CH628742A5 - Varioobjektiv. - Google Patents

Description

628742

2

PATENTANSPRÜCHE

1. Varioobjektiv bestehend aus einem Vorsatz variabler Vergrösserung und einem Grundobjektiv fixer Brennweite,

wobei der Vorsatz mindestens vier bei der Brennweitenänderung entlang der optischen Achse verschiebbare Linsenglieder s aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das - gesehen in Lichteinfallsrichtung - erste und vierte verschiebbare Linsenglied nach demselben Bewegungsgesetz, das zweite und dritte Linsenglied nach voneinander unterschiedlichen Bewegungsgesetzen verschiebbar sind. io

2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgesetze für das zweite und dritte Linsenglied einander verwandt sind.

3. Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgesetze der vier verschiebbaren Lin- i 5 senglieder paarweise gleich sind.

4. Objektiv nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vier verschiebbaren Linsenglieder einander benachbart sind.

5. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch 20 gekennzeichnet, dass der Vorsatz aus zwei, je zwei verschiebbare Linsenglieder aufweisenden Teilsystemen aufgebaut ist, von welchen mindestens das erste Teilsystem afokal ist.

6. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Brechkraft, gegebenen- 25 falls auch deren Vorzeichen des ersten und vierten verschiebbaren Linsengliedes einander entsprechen, und dass diese Linsenglieder über den Brennweitenbereich dieselbe Vergrösserung haben.

7. Objektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass 30 die als Kurven dargestellten Bewegungsgesetze für das zweite und dritte Linsenglied durch mindestens eine Drehung und/

oder Spiegelung miteinander zur Deckung bringbar sind.

8. Objektiv nach einem der Ansprüche 5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilsystem im Vorsatz von 35 einem ortsfesten Glied, einem zur Brennweitenvariation verschiebbaren Glied und einem die Bildlagenkompensation bewirkenden Glied gebildet ist, dem ein die von der Bewegung des fünften Linsengliedes hervorgerufene Auswanderung des Bildes kompensierendes Glied des zweiten Teilsystems folgt, 40 welches zusätzlich ein weiteres ortsfestes, dem Grundobjektiv benachbartes Glied aufweist.

9. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Verschiebeeinrichtung für die beim Brennweitenverstellen entlang der optischen Achse bewegbaren Linsenglieder, dadurch 45 gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung einen dem zweiten und dritten Linsenglied zugeordneten, drehbar gelagerten Kurvenkörper aufweist, der in radialer Richtung einen die Bewegung des zweiten und dritten Linsengliedes steuernden und sich über 180° erstreckenden Kurvenabschnitt 50 aufweist.

10. Objektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

dass die beiden sich über 180° erstreckenden Kurvenabschnitte axial gegenüberliegend angeordnet sind.

11. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn- 55 zeichnet durch folgende Daten, verstanden mit einer Abweichung der Krümmung einzelner Flächen und der Dicken bis zu

± 10% der Brechkraft des entsprechenden Gliedes, der Brech zahlen bis zu ± 0,03 und der Abbe-schen Zahlen bis zu ± 5:

-140.00

3.0

1.784

26.08

120.00

8.0

- 31.00

2.0

1.784

26.08

- 83.76

1.

- 80.00

5.5

1.744

44.77

- 35.32

0.1

196.20

6.0

1.744

44.7

- 85.00

0.1

54.00

6.0

1.744

44.77

886.95

1H

.

- 45.00

1.0

1.781

37.09

58.79

Im

- 25.38

1.0

1.781

37.09

00

l.v

348.10

4.2

1.563

60.80

- 27.00

0.1

37.26

3.4

1.563

60.80

00

lv

- 40.00

1.65

1.781

37.09

78.85

2.0

00

5.0

1.568

56.13

00

2.0

33.33

3.3

1.640

60.10

-194.60

0.1

22.14

3.8

1.640

60.10

45.29

5.1

- 21.14

3.7

1.846

23.83

21.14

4.15

-408.30

5.0

1.691

54.71

- 14.90

0.1

25.87

3.0

1.691

54.71

-300.00

16.18

wobei mit r die Radien, mit d die Linsendicke, mit nd die Brechzahl und mit vd die Abbe'sche Zahl bezeichnet ist, wobei die Asphäre durch folgende Formel definiert ist:

Asphäre:

R

30.0

a2 0

a4

4.10-6

a«

I.IO-9

und wobei die Luftabstände 1[ und Im bis lv zwischen den einzelnen Linsengliedern zwingend, Ln vorzugsweise, die folgenden Daten aufweisen:

f

1.

lu

Im l.v lv

4

59.05

4.65

4.0

48.50

5.59

8.2

49.31

7.29

25.96

23.91

15.33

17.14

37.12

12.67

31.82

12.67

27.51

27.22

29.28

18.73

29.57

8.85.

35.36

44.97

21.65

29.41

21.46

6.28

42.99

60.50

17.83

38.76

13.12

5.27

46.81

80

15.20

49.50

4.0

4.65

49.44

12. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Daten, verstanden mit einer Abweichung der Krümmung einzelner Flächen und Dicken bis zu ± 10% der Brechkraft des entsprechenden Gliedes, der Brechzahlen bis zu ± 0,03 und der Abbe'schen Zahlen bis zu + 5:

I[d]

na

Vd asphärisch 81.69 88.00 43.00

5.0 5.0 3.5 8.0

1.492 1.784

54.67 26.08

65 r

129.83

d[lj

5.0 0.05

nd

1.788

Vd

47.39

3

628742

49.00

12.5

1.719

50.41

114.0

1.5

1.623

58.06

- 73.10

2.0

1.721

29.25

26.10

6.5

65.84

Ii

-■53.0

6.5

1.784

26.08

150.0

1.85

1.620

60.33

- 18.5

1.0

1.788

47.39

31.05

2.85

5 -838.1

In

114.0

1.5

1.620

60.33

-428.14

1.5

1.784

26.08

26.10

5.5

57.0

1.25

- 53.0

6.5

1.784

26.08

91.0

7.0

1.691

54.71

- 18.5

1.0

1.788

47.39

- 37.36

Im

-3076.27

1»

to 28.9

5.0

1.589

61.27

-155.0

1.5

1.625

35.70

71.46

l.v

52.0

1.25

OO

1.35

1.691

54.71

91.0

9.0

1.696

56.18

28.75

2.5

- 37.39

Im

-142.0

0.85

1.620

60.33

28.9

7.5

1.589

61.27

15 9.4

3.5

1.620

36.37

- 62.5

2.0

1.620

36.37

28.63

lv

75.0

liv

935.0

1.0

1.623

58.06

OO

1.35

1.691

54.71

OO

4.0

1.623

58.06

28.75

2.5

- 47.34

1.0

-142.0

0.85

1.620

60.33

20 00

5.0

1.568

56.13

9.4

3.5

1.620

36.37

OO

3.3

28.63

lv

31.55

7.7

1.623

58.06

935.0

2.0

1.647

33.85

- 67.50

1.4

28.75

6.0

1.623

58.06

- 43.47

10.5

1.762

26.53

- 44.60

1.0

25 19.68

2.65

CO

5.0

1.568

56.13

27.10

6.5

1.788

47.39

OO

3.3

- 44.44

30.46

39.15

7.0

1.744

44.77

248.55

12.35

1.805

25.43

wobei die Luftabstände Ii und Im bis lv zwischen den einzelnen

- 50.0

13.75

30 Linsengliedern zwingend, In vorzugsweise, die folgenden Daten

50.0

1.55

aufweisen:

667.0

7.45

1.670

47.11

- 38.7

0.25

40.0

7.25

1.620

60.33

35 f

Ii Iii

Iii

•iv lv

-194.55

32.10

wobei die Luftabstände Ii und Im bis lv zwischen den einzelnen Linsengliedern zwingend, In vorzugsweise, die folgenden Daten aufweisen:

40

In

Im

•iv lv

8.2

2.2

39.27

27.0

8.11

40.2

25.4

12.9

36.67

4.47

33.24

29.45

44.8

20.13

33.73

2.19

38.43

22.28

79.4

27.32

28.53

4.47

41.39

15.05

162.3

34.82

16.02

15.03

43.35

7.53

246

38.06

3.40

27.0

43.98

4.32

10 1.75 38.08 27.0 3.64 38.23 45

31 12.49 35.49 4.46 28.76 27.49

55 19.68 32.53 2.20 33.97 20.3

97 26.88 27.35 4.46 36.92 13.10

198 34.38 14.85 15.00 38.87 5.60

300 37.62 2.22 27.0 39.57 2.36 so Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv bestehend aus einem Vorsatz variabler Vergrösserung und einem Grundob-13. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn- jektiv fixer Brennweite, wobei der Vorsatz mindestens vier bei zeichnet durch folgende Daten, verstanden mit einer Abwei- der Brennweitenänderung entlang der optischen Achse ver-chung der Krümmung einzelner Flächen und Dicken bis zu schiebbare Linsenglieder aufweist.

± 10% der Brechkraft des entsprechenden Gliedes, der Brech- 55 In der DT-OS 2 245 105 wird ein Varioobjektiv mit extrem zahlen bis zu ± 0,03 und der Abbe'schen Zahlen bis zu ± 5: grossem Brennweitenbereich beschrieben. Dieses Objektiv ist im wesentlichen aus zwei Teilsystemen aufgebaut, von welchen jedes zwei nach verschiedenen Bewegungsgesetzen verschie-

— bare Linsengruppen aufweist. Zwischen den beiden verschieb-

^^^ 60 baren Linsengruppen der beiden Teilsysteme ist eine ortsfeste,

dem ersten Teilsystem zugehörige Linsengruppe vorgesehen. Dadurch und auch auf Grund der nicht optimierten Bewegungsgesetze für die verschiebbaren Linsenglieder baut das Varioobjektiv sehr lang und weist zusätzlich einen erheblichen 65 Aufwand an Linsen auf. In ähnlicher Weise ist dies auch bei dem aus der DT-OS 2 414 027 bekanntgewordenen System der Fall.

Durch die Erfindung soll ein Objektiv geschaffen werden,

124.0 6.5

oo 0.1

65.54 14.0

- 54.0 2.0

116.65 1,

150.0 1.85

31.05 3.5

1.744 44.77

1.719 50.41

1.721 29.25

1.623 58.06

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das nicht nur im Aufbau und in der Anzahl der optischen Lin- Die Brennweite und die Vergrösserung der bzw. durch die Glie-senglieder einfacher wird, sondern auch bei vergleichbarer Lei- der 10 und 13 ist wiederum gleich gross. Die Linsenglieder 9 bis stung mit bekannten Objektiven in bezug auf Brennweitenbe- 11 bilden das erste Teilsystem I, während die Linsenglieder 12 reich in der Baulänge verkürzt ist. Erfindungsgemäss gelingt bis 14 das zweite Teilsystem II darstellen. Die fig. 3 zeigt sche-dies dadurch, dass das - gesehen in Lichteinfallsrichtung - erste s matisch eine weitere Lösung für ein erfindungsgemässes opti-und vierte verschiebbare Linsenglied nach demselben Bewe- sches System, wobei einem positiven Frontglied 16 entlang der gungsgesetz, das zweite und dritte Linsenglied nach voneinan- optischen Achse verschiebbare Linsenglieder 17 bis 20 folgen, der unterschiedlichen, vorzugsweise jedoch einander verwand- Einem Teilsystem II zugehöriges Linsenglied 21 folgt ein ten Bewegungsgesetzen verschiebbar sind. Der günstige, kom- Grundobjektiv 22, das die achsparallel einfallenden Strahlen in pakte Aufbau des erfindungsgemässen Systems beruht nicht 10 die Bildebene 8 sammelt. Die Linsenglieder 17 und 20 sind wie-nur darauf, dass die Brechkraft der sonst üblich zwischen den der nach linearen Bewegungsgesetzen verschiebbar, die Ververschiebbaren Linsengliedern angeordneten ortsfesten Lin- wandtschaft der Verschiebegesetze für die positive Linsensengruppe in das Frontglied des Systems transferiert wird und gruppe 18 und für negative Linsengruppe 19 lässt sich mathe-dadurch entfallen kann, sondern auch wegen der Abstimmung matisch darstellen, indem bei einer Funktion f(x, y) für das der Bewegungsgesetze der verschiedenen Linsenglieder. is Glied 18 das Vorzeichen der y-Koordinate invertiert wird zu Daraus resultiert auch ein mechanischer Vorteil bei der Kon- der Funktion für das Glied 19 f(x, -y). Dies trifft auch für das in zeption der Verschiebeeinrichtung, da bei der Herstellung des Fig. 4 dargestellte System zu, bei dem die Brechkraftvorzei-Steuerkurvenkörpers jeweils auf ein, wenn auch nur artver- chen der einzelnen Linsenglieder bis auf das der Bildebene 8 wandtes, jedoch gleichbleibendes Bewegungsgesetz zurückge- benachbarte Grundobjektiv 22 umgekehrt sind. In beiden Fäl-griffen werden kann. 20 len ist die Brennweite des ersten und vierten verschiebbaren

Ein erfindungsgemässes optisches System kann vorteilhaft Gliedes gleich gross, wie auch die Vergrösserung durch diese so aufgebaut sein, dass das erste Teilsystem im Vorsatz von beiden Glieder in den einzelnen Brennweitenlagen.

einem ortsfesten Glied, einem zur Brennweitenvariation ver- Die Fig. 5 zeigt ein im einzelnen dargestelltes optisches schiebbaren Glied und einem die Bildlagenkompensation System für 20fache Vergrösserung, beispielsweise zwischen 4

bewirkenden Glied gebildet ist, dem ein die von der Bewegung 25 mm und 80 mm Brennweite für das im Patentanspruch 11 des fünften Linsengliedes hervorgerufene Auswanderung des datenmässig angeführte Objektiv. Die Verschiebecharakteri-Bildes kompensierendes Glied des zweiten Teilsystems folgt, stik der bewegbaren Linsenglieder dieses Objektivs entspre-welches zusätzlich ein weiteres ortsfestes dem Grundobjektiv chen dem in Fig. 2 dargestellten Bewegungsschema. Da die benachbartes Glied aufweist. Verzeichnung im Bereich der kürzeren Brennweite, besonders

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich an Hand der 30 zwischen 4 und 8 mm anwächst, ist es vorteilhaft, eine asphä-Beschreibung der in der Zeichnung schematisch dargestellten risch ausgebildete Korrekturlinse 23 vor das System zu setzen. Ausführungsbeispiele. Die Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch den Vorteilhaft wirkt sich auch eine Verringerung der relativen öff-Aufbau erfindungsgemässer optischer Systeme bzw. den Bewe- nung von der minimalen Brennweite mit 1:1,2 auf 1:1,9 bei gungsablauf der verschiebbaren Linsengruppen über den Brennweite 8 mm und 1:2,8 bei 80 mm aus. Der Luftabstand In gesamten Brennweitenbereich. In den Fig. 5 bis 7 ist jeweils ein 35 zwischen beiden afokalen Systemen ist nicht kritisch, nimmt optisches System im einzelnen dargestellt. Die Fig. 8 und 9 stel- aber vorzugsweise die in der Tabelle angegebenen Werte an. len in schematischer Form einen möglichen Aufbau für eine Daten der ein in Fig. 6 dargestelltes System können bei-

Verstelleinrichtung eines in den Fig. 1 und 2 skizzierten opti- spielsweise aus dem Patentanspruch 12 entnommen werden, sehen Systems dar. Dieses Objektiv, dessen verschiebbare Linsenglieder nach dem

Das in Fig. 1 schematsich dargestellte optische System -to In Fig. 1 dargestellten Prinzip bewegbar sind, weist einen Brennbesteht aus einer ortsfesten positiven Frontgruppe, aus vier ein- weitenbereich von 10 bis 300 mm auf und besteht aus 20 Linsen, ander benachbarten entlang der optischen Achse verschiebba- Für das in Fig. 7 dargestellte Objektiv sind im Patentan-ren Linsengliedern 2 bis 5 und schliesslich aus zwei wiederum spruch 13 Daten angegeben. Dieses für den grossen Brennwei-ortsfesten Linsengliedern 6 und 7, die einen aus dem Unendli- tenbereich einfach aufgebaute Objektiv ist zwischen 8 und 245 chen kommenden Lichtstrahl auf die Bildebene 8 fokussieren. 45 mm Brennweite verstellbar, wobei sich die verschiebbaren Lin-Das optische System kann man als aus zwei Teilsystemen I, II senglieder nach dem in Fig. 1 dargestellten Gesetz verstellen, aufgebaut betrachten, wobei der aus jedem Teilsystem austre- Schliesslich ist in der Fig. 8 eine mechanische Verschiebe-

tende, aus dem Unendlichen kommende Strahl afokal ist. einrichtung für das in Fig. 1 oder in den Fig. 6 und 7 gezeigte

Während die Linsenglieder 2 und 5 über den gesamten Objektiv schematisch gezeigt. Die Kupplung zwischen den

Brennweitenbereich eine lineare Verstellbewegung durchfah- 50 nicht dargestellten Fassungen sind durch volle Linien zwischen ren, sind die Bewegungsgesetze für die Linsenglieder 3 und 4 den Linsengliedern 2 und 5 und einer Zahnstange 30 angedeu-einander verwandt. Diese Verwandschaft lässt sich mathema- tet. Diese Zahnstange 30, die von einem Zoommotor 31 entlang tisch dadurch ausdrücken, dass bei einem Verschiebegesetz für der optischen Achse bewegbar ist, treibt unmittelbar die linear das Glied 3 f(x, y) das Verschiebegesetz für das Glied 4 zu -f(x, verstellbaren Linsenglieder 2 und 5 an. Eine Steuerkurven-y) wird. 55 scheibe 32, die mit der Verschiebung der Zahnstange 30 über

Die Brennweite und die Vergrösserung der bzw. durch die ein Ritzel 33 in Drehung versetzt wird, weist zwei Steuerkur-Linsenglieder 2 und 5 ist gleich gross. In der Fig. 2 wird ein dem ven 34 und 35 auf, die sich jeweils über 180° erstrecken. Mit Vorzeichen der Linsenglieder nach in Bezug auf das in Fig. 1 jeder dieser Kurven ist ein Taster 36 für das Glied 3 bzw. ein dargestellte Beispiel unterschiedliches optisches System T aster 37 für das Glied 4 kraftschlüssig im Eingriff.

gezeigt. Die Verschiebegesetze der bewegbaren Linsenglieder 60 Die Herstellung des Kurvenkörpers 32 ist durch die Gleichverhalten sich aber wie bereits beschrieben. Dem negativen artigkeit der Kurven 34 und 35 vereinfacht, wobei diese nicht Frontglied 9 folgt ein positives Linsenglied 10, das mit einem unbedingt als Innenkurven, sondern, wie Fig. 9 zeigt, auch als ebenfalls positiven Linsenglied 13 nach einem linearen Bewe- Aussennocken ausgebildet sein können. Die Form der Nocken gungsgesetz verstellt werden kann. Zwischen diesen beiden 38,39 des Kurvenkörpers 40 ist der in Fig. 2 dargestellten Linsengliedern sind zwei negative Linsenglieder 11 und 12 es Bewegungscharakteristik zugeordnet. Natürlich wäre auch die angeordnet, deren Verschiebegesetze sich wie bei dem in Fig. 1 Ausbildung der Kurven als Schlitze in einem herkömmlichen dargestellten System mit den Linsengliedern 3 und 4 verhalten. Steuerkurventubus möglich.

G

5 Blatt Zeichnungen