebselementes
F+ bis zu dessen hinterem Ende. Da jedoch das mittlere Objektivglied B von dem Antriebselement
F+ gehalten ist, nimmt es auch an der Vor- und Zurückbewegung dieses Antriebselementes
in axialer Richtung teil, so daß die sich ergebende Gesamtbewegung des mittleren
Objektivgliedes B in bezug auf das feststehende hintere Objektivglied C zuerst aus
einer langsamen und dann einer verhältnismäßig schnellen Rückwärtsverschiebung besteht.
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Es ist zu beachten, daß Fig. 2 das mittlere Objektivglied B am hinteren
Ende des Antriebselementes FT zeigt, d. h. in der Lage größter Brennweite, und daß
sowohl in Fig. 2 als auch in Fig. 3 und 4 die anderen bewegbaren Teile der Vorrichtung
in dieser Lage entsprechenden Stellungen gezeigt sind.
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Zur Verdeutlichung, d. h., um die Form der als Nocken wirkenden Führungsschlitze
F:5 und deren Anordnung sowie die der Schlitze F1 und F1 in dem Antriebselement
F+ besser zu zeigen, ist in Fig. 6 eine Abwicklung dieses Antriebselementes F+ dargestellt.
Es ist zu beachten, daß der Längsschnitt nach Fig. 2 durch die Mitte der Abwicklung
dieses Antriebselementes F+ hindurchgeht und daß die Lage der Querschnitte der Fig.
3 und 4 in bezug auf das Antriebselement zur Veranschaulichung ebenfalls in Fig.
6 eingezeichnet sind.
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Nahe seinem vorderen Ende ist das Antriebselement F+ auf seinem Umfang
mit einer Nut F7 (s. Fig. 6) versehen, die in einer zu der optischen Achse des Objektivs
senkrechten Ebene verläuft. In diese Nut F7 greifen an einander diametral gegenüberliegenden
Seiten zwei Rollen G1 ein, die an der Innenseite eines Kreuzgelenkringes G (Fig.
7) gelagert sind. Dieser Kreuzgelenkring G trägt auf seinem äußeren Umfang und einander
diametral gegenüberliegend zwei weitere Rollen G2, G3, die in einer Diametralebene
angeordnet sind, welche senkrecht zu der Diametralebene des Kreuzgelenkringes G
verläuft, in der sich die beiden inneren Rollen G1 befinden. Die eine dieser äußeren
Rollen G° greift passend in eine Ausnehmung der Fassung A 1 des vorderen Objektivgliedes
ein. Diese Fassung A 1 besitzt einen nach hinten ragenden Teil A2, der in dem feststehenden
Gehäuseteil D so geführt ist, daß sie in axialer Richtung gleiten kann und gegen
eine Drehbewegung gesichert ist. Die zweite äußere Rolle G3 greift in ähnlicher
Weise passend in eine Aussparung einer normalerweise ortsfesten Schubstange H ein,
die nach vorn ragt und in einem Führungsschlitz gleitet, der in den nach hinten
ragenden Teil A° der Fassung Al eingeschnittenen ist. Diese Schubstange H ist auf
ihrer nach außen weisenden Seite an ihrem hinteren Ende mit einem Schraubengewinde
Hl versehen, das in das Innengewinde einer Manschette H2 paßt und eingreift. Die
Manschette H2 trägt einen Ring H3, der gegen axiale Verschiebung im feststehenden
Gehäusehauptteil D festgehalten ist. Dieser Ring H3 bildet das Entfernungseinstellelement
und kann durch Handbetätigung oder gegebenenfalls durch Kraftantrieb durch eine
ihm erteilte Drehbewegung so eingestellt werden, daß das Objektiv auf eine beliebige
Entfernung bzw. Lage des Objektes in noch zu beschreibender Weise fokussiert wird.
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Es ist ersichtlich, daß bei der oben beschriebenen Anordnung der Kreuzgelenkring
als schwimmender Pendelhebel arbeitet, der drei Schwenkgelenke aufweist, von denen
die beiden an den Enden befindlichen
Gelenke von den beiden äußeren
Rollen G2 und G3 gebildet werden, die in entsprechende Aussparungen eingreifen,
während das mittlere Gelenk von dem Rollenpaar G1 gebildet wird. Auf diese Weise
besitzt der Pendelhebel eine Schwenkachse in der Mitte zwischen den beiden an seinen
Enden angeordneten Gelenken. Ist für den Entfernungseinstellring H3 eine beliebige
Einstellung gegeben, so ist die zweite äußere Rolle G3 des Kreuzgelenkringes G ortsfest
gehalten und wirkt als Gelenkpunkt für den Pendelhebel. Es ist ersichtlich, daß
bei der beschriebenen Anordnung der Pendelhebel als ein im Verhältnis 2:1 untersetztes
Übersetzungsgetriebe bei der Brennweiteneinstellung dient und das vordere Objektivglied
A in der gleichen Richtung und doppelt so schnell wie die axiale Verschiebung des
Antriebselementes F+ bewegt, so daß über den Einstellbereich das vordere Objektivglied
A zuerst nach vorn (über den doppelten Weg der Vorwärtsverschiebung des Antriebselementes
F+) und dann wieder in seine Ausgangslage zurückbewegt wird. Falls nun eine Entfernungseinstellung
durch Drehen des Entfernungseinstellringes H3 erfolgt, so wirkt das mittlere Gelenk
des Pendelhebels, das durch die inneren Rollen G1 bestimmt ist, als Gelenkpunkt,
und die eine äußere Rolle G2 des Kreuzgelenkringes wird sich nach vorn (oder nach
hinten) über die gleiche Strecke wie die andere äußere Rolle G3 bewegen, die sich
nach hinten (oder nach vorn) verlagert und so eine Bewegung des vorderen Objektivgliedes
A unabhängig von der Bewegung des mittleren Objektivgliedes B in dem erwünschten
Maße bewirkt. Es steht nichts im Wege, die Entfernungseinstellung gleichzeitig mit
der Brennweiteneinstellung vorzunehmen, wenn diese Entfernungseinstellung aus irgendeinem
Grunde erforderlich ist. Als Führung für die Bewegung des Kreuzgelenkringes G und
um sicherzustellen, daß der Mittelpunkt dieses Ringes im wesentlichen auf der Achslinie
des Antriebselementes F+ während dieser Einstellbewegungen verbleibt, trägt der
Kreuzgelenkring G zweckmäßig ferner drei weitere innere Rollen G4, von denen zwei
in der Diametralebene der beiden inneren Rollen G1 angeordnet sind und von denen
eine in der dazu senkrechten Diametralebene angeordnet ist (Fig. 7). Jede dieser
Rollen G-1 greift mit Spiel in einen Längsschlitz D5, der in dem vorderen Ende des
feststehenden Gehäuseteiles D2 ausgebildet ist, derart ein, daß die erforderliche
Schwenkbewegung des Kreuzgelenkringes nicht behindert ist.
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Diese Pendelhebelanordnung ergibt ein übersetzungsverhältnis von genau
2:1. In Wirklichkeit ist jedoch das aus den Zeichnungen berechnete Verhältnis nur
annähernd 2:1, so daß unter der Voraussetzung, daß die Kurvenkrümmung so gewählt
ist,
Es kann bewiesen werden, daß dieser Ausdruck ein Maß der Änderung von F in Abhängigkeit
von einer linearen Änderung von x gibt, die die logarithmische Funktion so gut wiedergibt,
daß die Abweichung von der wirklichen logarithmischen Funktion der Brennweiteneinstellung
in der Praxis nicht wahrnehmbar ist.
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Es wäre gewünschtenfalls auch möglich, ein übersetzungsverhältnis
zu wählen, das sich von der beschriebenen Übersetzung im Verhältnis 2:1 ein wenig
unterscheidet, und der Kurvenform eine etwas andere daß sie eine genaue, nach einem
idealen logarithmischen Gesetz erfolgende Brennweiteneinstellung ergibt, die Fokussierung
auf die feststehende endgültige Bildebene an den beiden Enden des Einstellbereiches
und in der Mitte dieses Einstellbereiches genau ist, jedoch geringe Fehler in der
Scharfeinstellung in den mittleren Stellungen in beiden Hälften des gesamten Einstellbereiches
vorhanden sind. Diese Fehler sind gering und können vernachlässigt werden, wenn
der gesamte Einstellbereich verhältnismäßig klein ist und wenn mit kleinem Öffnungsverhältnis
gearbeitet wird. In der Praxis können diese Fehler jedoch in den meisten Fällen
nicht in Kauf genommen werden; es ist aber nachweisbar, daß diese Fehler durch eine
geringe Abänderung der Form der Kurven, die durch die Führungsschlitze F5 gebildet
werden, vermieden werden können, wobei diese Abänderung nur eine geringe Abweichung
von dem idealen logarithmischen Gesetz der Brennweiteneinstellung ergibt, die im
praktischen Gebrauch nicht wahrnehmbar ist.
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Aus den obengenannten Gleichungen für die Einstellbewegungen Al und
A2 des vorderen und des mittleren Objektivteiles (A bzw. B), die zur
Sicherstellung einer genauen Fokussierung auf die endgültige Bildebene über den
ganzen Einstellbereich der Objektivbrennweite erforderlich sind, ist zu erkennen,
daß, da das Antriebselement F+ in seine Ausgangsstellung am Ende des Einstellbereiches
zurückkehrt, die lineare Komponente der Bewegung des mittleren Objektivteiles B
entsprechend seinem Eingriff in das Schraubengewinde des Antriebselementes F+ als
xJ2,M@ bezeichnet werden kann, wobei A-M, der Maximalwert von .A, ist und x einen
Faktor darstellt, der sich von 0 bis 1-linear ändert. Die mechanischen Verschiebebewegungen
der beiden Obejektivglieder entsprechend der Untersetzung im Verhältnis von ,genau
2:1 ist durch die Gleichung gegeben:
Es ist aus der obengenannten Gleichung für A2 ersichtlich, daß
ist. Deshalb ist
Durch Einsetzen -der Ausdrücke für dl und J. in die obigen Gleichungen und durch
Auflösen nach F erhält man Abweichung von dem idealen logarithmischen Gesetz der
Brennweiteneinstellung zu geben, um eine genaue Fokussierung über den ganzen Einstellbereich
auf festliegende endgültige Bildebene zu erhalten.
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Die Erfindung wurde nur für eine beispielsweise Ausführungsform der
Einstellvorrichtung beschrieben und kann selbstverständlich im Rahmen des Erfindungsgedankens
auch durch andere Ausführungsformen verwirklicht werden. So können z. B. andere
Arten von Übersetzungsgetrieben verwendet werden, die ein Übersetzungsverhältnis
von genau oder annähernd
2:1 ergeben. Dabei kann z. B. ein Differentialgetriebe
statt der Pendelhebelanordnung verwendet werden. In diesem Fall kann, wie z. B.
in Fig. 8 dargestellt ist, das Antriebselement F+ der Welle J eine Axialbewegung
über eine Gleitlagerung J2 erteilen, wobei auf dieser Welle ein in zwei parallel
zu der Achse liegenden Zahnstangen eingreifendes Zahnrad gelagert ist. Die eine
Zahnstange KI ist dann mit der Fassung Al des vorderen ObjektivgliedesA verbunden,
während die andere Zahnstange K2 mit der von dem Entfernungseinstellelement betätigten
Zahnstange H verbunden ist. Die Welle J gleitet in einem sich in axialer Richtung
erstreckenden Schlitz J2, der in dem feststehenden Gehäuseteil Dz ausgebildet ist,
und wird von dem Antriebselement F+, das auch die Fassung B1 des mittleren Objektivgliedes
B steuert, über eine Rolle J3 angetrieben, die auf dieser Welle J angeordnet ist
und in einen auf dem Umfang des Antriebselementes F+ ausgebildeten Führungsschlitz
J4 eingreift.
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Der Einfachheit halber sind in Fig. 8 die einzelnen Teile der Anordnung
in den Lagen dargestellt, in denen das Objektiv eine zwischen der kleinsten und
der größten Brennweite liegende Brennweite besitzt.
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Wie bereits erwähnt, können weitere analoge Antriebe und kinematische
Umkehrungen verwendet werden, wie z. B. solche, die dem vorderen Objektivglied eine
lineare und eine damit überlagerte, von einem Nocken oder einer Kurve gesteuerte
Antriebsbewegung und dem mittleren Objektivglied eine lediglich von einem Nocken
oder einer Kurve gesteuerte Antriebsbewegung unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes
erteilen.
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Es ist ferner für die Erfindung nicht von Bedeutung, daß das vordere
und das hintere Objektivghed konvergent sind und das mittlere Objektivglied divergent
ist, und es kann eine andere umgekehrte Anordnung verwendet werden, bei der das
vordere Objektivglied divergent, das mittlere Objektivglied konvergent und das hintere
Objektivglied konvergent oder divergent ist, wenn unter bestimmten Umständen dies
erforderlich ist. In diesem Falle kann eine der oben beschriebenen ähnliche Einstellvorrichtung
verwendet werden, mit der Ausnahme, daß bei der Einstellung von einer geringsten
Brennweite bis zu einer Einstellung größter Brennweite das mittlere Objektivglied
nach vorn verschoben wird, während das vordere Objektivglied zuerst nach hinten
und dann nach vorn verlagert wird.