DE1110905B - Einstellvorrichtung fuer ein Objektiv mit veraenderlicher Brennweite - Google Patents

Einstellvorrichtung fuer ein Objektiv mit veraenderlicher Brennweite

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DE1110905B
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cam
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lens
axial
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DET15914A
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Gordon Henry Cook
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Taylor Taylor and Hobson Ltd
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Taylor Taylor and Hobson Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/10Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einstellvorrichtung für ein Objektiv mit veränderlicher äquivalenter Brennweite, das ein feststehendes hinteres Objektivglied und zwei relativ zueinander verschiebbare Objektivglieder entgegengesetzter Brechkraft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem einen der beiden relativ zueinander verschiebbaren Objektivglieder zwei überlagerte axiale Verschiebungen erteilt werden, deren eine der Bewegung eines Einstellelementes (F2) nach einem linearen Gesetz zugeordnet ist, während die andere Verschiebung von dem Einstellelement (F2) aus über eine Nocken- oder Kurvensteuerung (F5) gesteuert wird; daß ferner eine axiale Verschiebung, die von dem Einstellelement (F'=) über den Nocken bzw. die Kurven (F5) abgeleitet ist, auf das andere bewegbare Objektivglied übertragen wird und daß ein übersetzungsgetriebe, das ein Übersetzungsverhältnis von annähernd 2:1 aufweist, in den von der Nocken- oder Kurvensteuerung (F3) her zu dem einen der beiden bewegbaren Objektivglieder führenden Antrieb eingeschaltet ist, wobei die Verschiebungen der beiden Objektivglieder in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß sich die äquivalente Brennweite des Objektivs nach einem logarithmischen Gesetz der Abhängigkeit von der Bewegung des Einstellelementes (F2) ändert, während die Bildebene über den ganzen Einstellbereich der Brennweite die gleiche Lage behält.
  2. 2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fokussierungselement bzw. Entfernungseinstellelement (H3) vorgesehen ist, das dem bewegbaren vorderen Objektivglied (A) zur Fokussierung auf unterschiedliche Gegenstandsweiten ohne Änderung der Lage der Bildebene eine unabhängige, weitere axiale Verschiebung erteilt.
  3. 3. Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das übersetzungsgetriebe (G bzw. K, J) in den von der Nocken-oder Kurvensteuerung aus zu dem bewegbaren vorderen Objektivglied (A) führenden Antrieb eingeschaltet ist und seinerseits dazu dient, der durch diesen Antrieb bewirkten Verschiebung die weitere unabhängige, von dem Entfernungseinstellelement her kommende Verschiebung für das vordere Objektivglied zu überlagern.
  4. 4. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare mittlere Objektivglied (B) der Resultierenden aus den beiden überlagerten Antriebsbewegungen entsprechend bewegt wird, während das Übersetzungsgetriebe in den von der Kurven-oder Nockensteuerung aus zum bewegbaren vorderen Objektivglied (A) führenden Antrieb eingeschaltet ist, wobei die Größe der Verschiebung des vorderen Objektivgliedes (A) annähernd das Doppelte der Bewegungskomponente des mittleren Objektivghedes (B) ist, die von der Nocken- oder Kurvensteuerung abgeleitet ist.
  5. 5. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überlagerung der beiden axialen Antriebsbewegungen ein Antriebselement (F+) vorgesehen ist, das bei Betätigung des Einstellelementes (F2) sowohl eine Drehbewegung als auch eine axiale Verschiebebewegung zufolge der Steuerung durch die Nocken- oder Kurvensteuerung ausführt, wobei das bewegbare Objektivglied (A bzw. B), auf das diese überlagerten Bewegungen übertragen werden sollen, mit dem Antriebselement (F+) über ein Schraubengewinde (F6) verbunden ist und verdrehungssicher gelagert ist.
  6. 6. Einstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Komponente der Bewegung des Antriebselementes (F+) über das Übersetzungsgetriebe auf das andere bewegbare Objektivglied (B bzw. A) übertragen wird.
  7. 7. Einstellvorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das übersetzungsgetriebe nach Art eines schwimmenden Pendelhebels (G) (floating lever) ausgebildet ist, der drei in annähernd gleichem Abstand voneinander angeordnete Schwenkgelenke aufweist, deren eines (G=), an dem einen Ende des Pendelhebels gelegen, eine axiale Bewegung des vorderen Objektivgliedes (A) ermöglicht, während das mittlere Gelenk (G1) nach Maßgabe der axialen Bewegungskomponente des Antriebselementes in axialer Richtung bewegt wird und das dritte Gelenk (G3), an dem anderen Ende des Pendelhebels gelegen, nach Maßgabe der Bewegung des Entfernungseinstellelementes (H3) in axialer Richtung bewegt wird.
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