DE2259723B2 - Verstelleinrichtung für Varioobjektive mit extrem großem Brennweitenbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für Vario-Objektive mit extrem großem Brennweitenbereich zur Steuerung von im Vario-Objektiv verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen, durch die eine Brennweitenänderung bei gleichzeitiger Konstanthaltung des Bildortes bewirkt wird

Bei diesen Objektiven, die sich aus feststehenden und mindestens zwei verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen zusammensetzen, legen die letzteren unterschiedliche Verstellwege zurück und weisen unterschiedliche Verstellgeschwindigkeiten während des Einstellvorganges auf. Dabei kann der Bewegungsvorgang ein nichtlinearer und/oder linearer sein, wobei Umkehrbewegungen ausgeführt werden können. . .

Bei den bekannten Vario-Objektiven sind die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen in einem Variatorteil untergebracht, der die Kurvenführungen für diese optischen Wirkungsgruppen enthält und somit den Bewegungsablauf ausführt.

Um bei diesen Vario-Objektiven die Endbrennweiten zu verlängern, werden dem Vario-Objektiv Tele-Negative nachgesetzt, die auch unter der Bezeichnung Range-Extender bekannt sind. Für die Verwendung derartiger Zusatz-Optiken ist es erforderlich, das Vario-Objektiv von der Kamera abzunehmen oder es auf einem entsprechenden Schlitten verschiebbar zu montieren.

Eine andere bekannte Möglichkeit zur Verlängerung der Endbrennweite besteht im Auswechseln von Optikteilen, die beispielsweise mit Hilfe eines Revolverkopfes in den optischen Strahlengang des Varioobjektivs eingeschwenkt werden.

Auch ist ein Vario-Objektiv bekannt, bei dem zur Erreichung einer größeren Endbrennweite zusätzlich zu der Verschiebung von zwei optischen Wirkungsgruppen der mittlere Systemteil des ortsfesten hinteren Linsensystems (Relaissystem) zwischen zwei vorbestimmten Einstellagen verschiebbar ist.

Diese aufgeführten Maßnahmen ergeben lediglich eine Bereichsverlagerung, bei der die Brennweiten des Vario-Objektivs um einen bestimmten Faktor verändert werden. Eine Vergrößerung des Brennweitenbereichs und ein kontinuierliches, stufenloses Durchfahren des gesamten Brennweitenbereichs (unterer und oberer Einstellbereich) ist nicht möglich. Die Vergrößerungsänderung kann also nur stufenweise durchgeführt werden.

Aus diesem Grunde muß der Bildaufnahme- bzw. Bildübertragungsablauf während des Wechselns der Optikteile unterbrochen werden. Dieser Umstand wird - insbesondere bei Live-Sendungen des Fernsehens - als sehr störend empfunden.

Ebenso ist bei mancherlei technischen Anwendun-

gen aie stufenweise Änderung des Variationsbereichs für den Abbildungsmaßstab im Sinne eines rationellen Arbeitsablaufs häufig von erheblichem Nachteil. Auch wirkt sich die Verwendung von Zusatz-Optiken in bekannter Weise nachteilig auf die bildqualität aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung für Vario-Objektive mit extrem großem Brennweitenbereich (beispielsweise 1:30) und hoher relativer Öffnung (1:1,7; 1:2,0) zu schaffen, die ein kontinuierliches, stufenloses Durchfahren über den gesamten Brennweitenbereich ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Vario-Objektiv mindestens zwei Variatorteile aufweist, in welchen jeweils mindestens zwei axial verschiebbare optische Wirkungsgruppen angeordnet sind, die nach vorbestimmten Gesetzmäßigkeiten durch entsprechende in der* Variatorteilen eingebrachte Kurvenführungen unterschiedliche Verschiebewege während des Verstellvoiganges zurücklegen, wobei die Drehung der beiden Variatorteile durch einen zentralen Antrieb über an sich bekannte Mitnehmer- und Ubersetzungselemente erfolgt.

In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antrieb für die beiden Variatorteile von einer gemeinsamen Welle erfolgt.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß durch Zwischenschalten eines Umlaufgetriebes jeweils nur ein Variatorteil in Aktion ist.

Auch können auf den Variatorteilen Steues spuren mit Ausnehmungen angeordnet sein, die zur Sperrung der Drehbewegung des einen bzw. des anderen Variatorteils dienen.

Nach einem weiteren speziellen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die in den Variatorteilen liegenden Kurvenführungen für die erste und zweite verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe am Bereichsende bzw. für die dritte und vierte verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe am Bereichsanfang mit auslaufenden Steigungen versehen sind.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind an einer im Vario-Objektiv angeordneten Blende Mitnehmerelemente angebracht, in die Übertragungselemente eingreifen, welche durch den Antrieb für die Variatorteile antreibbar sind und der Blende zur Beeinflussung der relativen Öffnung eine Zusatzbewegung erteilen, wobei die Mitnehmerelemente auf einem Blendenteil aufgebracht sein können, der einem Blendendrehring axial gegenüberliegt.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Zusatzbewegung Veränderung des Blendendurchmessers der

zur

Blende abhängig von der jeweiligen Brennweite ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß bei einer motorischen Verstellung der Blende der Istwert der Brennweite durch einen Istwertgeber erfaßbar und einer Steuerelektronik auf schaltbar ist.

Schließlich ist es Bestandteil der Erfindung, daß der Antrieb für die Variatorteile und/oder für die Blende motorisch erfolgt.

In der Zeichnung sind schematisch zwei zweckmäßige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt (teilweise) durch ein Vario-Objektiv mit Verstelleinrichtung,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Vario-Objektivs mit einer anderen Verstelleinrichtung,

F i g; 3 einen Schnitt längs der Linie A-B in F i g. 2. In der Fi g. 1 ist ein Vario-Objektiv mit zwei Variatorteilen 1 und 2 dargestellt, die jeweils zwei Kurvenführungen 3 und 4 bzw. 5 und 6 zur Verstellung von

5 optischen Gliedern enthalten. Die Kurvenführungen 3,4,5 und 6 weisen untereinander unterschiedliche Kurvensteigungen auf. Das Vario-Objektiv setzt sich aus vier feststehenden optischen Wirkungsgruppen 7,8,9 und 10 und aus vier verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen 11,12,13 und 14 zusammen. Die optischen Wirkungsgruppen 11 und 12 sind in dem ersten Variator 1 und die optischen Wirkungsgruppen 13 und 14 in dem zweiten Variator 2 zum Zwecke der Brennwettenänderung verschiebbar angeordnet.

Zwischen den beiden Variatorteilen 1 und 2 ist innerhalb der feststenenden optischen Wirkungsgruppen 8 und 9 eine Blende angeordnet, die aus Blendenlamellen 15, Blendendrehring 16 und einem Blenden-

ao körper 17 besteht.

Von einem den Getriebeeingang bildenden Zahnrad 18 werden zwecks Minimierung des Aufwandes und zur Verringerung der Umkehrspamne der erste Variatorteil 1 über ein Zahnrad 19 und der zweite Variatorteil 2 über ein Zahnrad 20 in Drehung versetzt. Die Zahnräder 19 utid 20 sind auf einer Welle 21 fest angeordnet. Das Zahnrad 19 greift in einen auf dem ersten Variatorteil 1 aufgebrachten Zahnkranz 22 und das Zahnrad 20 in einen auf dem zweiten Variatorteil 2 aufgebrachten Zahnkranz 23 ein. Die Fassungen der verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen 11,12, 13 und 14 weisen Mitnehmerelemente auf, die in die Kurvenführungen 3, 4 bzw. 5, 6 eingreifen.

Die Getriebeauslegung erfolgt unter den Bedingungen der stetigen Brennweitenänderung, der Empfindlichkeitskriterien sämtlicher beweglicher Wirkungsgruppen, den Änderungsfaktoren beider Variatorteile sowie der gemeinsamen Zentrale, so daß ein

₊₀ kontinuierliches Überstreichen des gesamten Brennweitenbereichs optimal gegeben ist.

Der üblichen Verstellbewegung der Blende - Verdrehung des Blendendrehrings 16 - durch manuelle oder motorische Verstelleinrichtungen wird eine Zusatzbewegung überlagert, die abhängig von der jeweiligen Brennweite ist und der Beeinflussung der relativen Öffnung dient. Diese Zusatzbewegung erfolgt gleichfalls von der Welle 21 über Zahnräder 28 und 29. Das Zahnrad 28 ist auf der Welle 21 fest angeord-

_So net. Das Zahnrad 29 greift in einen auf dem Blendenkörper 17 angebrachte Zahnkranz 30 ein, so daß die Zusatzbewegung von dem üblicherweise feststehenden Blendenkörper 17 ausgeführt wird.

In Fig. 2 ist eine Verstelleinrichtung dargestellt,

bei der während des Verstellvorgangs jeweils nur ein Variatorteil 1 oder 2 in Aktion ist, während der andere 1 bzw. 2 in seiner End- oder Anfangsstellung verharrt. Dies wird durch Zwischenschalten eines aus einem Zahnrad 31, einer Kreuzwelle 32 und einem

6c Zahnrad 33 bestehenden Differentialgetriebes erreicht. Hierdurch wird der für die kinematische Antivalenzschaltung erforderliche Freiheitsgrad geschaffen, wobei der ständige Zahnradeingriff als Voraussetzung für die stetige Verstellbewegung erhalten bleibt.

Die Kreuzwelle 32 des Differentialgetriebes ist mit der Welle 21 fest verbunden, so daß der Energiefluß von dem Zahnrad 31 bei stillstehender Kreuzwelle 32

auf das Zahnrad 33 und damit auf den Zahnkranz 22 des ersten Variatorteils 1 erfolgt. Bei stillstehendem Zahnrad 33 erfolgt der Energiefluß von dem vom Zahnrad 18 angetriebenen Zahnrad 31 mit halber Drehzahl auf die Kreuzwelle 32 und somit auf die Welle 21 und das Zahnrad 20. Durch die getriebliche Verbindung des Zahnrads 20 mit dem Zahnkranz 23 des zweiten Variatorteils 2 wird dieser in Drehung versetzt.

Diese Art des Antriebs ist vorteilhaft, da jeweils nur zwei verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppen 11 und 12 oder 13 und 14 bewegt werden, wodurch die mit jeder bewegten optischen Wirkungsgruppe einhergehenden, unvermeidbaren Lagefehler und Erschütterungen auf das Minimum beschränkt bleiben.

Eine Sperrung in Form eines Rastgesperres, bestehend aus Hebeln 34 und 35, einer Welle 36 und Rollkörpern 37 und 38, verhindert, daß der jeweilige stillgesetzte Variatorteil 1 oder 2 vorzeitig aus der durch Anschläge 39 und 40 definierten Anfangs- bzw. Endposition bewegt wird, indem die Rollkörper 37 und 38 in entsprechende Ausnehmungen 41 und 42 (F i g. 3) der auf den Variatorteilen 1 und 2 angeordneten Steuerspuren 43 bzw. 44 einrasten.

Die geforderte stetige Brennweitenänderung bedingt eine Aufteilung der eingangsseitigen Getriebedrehwinkel auf beide Variatorteile 1 und 2 unter Bei ücksichtigung ihrer Anteile am gesamten Variations ■ bereich sowie des vorgegebenen Änderungsgesetzes der Brennweite mit dem Getriebedreh winkel.

Da im ersten Variatorteil 1 die relative Öffnung über den Brennweiten-Variationsbereich bei vertret-

S barem Aufwand und im Rahmen der geforderten Dimensionen konstant gehalten werden kann, ist es sinnvoll, die Blende in Abhängigkeit der Brennweite des durch die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen 13 und 14 gebildeten Variator teils 2 zu verstellen.

Bei Vario-Objektiven, bei denen die Verstellung der Blende motorisch erfolgt, ist es zweckmäßig und vorteilhaft, wenn die Position der Brennweite des zweiten Variators 2 durch einen Istwertgeber, bei spielsweise durch ein in geeigneter Weise angebrach tes Potentiometer, erfaßt und dem Sollwert aufgeschaltet wird, so daß bei Veränderung der Brennweite die relative Öffnung erhalten bleibt bzw. beeinflußt wird.

Der besondere Vorteil der Verstelleinrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß die Verstellung der verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen durch einen zentralen Antrieb erfolgt, wodurch ein kontinuierliches, stufenloses Durchfahren über

as den gesamten Brennweitenbereich ermöglichl wird. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß mit dem Antrieb für die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen gleichzeitig die erforderliche Zusatzbewegung der Blende durchführbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verstelleinrichtung für Vario-Objektive mit extrem großem Brennweitenbereich zur Steue- S rung von im Vario-Objektiv verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen, durch die eine Brennweitenänderung bei gleichzeitiger Konstanthaltung des Bildortes bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Vario-Objektiv mindestens zwei Variatorteile (1 und 2) aufweist, in welchen jeweils mindestens zwei axial verschiebbare optische Wirkungsgruppen (11,12 bzw. 13, 14) angeordnet sind, die nach vorbestimmten Gesetzmäßigkeiten durch entspre- »5 chende in den Variatorteilen (1 und 2) eingebrachte Kurvenführungen (3,4,5,6) unterschiedliche Verschiebewege während des Verstellvorganges zurücklegen, wobei die Drehung der beiden Variatorteile (1 und 2) durch einen zentra- *> len Antrieb über an sich bekannte Mitnehmerund Übersetzungselemente erfolgt.

2. Verstelleinrichtung für Vario-Objektive nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die beiden Variatorieile (1 und 2) von »5 einer gemeinsamen Welle (21) erfolgt.

3. Verstelleinrichtung für Vario-Objektive nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zwischenschalten eines Umlaufgetriebes (31,32 und 33) jeweils nur ein Variatorteil (1 oder 2) in Aktion ist.

4. Verstelleinrichtung für Vario-Objektive nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerspuren (43,44) mit Ausnehmungen (41,42) auf den Variatorteilen (1, 2) zur Sperrung der Drehbewegung des einen bzw. des anderen Variatorteiles (1 bzw. 2) angeordnet sind.

5. Verstelleinrichtung für Vario-Objektive nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Variatorteilen (1 und 2) liegenden Kurvenführungen (3, 4 bzw. 5, 6) für die erste und zweite verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe (11 und 12) am Bereichsende bzw. für die dritte und vierte verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe (13 und 14) am Bereichsanfang mit auslaufenden Steigungen versehen sind.

6. Verstelleinrichtung für Vario-Objektive nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer im Vario-Objektiv angeordneten Blende (15,16,17) Mitnehmerelemente (30) angebracht sind, in die Übertragungselemente (28, 29) eingreifen, welche durch den Antrieb für die Variatorteile (1 und 2) antreibbar sind und der Blende zur Beeinflussung der relativen Öffnung eine Zusatzbewegung erteilen.

7. Verstelleinrichtung für Vario-Objektive nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerelemente (30) auf einem Blendenkörper (17) aufgebracht sind, der einem Blendendrehring (16) axial gegenüberliegt.

8. Verstelleinrichtung für Vario-Objektive nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbewegung zur Veränderung des Blendendurchmessers der Blende (15, 16, 17) abhängig von der jeweiligen Brennweite ist.

9. Verstelleinrichtung für Vario-Objektive nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer motorischen Verstellung der Blende (15, 16, 17) der Istwert der Brennweite durch einen Istwertgeber erfaßbar und einer Steuerelektronik aufschaltbar ist,

10 Verstelleinrichtung fur Vano-Objektive nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Variatorteile (1 und 2) und/oder für die Blende (15, 16, 17) motorisch erfolgt.