DE2655116A1

DE2655116A1 - Objektiv mit veraenderbarer brennweite

Info

Publication number: DE2655116A1
Application number: DE19762655116
Authority: DE
Inventors: Karl Macher; Bernd-Edmund Masius; Werner Wagner
Original assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Current assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority date: 1976-12-04
Filing date: 1976-12-04
Publication date: 1978-06-08
Also published as: CH622622A5; US4196970A; ATA774277A; GB1595349A; AT366181B; FR2373070A1

Description

Jos. i* c μ η e a. G e r &
Optische 1/erKe,
dcd kreuznach

"Objektiv mit veränderbarer Brennweite"

Die Erfindung betrifft ein Objektiv mit veränderbarer ürennweite, das aus einem Relaissystem und einem diesem vorgesetzten -/arioteil besteht, der aus feststehenden und mindestens zwei verschiebbar angeordneten optischen ,Virkungsgruppen zusammengesetzt ist, deren Verschiebung zur Änderung der ürennweite und Konstanthaltung des dildortes dient.

Derartige Objektive sine in den verschiedensten /--.usführunjen bekannt.

Um den Jrennweit&nbereich eines ibjc-i-ctivs mit veränderbarer Jrcnnv/eite zu Verlegern, ist es bekannt, dem Objektiv Tele-Kecctivc, sogenannte Tlante-tixtender, nachzusetzen oder Optikteile des ubjektivs auszuwechseln, beispielsweise durch hinschwenken dieser üptikteile mit Hilfe eines Revolverkopfes oder durch eine Verstellung eines optischen Gliedes innerhalb des iieloissystems, wobei dieses lediglich je eine Stellung von zwei Linstellmöglichkeiten einnehmen kann.

Es handelt sich beim Einfügen oder Verstellen von Optikteilen stets um eine Verlagerung des Grund-Brennweitenbereichs um einen bestimmten Faktor, wobei diese Verlagerung in den meisten Fällen in Richtung der längeren Brennweite (Telebereich) erfolgt, da eine derartige in Richtung der kürzeren Brennweite

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(Weitwinkelbereich) durch die zwangsläufig ansteigenden dildwinkei eine Vergrösserung der Linsendurchtnesser der vorderen Linsen des Objektivs erforderlieh macht.

Um eine dereichsverlageruny aber auch in dem unteren Bereich zu erhalten, werden abnehmbare Weitwinkelvorsätze vor des Objektiv yesetzt. Diese bestehen aus einem negativen Frontglied, dem in einem grösseren Abstand mehrere Linsen bzw. Linsengruppen folgen, wobei das Frontglied einen relativ grossen Durchmesser aufweist. üie Brennweite solcher Ueitwinkeivorsätze ist derart berechnet, dass der Grund-Brennweitenbereich des Objektivs um einen Faktor kleiner als 1 verringert wird. Durch diese lleitwinkelvorsätze werden die Ausmasse des Objektivs vergrössert, weiterhin sind diese sehr aufwendig und unhandlich im Gebrauch.

uei Objektiven, bei denen die vorbeschriebenen Hassnahmen zur Anwendung kommen, durchlaufen die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen stets die gleichen vorbestimmten Wegstrecken wie im Grund-Brennweitenbereich.

Der Erfindung liegt die .,ufgabe zugrunde, ein Übjektiv mit veränderbarer Brennweite zu schaffen, bei dem eine Erweiterung des Brennweitenbereichs über die kleinste und/oder grösste Brennweite eines ersten Brennweitenbereichs hinaus möglich ist. Der Erfindungsgegenstand soll einfach, handlich und preisgünstig sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen für einen ersten Brennweitenbereich (Grund-Brennweitenbereich) voneinander

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unterschiedliche vorbestimrnte liegstrecken zurücklegen und dass bei Vorsetzen einer Vorsatzlinse bzw. eines Vorsatzgliedes vor den Vorioteil bei bestimmten Ausgangsstellungen die verschiebbar angeordneten optischen t'irkungsgruppen für v/eitere 3rennweitenbereiche andere, ebenfalls voneinander unterschiedliche, vorbestimmte s.'egstrecken zurücklegen.

V/eitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.

Es zeigen:

Fig. 1 den geometrischen Aufbau eines Objektivs mit veränderbarer Brennweite und den Bewegungsvorgang der verschiebbar angeordneten optischen !-/irkungsgruppen,

Fig. 2 den geometrischen Aufbau eines anderen Objektivs mit veränderbarer brennweite und den ßewegungsvorgang der verschiebbar angeordneten optischen i.'irkungsgruppen,

Fig. Z einen Halbschnitt durch ein Objektiv nach Fig. 1 mit Vorsatzlinse in der Einstellung F = 4,5 mm.

In Fig. 1 ist schematisch ein die Brennweite änderndes optisches System dargestellt, das aus einem Varioteil I besteht, der aus einer ersten feststehenden optischen liirkungsgruppe 1 mit positiver Brechkraft, einer verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe 2 mit negativer Brechkraft, einer v/eiteren verschiebbar angeordneten optischen V/irkungsgruppe 3 mit positiver Brechkraft und einer feststehenden optischen V/irkungsgruppe 4 mit ne-

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gativer ürechkraft zusammengesetzt ist, dem ein feststehendes Relaissystem 5 mit positiver drechkraft nachgesetzt ist. Mit BE ist die bildebene bezeichnet, üie Verschiebung der beiden optischen Viirkuncisgruppen 2 und G bewirken eine änderung der Brennweite bei gleichzeitiger Konstanthaltung des Uildortes. üie Wegstrecken dieser beiden optischen ^;..irkungsgruppen 2 und 3 sind derart vorbestimmt, dass ein kontinuierliches Durchfahren eines Örennweitenbereichs N gewährleistet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Objektiv mit veränderbarer Brennweite, bei dem ein Bereich von einer Anfangsbrennweite von U mm bis zu einer Endbrennweite von 46 mm kontinuierlich durchfahren v/erden kann. Die Bewegungsabläufe der ersten und zweiten verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe 2. und 3 sind in dem uiagramm durch die Wegstrecken S₁ und S₀ dargestellt, wobei auf der Koordinate die Brennweite F und auf der Abszisse der tiub in Millimetern Hub/mm eingetragen sind. Bei der kleinsten brennweite innerhalb des Grund-Brennweitenbereichs W₁ also F=o mm, ist der Abstand zwischen den beiden verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen 2 und 3 am grössten und bei der stellung der grössten brennweite am geringsten. Durch Vorsetzen einer Vorsatzlinse 10 mit negativer örechkraft bei der /iUSfjangsstelluny der verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen 2 und S bei der kleinsten Brennweiteneinstellung, also F = S mm und durch eine zusätzliche geringsfügige Bewegung der zweiten verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe 3 wird eine Erweiterung des unteren Grund-Brennweitenbereichs N möglich, und zwar wird hierbei eine Brennweite von F = 4,5 mm erreicht. Durch Verschiebung der optischen V/irkungsgruppen 2 und 3 wird der Grund-Brennweitenbereich N auf den Brennweitenbereich von F = 4,5 mm bis ö mm erweitert. Hierdurch wird ein

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relotiv grosser Brennweitenbereich im unteren bereich erreicht. Die verschiebbar angeordneten optischen 'Jirkuru;sc;ruppen 's. unc^! S durchlaufen für einen Srennweitenbereich V/ andere voneinander unterschiedliche, vorbestimmte Wegstrecken gegenüber den Wegstrecken innerhalb des Grund-ürennweitenbereichs Yu

Für eine Einstellung des Objektivs auf extrem nche Objekte führt die zv/eite verschiebbar angeordnete optische Viirkungsgruppe 3 eine zusatzliche Bewegung aus. Diese Naheinsteliung, sogenannte Makroeinstellung W₁ kann auch in dem unteren Bereich \l mit der vorgesetzten Vorsatzlinse 10 durchgeführt werden.

Befinden sich die verschiebbar angeordneten optischen \ irkungsgruppen 2 und 3 in der Stellung der grössten Brennweite, des Grund-Brennweitenbereichs N, cusführungsgemäss bei einer LJrennweite F = 48 mm, dann wir! durch Vorsetzen einer positiven Vorsatzlinse 11 und Verschiebung der verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen £ und S beim Durchlaufen einer anderen ebenfalls voneinander unterschiedlichen, vorbestimmten '/egstrecke als beim Grund-Brennweitenbereich eine Erweiterung des Brennweitenbereichs in einem oberen Bereich T möglich, so dass beispielsweise eine Brennweite F von 70·mm erreichbar ist.

In Fig. 2 ist ein Objektiv mit veränderbarer Brennweite dargestellt, das sich lediglich in der Brechkraftsfolge der einzelnen optischen V/irkungsgruppen gegenüber dem der Fig. 1 unterscheidet. Die erste und vierte optische Wirkungsgruppe 1* und sowie das Relaissystem R* haben positive, die zweite und dritte optische Wirkungsgruppe 2' und 3* haben negative Brechkraft. Die beiden letzteren optischen Wirkungsgruppen 2* und 3' sind ver-

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ORIGINAL IMSPEC

schiebbar angeordnet, deren Verschiebung zur ^nderunc der 3rennweite und Konstanthaltung des Jilaortes dient. /\us dem Jiagrcmm sind die beim bewegungsablauf zurückzulegenden l.egstrecken 3* und S'_c zu ersehen, liaben die beiden verschiebbar angeordneten optischen Vi'irkuncjsgruppen ?.' und 3* ihre unterste Ausgangsstellung im Orund-örennweitenbereich l··, also F = 6 mm erreicht, wird durch Vorsetzen einer negativen Vorsatzlinse IU¹ eine Erweiterung der Brennweite in einem Bereich -l-f möglich, lediglich die zweite verschiebbar angeordnete optische Viirkungsgruppe 3' muss eine kleine zusätzliche Bewegung ausführen, um die kleinste Brennweite F = 4,5 mm in diesem Bereich Iv zu erhalten. Hoch dieser zusätzlichen bewegung kann ein Bereich W von F = 4,5 mm bis 6 mm bei Verschieben der beiden verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen 2' und 3', wobei diese voneinonder unabhängige, vorbestimmte Wegstrecken zurücklegen, durchfahren werden.

Haben die beiden verschiebbar angeordneten optischen VJirkungsgrup pen 2" und 3' ihre oberste Ausgangsstellung im Grund-Brennweitenbereich U, also F = 48 mm, erreicht, wird durch Vorsetzen einer positiven Vorsatzlinse 11' eine Erweiterung der Brennweite in einem Bereich T möglich. Durch Verschieben der beiden verschiebbar angeordneten optischen V/irkungsgruppen 2¹ und 3V, wobei diese voneinander unabhängige, vorbestimmte V/egstrecken zurücklegen, kann ein Bereich von F = 48 mm bis F = 70 mm durchfahren werden.

Eine Makro-Einstellung H wurde ebenfalls berücksichtigt.

Xn Fig. 3 ist ein Übjektivkörper mit eingesetzten optischen Wirkungsgruppen entsprechend der Brechkraftsfolge des Systems nach Fig. 1 dargestellt. Die verschiebbar angeordneten optischen V/irkungsgruppen 2 und 3 werden in Führungssäulen axial geführt.

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©S31GINAL

AO

Die Wegstrecken ^₁ und S.- sind als Führuntsrillen ouscebiläet, in denen Verbindungsmittel gleiten, die die Devecjunc, Guf die verschiebbar angeordneten optischen wirkun^sgruppen £ und 3
beim Verdrehen eines ürennweiteneinsteilringes übertrcyen.
uas optische system befindet sich mit der vorgeschalteten negativen Vorsatzlinse IC in der Einstellung F = 4,5 mm. Von dieser Stellung aus kann der Brennweitenbereicn V/ - F = 4,5 bis
ü mm - durchfahren werden. Mach Erreichen der Brennweite
F = S mm ist die Vorsatzlinse 10 zu entfernen. Folgend kenn
der Grund-Brennweitenbereich U -F=S bis 48 mm - durchfahren werden. Durch Vorschalten der ebenfalls dargestellten positiven Vorsatzlinse 11 bei der Stellung F = 48 mm kann der Brennweitenbereich T - F = 48 bis 7(j mm - durchfahren v/erden.

Das Objektiv nach Fig. 3 ist ein optisches System der einfachsten öauart und ist in dieser Form lediglich als schemetische Darstellung zu betrachten.

werden die Wegstrecken S. und 3_C bzw. S' und S^f _o als Führungskurven in sogenannte Kurventräger eingearbeitet, so dürfte die Herstellung nach dem bekannten spanabhebenden Verfahren erhebliche Schwierigkeiten bereiten, όα die Kurven äusserst präzise gearbeitet sein müssen, um ein gutes Gleitvermögen zu besitzen. Auch muss die Zuordnung untereinander exakt eingehalten werden.

Es sind aber Verfahren zur Herstellung von spanlos gefertigten Kurven (DBP 23 19 403) bekannt. Derartig hergestellte Kurven
gewährleisten eine einwandfreie Führung und Zuordnung der iairven zueinander.

Eine Führung der verschiebbar angeordneten optischen "./irkunfjsgruppen durch bekannte digitale Steuerungen (DüP £4 £5 ö45,

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i·¹ '.j.: II o'cy/ ist eDenfalls rnöglicu. Jxe entsprechenden ".."erstrecken können in codierter Form beispielsweise auf einen Glasnassstab aufgetragen oder in einen Lochstreifen eingegeben werden, ,ujch können die erte der erstrecken in einem Speicher eingespeichert werden, so dass die verschiebbar angeordneten optischen yirkungsgruppen über eine entsprechende elektronische Steuerung ihre voneinander unabhängigen, aber vorbestimmten bewegungen ausführen können.

Die Vorsatzlinsen können auch als Kittglieder ausgebildet sein oder aus mehreren Einzellinsen bestehen. Zur Verbesserung der Abbildungsleistung können diese auch asphärische Flächen aufweisen.

Das Vorsetzen von Vorsatzlinsen bei bestimmten Ausgangsstellungen der verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen und weiteres Verschieben dieser Gruppen bringt den Vorteil einer Erweiterung des Grund-tfrennweitenbereichs im unteren und/oder oberen Teil. Es ist somit möglich, den Brennweitenbereich bei einem Verhältnis von beispielsweise 1:6 auf 1:15,5 auszudehnen.

Hit der Erfindung ist ein Zwei- bzw. Dreibereichs-Objektiv geschaffen worden, das eine Erweiterung des Grund-Brennweiteribereichs mit relativ geringem optischem Aufwand zulässt, wobei eine gute Äbbildungsleistung über die Brennweitenbereiche N, W und/oder T gewährleistet ist.

Zweckmässigerweise werden die Objektive mit Rasten ausgerüstet, so dass der Benutzer weiss, wann die Vorsatzlinsen aufzusetzen bzw. abzunehmen sind. Zur Übersichtlichkeit kann es von Vorteil sein, die unterschiedlichen Brennweitenbereiche farbig auszulegen

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oder durch Markierungsstriche zu kennzeichnen.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Bereiche der einzelnen Brennweitenbereiche und die Brechkraftsfolge der einzelnen optischen l/irkungsgruppen beschränkt. Diese wurden ausgev/ählt, da es sich bei dem Grund-Brennweitenbereich um ein Objektiv mit einem mittleren Vergrösserungsfaktor von 1:6 handelt und auch die angegebene Brechkraftsfolge, sowie die zur Verschiebung ausgewählten optischen V.'irkungsgruppen bei einer Grosszahl von Objektiven mit veränderbarer Brennweite angewandt werden.

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Claims

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Patentansprüche

• I, Objektiv mit veränderbarer Brennweite, das aus einem Relaissystem und einem diesem vorgesetzten Varioteil besteht, der aus feststehenden und mindestens zwei verschiebbar angeordneten optischen ^!'irkungsgruppen zusammengesetzt ist, deren Verschiebung zur Änderung der brennweite und zur Konstanthaltung des Sildortes dient, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbar angeordneten optischen l-irkungsgruppen (2 und 3 bzw. 2* und 3¹) für einen ersten Brennweitenbereich(M) voneinander unterschiedliche vorbestimmte Wegstrecken zurücklegen und dass bei Vorsetzen einer Vorsatzlinse bzw. eines Vorsatzgliedes (lö, 10* bzw. 11, 11*) vor den Varioteil (l bzw. I") bei bestimmten Ausgangsstellungen die verschiebbar angeordneten optischen VJirkungsgruppen (2 und 3 bzw» 2* und 3¹) für v/eitere Brennweitenbereiche ('.I, T) andere, ebenfalls voneinander unterschiedliche, vorbestimmte Hegstrecken zurücklegen.
2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zur Erweiterung des unteren Brennweitenbereichs die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen (2 und 3 bzw. 2' und 3') in der Stellung der kleinsten Brennweite des ersten Brennweitenbereichs (Κ) befinden und dass die vor dem Varioteil (l bzw. Ϊ¹) vorgesetzte Vorsatzlinse (IG, 10*) negative Brechkraft aufweist.

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3. Objektiv nach /,nspruch 1, d c d υ r c ή gekennzeichnet, dcss sich zur Erv/eiterung des oberen Lsrennv/eitenboreiciis die verschiebbar angeordneten optischen t/irkungsgruppen (2 und 3 bzw. 2¹ und 3¹) in der Stellung der grössten Brennweite des ersten Brennweiten— bereichs (ti) befinden und dass die vor den Varioteil (ϊ bzw. i¹) voroeseizte Vorsatzlinse (ll, H^r) positive Brechkraft aufweist.
4. Objektiv nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste und dritte optische V/irkuncsgruppe (l und. 3) positive, die zweite und vierte optische V/irkungsgruppe (2 und 4) negative und dGs relaissystem (a) positive Lirechkraft aufv/eisen.
5. Objektiv nach einem der ..nspruche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und vierte optische liirkunc,sgruppe (l¹ und 4¹) positive, die zweite und dritte optische V/irkungsgruppe (2¹ und 3*) negative und das Relaissystem (R¹) positive Brechkraft aufv/eisen.
6. Objektiv noch einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernuncfseinstellung durch Verschieben der ersten optischen Vürkungsgruppe (l bzw. I¹) oder Teilen davon erfolgt und für die waheinsteilung die zweite oder dritte optische Wirkungsgruppe (fi oder S bzw. 2* oder 2·') oder beide gemeinsam zus-Mtrrlich verschoben werden.

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7. Objektiv nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzlinse bzw. das Vorsatzglied (lü, 10* bzw. 11, U¹) eine Einzellinse oder ein Verbundglied ist oder aus mehreren luftgetrennten Linsen besteht.
ΰ. Objektiv nach Anspruch £., dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzlinse (lü, Iu¹) eine lirechkraft zwischen etwa - 10 und - 20 Dioptrien aufweist.
9. Objektiv nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzlinse (li, H¹} eine Jrechkraft zwischen etwa C,5 und 5 Ldoptrien aufweist.

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