DE4201169C2

DE4201169C2 - Objektiv mit mehreren Linsengruppen

Info

Publication number: DE4201169C2
Application number: DE4201169A
Authority: DE
Inventors: Sachio Hasushita; Shuji Yoneyama; Koichi Maruyama; Takayuki Ito
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2012-01-18
Also published as: DE4201169A1; US5642223A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Objektiv mit mehreren Linsengruppen, von denen mindestens eine Linsengruppe um ein auf ihrer optischen Achse liegendes Kippzentrum kippbar ist. Ein solches Objektiv wird in einer Kamera verwendet und fokussiert Licht auf eine Bildebene, die bezüglich einer Hauptstrahlachse, d. h. einer zum Mittelpunkt einer Bildebene wie bei spielsweise eines fotografischen Filmes senkrechten optischen Achse geneigt ist.

Beim Aufnehmen von Bildern mit einer herkömmlichen Kamera wird eine Schwing- und Kippbewegung ausgeführt, um das Bild eines aufzunehmenden Objektes scharf einzu stellen, das bezüglich einer zur Hauptstrahlachse senk rechten Ebene geneigt ist. Der Schwing- und Kippvorgang ist ausgeführt, sobald sich die Verlängerung einer Objektebene, die Verlängerung einer zur optischen Achse des Linsen systems, einschließlich eines Hauptpunktes derselben senkrechten Ebene und eine Verlängerung der Ebene des fotografischen Filmes in einer einzigen Linie schneiden (Scheimpflug-Bedingung). Um infolgedessen die Schwing- und Kippbewegungen in einer Kamera auszuführen, in der die Filmebene gegenüber dem Kameragehäuse festliegt, wie beispielsweise in einer einäugigen Spiegel reflexkamera, muß man entweder den Neigungswinkel des Linsensystems einstellen, das gegenüber der Haupt strahlachse beweglich oder neigbar ist, oder man muß die Richtung des Kameragehäuses bezüglich des aufzunehmen den Objektes verändern, um so den Winkel der Haupt strahlachse bezüglich des Objektes einzustellen. Es ist zu bemerken, daß im allgemeinen die Ausdrücke "Schwingen" und "Kippen" die Neigungen des Linsensystems in seitlicher Richtung (rechts und links) bzw. in vertikaler Richtung bezeichnen sollen. Der Ausdruck "Kippen", wie er hier in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, soll aber Neigungen sowohl in seitlicher als auch in vertikaler Richtung bezeichnen. In der vorliegenden Erfindung ist nämlich die Neigungsrichtung des Linsensystem nicht auf eine bestimmte Richtung beschränkt.

Objektive mit Kippfunktionen sind bekannt. So zeigt die AT-PS 283 771 ein Objektiv mit mehreren Linsengruppen, von denen eine Linsengruppe relativ zur optischen Achse um ein auf dieser liegendes Kippzentrum kippbar ist. Die DE 28 55 496 A1 zeigt ein Objektiv, das insgesamt um ein Kippzentrum relativ zur optischen Achse kippbar ist.

Bei den bekannten neigbaren oder kippbaren Objektiven bewirkt die Neigung des Linsensystems, daß das Objektbild auf der Filmebene bewegt wird. Infolgedessen muß man die Position des Filmes während der Scharfeinstellung bewegen und einstellen, um das Objektbild auf einer vorbestimmten Stelle des Filmes aufgrund des Schwing- und Kippvorganges aufnehmen zu können (sog. Rückwärts fokussierung). Daher muß man zwei verschiedene Einstellungen bezüglich des Mittelpunktes des Objektbildes und bezüglich der Scharfeinstellung des Linsensystems auf das gekippte Objekt vornehmen. Infolgedessen wird der Fotograf durch diese Einstellungen von dem eigentlichen Aufnahme vorgang abgelenkt. Unterbleibt die Rückwärtsfokussierung, so muß bei einem Schwing- und Kippvorgang das Bildformat größer als normalerweise erforderlich bemessen sein.

Ferner kann bei einer herkömmlichen Kamera der Schwing- und Kippvorgang nur für ein Linsensystem mit einer festen Brennweite ausgeführt werden. Es gibt nämlich noch kein Varioobjektiv mit veränderlicher Brennweite, bei dem der Schwing- und Kippvorgang ausgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv anzugeben, in dem kein Auswandern des Objektbildes aus dem Zentrum der Bildebene erfolgt, selbst wenn ein Kippvorgang in dem Linsensystem ausgeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Objektiv gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Demgemäß ist ein durch das Kippen verursachtes Auswandern des von dem Objektiv erzeugten Objektbildes aus dem Zentrum der Bildebene durch eine Lage des Kippzentrums kompensierbar, für die folgende Beziehung erfüllt ist:

L2/L1 = mT

wobei mT den Abbildungsmaßstab der kippbaren Linsen gruppe, L1 den auf die optische Achse des Objektivs projizierten Abstand zwischen dem Kippzentrum und dem ersten Hauptpunkt der kippbaren Linsengruppe, und L2 den auf die optische Achse des Objektivs projizierten Abstand zwischen dem Kippzentrum und dem zweiten Hauptpunkt der kippbaren Linsengruppe bezeichnen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann das Kipplinsensystem als Adapterlinsensystem aus geführt werden, das lösbar hinter ein vorhandenes Haupt linsensystem gesetzt werden kann. Damit erhält man ein Kipplinsensystem, das an ein vorhandenes Linsensystem angebracht werden kann, um eine einfache Schwenk- und Kippbewegung an dem Gesamt system ausführen zu können.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Objektiv vorgeschlagen, das mindestens eine Linsengruppe mit veränderlicher Brechkraft enthält, der die kippbare Linsengruppe mit variabler Brechkraft vorgeordnet ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei der kippbaren Linsen gruppe um die Linsengruppe, die dem aufzunehmenden Objekt am nächsten gelegen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die kippbare Linsengruppe um ihren zweiten Hauptpunkt kippbar.

Mit der vorstehenden Lösung erhält man nicht nur ein Varioobjektiv mit einer kippbaren Linsengruppe, sondern man kann auch erreichen, daß die Abweichung des Mittelpunktes eines Objektbildes von der Hauptstrahl achse selbst während einer Brennweitenveränderung des Vario objektivs vermieden wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Objektivs mit Einzellinsen und konstanter Brennweite gemäß der vor liegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kipplinsensystems zur Erläuterung, wie das Kippzentrum bestimmt wird, um welches eine Linse verschwenkt werden kann,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Linsensystems gemäß einer ersten Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Er läuterung, wie ein Kippzentrum P in Fig. 3 bestimmt werden kann,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Adapterlinsensystems gemäß der vor liegenden Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines auf dem System gemäß Fig. 5 basierenden Linsensystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Berechnungsergebnisse der Kippwinkel des in Fig. 6 dargestellten Linsensystems,

Fig. 8a und 8b schematische Ansichten eines Systems dünner Linsen angewandt auf ein Vario objektiv bei kurzer bzw. langer Brennweite,

Fig. 9 eine schematische Darstellung des in den Fig. 8a und 8b gezeigten Systems dünner Linsen zur Erläuterung, wie das Kippzentrum bestimmt werden kann, um welches die Linse verschwenkt werden kann,

Fig. 10a und 10b schematische Darstellungen eines Systems dünner Linsen angewandt auf ein Varioobjektiv bei kurzer bzw. langer Brennweite gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 eine Darstellung eines Systems dicker Linsen ähnlich der Darstellung in Fig. 9,

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Systems dicker Linsen gemäß Fig. 11 zur Erläuterung, wie das Kippzentrum bestimmt werden kann, um welches die Linse verschwenkbar ist, und

Fig. 13a und 13b schematische Ansichten eines herkömm lichen Systems dünner Linsen zum Ver gleich mit dem in den Fig. 8a und 8b dargestellten Linsensystem.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt auf ein Objektiv mit fester Brennweite.

In Fig. 1 bezeichnet "O" und "Fp" ein aufzunehmendes Objekt bzw. eine Bildebene wie beispielsweise einen Film, auf dem das Objekt O abgebildet werden soll. Das Linsensystem umfaßt eine Frontlinsengruppe A, die ent lang der optischen Achse des Objektivs, also der Hauptstrahlachse X, zur Scharfeinstellung ver stellbar ist, eine Kipplinsengruppe T mit einer optischen Achse XT, die gegenüber der Hauptstrahlachse X geneigt werden kann, und eine rückwärtige Linsengruppe B zum Bündeln des von dem Objekt herrührenden Lichtes auf der Bildebene Fp. Bei diesem Linsensystem wird ein erstes von der Frontlinsengruppe A erzeugtes Bild IA des Objektes O auf der Bildebene Fp in ein zweites Bild IT mit vorgegebenem Abbildungsmaßstab durch die Kipplinsengruppe T umgeformt. Das zweite Bild IT wird dann durch die rückwärtige Linsengruppe B auf die Bild ebene Fp als Objektbild I fokussiert. Die Kipplinsen gruppe T hat einen ersten und einen zweiten Hauptpunkt H1 bzw. H2 und ist um einen Punkt P auf der optischen Achse XT in vertikaler Richtung verschwenkbar (die Richtung der Neigung der Kipplinsengruppe T ist praktisch nicht auf die vertikale Richtung beschränkt und kann jede beliebige Richtung sein, wie dies oben er wähnt wurde). Das Verschwenken der Kipplinsengruppe T dient dazu, um wahlweise den Neigungswinkel θ der optischen Achse XT der Kipplinsengruppe T bezüglich der Hauptstrahlachse X zu ändern.

Für das so aufgebaute Kipplinsensystem werden nun im folgenden die Bedingungen diskutiert, die erfüllt sein müssen, um eine mögliche Abweichung des Bildes I von der Hauptstrahlachse X zu eliminieren.

Für das Folgende wird angenommen, daß die paraxialen Strahlneigungswinkel des auf die Linsengruppen A, T und B einfallenden und von diesen ausgehenden Lichtes mit β0, β1, β2 bzw. β3 in der von vorne gezählten Reihenfolge be zeichnet werden. Wenn gemäß der Darstellung in Fig. 2 sich die Kipplinsengruppe T um den Winkel θ um das Kippzentrum P dreht, werden der erste und der zweite Hauptpunkt H1 und H2 nach H1′ bzw. H2′ bewegt. Die auf die Hauptstrahlachse projizierten Abstände des Kippzentrums P von dem ersten und dem zweiten Hauptpunkt H1 und H2 sind mit L1 und L2 bezeichnet. Infolgedessen wird das am vorderen Scharfstellpunkt FA der Frontlinsengruppe A erzeugte Bild IA durch die Kipplinsengruppe T an dem Scharfstellpunkt FT als Bild IT erzeugt. Die Höhe (Entfernung) h1 des Punktes H1′ von dem Punkt H1 ist gleich L1 · θ (h1 = L1 · θ). In gleicher Weise ist die Höhe (Entfernung) h2 des Punktes H2′ von dem Punkt H2 gleich L2 · θ (h2 = L2 · θ). Die Abweichung (Höhe) Δh2 des Bildes IT, die durch die Verschiebung (= Höhe h1) des Hauptpunktes h1 nach dem Punkt H1′ verursacht wird, wird durch Δh2 = mT h1 gegeben, wobei mT den Abbildungsmaßstab durch die Kipplinsengruppe T bezeichnet und durch mT = β1/β2 wiedergegeben wird. Somit wird die seitliche Abweichung y des Bildes IT von der Hauptstrahlachse X durch y=h2-Δh2 gegeben. Es gilt nämlich y = L2 · θ - mT · L1 · θ.

Wenn y=0, kann die seitliche Abweichung des Bildes I eliminiert werden. Um nämlich die seitliche Abweichung des Bildes I eliminieren zu können, muß L2/L1 = mT gelten.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer konkreten Anordnung des Kipplinsensystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Kipplinsensystem gemäß Fig. 3 umfaßt zwei Linsengruppen (Frontlinsengruppe und Kipplinsengruppe) A bzw. T ohne eine rückwärtige Linsengruppe B wie bei dem System gemäß Fig. 1. Die Frontlinsengruppe A ist eine Fokussierungs linsengruppe und umfaßt drei positive Linsen und zwei negative Linsen in Kombination. Diese Linsengruppe ist in Richtung der optischen Achse zur Scharfeinstellung und Fokussierung des Objektbildes I auf der Bild ebene Fp verstellbar. Ferner umfaßt die Kipplinsengruppe T, die hinter der Frontlinsengruppe A angeordnet ist, in Kombination zwei positive Linsen und zwei negative Linsen. Sie ist um den Punkt P schwenkbar, um einen Kippwinkel θ zwischen der optischen Achse XT der Kipplinsengruppe T und der Hauptstrahlachse X einstellen zu können.

Im folgenden werden numerische Daten eines Anwendungs beispieles gegeben.

In dem in der Fig. 4 dargestellten Beispiel sind folgende Werte für die Brennweite fA der Frontlinsengruppe A, den Abstand LHA1 des ersten Hauptpunktes HA1 von der ersten Ebene (Frontebene) der Frontlinsengruppe A auf der optischen Achse, den Abstand LHHA zwischen dem ersten Hauptpunkt HA1 und dem zweiten Hauptpunkt HA2 auf der optischen Achse und den Abstand LHA2 des zweiten Hauptpunktes HA2 von der zweiten Ebene (rückwärtige Ebene) der Frontlinsengruppe A folgendermaßen gewählt: fA = 36,0 mm; LHA1 = 1,98 mm; LHHA = 2,65 mm; und LHA2 = 7,77 mm.

Der Abbildungsmaßstab mT der Kipplinsengruppe T, der Abstand LH1 des ersten Hauptpunktes H1 von der ersten Ebene (Frontfläche) der Kipplinsengruppe T auf der optischen Achse, der Abstand LHH zwischen dem ersten Hauptpunkt H1 und dem zweiten Hauptpunkt H2 auf der optischen Achse und der Abstand LH2 des zweiten Haupt punktes H2 von der zweiten Ebene (rückwärtige Fläche) der Kipplinsengruppe T haben die folgenden Werte: mT = 1,75; LH1 = 4,19 mm; LHH = 2,32 mm und LH2 = 1,08 mm.

Der Linsenabstand d zwischen der Rückseite der Front linsengruppe A und der Vorderseite der Kipplinsengruppe T beträgt d = 6,72 mm. Die rückwärtige Brennweite fB des Gesamtsystems erhält man zu fB = 29,24 mm.

Wenn das von der ersten Linsengruppe erzeugte erste Bild IA von der Kipplinsengruppe T als Objektbild I auf die Bildebene Fp fokussiert wird, erhält man aus der oben genannten Bedingung L2/L1 = mT die Beziehung L2/L1 = (L1 + 2,32)/L1 = 1,75, wobei L1 und L2 (mm) die auf die Hauptstrahlachse X projizierten Ab stände des ersten und des zweiten Hauptpunktes H1, H2 der Kipplinsengruppe T von dem Punkt P (Kippzentrum) bezeichnen. Bei diesem Ausführungsbeispiel gilt L2 = L1 + 2,32. Infolgedessen erhält man für L1 den Wert 3,09 mm. Es tritt nämlich keine seitliche Abweichung des Objektbildes I auf, wenn der Punkt P so gewählt wird, daß er in einem Abstand von 3,09 mm vor dem ersten Hauptpunkt H1 liegt. Der Punkt P hat einen Abstand von der ersten Ebene (Frontfläche) der Kipplinsengruppe T, wobei die Entfernung L0 = LH1 - L1 = 1,1 mm beträgt.

Unter Verwendung dieser Daten erhält man für die in Fig. 2 dargestellten Größen folgende Werte:

h1 (Höhe des ersten Hauptpunktes H1) = 3,09 θ;
h2 (Höhe des zweiten Hauptpunktes H2) = 5,41 θ;
Δh2 = 1,75 × 3,09 θ.

Infolgedessen ergibt sich für die seitliche Abweichung y = h2 - Δh2 = L2 · θ - mT · L1 · θ = 5,41 θ - 1,75 × 3,09 θ. Hieraus ergibt sich, daß y = 0.

Infolgedessen wird in einem Kipplinsensystem des darge stellten Ausführungsbeispieles die Kipplinsengruppe T um den Punkt P geschwenkt oder gekippt, um den Winkel θ der optischen Achse XT bezüglich der Hauptstrahlachse X so zu ändern, daß der Winkel der Bildebene Fp bezüglich des Objektes O eingestellt werden kann. Das macht es möglich, das Objektbild I in einer Ebene zu bündeln, die gegenüber der Hauptstrahlachse X auf die Bildebene geneigt ist.

Die seitliche Abweichung y des Objektbildes bezüglich der Hauptstrahlachse X kann praktisch zu Null gemacht werden, indem man die Kipplinsengruppe T um den Punkt P verschwenkt. Es tritt nämlich keine Verschiebung des Objektbildes I auf der Bildebene Fp auf, selbst wenn sich die Kipplinsengruppe T um den Punkt P dreht. Infolge dessen kann das Objektbild in einer vorgegebenen Position auf der Bildebene positioniert werden, ohne die Richtung der Kamera gegenüber dem Objekt zu verän dern. Infolgedessen kann das Objekt auf einfache Weise aufgenommen werden.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung, das in Form eines Adapterlinsensystems AT ausgebildet ist. Das eine kippbare Linsengruppe enthaltende Adapterlinsensystem AT gemäß der vorliegenden Erfindung ist üblicher weise hinter einem Hauptlinsensystem M angeordnet und umfaßt eine stationäre Frontlinsengruppe A1, ein Kipp linsensystem T und ein rückwärtiges stationäres Linsen system B1. Das Kipplinsensystem T ist relativ zur Hauptstrahlachse X verschwenkbar. Bei dieser Anordnung ermöglicht die Drehung (Neigung) des Kipplinsensystems T einen Schwing- und Kippvorgang, ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Bei dem in der Fig. 5 dargestellten optischen System genügen der Neigungs winkel α des Objektes O und der Kippwinkel θ der Kipplinsengruppe T der folgenden Beziehung:

tan α = 1/mM (1-1/mT) tan θ

wobei mM den resultierenden Abbildungsmaßstab des Hauptlinsensystems M und der stationären Frontlinsen gruppe A1, und mT den Abbildungsmaßstab des Kipp linsensystems T bezeichnen. In Fig. 5 bezeichnet "βM" den paraxialen Strahlneigungswinkel des aus dem Hauptlinsen system M austretenden Lichtes.

Fig. 6 zeigt eine gegenüber der Fig. 5 abgewandelte Ausführungsform. In Fig. 6 besteht das gesamte hinter dem Hauptlinsensystem M angeordnete Adapterlinsensystem AT aus der Kipplinsengruppe T. Als Beispiel wurden für die Entfernungen LH1, LHH und LH2 zwischen dem ersten Hauptpunkt H1 des Kipplinsensystems AT und der ersten Ebene desselben, zwischen dem ersten Hauptpuntk H1 und dem zweiten Hauptpunkt H2 und zwischen dem zweiten Hauptpunkt H2 und der Endfläche der Kipplinsengruppe T folgende Werte gewählt: LH1 = 8,22 mm, LHH = 5,66 mm und LH2 = 4,72 mm. Der Abbildungsmaßstab mT des Adapterlinsensystems AT ergibt sich zu mT = 1,735. Somit erhält man aus der Beziehung L2/L1 = mT für L1 = 7,70 mm. Infolgedessen ergibt sich für den Abstand L0 zwischen den Punkten P und der ersten Ebene des Kipplinsen systems AT L0 = 0,52 mm. Daher kann die Abweichung des Objektbildes I, das auf der Bildebene Fp erzeugt wird, im wesentlichen zu Null gemacht werden, wenn die Kipplinsengruppe T sich um den Punkt P dreht, der in einem Abstand L0 = 0,52 mm von der ersten Fläche des Adapterlinsensystems AT auf der Hauptstrahlachse X liegt.

Wenn bei der in der Fig. 6 dargestellten Anordnung des Objektes O um einen Neigungswinkel α bezüglich einer zur Hauptstrahlachse X senkrechten Ebene nach vorne geneigt ist, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, und wenn ange nommen wird, daß die Bildebene Fp in einem Abstand von 2 m, von dem Mittelpunkt des Objektes 0 liegt sowie der Abbildungsmaßstab mM des Hauptlinsensystems M den Wert mM = -0,028 hat, gilt die folgende Beziehung:

tan α = 1/mM(1 - 1/mT) tan θ = (1/mM - 1/m) tan θ

wobei m den resultierenden Abbildungsmaßstab des gesamten Linsensystems, d. h. des Hauptlinsensystems M und des Kipplinsensystems AT bezeichnet.

Wenn also α = 38° und m = -0,048, erhält man θ = 3°. Das heißt, eine Scharfeinstellung wird dann erreicht, wenn die optische Achse XT der Kipplinsengruppe T gegenüber der Hauptstrahlachse X um 3° geneigt ist.

Wie man also der obigen Diskussion entnehmen kann, ist bei der vorliegenden Erfindung mindestens eine einer ersten Linsengruppe folgende Linsengruppe schwenkbar, wobei das Schwenkzentrum, um welches die Kipplinsen gruppe sich dreht, so angeordnet ist, daß die Beziehung L2/L1 = mT erfüllt ist. Daher tritt keine Abweichung des Objektbildes von der Hauptstrahlachse auf, selbst wenn eine Schwing- und Kippbewegung ausgeführt wird. Infolgedessen ist es nicht notwendig, die Kamera zu be wegen, um ein Objektbild auf einer vorgegebenen Position der Bildebene abzubilden. Dies vereinfacht den Aufnahmevorgang während eines Kippvorganges.

Da ferner das Adapterlinsensystem hinter einem Haupt linsensystem angeordnet werden kann, kann eine Kippaufnahme leicht mit einem vorhandenen Linsen system ausgeführt werden.

Da ferner die Scharfeinstellung durch die vor der Kipp linsengruppe angeordnete Linsengruppe erfolgt, ist der Abbildungsmaßstab der Kipplinsengruppe konstant, so daß auch der Dreh- oder Kippmittelpunkt P für jede Objektentfernung festliegt. Dies führt zu einem einfachen Kippmechanismus.

Die Fig. 8 bis 12 zeigen eine Ausführungsform der vor liegenden Erfindung bei Anwendung auf ein Varioobjektiv.

Fig. 8a und 8b zeigen das Varioobjektiv bei kurzer Brennweite bzw. bei langer Brennweite.

Das Variolinsensystem ZL besteht aus zwei Linsengruppen, nämlich einer ersten die Kipplinsengruppe T bildenden Linsengruppe, in welcher die optische Achse XT derselben bezüglich der Hauptstrahlachse X des Zoomlinsensystems ZL geneigt werden kann, und einer zweiten Linsen gruppe, welche eine Linsengruppe V variabler Brechkraft bildet, die entlang der Hauptstrahlachse X verstellbar ist, um die Brennweite des gesamten Variolinsensystems ZL einzustellen und damit die Zoomwirkung zu erreichen.

Alternativ hierzu ist es möglich, die Kipplinsengruppe T so auszubilden und anzuordnen, daß sie in Richtung der optischen Achse X unabhängig von der Linsengruppe V verstellbar ist, um die Zoomwirkung zu erreichen.

Wenn das Objekt O um einen Winkel α bezüglich einer zur Hauptstrahlachse X senkrechten Ebene geneigt ist, wird das Objektbild IT am Brennpunkt FT erzeugt, so daß es parallel zur Bildebene FP ist, wenn die optische Achse XT der Kipplinsengruppe T um einen Winkel θ gegenüber der Hauptstrahlachse X geneigt ist. Gleichzeitig wird die Linsengruppe V entlang der Hauptstrahlachse X verstellt, um das Objektbild IT auf der Bildebene FP mit einer vorgegebenen Vergrößerung als Objektbild I scharf einzustellen.

Da das Objektbild IT durch die Kipplinsengruppe T gemäß der obigen Beschreibung so fokussiert wird, daß es parallel zur Bildeben Fp im Scharfstellpunkt FT ist, kann die Scharfeinstellung bezüglich der geneigten Objektebene auf der Bildebene Fp beibehalten werden, selbst wenn die Linsengruppe V anschließend für den Zoomvorgang verstellt wird.

Die Fig. 13a und 13b zeigen Prinzipdarstellungen des optischen Systems für die Einstellung einer kurzen Brennweite bzw. die Einstellung einer langen Brennweite, wenn die Linsengruppe V variabler Brechkraft verschwenkt wird, ohne eine Drehung der Kipplinsengruppe T.

Wenn die Linsengruppe V gekippt wird, erfüllen der Neigungswinkel α des geneigten Objektes und der Kippwinkel θ der Linsengruppe V die folgende Beziehung:

tan α = (β1-β2)/β0 tan θ

Aus dieser Gleichung erhält man:

tan α = 1/mT(1-1/mV) tan θv
tan θ = mT/(1-1/mV) tan α

wobei mT der Abbildungsmaßstab der Kipplinsengruppe T und mV der Abbildungsmaßstab der Linsengruppe V bezeichnen. Der Abbildungsmaßstab mV wird gegeben durch mV=f/fT, wobei die Brennweite des gesamten Linsensystems und fT die Brennweite der Kipplinsengruppe T bezeichnen. Wenn daher die Linsengruppe V gekippt wird, muß ihr Kippwinkel θ zusammen mit der Bewegung der Linsengruppe V in Richtung der optischen Achse eingestellt werden, um die Brennweite und den Abbildungsmaßstab der Linsengruppe während des Zoomvorganges ändern zu können. Dies führt zu einem komplizierten Schwing- und Kippvorgang.

Fig. 9 zeigt eine Kipplinsengruppe T, die aus einem Zoomlinsensystem mit dicken Linsen besteht. Die gesamte Kipplinsengruppe T ist um den Punkt P auf der Hauptstrahlachse X schwenkbar. Der Punkt P fällt mit dem zweiten Hauptpunkt H2 der Kipplinsengruppe T zusammen. H1 ist der erste Hauptpunkt der Kipplinsengruppe T. Wenn die Kipplinsengruppe T um den Punkt P, d. h. den zweiten Hauptpunkt H2 der Kipplinsengruppe T verschwenkt wird, wie dies oben beschrieben wurde, wird der Fokussierungszustand beibehalten, wenn die Linsengruppe V beispielsweise während des Zoomvorganges verstellt wird, solange das Objektbild IT am Scharfstellpunkt FT der Linsengruppe V erzeugt wird. Ferner erfolgt keine Verschiebung des Objektbildes I auf der Bildebene Fp während der Brennweitenänderung.

Die Fig. 10a und 10b zeigen eine modifizierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die erste Linsengruppe des Zoomlinsensystems ZL aus einer Vielzahl einzelner Linsengruppen besteht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das Zoomlinsensystem ZL drei Linsengruppen. Fig. 10a und 10b zeigen jeweils den Zustand mit kurzer Brennweite bzw. mit langer Brennweite. Die erste Linsengruppe besteht aus einer stationären Linsengruppe A′ zusammen mit der Kipplinsengruppe T. Nur die Kipplinsengruppe T wird zur Ausführung des Schwing- und Kippvorganges verschwenkt. Die zweite Linsengruppe besteht aus einer Linsengruppe V mit variabler Brechkraft, wobei diese Linsengruppe auf und entlang der Hauptstrahlachse X zur Durchführung des Zoomeinstellvorganges verstellbar ist. Alternativ hierzu ist es möglich, die Brennweiteneinstellung durch eine voneinander unabhängige Verstellung der ersten Linsengruppe (bestehend aus der stationären Linsengruppe A′ und der Kipplinsengruppe T) und der Linsengruppe V entlang der Hauptstrahlachse X auszuführen.

Bei dem in den Fig. 10a und 10b dargestellten Zoomlinsensystem ZL besteht die Kipplinsengruppe T aus einem Teil der Linsengruppe, die vor der Linsengruppe V mit variabler Brechkraft angeordnet ist, d. h. aus der mittleren Linsengruppe der drei Linsengruppen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Das Verschwenken der Kipplinsengruppe T gewährleistet, daß das im Scharfstellpunkt FT erzeugte Objektbild IT parallel zur Bildebene Fp ist und daß der Scharfeinstellungszustand des Objektbildes selbst während der Brennweiteneinstellung mittels der Linsengruppe V beibehalten wird.

Fig. 11 zeigt eine Modifikation der Ausführungsform gemäß den Fig. 10a und 10b, wobei die Linsensysteme alle aus dicken Linsen bestehen. Die erste Linsengruppe des Zoomlinsensystems ZL umfaßt eine stationäre Frontlinsengruppe A′ und eine rückwärtige Kipplinsengruppe T. Die Kipplinsengruppe T hat einen ersten und einen zweiten Hauptpunkt H1 bzw. H2 und ist um den Punkt P auf der Hauptstrahlachse X beispielsweise in vertikaler Richtung schwenkbar, um wahlweise den Kippwinkel θ der optischen Achse XT bezüglich der Hauptstrahlachse X zu verändern.

Hierfür wird angenommen, daß die paraxialen Strahlneigungswinkel des auf die stationäre Linsengruppe A′, die Kipplinsengruppe T und die Linsengruppe V einfallenden und von diesen Linsengruppen ausgehenden Lichtes mit β0, β1, β2 und β3 bezeichnet sind.

Wenn bei der Darstellung in Fig. 12 die Linsengruppe T um einen Winkel θ um den Punkt P verschwenkt wird, werden der erste und der zweite Hauptpunkt H1 bzw. H2 nach H1′ bzw. H2′ bewegt. Die auf die Hauptstrahlachse X projizierten Abstände des Punktes P von dem ersten und dem zweiten Hauptpunkt H1 und H2 sind mit L1 und L2 bezeichnet. Infolgedessen wird ein im Scharfstellpunkt FA von der stationären Linsengruppe A′ erzeugtes Bild IA in dem Scharfstellpunkt FT von der Kipplinsengruppe T als Bild IT erzeugt. Die Höhe (Entfernung) L1 des Hauptpunktes H1′ von dem Punkt H1 ist gleich L1 · θ (h1=L1 · θ). In gleicher Weise ist die Höhe (Entfernung) h2 des Punktes H2′ von dem Punkt H2 gleich L2 · θ (h2=L2 · θ). Die Abweichung (Höhe) Δh2 des Bildes IT, die durch die Verschiebung (=Höhe h1) des Hauptpunktes H1 nach dem Punkt H1′ hervorgerufen wird, wird gegeben durch Δh2=mT h1, wobei mT den Abbildungsmaßstab der Kipplinsengruppe T bezeichnet und wiedergegeben wird durch mT=β1/β2. Somit wird die seitliche Abweichung y des Bildes IT bezüglich der Hauptstrahlachse X gegeben durch y=h2-Δh2, da y=L2 · θ-mT · L1 · θ.

Wenn also die Kipplinsengruppe T um den Punkt P geschwenkt wird, um so der oben aufgeführten Beziehung zu genügen, wird ein Objektbild im Scharfstellpunkt FT ohne Verschiebung des Objektbildes auf der Objektebene Fp aufgrund der Verschwenkung der Linsengruppe T erzeugt.

Ferner kann nicht nur der Scharfeinstellungszustand während der Bewegung der Linsengruppe mit variabler Brechkraft beibehalten werden, sondern es erfolgt auch keine Verschiebung des Bildes auf der Bildebene während der Brennweiteneinstellung.

Da bei der Erfindung gemäß der vorstehenden Beschreibung die vor der Linsengruppe mit variabler Brechkraft liegende Linsengruppe insgesamt oder teilweise bezüglich der Hauptstrahlachse gekippt werden kann, kann ein Schwing- und Kippaufnahmevorgang durch diese Verschwenkung der Linsengruppe ausgeführt werden, wobei der Scharfeinstellungszustand selbst während einer Brennweiteneinstellung beibehalten werden kann. Wenn ferner die dem aufzunehmenden Objekt nächstgelegene Linsengruppe um ihren zweiten Hauptpunkt gedreht wird, erfolgt keine Bewegung des Bildes während der Brennweiteneinstellung. Wenn schließlich die Kipplinsengruppe die Beziehung L2/L1=mT erfüllt, erfolgt auch keine Bewegung des Bildes, wenn der Kippvorgang und die Brennweiteneinstellung ausgeführt werden.

Claims

1. Objektiv mit mehreren Linsengruppen, von denen mindestens eine Linsengruppe um ein auf ihrer optischen Achse (XT) liegendes Kippzentrum (P) kippbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch das Kippen verursachtes Auswandern des von dem Objektiv erzeugten Objektivbildes (I) aus dem Zentrum der Bildebene (Fp) durch eine Lage des Kippzentrums kompensiert ist, für die folgende Beziehung erfüllt ist: L2/L1 = mT,wobei mT den Abbildungsmaßstab der kippbaren Linsengruppe (T), L1 den auf die optische Achse (X) des Objektivs projizierten Abstand zwischen dem Kippzentrum (P) und einem ersten Hauptpunkt (H1) der kippbaren Linsengruppe (T) und L2 den auf die optische Achse (X) des Objektivs projizierten Abstand zwischen dem Kippzentrum (P) und einem zweiten Hauptpunkt (H2) der kippbaren Linsengruppe (T) bezeichnet.

2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der kippbaren Linsengruppe (T) vorgeordnete erste Linsengruppe oder ein Teil derselben zum Scharfstellen verstellbar ist.

3. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Adapterlinsensystem (AT) ausgeführt ist, das lösbar hinter ein vorhandenes Hauptlinsensystem (M) gesetzt werden kann.

4. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterlinsensystem (AT) die kippbare Linsengruppe (T) und mindestens eine stationäre Linse (A1, B1) enthält.

5. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Linsengruppe (V) mit variabler Brechkraft, der die kippbare Linsengruppe (T) vorgeordnet ist.

6. Objektiv nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kippbare Linsengruppe (T) in Richtung der optischen Achse (X) des Objektivs verstellbar ist.

7. Objektiv nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kippbare Linsengruppe (T) die einem aufzunehmenden Objekt (O) nächstgelegene Linsengruppe ist.

8. Objektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kippbare Linsengruppe (T) um ihren zweiten Hauptpunkt (H2) kippbar ist.

9. Objektiv nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch drei Linsengruppen (A′, T, V), wobei die kippbare Linsengruppe (T) die mittlere Linsengruppe ist.