DE2235412C2

DE2235412C2 - Varioobjektiv

Info

Publication number: DE2235412C2
Application number: DE2235412A
Authority: DE
Inventors: Ryusho Machida Tokyo Hirose; Muneharu Tokyo Sugiura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1971-07-19
Filing date: 1972-07-19
Publication date: 1984-10-11
Also published as: FR2146397B1; DE2235412A1; GB1392056A; US3788731A; FR2146397A1; JPS523584B1

Description

der zweiten Linsengruppe zu Kompensationszwecken verschiebbar und die vierte Linsengruppe ortsfest angeordnet ist. Derartige Varioobjektive besitzen deshalb eine verhältnismäßig komplizierte Konstruktion, so daß sie schon aus Kostengründen nicht ohne weiteres für Fernsehtelefone oder dergleichen Verwendungszwecke geeignet sind.

s Es sind ferner verhältnismäßig einfache Varioobjektive der in Fig. 2a dargestellten Art bekannt, bei denen drei Linsengruppen vorgesehen sind, wobei die zweite Linsengruppe zur Änderung der Vergrößerung und die erste Linsengruppe zur Fokussierung bewegbar sind, während die dritte Linsengruppe ortsfest angeordnet ist. Für den genannten Verwendungszweck sind jedoch auch derartige Varioobjektive noch verhältnismäßig kompliziert, zumal ebenfalls zwei bewegliche Linsengruppen für eine Einstellung erforderlich sind. Bei einem derartigen Varioobjektiv bildet die erste Linsengruppe I bei Einstellung auf ein Objekt /* dieses an der Stelle Pi ab und das Bild von /»wird durch die zweite Linsengruppe II an der Stelle P₂ abgebildet, wenn die Brennweite minimal ist, wie in F i g. 2 b dargestellt ist. Die dritte Linsengruppe III fokussiert das Bild auf die Bildebene. Bei einer mittleren Brennweite wird das Bild von einer Stelle P_x entsprechend der Darstellung in Fig. 2b in eine Lage P₂ verschoben, die von der Lage P₂ abweicht. Um die Verschiebung der Brennebene zu kompensieren, die durch is die Bewegung der zweiten Linsengruppe II verursacht wurde, wird die erste Linsengruppe I in eine Laie bewegt, die durch die ausgezogenen Linien in Fig. 2c dargestellt ist, um das Bild von P_Y zu P[ zu bringen, so daß das durch die zweite Linsengruppe II fokussierte Bild die vorgegebene Lage P₁ beibehält. Für ein derartiges Varioobjektiv sind jedoch ebenfalls zwei bewegliche Glieder für eine Einstellung erforderlich, so daß die Konstruktion immer noch verhältnismäßig kompliziert ist, jedenfalls komplizierter als es für ein» Verwendung für Fernsehtelefone oder vergleichbare Einrichtungen wünschenswert wäre.

Es ist ferner bereits eine Anordnung aus einer fest angeordneten, zerstreuenden und einer verschiebbaren, sammelnden Linse bekannt, weiche Anordnung als Zusatzsystem zu Objektiven ohne Entfernungseinstellung Anwendung finden kann (Camera Internationale Monatsschrift für Photographic und Film, 1961, Nr. 1, Seite 36-38). Dabei wird es wie bei anderen bekannten Objektiven mit veränderlicher Brennweite (DE-AS 12 36 816) als nachteilig angesehen, daß aliein durch die Verschiebung der sammelnden Linsengruppe eine Scharfeinstellung auf zwei Objekte in unterschiedlichen Entfernungen nicht vorgenommen werden kann, so daß derartige Objektive für den genannten Verwendungszweck bei Fernsehtelefonen nicht ohne weiteres geeignet sind. Insbesondere ist bei derartigen Varioobjektiven keine Änderung des Abbildungsmaßstabs bei einer vorgegebenen Objektentfernung vorgesehen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Varioobjektiv insbesondere für Fernsehtelefone zu schaffen, das auf Objekte innerhalb eines vorgegebenen Entfernungsbereichs fokussierbar ist, wobei für jede Objektentfernung zwei unterschiedliche Brennweiten einstellbar sind und durch Verschiebung der zweiten Linsengruppe bei langer Brennweite eine Einstellung auf relativ kleine Objektentfernungen möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einem Varioobjektiv der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Unterschiedliche konstruktive Ausgestaltungen sind Gegenstand der beiden Unteransprüche.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 ein bekanntes Varioobjektiv mit vier Linsengruppen; Fig. 2a ein bekanntes Varioobjektiv mit drei Linsengruppen; Fig. 2b und 2c dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise des Objektivs in Fig. 2a;

Fig. 3a und 3b eine schematische Darstellung eines Objektivs gemäß der Erfindung in zwei unterschiedlichen Einstetlungen;

Fig. 4 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines Objektivs gemäß der Erfindung; und Fig. 5 ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines Objektivs gemäß der Erfindung.

Ein Objektiv gemäß der Erfindung hat entsprechend den in Fig. 3-5 dargestellten Ausführungsbeispielen nur ein bewegliches Glied, um eine Fokussierung auf nur zwei Punkte mit unterschiedlichem Abbildungsmaßstab zu ermöglichen, so daß eine einfache veränderliche Vergrößerungslinse auch die Verwendung des Objektivs für Fernsehtelefone oder vergleichbare Verwendungszwecke gestattet. Das Objektiv enthält drei Linsengruppen I, II und III, die streuend, sammelnd und sammelnd sind. Die erste Linsengruppe I ist ortsfest. Die zweite Linso sengruppe Il ist verschiebbar, um den Abbildungsmaßstab zu ändern. Die dritte Linsengruppe III ist eine ortsfeste Relaislinse. Mit einem derartigen Objektiv können unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe für zwei Punkte gewählt werden, die der minimalen bzw. maximalen Brennweite entsprechen, indem nur die zweite Linsengruppe bewegt wird. Das Objektiv kann deshalb auf die minimale Brennweite oder die maximale Brennweite für das betreffende Objekt in zwei speziellen Entfernungen eingestellt werden, wobei keine zusätzlichen Einstellungen zur Fokussierung erforderlich sind, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

si x+y /ι

Dabei bedeuten:

/, = Brennweite der ersten Linsengruppe

/₂ = Brennweite der zweiten Linsengruppe

j| = die größere objektseitige Schnittweite des Objektivs bei minimaler Brennweite

S₂ = die kleinere objektseitige Schnittweite des Objektivs bei maximaler Brennweite

4 = Verschiebung der zweiten Linsengruppe

K = — , wobei ζ das Brennweitenverhältnis bedeutet Vz

I_n = der Abstand zwischen den Hauptpunkten der ersten und zweiten Linsengruppe bei Einstellung auf maximale Objektivbrennweite

χ = der Abstand von dem vorderen Hauptpunkt der ersten Linsengruppe zu dem Bild, welches Bild durch die erste Linsengruppe (1) von dem Objekt mit der größeren Objektentfernung j, abgebildet wird, wenn minimale Brennweite eingestellt ist.

It

Wenn ein derartiges Objektiv auf die minimale Brennweite eingestellt wird, erfolgt durch die erste Linsengruppe I entsprechend dem Strahlengang von dem Objekt Q in der Entfernung j, von der Frontlinie der ersten Linsengruppe I zunächst eine Abbildung in der Lage Q₁, so daß die folgende Linsengleichung erfülllt ist:

Sl X /l

Dieses Bild wird durch die zweite Linsengruppe II übertragen und in der Lage Q₂ durch die dritte Linsengruppe III nochmals abgebildet.

Wenn das Objektiv dadurch auf die maximale Brennweite eingestellt wird, daß die zweite Linsengruppe II entsprechend der Darstellung in Fig. 3b verschoben wird, während die erste Linsengruppe I ortsfest bleibt, wird der von einem Objekt Q in einer Entfernung s₂ (I s₂ 1 < IS₁ 1) von der Frontlinse der ersten Linsengruppe I ausgehende Strahlengang zuerst an der Stelle Qf durch die erste Linsengruppe I abgebildet, so daß die Beziehung

/1

ebenfalls wie bei der vorher beschriebenen minimalen Brennweite erfüllt ist. In diesem Falle bezieht sich y nicht nur auf den Wert

^/2T~

entsprechend der obigen Definition, sondern entspricht auch Q₁ Q{. Sowohl im Falle der maximalen Brennweite als auch im Falle der minimalen Brennweite muß das Bild Q₁' auf dieselbe Lage Q₂ fokussiert werden, wie in Fig. 3a dargestellt ist. Deshalb müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

Dabei bedeutet /, den Abstand zwischen den Hauptpunkten der ersten und zweiten Linsengruppe und Dden Abstand zwischen dem vorderen Hauptpunkt der zweiten Linsengruppe Il und Q₁. Durch Einsetzen dieser Gleichungen in die Gleichung (1) und durch Auflösung nach/) in Abhängigkeit von/₂ ergibt sich:

55

60

Bei Erfüllung dieser Bedingung wird das Bild Q₁' auf Q₂ fokussiert.

Obwohl ein derartiges Objektiv mit einem veränderlichen Abbildungsmaßstab Begrenzungen hinsichtlich der Objektweiten und der Vergrößerung entsprechend jeweils zwei speziellen Werten unterworfen ist, ist ein derartiges Objektiv vorteilhaft, weil es eine einfache Konstruktion aufweist und lediglich eine Verschiebung der zweiten Linsengruppe II erforderlich ist, um die gewünschte Einstellung zu ermöglichen. Dabei ist ferner gewährleistet, daß die beiden Bildebenen, die für die gegebenen Objektabstände mit den vorherbestimmten Brennweiten eingestellt werden, nicht gegeneinander verschoben werden können.

10 15 20 25 30 35 40

45

50

55

60

Wenn ein derartiges Objektiv für ein Fernsehtelefon Verwendung findet, beträgt die Entfernung s, vorzugsweise 0,8 Meter und die Brennweite/= 17 mm zur Aufnahme des Gesichts und des Körpers des Gesprächsteilnehmers. Für die Aufnahme von Dokumenten und dergleichen beträgt si 0,4 Meter und die Brennweite/= 25 mm. Während die erste Linsengruppe I in der Regel ortsfest angeordnet ist, kann auch eine Feineinstellung für diese erste Linsengruppe vorgesehen werden, wenn beispielsweise sehr dicke Bücher in einer bestimmten Lage auf einem Pult angeordnet sind. Dadurch wird bei Verringerung des Objektabstands, also beispielsweise im Falle eines verhältnismäßig dicken Buchs, die erste Linsengruppe vorgeschoben. Wenn sich der Gesprächsteilnehmer in einer größeren Entfernung von dem Objektiv als dem vorherbestimmten Abstand befindet, kann die erste Linsengruppe zum Zwecke der Scharfeinstellung etwas rückverschobSn werden.

Fig. 4 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel eines Objektivs gemäß der Erfindung. Dabei bedeuten:

r = Krümmungsradien der brechenden Oberflächen d = axiale Abmessungen oder Luftabstände der Komponenten π = Brechungsindex des Glases der Komponenten K = Abbesche Zahl der Gläser in der jeweiligen Reihenfolge Brennweite/= 17,5 mm (Objektentfernung s\ = 0,8 m) /= 25,1 mm (Objektentfernung S₁ = 0,4 m) Brennweitenverhältnis = 1,45 Lichtstärke des Objektivs = 1:2

K₁ =60,2

	64,018	20,803	d\ =	2,0	"ι	= 1,62041
		= 4,5
η =	30,422		4 -	2,0

*rs -*	65,643	ds =	4,5	*It₁*	= 1,65844

*I =**	-87,374	Cm ³^	2,0	%	= 1,74000

*ii -*	90,547	4 -	veränderlich

rf, =	37,646	4 =	4,0	η,	= 1,62230

*P₁ =*	-366,922	4 =	1,0	**ι,***	= 1,74077

r» =	123,847	4 =	0,2

/t, =	82,098	d> =	3,0	t>	= 1,51633

r₁₀ =	-82,577	(^₀ =	veränderlich

*r\\ =*	-13,258	d]\ =	2,5	"ι	= 1,71300

*^rn =*	-11,280	a(₂ =	2,0

ru =	-7,888	4j -	5,0	ty	= 1,78472

^fl4 ⁼	-10,078	(U =	0,2

r₎₅ =	11,548	ίή S =	2,0	n>	= 1,73500

Π 6 ⁼	9,466	d[b =	2,0

r,₇ =	27,672	^7 =	2,5	*»ti*	, = 1,67790

Os -	-51,809	beträgt:
erlich	ie Luftabstand	fur/	= 25,1
Γύτ/= 17,5	ds =	4,263
	</ιυ =	■- 21,040
^l 0 ⁼

	= 50,8
*^V>*	= 28,2
V₄	= 53,1
	= 27,7

K₅ =64,0 V₁ =53,1 K₈ =25,6 K₉ =49,7 K₁₀ = 50,6

65

Für ein zweites Ausführungsbeispiel gelten die folgenden Bezeichnungen:

τ = Krümmungsradien der brechenden Linsenoberfläche in der entsprechenden Reihenfolge d = axiale Dicke oder Luftabstände der Komponenten η = Index der Gläser der Linsen

V - Abbesche Zahl für die Gläser in der jeweiligen Reihenfolge Brennweite/= 17,5 mm (Objektentfernung s, = 0,8 m) /= 25,32 mm (Objektentfernung s₂ = 0,4 m) Brennweitenverhältnis = 1,45

K₁ =36,3

V₂ =54,8

V, =35,6

V₄ =28,5

K₅ =54,0

V_b =28,5

V₁ =60,13

Lichtstärke des Objektivs = 1 :	- 43,605	di	:2,8	= 19,740	für/= 25,32	- 4,303	"2	= 1,62004
				= 5,0	d₂	- 20,437
	= 25,3206	d₃	- U5		d,	Hierzu 3 Blatt

	= 34,6907	d*	= veränderlich			- 1,69100
rj
	= -32,719	ds	= 6,0			= 1,59270
U
	= -490,6	d₆	= 1,4
's
	= -5,7813	di	= veränderlich	»5	= 1,72825
/"6
	= -7,682	d%	= 3,3
ti
	= 16,579	do	= 0,2	*"i,*	= 1,71300
r%
	= -19,4325	dw	= 2,5
r₉
	= -11,067	du	= 3,2	"7	- 1,72825

	- 11,577	dn	= 1,5
Λι
	= 15,839	= 0,85		= 1,62041
hl
	= -15,839	= 3,9

	Die veränderlichen Luftabstände betragen:
	für/= 17,5
d₂	Zeichnungen
*d_s*

Claims

10 Patentansprüche:

1. Varioobjektiv, das auf Objekte innerhalb eines vorgegebenen Entfernungsbereichs fokussierbar ist, wobei das Varioobjektiv aus einer ortsfesten zerstreuenden Frontlinsengruppe, einer bewegbaren positiven Linsengruppe und einer ortsfesten positiven Linsengruppe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einstellung der positiven Linsengruppe (H) in eine gegebene erste, objektseitige Lage eine Scharfeinstellung auf ein Objekt in einer bestimmten, minimalen Entfernung erfolgt und daß bei Einstellung der positiven Linsengruppe (II) in eine gegebene zweite, bildseitige Lage eine Scharfeinstellung auf ein Objekt in einer bestimmten, maximalen Entfernung erfolgt, und daß folgende Bedingungen erfüllt sind:

-L₊-J

S-, x +

/i

15 20

l/.l =

s, + Z₂

wobei/, die Brennweite der ersten Linsengruppc,/₂ die Brennweite der zweiten Linsengruppe, S₁ die größere objektseitige Schnittweite des Objektivs im Falle der minimalen Objektivbrennweite, s₂ die kleinere objektseitige Schnittweite im Falle der maximalen Objektivbrennweite, ζ, die Verschiebungsstrecke der zweiten Linsengruppe, A' = 11Vz Kz = Brennweitenverhältnis), /„der Abstand zwischen den Hauptpunkten der ersten und der zweiten Linsengruppe bei Einstellung auf maximale Objektivbrennweite, χ der Abstand von dem vorderen Hauptpunkt der ersten Linsengruppe zu dem Bild, welches durch die erste Linsengruppe (I) von dem Objekt mit der größeren objektseitigen Schnittweite.?, abgebildet wird, wenn minimale Objektivbrennweite eingestellt ist, und

■■-

35 40 45

50

55

60

f.5

2. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

/= 17,5 mm (objektseitige Schnittweite .s_: = 0,8 m)
/= 25,1 mm (objektseitige Schnittweite .v_? = 0,4 m)

daß das Brennweitenverhältnis = 64,018 1,45 und die Lichtstärke 1 : 2 beträgt, daß r\ = 30.422 ■- 2,0 n, = 1,62041 r₂ = 65.643 <h = 2,0 = -87,374 <A = = 4,5 ih = 1,65844 r₄ - 90.547 'I₄ = 2,0 W₁ - 1,74000 = 37,646 - veränderlich 366,922 "I, '^; = 4,0 /I₄ - 1,62230 = 123,847 <h - 1,0 ih =- 1,74077 = 82,098 <k ^ = 0,2 /■₉ = -82,577 d, = -- 3,0 n,, = 1,51633 = -13,258 'An = veränderlich 'Ίι = -11,280 </|| = '- 2,5 Af₇ = 1,71300 ^r\: = -7,888 i/p -- 2,0 - 10,078 i/|l - 5,0 /;„ - 1,78472 '14 </|.l 0.2

V_x = 60,2 V₂ = 50,8 ^V> = 28,2 V₄ = 53,1 y = 27,7

= 64,0

K₇ =53,1 K = 25,6

daß '15
'16
'17
'18 = 11,548
= 9,466
= 27,672
= -51,809 17,5 : = 2,0
= 2,0
= 2,5 η, =
»10 ~ 1,73500
1,67790 und der veränderliche Luftabstand für für / = 25,1 ds = 20,803 d\0 = 4,5 und / = ds = 4,263 <fio = 21,040

49,7

= 50,6

beträgt. 3. Varioobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

/= 17,5 mm (objektseitige Schnittweite j, = 0,8 m)

/= 25,32 mm (objektseitige Schnittweite J₂ ⁼ 0,4 m), daß das Brennweitenverhältnis 1,45 und die Lichtstärke 1 : 2 beträgt, daß

V_x =36,3

K₂ =54,8

Ki = 35,6

K₄ =28,5

K₅ =54,0

K =28,5

K₇ =60,13

Ί = = -7,682 und für /- beträgt. 17,5 </. = 1,5 «I = 1,62004 '2 = = 16,579 25,32 = veränderlich '3 = = -19,4325 = 6 rh = 1,69100 '4 = = -11,067 d< = 1,4 n, = 1,59270 '5 = = 11,577 d-, = veränderlich = 43,605 = 15,839 dt, = 3,3 fk = 1,72825 = 25,3206 = -15,839 dy = 0,2 und daß der veränderliche = 34,6907 / = 4t = 2,5 = 1,71300 = -32,719 d) = 3,2 = -490,6 d_w = 1,5 = 1,72825 r₆ = -5,7813 du = 0,85 '7 = du = 3,9 = 1,62041 '8 ⁼ Luftabstand für d₂ = 19,740 d₅ = 5,0 '9 ^: d₂ = 4,303 ds = 20,437 '10 'u '12 '13

20

30 35

45

50

55

60

Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere in Verbindung mit Fernsehtelefonen ist es wünschenswert, eine Scharfeinstellung auf den Gesprächsteilnehmer oder auf ein Dokument mit unterschiedlicher Entfernung und unterschiedlicher Vergrößerung durchführen zu können. Übliche Varioobjektive enthalten beispielsweise vier Linsengruppen der in Fig. 1 dargestellten Art, wobei die erste Linsengruppe zur Scharfeinstellung und die zweite Linsengruppe zur Änderung der Vergrößerung bewegbar ist, während die dritte Linsengruppe in Abhängigkeit von der Bewegung