DE2527105A1 - Verfahren und einrichtung zum erhoehen des winkelfeldes einer photographischen objektivlinse - Google Patents
Verfahren und einrichtung zum erhoehen des winkelfeldes einer photographischen objektivlinseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein photographisches Linsensystem/ und zwar im einzelnen ein Verfahren zur Erweiterung
des Winkelfeldes einer in ihrer Brennweite veränderbaren oder eine einzige Brennweite aufweisenden Objektivlinse. Um das
Winkelsichtfeld einer Gummilinse zu erweitern, ist es bekannt, eine Weitenkonverterlinse anzuwenden, die an der Vorderseite
der Gummilinse in deren Weitwinkeleinstellung angebracht wird. Wenn die Weitenkonverterlinse afokal ist, dann läßt sich das
kombinierte Linsensystem für Fokussierungszwecke innerhalb desselben Bereichs einstellen, den die Gummilinse selbst besitzt.
Wenn sie nicht afokal ist, dann ergibt sich eine Veränderung im Fokussierungsbereich. In der letzteren Verbin-Sp/12
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dung muß die Fokussierungseinstellung modifiziert werden. Infolgedessen
ist es, soweit die Erweiterung des Winkelsichtfeldes durch Benutzung einer Weitenkonverterlinse geschieht,
erforderlich, daß die Konverterlinse selbst afokal ist, beispielsweise eine afokale Konverterlinse vom umgekehrten galileischen
Typ. Dieses Erfordernis wurde konventionell dadurch erfüllt, daß man die Konverterlinse aus einer vorderen Konkavlinsengruppe
und einer rückwärtigen Konvexlinsengruppe aufgebaut hat, welche die folgende Beziehung erfüllen:
f, + D = f2
Hierin ist f- die Brennweite der konkaven Linsengruppe;
f2 ist die Brennweite der konvexen Linsengruppe; und D ist
der Zwischenraum zwischen den Hauptpunkten der konvexen und konkaven Linsengruppe.
Die Weitenkonverterlinse mit einem solchen Aufbau hat jedoch die folgenden Schwierigkeiten. (1) Die Anordnung von
zwei Linsengruppen unterschiedlicher Zeichnungskraft hat die Ausführung eines relativ komplizierten Linsenaufbaus zur Folge,
welcher seinerseits die Konverterlinse ziemlich schwer und raumaufwendig macht. (2) Zur Erleichterung einer weiteren
Erhöhung des Winkelfeldes mit abnehmender Winkelverstärkung ist es erforderlich, entweder das Hauptpunktintervall D zu er-
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höhen, oder die Brennweiten f.. und f_ der konkaven und konvexen
Linsengruppe zu erniedrigen, und zwar mit Verzicht auf das Gewicht und die Raumauf wendigkeit der vollständigen Konverterlinse.
Diese Schwierigkeiten werden ernsthafter, wenn der Feldwinkel erhöht wird. Infolgedessen ist es schwierig, den
Feldwinkel der Gummilinse durch Verwendung der Anbringung einer Weitenkonverterlinse auf der Basis der obigen Beziehung zu vergrößern.
Mit der Erfindung wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erhöhen des Feldwinkels einer in ihrer Brennweite
veränderbaren oder eine einzige Brennweite aufweisende Objektivlinse vorgeschlagen, und zwar durch Verwendung einer
Ansatzlinse von einfachem Linsenaufbau und geringer Abmessung, ohne daß die oben erwähnten Schwierigkeiten hervorgerufen
werden, die beim Stande der Technik unter Verwendung einer Ausbildung mit einer afokalen Weitenkonverterlinse auftreten.
Weiterhin wird mit der Erfindung eine einzige oder zusammengesetzte Ansatz- bzw. Zusatzlinse der beschriebenen
Art zur Verfügung gestellt, die dazu geeignet ist, an der Vorderseite einer in ihrer Brennweite veränderbaren oder eine
einzige Brennweite aufweisenden Objektivlinse verwendet zu werden, deren Anbringung einen Fokussierungsmechanismus hat,
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der für die Makrophotographie bei der Weitwinkeleinstellung
der Objektivlinse einstellbar ist.
Die meisten normalen photographischen Objektivlinsen, die sich von den Makroobjektivlinsen unterscheiden, sind so
ausgelegt, daß sie Fokussierungslinsenteile besitzen, die so einstellbar sind, daß sie für Objekteinstellungen von mehr als
ungefähr einem Meter geeignet sind. Bei der Anwendung der Erfindung auf solche normalen Objektivlinsen muß die Ansatzbzw.
Zusatzlinse der beschriebenen Art eine absolute Brennweite besitzen, die größer als der minimale Objektabstand ist,
d.h. langer als einen Meter, auf den die Objektivlinse scharf gestellt werden kann, oder andererseits ist es unmöglich,
durch Bewegung des Fokussierungsteils der Objektivlinse eine
Fokussierung zu bewirken, die Objektabständen zwischen dem vorerwähnten minimalen Objektabstand, beispielsweise einen
Meter, und der absoluten Brennweite der Ansatz- bzw. Zusatzlinse angepaßt ist.
Die Erfindung ist insbesondere dazu geeignet, den Feldwinkel einer Gummilinse zu vergrößern, welche zusätzlich
zum normalen Fokussierungslinsenteil eine Makrofokussierung aufweist, und zwar erfolgt die Erhöhung des Feldwinkels
durch Verwendungeiner Zusatzlinse, die eine negative Brennweite
hat, deren absoluter Wert kürzer als die untere Grenze des Bereichs von Objektabständen ist, auf welche die Gummi-
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linse mittels des formalen Fokussierungslinsenteils allein fokussiert werden kann. Mit dem kombinierten Linsensystem,
das aus der Zusatzlinse und der Gummilinse besteht.bzw. diese beiden Linsen aufweist, wird die Fokussierung dadurch bewirkt,
daß man die Makrofokussierung in einer solchen Weise benutzt,
daß ein Teil der Gummilinse, welcher nicht das Fokussierungslinsenteil ist, beispielsweise die Variator-, Kompensator-,
Relaislinse oder ein Teil der Relaislinse nach vorwärts oder rückwärts aus der jeweiligen Position bewegt wird, welche der
Weitwinkeleinstellung entspricht, während eine wesentliche Übereinstimmung zwischen der Ebene eines virtuellen Bildes
des Objekts, welches durch die Zusatzlinse selbst ausgebildet ist, und der Objektposition, auf welche die Gummilinse selbst
fokussiert ist, aufrechterhalten wird. Es ist wichtig, einen solchen Fokussierungsvorgang in der Weitwinkeleinstellung der
Gummilinse auszuführen. Diese Fokussierungsart ist in der FAchsprache als sogenannte "Weit-Makrofokussierung": bekannt.
Betrachtet man die Erfindung von einem anderen Aspekt her, so kann man sagen, daß sie darauf basiert, daß gefunden
wurde, daß der absolute Wert der Brennweite der Zusatzlinse vorzugsweise kleiner als das 25-fache der minimalen Brennweite
einer Objektivlinse mit veränderbarer Brennweite oder der Brennweite einer Objektivlinse mit einer Brennweite ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Figuren
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der Zeichnung im Prinzip veranschaulichter, besonders bevorzugter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer typischen Gummilinse mit dem Weg eines Lichtstrahls,
der von einem Objekt kommt, daß sich im Unendlichem befindet;
Fig. 1B zeigt eine schematische Darstellung eines
kombinierten Linsensystems, das aus einer Zusatzlinse und der Gummilinse der Fig. 1A besteht;
Fig. 1C zeigt eine schematische Darstellung des kombinierten
Linsensystems der Fig. 1B, wobei die Gummilinse durch die Bewegung eines Kompensators
auf eine Objektposition fokussiert ist, die mit dem vorderen Brennpunkt der Zusatzlinse
zusammenfällt;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines
kombinierten Vorlinsenaufbaus gemäß der Erfindung;
Fig. 3 zeigt eine Blockdarstellung eines Beispiels einer Gummilinse, auf welche die Erfindung
angewandt werden kann; und
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Fig. 4 bis 9 zeigen Blockdarstellungen von sechs Beispielen von Vorsatz- bzw. Abringungslinsen gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei jedes dieser Beispiele in der Darstellung
mit der Gummilinse der Fig. 3 kombiniert ist.
Es sei nun näher auf die Fig. 1A, 1B und 1C eingegangen,
und zwar zunächst auf Fig. 1Af in der eine Gummilinse gezeigt ist, die ein Fokussierungslinsenteil 1, eine Variatorlinse
2, eine Kompensatorlinse 3 und eine Relaislinse 4 aufweist, welche optisch fluchtend auf einer gemeinsamen Achse
7 angebracht sind, so daß ein Lichtstrahl 6, der auf die Gummilinse
parallel dazu auftrifft, in der Brennebene 5 fokussiert wird. Um den Feldwinkel der Gummilinse der Fig. 1A zu erhöhen,
ist eine Zusatzlinse 8 von negativer Brennstärke in der Nähe und vor dem Fokussierungslinsenteil 1 der Gummilinse in
Fluchtung damit angeordnet, wodurch der axiale Strahl 6 an einer Stelle fokussiert wird, die nach rückwärts von der Brennebene
5 der Gummilinse selbst abweicht, wie in Fig. 1B gezeigt ist. Bei dieser Linsenanordnung wird die Fokussierung des
axialen Strahls 6, der von einem Objekt aus dem Unendlichen kommt, in der Brennebene 5 dadurch bewirkt, daß der Kompensator
3 jenseits des Bereichs der Zoombewegung bewegt wird, wie in Fig. 1C gezeigt ist. Ein solcher Fokussierungsvorgang
führt zu einer Übereinstimmung zwischen dem vordem Brennpunkt
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9 der Zusatzlinse 8 und der Objektposition, auf welche die
Gummilinse der Fig. 1A selbst fokussiert ist. Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle der Auswahl des Kompensators 3 für
den Fokussierungszweck irgendein anderes der Linsenteile 2
und 4 für die Fokussierungsbewegung ausgewählt werden kann.
Als nächstes soll unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine Art von Weit-Makrofokussierungseinstellung der verschiedenen
Linsenteile einer Gummilinse näher erläutert werden, wobei letztere einen variablen Brennweitenbereich von 7 mm bis
35 mm besitzt und mit einer Zusatzlinse nach der Erfindung versehen ist. Die Gummilinse der Fig. 2 hat nach der dortigen
Darstellung fünf Linsenteile (G1 bis G5); die Brennweiten der verschiedenen Linsenteile und ihre räumlichen Beziehungen zueinander
sind in der Tabelle 1 unten tabellarisch wiedergegeben.
Linse Brennweite Hauptpunktintervall
Gl | 1 | 56.54 | e.? | = 8,00 - | 31, | 83 |
) | ||||||
G2 | C | -15,00 | - 36,83 - | 10, | 00 | |
f = | 23 | I | ||||
G3 | . ^ | -47,36 | e-3Ü | » ' 5.00 - | 5; | 00 |
. f u' » | ||||||
G4 | 31,18 | e kr | • 30.00 - | 30, | 00 | |
} | / | |||||
G5 | 19; 30 | |||||
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Hierin bedeuten
G1
G2
G3
G4<
G5
fi
eij
Fokussierungslinsenteil
Variatorlinsenteil
Kompensatorlinsenteil
Erektorlinsenteil
Relaislinsenteil
Brennweite jedes Linsenteils Die jeweiligen Hauptintervalle zwischen den aufeinanderfolgenden
Linsenteilen Gi und Gj. Der veränderbare Brennweitenbereich der vollständigen
Gummilinse: F = 7 - 35
Verschieden Beispiele einer konkaven Zusatzlinse A, die eine Brennweite fA besitzt und in Verbindung mit einer
Gummilinse benutzt v/erden kann, deren Stärkeverteilung in der Tabelle 1 angegeben ist, sind in Tabelle 2 wiedergegeben,
und zwar in Verbindung mit der Angabe, welches Linsenteil für die Weit-Makrofokussierungsbewegung ausgewählt wurde, wie
groß der Betrag der Versetzung des ausgewählten Linsenteils für den Weit-Makrofokussierungszweck erforderlich ist, und
wie lang die Brennweite fz ist, welche die gesamte Gummilinse selbst für ei η i-n unendlichen befindliches Objekt hat. Das Fokussierungslinsenteil
G1 bleibt stationär während des Weit-Makrofokussierungsvorgangs,
wodurch das HauptpunktIntervall e„
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zwischen der Zusatzlinse A und dem Linsenteil G1 bei beispielsweise
10 mm konstant gehalten wird. Bewegungsrichtungen der ausgewählten Linsenteile (G2 bis G5) sind durch jeweilige
Pfeile in Fig. 2 angedeutet.
Weit-Makro-Fokussie- Betrag der Brennweite Brennweite fz,
rungsteil Bewegung fA der Zu- die in der gesamten
satzlinse Gummilinse auftritt
G2 G2 G3 G3 G4 G4 G5
3,0 | -163,95 | 5,40 |
5,0 | - 80,68 | 4,20 |
1,5 | - 67,34 | 4,35 |
2,0 | - 40,77 | 3,49 |
1,0 | - 85,02 | 4,66 |
1,5 | - 42,46 | 3,49 |
0,5 | - 60,69 | 4,218 |
Ein spezifisches Beispiel einer Gummilinse, die für die Makrophotographxe geeignet in Fig. 3 gezeigt ist, und auf
welche die Erfindung angewandt werden kann, kann in Übereinstimmung mit den numerischen Daten gebaut werden, wie sie in
Tabelle 3 wiedergeben sind, worin die verschiedenen Linsenelemente in der Reihenfolge von der Vorder- zur Rückseite des
Linsensystems numeriert sind, und worin folgende Bezeichnungen verwendet sind!
R : Die Krümmungsradien jeder Elementenoberfläche;
D : Die axiale Dicke der Lufttrennungen zwischen aufeinanderfolgenden
brechenden Oberflächen;
N : Die Brechzahlen für die spektrale D-Linie von Natrium, und zwar für das Material jedes Linsenelements;
und
V : Die Abbezahl des Materials jedes Linsenelements.
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Π - | D | N | • | 1,64000 | V | |
1 | 131,918 | 1,72 | 1,80518 | 25,4 | ||
2 | 55,365 | 8,50 | lT64OOO | 1,63854 | 60,2 | |
3 | -198,061 | 0r10 | ||||
4 | 43Γ354 | 5f00 | lr64OOO | 60,2 | ||
VJl | 94,875 | Dr | ||||
6 | 104,043 | 0,70 | lr713OO | 54,0 | ||
7 | 19,844 | 3,20 | ||||
5 | -3δ,74 | 0,70 | 1,77250 | 49,6 | ||
9 | 36Γ985 | 2,30 | ||||
10 | -101,786 | 0,70 | 1,72342 | 38,0 | ||
11 | 16,543 | 4,50 | 1,78'I7O | 26 j 2 | ||
12 , | -72Γ304 | D12 . | ||||
13 | -27,427 | 0,60 | lr78590 | 44,2 | ||
14 | 24,284 | 2,50 | 1,75520 | 27,5 | ||
15 | .-199,487 | D15 | ||||
16 | -319,952 | 0j60 | 1,69395 | 30,1 | ||
17 | 276,454 | 2,50 | 1,69680 | 55,7 | ||
18 | -33,288 | 0,10 | ||||
19 | 224f854 | 1,50 | 60,2 | |||
20 | -59r96 | 0,70 | ||||
21 | - | 11,00 . | ||||
22 | co | 5,50 |
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23 | 21,7 | 3,15 | lf75700 | 47,9 |
24 | 65,65 | 0r10 | ||
25 | 11,50 | 3,SS | 1,71300 | 54;0 |
26 | 36,00 | 1,59 | 1.80513 | 25,4 |
27 | 8,13 | 6,2? | ||
28 | -13fSO | 1,72 | l;78470 | 26,2 |
29 | i4Qt 46 | 3,90 | 1,67790 | 53r3 |
30 | -l3rS66 | lr7'i | ||
31 | 137,39 | 2,30 | 1, D-S 4 46 | 35,8 |
32 | -31,92 | 0,13 | ||
33 | 21,42 | 1, 80 | 1^59270 | 35,6 |
34 | 1051,429 | J. r c '.' | ||
35 | co | 6;3O | 1,^3354 | 55,4 |
36 | «3 |
In Fig. 3 ist die erste Linsengruppe I die Fokussierungslinsengruppe,
die eine Brennweite FT hat; die zweite Linsengruppe
II der Variator, der eine Brennweite F besitzt; die dritte Linsengruppe III ist der Kompensator, der eine
Brennweite F111 aufweist; und die vierte Linsengruppe IV ist
die Relaislinse, die eine vordere- und rückwärtige Brennweite F1vf und F1Vr hat.
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Brennweiten:
F1 = 68,7 FIvf = 31,1
F11 =H6,2 FIVr = 26,6
FIII =-33,5
Objektabstand: Unendlich
F-Zahl : 1, 4
Brennweitenbereich der Gummilinse: 7,286 bis 56,7 Variable Trennung:
D5 1,038 bis 39,728
D12 41,989 bis 3,681
D15 2,970 bis 2,589
Es sei nun auf die Fig. 4 bis 9 Bezug genommen, in denen sechs Beispiele einer Zusatzlinse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Kombination mit der Gummilinse der
Fig. 3 dargestellt sind. Die Eigenschaften der in den Fig. 4 bis 9 gezeigten verschiedenen Zusatzlinsen sowie die axiale
Lufttrennung jeder Zusatzlinse von dem Linsenscheitel der Gummilinse sind jeweils in den Beispielen 11, 12, 13, 21, 22
und 23 wiedergegeben. Insoweit, als die Beispiele 11, 12 und 13 betroffen sind, ist darauf hinzuweisen, daß die dritte Linsengruppe
III für den Zweck der Weit-Makrofokussierung bewegt wird, so daß D12 = 41,044, D15 = 3,916 ist, und die Objektposition
für die Gummilinse ist in einem Abstand von 58,534 von im vorderen Linsenscheitel derselben. Soweit die Beispiele
21, 22.und 23 betroffen sind, ist darauf hinzuweisen, daß die
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dritte Linsengruppe III für den Zweck der Weit-Makrofokussierung
bewegt wird, so daß D^2 = 41,535, D^5 = 3, 424, und
die Objektposition für die Gummilinse befindet sich in einem Abstand von 158,53 von deren vorderem Linsenscheitel. In
den Beispielen bedeuten: Ra gleich Krümmungsradius der vorderen Brechungsoberfläche der Zusatzlinse; Rb gleich Krümmungsradius
der rückwertigen Brechungsoberfläche der Zusatzlinse; Da gleich axiale Dicke der Zusatzlinse; S gleich axiale Trennung
zwischen der Zusatzlinse und der Gummilinse; und Ft gleich Brennweite des kombinierten Linsensystems.
Beispiel 11 | Beispiel 12 | Beispiel 13 | |
Brennweite fA | -•48,534 | -48,534 | -48,534 |
Ra | 75P0 | unendlich | -200,0 |
Rb | 2 O r B i4 3 | 29,271 | 34,419 |
Da | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
S | 10,487 | 10.0 | 9,817 |
N | 1,60311 | 1,60311 | 1,60311 |
V | 60,7 | 60,7 | .60,7 |
Ft | 3,769 | 3,789 | 3,789 |
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Beispiel 21 Beispiel 22 Beispiel 23
TA Ra Rb Da XS Ii
V
Ft
V
Ft
-148, | 534 | -148, | 534 | 580 | -148,534 |
75, | 0 . | unendlich | 0 | -200 | |
40, | 413 | 89, | 0 | 162,85 | |
2, | 0 | 2, | 60311 | 2,0 | |
11. | 490 | 10, | 7 | 9,441 | |
ι, | 60311 | 1, | 597 | 1,60311 | |
60, | 7 | 6of | 60,7 | ||
UI | 597 | h | 5,597 |
In jedem der obigen Beispiele ist das kombinierte Linsensystem auf ein im Undendlichen befindliches Objekt
fokussiert.
Obwohl vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Gummilinse erläutert worden ist, ist sie auch auf Linsen bzw.
Linsensysteme mit einer Brennweite (monofokale Linsen) anwendbar, bei denen eine Makrofokussierung vorgesehen ist.
Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine Objektivlinse
mit veränderlicher Brennweite oder mit einer einzigen Brennweite, die einen Makrofokussierungsmechanismus hat und
mit einer Konkavlinsenkomponente versehen ist, welche entfernbar an ihrer Vorderseite angebracht ist, um Erweiterung
des Winkelsichtfelds der Objektivlinse zu bewirken, während der Makrofokussierungsmechanismus in eine Position eingestellt
wird, in welcher die Objektposition, auf die die Objek-
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tivlinse fokussiert ist, in wesentlichen mit der Position
des vorderen Brennpunkts der Konkavlinsenkoinponente zusammenfällt.
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Claims (5)
1. Verfahren zum Vergrößern des Feldwinkels einer
photographischen Objektivlinse, deren Anbringung einen Makrofokussierungsmechanismus
besitzt, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
(a) Anordnung einer Zusatzlinse negativer Brennstärke
vor der photographischen Objektivlinse in axialer Fluchtung mit derselben; und
(b) Einstellung des Makrofokussierungsmechanismus
auf eine Position, in welcher die Position des vorderen Brennpunkts
der Zusatzlinse im wesentlichen der Objektposition zusammenfällt, auf welche die Objektivlinse durch die resultierende
Einstellung des Makrofokussierungsmechanismus fokussiert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photographische Objektivlinse eine Gummilinse ist und
daß der absolute Wert der Brennweite der Zusatzlinse kleiner als das 25-fache der minimalen Brennweite der Gummilinse ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photographische Objektivlinse eine Linse einer Brennweite
(monofokale Linse) ist, und daß der absolute Wert der
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Zusatzlinse kleiner als das 25-fache der Brennweite der
monofokalen Linse ist.
monofokalen Linse ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusatzlinse aus einer Mehrzahl von
Linsenelementen aufgebaut ist.
Linsenelementen aufgebaut ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzlinse aus einem einzigen Konkavlinsen
element aufgebaut ist.
Einrichtung zum Erhöhen des Feldwinkels einer
photographischen Objektivlinse, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch:
photographischen Objektivlinse, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch:
(a) einen Makrofokussierungsmechanismus der betrieblich
in bzw. an der mechanischen Anbringung bzw. Befestigung der Objektivlinse (I-IV) angebracht ist; und
(b) eine Zusatzlinse (A.., A„, A_, A^, A5) von negativer
Brennstärke, die vor der Objektivlinse angebracht ist, so daß dann, wenn sich die Zusatzlinse vor der Objektivlinse
befindet, der Makrofokussierungsmechanismus in eine Position eingestellt bzw. einstellbar ist, in welcher die Position des
vorderen Brennpunkts der Zusatzlinse im wesentlichen mit der Objektivposition übereinstimmt, auf welche die Objektivlinse
durch die resultierende Einstellung des Makrofokussierungsmechanismus fokussiert ist.
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Le
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8125 | Change of the main classification |
Ipc: G02B 15/00 |
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D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |