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Photographisches Objektiv mit kontinuierlich veränderlicher Brennweite
Die Erfindung betrifft pankratische Objektive, bei denen eine oder mehrere Linsengruppen
zum Zweck der Brennweitenveränderung verschiebbar angeordnet sind. Derartige Objektive
sind in mehreren grund-@:ätzlich verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Die Fokussierung
eines derartigen pan:kratischen Objektivs auf verschiedene Gegenstandsentfernung
wird im allgemeinen dadurch bewirkt, daß die Frontgruppe in Abhängigkeit von der
Entfernung verschoben wird. Wenn die Frontgruppe bereits zu .den Linsengruppen gehört,
die bei der Brennweitenänderung verschoben werden, so wird die für die Fokussierung
erforderliche Verschiebung der Frontgruppe zusätzlich vorgenommen. Wenn die Frontgruppe
aus mehreren Gliedern besteht, so werden zuweilen auch nur eines oder einige der
dieser Frontgruppe angehörenden Glieder, und zwar die vorderen Glieder, für die
Fokussierung benutzt, indem sie gemeinsam in Abhängigkeit von vier Gegenstandsentfernung
verschoben werden.
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Dieses Verfahren erfordert im allgemeinen einen relativ langen Verstellweg
für das zur Fokussierung benutzte Glied, weil es sich aus Gründen der optischen
liorrektion nicht empfiehlt, die Brennweite des Frontgliedes oder der Frontgruppe
sehr klein zu machen.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, für die Fokussierung des Objektivs
mindestens eine von -denjenigen Linsen oder Linsengliedern zu benutzen, die ,.ri
dem Teil des Objektivs stehen, welcher hinter der vordersten, der zwecks Brennweitenänderung
ver-.,chiebhar angeordneten Linsen liegt. Die Frontgruppe kann dabei zur Fokussierung
gegebenenfalls mitbenutzt werden.
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Die im Innern des Objektivs angeordneten Linsen kann man unbedenklich
mit einer Brennweite ausführen, die wesentlich kürzer ist als die Brennweite der
Frontgruppe, so daß man bei Verschiebung einer im Inneren des Objektivs stehenden
Linse oder Linsengruppe die Fokussierung mit einem wesentlich kleineren Verschiebeweg
bewirken kann als bei Fokussierung mit der Frontgruppe allein.
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Aber ganz abgesehen von der absoluten Größe des für die Fokussierung
benötigten Verschiebeweges, ergibt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Methode noch
einen weiteren Vorteil. Da nämlich bei einer Frontgruppenfokussierung die Frontgruppe
bei Einstellung auf kurze Gegenstandsentfernungen nach vorn gezogen wird, so vergrößert
sich dabei die Baulänge des gesamten Objektivs.. Eine Vergrößerung der Baulänge
bringt aber bekanntlich immer die Gefahr einer Vignettierung der schiefen Büschel
mit sich. Um dieser Gefahr zu begegnen, muß man bei Frontgruppenfokussierung die
Linsendurchmesser der Frontgruppe relativ groß machen. Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahren gewinnt man also den weiteren Vorteil, den Durchmesser der Frontgruppe
relativ klein ausführen zu können.
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Nun aber hat das vorgeschlagene Verfahren auch einen gewissen Nachteil,
da dabei der für die Fokussierung benötigte Verstellweg im allgemeinen nicht nur
von der Entfernung E, sondern auch von .der Brennweite, d. h. von der Stellung der
für die Brennweitenänderung verschiebbar angeordneten Linsen, abhängig ist. Wenn
man also z. B. erst die Entfernung einstellt und dann die Brennweite verändert,
so kann bei endlicher Gegenstandsentfernung die Veränderung der Brennweite die zuvor
eingestellte Fokussierung stören.
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Um diesem Mangel zu begegnen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die für die Fokussierung auf verschiedene Aufnahmeentfernungen notwendige Längsverschiebung
des Objektivs oder einiger Teile desselben über ein Funktionsgetriebe in Abhängigkeit
a) von der variablen Gegenstandsentfernung E und b) von der variablen Brennweite
f zu bewirken. Damit ist man in der Wahl der für die Fokussierbewegung auszuwählenden
Linse, Linsengruppe oder Linsengruppen nicht mehr beschränkt, sondern kann jede
beliebige, aus Gründen der optischen ILorrektion dafür geeignete Gruppe des Objektivs
dazu benutzen.
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Was die Ausführung des Funktionsgetriebes anbetrifft, so er,-oben
sich dafür mehrere Möglichkeiten. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dieses Funktionsgetriebe
als Kurvenkörper auszubilden.
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Die Erfindung sei an Hand der Abbildungen näher erläutert. Von diesen
zeigt Fig. 1 schematisch ein, bekanntes pankratisches Ob-
jektiv im Schnitt,
während in
Fig. 2, 3 und 4 verschiedene Möglichkeiten für einen
Bewegungsmechanismus zur Verschiebung der Linsengruppen des Objektivs zwecks Brenuweitenänderun:g
und Fokussierung schematisch in perspektivischer Darstellung wiederbegeben sind.
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Als Beispiel .diene ein pankratisches -Objektiv nach Art des von J.
Flügge beschriebenen Typs (vgl. »Die wissenschaftliche und angewandte Photographie«
1. Band, »Das photographische Objektiv«, Wien, 1955, S. 207 ff.). Wie Fig.1
zeigt, besteht dieses Objektiv aus einer sammelnden FrontgruppeI, einer mittleren
zerstreuenden, verschiebbaren Linsengruppe II und einer sammelnden hinteren Linsengruppe
III. Jede dieser Linsengruppen kann aus mehreren Untergruppen bestehen. Beispielsweise
besteht die hintere Linsengruppe III aus den Teilgruppen III a und III
b.
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Bei der Wahl der für die Fokussierbewegung heranzuziehenden Linsen,
Linsengruppe oder Linsengruppen stehen verschiedene Möglichkeiten offen.
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1. Die Fokussierung wird durch Verschieben des gesamten Objektivs
bewirkt. Die mittlere Linsengruppe nimmt an der Fokussierbewegung mit teil, damit
bei einer einmal gewählten und eingestellten Brennweite diese Brennweite durch die
Fokussierung auf verschiedene Entfernungen nicht geändert wird.
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2. Die Fokussierung wird durch gemeinsame Verschiebung der Frontgruppe
I, der Mittelgruppe II und der Teilgruppe III a bewirkt. Die mittlere Linsengruppe
nimmt an der Foku.ssierbewegung mit teil, damit bei einer einmal gewählten und eingestellten
Brennweite diese Brennweite bei der Fokussierung auf verschiedene Entfernungen nicht
geändert wird.
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3. Die Fokussierung wird durch Verschiebung,der Teilgruppe III a allein
bewirkt. Die übrigen Linsen und Gruppen nehmen an der Fokussierbewegung nicht mit
teil.
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4. Die Fokussierung wird durch Verschieben der gesamten hinteren Linsengruppe
III bewirkt. Die beiden Gruppen I und II nehmen in diesem Falle an der Fokussierbewegung
nicht mit teil.
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Bei pankratischen Objektiven anderer Bauart ergeben sich freilich
andere Möglichkeiten, immer aber ermöglicht die Benutzung eines Kurvenkörpers große
Freiheit in der Wahl der für die Fokussierung zu benutzenden Linsengruppe.
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Die Verschiebung der zum Zweck der Fokussierung über den Kurvenkörpern
bewegten Linsen, Linsengruppe oder Linsengruppen ist in jedem Fall abhängig von
den beiden Variablen E (Entfernung) und f (Brennweite). Die anderen noch für die
Größe dieser Verschiebung maßgebenden Parameter sind konstante Werte. Mit einem
Kurvenkörper ist aber eine Funktion von zwei Variablen kinematisch darzustellen.
Dabei ist es bekanntlich im Prinzip gleichgültig, ob die Verstellung des Kurvenkörpers
(beispielsweise die Verschiebung) unmittelbar proportional zu den Variablenselbst
oder proportional zu einer umkehrbar eindeutigen Funktion dieser Variablen erfolgt.
Man wird im allgemeinen eine solche Funktion wählen, daß der Kurvenkörper möglichst
flach und klein gehalten werden kann. Im vorliegenden Fall wird man daher die eine
Verstellung (beispielsweise die Verschiebung) des Kurvenkörpers nicht proportional
zu der Entfernung E, sondern etwa proportional zu dem reziproken Wert 1/E vornehmen.
Die andere Verstellung (z. B. die Drehung) des Kurvenkörpers wird in Abhängigkeit
von der Bewegung des die Brennweitenänderung bewirkenden Bedienungshebels (od. dgl.)
bewirkt. Bekanntlich ändert bei panikratischen Objektiven die die Brennweitenänderung
bewirkende Verschiebung einer Linsengruppe (im Beispiel der Gruppe II) auch bei
konstanter Aufnahmeentfernung in geringem Mäße die Lage der Bildebene. Um dafür
zu sorgen, daß die Lage der Bildebene bei Brennweitenänderungen unverändert bleibt,
sind bei einigen bekannten Bauformen Kurvensteuerungen vorgesehen, welche in Abhängigkeit
von der die Brennweitenänderung bewirkenden Verschiebung noch irgendein Korrekturglied
zusätzlich so verscJhieben, .d@aß dabei die Lage der Bildebene konstant bleibt (Bildlagenausgleioh).
Wenn man, wie in den. obererwähnten Fällen angegeben, für die Fokussierbewegung
einen Kurvenkörper benutzt, dann braucht m.an für die zum Zweck des Bildlagenausgleichs
erforderliche Korrekturbewegung keine weiteren Getrieibemittel vorzusehen, sondern
leann den Kurvenkörper zusätzlich auch dafür benutzen.
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Eine bedienungstechnisch günstige Form erhält man, wenn man die beiden
für die Verstellung des Kurvenkörpers vorgesehenen Bedienungsteile als schwenkbare
Hebel ausführt und die Schwenkachsen senkrecht zu der optischen Achse des Objektivs
legt, wobei man die beiden Schwenkachsen zweckmäßig zueinander parallel legt. Fig.2
zeigt schematisch ein Aus,führungsbeispieldieser Art.
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Die Linsengruppen I und III des Objektivs sind auf einen Rahmen 1
in festem Abstand zueinander angeordnet, die Linsengruppe II ist zum Zweck der Brennweitenänderurug
auf dem Rahmen zwischen den Linsengruppen I und III verschiebbar gelagert. Die Verschiebung
erfolgt mittels eines Hebels2. Dieser ist auf eine Welle 3 aufgekeilt, die in einem
mit dem Rahmen 1 fest verbundenen Lagerbock 4 drehbar gelagert isst. Mittels eines
Mitnehmerstiftes 5 greift der Hebel 2 in eine an der Fassung der Linsengruppe II
befestigte Kulisse 6 ein:, so daß bei Verschwenkung des Hebelfis 2 die Linsengruppe
II längs,der optischen Achse verschoben wird. Auf der Welle 3 ist ein Kurvenkörper
7 über Nut und Feder S längsverschiebbar gelagert, so daß die Schwenkungen des Hebels
2 somit auch bei axialen Verschiebungen des Kurvenkörpers 7 auf letzteren übertragen
werden. Die Verschiebung des Kurvenkörpers.? erfolgt mittels eines zweiten Hobels
9, der um eine am Rahmen 1 befestigte, zur optischen Achse senkrechte Schwenkachse
10 verschwenkt werden kann. Dabei wind über einen um eine Achse 11 drehb-aren Winkelhebel
12/13 eine Verschiebung des Mitnehmers 14 bewirkt, der seinerseits in eine Nut am
Kurvenkörper 7 eingreift.
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Die eine Endlage des Hebels 9 entspricht unendlicher Aufnahmeentfernung,
die andere der kürzesten, noch vorgesehenen Aufnahmeentfernung. Der ,gesamte Schwenkbereich
ist .daher so aufgeteilt, daß der Verstellwinkel jeweils proportional zu dem reziproken
Wert der Entfernung E, also proportional zu 1/E ist.
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Der gesamte Mechanismus ist über den Kurvenkörper 7 und eine Abtastkugel
15 gegen eine kamerafeste Platte 16 abgestützt, wobei die Anlage der Abtastkugel
15 an dem Kurvenkörper 7 durch eine Zugfader 17 hergestellt wird. Bei einer Verschwenkung
des Hebels 9 wird also -die ganze Anordnung gegenüber der kamerafesten Platte 16
verschoben, wobei in diesem Falle der relative Abstand zwischen den Linsengruppen
und damit die Brennweite des Objektivs konstant bleibt. Dabei bewegt sich die Albtastkuge115
relativ zum Kurvenkörper längs einer Mantellinie des Kurvenkörpers. Durch geeignete
Formgebung dieser Mantellinie kann also erreicht werden, daß bei
der
#.'erschwenkung des Hebels 9 gemäß 1/E das Objektiv die für die jeweilige Entfernung
richtige Fokussierstellung einnimmt. Für jede Stellung des Hebels 2, d. h. für jede
Brennweite des Objektivs, kann auf diese Weise .die dieser Brennweite entsprechende
Mantellinie gefunden werden.
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Eine weitere bedienungstechnisch ebenfalls günstige Form erhält man,
wenn man den Kurvenkörper kardanisch aufhängt, wobei die feste Kardanachse senkrecht
zur optischen Achse liegt, während die bewegliche Kardanachse senkrecht zu der festen
liegt. Der Kurvenkörper selbst wird dabei zweckmäßig starr verbunden mit einem Bedienungsgriff
(Steuerknüppel), der dann um die beiden erwähnten Achsen geschwenkt werden kann.
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Eine derartige Ausführungsform zeigt die Fig. 3. Wiederum sind die
drei Linsengruppen mit I, II und III bezeichnet. Auf dem Rahmen 18, der in diesem
Falle kamerafest ist, ist die Linsengruppe II zwecks Variierung der Brennweite des
Gesamtobjektivs verschiebbar angeordnet. Zum Zwecke der Fokussierung des Objektivs
ist die Linsengruppe III ebenfalls auf .dem Rahmen 18 verschiebbar angeordnet. Die
Verschiebung der beiden Linsengruppen erfolgt mittels .des kardanisch aufgehängten
Hebels 20. Er ist fest verbunden mit einem schwenkbaren Rahmen 21, der über die
schwenkbare Kardanachse 22 mit einem ebenfalls schwenkbaren Rahmen 23 verbunden
ist, der seinerseits über die feste Kardanachse 24 in dem mit dem Rahmen 18 fest
verbundenen Rahmen 25 gelagert ist. Auf die Achse 24 isst ein Hebel 26 aufgekeilt,
der mit seinem Mitnehmerstift27 in die mit der Fassung der Linsengruppe II fest
verbundene Kulisse 28 eingreift.
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Mit dem Hebe120 ist fest verbunden ein Kurvenkörper 29. Gegen die
Oberfläche des Kurvenkörper: 29 liegt ein Abtaststift 30 an, der über ein Hebelgestänge,
bestehend aus .dem um die Achse 31 drehbar gelagerten doppelarmigen Hebe132/33,
mittels Kulissensteuerung 34/35 eine Verschiebung der Linsengruppe III bewirkt.
Durch eine Zugfeder 36 wird eine dauernde Anlage des Abtaststiftes 30 gegen die
Oberfläche des Kurvenkörpers 29 garantiert.
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Mit dem Hebel 20 kann also sowohl die Brennweitenänderung als auch
.die Fokussierung des Objektivs bewirkt werden. Eine Verschwenkun,g des Hebels 20
um die feste Kardanachse24 bewirkt dabei die Brennweitenänderung, wobei über den
Kurvenkörper 29 und das Gestänge 30, 31, 32, 33, 34, 35 die hintere Linsengruppe
III zusätzlich so verschoben wird, daß bei festgehaltener Entfernungseinstellung
die Lage des Bildes konstant bleibt (Bildlagenausgleich). Bei einer Verschwenkung,des
Hebels 20 um die schwenkbare Kardanachse 22 gemäß 1/E wird über den Kurvenkörper
29 und,das Gestänge 30, 31, 32, 33, 34, 35 die hintere Linsengruppe III so verschoben,
.daß damit eine Fokussierung auf die mit dein Hebel 20 eingestellte Aufnahmeentfernung
bewirkt wird.
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Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterschei,det sich
von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 lediglich dadurch, daß Kurvenkörper und
Abtaststift ihre Plätze vertauscht haben.