DE19505944A1 - Objektiv mit integriertem Drehprisma - Google Patents
Objektiv mit integriertem DrehprismaInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Objektiv mit einem eine Bilddrehung bewirkenden, zwi
schen einer ersten und einer zweiten Linsengruppe angeordneten Prismen
system.
Ein derartiges Objektiv ist z. B. aus der DE-OS 24 36 230 bekannt. Zur Minimie
rung der Baugröße des Objektivs ist dort ein Drehprisma zwischen zwei Linsen
gruppen integriert. Das Prisma liegt auf der optischen Achse zwischen den bei
den Linsengruppen, welche jeweils sammelnd sind. Das dort beschriebene Sy
stem erfordert eine reelle Zwischenabbildung und somit ein zusätzliches opti
sches System zur Erzeugung dieser Zwischenabbildung. Dadurch sind der Auf
wand und die Baulänge des Objektivs relativ groß.
Ein weiteres optisches System zur Erzeugung einer Bilddrehung ist aus der
EP 0 157 325 B1 bekannt. Bei der dort gezeigten Anordnung wird die Abbildung
mittels eines normalen Objektives erzeugt. Die die Bilddrehung bewirkende Por
roprismen-Anordnung befindet sich außerhalb des Objektivs und damit auch
außerhalb der Pupille. Das erfordert, insbesondere bei größeren Projektionswin
keln und bei Vermeidung von Vignettierung, starke Überhöhungen der Prismen
gegenüber der Pupillengröße und führt wiederum zu einer großen Bauform des
Systems.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein optisches System anzu
geben, welches eine Bilddrehung durch ein Prismensystem erlaubt und bei einer
möglichst geringen Baugröße ein großes Bildfeld hat.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unter
ansprüchen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß eine kleine Baugröße und ein großes
Bildfeld bei einem Objektiv mit integriertem Porroprismen-System erreichbar ist,
wenn die Abbildung einstufig erfolgt, wobei eine erste Linsengruppe negative
Brechkraft und eine zweite Linsengruppe positive Brechkraft haben.
Die Linsengruppe mit negativer Brechkraft auf der Seite der längeren Konjugier
ten bewirkt eine Verkleinerung der Hauptstrahlwinkel im Prismenraum und erlaubt
damit eine Applikation eines solchen Aufbaus für große Bildwinkel. Eine solche
Linsengruppe hat jedoch den Nachteil, daß die Divergenz des axialen Strahlen
bündels vergrößert wird, was andererseits zu vergrößerten Prismendurchmes
sern vom axialen Strahlenbündel her führen kann. Um diese Divergenz nicht zu
groß werden zu lassen und andererseits eine ausreichende Winkelverkleinerung
für die Hauptstrahlen im Prismenraum zu erreichen, wird erfindungsgemäß die
auf der Seite der längeren Konjugierten angeordnete Linsengruppe in Form eines
umgekehrten Galileischen Fernrohrs aufgebaut (das ebenfalls eine winkelverklei
nernde Wirkung aufweist), welches zusätzlich noch eine zerstreuende Wirkung
behält.
Wegen der negativen Brechkraft auf der Seite der längeren und der positiven
Brechkraft auf der Seite der kürzeren Konjugierten sind die Hauptstrahlwinkel auf
der Seite der kürzeren Konjugierten klein. Fernerhin entsteht durch diesen Auf
bau eine sehr lange Schnittweite in der Größenordnung der Brennweite oder län
ger auf dieser Seite, welche für konstruktive Gegebenheiten, speziell bei Anwen
dungen in vergrößernden Kopiergeräten, sehr vorteilhaft ist.
Eintrittsflächen der Porroprismen zu legen, da diese im Durchmesser relativ klein
und zusätzlich die den Porroprismen zugewandten Außenflächen der Linsen
gruppen konvex sind. Diese konstruktive Anordnung trägt ebenfalls zur Kompakt
heit der gesamten Anordnung bei.
Zur Realisierung eines großen Feldwinkels auf der Seite der längeren Konjugier
ten des optischen Systems ist der Aufbau vorteilhafterweise so, daß - bezogen
auf das Porroprismen-System - auf der Seite der längeren Konjugierten ein
Teilsystem mit negativer Brechkraft und auf der Seite der kürzeren Konjugierten
ein zur Erzeugung einer reellen Abbildung dienendes Teilsystem mit einer sam
melnden Brechkraft angeordnet ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand mehrerer
Figuren näher erläutert. Dabei erfolgt die Beschreibung der Bauelemente des Objek
tivs in Richtung von der längeren zur kürzeren Konjugierten. Es ist dabei klar, daß
das Objektiv für Vergrößerungszwecke in umgekehrter Richtung benutzt wird. Es
zeigen:
Fig. 1 ein Objektiv mit integriertem Drehprisma,
Fig. 2 eine Projektion des Objektivs und
Fig. 3 das Objektiv in gestreckter Darstellung.
Fig. 1 zeigt ein Objektiv 1. Es weist eine erste Linsengruppe 2 und eine zweite
Linsengruppe 3 auf. Im Strahlengang zwischen den beiden Linsengruppen 2, 3
sind zwei Porroprismen 4, 5 angeordnet. Die Porroprismen sind um einen Winkel
α = 22,5° in an sich bekannter Weise gedreht, so daß innerhalb des Objektivs 1
eine Bilddrehung um 90° erfolgt. Verfolgt man den Strahlengang von der ersten
Linsengruppe über das Porroprismen-System zur zweiten Linsengruppe, so ist
hinter der zweiten Linsengruppe ein Rhomboidprisma 6 angeordnet, dessen Flä
chenteile 9, 11 eine Reflexion um 90° bewirken. Der Flächenteil 11 ist zylindrisch
abgerundet. Die Reflexionsfläche des Zylinderabschnitts 11 liegt in einer Ebene,
in der auch eine andere, in der Fig. 1 nicht sichtbare, Reflexionsfläche am Aus
gang des Rhomboidprismas 6 liegt. Im Rhomboidprisma 6 wird das Bild derart
transformiert, daß es wieder auf der optischen Achse der ersten Linsengruppe 2
liegt. Schließlich tritt das Licht an einer Austrittsfläche 8,10 des Rhomboid
prismas 6 aus. Im Bereich der Austrittsfläche 8, 10 ist das Rhomboidprisma 6
ebenfalls zylindrisch gerundet, um die Baugröße zu minimieren.
Die erste Linsengruppe 2 und die zweite Linsengruppe 3 haben eine gemein
same, zentral liegende Apertur-Blende 7, die im Bereich des Prismensystems 4, 5
genau zwischen den beiden Porroprismen 4 und 5 liegt. Dadurch können die Por
roprismen 4 und 5 in ihrer Baugröße minimal gehalten werden, weil deren Berüh
rungsfläche minimal, d. h. der Blendengröße entsprechend gehalten werden
kann. Die Porroprismen 4 und 5 können deshalb an ihren Ecken 12 abgeschrägt
sein.
In Fig. 2 ist das Objektiv 1 in einer Projektion gezeigt. Die Bezugszeichen der
Fig. 1 werden bei den nachfolgenden Figuren beibehalten, soweit sie identische
Bauteile des Objektivs 1 bezeichnen.
Die optischen Daten der einzelnen Komponenten sind der beigefügten Tabelle 2
zu entnehmen. Die Bezugszeichen-Nummern bzw. Gruppen-Nummern und deren
Abfolge entsprechen dabei den im Text und den Figuren angegebenen Bezugs
zeichen und Reihenfolgen.
Die erste Linsengruppe 2 besteht aus einem ersten Linsenglied 21, welches zwei
Einzellinsen aufweist. Das erste Linsenglied 21 hat negative Brechkraft. Ein
zweites, aus einer Einzellinse bestehendes Linsenglied 22 hat ebenfalls negative
Brechkraft. Ein drittes Linsenglied 23, wiederum bestehend aus zwei Einzellinsen,
hat positive Brechkraft. Die Gesamtbrechkraft der ersten Linsengruppe 2 ist ne
gativ. Sie ist vom Typ eines umgekehrten "Galileischen" Fernrohres.
Die zweite Linsengruppe 3 besteht aus einem ersten Linsenglied 31 negativer
Brechkraft. Das Linsenglied 31 ist aus zwei Einzellinsen aufgebaut. Ein zweites,
aus einer Einzellinse bestehendes Linsenglied 32 hat positive Brechkraft und ein
drittes, ebenfalls aus einer Linse bestehendes Linsenglied 33 hat ebenfalls positi
ve Brechkraft. Die zweite Linsengruppe 3 hat insgesamt positive Brechkraft.
Die beiden Porroprismen 4 und 5 weisen jeweils eine Bodenfläche 13 und zwei
Dachkantflächen 14 auf. Sie sind jeweils mit ihren Bodenflächen (r₁₀, r1o′) fest
aneinander gekittet. Sie können aber genausogut durch einen kleinen, die Blen
de 7 enthaltenden Luftraum (l₄ < 0) getrennt sein. Die an sich bekannte Kon
struktionsweise eines Porroprismas erlaubt es nun vorteilhaft, die beiden Lin
sengruppen 2 und 3 jeweils sehr nahe an die Bodenflächen 13 der beiden Porro
prismen 4 und 5 zu positionieren. In Fig. 2 ist diese sehr kompakte Bauform deut
lich zu sehen.
Naturgemäß versetzt ein Porroprismensystem die optische Achse A des Eintritts
bereichs um einen gewissen Betrag. Bei dem vorliegenden System wird der
Strahlengang aus der versetzten optischen Achse A′ durch das Rhomboidpris
ma 9 wieder auf die optische Achse A des Eintrittsstrahlengangs gelegt. Diese
Konstruktionsweise erlaubt es, das Objektiv als Wechselobjektiv mit einem ande
ren, nicht bilddrehenden Objektiv zu betreiben. Dies ist insbesondere für die Ver
wendung des Objektivs in einem fotografischen Kopiergerät vorteilhaft. Eine der
artige Wechselobjektiv-Anordnung ist z. B. aus der eingangs genannten
EP 0 157 325 B1 bekannt. Die vorliegende Erfindung ist auch besonders dazu
geeignet, in eine Objektivgruppe auf einem gemeinsamen Objektivträger gemäß
DE-OS 42 24 740 A1 anzuordnen. Dazu ist das Objektiv 1 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels in einem nicht näher gezeigten Objektivträger befestigt. Der
Objektivträger ist in eine Objektivbühne eines fotografischen Rollenkopiergeräts
eingesetzt. Dabei wird eine Kopiervorlage, die in einer in Fig. 3 eingezeichneten
Negativebene 15 liegt, auf eine Bildebene 16 abgebildet. Das Objektiv 1 ist hier
also als Vergrößerungsobjektiv eingesetzt. In der Bildebene 16 befindet sich foto
grafisches Kopiermaterial, auf dem fotografische Abzüge erstellt werden. Der
Abstand zwischen Negativebene 15 und Bildebene 16 beträgt bei der vorliegen
den Anwendung 675 mm. Mit einem Abbildungsmaßstab β′ = -9,18 lassen sich
von Kleinbildvorlagen des Formats 24 × 36 mm fotografische Abzüge von 8′′ × 12′′
erstellen. Die auf einem Vorlagenstreifen angeordneten Kopiervorlagen können in
verschiedenen Orientierungen auf dem Streifen liegen. Durch das beschriebene
Prismenobjektiv können ihre Bilder in der Bildebene gedreht werden. Genauso
lassen sich Vorlagen, die eine bestimmte Orientierung aufweisen, innerhalb der
Bildebene in eine gedrehte Orientierung abbilden. Der Einsatz einer Wechsel
objektivanordnung ermöglicht dann, zwei verschiedene Orientierungen auf der
Bildebene zu erzeugen. Das in der Bildebene liegende, auf einer Rolle befindliche
Kopiermaterial läßt sich dann leicht für verschiedene Bildformate verwenden.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind Kenndaten des beschriebenen Objektivs
angegeben:
In der Tabelle 2 und in Fig. 3 sind die Radien der Linsen mit ri gekennzeichnet,
die Linsendicken und Prismenglaswege mit di und die Luftabstände mit li. Ferner
sind die Brechzahlen ni und die Abbezahlen vi der optischen Medien angegeben.
A ist die gestreckte optische Achse. Von der Objektebene 16 aus gesehen ist das
erste Glied des optischen Systems ein divergentes System 2 in Form eines um
gekehrten Galileischen Fernrohrs. Es besteht aus zwei dicht benachbarten, di
vergenten Linsengliedern 21 und 22, von denen das erste 21 eine sammelnde
Kittfläche (r₂) enthält und einem nachfolgenden, eine Kittfläche (r₇) enthaltenden,
sammelnden Linsenglied 23.
Diesem divergenten System 2 folgt ein Porroprismen-System zweier in einem
gegebenen Winkel α zueinander stehender Porroprismen 4 und 5 mit Glaswe
gen d₆ und d₇ zur Realisierung der gewünschten Bilddrehung. Zwischen den
beiden Porroprismen steht die Aperturblende 7. Die beiden Porroprismen sind an
den beiden einander zugewandten Grenzflächen miteinander verkittet (l₄ = 0).
Die Grenzflächen könnten jedoch auch durch einen Luftraum getrennt sein
(l₄ < 0). Die Anordnung der Porroprismen führt - ähnlich wie in einem
Feldstecher - zu einem lateralen Versatz der optischen Achse. Das ,folgende,
sammelnde System 3 steht deshalb axial versetzt zur ursprünglichen optischen
Achse A. Die zweite Linsengruppe 3 besteht aus einem divergenten
Linsenglied 31, welches eine Kittfläche r₁₃ enthält, und zwei nachfolgenden,
sammelnden Einzellinsen 32 und 33. Zur Rektifizierung der bildseitigen optischen
Achse in die Verlängerung der ursprünglichen Achse A und damit zur Beseitigung
des Versatzes ist der bildseitige Glasweg d₁₂ in Form eines Rhomboidprismas 6
genutzt. Dessen Glasweg ist nicht kritisch. Er muß aber dem Glasweg der
Porroprismen 4 und 5 und dem Winkel α, den die Porroprismen einschließen,
angepaßt werden.
Das beschriebene System ist ein beugungsbegrenztes System hoher Abbil
dungsgüte mit einem extrem großen Bildwinkel von 40°. Obwohl bei Porropris
men die Einhaltung der Grenzwinkel für Totalreflexion erfahrungsgemäß eine
größere Objektivbauform erfordert, erlaubt das beschriebene System eine sehr
kompakte Bauform mit Porroprismen. Um ein Porroprismen-System in Totalre
flexion verwenden zu können, dürfen die Winkel der Hauptstrahlen (auf Luft be
zogen) abhängig von der Brechzahl der verwendeten Prismen nicht zu groß und
selbst für ein hochbrechendes Prisma nicht größer als etwa 15° sein.
Bei einer Breite des vorliegenden Objektivs von 60 mm ist die Baulänge des Ob
jektivs nur 200 mm. Die Verzeichnung (Geometriefehler der Abbildung) ist gerin
ger als 1%. Der Abstand zwischen den beiden Linsengruppen ist, auf Luft redu
ziert, größer als 1,2 × der Gesamtbrennweite f des Objektivs. Aufgrund der Ver
wendung zweier hochbrechender Porroprismen ist der Glasweg zwischen den
beiden Linsengruppen etwa 1,5 × so lang wie die Gesamtbrennweite f des Objek
tivs. Dadurch können die Prismen klein gehalten werden und bei einer zentralen
Blendenlage zwischen den Prismen, und bei einer relativen Öffnung von etwa
1 : 8 ist die vignettierungsfreie Übertragung eines großen Winkelfeldes von
2w = 40° möglich. Der Glasweg des Rhomboidprismas ist etwa 1,4 × so lang wie
die Gesamtbrennweite f des Objektivs. Selbst mit diesem langen Glasweg ist die
verfügbare freie Schnittweite aber noch größer als die Brennweite.
Obwohl anhand der Figuren nur ein Ausführungsbeispiel beschrieben wurde,
kann ein Fachmann mit seinem Fachwissen die Erfindung in vielfacher Weise
abwandeln. Durch Variation der geometrischen bzw. optischen Daten der einzel
nen Linsengruppen lassen sich eine Vielzahl von Objektivklassen erstellen, de
nen gemeinsam ist, daß eine sehr kompakte Bauform des Objektivs erreichbar
ist.
Claims (14)
1. Objektiv (1) mit einem eine Bilddrehung bewirkenden Prismensystem (4, 5),
das zwischen einer ersten (2) und einer zweiten (3), positive Brechkraft
aufweisenden Linsengruppe angeordnet ist, wobei die Blende (7) des Ob
jektivs (1) innerhalb des Prismensystems (4, 5) liegt, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Linsengruppe (2) negative Brechkraft hat und daß das
Prismensystem (4, 5) aus zwei zueinander gedreht angeordneten Porro
prismen besteht.
2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im optischen
Strahlengang bezüglich der ersten Linsengruppe (2) hinter der sammelnden
Linsengruppe (3) ein Rhomboidprisma (6) angeordnet ist.
3. Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Linsengruppe (2) von der Art eines umgekehrten Galileischen Fernrohres
ist.
4. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Porroprismen (4, 5) jeweils eine Bodenfläche (13) und zwei dazu
geneigte Dachkantflächen (14) aufweisen und daß mindestens eine
Linse (23, 31) von einer der beiden Linsengruppen (4, 5) neben einer der
Dachkantflächen (14) eines der beiden Porroprismen (4, 5) angeordnet ist.
5. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Porroprismen (4, 5) um einen Winkel (α) gegeneinander gedreht
sind.
6. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Rhomboidprisma (6) mit seiner Austrittsfläche auf der
optischen Achse (A) und bezüglich der zweiten Linsengruppe (3) gegen
überliegend zu dem Prismensystem (4, 5) angeordnet ist.
7. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erste Linsengruppe (2) aus zwei zerstreuenden (21, 22)
und einem sammelnden (23) Linsenglied besteht.
8. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Linsengruppe (3) aus einem zerstreuenden (31)
und zwei sammelnden (32, 33) Linsengliedern besteht.
9. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die auf Luft reduzierte, optische Weglänge zwischen den
beiden Linsengruppen (2, 3) größer als das 1,2fache der Gesamtbrennwei
te (f) des Objektivs ist.
10. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Blende (7) der beiden Linsengruppen (2, 3) genau zwi
schen den beiden Porroprismen (4, 5) liegt.
11. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß auf der Seite der längeren Konjugierten des optischen Sy
stems die erste Linsengruppe (2) mit negativer Brechkraft und auf der Seite
der kürzeren Konjugierten die zweite Linsengruppe (3) mit positiver Brech
kraft angeordnet ist.
12. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Daten der optischen Baugruppen folgender Tabelle ge
nügen:
13. Verwendung eines Objektivs nach einem der vorhergehenden Ansprüche
in einem fotografischen Kopiergerät.
14. Verwendung eines Objektivs nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem fotografischen Kopiergerät auf Vorlagenstreifen befindliche
Bildvorlagen durch das Objektiv auf Rollen-Kopiermaterial abgebildet
werden, das in der Bildebene des Objektivs liegt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19505944A DE19505944C2 (de) | 1994-09-21 | 1995-02-21 | Objektiv mit integriertem Drehprisma |
US08/524,292 US5648867A (en) | 1994-09-21 | 1995-09-05 | Lens system and photographic copier for rotating images |
JP7240307A JPH08190048A (ja) | 1994-09-21 | 1995-09-19 | レンズ系および回転像用の写真複写機 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4433713 | 1994-09-21 | ||
DE19505944A DE19505944C2 (de) | 1994-09-21 | 1995-02-21 | Objektiv mit integriertem Drehprisma |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19505944A1 true DE19505944A1 (de) | 1996-04-04 |
DE19505944C2 DE19505944C2 (de) | 1997-02-20 |
Family
ID=6528821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19505944A Expired - Fee Related DE19505944C2 (de) | 1994-09-21 | 1995-02-21 | Objektiv mit integriertem Drehprisma |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19505944C2 (de) |
Cited By (1)
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DE4224740A1 (de) * | 1992-07-27 | 1994-02-03 | Agfa Gevaert Ag | Fotografisches Rollenkopiergerät |
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1995
- 1995-02-21 DE DE19505944A patent/DE19505944C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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DE19505944C2 (de) | 1997-02-20 |
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