DE2925355C2 - - Google Patents

Description

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

Ein solches Varioobjektiv ist bekannt (DE-OS 23 56 331). Bei diesem bekannten Varioobjektiv wird die Brennweite innerhalb eines Brennweiteneinstellbereichs dadurch verstellt, daß der Variator und der Kompensator relativ zueinander längs der optischen Achse bewegt werden, wozu der Variator einer ihm zugeordneten Bewegungsbahn folgt und der Kompensator einer letzterem zugewandten Bewegungsbahn folgt. Bei diesem bekannten Varioobjektiv ist zusätzlich vorgesehen, daß der Kompensator längs der optischen Achse relativ zu den anderen Linsengruppen bewegbar ist, um auf diese Weise den Entfernungseinstellbereich bis in den Makrobereich zu erweitern. Durch diese zusätzliche Bewegungsmöglichkeit für den Kompensator wird die Brennweite des Varioobjektivs allenfalls geringfügig geändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Varioobjektiv dahingehend zu verbessern, daß es einen vergleichsweise großen Brennweiteneinstellbereich aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Varioobjektiv gemäß dem Patentanspruch gelöst. Wenn - ausgehend von einem Zustand, bei dem der Kompensator während der Brennweitenverstellung der ersten Bewegungsbahn folgt, - die Fokussierlinsengruppe und der Variator als eine Einheit verschoben werden und außerdem die Bewegung des Kompensators derart verändert wird, daß diese einer zweiten, von der ersten Bewegungsbahn verschiedenen Bewegungsbahn folgt, so kann dadurch der Brennweiteneinstellbereich des Varioobjektivs derart geändert werden, daß eine der Grenzen des geänderten Brennweiteneinstellbereichs jenseits der vergleichbaren Grenze des ursprünglichen Brennweiteneinstellbereichs liegt. Dies heißt mit anderen Worten, daß im zweiten Brennweiteneinstellbereich Werte der Brennweite einstellbar sind, die im ersten Brennweiteneinstellbereich nicht erreichbar sind. Auf diese Weise ist insgesamt eine Vergrößerung des Brennweiteneinstellbereichs erzielt.

Bei der Erfindung ist ausgenutzt, daß es für den Kompensator mehrere theoretisch mögliche Bewegungsbahnen gibt, die gewährleisten, daß bei einer Brennweitenänderung die Bildebene in konstanter Lage gehalten wird. Daß es mehrere theoretisch mögliche Bewegungsbahnen gibt, ist an sich bekannt durch die US-PS 39 72 591, auf die weiter unten noch ausführlicher eingegangen werden wird.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Bewegungsbahnen der Linsengruppen eines zum Stand der Technik gehörenden Varioobjektivs;

Fig. 2 die Bewegungsbahnen des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen, aus dem zum Stand der Technik gehörenden abgeleiteten Varioobjektivs;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Varioobjektivs, der insbesondere dessen Fassung zeigt;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von Elementen der Fassung gemäß Fig. 3; und

Fig. 5 eine Ansicht eines Elementes der Fassung gemäß Fig. 3.

Vor der Erläuterung des Ausführungsbeispiels der Erfindung werden noch einige Ausführungen zum Stand der Technik gemacht. Als Beispiel hierfür dient das Varioobjektiv gemäß Ausführungsbeispiel 1 der US-PS 39 72 591. Die Daten dieses Varioobjektivs werden später angegeben.

Fig. 1 zeigt die von jeder Linsengruppe dieses bekannten Varioobjektivs während der Veränderung der Brennweite eingenommenen Positionen. In der Zeichnung repräsentiert I eine Fokussierlinsengruppe mit positiver Brechkraft, II eine erste bewegbare Linsengruppe mit negativer Brechkraft, die üblicherweise als Variator bezeichnet wird, III eine zweite bewegbare Linsengruppe mit positiver Brechkraft, die üblicherweise als Kompensator bezeichnet wird, und IV eine Relaislinsengruppe.

l₁ repräsentiert die lineare Bewegungsbahn der ersten bewegbaren Linsengruppe II. l₂ repräsentiert die nichtlineare Bewegungsbahn der zweiten bewegbaren Linsengruppe III. Die Funktion der ersten bewegbaren Linsengruppe II besteht im wesentlichen darin, die Brennweite zu variieren; die der zweiten bewegbaren Linsengruppe III im wesentlichen darin, die Abweichungen der Bildebene zu kompensieren.

Die rechts der vertikalen Linie - diese Linie entspricht der Position der Relaislinsengruppe IV - angegebenen Zahlen geben die Brennweiten an den Endpositionen, nämlich der Weitwinkelstellung und Telestellung, sowie an zwei zwischen diesen Endpositionen liegenden Stellen wieder. Hierbei ist die Brennweite durch gleichzeitige Bewegung der ersten und zweiten bewegbaren Linsengruppe II und III von 7,238 mm bis 68,79 mm variierbar. Im Falle dieses Varioobjektivs gilt entsprechend den Aussagen in der vorstehend genannten Patentschrift, daß die Linsengruppe III zur Kompensation der Bildebenenabweichung zwei theoretisch möglichen Bewegungsbahnen folgen kann, wobei es zweckmäßig ist, die Linsengruppe III zunächst entlang eines Abschnitts der einen und dann entlang eines Abschnitts der anderen theoretisch möglichen Bewegungsbahn zu bewegen, damit auch die Linsengruppe III Teil hat an der Veränderung der Brennweite, und zwar über den gesamten Brennweiteneinstellbereich. Dem entspricht die Bewegungsbahn l₂ sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, daß durch Veränderung der Bewegungsbahn der Linsengruppe III der Brennweiteneinstellbereich verändert werden kann, wenn zugleich die Bewegungsbahn der Linsengruppe II verschoben wird, ohne ihren Verlauf zu verändern. Wenn in Fig. 2, die für das Ausführungsbeispiel der Erfindung gilt, die Fokussierlinsengruppe I und die erste bewegbare Linsengruppe II nach vorne bewegt werden, wobei der Abstand zwischen den Linsengruppen I und II unverändert bleibt, ist eine zweite Bewegungsbahn für die zweite bewegbare Linsengruppe III zur Änderung der Brennweite ohne Veränderung der Lage der Bildebene auch dann realisierbar, wenn die Brechkraft jeder Linsengruppe, die Form bzw. der Verlauf der Bewegungsbahn der ersten bewegbaren Linsengruppe II und die Position der Relaislinsengruppe IV unverändert bleiben. In Fig. 2 geben die Bezugszeichen I′ und II′ die Positionen der Linsengruppen I und II nach der zur Änderung des Brennweiteneinstellbereichs erfolgten Verschiebung wieder. Mit dem Bezugszeichen l₁, ist die durch diese Verschiebung der Linsengruppe II und ihrer Bewegungsbahn l₁ erhaltene Bewegungsbahn bezeichnet. Die Bezugszeichen S und t geben zweiten Bewegungsbahnen der Linsengruppe III wieder. Diese Kurven sind so festgelegt, daß das infolge der Verschiebung der Linsengruppen I und II bewegte Zwischenbild des Objektes in die unveränderte Bildebene abgebildet wird. Die Position für die Fokussierlinsengruppe I und die Bewegungsbahn für die erste bewegbare Linsengruppe II nach der Verschiebung werden dadurch erhalten, daß diese Linsengruppen um 5,95 mm vorgeschoben werden. Bei einer Bewegung gemäß der zweiten Bewegungsbahn S ist der Brennweiteneinstellbereich in Richtung zu größeren Brennweiten verschoben, wobei sich die Brennweite im Bereich von 26,6 mm bis 82,9 mm ändert. Im Falle der zweiten Bewegungsbahn t ist der Brennweiteneinstellbereich zu kürzeren Brennweiten verschoben, wobei sich die Brennweite von 6,5 mm bis 31,5 mm ändert.

Demgemäß kann der Brennweiteneinstellbereich dadurch geändert werden, daß gleichzeitig die Fokussierlinsengruppe I und die erste bewegbare Linsengruppe II nach vorne bewegt sowie die zweite bewegbare Linsengruppe III längs der zweiten Bewegungsbahn S oder t bewegt wird.

Die numerischen Angaben über die Brennweite im oben wiedergegebenen Beispiel beziehen sich auf eine Verschiebung von 5,95 mm. Eine größere Verschiebung wird hauptsächlich durch mechanische Behinderung zwischen der zweiten bewegbaren Linsengruppe III und der Relaislinsengruppe IV in der Weitwinkelstellung begrenzt. Demgemäß würde eine Beseitigung dieser Begrenzung eine Vergrößerung der Verschiebung ermöglichen, so daß auch die Änderung des Brennweiteneinstellbereichs vergrößert werden könnte.

Im folgenden werden die Daten für das aus der US-PS 39 72 591, Ausführungsbeispiel 1, bekannte Varioobjektiv angegeben. Dieses Varioobjektiv dient zugleich als Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei sind
ri: Krümmungsradius der Linsenoberfläche,
di: Dicke der Linse oder des Luftspaltes,
ni: Brechungsindex, und
νi: Abbesche Zahl.

Brennweite: 7,238 bis 68,79 mm
Brennweiteneinstellverhältnis: 9,504
Bildfeld: 54,2° bis 5,8°

Tabelle

Veränderliche Abstände im ersten Brennweiteneinstellbereich mit den Bewegungsbahnen l₁ und l₂

Hierbei stehen r₁ bis r₆ für die Fokussierlinsengruppe I, r₇ bis r₁₁ für die erste bewegbare Linsengruppe II, r₁₂ bis r₁₆ für die zweite bewegbare Linsengruppe III, r₁₇ bis r₃₃ für die Relaislinsengruppe IV und r₂₀ und r₂₁ für einen Strahlaufteiler zur Abspaltung des Sucherstrahlenbündels.

In Fig. 3 ist ein Beispiel für eine Fassung des Varioobjektivs gezeigt. Die Bezugszeichen I, II, III und IV bezeichnen die Fokussierlinsengruppe, die erste bewegbare Linsengruppe, die zweite bewegbare Linsengruppe und die Relaislinsengruppe in der oben wiedergegebenen Reihenfolge. Gemäß Fig. 3 ist eine ortsfeste Linsenfassung 10 mit dem Kamerakörper verbunden. Eine Linsenfassung 11 ist längs der optischen Achse beweglich angeordnet, wobei Außenabschnitte 11a und 11b der beweglichen Linsenfassung 11 in Gleiteingriff mit Innenabschnitten 10a und 10b der ortsfesten Linsenfassung 10 stehen. Die Fokussierlinsengruppe I ist in einer Fokussierlinsenfassung 12 befestigt. Ein an einem Teil der Fokussierlinsenfassung angeformter Gewindeabschnitt 12a steht in Eingriff mit einem Gewindeabschnitt 11c, der an der beweglichen Linsenfassung 11 angeformt ist. Hierdurch ist eine Entfernungseinstellung durch Drehung der Fokussierlinsenfassung 12 möglich.

Ferner ist ein Führungszylinder 13 mit darin ausgeformtem linearen Führungsschlitz 13a vorgesehen. Durch diesen wird die translatorische Bewegung der ersten bewegbaren Linsengruppe II geführt. Der Führungszylinder 13 steht in Eingriff mit der beweglichen Linsenfassung 11 derart, daß er um die optische Achse drehbar ist.

Ein erster Führungsstift 35 steht in Eingriff mit der ersten beweglichen Linsengruppe II sowie mit dem Führungsschlitz 13a und einem geraden Führungsschlitz 11d, welcher in der beweglichen Linsenfassung 11 vorgesehen und parallel zur optischen Achse ausgerichtet ist.

Ein innerer Führungszylinder 14 und ein äußerer Führungszylinder 15 bilden gemeinsam einen kombinierten Führungszylinder. Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung des kombinierten Führungszylinders 14, 15. Die beiden Führungszylinder 14 und 15 stehen miteinander derart in Gleiteingriff, daß sie aufeinander verschiebbar sind. Der innere Führungszylinder 14 weist eine Führungsnut 16 in Richtung der optischen Achse auf. In die Führungsnut 16 greift eine an der Innenseite des äußeren Führungszylinders angeformte Nase 17 ein. Hierdurch ist der äußere Führungszylinder 15 in Richtung der optischen Achse auf dem inneren Führungszylinder 14 verschiebbar, wobei beide Führungszylinder 14 und 15 als Einheit um die optische Achse drehbar sind.

Ferner sind zwei Führungsöffnungen 18 und 19 vorgesehen. Eine gekrümmte Seitenwand 18a in der Führungsöffnung 18 bildet gemeinsam mit einer gekrümmten Seitenwand 19a in der Führungsöffnung 19 einen nicht-linearen Führungsschlitz, welcher der Bewegungsbahn l₂ gemäß Fig. 2 entspricht. Eine gekrümmte Seitenwand 18b bildet gemeinsam mit einer gekrümmten Seitenwand 19b einen Führungsschlitz, der der Bewegungsbahn S entspricht.

Ein Vorsprung 20 zur Bewegung des äußeren Führungszylinders 15 ist in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene vorgesehen und an der Seitenwand des äußeren Führungszylinders 15 angeordnet.

Ein zweiter Führungsstift 21 ist mit der zweiten bewegbaren Linsengruppe III verbunden. Er steht in Eingriff mit dem aus den Führungsöffnungen 18 und 19 gebildeten Führungsschlitz und einem geraden Führungsschlitz 10c. Der gerade Führungsschlitz 10c ist in der ortsfesten Linsenfassung 10 vorgesehen und parallel zur optischen Achse ausgerichtet.

Nachfolgend wird eine Einrichtung erläutert, mittels welcher der bewegliche Führungszylinder 11 und der äußere Führungszylinder 15 jeweils um einen bestimmten vorgegebenen Betrag bewegbar sind, um hierdurch die Linsengruppen I und II um einen vorgegebenen Betrag vorzuschieben und die Linsengruppe III längs der zweiten Bewegungsbahn zu bewegen.

Ein Antriebsstift 22 dient zur Bewegung des äußeren Führungszylinders 15. Der Antriebsstift weist an seinem einen Ende eine Nut auf, die in einer zur optischen Achse vertikalen Ebene liegt. In diese Nut greift der Vorsprung 20 des äußeren Führungszylinders 15 ein. Bei einer translatorischen Bewegung des Antriebsstiftes 22 in Richtung der optischen Achse wird auch der äußere Führungszylinder 15 in dieser Richtung bewegt. Gleichzeitig ist der äußere Führungszylinder 15 frei um die optische Achse drehbar. An der beweglichen Linsenfassung 11 ist ein Vorschubstift 23 befestigt. Ein Stellring 24 dient zur Änderung des Brennweiteneinstellbereiches. Am Stellring 24 ist ein Führungszylinder 25 mit Führungsschlitzen 25a und 25b vorgesehen. Hierdurch sind die translatorischen Bewegungen der beweglichen Linsenfassung 11 und des äußeren Führungszylinders 15 steuerbar. Der Antriebsstift 22 und der Vorschubstift 23 greifen in einen geraden Führungsschlitz 10d ein. Der gerade Führungsschlitz 10d ist in der ortsfesten Linsenfassung 10 vorgesehen und parallel zur optischen Achse ausgerichtet. Demgemäß führt eine Drehung des Stellringes 24 um einen gewissen vorgegebenen Betrag - bis zu einem Anschlag - dazu, daß die Linsengruppen I und II um einen vorgegebenen Betrag vorgeschoben werden. Gleichzeitig wird hierbei die Linsengruppe III um einen vorgegebenen Betrag derart bewegt, daß sie der zweiten Bewegungsbahn folgt.

Nachstehend wird eine Einrichtung zum Drehen des Führungszylinders 13 und des aus den Zylindern 14 und 15 bestehenden kombinierten Zylinders erläutert. Am Führungszylinder 13 ist ein großes Zahnrad 26 befestigt, das in Eingriff mit einem Antriebszahnrad 27 steht. Ein Lager 28 für das Antriebszahnrad 27 ist an der beweglichen Linsenfassung 11 mittels eines Verbindungsteiles 29 befestigt. Fig. 5 ist eine Draufsicht auf das Antriebszahnrad. Gemäß dieser Figur weist das Antriebszahnrad 27 ein Rundloch 27a auf, welches mit einer Drehwelle 30 in Eingriff steht. Ferner ist eine Keilnut 27b vorgesehen. Die Drehwelle 30 wird von einem Antrieb 31 angetrieben. Sie weist eine Feder 30a auf, welche in Eingriff mit der Keilnut 27b des Antriebszahnrades 27 steht. Der Eingriff zwischen der Drehwelle 30 und dem Antriebszahnrad 27 ist so ausgebildet, daß eine Drehung der Antriebswelle 30 zu einer Drehung des Antriebszahnrades 27 führt, wobei das Antriebszahnrad 27 in Richtung der optischen Achse mit der beweglichen Linsenfassung 11 verschiebbar ist. Ein großes Zahnrad 32 treibt die Führungszylinder 14 und 15 an; es steht in Eingriff mit einem Antriebsritzel 33, das an der Drehwelle 30 befestigt ist.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des geschilderten Ausführungsbeispiels erläutert. Zunächst wird die Fokussierlinsenfassung 12 gedreht, um die Linsengruppe I in die richtige Position zu bringen und das gewünschte Objekt scharf abzubilden.

Danach wird der Antrieb 31 in Betrieb gesetzt, um das Antriebszahnrad 27 und das Antriebsritzel 33 derart zu drehen, daß die großen Zahnräder 26 und 32 so gedreht werden, daß der Führungszylinder 13 und der kombinierte Führungszylinder aus den Führungszylindern 14 und 15 gedreht werden. Daraufhin werden die von den Führungsschlitzen 13a und 18a gesteuerten ersten und zweiten Führungsstifte 35 und 31 in den geraden Führungsnuten 11d und 10c bewegt, um die Linsengruppen II und III längs den Bewegungsbahnen l₁ und l₂ zu bewegen und dadurch eine Veränderung der Brennweite herbeizuführen.

Um ferner den Brennweiteneinstellbereich verändern zu können, wird der Stellring 24 gedreht. Hierdurch werden der Antriebsstift 22 und der Vorschubstift 23 in Richtung des Objektes vorgeschoben, wobei der gerade Führungsschlitz 10d und die Führungsschlitze 25a und 25b den Betrag der translatorischen Bewegung steuern. Daraufhin wird der mit dem Antriebsstift 22 in Eingriff stehende äußere Führungszylinder 15 gegen das Objekt bewegt. Gleichzeitig wird der Führungsstift 21 der Linsengruppe III gegen das Objekt bewegt, und zwar solange, bis der Führungsstift 21 zwischen den gekrümmten Seitenwänden 18b und 19b eingreift. Der Vorschubstift 23 erteilt der beweglichen Linsenfassung 11 eine translatorische Bewegung vorgegebener Größe in Richtung des Objektes. Hierbei wird das Antriebszahnrad 27 längs der Drehwelle 30 verschoben.

Beim Start des Antriebs 31 werden der Führungszylinder 13 und der kombinierte Führungszylinder aus den Führungszylindern 14 und 15 gedreht, so daß die Linsengruppe II eine translatorische Bewegung längs der Bewegungsbahn l₁′ und die Linsengruppe III eine translatorische Bewegung längs der Bewegungsbahn S ausführen. Hierdurch wird der Brennweiteneinstellbereich versetzt bzw. verändert.

Falls das von der zweiten bewegbaren Linsengruppe III ausgehende Strahlenbündel so gebündelt werden kann, daß der Abstand zur Bildebene lang genug ist, kann auf die Relaislinsengruppe IV verzichtet werden.

Ferner ist es möglich, die Fokussierlinsengruppe I in einen feststehenden und einen beweglichen Teil derart aufzuteilen, daß die Strahlenbündelung durch Bewegung des bewegbaren Teiles vorgenommen wird. Dabei wird allerdings die Bewegungsbahn der zweiten bewegbaren Linsengruppe III etwas komplizierter.

Claims (1)

1. Varioobjektiv, mit einer Fokussierlinsengruppe, mit einem Variator und einem Kompensator, die zur Brennweitenverstellung relativ zueinander längs der optischen Achse bewegbar sind, wobei der Kompensator längs einer ersten Bewegungsbahn verstellbar ist und zusätzlich relativ zu den anderen Linsengruppen längs der optischen Achse bewegbar ist, und mit einer die Linsengruppen tragenden Objektivfassung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Brennweiteneinstellbereichs des weiteren die Fokussierlinsengruppe (I) und der Variator (II) als eine Einheit entlang der optischen Achse bewegbar sind und daß der Kompensator (III) derart entlang der optischen Achse bewegbar ist, daß er bei geändertem Brennweiteneinstellbereich einer zweiten, zur ersten Bewegungsbahn (l₂) unterschiedlichen Bewegungsbahn (S oder t) folgt.