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Vario-Objektiv, bestehend aus einem Grundobjektiv und einem aus vier
Gliedern, deren Brechkraftvorzeichen von Glied zu Glied wechselt, aufgebautem Vorsatz
Mechanisch kompensierte Aufnahmeobjektive mit veränderlicher Brennweite sind in
verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
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Das Zustandekommen der Brennweitenveränderung kann so erklärt werden,
daß das reelle oder virtuelle Bild eines fernen Gegenstandes, das durch ein Frontglied
entworfen wird, durch ein nachfolgendes Glied, einen Variator, bei dessen Verschiebung
längs der optischen Achse in einem veränderlichen Maßstab abgebildet wird. Das so
erzeugte Bild ist nicht ortsfest, sondern verschiebt sich in bezug auf das Frontglied
in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Frontglied und dem Variator längs der optischen
Achse. Daher erhält man auf der feststehenden Film- bzw. Plattenebene mittels eines
nachfolgenden feststehenden Grundobjektivs nur dann eine stets scharfe Abbildung,
wenn man die Änderung des Bildortes des vom Variator entworfenen Bildes kompensiert.
Dies kann in der Weise erreicht werden, daß man außer dem Variator noch ein zweites
Glied, das das Frontglied, das Grundobjektiv oder ein weiteres zusätzliches Glied
sein kann, entlang der optischen Achse verschiebt. Allen diesen Lösungen ist gemeinsam,
daß die zu verschiebenden Glieder unmittelbar aufeinanderfolgen.
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Vario-Objektive,bei welchen bei der Brennweitenänderung das Frontglied
feststeht, haben den Vorteil, beim Anstoßen widerstandsfähiger zu sein, da der Stoß
keine empfindlichen Kurvenführungen od. dgl. verletzen kann. Die Erfindung bezieht
sich auf diese letztgenannte Gruppe von Vario-Objektiven.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Vario-Objektiv, bestehend aus einem
Grundobjektiv und einem aus vier Gliedern, deren Brechkraftvorzeichen von Glied
zu Glied wechselt, aufgebautem Vorsatz, bei welchem Vorsatz, von der Gegenstandsseite
her gezählt, das erste und das dritte Glied bei konstanter Objektlage feststehen,
während das zweite und das vierte Glied entlang der optischen Achse verschiebbar
sind, wobei eine mechanische Vorrichtung zum Verschieben des zweiten Gliedes und
des vierten Gliedes des Vorsatzes mit je einer Kurvenführung für jedes dieser Glieder
vorgesehen ist, bei deren Betätigung diese Glieder des Vorsatzes in nichtlinearem
Zusammenhang so verschoben werden, daß der Bildort nach dem Vorsatz in bezug auf
das Grundobjektiv konstant bleibt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das geometrische
Mittel des in den Extremstellungen des zweiten Gliedes des Vorsatzes wirksamen Abbildungsmaßstabes,
mit welchem dieses zweite Glied das vom ersten Glied erzeugte Bild eines fernen
Gegenstandes weiter abbildet, absolut kleiner als 1 ist.
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Jedes Glied des Vorsatzes besteht in der Regel aus einer Gruppe von
Linsen. Die Vorschrift, daß das geometrische Mittel des Abbildungsmaßstabes des
zweiten Gliedes absolut kleiner als 1 sein soll, bedeutet, daß das vom zweiten Glied
erzeugte Bild ohne Beachtung des Vorzeichens kleiner ist als das vom ersten Glied
erzeugte Bild, das der Gegenstand für das zweite Glied ist.
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In der Zeichnung sind ein Vario-Objektiv bekannter Art, ein Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes und eine Ausführungsvariante des letzteren unter Verzicht
auf die Darstellung der verschiedenen Linsen bzw. Linsengruppen aller vorhandenen
Glieder schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein bekanntes Objektiv mit veränderlicher
Brennweite der eingangs erwähnten Art, Fig.2 ein Vario-Objektiv gemäß der Erfindung
und Fig. 3 eine Ausführungsvariante des in Fig. 2 dargestellten Vario-Objektivs.
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In Fig. 1 ist mit O das Grundobjektiv, das in beliebiger geeigneter
Weise aufgebaut sein kann, mit L1 ein Frontglied, das in der Regel aus einer Gruppe
von Linsen besteht, und mit L2 ein dem Frontglied L1
nachfolgendes,
in der Regel ebenfalls aus einer Gruppe von Linsen bestehendes Glied bezeichnet.
Die Brennweitenänderung kann hierbei wie folgt erklärt werden: Das Frontglied Li
ist feststehend, das nachfolgende Glied L2 entlang der optischen Achse verschiebbar
gelagert. Das Frontglied L, entwirft von einem fernen Gegenstand ein Bild
y,', von welchem das nachfolgende Glied L2 ein Bild y; erzeugt, welches schließlich
durch das. Grundobjektiv O weiter nach y3' abgebildet wird. Das vom zweiten Glied
L2 erzeugte reelle oder virtuelle Bild y2 ist nicht ortsfest, sondern verschiebt
sich in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Frontglied L, und dem nachfolgenden
Glied L2 längs, der optischen Achse. Daher erhält man auf der feststehenden Film-
bzw. Plattenebene mittels eines ebenfalls feststehenden Grundobjektivs O nur dann
eine stets scharf eingestellte Abbildung y"', wenn man nicht nur das zweite Glied
L" sondern entweder auch das Frontglied L, oder däs Grundobjektiv O in einem bestimmten
Verhältnis zur Verschiebung des Gliedes L2 verschiebt. Man kann ferner eine Kompensation
des Bildortes auch bei feststehendem Frontglied L, und feststehendem Grundobjektiv
O erreichen, wenn man ein weiteres, entlang der optischen Achse verschiebbares Glied
einführt. Bei den bekannten Ausführungen dieser letztgenanntenArt von Objektiven
mit veränderlicher Brennweite folgen die verschiebbaren Glieder aufeinander.
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Beim erfindungsgemäßen Vario-Objektiv nach Fig. 2 ist mit Li ein feststehendes
Frontglied, mit L2 ein entlang der optischen Achse verschiebbares zweites Glied,
mit L3 ein feststehendes drittes Glied, mit L4 ein ebenfalls entlang der optischen
Achse verschiebbares viertes Glied des Vorsatzes und mit O das Grundobjektiv bezeichnet.
Das feststehende Frontglied L, entwirft von einem fernen Gegenstand ein umgekehrtes
Bild y,', welches vom zweiten, verschiebbaren Glied L2 wiederum umgekehrt als Bild
y2 abgebildet wird. Dieses Bild y2 wird vom dritten, feststehenden Glied L3 des
Vorsatzes nochmals umgekehrt und als Bild y3' abgebildet, das nun vom vierten Glied
L4 des Vorsatzes, dem Kompensationsglied, weiter an einen bezüglich des Grundobjektivs
0 festen Ort, und zwar wie dargestellt, vorzugsweise ins Unendliche abgebildet wird.
Dieses vierte Bild des Vorsatzes wird vom Grundobjektiv O als Bild y5 in der Film-
bzw. Plattenebene abgebildet.
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Wählt man hierbei den Abbildungsmaßstab, mit welchem das vom Frontglied
L, des Vorsatzes erzeugte Bild yi durch dessen zweites Glied L2, den Variator, abgebildet
wird, gemäß der Erfindung absolut kleiner als 1, so wird die durch das zweite Glied
L2, den Variator, erzielte Brennweitenveränderung durch das dritte Glied L3 verstärkt.
Daß der Abbildungsmaßstab absolut kleiner als 1 sein soll, bedeutet dabei, daß das
Bild y2 ohne Bedeutung des Vorzeichens kleiner ist als das Bild y1'. Die verstärkte
Brennweitenänderung kommt so zustande, daß bei einer Änderung des Abbildungsmaßstabes,
der aber immer absolut kleiner als 1 ist, der Ort des Bildes y2' beim Verschieben
des Variators L2 sich relativ zum feststehenden Frontglied L, in der gleichen Richtung
verschiebt. Wird dann mit dem feststehenden Glied L3 vom Bild y2 ein umgekehrtes
Bild y3 erzeugt, so ergibt die Bildortsverschiebung des Bildes y2 eine Veränderung
des Abbildungsmaßstabes durch das Glied L3, die gleichsinnig verläuft wie die Veränderung
des Abbildungsmaßstabes mit dem Variator L2. Um also eine Veränderung der Brennweite
von ihrer maximalen bis zu ihrer minimalen Größe zu erhalten, braucht man diese
nur teilweise durch Verschieben des Variators L2 zu erzeugen, da die Veränderung
der Brennweite durch das nachfolgende Glied L, verstärkt wird. Dadurch wird der
Verschiebeweg des Variators L, und damit der maximale Abstand zwischen diesem und
dem feststehenden Frontglied Li für die gleiche Gesamtveränderung der Brennweite
kleiner. Dies ermöglicht es, den Durchmesser des Frontglied Li kleiner zu machen,
denn zwischen dem Frontglied Li und dem Variator L, sind die Hauptstrahlneigungen
am größten. Eine Verkürzung des benötigten Abstandes zwischen dem Frontglied L,
und dem Variator L., wirkt sich somit als Verkleinerung des freien Durchmessers
aus.
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Außer der hieraus resultierenden Verbilligung der Linsen ergibt dies
eine Erleichterung der Korrektur der Aberrationen. Indem die Brennweite des Frontgliedes
L, größer gewählt werden kann, wird die relative Öffnung der durchtretenden Strahlenbündel
kleiner, weil die Brennweite des Gesamtsystems sich ja aus der Brennweite des Frontgliedes
L, multipliziert mit dem Abbildungsmaßstab jeder folgenden Linsengruppe ergibt.
Ferner ändert sich der Abbildungsmaßstab beim zweiten Glied L.., nicht um den ganzen
Betrag der Brennweitenveränderung des Gesamtsystems.
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Damit der Verschiebeweg des vierten Gliedes L4 des Vorsatzes und,
davon abhängend, der Abstand zwischen dem dritten Glied L3 und dem Grundobjektiv
O möglichst klein werden, ist es nötig, den Abbildungsmaßstab des dritten Gliedes
L3 absolut so klein zu wählen, wie es mit Rücksicht auf die Korrektur des Öffnungsfehlers
des Gliedes L3 möglich ist.
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Für verschiedene Lagen des Objektes wird in bekannter Weise das Frontglied
Li so verschoben, daß das durch dieses erste Glied L, erzeugte Bild y,' bezüglich
der Film- bzw. Plattenebene stets am gleichen Ort bleibt.
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Bei Beachtung dieser erfindungsgemäßen Bedingungen gelingt es, Vario-Objektive
mit kleinen Linsendurchmessern zu berechnen, deren öffnungsverhältnis größer als
1: 2 ist, bei einem maximalen Bildwinkel größer als ±20° und bei einem Verhältnis
der maximalen zur minimalen Brennweite größer als 4:1.
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Das Vario-Objektiv nach Fig. 3 unterscheidet sich vom Vario-Objektiv
nach Fig.2 dadurch, daß das Vorzeichen der Brechkraft jedes der Glieder L1, L2,
L3 und L4 des Vorsatzes beim ersteren entgegengesetzt ist wie beim letzteren.
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Für die Verschiebung des zweiten Gliedes L., des Variators, und des
vierten Gliedes L4, des Kompensationsgliedes, des Vorsatzes ist in oder an der Fassung
des Vorsatzes eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung vorgesehen, welche
zwei voneinander verschiedene Kurvenführungen, von denen die eine zum Verschieben
des Variators L2 und die andere zum Verschieben des Kompensationsgliedes L4 dient,
vorgesehen, welche diese Glieder derart in nichtlinearem Zusammenhang verschieben,
daß der Bildort des vom Kompensationsglied L4 erzeugten Bildes konstant bleibt,
so daß das Grundobjektiv dieses Bild unter Erhaltung der Scharfeinstellung auf die
Film- oder Plattenebene weiter abbilden kann.