DE2653929C3

DE2653929C3 -

Info

Publication number: DE2653929C3
Application number: DE2653929A
Authority: DE
Inventors: Akira Omiya Yamagishi (Japan)
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1975-11-27
Filing date: 1976-11-27
Publication date: 1978-10-12
Also published as: US4073573A; DE2653929B2; DE2653929A1; DE7637295U1; JPS5266445A

Description

Die Erfindung betrifft ein Zoomobjektiv mit einer Variatorgruppe, deren axialer Lage der Abbildungsmaßstab γ² entspricht, und einer Kompensatorgruppe, die zur Aufrechterhaltung der scharfen . .bbildung in der ltationären Bildebene je nach Objektentfernung und Lage der Variatorgruppe um eine Strecke Δχ axial zu verschieben ist.

Es sind zwei Arten von Zoomobjektiven bekannt. Ein Zoomobjektiv besteht aus mehreren Linsengruppen, beispielsweise aus einer ersten Linsengruppe, einer zur Veränderung der Brennweite dienenden, beweglichen Variatorgruppe, einer Kompensatorgruppe und verbindenden festen Linsengruppen. Bei einem Typ von Zoomobjektiven wird die vordere, feste Linsengruppe ixial bewegt, wenn aus geringer Entfernung fotografiert werden soll. Bei der anderen Bauart werden alle oder einige der vier anderen Linsengruppen axial bewegt, wenn aus geringer Entfernung eine Aufnahme gemacht werden soll. Bei der ersten Bauart wird der Brennpunkt kl einer festen Position gehalten. Wenn jedoch ein Objekt fotografiert werden soll, welches sich sehr nahe am Objektiv befindet, müßte hier die vordere, feste Linsengruppe über eine außergewöhnlich große Strek- « ke bewegt werden, was zur Folge hat, daß das durch das Objektiv tretende Licht nicht zum Randbereich des in der Bildebene in der Kamera befindlichen Filmes gelangt. Mit der zweiten Art von Zoomobjektiven ist es iwar leicht, ein Objekt zu fotografieren, welches sich bo lehr nahe beim Objekt befindet. Fs muß hier berücksichtigt werden, daß die Position des entstehenden Bildessich ändert,da bei: dieser Art von Objektiven sich die Schniuweite ändert.

Um die Vorstehend erläuterten Schwierigkeiten zu beheben, sind auch bereits Zoomobjektive bekannt, bei welchen die Lage des scharf abgebildeten Bildes konstant in der ortsfesten Bildebene gehalten wird.

Pabei wird die Kompensatorgruppe automatisch entsprechend der axialen Bewegung der Variatorgruppe eingestellt, so daß das Objekt scharf in der ortsfesten Bildebene abgebildet wird. Bei diesen bekannten Zoomobjektiven dienen zu diesem Zweck elektrische Nachführeinheiten, die beispielsweise einen mit der Variatorlinbengruppe verbundenen Detektor aufweisen, der einen Motor zur Bewegung der Fokussier- bzw. Kompensatorlinsengruppe ansteuert. Diese elektrisch arbeitenden Nachführeinrichtungen sind aber auch mit einer Reihe von Mangeln behaftet. Zum einen sind sie relativ aufwendig und insbesondere wegen der Verwendung eines Motors störanfällig. Zum anderen benötigen Stellmotoren, weiche zur Bewegung einer Linsengruppe ausreichen, verhältnismäßig viel Energie, so daß mit eiwm raschen Verbrauch der in der Kamera unterzubringenden Batterie zu rechnen ist, sofern diese nicht — was allerdings wenig wünschenswert ist — entsprechend Kapazität besitzt und damit auch verhältnismäßig groß ist. Eine elektrische Nachführung in Kameras, die keine sonstigen elektrisch betätigten Elemente besitzen, erscheint Oberhaupt wenig sinnvoll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zoomobjektiv der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, daß eine automatische Nachführung der Kompensatorgruppe abhängig von der Bewegung der Variatorgruppe ohne aufwendige, elektrische Einrichtung erreicht wird, wot.-ei eine zuverlässige Nachführung unabhängig von der Objektentfernung bzw. dem Abbildungsmaßstab erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, das Zoomobjektiv der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die axiale Lage der Variatorgruppe nach mechanischer Umsetzung in einen '/,. entsprechenden Wert einem Umsetzer mit dreidimensionaler Kurvenfläche zugeführt wird, in den auch die Objektentfernung eingegeben wird, und daß ein Abtaster bei Abtastung der Kurvenfläche in einer ersten Richtung eine der Objektentfernung entsprechende Verschiebung, bei Abtastung in einer r^:erzu senkrechten zweiten Richtung eine dem '/..-Wert entsprechende Verschiebung der Kompensatorgruppe bewirkt. Vorteilhafterweise wird die Ausbildung dabei derart getroffen, daß die Kurvenfläche mittels eines Stabes in horizontaler Richtung und mittels eines Zahnrades in vertikaler Richtung zur Eingabe der Objektentfernung bzw. des'/,.-Wertes bewegbar ist.

Bei dem Zoomobjektiv nach der Erfindung ist also eine mechanisch arbeitende Nachführeinrichtung vorgesehen, so daß die oben erläuterten Mangel der elektrisch arbeitenden F.inrichtung nicht /u erwarten sind. Die Nachführeinrichtung besteht nur aus sehr wenipen Teilen, kann also leicht und mit geringem Aufwand hergestellt und zudem auf kleinem Raum untergebracht werden. Man erhält nach der Erfindung also ein Zoomobjektiv, bei dem stets eire einwandfreie Scharfeinstellung gewährleistet ist und das zusätzlich immer einwandfrei und unabhängig von irgendwelchen Energiequellen arbeitet.

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbci spiel des erfindungsgemaßen Zoomobjektives anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt

F ί g, I in schematicher Ansicht ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Zoomobjektiv,

F i g. 2 ein dreidimensionales Koordinatensystem, wie es in der Steuerkurve des Ausführungsbcispieles Verwendung findet,

Fig.3 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen '/,, des Zoomobjektivs und der Bewegungs-Strecke der Kompensntorgruppe und

F i g. 4 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Entfernung Sdes zu fotografierenden Objektes und dem Bewegungsweg der Kompensatorgruppe.

, Das Objektiv gemäß der Erfindung besteht beispielsweise aus fünf Linsengruppen, und zwar einer festen vorderen Linsengruppe, einer Variatorgruppe, einer beweglichen Kompensationsgruppe und zwei gleichsam festen Verbindungslinsengruppen, wobei die eine feste Linsengruppe als Kompensatorgruppe anzusehen ist. Bei dem Objektiv nach der Erfindung sind entweder alle oder ein Teil der Linsengruppen mit Ausnahme der vorderen, festen Gruppe zum Zwecke der Scharfstellung und zur Veränderung der Brennweite bzw. des Abbildungs-Maßstabes bewegbar. Zwischen der Variatorgruppe und der Kompensatorgruppe verlaufen die Lichtstrahlen parallel. Um ein von dem Zoomobjektiv entworfenes Bild scharf abzubilden, wird die Kompensatorgruppe je nach Objektentfernung und Lage der Variatorgruppe um eine StreckeΔχaxial verschc.en.

Wenn sich ein zu fotografierendes Objekt in einer Entfernung S von der Eintrittspupille a der Variatorgruppe befindet und das Bild des Objektes in einer Position in einer Entfernung 5'von der Austrittspupille b der Variatorgruppc gebildet wird, so kann die Beziehung zwischen den beiden Entfernungen Sund S' und dem Wert γ des Zoomobjektives durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

(I)

Die Beziehung zwischen der Entfernung / eines Filmes von der Austrittspupille b der Variatorgruppe und der Entfernung S" des Filmes von der Position des erzeugten Bildes des Objektes kann durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:

Γ' = /- S¹ = / + Sir¹.

(2)

Der Weg Δχ, um den die Kompensatorgruppe bewegt werden muß, um die Stellung des sich endgültig ergebenden Bildes konstant in einer ortsfesten Bildebene, d. h. auf dem Film, zu halten, wird durch folgende Formel ausgedrückt, wobei die Sc.inittweite der Kompensatorgruppe gleich f und die Entfernung zwischen den Hauptpunkten der Kompensatorgruppe gleich //ist:

χ - ; !IS" 21 - H) -I (S"-2/-H)² -4/²I-

(3)

DaS"- 1 f .SV}·² gilt, kann die Strecket v. um die die Kompensatorgruppe axial bewegt werden muß. entsprechend der Kurve Cl (Fig. 3) dargestellt werden, wobei die Entfernung .V konstant gehalten und y verändert wird. Die Strecke Jv kann auch gemäß der Kurve C2 (Fig,4) bestimmt werden, wobei γ konstant gehalten und die Entfernung ^verändert wird.

Wenn also während des Verfahrens der sich ergebende Bildort in der stationären Bildebene gehalten werden soll, so wird die Kompensatorgruppe zuerst um die Strecke Δχ entsprechend der Gleichung (3), und zwar gemäß Kurve C2 bewegt. Bei Veränderung der Brennweite bzw. des Abbildungs-Maßstabes wird die Kompensatorgruppe gemäß Gleichung (3), und zwar der Kurve C1 bewegt, wobei )■ verändert wird.

In den Fig. I und 2 ist nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Wie Fig. 1 erkennen läßt, ist eine bewegliche Variatorgruppe L 1 mit einem mechanischen Wandlerelement (0 verbunden, welches den Bewegungsweg der Variatorgruppe L 1 in eine '/,. entsprechende Strecke umsetzt. Das Wandlerelement 10 ist mit einem Zahnrad Ii verbunden, das mit einem Zahnabschnitt 12a eines dreidimensionalen Kurvenstückes 12 kämmt, das infolge Drehung des Zahnrades 11 auf- und abwärts bewegt werden kann. Das Kurvenstück 12 weist oine dreidimensionale Kurvenfläche \2b auf, deren Oberfläche den Kurven Cl bzw. C2 (Fig. 3. 4) entspricht. Die Gestaltung der Kurvenfläche \2b e·-.sprich! dabei diesen Kurven, wenn das Koordinatenrys'em gemäß F i g. 2 gelegt wird. Dies heißt mit anderen Worten, daß ein Horizontalschnitt durch die Kurvenfläche 12ö der Kurve C2 gemäß Fig. 4 und ein Vertikalschnitt duich die Kurvenfläche \2b der Kurve Cl nach F i g. 3 entspricht. Das Kurvenstück 12 ist mit einem Betätigungsstab 13 versehen, der parallel zur Achse des Zahnrades 11 verläuft und /um Zwecke dci nachstehend /u erläuternden Scharfstellung in Längsrichtung bewegbar ist. An der Kurvenfläche 126 des Kurvenstükkes 12 greift ein Abtaster 14 an, der mit der Kompensatorgruppe L 2 verbunden ist. so daß letztere axial bewegt wird, wenn das Kurvenstück 12 in einer Richtung parallel zur Achse des Zahnrades 11 mittels des Betätigungsstabes 13 gemäß Kurve C2 bewegt wird. Der Abtaster kann sich nur in einer Richtung parallel /ur optischen Achse des Objektives bewegen.

Beim Arbeiten mit dem mit einem oben erläuter'en. mechanischen Steuersystem versehenen Zoomobjektiv wird zuerst die Kompensatorgruppe L 2 axial zur Scharf teilung gemäß der durch die Kurve C2 gegebenen Beziehung verschoben, indem der Betätigungsstab 13 in Längsrichtung bewegt wird. Wenn dann die Eirennweite durch axiale Bewegung der beweglichen Variatorgruppe /. 1 verändert wird, so wird der entsprechende y-Wert auf das Kurvenstück 12 über das Wandlerelement 10 und das Zahnrad 11 übertragen, so daß das Kurvenstück 12 vertikal bewegt wird, um so die Kompensatorgruppe 1.2 entsprechend der durch die Kurve Cl gegebenen Beziehung /u bewegen. Infolge dessen wird die Kompensatorgruppe 1.2 abhängig von der Bewegung der Variatorgruppe /. 1 bewegt und so stets der 'ich ergebende Bildort in der ortsfesten Bildebene gehalten.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausfüh.\ingsbeispielen verlaufen die Lichtstrahlen zwischen der Variatorgruppc und der Kompensatorgruppe parallel. Selbst wenn aber die Lichtstrahlen zwischen den Linsengruppen nicht parallel verlaufen sollten, ist es doch möglich, tine Gleichung ähnlich der Gleichung (3) aufzustellen, wobei dann unter Verwendung dSsscr Gleichung ähnliche Ergebnisse bezüglich der Verschiebung der Kdtilpensalorgruppeerzieibarsind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zoomobjektiv mit einer Variatorgruppe, deren axialer Lage der Abbildungsmaßstab γ² entspricht, und einer Kompensatorgruppe, die zur Aufrechterhaltung der scharfen Abbildung in der stationären Bildebene je nach Objektentfernung und Lage der Variatorgruppe um eine Strecke Δχ axial zu verschieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage der Variatorgruppe (L 1) nach mechanischer Umsetzung (10) in einen '/„ entsprechenden Wert einem Umsetzer (11, 12, 13) mit dreidimensionaler Kuvenfläche (12ft,)zugeführt wird, in den auch die Objektentfernung (S) eingegeben wird, und daß ein Abtaster (14) bei Abtastung der Kurvenfläche (12Z^in einer ersten Richtung eine der Objektentfernung (S) entsprechende Verschiebung und bei Abtastung in einer hierzu senkrechten zweiten Richtung eine dem '/,,-Wert entsprechende Verschiebung ^er Kompensatorgruppe (L 2) bewirkt.

2. Zoomobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenfläche (12b) mittels eines Stabes (13) in horizontaler Richtung und mittels eines Zahnrades (11) in vertikaler Richtung zur Eingabe der Objektentfernung (S) bzw. des ¹ /,,-Wertes bewegbar ist.