DE2234728C3

DE2234728C3 - Varioobjektiv mit Naheinstellbereich

Info

Publication number: DE2234728C3
Application number: DE19722234728
Authority: DE
Inventors: Akio Chino Ito
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE2234728A1; DE2234728B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Varioobjektiv gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2.

Ein Varioobjektiv mit dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Linsenaufbau ist aus der DE-AS 14 72 104 bekannt. Die Entfernungseinstellung er- folgt bei dem bekannten Objektiv ausschließlich durch Verschieben der vorderen Linsengruppe. Will man den Durchmesser der Frontlinsengruppe nicht unpraktikv bel groß machen, ist es nicht möglich, das bekannte Objektiv auf kurze Entfernungen einzustellen, da ansonsten die Vignettierung zu stark anwachsen würde.

Ein Varioobjektiv mit dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 angegebenen Linsenaufbau ist aus der DE-OS 21 25 352 bekannt. Auch bei diesem Varioobjektiv erfolgt die Entfernungseinstellung ausschließlich durch Verschieben der Frontlinsengruppe, so daß auch bei diesem Objektiv die vorstehend angegebenen Nachteile auftreten.

In der DE-OS 20 40 722 ist ein Objektiv anderer Gattung, nämlich ein sogenanntes »High Power«-Objektiv beschrieben, dessen optische Eigenschaften, insbesondere der Korrektionszustand, durch die Aufeinanderfolge von Gruppen mit unterschiedlichem Brechkraftvorzeichen geprägt sind. Insbesondere haben bei diesem Objektiv die zur Brennweitenvariation verschobenen Linsengruppen unterschiedliche Brechkraft.

In der älteren Patentanmeldung 22 22 536 ist ein Objektiv mit grundsätzlich gleichem Linsenaufbau wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 vorausgesetzt beschrieben. Bei diesem Objektiv besteht jedoch auch die Möglichkeit, zur Naheinstellung die Linsengruppen aus der Tele-Endstellung zu verschieben. Dies bedingt eine spezielle Wahl der Brechkraftverhältnisse für die verschobenen Linsengruppen.

■ Es ist Aufgabe der Erfindung ein kompaktes und auf außerordentlich kurze Entfernungen einstellbares Varioobjektiv gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 mit geringer Vignettierung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale gelöst

Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen wird die angegebene Aufgabe in einer nachstehend annand der Figuren näher erläuterten vorteilhaften Weise gelöst Es zeigen

Fig. la, Ib und Ic schematisch den Aufbau verschiedener Varioobjektivtypen,

Fig.2 schematisch eine Ansicht des Varioobjektivs nach F i g. Ib zur Erläuterung der Größe der Bewegung der hinteren beweglichen Linse zur Fokussierung im Nahbereich,

Fig.3 die Relativlage der beweglichen Linsengruppen in den verschiedenen Einstellungen eines Varioobjektivs des Aufbaus nach F i g. Ib, und

F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Darstellung für ein Varioobjektiv nach dem Aufbau nach F i g. 1 α

Gemäß Fig. la, die einen Grundaufbau eines bei Kompaktkameras verwendeten bekannten Varioobjektivs zeigt, besitzt dieses Objektiv eine Frontfokussierungslinse Li (vordere Fokussierlinse), eine erste bewegliche Linse L₂ innerhalb eines afokalen Linsensystems, eine zweite bewegliche Linse L₃ in dem afokalen Linsensystem und eine Relaislinse Lm, wobei die Frontfokussierur.gslinse L\ nur zum Fokussieren im Fernaufnahmebereich längs der optischen Achse bewegt wird. Die Relaislinse L_M wird stets auf der optischen Achse festgehalten und dient als Fokussierlinse zum Empfangen von parallelen Lichtstrahlen, die von der letzten beweglichen Linse L₃ in dem afokalen Linsensystem kommen, und zum Konvergieren der Strahlen und Fokussieren eines Objektbildes auf dem photoempfindlichen Film R In Fig. la ist das Linsensystem in seiner Weifvinkeüt^llung gezeigt. Die erste bewegliche Linse L₂ bewegt sich längs der optischen Achse nach rechts, wenn" die Einstellung für Telephotographie geändert wird. Wenn sich die erste bewegliche Linse L₂ nach rechts bewegt, bewegt sich die zweite bewegliche Linse L₃ in der ersten halben Stufe ihrer Bewegung gleichzeitig nach rechts und kehrt dann auf dem Weg ihrer Bewegung nach links zurück. Demzufolge nähern sich bekanntlich die beiden beweglichen Linsen L₂ und L₃ einander im stärksten Maß in der Telestellung.

Danach wurde der Grundaüfbau des in Fig. la gezeigten Linsensystems verbessert und die zweite bewegliche Linse L₃ in eine Zerstreuungslinse L₃F und eine Sammellinse L₃B zur Aberrationskorrektur unterteilt, wie dies in F i g. 1 b und 1 c gezeigt ist Die Funktion der Frontfokussierlinse Li, der ersten beweglichen Linse L₂ und der Relaislinse L_M ist bei den beiden Arten der verbesserten Varioobjektive gleich der Funktion bei dem Objektiv nach Fig. la. in dem Objektiv nach Fig. Ib wird jedoch die Sammellinse L₃B während der Brennweitenänderung festgehalten; während sich die erste bewegliche Linse L₂ längs der optischen Achse nach rechts bewegt und ihre Stellung von der Weitwinkelstellung zur Telestellung in gleicher Weise wie die Bewegung der Linse L₂ bei dem System nach F i g. la ändert, bewegt sich die Zerstreuungslinse L₃Fin der ersten Halbstufe ihrer Bewegung nach links und danach nach rechts. Bei dem in Fig. Ic gezeigten

Objektiv wird die Zerstreuungslinse Lzf während der Brennweitenänderung festgehalten; während sich die erste bewegliche Linse Li nach rechts bewegt und ihre Stellung von der Weitwinkelstellung zur Telestellung ändert, bewegt sich die Sammellinse Lzb in gleicher Weise wie die Linse JLa bei dem System nach Fi g. la in der ersten Halbstufe nach rechts und kehrt dann nach links zurück. Der im Vorhergehenden beschriebene verbesserte Aufbau und die Funktion der Objektive nach den F i g. ί b und 1 c sind bekannt

Bei den bekannten Arten von Varioobjektiven gemäß Darstellung in den Fi g. la bis Ic muß der Durchmesser der Frontfokussierungsünse L_x groß gemacht werden, um ihrer Vignettierung (Randabschattung) zu begegnen, da die Frontlinse L\ von der zurückgeschobenen Stellung für Ferneinstellung zur vorgeschobenen Stellung für Naheinstellung bewegt wird. Dies ist ein Nachteil der konventionellen Varioobjektive. Wird ein Photographieren über einen zu kurzen Abstand ermöglicht, ist ferner die Größe der Bewegung der Frontfokussierungslinse zu groß gemacht. Demgemäß wird die Länge der Linscnfassung lang und die Kamera kann nicht kompakt gebaut werden, wobei dar Sichtfeld beim normalen Photographieren verengt ist Auf der/ Basis derartiger unvermeidbarer optischer Gründe ist die kürzeste Entfernung bei der bezüglich der Objektivfassung normal bemessenen Filmkamera mit Varioobjektiv höchstens 1 m oder ähnlich, und es wird für eine Aufnahme in einem kürzeren Abstand über diese Grenze hinaus, d. h. im Nahbereich, eine Vorsatzlinse an der Vorderseite der Frontfokussierungslinse benötigt. Im Fall der Verwendung der Vorsatzlinse ist jedoch die Nahaufnahme nur in einem vorbestimmten Abstand erlaubt, der auf die Vorsatzlinse entsprechend deren Brennweite festgelegt ist In einem solchen Fall ist es demgemäß unmöglich, eine Aufnahme von einem kleinen Objekt mit irgendeinem gewünschten Bildmaß zu machen, das das gesamte Sichtfeld des Objektivs einnimmt. Zusätzlich besteht die Gefahr der Verschlechterung der Bildqualität, wenn ein Bild in kürzt/em Abstand gemacht wird.

Bei Untersuchung des in den Fi g. la bis Ic gezeigten Objektivs hat sich andererseits herausgestellt, daß der Fokussiervorgang selbst abgesehen von der Brennweitenänderung durch Änderung der Relativstellung von anderen Linsen ohne Abhängigkeit von der Betätigung der Frontfükussierlinse L\ durchgeführt werden kann.

Die Erfindung nutzt die vorstehend erwähnte Änderung der Relativstellung unter den beweglichen Linsen außer der Frontlinse in dem Varioobjektiv, um die Aufnahme eines Objektes im Nahbereich zu ermöglichen. Das heißt, bei dem erfindungsgemäßen System w'.rd eine bewegliche Frontlinse in einem afokalen optischen System eines Varioobjektivs in der Einstellung für Weitwinkelaufnahmen festgehalten, ^: während eine hintere bewegliche Linse in geeigneter Weise längs der optischen Achse bewegt wird, um die Fokussierung auf ein Objekt zu ermöglichen, das sich in einem beliebigen Abstand im Nahbereich von der Filmkamera befindet, eines Abstands bis zu einer t Berührung des Objekts mit der Frontfläche des Varioobjektivs.

Wird das in Fig. Ic gezeigte Varioobjektiv zur Aufnahme im Nahbereich benutzt sollte der geometrische Ort der Bewegung der vorderen und hinteren t beweglichen Linsen La und Lzb gemäß Darstellung in Fig.4 sein. In diesem Fall bewegt sich die hintere bewegliche Linse Lzb zi:nJck, wenn der Aufnahmeabstand kurzer wird, — entgegengesetzt zu dem in F i g. 3 gezeigten Fall —, während die vordere bewegliche Linse Li in der Weitwinkelstellung angehalten wird. Da die Fokussierung des in extrem kurzem Abstand

' stehenden Objektes in einem Teil der Drehung des Zoom-Ringes durchgeführt wird und das Zoomen (Brennweitenänderung) im anderen Teil dessen Drehung durchgeführt wird, sollte vermieden werden, daß sich der Zoom-Ring während der Brennweitenänderung versehentlich über die Weitwinkelgrenzstelle in den Bereich für Nahaufnahmen dreht

Eine vorteilhafte Anwendung des Varioobjektivs ergibt sich z. B. bei der Aufnahme des Titels auf einen Film. Beispielsweise wird eine transparente Platte mit

> etwa 35 mm Filmrahmenabmessung, auf der Buchstaben des Titels gezeichnet sind, in einem Schieberhalter gehalten und unmittelbar vor das erfindungsgemäße Varioobjektiv gesetzt Durch Fokussierung des Objektivs auf die Platte kann ein scharfes Titelbild aufgenommen werden, wobei sich eine gewünschte Szene unscharf im Hintergrund be'^det Dann kann durch Änderung der Vergrößerung be; vor dem Objektiv angeordnetem Titelhalter das Objektiv auf den unendlichen Abstand oder die Hintergrundszene fokus-

• siert werden. Der Titel gerät dann aus dem Bereich der Tiefenschärfe, so daß die Buchstaben des Titels nicht mehr gesehen werden können. Somit kann eine Technik, die gewöhnlich bei kommerziellen Filmen u.dgl. verwendet wird, sogar von Amateurphotographen durch

> Verwendung einer kompakten Filmkamera mit einem erfindungsgemäßen Varioobjektiv angewendet werden ohne die Hilfe eines Druckers, der normalerweise für diese Zwecke verwendet wurde.

Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt, ι wie dies am Beginn dieser Beschreibung erwähnt wurde, darin, daß das Linsensystem auf ein Objekt fokussiert werden kann, das innerhalb des Bereichs von unendlich bis zu einer Stellung in Berührung mit der Vorderfläche der Frontlinse angeordnet ist, indem e^;ne hintere bewegliche Linse in der Richtung der optischen Achse bewegt wird, während eine vordere bewegliche Linse an einf: Weitwinkelgrenze angehalten wird. Bei der Gestaltung des erfindungsgemäßen Gummilinsensystems ist es daher nur erforderlich, die Kurvennuten auf dem Kurvenzylinder zur Steuerung der Bewegung der beweglichen Linsen von ihrem Ende, da» der Wcitwinkelgrenze entspricht, auszudehnen. Es ist einfach, derartige Kurvennuten auf einem einzelnen Kurvenzylinder zu bilden.

Der Grund dafür, daß es vorteilhafter ist, die vordere bewegliche Linse in dem afokalen Linsensystem an ihrer Weitwinkelgrenze ftstzuhalten, als sie in ihrer Teleeinstellung festzuhalten, um ein kleines Objekt in einen* vergrößerten Maßstab in einem extrem kurzen Abstand aufzunehmen, wird im folgenden erläutert. Bei allgemeinen Varioobjektiven liegt die Hauptebene der Linse auf der Objektseite vor der Linse im Fall von Weitwinkelaufnahmen, weit hinter der Linse im Fall von Teleaufnahmen. Die Hauptebene auf der Bildseite wird nur entsprechend c^sr Rate der Vergrößerungsänderung des Objektivs vorwärtsbewegt, wenn sich die Einstellung von der Weitwinkel- zur Telestellung ändert, und die Größe der Bewegung der HauptebenC· auf der Bildseite ist viel kleiner als die der Hauptebene auf der Objektseite. Da die Vergrößerung des Bildes durch ein Verhältnis des Abst^ndes von der Hauptebene auf der Objektseite zum Objekt zum Abstand von der Hauptebene auf der Bildseite zum Bild repräsentiert

wird, wird die Vergrößerung für den Fall einer Aufnahme in extrem kurzem Abstand vermindert, bei der das Objekt sehr dicht am Objektiv liegt und die Hauptebene auf der Objektseite im Fall der Teiestellung sich rückwärts bewegt Bei dem erfindungsgemäßen Objektiv ist dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß die vordere bewegliche Linse an ihrer Weitwinkelgrenze fixiert ist, was einer der größten Vorteile des erfindungsgemäßen Systems zusammen mit den Vorteilen im Aufbau ist.

Weiterhin ist es im allgemeinen unmöglich, im praktischen Sinn eine »Kontaktaufnahme« eines Objekts zu machen, das einige Millimeter vor der Frontfokussierungslinie angeordnet ist, da eine Aufnahme bei so extrem kurzem Abstand die Bildqualität verschlechtert. In den Fällen, bei denen eine Vorsatzlinse für eine »Kontaktaufnahme« verwendet wird, wird die Aberration des Objektivs im allgemeinen durch Hinzufügung der Vorsatzlinse stärker, auch wenn die Aberration des Objektivs aüein ausreichend korrigiert wurde. Bei dem erfindungsgemäßen Objektiv bleibt die Bildqualität jedoch erhalten, selbst im Fall von »Kontaktaufnahmen«, da die Relativlage der Linsen in dem Objektiv nicht merkbar geändert wird, sondern ein Luftraum in einem Teil des Linsensystems leicht geändert wird.

Es wird nun eine allgemeine Formel gezeigt zur Berechnung der Größe der Bewegung der hinteren beweglichen Linse bei der Aufnahme im Nahbereich. In der folgenden Erläuterung der Formel sind die in den Fig. Ib und Ic verwendeten Bezugszeichen durch in F i g. 2 gezeigte bequemere zur Darstellung der Formel geändert worden.

In dem in F i g. 2 gezeigten Varioobjektiv soll die Größe der Verschiebung der Bildebene zwischen der Stellung, wo ein Bild eines Objektes im unendlichen Abstand durch die Linsen L\ und Li fokussiert wird, und der Stellung, wo ein Bild eines Objektes O in einem extrem kurzen Abstand durch die Linsen L\ und L₂ fokussiert wird, die folgende Formel erfüllen, da die von der letzten Linse L·, in dem afokalen Linsensystem auf die Relaislinse L_M gerichteten Lichtstrahlen parallel zueinander sein sollen, solange das Linsensystem ein Varioobjektiv ist:

wobei

B= -

Λ =

JLJL

s-A

(I)

wobei

A--Ά+S2-

worin S ein Abstand von dem Objekt O in extrem kurzem Abstand von der Frontfokussierungslinse L\ ist, f\, fi und h Brennweiten der Linsen L\, Li bzw. Ls sind und du ein Abstand zwischen den Linsen L\ und Li bei maximaler Weitwinkelaufnahme in der allgemeinen Aufnahmebedingung ist.

Daher soll die Größe der Bewegung <5j der Linse Lj, die zur Kompensierung des Abstandes ö zwischen den Fokussierungsebenen durch die Linse Ls erforderlich ist, die folgende Formel erfüllen:

und du ein Abstand zwischen den Linsen Lj und Lt be ^r> maximaler Weitwinkelaufnahme unter der allgemeiner Aufnahmebedingung ist.

Die obige Formel bedeutet, daß das Varioobjektiv au ein Objekt O in jedem kurzen Abstand fokussier werden kann, indem die Linse Lj um eine Strecke ό

ίο bewegt wird. Ferner ist folgendes zu bemerken: Ist dei Aufbau des Objektivs derart einfach, daß sie nur au: Linsen L\. Li, Lj und Lu besteht, wie es in Fig. h gezeigt ist, kann das Linsensystem auf ein Objekt ir jedem extrem kurzen Abstand S fokussiert werden > indem die hintere bewegliche Linse Lj um eine Strecke < bewegt wird.

Wie aus den vorhergehenden Formeln (1) und (2 ersichtlich ist, kann die Größe der Bewegung dei hinteren beweglichen Linse Lj, die zum Fokussieren de;

Λ Varioobjektivs auf ein Objekt in einem extrem kurzer

Abstand erforderlich ist, ziemlich klein sein. Daher ist e:

"nicht schwierig,das Varioobjektiv mit anderen Linsen ir der gleichen Vanoobjektivfassung zu gestalten, und dei

Bereich zum Fokussieren des Varioobjektivs auf da;

Ά Objekt in extrem kurzem Abstand kann ausreichenc gedehnt werden. Demgemäß kann der Drehwinkel de; Zoom-Rings zum Fokussieren des Varioobjektivs au das Objekt in extrem kurzem Abstand ebenfalls grot gemacht werden. Somit ist der Fokussierungsvorgang

ίο des in extrem kurzem Abstand befindlichen Objekt: vereinfacht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

(2)

Claims

1 Patentansprüche:

1. Varioobjektiv mit einer vorderen Linsengruppe negativer Brechkraft und einer hinteren Linsengruppe positiver Brechkraft, die zur Brennweitenände- s rung bewegbar und zwischen einer bei der Brennweitenänderung ortsfesten Linsengruppe, die zur Fokussierung im Fernaufnahmebereich dient, und einer ortsfesten Relaislinsengruppe angeordnet sind, wobei zwischen den beiden bewegbaren Linsengruppen eine weitere ortsfeste negative Linsengruppe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung im Nahaufnahmebereich die hintere Linsengruppe (L_3B) von der vorderen (L₂) wegbewegt wird, und daß die vordere Linsengruppe ι "> in ihrer extremen Wehwinkelstelhing ortsfest bleibt

2. Varioobjektiv mit einer vorderen und einer hinteren zur Brennweitenänderung bewegbaren ünsengruppe mit jeweils negativer Brechkraft, die zwischen einer bei der Brennweitenänderung ortsfesten Linsengoippe, die zur Fokussierung im Fernaufnahmebereich dient, und einer orüfesien Reiaislinsengruppe angeordnet sind, wobei zwischen der hinteren verschiebbaren Linsengruppe und der Relaislinsengruppe eine zusätzliche ortsfeste positive Linsen- gruppe eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung im Nahaufnahmebereich die hintere verschiebbare Linsengruppe (Lip, L₃) in Richtung zur vorderen Linsengruppe (L₂) bewegt wird und daß die Linsengruppe (L₂) in ihrer extremen Weitwinkelstellung ortsfest bleibt.