DE2849128A1

DE2849128A1 - Zoom-objektiv

Info

Publication number: DE2849128A1
Application number: DE19782849128
Authority: DE
Inventors: Fred Dr Mast
Original assignee: Gretag AG
Current assignee: Gretag AG
Priority date: 1977-11-15
Filing date: 1978-11-13
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2849128C2; JPS5491223A; US4247168A; GB2008789A; GB2008789B; IT1106040B; IT7851471A0; CH621414A5; FR2408846A1; FR2408846B1

Description

DR. BERG DlPL-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. 3ANDMAIR 2849128

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86

S-

Anwaltsakte: 29 467 13. November 1978

GRETAG AG
Regensdorf / Schweiz

ZOOM-Objektiv

Case 7-11449/GTP 433/R

»(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 44I0I22850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swill Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560BERGdQ 09820/08^0 Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

GRETAG AKTIENGESELLSCHAFT, 8105 Regensdorf/ZH (Schweiz)

Case 7-11449/GTP 433/R
Deutschland

ZOOM-Objektiv

Die Erfindung betrifft ein Zoom-Objektiv mit drei in
einer Fassung angeordneten Gliedern und einer in einem der Glieder angeordneten Blende, wobei das Mittelglied relativ zu und zwischen den beiden anderen Gliedern
axial verstellbar ist.

Objektive mit variabler Vergrösserung, sog. Zoom-Objektive, sind für Aufnahmekameras seit langem bekannt. Hingegen

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existiert für fotografische Kopiergeräte noch kein solches Objektiv mit befriedigenden Eigenschaften. Die Gründe dafllr sind vor allem in den bei Printern wesentlich höheren Qualitätsanforderungen zu suchen, welche sich mit den bekannten Aufnahme-Zoom-Objektiven nicht oder nur sehr schwer erfüllen lassen. So müssen Objektive für Printer einen Korrektionszustand erreichen, der den eines Aufnahmeobjektivs bei weitem übertrifft: Printerobjektive müssen über den gesamten Blendenbereich vignettierungsfrei und von 400 bis 750 nm farbkorrigiert sein (Aufnahmeobjektive sind in der Regel nur bis 650 nm färbkorrigiert). Ausserdem müssen sie wegen der bei Printern oft beengten Platzverhältnisse eine relativ geringe Baulänge aufweisen.

Zoom-Objektive bestehen in der Regel aus einem feststehenden Vorderglied, einem feststehenden Hinterglied und einem zwischen den beiden beweglichen Mitteloder Varioglied. Letzteres ist in der Regel in zwei Teile unterteilt, die noch gegeneinander verstellt werden können, um eine feste Lage der Bildebene zu erhalten. Bei Zoom-Objektiven für Aufnahmekameras besitzt das Varioglied meist eine negative, und, um den für einen bestimmten Vergrösserungs-Variationsbereich erforderlichen Verschiebungsweg möglichst klein zu halten, relativ grosse Brechkraft. Da die Gesamtbrechkraft des Objektivs positiv sein muss, müssen die beiden anderen Glieder des Zoom-Objektivs relativ hohe positive Brechkräfte' aufweisen, wobei das Hinterglied in der Regel die stärkere Brechkraft besitzt und auch die Blende enthält.

Aufgabe der Erfindung ist ein Zoom-Objektiv zu schaffen, welches die Voraussetzungen für die Erfüllung der bei Printern üblichen Qualitätsanforderungen hat und demnach für Printer geeignet ist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst,

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' 8-

dass das Mittelglied eine positive und absolut die stärkste Brechkraft besitzt. Vorzugsweise ist die Brechkraft des Mittelglieds absolut mindestens doppelt so gross wie die Brechkraft der beiden anderen Glieder. Durch diese Aufteilung der BrechkrHfte lassen sich diese niedriger halten und die Objektivfehler damit besser und leichter korrigieren. Ausserdem ergibt sich dadurch ein relativ kurzer Hub für das Varioglied,. sodass die Baulänge des Objektivs gering bleibt.

Bei Aufnahmeobjektiven ist es erforderlich, die Blende des Objektivs in fester Distanz zum Film zu halten, damit die Beleuchtungsstärke bei einer Veränderung der Vergrösserung nicht variiert. Diese Ueberlegung auf ein Zoom-Objektiv für Printer übertragen würde bedeuten, dass die Blende dort in fester Distanz zur Papierebene sein sollte, um eine konstante Beleuchtungsstärke am Papier zu erhalten. Diese Forderung nach konstanter Beleuchtungsstärke ist aber bei modernen Printern mit automatischer Belichtungssteuerung nicht zwingend, sodass bei Printern auf eine feste Lage der Blende verzichtet werden kann. Gemäss einem weiteren wichtigen Aspekt der Erfindung ist daher die Blende des Zoom-Objektivs im Unterschied zu Aufnahmeobjektiven nicht in das Vorderglied, sondern in das bewegliche Mittelglied eingebaut. Damit ist die Blende im Glied mit der höchsten Brechkraft, was die Korrektur erheblich erleichtert.

Ein dem erfindungsgemässen Objektiv in gewisser Weise ahnliches Objekt ist aus der US-PS 4 009 928 bekannt. Dieses Objektiv ist für Infrarotsysteme ausgelegt und schon allein deswegen für Printer, bei denen erheblich schärfere Qualitätsansprüche gestellt werden, nicht

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• J- -A-

geeignet. Der wesentlichste Unterschied besteht jedoch, wie sich aus den in Spalten 2 und 4 angeführten Linsendaten ergibt, darin, dass bei diesem bekannten Objektiv nicht das Mittelglied, sondern das Hinterglied die absolut - grösste Brechkraft hat. Ferner besitzt dieses Objektiv keine Blende, wenigstens nicht im Mittelglied.

Ein weiteres ZOOM-Objektiv ist aus der FR-PS 2 343 268 (= US-PS 4 056 308) bekannt. Dieses Objektiv besitzt zwei bewegliche Mittelglieder, die zwangsläufig symmetrisch verstellbar sind. Die beiden Mittelglieder haben eine negative und - absolut - geringere Brechkraft als die beiden übrigen Glieder.

Aus der DE-AS 20 36 285 ist ein Vario -Objektiv mit einem Mittelglied positiver Brechkraft bekannt. Bei diesem Objektiv besitzt aber das Hinterglied eine weitaus stärkere Brechkraft und ausserdem ist die Blende im Hinterglied angeordnet.

Aus der DE-PS 650 907 ist ein zweigliedriger Zoom-Vorsatz für ein Normalobjektiv bekannt. Dieser Vorsatz ist selbst brechkraftlos. Ueber die Brechkraftverhältnisse zwischen dem beweglichen Glied und dem durch das nicht näher definierte Normalobjektiv gebildeten Hinterglied sind keine Angaben gemacht. Ausserdem besitzt dieser bekannte Zoom-Vorsatz keine Blende.

Ein weiteres Zoom-Objektiv ist aus der US-PS 2 663 223 bekannt. Es besitzt ein zweiteiliges bewegliches Mittelglied negativer Brechkraft und ein Hinter- und ein Vorderglied je positiver Brechkraft, wobei die des Hinterglieds absolut die stärkste ist.

Weitere Objektive sind aus den US-PS 3 436 145 und 3 495 895 bekannt. Die darin beschriebenen Objektive

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sind 1:1 - Objektive mit ganz geringer Brennweitenänderung, haben einen gänzlich anderen Aufbau und sind für Printer absolut ungeeignet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: · *

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Objektivs,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung eines Details an Fig. 1 und

Fig. 4 eine schematische Ansicht der Linsenanordnung im Schnitt.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zoom-Objektiv umfasst drei in einer gemeinsamen rohrförmigen Fassung 1 angeordnete Objektivglieder, und zwar ein dreilinsiges Vorderglied 2, ein sechslinsiges Mittelglied 3 und ein zweilinsiges Hinterglied 4. Die Linsen L,-L» des Vorderglieds 2 und die Linsen L,_ und L₁₁ des Hinterglieds 4 sitzen in Fassungen 5 bzw. 6, welche an den beiden Enden der Objektivfassung 1 ortsfest montiert sind.

Die Linsen La-Lq des Mittelglieds sind in einer aus einem Aussenrohr 7 und zwei darin sitzenden Büchsen 8 und 9 bestehenden Fassungen montiert. Zwischen den beiden BUchsen ist eine verstellbare Iris-Blende 10 mit Lamellen 11 und einem durch einen Umfangschlitz 12 im Aussenrohr 8 hindurchragenden Betätigungsorgan 13 angeordnet.

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Am Aussenrohr 7 sind um je 120° versetzt drei axial gerichtete Gleitschienen bzw. Kufen 14 befestigt, auf welchen das Mittelglied in der Objektivfassung gleitet. Von den Gleitschienen 14 erstrecken sich drei Führungszapfen 15 radial auswärts und greifen durch je einen in der Objektivfassung 1 angeordneten Längsschlitz 16 hindurch in je eine von drei schrauben linienfb'rmigen Führungsnut en 17, welche auf der Innenseite einer auf der Objektivfassung 1 drehbar und axial unverschiebbar gelagerten VerstellhUlse 18 angeordnet sind.Die Steigung der FUhrungsnuten 17 ist so bemessen, dass durch relatives Verdrehen der VerstellhUlse um 360° gegenüber der Objektivfassung 1 das Mittelglied 3 um den maximalen Hub, der z.B. hier 78 mm beträgt, verstellt wird.

In einem zwischen einem hUlsenförmigen Vorsprung der Fassung 5 des Vorderglieds 2 und der Innenwand der Objektivfassung 1 gebildeten Ringspalt ist eine BlendenverstellhUlse 19 drehbar gelagert. Die Hülse ist mit einem axial gerichteten Mitnehmerfortsatz 20 versehen, welcher einen Längsschlitz 21 aufweist, in den das Betätigungsorgan 13 der Irisblende 10 eingreift. Von der Hülse 19 erstreckt sich ein Zapfen 22 radial auswärts durch einen Umfangsschlitz 23 in der Objektivfassung 1 in einen Längsschlitz 24 eines auf der Objektivfassung 1 drehbar gelagerten Blendenverstellrings 25. Durch relatives Verdrehen dieses Rings gegenüber der Objektivfassung 1 lässt sich somit die Irisblende 10 im Mi£telglied 3 unabhängig von der axialen Stellung des letzteren verstellen.

Auf der VerstellhUlse 18 für das Mittelglied 3 ist

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eine weitere Hülse 26 dreh- und verschiebungsfest angeordnet. Diese HUlse ist mit einer Führungsnut 27 mit dem in Fig. 3 gezeigten·parabelähnlichen Verlauf versehen. Die Drehstellung 0° und 360° beziehen sich dabei auf die beiden Endstellungen des Mittelglieds 3. Die Objektivfassung 1 und damit das gesamte Objektiv ist in einem Führungsrohr 28 verschiebbar gelagert. Das Führungsrohr 28 ist mit einem Kurvenfolgeelement 29 versehen, welches in die Führungsnut 2 7 der Hülse 26 eingreift. Durch Verdrehen der Verstellhülse 18 für das Mittelglied 3 wird damit auch gleichzeitig das gesamte Objektiv, d.h., alle drei Objektivglieder gemeinsam, entsprechend der Form der Führungsnut 27 axial verstellt. Auf diese Weise wird die Bildlage für jede eingestellte Vergrösserung automatisch korrigiert. Diese Art der Bildlagenkorrektur hat gegenüber den bekannten Objektiven den Vorteil leichterer Justierbarkeit und einer geringeren Anzahl bewegter Linsen.

Das Führungsrohr 28 kann Teil des Objektivs selbst oder auch ein Teil des Geräts, in welchem das Objektiv eingesetzt werden soll, sein. Ferner kann .die Führungsnut 27 selbstverständlich auch im Führungsrohr und das Kurvenfolgelement 29 entsprechend an der Hülse 26 oder der Verstellhülse 18 direkt angeordnet sein.

Der optische Aufbau des Objektivs ist in Fig. 4 dargestellt. Die Daten der Linsen sowie deren gegenseitige Abstände sind wie folgt:

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Linse

-X-

Radius

^R]

R,

r;

R_£
R

R
R

10

11
12

13
14

15
'16

17
18

20

- 289,83 + 72,21

+ 84,2

- 436,8

- 436,8 + 270,12

+ 81,01 + 8750

+ 40,92

- 65,45

- 65,45 + 28,79

- 28,79 + 65,45

+ 65,45

- 40,92

- 8750

- 81,01

+ 95

- 70,36

- 74,2 + 175,04

1,62041	60,33
1,65412	39,63
1,62041	60,33
1,74400	44,77
1,65160	58,52
1,65412	39,63
1,65412	39,63
1,65160	58,52
1,74400	44,77
1,62041	60,33
1,61340	44,30

3,25

0,76

2,5 τ 80,6

3, 78

^d10⁼

= 1,73 = 11,66

4,32

d₁₂=

^d13= ^d14⁼

4,32 0 '15

¹IS

^d]
d.

Hl

11,66

1,73

3,78 82,60 4 4,5

6,5

0,5

0 9820/0830

. A-

R₁ - R„₂ sind darin die in Fig. 3 eingetragenen Krümmungsradien der Linsen L,-L.^ in Millimetern und d-,- d„, die ebenfalls in Fig. U eingetragenen Abstände der Scheitelpunkte je zweier benachbarter Linsenflächen in Millimetern, n^ und V_d ist der Brechungsindex des zu verwendenden Glases bezogen auf die Helium-d-Linie (587,56 nm). ^ _d ist die Abbe-Zahl (n,-l): (iip-n ), bezogen auf die schon genannte Heliumd-Linie, die Wasserstoff-F-Linie (486,13 nm) und die Wasserstoff-c-Linie (656,27 nm). Für die Linsen L₂, Lg, L₇ und L,, sind zur besseren Farbkorrektur KZ-FS-Gläser (Kurz-Schwer-Flinte) eingesetzt, welche das sekundäre Spektrum stark reduzieren.

Die Brechkraft des Vorderglieds (Linsen L,-Lo) ist schwach negativ, die des Hinterglieds (L₁₀ und L^₁) schwach und die des die Blende 10 enthaltenden, beweglichen Mittelglieds (L,-Lq) sogar stark positiv. Gegenüber konventionellen Objektiven, bei denen nur das Mittelglied eine negative und Hinter- und Vorderglied eine starke, positive Brechkraft aufweisen, lassen sich bei dieser Brechkraftverteilung die Linsenfehler wesentlich besser und einfacher korrigieren. Ferner kann der für einen bestimmten Vergrösserungsvariationsbereich notwendige Hub des Mittelglieds und damit die Gesamtlänge des Objektivs relativ niedrig gehalten werden. Besonders günstige Verhältnisse lassen sich erreichen, wenn die Brechkraft des Mittelglieds absolut genommen mindestens doppelt so gross ist wie die Brechkräfte der beiden anderen Objektivglieder. Bei der gezeigten Ausbildung des Vorder- und des Hinterglieds ist die auftretende Verzerrung minimal.

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4S:

Leerseite

Claims

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Pa tentansprUche

lJ Zoom-Objektiv mit drei in einer Fassung angeordneten Gliedern und einer in einem der Glieder angeordneten Blende, wobei das Mittelglied relativ zu und zwischen den beiden anderen Gliedern axial verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelglied eine positive und absolut die stärkste Brechkraft besitzt.
2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechkraft des Mittelglieds absolut um wenigstens den Faktor 2 grosser ist als die Brechkräfte der beiden anderen Glieder.
3. Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende im Mittelglied angeordnet ist.
4. Objektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildlageykorrektur mit dem Mittelglied kinematisch gekoppelte Mittel zur gemeinsamen axialen Verschiebung aller drei Objektivglieder vorgesehen sind.
5. Objektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebemittel eine auf der Objektivfassung drehbar und axial unverschiebbar gelagerte Verschiebungshlilse mit einer Führungsnut für ein am Einsatzort vorzusehendes ortsfestes Folgeglied umfassen.
6. Objektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verstellen des Mittelglieds eine auf der Objektivfassung drehbar und axial unverschiebbar gelagerte, innen mit einer

9 0 9 8 ? 0 / D H "*. ■■"!

-VL-

schraubenlinienfb'rmigen Führungsnut versehene Verstellhlilse umfassen, und dass das Mittelglied drehfest in der Objektivfassung gelagert ist und wenigstens ein Kurvenfolgeelement aufweist, welches durch einen Längsschlitz in der Objektivfassung in die Führungsnut der Verstellhülse eingreift.
7. Objektiv nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebungshülse und die VerstellhUlse drehfest miteinander verbunden oder einstückig sind.
8. Objektiv nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelglied drehfest in der Objektivfassung gelagert ist, dass die Blende einen Verstellmechanismus mit einem in Umfangsrichtung verstellbaren Betätigungsorgan aufweist, dass in der Objektivfassung eine Blendenverstellhülse mit einem axial gerichteten Fortsatz drehbar gelagert ist, dass der Fortsatz mit einer Längsnut oder einem Längsschlitz versehen ist, in welche das Betätigungsorgan des Blendenverstellmechanismus eingreift, und dass auf der Objektivfassung ein Blendenverstellring drehbar angeordnet und drehfest mit der "Blendenverstellhülse verbunden ist.

9. Objektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelglied mit wenigstens drei axial gerichteten Schienen versehen ist, auf denen es in der Objektivfassung gleitet.

10. Objektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelglied sechs und die beiden anderen Glieder zwei bzw., drei Linsen mit den folgenden Daten aufweisen:

9 0 9 8 2 0 / 0 Β 'ⁿ. λ

Linse

.3·

Radius

^R]

r;

^J10

'11

R.
R

R
R

9
10

11
12

15
16

17
^L18

19
'20

- 289,83 + 72,21

+ 84,2

- 436,8

- 436,8 + 270,12

+ 81,01 + 8750

+ 40,92

- 65,45

- 65,45 + 28,79

- 28,79 + 65,45

+ 65,45

- 40,92

- 8750

- 81,01

+ 95

- 70,36

- 74,2 + 175,04

3, 25 o, 76 6 0 3 2, 5 τ 80,6

3,78

d_ft «= 1,73 ^d9~ 11,66 ^dio~
^dii^e 0
4,32 ^d12^e 12 ^d13-
d. .«= 4,32
0

d₁₅ - 11,66 d₁₆ = 1,73 d₁₇ = 3,78 d₁₈ = 82,60 4 4,5 d₁₉ - 6.5

^d20 ⁼ °'⁵ do, = 3

9.0 9 8 ? 0 / ϋ ?

worin R..-R„_? die 22 Radien der insgesamt 11 Linsen in durchgehender Numerierung angefangen von der äussersten Linse des sechslinsigen Glieds und d,-d„, die gegenseitigen Abstände der Scheitelpunkte je zweier benachbarter Linsenflächen ebenfalls in durchgehender Numerierung von der genannten äussersten Linse an bedeuten und n, und 1? , der Brechungsindex bzw. die Abbe-Zahl bezogen auf die Helium-d-Linie bzw.die Heliumd-Linie, die Wasserstoff-F-Linie und die Wasserstoff-c-Linie ist.

.909820/0830