DE1547297C - Objektiv mit veränderlicher Brennweite für drehbare Fotoapparate - Google Patents
Objektiv mit veränderlicher Brennweite für drehbare FotoapparateInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite für drehbare Fotoapparate.
Insbesondere betrifft die Erfindung den Einbau eines Objektivs mit veränderlicher Brennweite
in drehbare Fotoapparate.
Als drehbare Fotoapparate werden solche bezeichnet, bei welchen erstens die Drehung des Objektivs
und des Bildfensters zum feststehenden und gemäß einem Bogen angeordneten Film erfolgt und zweitens
diejenigen Apparate, bei welchen zusammen mit dem Objektiv und dem Bildfenster gleichzeitig auch
der Film, der in einer Ebene vor dem Bildfenster liegt, gedreht und versetzt wird. Die erste Art Apparate
wird hier als »Fotoapparat mit drehbarem Objektiv« und die letztgenannte Art als »Apparat mit Drehkopf«
bezeichnet.
Der Apparat mit drehbarem Objektiverfaßt Azimutwinkel von ungefähr 140" und kann als optisch nicht
vollkommener Apparat angesehen werden.
Der Apparat mit Drehkopf erfaßt dagegen Azimutwinkel jeder Größe und ist optisch als vollkommen
anzusehen. Der Apparat mit Drehkopf ist im einzelnen bezüglich seiner Ausbildung und Arbeitsweise in dem
italienischen Patent 684 227 des Erfinders beschrieben.
Die beiden vorerwähnten Apparatetypen besitzen Objektive mit konstanter Brennweite.
Außerdem sind Objektive mit veränderlicher Brennweite bekannt, bei welchen mittels einer Fassung
entweder das gesamte Objektiv oder ein Teil desselben, zur Bildebene (Film) verstellt wird, um das
Bild auf dieser Ebene scharf einzustellen, und bei welchen eine zweite Fassung vorgesehen ist, um
mindestens eine zu diesem Objektiv gehörige Optik gegenüber der oder den anderen Optiken des gleichen
Objektivs so zu verstellen, daß die Brennweite verändert wird, um Vergrößerungen des Gegenstandes
zu ermöglichen. Diese zweite Fassung ist manchmal mit Markierungen für die Brennweite versehen, so
daß man die Brennweite ablesen und einstellen kann, somit also die erwünschte Vergrößerung des jeweilig
aufzunehmenden Gegenstands festlegen kann.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Objektivs mit veränderlicher Brennweite, das sowohl
ίο für die eine als auch die andere Art der oben beschriebenen
Fotoapparate verwendet werden kann, und zwar ohne die sogenannte rollende Aufnahme
wie bei den herkömmlichen Fotoapparaten und um die Höhen- und Breitenmaße der Fotoapparate mit
is Drehkopf zu verkleinern und einige der empfindlichsten
Mängel der mit den Apparaten mit drehbarem Objektiv erhaltenen Bilder zu beheben, wenn
mit diesen Apparaten Aufnahmen von ziemlich weit voneinander entfernten Gegenständen gemacht werden
sollen.
Diese und andere sich im einzelnen aus der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung ergebenden
Zwecke sollen bei einer Objektivanordnung mit veränderlicher Brennweite, welche zumindest zwei optisehe
Systeme aufweist, die durch eine erste Fassung einander genähert und voneinander abgesetzt werden
können, während eine zweite Fassung vorgesehen ist, welche die beiden optischen Systeme zusammen verstellt,
um den aufzunehmenden Gegenstand auf der Bildebene scharf einzustellen, verwirklicht werden.
Erfindungsgemäß ist dazu die Fassung für die Brennweite mit einer Skala für die jeweiligen Abstände ρ
des Aufnahmegegenstandes nach folgender Formel versehen:
Diese Formel gilt für Gegenstandsweiten, die größer als die jeweilige Brennweite des Objektivs
sind, und wobei
/ = die jeweils gewährte Brennweite, /,', = die Brennweite zur Aufnahme des Gegenstandes
im Unendlichen, CQ0 = Abstand des Drehpunktes vom Film,
Λ/, N2 = Abstand der Knotenpunkte
ist, oder nach folgender Formel:
P =/
KL-f)
(wobei die Formelgrößen die obige Bedeutung haben), für den Fall, daß als Drehzentrum der hintere Knotenpunkt
des auf Unendlich eingestellten Objektivs gewählt wird, d. h. C = JV1 und N1Q0 = ./„ ist.
Es ist zu bemerken, daß, während die erste Formel nur bei Fotoapparaten mit Drehkopf angewendet
wird, die zweite sowohl für diese als auch für Apparate mit drehbarem Objektiv verwendet wird.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden ausführlichen Beschreibung erläutert, die lediglich als
Beispiel dient, und zwar Für eine besondere Ausführungsform der Erfindung gemäß der Zeichnungen,
in denen darstellt
F i g. I ein optisch-geometrisches Schema zur Erläuterung der Erscheinungen, die auftreten, wenn ein
Objektiv in Drehung versetzt wird,
F i g. 2 schematisch eine Anordnung, die zur Suche der Knotenpunkte dient,
F i g. 3a, 3 b und 3 c schematisch ein Objektiv mit zwei optischen Anordnungen, das auf drei verschiedene
Entfernungen eingestellt ist.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise drehbarer Apparate vom optischen Gesichtspunkt her muß zuvor'
eine Untersuchung über die Erscheinungen angestellt werden, welche auftreten, sobald ein Objektiv zu
einer Achse in Drehung versetzt wird, die senkrecht zur optischen Hauptachse liegt und durch einen
Punkt dieser letzteren führt. Zur Durchführung dieser Untersuchung wird auf die F i g. I der Zeichnung
verwiesen.
In dieser Figur ist ein Fotoobjektiv mit seinen Knotenpunkten N1 und /V2, mit seinem Brennpunkt F
und seiner optischen Hauptachse, die diese drei Punkte enthält, gezeigt.
Das Objektiv soll um eine zur Ebene der Zeichnung senkrechte Achse drehbar sein, welche bei C die
Hauptachse des Objektivs schneidet.
f|5 Es wird angenommen, daß genau mit der optischen Hauptachse des Objektivs ausgerichtet und senkrecht zu derselben eine Film- oder eine Bildebene 100 liegt, welche diese Achse in einem Punkt Q schneidet.
f|5 Es wird angenommen, daß genau mit der optischen Hauptachse des Objektivs ausgerichtet und senkrecht zu derselben eine Film- oder eine Bildebene 100 liegt, welche diese Achse in einem Punkt Q schneidet.
welcher das Bild eines Punktes P darstellt, der auf der optischen Hauptachse liegt.
Angenommen wird außerdem, daß die Strecke CN2
als positiv anzusehen ist. wenn ZV2 vom BiIdQ weiter
entfernt ist als C, als positiv die Strecke N1N2, wenn
N2 weiter entfernt von Q ist als /V1, und als positiv
die Strecke CiV1, wenn .V1 näher bei Q liegt als C.
Wenn
N2F = f
angenommen wird, so uilt die bekannte Abbildungs-
angenommen wird, so uilt die bekannte Abbildungs-
PI
gleichung für Linsen, wonach q — -± f ■
gleichung für Linsen, wonach q — -± f ■
Es ist hervorzuheben, daß zur Scharfeinstellung des Gegenstandes auf der Bildebene 100 das Objektiv
längs der optischen Achse verschoben werden kann. Wenn daher ein Punkt im Unendlichen aufgenommen
wird und scharf auf der Bildebene eingestellt wird, wird das Bild des Punktes im Unendlichen in Richtung
der optischen Achse PV durch den Punkt F (hinterer Brennpunkt) dargestellt, der mit dem Punkt Q zusammenfällt.
Es wird der optischen Achse PV eine Drehung im Uhrzeigersinn erteilt, so daß sie die Lage P0 V0 einnimmt,
und es wird der Drehwinkel y als klein angenommen, so daß gilt sin ψ- </■; cosy= 1:
Da der Winkel y derart klein ist und in Anbetracht der Bautiefe, welche das Objektiv an sich besitzt,
können die Punkte Q, N1, N2 nach Q0, N1' und /V2'
versetzt angesehen werden, welche die Schnittpunkte der Senkrechten auf die verschobene Achse CQ0 darstellen.
Diese Senkrechten sind jeweils von den Punkten Q, N1 und N2 aus gezogen. In diesem. Falle
fällt die angenommene Ebene 100 mit der Geraden Q0 Q als Ebene 101 zusammen.
Nach dieser Verstellung ist das neue Bild des Punktes P durch den Punkt Q1 dargestellt, welcher
der Schnittpunkt der angenommenen Ebene 101 mit der vom Knotenpunkt N2 kommenden Geraden ist,
die parallel zur Verbindungslinie PN{ liegt. Die neue Lage des Bildes eines unendlichen Punktes, der in
Richtung A liegt, wird durch den Schnittpunkt F1
angegeben, der aus der angenommenen versetzten Ebene 101 und der Parallelen zur Richtung A durch
den Knotenpunkt N' x> gebildet wird.
Auf Grund der Drehung ist eine Verstellung des Bildes zu einem unbeweglichen Beobachter gleichQ Q1
erfolgt. Diese Strecke ist mit der Bezeichnung f versehen und wird im weiteren als »Bildmitnahme«
bezeichnet; diese Strecke gilt als positiv, wenn die Verstellung in zum Drehsinn des Objektivs entgegengesetzter
Richtung erfolgt.
Wenn nun die sich ähnlichen Dreiecke N2, N2, V;
Q1, Q, V und /V1', C, P; N2, C, V unter Austausch und
außerdem die zwischen den verschiedenen Strecken bestehenden Beziehungen in Betracht gezogen werden,
welche der F i g. 1 zu entnehmen sind, gelangt man zu folgenden Beziehungen:
PCN2-ZN1N2
Es können die folgenden Fälle eintreten, welche zur versuchsweisen Bestimmung der Knotenpunkte
wichtig sind:
1. Für ρ = χ ergibt sich t / = CiV2 χ · tgy, und
wenn die Achse durch N1 χ verläuft, erhält man:
t χ = () für C, das mit N2 r. (2) zusammenfällt,
d. h„ wenn die Drehachse eines Objektivs, die zur optischen Hauptachse senkrecht ist, durch den hinteren
Knotenpunkt verläuft, weisen die Bilder der Gegenstände bei Unendlich keinerlei Mitnahme auf (französische
Patentschriften 336 309 und 1 183110, USA.-Patentschrift
3 078 758).
2. Für C = N1 wird (1.) ' = N1W2 tgy (2'), unabhängig
von ρ und somit: wenn die Drehachse eines Objektivs, die senkrecht zur optischen Hauptachse
liegt, durch den vorderen Knotenpunkt verläuft, haben die auf unterschiedliche Abstände angeordneten
Gegenstände die gleiche Mitnahme.
3. Wenn in (!)? = () eingesetzt wird, ergibt sich,
daß bei pCN2 = 4CW1 und ρ = χ· CZV2 = 0 sein
muß und daher CN1 positiv, 0 oder auch negativ
sein kann. Wenn ρ χ ist, da ρ und q notwendigerweise
jx>sitiv sein müssen, ergibt sich, daß CZV1
und CN1 das gleiche Vorzeichen haben müssen, was bedeutet, daß ZV1 und ZV2 auf zu C entgegengesetzten
Seiten angeordnet sein müssen, und zwar:
wenn das Objektiv auf einen nahen Gegenstand eingestellt ist, stets ein innerer Punkt auf der Strecke
N1N2 gefunden werden kann, durch welchen die
Drehachse verläuft, und zwar unter Erzielung einer Mitnahme des Bildesjdeich 0.
Man kann leicht CN2 = / CN1 finden, wo / die
lineare Vergrößerung bedeutet.
Durch die Drehung der optischen Achse bezüglich
- eines mit dem Objektiv stillstehenden Beobachters
hat das Bild Q des Punktes P eine Verstellung
gleich Q1)Q1 erfahren, und zwar:
= QoQ + t = (Cl-CN2) tgy + ^C-^-__iCA/l- tgy
Φ--
und nachdem (s. 1·' i g. I)
CQn^q-CWj -(W2 / (3)
ist, erhält man durch Austausch von CN2 den aus
P-J
der vorhergehenden abgeleiteten Gleichung abgelei-6s
teten Wert
sä-
Für p = oo gilt
1 =/tg?
(5)
Bei der letzten Gleichung erscheint der Ausdruck
CQ0 nicht, d. h., sie ist vom Abstand der
Drehachse von der Brennpunktebene unabhängig. Daraus ergibt sich folgendes: Damit das Bild eines auf
Unendlich eingestellten Gegenstandes eine Mitnahme gleich O aufweist, ist erforderlich und ausreichend,
daß ein Vorschub des Films gegenüber dem Objektiv erfolgt, der gleich dem Produkt der Brennweite und
des Tangens des vom Objektiv während seiner Drehung beschriebenen Winkels ist, unabhängig von
der Lage der Drehachse zur Brennpunktebene.
Aus den bisher gemachten Überlegungen ergibt sich, daß zur Vermeidung von Unregelmäßigkeiten
im Bild auf Grund der Mitnahme, also um zu vermeiden, daß das von irgendeiner Stelle von einem
Objektiv aufgenommene Bild gegenüber dem Film während der Drehung dieses Objektivs verschoben
wird, die vorhergehenden Bedingungen erfüllt sein müssen, und zwar besonders im Falle der Apparate
mit Drehkopf, wo eine Drehung des Objektivs von einer Bewegung des Films zum Objektiv gleich <2o8i
begleitet ist (deutsche Patentschrift 848 449); und im besonderen Falle eines Apparates mit drehbarem
Objektiv wo t = O sein muß.
Es wird nun der Apparat mit drehbarem Objektiv in Betracht gezogen: Bei diesem Apparat ist das
einzige in Drehung befindliche Organ das mit einer Brennweite" versehene Objektiv, während der längs
einem Kreisbogen mit dem Zentrum C, durch weiches die Drehachse verläuft, aufgelegte Film keinerlei
Bewegung während der Aufnahme erfährt. Bei diesen Apparaten "ist der zuvor erwähnte Winkel ψ derjenige,
unter welchem der Beobachter vom Punkt C aus die öffnung des Bildfensters sieht. Angenommen,
die Weite des Bildfensters betrage 1 mm und das Objektiv besitze eine Brennweite von 50 mm, daß
ferner der hintere Knotenpunkt mit dem Zentrum C zusammenfalle, wenn ein Punkt bei Unendlich aufgenommen
wird, ergibt sich, daß der Wert des Tangens eines solchen Winkels '/50 beträgt, da es sich ja um
einen sehr kleinen Winkel handelt, so daß die eingangs gemachten Überlegungen zutreffen.
Es ist aus Fertigungsgründen offensichtlich, daß das Objektiv eines solchen Apparates keinen Bogen
von 180° beschreiben kann, sondern praktisch nur von 140°. Da der Film zum Aufnahmegegenstand
feststeht, muß die Mitnahme t des Bildes gleich 0 sein oder einen geringen Wert auf dem Bild aufweisen.
Da bei diesen Apparaten insbesondere die Aufnahme von Panoramen interessiert, also im Unendlichen
liegenden Gegenständen, muß man
CQo =/ (6)
haben, abgeleitet aus der vorhergehenden Gleichung unter der Annahme des besonderen Falles, daß
CN2 00 = 0 ist. Bei diesen Apparaten muß daher der Abstand der Bildebene vom Drehzentrum gleich
der Brennweite sein.
Diesen Apparaten haften aber die beiden folgenden Nachteile an:
a) Das vom Objektiv entworfene Bild liegt in einer ft5
Ebene, während der Film in einem Kreisbogen angeordnet ist. Daher liegt jeder Punkt eines
Bildes teilweise im Brennpunkt und teilweise außerhalb des Brennpunktes, wodurch sich die
Verschlechterung des erhaltenen Bildes ergibt. Man kann diesem Nachteil dadurch abhelfen,
daß dem Bildfenster eine sehr geringe Breite gegeben wird.
b) Wenn man nahegelegene Gegenstände scharf einstellen will, verstellt sich das Objekiiv nach
vorn gegenüber dem Film. Dadurch wird der Abstand CN2 größer als 0, und damit wird die
Gleichung (6) nicht mehr eingehalten, nach der der Abstand der Drehachse von der Bildebene
gleich der Brennweite sein muß. Infolgedessen entsteht eine Relativbewegung zwischen Bild
und Film, es treten Milnahmeerscheinungen auf, welche die Güte der Aufnahme beeinträchtigen.
Diese Mitnahme tritt nur dann nicht auf, wenn
Pf
N1N2 = -^f7
ist, wo ρ den geringsten zulässigen Abstand
Objektiv bedeutet.
Objektiv bedeutet.
Es wird nun der Apparat mit Drehkopf, welcher Gegenstand eines anderen Patentes des gleichen
Erfinders ist, in Betracht gezogen.
Bekanntlich gilt für derartige Apparate die mechanisch-optische Gleichung
bei welcher / die Brennweite des Objektivs bedeutet. R ist der Radius der Laufspule für den Film, ο und r
sind jeweils die Radien der Grundkreislinien zweiter Zahn- oder Reibräder, deren Rad « am Apparategestell
festsitzt, während das Rad r sich zusammen mit der Spule R dreht.
Aus der Beziehung (5) ergibt sich, daß bei den Gegenständen im Unendlichen der Abstand CQ0 der
Drehachse von der Bildebene keinerlei Einfluß hat. Zur Aufnahme nahestehender Gegenstände, nachdem
der Vorschub oder der Zug des Films immer gleich ist bei gleichbleibendem Drehungswinkel des Kopfes,
ist es notwendig, daß die Strecke ß0Öi der Strecke F0F1
gleich ist, um die Mitnahme in zwei GEenzfällcn zu vermeiden, und zwar:
P2- (P -J)(CQ0 + N1 N2 )
(P -ff
(P -ff
= /tgv,
woraus die folgenden Beziehungen abgeleitet werden:
o =q
2-Jl CN1 = / (8)
Diese gelten, wenn ρ dem Mindestabstand ρ vom
Gegenstand entspricht. Sind diese Vorbedingungen erfüllt, ist die Mitnahme gleich 0, sowohl beim kleinsten
Abstand ρ vom Gegenstand (kleiner Abstand, der von der Gattung des Objektivs abhängt) als
auch für den Abstand Unendlich ρ α>. Es ist möglich,
nachzuweisen, daß bei derartigen Apparaten die Mitnahmen zulässig sind, die durch die Aufnahmen
von Gegenständen entstehen, die zwischen dem Mindest- und dem Höchstwert des Abstandes ρ
liegen. Diese Apparate weisen aber einen großen
Durchmesser und große Höhe auf, wie deutlich aus der Beziehung
CQ0 =q+f- N^N2
hervorgeht. Diese Maße können beträchtlich durch Verwendung der Objektive mit veränderlicher Brennweite
verringert werden.
Das Objektiv mit veränderlicher Brennweite ist bekanntlich eine optische Einrichtung, die es erlaubt,
die Brennweite je nach Bedarf zu verändern. Es ist stets so ausgebildet, daß, wenn es scharf auf einen
Gegenstand eingestellt ist, die Brennweite nach Belieben geändert werden kann, ohne daß die Fotografie
unscharf wird.
Zur Verwendung dieses Objektivs bei drehbaren Apparaten genügt eine kleine Änderung der Brennweite
von / nach / + —, also eine Änderung 1,2 mal.
Um den Gebrauch verständlich zu machen, soll die vorher angeführte Gleichung der Mitnahme in
Betracht gezogen werden, d. h.
QoQ2
-(P-f)iQo'+N1N2)
/tgy. (4)
Aus dieser Gleichung ist deutlich_ersichtlich, daß bei Beibehaltung des Abstandes Co0 zwischen der
ίο Drehachse und dem Film, bei gleichbleibender Drehung
ψ, der Vorschub des Films O0Qi gleichmäßig
bleiben kann (also jede Mitnahme um irgendeinen der Werte ρ entfällt), indem die drei Werte
ρ, SN1N2; ρ', /', N1' N2'; οο, /0, N1N2 ·
auf Unendlich angewendet werden und von denen jeder einem Objektiv mit einer Brennweite zum
Einsatz in dem Apparat entspricht, d. h.
QoQx =
wobei
wobei
Pi-(P -
o
+ N1 N2)
(P-ff
P1-(P'-D(CQ0 +N[Nj)
(P'-ff
J tg 7 = · · · = ./o tg 7
P2-
(P
während f0 dem Objektiv mit der Brennweite entspricht,
das auf Gegenstände bei Unendlich ein-
gestellt ist. Bei jedem zentrierten dioptrischen System
worin (p, /, N1N2) dem allgemeinen Objektiv der 30 führt die Veränderung der Brennweite zur Verände-Brennweite/
entspricht mit einem Abstand N1N2 rung von NiN2, weshalb aus der vorstehenden
zwischen den Knotenpunkten, eingestellt <iuf den Gleichung hervorgeht, daß ρ von / abhängt, mit
Gegenstand eines allgemeinen Abstandes ρ von N1, dem besonderen Wert ρ(J0) = χ.
ρ erhält man durch Lösung der Gleichung (9):
p = f
• 2/0 -CQ0-N1N2 ± Ϊ (CQ0 + N1 N2)2 + 4/ (/0 -CQ0-N1 N2)
(10)
Aus vorstehendem ist zu entnehmen, daß das Objektiv, das in der Lage ist, stets den Wert von Q0Q1
konstant beizubehalten, welches auch immer der Abstand von ρ sein mag, nur ein Objektiv mit veränderlicher
Brennweite sein kann, welches bekanntlich eine unendliche Anzahl Objektive in sich einschließt.
Bei den Objektiven mit veränderlicher Brennweite, welche bei den herkömmlichen Fotoapparaten oder
Filmapparaten verwendet werden, kann die Fassung für die Brennweite unabhängig von der Fassung für
die Scharfeinstellung verstellt werden. Bei den gewöhnlichen Apparaten entspricht die Änderung der
Brennweite einer Änderung der Größe des Bildes auf dem Film.
Bei dem hier zu Rede stehenden Objektiv mit veränderlicher Brennweite wird nicht auf eine Vergrößerung
des Bildes auf dem Film hingezielt, sondern auf ein Gleichklangverhältnis zwischen Brennweite <«
und Abstand vom Gegenstand, so daß der Schub des Films durch die Vorschubeinrichtung konstant
bleibt. Bei den Apparaten mit drehbarem Objektiv, bei welchen der Film stillsteht und in einem Bogen
angeordnet ist, gleicht dagegen das Objektiv mit <>5
veränderlicher Brennweite die Änderung von CN2 entsprechend
der Scharfeinstellung von Gegenständen, die sehr weit voneinander entfernt sind, aus.
Beim Objektiv mit veränderlicher Brennweite gemäß der Erfindung sind die Fassung für die Brennweite
und diejenige für die Scharfeinstellung miteinander verbunden. Das heißt, daß gemäß einem besonderen
Wert / entsprechend einem bestimmten Wert p' daher auch die Fassung der Brennweite nach dem Abstand ρ
geteilt ist, so daß der Bediener, welcher' sich das Objektiv auf eine bestimmte Entfernung ρ einstellt
und sich dabei herkömmlicher Schraubenregulierung bedient, auch die Fassung für die Brennweiten betätigen
muß unter Drehung derselben, bis sie einem Wert /) entspricht, der auf dieser mit einer Bezugsraste vorgezeichnet ist.
Auf Grund der strikten Beziehung zwischen ρ und /
ist es keinesfalls erforderlich, daß das Bild scharf auf dem Film bleibt, wenn die Brennweite geändert
wird, wie es bei den herkömmlichen Objektiven mit veränderlicher Brennweite der Fall ist.
Dieser Umstand bringt einen großen Vorteil bei der Herstellung der Objektive für die drehbaren
Apparate durch Wegfall der schwierigen mechanischen Probleme, die bei den Objektiven für die herkömmlichen
Fotoapparate auftreten, was sich letzten Endes als Ersparnis auswirkt. Auf diese Art können Objektive
hergestellt werden, die aus nur zwei optischen Systemen bestehen, bei denen eine Fassung da/u
dient, diese beiden Svsteme einander zu nähern oder
009 650/113
voneinander zu entfernen (Fassung für die Brennweite) und die andere Fassung zum Nähern oder
Entfernen des gesamten Objektivs von der FiIm-
ehene (Fassung für die Scharfeinstellung).
Dies gilt für einen beliebigen festgesetzten Wert CQ0,
schließt jedoch nicht aus, daß ein einziger stets für sämtliche Objektive für drehbare Apparate mit veränderlicher
Brennweite gültiger Wert festgesetzt wird. Es wird dadurch eine weitere Ersparnis erzielt,
daß in die drehbaren Apparate, die für einen bestimmten Wert /ό gebaut wurden (Brennweite entsprechend
ρ — χ), Objektive mit gleichem »/,",« verschiedener
10
Fabrikation mit verschiedenen optischen Systemen eingebaut werden können.
Einen geeigneten Wert erhält man, wenn
CGU = Ji) (H)
angenommen wird, so daß das gleiche Objektiv auf Apparate mit drehbarem Objektiv eingebaut
werden kann, sowie auf solche mit Drehkopf, für welche sich die folgenden Gleichungen ergeben:
Durch Einsetzen von CQ0 = J0 in Gleichung (9) erhält man die Gleichung
η = ffo-^N~2 ± H/ü + ^ZV,)2- (12)
die für p> /> 0 gilt.
Bei der Bestimmung der Werte von p, welche den
verschiedenen Werten / entsprechen, muß der Wert von ZV1 N2 ermittelt werden, welcher, wenn auch
abhängig von / in vielen Fällen umständliche Bestimmungsmethoden erfordert. Diese Suche der Knotenpunkte
wird außerordentlich dadurch erleichtert, daß die Gleichung (2) [und als Kontrolle die (2')]
benutzt wird, welche zuvor erörtert wurde. Diese Gleichung besagt, daß, wenn die Drehachse eines
Objektivs, welche senkrecht zur optischen Hauptachse liegt, durch den hinteren Knotenpunkt verläuft,
die Bilder der auf Unendlich eingestellten Gegenstände eine Mitnahme Null aufweisen.
Zu diesem Zweck kann die Apparatur benutzt werden, die schematisch in der F i g. 2 gezeigt ist
(s. auch Picht, Maß- und Prüfniethoden der
optischen Fertigung, Bd. 1 [1953], S. 137).
Auf einer waagerechten Ebene A befinden sich die beiden höhenmäßig einstellbaren Träger 2 und 3,
welche jeweils ein Mikroskopfernrohr 4 halten, das ein Fadenkreuz und eine Drehscheibe 5 aufweist.
Die optische Hauptachse A des Fernrohres muß stets zur Drehachse B der Scheibe senkrecht stehen.
Auf dieser Scheibe ist ein Träger 6 vorgesehen, auf welchem das Objektiv 7 aufgesetzt und befestigt
wird, von welchem die Knotenpunkte bestimmt werden sollen. Dieser Träger kann mikrometrisch
verstellt werden, und zwar mittels des Rades 8, wobei die Verstellung an einer mit Gradteilung versehenen
Skala auf der Scheibe abgelesen werden kann. Dabei wird von der Drehachse B ausgegangen. Die optischen
Hauptachsen des Fernrohres und des Objektivs müssen auf einer gleichen horizontalen Ebene liegen.
Der Beobachter sieht durch das Fernrohr 4 zunächst den hinteren Teil des Objektivs 7, dreht dann
langsam und von Hand die Scheibe 5 nach links und rechts, um das gesamte Objektivfeld vor dem
Fadenkreuz vorbeizuführen. Die Bilder der Gegenstände werden Mitnahmen erfahren. Der Beobachter
betrachtet einen Punkt bei Unendlich auf der gemeinsamen Achse Fernrohr Objektiv A. Wenn das Bild
eine Mitnahme erfährt, verändert er die Lage des Trägers 6 längs der optischen Hauptachse des Objektivs,
bis daß, auch bei Weiterdrehung der Scheibe, das Bild vor dem senkrechten Fadenkreuz des Mikroskops
Stillstehen bleibt. Das bedeutet, daß die senkrechte Achse durch den hinteren Knotenpunkt N2
verläuft, der so ermittelt wird.
Um den Knotenpunkt /V1 zu ermitteln, werden die
gleichen Beobachtungen wiederholt, nachdem das Objektiv um 18Ü verdreht worden ist, also so, daß
man mit dem Fernrohr den vorderen Teil des Objektivs als^Ziel hat._Auf diese Art werden die beiden
Werte CZV1 und CZV2 erhalten, deren Summe selbstverständlich
gleich N1N2 ist.
Um die vorhergehenden Feststellungen zu überprüfen, kann man die Formel (2') benutzen, welche
folgendes beweist: Wenn die Drehachse eines Objektivs, die zur optischen Hauptachse senkrecht liegt,
durch den vorderen Knotenpunkt verläuft, weisen die Bilder von in unterschiedlichem Abstand befindlichen
Gegenständen dieselbe Mitnahme auf.
Dieses Prüfverfahren besteht darin, daß der Träger 6 verstellt wird, bis die Bilder sämtlicher Gegenstände
in unterschiedlichem Abstand vom Objektiv die gleiche Mitnahme aufweisen. Das heißt, daß die
Drehachse durch den vorderen Knotenpunkt ZV1 verläuft, welcher somit bestimmt wird. Man dreht alsdann
die Scheibe 5 um 180 und ermittelt auf gleiche Weise
den Knotenpunkt N2.
In den F i g. 3 bis 3c ist beispielsweise ein aus nur zwei optischen Systemen bestehendes Objektiv dargestellt,
das bei drehbaren Apparaten Verwendung finden kann.
Das erste System, dem Gegenstand am nächsten, soll als Knotenpunkt /Z1 und //,' haben und / als
Brennweite, das zweite System //, und Hi mit der
Brennweite/2. Wenn nun α der Abstand Zi1'H2 zwi-'
sehen den beiden Systemen bedeutet und /7 und //'
den vorderen und hinteren Knotenpunkt des Objektivs darstellen, stellt F' den so hergestellten Brennpunkt
des Objektivs dar. Wenn außerdem Q der Punkt ist, durch welchen die Tangentialebene zum Film verläuft
und I = a — /j —,/,, ergibt sich aus der einfachen
Optik und auf Grund des Vorgesagten:
./· = | Uh . I ' |
'■< | ( | + ^l | Hi +■ |
fiUi-.fx)
Λ |
-IH1Hi | ||||
H'2F' = | |||||
-HH' = | |||||
V1ZV2 = | |||||
T |
ρ-Wert, aus (12);
q | Pf . | ei -/; |
HiQ
CN2 |
p-f ' | -CN2; |
CN1 | TJ/ T?t ι — ti2t + = ei -Χ; |
N2; |
N1Q | = ^1N2 - | |
= 1 -N1 | ||
//,β = α + H2'β +
i +
HiQ-J0 = Abstand von H2'
von der Drehachse;
ρ + N1Q = Abstand des Gegenstandes
vom Film.
Als einfaches Beispiel wird angenommen, es sei . das Objektiv mit zwei Systemen zu bilden, wovon
das erste aus einer Streulinse J\ — -30OuHdH1Hi = O
bestehe und das zweite aus einem Objektiv mit ./, = 50 und H1W2 = 30. Die gesamten Werte sind
in Millimetern ausgedrückt.
Für ρ — -x> wird angenommen :a = O0 = 30; daraus
folgt:
IO
20 J0 = 53,57143;
HjF' = 58,92750;
N1N1= -33,21423;
N1N1= -33,21423;
HjQ^ = H^F'-
CN2 = Oj,
CN1 = N1N1;
N^Q = 86,78566;
h7Q~ = 118',9275O;
HjC = 5,35607;
QP = χ .
h7Q~ = 118',9275O;
HjC = 5,35607;
QP = χ .
a | N1N2 | / | HiF' | P | 53,571 52,829 52,057 |
HiQ | CAf2 | CN1 | 86,786 88,346 90,391 |
H1Q | Hi C | QP |
30 40 50 |
-33,214 -35,517 -38,333 |
53,571 51,724 50 |
58,927 58,620 58,333 |
Χ' 2473,222 1265,471 |
58,927 59,725 60,391 |
0 -0,743 -1,514 |
-33,214 -34,775 -36,819 |
118,927 129,725 140,391 |
5,356 6,154 6,819 |
OO 2561,568 1355,861 |
||
Diese Werte sind auf die F i g. 3 a, 3 b, 3 c übertragen.
Die in die Formel (12) einzusetzenden Werte sind die aus der allgemeinen Optiklehre gut bekannten,
d. h., ρ = PN1 (Entfernung des Gegenstandes vom 35
vorderen Knotenpunkt des Gesamten)
-fJi
-J]J2
— ./ι ~~ h
— ./ι ~~ h
40
(«ο = Abstand zwischen den beiden Systemen). 45
Wenn ein im Unendlich sich befindender Gegenstand als Ziel eingestellt ist:
50
1W2 = - HXH[ + H2H2-+ -^-j-y-
Zum Erfindungsbereich gehört eine Lösung, bei welcher das Objektiv anstatt mit zwei verschiedenen
Fassungen ausgerüstet zu sein, auch nur eines besitzen kann, welche mechanisch arbeitet und die
Bewegungen des Objektivs und dessen beweglichen Teiles zusammen bewirkt, mit dem Ergebnis, daß
mit einem einzigen Handgriff die Bildschärfe und die Regulierung der Brennweite hinsichtlich des Abstandes
erhalten werden.
Claims (4)
1. Objektiv mit veränderlicher Brennweite für drehbare Fotoapparate zur Vermeidung der BiIdmitnahme
mit zumindest zwei zueinander mittels einer Objektivfassung verstellbaren optischen Systemen,
dadurch gekennzeichnet,daß die Objektivfassung auf Gegenstandsabstände ρ
nach der Formel
paf ItLZCtL=-
o + NiN2)1 + 4/ (J0 -CQ0-N1 N2)
(10)
MJ0-J)
die Tür Gegenstandsweiten gilt, die größer als die jeweilige Brennweite des Objektivs sind, geteilt ist und wobei
die Tür Gegenstandsweiten gilt, die größer als die jeweilige Brennweite des Objektivs sind, geteilt ist und wobei
/ = die jeweils gewählte Brennweite,
J0 = die Brennweite zur Aufnahme des Gegenstandes im Unendlichen,
CQ0 = der Abstand des Drehzentrums vom Film,
NTnT = der Abstand der Knotenpunkte
ist, oder nach folgender Formel:
_ ,· ./«'» - N1N2 ± V(Ja + N1N1)2 - Af N1N1
(12)
(wobei die Formelgrößen die obige Bedeutung haben) für den Fall, daß als Drehzentrum der
hintere Knotenpunkt des auf Unendlich eingestellten Objektivs gewählt wird, d. h. daß C = N1
und N1 Q0 = f0 ist.
2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektivfassung zwei Stellglieder,
vorzugsweise Einstellringe, aufweist, welche beide eine Skalenteilung für den jeweiligen Abstand des
aufzunehmenden Gegenstandes besitzen, wobei das eine Stellglied zur Einstellung der Brennweiten
vorgesehen ist und eine Skalenteilung für die Entfernung des Gegenstandes in Abhängigkeit
von den Brennweiten aufweist, geteilt nach der Formel (10) oder der Formel (12), während das
andere Stellglied für die Einstellung der Bildschärfe vorgesehen ist.
3. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektivfassung als ein Stellglied
mit einer Skalenteilung für die jeweiligen Abstände der aufzunehmenden Gegenstände ausgeführt
und für die Relativbewegungen der das Objektiv bildenden optischen Systeme sowie für
eine gemeinsame Bewegung dieser Systeme zur Einstellung der Bildschärfe vorgesehen ist.
4. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Werte von p, f, f0, N1N2 bei
der Ausführungsform des Objektivs mit veränderlicher Brennweite mit nur zwei optischen Systemen
als an sich durch die folgenden Beziehungen bekannt angenommen werden:
ρ = PN1 (Abstand des Gegenstandes vom vorderen
Knotenpunkt der gesamten Einheit)
SJl
SJl
«0 -./1 -Si
(iJo Abstand zwischen den beiden Systemen für
P =°°),
N1N2 = -
a -S1 -Si
wobei H1, H[ jeweils den vorderen und hinteren
Knotenpunkt des Systems mit der Brennweite J1 ; H2, H2 die Knotenpunkte des zweiten Brennweitensystems,/,;
N1, N2 die Knotenpunkte des gesamten Objektivs darstellen; wobei ferner ei der
veränderliche Abstand, hergestellt durch die Objektivfassung zwischen den Punkten H[ und H2;
f der Abstand der Brennweite des Objektivs insgesamt und /0 die Brennweite bezüglich der
Entfernung a0 zwischen den beiden Systemen sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Family
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