DE2034349A1

DE2034349A1 - Variooptik

Info

Publication number: DE2034349A1
Application number: DE19702034349
Authority: DE
Inventors: Atsushi Machida Tokio Momeya (Japan) P
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1969-07-12
Filing date: 1970-07-10
Publication date: 1971-02-04
Also published as: JPS4841903B1; GB1310964A; FR2051712A1; DE2034349C2; US3661445A; FR2051712B1

Description

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PH 3352-37Ao

Canon Kabushiki Kais ha, 30-2, 3-chome, Shimomaruko Ohta-ku, Tokyo _t Japan

Variooptik

Die Erfindung betrifft eine Variooptik mit einer zum Fokussieren dienenden, sammelnd wirkenden Linsengruppe und einer dahinter angeordneten, zum Verändern der Brennweite dienenden, zerstreuend wirkenden, hinteren Linsengruppe.

Die erfindungsgemäße Variooptik eignet sich insbesondere für fotografische Aufnahmen mit sehr kleiner Dingweite.

Bei einem üblichen Varioobjektiv wird für Nahaufnahmen die ganze zum Fokussieren dienende Linsengruppe oder ein Teil derselben bewegt. Für fotografische Aufnahmen mit sehr kleiner Dingweite muß jedoch die Apertur oder der Durchmesser der zum Fokussieren dienenden Linsengruppe sehr groß sein, so daß die Korrektur von Abbildungsfehlern sehr schwierig wird. Ein übliches Varioobjektiv kann im allgemeinen nur auf Entfernungen von etwa 1000 mm oder mehr scharf eingestellt werden. Für fotografische Aufnahmen mit kleineren Dingweiten ist eine Nahlinse oder dergleichen erforderlich.

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Ein wichtiges Ziel der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Variooptilc, bei der die vorstehend angegebenen Nachteile vermieden sind und die für fotografische' Aufnahmen mit sehr kleiner Dingweite ohne Nahlinse geeignet ist.

Gemäß der Erfindung ist eine Variooptik der eingangs angegebenen Art so ausgebildet, daß der zum Verändern der Brennweite dienende, zerstreuend wirkende Linsensatz aus einer sammelnd wirkenden, vorderen Linsengruppe und einer zerstreuend wirkenden, hinteren Linsengruppe besteht, daß zum Verändern der Brennweite die beiden Linsengruppen des Linsensatzes gemeinsam verschiebbar sind, wobei der Abstand zwischen ihnen unverändert bleibt, daß zum Fokussieren auf eine Entfernung zwischen Unendlich und der kleinsten normalen Dingweite die zum Fokussieren dienende Linsengruppe verschiebbar ist und daß zum Fokussieren auf ein Objekt mit einer kleineren als der kleinsten normalen Biuagweite bei in Telestellung befindlichem Linsensatz dessen vordere Linsengruppe vorwärt sbewegbar ist.

Die erfindungsgemä'ße Variooptik ist für fotografische Aufnahmen mit sehr kleiner Dingweite hervorragend geeignet„ Sie besitzt eine zum Fokussieren dienende, sammelnd wirkende Linsengruppe und einen dahinter angeordneten zum Verändern der Brennweite dienenden, zerstreuend wirkenden Linsensatz. Dieser besteht aus einer sammelnd wirkenden und ©iner zer-= streuend wirkenden Linsengruppe. War eine fotografische Aufnahme mit einer Dingweite zwischen Unendlich und der kleinsten normalen Dingweite wird die sum Fokussieren dienende Linsengruppe zum Scharfeinstellen der Optik verwandet. Mr eine fotografische Aufnahme mit eimer kleineren als-der klein= sten normalen Dingweite wird bei in der Telestellung bef inilichem, zum Einstellen der Brennweite äienendea Linsensatz dessen sammelnd wirkende Linsengrapgie' zum Fokussieren vorwärtsbewegt.

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- V-

V/eitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 in schematischer Schnittansicht das Prinzip der erfindungsgemäßen Variooptik,

Fig. 2 in einer ähnlichen Darstellung das Prinzip einer üblichen Variooptik,

Fig. 3 eine Skizze zur Erläuterung des Fokussiervorganges mit der Variooptik nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Diagramm der Beziehung des Abstandes zwischen den Hauptpunkten der vorderen und der hinteren Linsengruppe des zum Verändern der Brennweite dienenden Linsensatzes der erfindungsgemäßen Variooptik zu dem Abstand der zum Fokussieren dienenden Linsengruppe von dem Objekt bzw. dem Bild,

Fig. 5 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Abstand der genannten Hauptpunkte vmä ü&m. Vergrößerungsfaktor,

Fig. 6 ein Diagramm der Wirkung einer Verschiebung des zum Verändern der Brennweite dienenden Linsensatzes einer üblichen Variooptik von einem Ende des Bereiches der Teles teilung auf den Abstand der zum Fokussieren dienenden Linsengruppe von dem Bild und

Fig. 7 ein Diagramm der Abhängigkeit des Vergrößerungsfaktors unter dem Einfluß dieser Verschiebung.

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-<-■■■

In Pig. 1 erkennt man eine zum Fokussieren dienende, sammelnd wirkende Linsengruppe L₁, eine sammelnd wirkende Linsengruppe L₂ und eine zerstreuend wirkende Linsengruppe L^. Die beiden Linsengruppen L₂ und L, bilden zusammen einen zum Verändern der Brennweite dienenden, zerstreuend wirkenden Linsensatz. Eine Ausgleichslinsengruppe L- dient zum Ausgleich der Brennpunktverlagerung. Mit L₅ und Lg ist eine Relaislinsengruppe bezeichnet. Zum Verändern der Brennweite der Variooptik werden die Linsengruppen L₂ und L₃ in der durch den gestrichelten Pfeil angeordneten Richtung bewegt, wobei der Abstand· zwischen den Linsengruppen L₂ und L, konstant bleibt. Zum Fokussieren auf eine Entfernung zwischen Unendlich und der kleinsten normalen Dingweite wird die zum Fokussieren dienende Linsengruppe L. in der durch den vorderen Pfeil angedeuteten Richtung verschoben»

Für eine fotografische Aufnahme mit einer kleineren als der kleinsten normalen Dingweite wird dagegen bei in der TeIeßtellung befindlichem, zum Verändern der Brennweite dienendem Linsensatz nur dessen sammelnd wirkende Linsengruppe L₂ zum Fokussieren in der Richtung des ausgezogen gezeichneten Pfeils vorwärtsbewegt.

Wenn mit Hilfe der Variooptik, die eine zvm Fokussieren dienende , sammelnd wirkende Linsengruppe und einen dahinter angeordneten, zum Verändern der Brennweite dienenden,, verstreuend wirkenden, hinteren Linsensate besitzt ₉ eine vergrößerte Abbildung ©rzielt werden SoIl₉ wird des»'zum Verändern der Brennweite dienende Linsensatz rückwärtsbewegt,. Für fotografische Aufaahiien mit eete kleiner Bingrogits - wird daher vorteilhaft der zu» Verändern der Brennweite dieaende Linsensatz ia seine Maters t© Stalliaag Tb@w©gt_P äsmit ei»© möglichst starke

Im Rahmen der Erfindung wird aber nicht nur diese Maßnahme angewendet, sondern es wird nach dem Bewegen des ganzen zum Verändern der Brennweite dienenden Linsensatzes Lp, L^ in die hinterste Stellung die sammelnd wirkende Linsengruppe L₂ dieses Linsensatzes zum Scharfeinstellen auf eine sehr kleine ^Entfernung vorwärtsbewegt. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der zum Verändern der Brennweite dienende Linsensatz aus je einer sammelnd und einer zerstörend •wirkenden Linsengruppe (L₂ bzw. L,) besteht, wie vorstehend angegeben wurde.

Die Möglichkeit der Verwendung der erfindungsgemäß en Variooptik für fotografische Aufnahmen mit sehr kleiner Dingweite und sehr starker Vergrößerung wird nachstehend ausführlichanhand der Fig. 3 erläutert.

In Pig. 3 sind mit S^, S₂ und S^ bzw. S'^S'g und S', die Abstände der Linsengruppen L₁, Lp und L^ von dem Objekt bzw. den von ihnen erzeugten Bildern bezeichnet j ist der Abstand zwischen den Hauptpunkten der Linsengruppen L₂ und L^, der Abstand zwischen den Hauptpunkten der Linsengruppen L.. und L-j,und f., f₂ und f-> sind die Brennweiten der Linsengruppen L₁, L₂ und L,.

Wenn die mit Hilfe der Linsengruppen L.., L₂ und L, bewirkte Vergrößerung mit M bezeichnet wird> kann man folgende Beziehung aufstellen: 2

^f2

s» - f₃

·( f₂ -S₃) ₊ f₂S₃j · (2)

INSPECTED

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Biese "beiden Gleichungen sind in Pig. 4 und 5 graf isch ■ .-. . dargestellt. Um die Erläuterung zu vereinfachen, sei angenommen, daß e = O ist, wenn die Linsengruppen L« und L, möglichst nahe beienanderliegen«, Wie man aus Fig. 4 ersieht, wird "bei von KuIl auf einen positiven V/ert zunehmendem e auch S*.. größer und schließlich unendlich groß. In diesem Fall ist S₁ = -£..» Bei einer weiteren Zunahme von e nimmt S^r- einen negativen Wert im-Bereich der Brennweite f.. an.-Den Wert von S- kaum man verkleinern, bis e = Sf₂-S, ist.

Wenn ia diesem Fall die Brennweite f g öer Bedingimg 2 as 1/2 l/l/ + S₃J .

genügt, kaBJi maa bis su S^ » 0 f©kassieren, " " "" '"■

• - „ -

Die quadratische Gleichung (2) iam. i?i© folgt umgeschrieben werden?

-Ie² 4- Be

dabei ist A

folgt

dM - _Δ Ie ^{s A}

Da A > 0 und der zu dem

ist und daher Sg > o.ffiy all© Ifarte ©>0 gilt^ siamt einer Zunahme von e auch äer !"©rgrößenaagsfalst©^ M su

ORIGINAL INSPECTED

In Gleichung (3) ist die Diskriminante D = B² - 4C > O

so daß K positiv oder negativ ist. Im Rahmen der Erfindung muß M jedoch positiv sein. Damit M in dem Bereich e > 0 effektiv'-zunimmt, muß der Viert von C daher der Bedingung C = O genügen. Gemäß Pig. 5 ist-M bei e> O stets positiv, und zwar mit sehr vorteilhaftem Anstieg.

Eine übliche Variooptik ist in der Fig. 2 dargestellt. Sie besitzt, von vorn nach hinten, eine zum Fokussieren dienende sammelnd wirkende Linsengruppe L*, eine zum Verändern der Brennweite dienende zerstreuend wirkende Linsengruppe ^L2+V β^β Ausgleichslinsengruppe L, und eine Relaislinsengruppe It, Lg. Zum Fokussieren auf eine relativ kleine Entfernung wird nur die Linsengruppe L' vorgeschoben. Diese Optik unterscheidet sich von jener gemäß der Erfindung (vergl. Fig. 1) dadurch, daß e konstant mit und der Abstand zwischen den Hauptpunkten der Linsengruppen L₁ und L₂₊, bezeichnet ist« Daher werden die Gleichungen (X) und (.2) ersetzt durch

+S₂ <5)

H° H +S₂₊, -f.) (6)

I₁ I₂ + 3 d+5 j

Dabei ist

Si.-i der Abstand des Objekts von der Linsengruppe

» ~ der Abstand des Bildes von dieser Linsen gruppe und

dieser Linsengruppe.

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Die Gleichungen (5) und (6) Sigrid in den Figuren β und 7 grafisch dargestellt. Man erkennt die lineare Zunahme von S¹., und M bei einer Zunahme von ,1 .

Die übliche Variooptik ist daher der erfindungsgemäßen Optik stark unterlegen, weil sieh in dieser S'.. und M gemäß einer quadratischen Gleichung verändern,.

In der Tabelle 1 sind die Werte eines Ausfuhrungsbeispiels der erfindungsgemäßen Variooptik angegeben» Diese Variooptik ist für Filmkameras bestimmt. Sie hat ein Brennweitenverhältnis von 8i1 und eine resultierende Brennweite von 58 mm. la der Tabelle ist mit e der Abstand zwischen den Hauptpunkten von einander benachbarten Linsengruppen mit den Brenn- , rweiten in der Telestellung bezeichnet·.

Tabelle 1

Linsengruppe	Brennweite f (mm)	e (mm)
1	68,691
		40,848
2	100,0
		5,0
3	- 13,244
		12,522
4	- 38,541
		5,591
5	31,094
		36,741
6	26,578

Resultierende Brennweite = 58 ümi*'

Nach einer Verschiebung der Linsengruppe bzw. 35,0 mm beträgt?

und Lp um 5,0

die Vergrößerung durch die Linsengruppen L₁ bis L- = 1,61 die Vergrößerung durch die Linsengruppen L₁ bis Lg = 0,47.

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-■■ν -

der Abstand zwischen dem Objekt und der ersten Linsengruppe S₁ = - 137,5

M =.0,000545 (e² + .34,622s-+ 192,9877) und

10000

= - (e'+. 49,152) -

Die Werte für ein Äusfuhrungsbeispiel der in Pig. 2 dargestellten, üblichen Optik sind in der Tabelle 2 angegeben»

!Tabelle 2

L	1	f (mm)	e (mm)	•	46,963
	68,691
2+3'		- 11,712
	- 16,2
4		. 5,591
	- 38,541
5		36,741
	31,094
6
26,578

Resultierende Brennweite = 58 mm.

Nach einer Verschiebung der ersten Linsengruppe um 5,0 mm beträgtt

die Vergrößerung durch L₁ und L„ ^ M = 0,21 die Vergrößerung durch L₁ g m - - 0,061

der Abstand zwischen dem Objekt und der ersten Linsengruppe S₁ β -1012,4

M = 0,0427 (i -46,963) und + 21,728.

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Der vorstellende Vergleich zeigt, daß zum Unterschied von der üblichen Variooptik die erfindungsgemäße Variooptik fotografische Aufnahmen mit extrem kleiner Dingweite und stärkerer Vergrößerung gestattet. Dagegen entspricht die erfindungsgemäße Variooptik in ihren Abmessungen annähernd der üblichen Variooptik, d„h. die überraschend gesteigerte Leistung erfordert praktisch keinen zusätzlichen Bauaufwand oder erhöhten Platzbedarf.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung einschließlich konstruktiver Einzelheiten/ räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims

Paten tans ρ rüche

■Α. Variooptik mit einer zum Fokussieren dienenden, ^sammelnd wirkenden Linsengruppe und einem dahinter angeordneten, zum Verändern der Brennweite dienenden, zerstreuend wirkenden Linsensatz, dadurch gekennzeich·= η et, daß der zum Verändern der Brennweite dienende, zerstreuend -wirkende Linsensatz aus einer sammelnd wirkenden, vorderen Lin3engruppe (L₂) und einer zerstreuend wirkenden, hinteren Linsengruppe (L^) besteht, daß zum Verändern der , Brennweite die beiden Linsengruppen (L₂,L,) des Linsensatzes gemeinsam verschiebbar sind, wobei der Abstand (e) zwischen ihnen unverändert bleibt, daß zum Fokussieren auf eine Entfernung zwischen Unendlich und der kleinsten normalen Dingweite die zum Fokussieren dienende Linsengruppe (L₁) verschiebbar ist und daß zum Fokussieren auf eine kleinere als die kleinste normale Dingweite bei in TeIestellung befindlichem Linsensatz (L₂,L,) zum Verändern der Brennweite dessen vordere Linsengruppe (L₂) vorwärtsbewegbar ist.
2. Variooptik nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-z ei c h η e t, daß die Bedingungen _o

' .2

S'_t = - (e·+ f₂ — X ) -

^St3 - ^f3

. [e² ₊ (S_{3 + fi} -i) e- Cf₁ -

erfüllt sind, wobei

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S₁, Sp und S, bzw. S^, S'₂ und S",

die Abstände der zum Fokussieren dienenden Linsengruppe (L₁) der vorderen bzw. der hinteren Linsengruppe (Lp ^zw. ^i) ^es Linsensatzes von dem Objekt bzw» dem von der betreffenden Linsengruppe erzeugten Bild sind,

e der Abstand zwischen den Hauptpunkten der vorderen und der hinteren Linsengruppe (Lp bzw. L^) des Linsensatzes ist,

X den Abstand zwischen den Hauptpunkten der zum Fokussieren dienenden Linsengruppe (L₁) und der hinteren Linsengruppe (L,) des Linsensatzes bezeichnet,

f.., fp und f., die Brennweiten der entsprechenden Linsengruppen (L₁, L«, L,) sind und

M die von der zum Fokussieren dienenden Linsengruppe (L₁) und den Linsengruppen (L₂, L^) des Linsensatzes bewirkte Vergrößerung ist.

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