DE2414027A1 - ZOOM LENS - Google Patents
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Anmelder: Canon Kabushiki Kaisha, No. 30-2, 3-chome, Shimomaruko, Ohta-ku, Tokyo, JapanApplicant: Canon Kabushiki Kaisha, No. 30-2, 3-chome, Shimomaruko, Ohta-ku, Tokyo, Japan
• Zoomobjektiv• Zoom lens
Die Erfindung betrifft ein Zoomobjektiv gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a zoom lens according to the preamble of the main claim.
Es sind verschiedene Typen von Zoomobjektiven für photographische und für Fernsehkameras bekannt. Die meisten von diesen können zweckmäßigerweise hinsichtlich ihres Aufbaus so betrachtet werden, daß sie aus einer vorderen und einer rückwärtigen Anordnung bestehen, wobei die vordere Anordnung ein vorderes Glied enthält, das axial verschieblich ist, um eine "charfeinatellung zwecks Anpassung auf unterschiedliche Objektlagen vorzunehmen, sowie relativ verschiebliche Zoomglieder, d.h. ein Variator- und ein Kompensatorglied, wobei die Gesamtbrennweite des vollständigen Objektivs über einen Bereich kontinuierlich variiert werden kann, während die Lage der Bildebene konstant gehalten wird, wobei die Glieder der rückwärtigen Anordnung stationär gehalten werden, soweit dies den Zoom-Betrieb betrifft. Unter Verwendung eines derartigen Objektivaufbaus is-t es jedoch relativ schwierig, ein Zoomobjektiv zu schaffen, das sowohl ausreichend korrigiert ist und trotzdem einen Zoom-BereichVarious types of zoom lenses for photographic and television cameras are known. Most of These can expediently be viewed in terms of their structure so that they consist of a front and a rear Assembly exist, the front assembly including a front member which is axially displaceable about a "Characteristic adjustment for the purpose of adapting to different object positions as well as relatively movable zoom elements, i.e. a variator and a compensator element, with the total focal length of the complete lens can be varied continuously over a range, while the position of the image plane is kept constant, the members of the rear assembly are kept stationary as far as this is the zoom operation regards. Using such a lens structure is-t however, it is relatively difficult to create a zoom lens that is both sufficiently corrected and still has a zoom range
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aufweist, der über das 10-fache der minimalen Brennweite hinausgeht. Wenn eine weitere Ausdehnung des Bereiches einer veränderlichen Brennweite von dem Zoomobjektiv der beschriebenen Bauart durchgeführt werden sollte, wurde-herkömmlicherweise an der Vorderseite oder an der Rückseite ein Konverteransatz befestigt oder das Objektiv in Form eines Satzobjektives ausgebildet, bei dem die rückwärtige Anordnung austauschbar war.which goes beyond 10 times the minimum focal length. If a further expansion of the range of a variable focal length of the zoom lens of the type described should be carried out-conventionally at the A converter attachment is attached to the front or the rear or the lens is designed in the form of a set of lenses which the rear arrangement was interchangeable.
Die Pig. IA und IB zeigen diese bisherige Praxis, bei der ein vorderseitiger oder rückwärtiger Konverteransatz 11, 12 gerade an der Vorderseite oder an der Rückseite des Objektivs 1 oder 10 befestigt werden.The Pig. IA and IB show this previous practice in which a front or rear converter attachment 11, 12 straight at the front or at the rear of the lens 1 or 10 can be attached.
Die Notwendigkeit eines Objektivwechsels für eine Änderung des Vergrößerungsbereiches erweist sich als unangenehm und umständlich. Die sinnvolle Verwendbarkeit eines derc„rtigen Zoomobjektivs wird hierdurch bei einigen Anwendungsbereichen., wie beispielsweise im Rundfunk-Fernseii-Betrieb,' durch die mangelnde Kontinuität des Bildes beeinträchtigt. Ein weiterer Nachteil eines Zoomobjektivs von einer Konver'seransatz-Baug.rt beruht darin, daß die Größe des Objektivs durch die Befestigung des Konverteransatzes erhöht wird und platzbeanspruchend ist. Anderererseits weist ein Zoomobjektiv von der Satzbauart den Nachteil auf, daß die Konstruktion dieses Objektivs kompliziert wird.The need to change the lens to change the magnification range proves to be uncomfortable and laborious. The sensible use of such a zoom lens is thereby used in some areas of application, such as For example, in radio and television operation, 'due to the lack of The continuity of the image is impaired. Another disadvantage of a zoom lens is based on a converter approach in that the size of the lens is increased by the attachment of the converter attachment and takes up space. On the other hand However, a set type zoom lens has the disadvantage that the construction of this lens is complicated will.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher allgemein die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile und Unbequemlichkeiten zu vermeiden und insbesondere ein Zoomobjektiv, d.h. eine Optik . mit veränderlicher Vergrößerung, zu schaffen, bei der die Gesamtbrennweite kontinuierlich über einen extrem ausgedehnten Bereich unter Verwendung eines in seinem Aufbau äußerst einfachen Steuermechanismus variiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Haupsanspruches gelöst.The present invention is therefore generally based on the above-mentioned disadvantages and inconveniences and especially a zoom lens, i.e. optics. with variable magnification, to create at which continuously increases the total focal length over an extremely extensive area using one in its construction extremely simple control mechanism can be varied. This problem is solved by the subject matter of the main claim.
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Wesentliche Merkmale der Erfindung sind somit darin zu sehen, daß vier bewegliche Glieder koaxial miteinander fluchtend hinter einem Scharfeinstellungs-Vorderglied angeordnet sind und daß ein Objektivtubus mit vier in seinem Inneren auf dem Umfangsbereich verlaufenden 'Nockenaufnahmenuten mit diesen in Verbindung steht, der drehbar in einer Buchse gehaltert ist, welche vier Führungsschlitze aufweist, mittels derer die axiale Bewegung der vier beweglichen Glieder derart gesteuert wird, daß nach der axialen Verschiebung von zwei der beweglichen Glieder, die zueinander benachbart sind, die relative axiale Verschiebung1 der anderen beiden der beweglichen Glieder, welche benachbart zueinander angeordnet sind, durchgeführt wird, um hiermit den Variobereich, d.h. den veränderlichen Brennweitenbereich des Gesamtsystems auszudehnen.Essential features of the invention are thus to be seen in the fact that four movable members are arranged coaxially in alignment with one another behind a focusing front member and that a lens barrel with four 'cam grooves extending in its interior on the circumferential area is connected to the latter, which is rotatable in a socket is supported, which has four guide slots by means of which the axial movement of the four movable members is controlled such that after the axial displacement of two of the movable members which are adjacent to each other, the relative axial displacement 1 of the other two of the movable members, which are arranged adjacent to one another, in order to thereby extend the zoom range, ie the variable focal length range of the overall system.
Mit der Erfindung wird somit ein Objektivsystem mit veränderlicher Vergrößerung geschaffen, das eine variable Äquivalentbrennweite aufweist, die innerhalb eines Vergrößerungsbereiches von mehr als 30 liegt. Dieses Objektivsystem mit veränderlicher Brennweite ist mechanisch kompensiert und enthält vier Glieder, die nacheinander in Verbindung mit einem Steuermechanismus von extrem einfacher Struktur verschoben werden können.The invention thus provides a lens system with a variable Created magnification that has a variable equivalent focal length that is within a magnification range of more than 30. This lens system with changeable Focal length is mechanically compensated and contains four links that are connected one after the other to a control mechanism of extremely simple structure can be moved.
Das Varioobjektiv weist einen Vergrößerungsbereich in der Größenordnung von i : 30 und darüber aus und enthält zwei Paare von relativ zueinander beweglichen Gliedern. Das Objektiv besteht aus einem Vorderteil und einem rückwärtigen Teil, wobei der rückwärtige Teil ein Paar der beweglichen Glieder enthält, die nacheinander der Zoom-Verschiebung unterzogen werden, so daß zu dem Variobereich veränderlicher Brennweiten,der bei dem Zoorn-Betrieb der beweglichen Glieder des Vorderteiles überstrichen wird, ein weiterer Bereich veränderlicher Brennweiten hinzugefügt wird. Die beweglichen Glieder arbeiten mit einemThe zoom lens has a magnification range on the order of i: 30 and above and contains two pairs of members that can move relative to one another. The lens consists of a front part and a rear part, with the rear part contains a pair of the movable members which are successively subjected to the zoom shift so that to the zoom range of variable focal lengths, which the movable members of the front part swept over during the zoom operation another range of variable focal lengths is added. The moving links work with you
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Steuermechanismus von einfacher Struktur zusammen, der in dem Objektivtubus der Objektivhalterung hierfür vorgesehen ist.Control mechanism of simple structure together, which is provided in the lens barrel of the lens holder therefor.
Die beiliegende Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.The accompanying drawings of preferred exemplary embodiments serve to further explain the invention.
Die Figuren 1Λ und IB zeigen perspektivische Ansichten von Zoomobjektiven gemäß dem Stand der Technik, welche an Fernsehkameras befestigt sind, wobei diese Objektive vorderseitige bzw. rückwärtige Konverteransätze aufweisen, welche in den Figuren im Augenblick ihrer Anbringung dargestellt sind.Figures 1Λ and IB show perspective views of Prior art zoom lenses used on television cameras are attached, these lenses having front and rear converter attachments, which are shown in the figures are shown at the moment of their application.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht von einem Objektivbeispiel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.FIG. 2 shows a schematic view of an example of an objective according to a preferred embodiment of the invention.
Figur 3 zeigt verschiedene Aberrationskurven des in Figur 2 dargestellten Objektivs.FIG. 3 shows various aberration curves of the objective shown in FIG.
"Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht von der Innenfläche von einem Tubus für eine Nockenführung, bei dem in der Umfangsflache Nockenausnehmungen eingebracht sind."Figure 4 shows a perspective view of the inner surface of a tube for a cam guide, in which in the Circumferential cam recesses are introduced.
Figur 5 zeigt eine Abwicklung des in Figur 4 gezeigten Tubus entlang einer Geraden, die längs der optischen Achse verläuft, wobei die Außenseite des Tubus nach unten gelegt ist.FIG. 5 shows a development of the tube shown in FIG. 4 along a straight line running along the optical axis runs, with the outside of the tube is laid down.
Figur 6 zeigt eine Abwicklung des in Figur 4 dargestellten Tubus, wobei eine zusätzliche Nockenausnehmung vorgesehen ist, welche für eine Kompensation der Blendenöffnung dient.·FIG. 6 shows a development of the tube shown in FIG. 4, with an additional cam recess being provided, which is used to compensate for the aperture.
Figur 7 zeigt eine Schnittansicht von einem Teil der Linsenhalterung für das in Figur 2 gezeigte Objektiv.FIG. 7 shows a sectional view of part of FIG Lens holder for the lens shown in FIG.
Figur 8 zeigt eine Abwicklung von einem über den Umfang verlaufenden Nockenführungssehlitz, welcher vorgesehen ist, um den veränderlichen Brennweitenbereich des Gesamtsystems auszuwählen. Figure 8 shows a development of a circumferentially extending cam guide seat, which is provided around select the variable focal length range of the overall system.
In Figur 2 ist ein Objektiv gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch wiedergegeben. Dieses Objektiv enthält ein Vorderteil I, an das ein rückwärtiges Teil II anschließt. Das rückwärtige Teil II besteht aus vier Gliedern, einem Vorder-An objective according to an embodiment of the invention is shown schematically in FIG. This lens contains a front part I, to which a rear part II connects. The rear part II consists of four sections, a front
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glied A, das während des Zoom-Betriebs stationär ist, zwei mittleren Gliedern B und C, welche in axialer Richtung zur Hervorrufung des Zoomeffekts verschieblich sind, wobei in diesem Falle die axial verlaufende Bewegung des rückwärtigen Gliedes C einen Teil der Änderung von der Gesamtbrennweite des Objektivs hervorruft, "während die Kompensation für die von der Bewegung des Gliedes C hervorgerufene Bildverschiebung durch die axiale Verschiebung des vorderen Gliedes B durchgeführt wird, so daß eine feste Brennebene während des gesamten Zoom-Bereichs aufrecht erhalten bleibt. Das innerste Glied D ist stationär angebracht. Die beweglichen Glieder B und C, d.h. das Kompensatorglied B und das Variatorglied C, sind derart ausgebildet, daß das" Kompensatorglied B und das Variatorglied C zerstreuend wirken und daß ein axial verlaufendes Strahlenbündel, welches durch den vorderen Teil I und das stationär angebrachte vordere Glied A hindurchgeht, in Richtung auf das Kompensatorglied B sowie auf das Variatorglied C, jedoch auf dieses in einem geringeren Winkelausmaß als auf das zuvor genannte Glied, konvergiert, und daß dieses Bündel von dem Variatorglied C für jegliche Stelle des gesamten Brennweitenbereiches divergiert. Hierdurch ergibt sich ein Vorteil hinsichtlich einer Minimierung der Durchmesser sowohl von dem Kompensatorglied B als auch von dem Variatorglied C in dem rückwärtigen Teil II. Dieser Vorteil eröffnet die Möglichkeit, die tatsächliche Länge des rückwärtigen Teiles II zu minimieren, indem man ein Variatorglied C verwendet, welches die minimale Brennweite aufweist, welche notwendig ist, um die Länge von dessen Zoomverschiebung, minimal zu halten.member A, which is stationary during the zoom operation, two middle links B and C, which can be moved in the axial direction to produce the zoom effect, with in In this case, the axial movement of the rear link C is part of the change in the total focal length of the lens, "while the compensation for the image shift caused by the movement of the link C is carried out by the axial displacement of the front link B, so that a fixed focal plane throughout Zoom area is maintained. The innermost link D is attached in a stationary manner. The movable members B and C, i. the compensator member B and the variator member C are such designed that the "compensator member B and the variator member C have a dispersive effect and that an axially extending beam, which passes through the front part I and the stationary front link A, in the direction of the Compensator member B and the variator member C, but on this in a smaller angular extent than on the previous one called member, converges, and that this bundle from the variator member C for any point of the entire focal length range diverges. This results in an advantage in terms of minimizing the diameter of both Compensator member B as well as from the variator member C in the rear part II. This advantage opens up the possibility of minimizing the actual length of the rear part II, by using a variator member C which has the minimum focal length necessary to cover the length of keep its zoom shift to a minimum.
Bei der Bewegung d-s Variatorgliedes C wird eine -bemerkenswerte Änderung der verschiedenen Restaberrationen hervorgerufen, wenn das Variatorglied C als solches nicht bis zu einem gewissen Grade gut für die verschiedenen Aberrationen korrigiert ist. Das Variatorglied C muß eine A'quivalentbrennweite f aufweisen,When moving d-s variator link C becomes a -noticeable Change in the various residual aberrations caused when the variator member C as such is not up to a certain point Grade is corrected well for the various aberrations. The variator element C must have an equivalent focal length f,
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welche der folgenden. Ungleichung genügt:which of the following. Inequality suffices:
0,5f < |fc[ < 4f0.5f <| fc [<4f
Hierin bedeutet f die äquivalente Brennweite des Gesamtsystems aus dem vorderen Teil und dem rückwärtigen Teil bei der Ein-r stellung auf minimale Brennweite. Wenn die untere Grenze unterschritten wird nehmen die Restaberrationen auf nicht akzeptable V7erte zu. Wenn die obere Grenze überschritten wird, ergibt sich eine Gesamtlänge des rückwärtigen Teils in Abhängigkeit von der Länge der Zoomverschiebung des Variatorgliedes C, welche nicht mehr annehmbar ist.Here, f means the equivalent focal length of the entire system from the front part and the back part at the in-r setting to minimum focal length. If the lower limit is not reached, the residual aberrations do not take up acceptable V7erte too. If the upper limit is exceeded, a total length of the rear part results as a function on the length of the zoom shift of the variator element C, which is no longer acceptable.
Für die Korrektur von chromatischen Aberrationen, sowie zwecks Minimierung der Petzval-Gumme und Stabilisierung der sphärischen Aberration, der Koma und der Verzeichnung während des Zoom-Betriebs ist das Variatorglied C so ausgebildet, daß es vorzugsweise wenigstens ein sammelndes Element, in diesem Falle ein bikonvexes Element, sowie ein zerstreuendes Element oder mehrere zerstreuende Elemente, in diesem Falle zwei bikonkave Elemente j enthält, wobei die Anordnung dieser Elemente so gewählt ist, daß sie zumindest zwei zerstreuende brechende Flächen und eine sammelnde brechende.Fläche aufweist und wobei das sammelnde oder die zerstreuenden Elemente entweder- aus einem Material oder aus Materialien bestehen, welche einen Brechungsindex oder Brechungsindices aufweisen, die größer sind als 1,75, oder aus Materialien, deren Abbe'sehe Zahlen oder mittlere Abbe'sehen Zahlen sich um mindestens 15 voneinander unterscheiden.For the correction of chromatic aberrations, as well as for the purpose of minimizing the Petzval gums and stabilizing the spherical aberration, coma and distortion during the zoom operation, the variator element C is designed so that it is preferably at least one collecting element, in this case a biconvex element, as well as a dispersing element or several diffusing elements, in this case two biconcave elements j, the arrangement of these elements is chosen so that it has at least two diffusing refractive surfaces and a collecting refractive surface and wherein the collecting or the dispersing elements either consist of one material or of materials which one Have refractive index or indices that are greater than 1.75, or of materials whose Abbe's numbers or Average disregard numbers differ by at least 15 from each other differentiate.
Das Kompensatorglied B muß eine Äquivalentbrennweite f aufweisen, welche der folgenden Ungleichung genügt:The compensator element B must have an equivalent focal length f which satisfies the following inequality:
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Andernfalls nehmen verschiedene Restaberrationen in einer nicht mehr annehmbaren Weise zu. Zur Stabilisierung der sphärischen Aberration bei dem Zoom-Betrieb wird das Kompensatorglied B vorzugsweise so ausgebildet, daß es eine Vorderfläche aufweist, die nach vorne konvex verläuft/ sowie eine rückwärtige Fläche, die nach rückwärts konkav verläuft.Otherwise take different residual aberrations into one no longer acceptable way too. The compensator element is used to stabilize the spherical aberration during the zoom operation B is preferably designed so that it has a front surface which is convex to the front / and a rear surface that is concave to the rear.
Das rückwärtige stationäre Glied D enthält vorzugsweise sammelnde Elemente, welche aus einem Material oder aus. Materialien bestehen, die einen Brechungsindex oder Brechungsindices aufweisen, die kleiner sind als 1,65, sov/ie aus zerstreuenden Elementen, die aus einem Material oder Materialien bestehen, deren Brechungsindex oder Brechungsindices größer sind als 1,75* wobei die Elemente in dem Glied D in eine vordere und eine rückwärtige Gruppe unterteilt sind. Die vordere Gruppe ist mit einer zerstreuenden brechenden Oberfläche versehen, die nach vorne konkav verläuft, während die rückwärtige Gruppe mit einer zerstreuenden brechenden Fläche versehen ist, die nach rückwärts konkav verläuft. Diese Maßnahmen dienen zwecks Minimierung der Petzval-Summe, sowie auch zur Stabilisierung der sphärischen Aberration der Koma und der Verzeichnung während des Zoom-Betriebs. The rear stationary member D preferably includes collecting elements made of a material or of. materials consist of a refractive index or indices of refraction have that are smaller than 1.65, so / ie from dispersive Elements composed of a material or materials whose refractive index or indices are greater than 1.75 * the elements in link D being divided into a front and a rear group. The front group is with provided with a diffusing refractive surface which is concave towards the front, while the rear group is provided with a diffractive refractive surface is provided, which is concave backwards. These measures serve the purpose of minimization the Petzval sum, as well as to stabilize the spherical Coma aberration and distortion during zoom operation.
Das vordere stationäre Glied A weist eine derartige Äquivalentbrennweite auf, daß die Lage der Bildebene für den Vorderteil I sich als Lage für die Objektebene des Kompensatorgliedes B eignet. Die Einbringung eines derartigen vorderseitigen stationären Gliedes .A in den rückwärtigen Teil II wird vielfach unter dem Gesichtspunkt der Objektivkonstruktion bevorzugt, da ein Abgleich für die Stabilisierung von Aberrationen des Gesamtsystems mit dem Zoom-Betrieb durch Änderung bestimmter Konstruktionsparameter der Elemente des Gliedes A eingestellt werden kann. Wenn jedoch die Aberrationen in dem Vorderteil I sowohl hinsichtlich des Zoom-Betriebs als auch hinsichtlich derThe front stationary member A has such an equivalent focal length that the position of the image plane for the Front part I turns out to be the position for the object plane of the compensator member B is suitable. The introduction of such a front-side stationary member .A in the rear part II is multiple preferred from the point of view of lens construction, as a balance for stabilizing aberrations of the Overall system with the zoom operation set by changing certain design parameters of the elements of the link A. can be. However, if the aberrations in the front part I in terms of both the zoom operation and the
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Scharfeinstellung ausreichend stabilisiert sind und wenn die Lage der Bildebene von dem Vorderteil I sich für die Lage der Objektebene für das Kompensatorglied B eignet, kann das stationäre Glied A auch weggelassen werden.Focussing are sufficiently stabilized and if the position of the image plane of the front part I is for the position of the If the object plane is suitable for the compensator member B, the stationary member A can also be omitted.
Numerische Daten bezüglich einer speziellen Ausführungsform eines derartigen optischen Systems, welches sich für eine Verwendung in einer Fernsehkamera eignet, sind in der Tabelle I wiedergegeben. Hierin bedeutet r,, r? ... die Krümmungsradien •der einzelnen brechenden Flächen von der Vorderseite aus gesehen, wobei negative Vorzeichen angeben, daß diese Flächen nach vorne konkav verlaufen^.., dp ... bedeutet die axiale Dicke der einzelnen Elemente des Objektivs oder der Luftabstände zwischen den Elementen. Die Tabelle zeigt ferner die Brechungsindices η für die Natrium-D-Linie des Spektrums und die Abbe'sehen v? -Werte des Materials, aus dem die verschiedenen Elemente des Objektivs gefertigt sind. Des weiteren sind die veränderlichen Luftabstände für die kürzeste Brennweite, für eine mittlere Brennweite und für die längste Brennweite angegeben, sowie Charakteristika von einem Strahlenteilerprisrna, das mit dem Objektiv verbunden ist. Die verschiedenen Aberrationen dieses Objektivs sind in Fig. 3 wiedergegeben.Numerical data relating to a particular embodiment of such an optical system which is suitable for use in a television camera are given in Table I. Here r means, r ? ... the radii of curvature • of the individual refractive surfaces seen from the front, with negative signs indicating that these surfaces are concave towards the front ^ .., dp ... means the axial thickness of the individual elements of the lens or the air gaps between the Elements. The table also shows the refractive indices η for the sodium D-line of the spectrum and the missing v? -Values of the material from which the various elements of the lens are made. Furthermore, the variable air gaps are given for the shortest focal length, for a medium focal length and for the longest focal length, as well as characteristics of a beam splitter prism connected to the objective. The various aberrations of this lens are shown in FIG.
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Brennweite: 24 bis 800 Zoom-Verhältnis: 1 : 33»!5 nrfnunp.fjverhaltnis: .1 : 1,8 bis 1 : Effektiver Bilddurchmesser: 16Focal length: 24 to 800 Zoom ratio: 1: 33 »! 5 nrfnunp.fjverhaltnis: .1: 1.8 to 1: Effective image diameter: 16
Nr.Lenses-
No.
1086.39r
1086.39
-1173.26 ·280.91 ■
-1173.26
1566.37289,546
1566.37
921.892278.268
921,892
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96.245-87
96,245
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100.08-101.8
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'3.02 1.7859
10 ' 1.80518
5.9945 - 28.6778 - 5.994510 '1.80518
5.9945 - 28.6778 - 5.9945
0.2
6.5
3.511
12.7820.2
6.5
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12,782
ο. .ο. .
27.527.5
1.51633 64.11.51633 64.1
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46.8β 46.8 β
46.8 20.946.8 20.9
44.2 25.444.2 25.4
1.48749 70.11.48749 70.1
1.48749 70.11.48749 70.1
1.60311 60.71.60311 60.7
1.80518 25.4 409840/0836 1.80518 25.4 409840/0836
5 ·5 ·
Die mit * markierten Werte und die längste BrennweiteThe values marked with * and the longest focal length
geben die kürzeste, eine mittlere wieder.give the shortest, a middle one.
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Erfindungsgemäß kann die nacheinander erfolgende Verschiebung für den Zoom-Betrieb von den entsprechenden vier Gliedern des vorderen Teils I und des rückwärtigen Teils II mittels eines einzigen Nockenteils gesteuert werden,, welches drehbar an einem Führungsseil gelagert ist. Ein Beispiel von einem derartigen einzigen Nockenteil ist in teilweiser Ansicht in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Ein drehbarer Tubus 3 weist vier in Umfangsrichtung verlaufende Nockenausnehmungen 4, 5, β und 7"an seiner Innenseite auf. Die räumliche Anordnung ist in Fig. 4 wiedergegeben, während FIg. 5 eine Abwicklung des Tubus zeigt, bei der die Außenseite nach unten zu liegen kommt. Ein vorderes Paar von Nockenausnehmungen 4 und 5 ist entsprechend vorgesehen, um in Eingriff mit Nockenfolgern P- und P', zu treten, die fest an Linsenfassungen 1θ8 und 109 (siehe Fig. 7) angebracht sind, wobei diese^Linsenfassungen "das vordere bewegliche Glied und das rückwärtige bewegliche Glied der Elemente G,-, G/r und Gy sowie der Elemente Go und Gq des vorderen Teiles tragen, während ein rückwärtiges Paar von Nockenausnehmungen 6 und 7 entsprechend vorgesehen ist, so daß es in Eingriff mit Nockenfolgern P_ und Pc tritt, welche fest an Linsenfassungen 112 und 113 (siehe Fig. 7) befestigt sind, welche das Kompensatorglied B aus den Elementen G,> und G17 sowie das Variatorglied C aus den Elementen G1O, G1Q und G20 des rückwärtigen Teiles II tragen.According to the invention, the successive displacement for the zoom operation of the corresponding four members of the front part I and the rear part II can be controlled by means of a single cam part, which is rotatably mounted on a guide cable. An example of such a single cam part is shown in partial view in FIGS. A rotatable tube 3 has four circumferentially extending cam recesses 4, 5, β and 7 ″ on its inside. The spatial arrangement is shown in FIG. 4, while FIG. 5 shows a development of the tube with the outside facing downwards A front pair of cam recesses 4 and 5 are respectively provided to engage cam followers P- and P ', which are fixedly attached to lens mounts 1θ8 and 109 (see Fig. 7), these "lens mounts" the front movable member and the rear movable member of the elements G, -, G / r and Gy and the elements Go and Gq of the front part support, while a rear pair of cam recesses 6 and 7 are respectively provided so that it is in engagement with Cam followers P_ and P c occurs, which are firmly attached to lens mounts 112 and 113 (see Fig. 7), which the compensator member B from the elements G,> and G 17 and the variator member C from the elements G 1 O, G 1 Q and G 20 of the rear part II wear.
Jede der Nockenausnehmungen weist eine charakteristische Lage auf, wobei sie zwei bestimmte Bereiche enthält, d.h. gekrümmt verlaufende Bereiche A, und geradlinig verlaufende Bereiche A11 oder linear' verlauf ende Teile Bx und gekrümmt verlaufende Bereiche B™ entsprechend den .beiden veränderlichen Brennweitenbereichen Ζ,.,. (= ZLT-j.) der kürzeren Brennweite, beispielsweise von 30 mm bis 300 mm, und ΖΗΙ (2HIl) ^er !Engeren Brennweiten, beispielsweise von 300 mm bis 600 mm. Die Anordnung und die Orientierung der Nockenausnehmungen sind derart getroffen, daß, solange die Nockenfolger P. und P1, in ihren entspre-.Each of the cam recesses has a characteristic position, and it contains two specific areas, ie curved areas A, and rectilinear areas A 11 or linear parts B x and curved areas B ™ corresponding to the two variable focal length ranges Ζ, .,. (= Z LT -j.) The shorter focal length, for example from 30 mm to 300 mm, and Ζ ΗΙ ( 2 HIl) ^ er ! Narrower focal lengths, for example from 300 mm to 600 mm. The arrangement and orientation of the cam recesses are made such that, as long as the cam followers P. and P 1 , in their corresponding.
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chenden, gekrümmt verlaufenden Teilen AT der Nockenausnehmungen 4 und 5 zwecks relativer axialer Verschiebung der beweglichen Glieder von dem vorderen Teil I unter Krafteinwirkung gleiten, die Nockenfolger P-o und Pc in ihren entsprechenden linear verlaufenden Bereichen BT der Nockenausnehmungen 6 und gleiten können, so daß das Kompensatorglied B und das Variatorglied C des rückwärtigen Teilej während des Zoom-Betriebs der beweglichen Glieder von dem vorderen Teil des Objektivs bezüglich ihrer axialen Lage stationär verbleiben. Solange umgekehrt die Nockenfolger P-o und Pc gezwungenermaßen in ihren entsprechenden gekrümmt verlaufenden Bereichen B„ zwecks relativer axialer Verschiebung derselben gleiten, können die Nockenfolger P, undcorresponding, curved parts A T of the cam recesses 4 and 5 slide for the purpose of relative axial displacement of the movable members from the front part I under the action of force, the cam followers Po and P c can slide in their corresponding linear areas B T of the cam recesses 6 and so that the compensator member B and the variator member C of the rear partj remain stationary with respect to their axial position during the zoom operation of the movable members of the front part of the lens. Conversely, as long as the cam followers Po and P c are forced to slide in their corresponding curved regions B "for the purpose of relative axial displacement of the same, the cam followers P, and
P' in dem linear verlaufenden Teil ATT gleiten. Es wird somit 1 ηP 'slide in the linear part A TT. It becomes 1 η
erreicht, daß die beiden beweglichen Glieder des vorderen Teiles in axialer Hinsicht stationär verbleiben, solange das Kompensatorglied B und das Variatorglied C den Zoom-Betrieb durchführen. Die Nockenausnehmungen sind in dem dargestellten Beispiel versetzt gegeneinander wiedergegeben, was jedoch lediglich im Hinblick auf die maschinelle Bearbeitung und auf die Zusammensetzung erfolgt.achieves that the two movable members of the front part remain stationary in axial respect as long as the compensator member B and the variator member C perform the zoom operation. The cam recesses are offset in the example shown against each other, but only with regard to machining and composition he follows.
Mit einem Steuermechanismus, der einen Tubus der oben beschriebenen Bauart enthält, gelingt es, nacheinander die Zoomverschiebung der vier beweglichen Glieder des Objektivs so zu steuern, daß eine kontinuierliche Änderung in der Brennweite des Objektivs hervorgerufen wird, welche sich über einen extrem großen Bereich erstreckt, beispielsweise von JO mm bis βΟΟ mm. Dies erfolgt derart, daß bei einer Drehung des Tubus in Richtung R während des Zoom-Betriebs die beweglichen Glieder des vorderen Teiles I in axialer Richtung in veränderlicher oder unterschiedlicher Beziehung zueinander und zu den stationären Gliedern bewegt werden, so daß die Brennweite des Objektivs kontinuierlich von beispielsweise J>0 mm bis 300 mm variiert wird, während die beweglichen Glieder des rückwärtigen Teiles II stationär ver-With a control mechanism containing a tube of the type described above, it is possible to successively control the zoom displacement of the four movable members of the lens so that a continuous change in the focal length of the lens is caused, which extends over an extremely large area, for example from JO mm to βΟΟ mm. This is done in such a way that when the tube is rotated in the direction R during the zoom operation, the movable members of the front part I are moved in the axial direction in a variable or different relationship to one another and to the stationary members, so that the focal length of the lens is continuously from for example, J> 0 mm to 300 mm is varied, while the movable members of the rear part II are stationary
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bleiben können. Wenn die Brennweite des Objektivs einen Wert von 300 ram erreicht hat, geraten die Nockenfolger P1 und P1, von den gekrümmt verlaufenden Bereichen AT in die linear verlaufenden Bereiche A^3 während die Nockenfolger ΡΏ und P,, voncan stay. When the focal length of the lens has reached a value of 300 ram, the cam followers P 1 and P 1 move from the curved areas A T to the linear areas A ^ 3 while the cam followers Ρ Ώ and P ,, from
χι - α wχι - α w
den linear verlaufenden Bereichen B^ in die gekrümmt verlaufenden Bereiche Brr gelangen* so daß bei der weiteren Drehung des Tubus in Richtung von R das Kompensatorglied B und das Variatorglied C in dem rückwärtigen .Objektivteil in axialer Richtung in unterschiedlicher Beziehung zueinander und zu dem stationären Glied verschoben werden, so daß sich die Brennweite des Objektivs von beispielsweise 300 mm auf βΟΟ mm kontinuierlich ändert, während die beiden stationären Glieder in dem vorderen Objektivteil I stationär verbleiben können.the linearly extending areas B ^ into the curved ones Ranges Brr * so that with further rotation of the Tube in the direction of R the compensator B and the variator C in the rear. Lens part in the axial direction in different relationship to each other and to the stationary member, so that the focal length of the lens continuously changes from, for example, 300 mm to βΟΟ mm, while the two stationary members in the front lens part I can remain stationary.
Im Zusammenhang mit dem zuletzt genannten Fall ergibt sich, daß, solange die Blende zwischen dem rückwärtigen beweglichen Glied des vorderen Objektivteils I und dem vorderen beweglichen Glied des rückwärtigen Objektivteils II angeordnet ist, oder falls sie an einer Stelle im Inneren des stationären Glieds A angeordnet ist, daß der Durchmesser der Austrittspupille von der Blende, welche von den beiden beweglichen Gliedern in dem rückwärtigen Objektivteil erzeugt wird, sich während des Zoom-Betriebs derselben ändert. Eine automatische Kompensation der Blendenöffnung, welche bewirkt, daß ein axiales Strahlenbündel der gleichen Wihkelausdehnung wie zuvor zugelassen wird, besteht in der Anbringung einer zusätzlichen Nockenausnehmung 128 i-n dem Tubus 101, wie dies in Pig. 6 dargestellt ist. Die Blendenvorrichtung kann eine herkömmliche Konstruktion aufweisen. Sie muß jedoch mit einem öffnungskompensierenden Teil 124 versehen sein, welches schwenkbar in einer Buchse 102 (siehe Fig. 7) an einem Schwenkzapfen 127 befestigt ist. Auf dem Teil 124 ist fest ein Nockenfolger 125 angebracht, welcher dazu dient, in Eingriff mit der Nockenausnehmung 128 zu treten, sowie ein Stift 126 für den Eingriff mit einem dieIn connection with the last-mentioned case it follows that as long as the aperture between the rear arranged movable member of the front lens part I and the front movable member of the rear lens part II is, or if it is located in a position inside the stationary member A, that the diameter of the exit pupil of the diaphragm, which of the two movable Is generated in the rear lens part, changes during the zoom operation thereof. An automatic one Compensation of the aperture, which causes an axial bundle of rays of the same size as before is allowed, consists in the attachment of an additional cam recess 128 i-n the tube 101, as in Pig. 6 shown is. The shutter device can be of conventional construction. However, it must be compensated with an opening Part 124 may be provided which is pivotally attached to a pivot pin 127 in a socket 102 (see FIG. 7) is. A cam follower 125 is firmly attached to part 124, which serves to come into engagement with the cam recess 128, as well as a pin 126 for engagement with a die
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Öffnung kompensierenden Ring. Der Tubus 101 enthält ferner einen geradlinig verlaufenden Schlitz 119, der länglich in Längsrichtung der optischen Achse verläuft und dazu dient, in Eingriff mit einem Bereich-Auswahlkeil -118 zu treten (siehe Fig. 8). · .Opening compensating ring. The tube 101 further includes a straight slot 119 which is elongated in Runs in the longitudinal direction of the optical axis and serves to engage with a range selection wedge -118 (see Fig. 8). ·.
In Fig. 7 ist ein Teil der Fassung für das in Fig. 2 dargestellte Objektiv wiedergegeben. Die Linsenfassung besteht aus dem Tubus, dessen Konstruktion in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wurde, der in einer Führungsbuchse 102 drehbar gelagert ist. Die Führungsbuchse 102 ist fest an einem einteilig damit ausgebildeten ringförmigen Flansch von einem tubusartigen Ansatz 10j5 befestigt, in welchem das rückwärtige Glied D fest gehaltert ist. Die Führungsbuchse trägt das vordere Glied A sowie eine im folgenden noch näher beschriebene Blendenvorrichtung, wobei es ferner fünf in Längsrichtung verlaufende geradlinige Führungsschlitze 104, 105, ΙΟβ und 107 aufweist. Mit diesen Führungsschlitzen stehen die Nockenfolger 114, 115, 116 und 117 in Eingriff, viobei sie mittels Antifriktionslagern, welche um die Nockenfolger montiert sind, in diesen gleiten können. Die Noekenfolger-114, 115, U6 und 117 sind fest an Objektivfassungen 108, 109, 112 und 1Γ5 befestigt. In den genannten Objektivfassungen sind das aus den Elementen G^, G/r und Gy bestehende Glied, das aus den Elementen Go und Gq bestehende Glied, das aus den Elementen G1^ und G17 bestehende Glied sowie das aus den Elementen G1O, G-, Q und Gp0 bestehende Glied fest gehaltert. Die Nockenfolger werden ferner in Eingriff mit den Nockenausnehrnungen K, 5, β und 7 gebracht, wobei sie über Einrichtungen wie Antifriktionslager, welche um die Nockenfolger montiert sind, gleiten können. An einer Stelle im Inneren des Gliedes A ist ein Blendenmechanismus herkömmlicher Bauart angebracht, der einen drehbaren Blendeneinstellring 121 enthält, welcher mit einem nicht dargestellten Blendeneinstellmechanismus verbunden ist, sowie Blendenlamellen 122 und einem drehbarenIn Fig. 7 a part of the mount for the lens shown in Fig. 2 is shown. The lens mount consists of the tube, the construction of which was described in connection with FIG. 6, which is rotatably mounted in a guide bushing 102. The guide bush 102 is fixedly attached to an annular flange formed in one piece therewith by a tubular extension 10j5 in which the rear member D is fixedly held. The guide bushing carries the front link A as well as a diaphragm device, which is described in more detail below, wherein it also has five straight guide slots 104, 105, ΙΟβ and 107 running in the longitudinal direction. The cam followers 114, 115, 116 and 117 are in engagement with these guide slots, whereby they can slide therein by means of anti-friction bearings which are mounted around the cam followers. The Noekenfolder-114, 115, U6 and 117 are firmly attached to lens mounts 108, 109, 112 and 1Γ5. In the above-mentioned lens barrel which are of the elements G ^, G / R and Gy existing member consisting of the elements Go and Gq member selected from the elements of G 1 ^ and G 17 existing member as well as from the elements G 1 O , G-, Q and Gp 0 existing link firmly held. The cam followers are also brought into engagement with the cam recesses K, 5, β and 7, being able to slide over devices such as anti-friction bearings mounted around the cam followers. At a location inside the link A, a diaphragm mechanism of a conventional type is mounted which includes a rotatable diaphragm setting ring 121 connected to an unillustrated diaphragm setting mechanism, and diaphragm blades 122 and a rotatable one
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Öffnungskompensationsring 123/ d-er auf, der entgegengesetzten Seite der Blendenlamellen bezüglich des Blendeneinstellringes angebracht ist. Der Blendeneinstellring 121 und der Öffnungskbmpensationsring 123 weisen jeweils einen Schlitz für den Eingriff mit einzelnen Stiften auf, welche in eine oder zwei der Blendenlamellen derart eingesetzt sind, daß bei einer Drehung von wenigstens einem der Ringe die Blendenöffnung eingestellt wird.Opening compensation ring 123 / d-er on, the opposite one Side of the aperture blades with respect to the aperture setting ring is attached. The aperture setting ring 121 and the aperture compensation ring 123 each have a slot for engagement with individual pins, which in one or two the aperture blades are used in such a way that at a Rotation of at least one of the rings adjusts the aperture.
In Pig. 8 ist eine Abwicklung von einer allgemein mit bezeichneten Nockenführung dargestellt. Die Nockenfuhrung •ist in der Führungsbuchse 101 als Ausnehmung angebracht. Sie besteht aus miteinander verbundenen Führungsästen 120,, 120p und 120 , in welche ein Keil ll8 für die Bereichsauswahl eingreifen kann. Wenn der Keil Il8 in die Mittel-lage des Schlitzes 119 (Fig· 6 und Fig. 7) von'dem Tubus gebracht ist, wird der Keil 118 gezwungen, in dem Ast 120, zu gleiten, so daß sich dör Tubus über den gesamten Drehwinkelbereich drehen kann, wodurch die Brennweite des Objektivs über den gesamten zur Verfügung stehenden Bereich, d.h. von 30 mm bis ÖOO mm, variiert werden kann. Solange sich 'der Tubus in der Mitte des vollen Drehwinkelbereiches befindet,.kann der Keil ll8 in Längsrichtung der optischen Achse verschoben werden. Wenn der Keil nach vorwärts verschoben und in den Ast 120p hineingedrückt wird, kann sich der Tubus nur noch über denjenigen Teil des Drehwinkelbereiches drehen, welcher dem Bereich der größeren Brennweiten entspricht, d.h. von 300 mm bis 600 mm, so daß durch eine Drehung des Tubus lediglich die vorderen Glieder von dem Vorderteil des Objektives einer Zoomverschiebung unterworfen werden. Wenn lediglich das Kompensatorglied B und das Variatorglied C in einem Zoom-Betrieb verschoben werden.sollen, muß die Bedienungsperson nur den Keil Il8 in die rückwärtige Lage des Schlitzes 119 bringen, so daß der Keil 118 in den Ast 120, hineingedrückt wird.In Pig. 8 shows a development of a cam guide generally designated by. The cam guide • Is mounted in the guide bush 101 as a recess. It consists of interconnected guide branches 120 ,, 120p and 120, in which a wedge 118 can engage for the range selection. When the wedge Il8 is in the middle of the slot 119 (FIGS. 6 and 7) is brought from the tube, the Wedge 118 forced to slide in branch 120, so that the tube can rotate over the entire angle of rotation range, whereby the focal length of the lens can be varied over the entire available range, i.e. from 30 mm to 100 mm can. As long as the tube is in the middle of the full rotation angle range is located, .can be moved the wedge 118 in the longitudinal direction of the optical axis. When the wedge is forward is moved and pressed into the branch 120p, the tube can only move over that part of the angle of rotation range which corresponds to the range of the larger focal lengths, i.e. from 300 mm to 600 mm, so that by turning the tube only the front members of the front part of the lens are subjected to a zoom shift. If only that Compensator member B and the variator member C in a zoom mode should be moved, the operator only needs to Bring the wedge Il8 into the rear position of the slot 119 so that the wedge 118 is pressed into the branch 120.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß mit der vorliegenden Erfindung ein optisches System mit veränderlicher Vergrößerung geschaffen wird, das ein höheres Zoom-Verhältnis aufweist, als dies bisher erreichbar war, und daß dies in Zusammenwirkung mit einem Steuermechanismus von einfacher Struktur geschieht, wozu vier aufeinanderfolgend verschiebbare Glieder vorgesehen sind, von denen zwei in dem vorderen Teil und die anderen zwei in dem.rückwartigen Teil des Objektivs enthalten sind, welches bezüglich einer herkömmlichen Zoomob.jektiv-Konstruktion ein stationäres Relaisglied bildet. Es wird somit ein erheblicher technischer Fortschritt erzielt.From the foregoing description it can be seen that the present invention provides an optical system with variable Magnification is created, which has a higher zoom ratio than was previously achievable, and that this in There is cooperation with a control mechanism of simple structure, including four successively displaceable Members are provided, two of which are contained in the front part and the other two in the rear part of the lens which are related to a conventional zoom lens construction forms a stationary relay element. A considerable technical advance is thus achieved.
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|---|---|---|---|
| 8235 | Patent refused |