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Die
Erfindung betrifft einen Mechanismus zur montageseitigen Schärfeneinstellung
eines Varioobjektivs, bei der der Schärfenpunkt sowohl in der kurzbrennweitigen
Grenzeinstellung als auch in der langbrennweitigen Grenzeinstellung
beim Zusammenbau des Varioobjektivs eingestellt wird.
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In
der Montagephase wird bei einem Varioobjektiv (Objektivtubus) die
Position einer bestimmten Linsengruppe relativ zu einer anderen
Linsengruppe mechanisch so eingestellt, dass sich der Bild- oder
Schärfenpunkt
(Fokuspunkt) während
einer Brennweiteneinstellung nicht ändert, d.h. der Schärfenpunkt
in der langbrennweitigen Grenzeinstellung und der Schärfenpunkt
in der kurzbrennweitigen Grenzeinstellung zusammenfallen. Diese
Einstelloperation wird im Folgenden als "montageseitige Schärfeneinstellung" bezeichnet, während die
entsprechend einzustellende Linsengruppe als "montageseitig einzustellende Linsengruppe" bezeichnet wird.
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Abhängig von
der Verteilung der optischen Wirkung wird jedoch zuweilen die Verstellstrecke
der montageseitig einzustellenden Linsengruppe groß, die erfor derlich
ist, die montageseitige Schärfeneinstellung
vorzunehmen. Dies steht einer Miniaturisierung des Varioobjektivs
entgegen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Mechanismus zur montageseitigen Schärfeneinstellung
anzugeben, der so aufgebaut ist, dass die Verstellstrecke der montageseitig
einzustellenden Linsengruppe während
der montageseitigen Schärfeneinstellung relativ
klein bleibt.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Bewegungsstrecke der
montageseitig einzustellenden Linsengruppe minimiert werden kann, wenn
zwei Linsengruppen des Variolinsensystems gleichzeitig längs der
optischen Achse bewegt werden.
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Da
bei der Erfindung zwei Linsengruppen als montageseitig einzustellende
Linsengruppe gedreht werden, kann die Bewegungsstrecke dieser Linsengruppe
minimiert werden, was zur Miniaturisierung des Varioobjektivs beiträgt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Varioobjektivtubus, in den ein Mechanismus zur montageseitigen
Schärfeneinstellung
nach einem ersten Ausführungsbeispiel
eingebaut ist, wobei die über
der optischen Achse liegende Hälfte
des Varioobjektivtubus in einem Zustand gezeigt ist, in dem die
erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe in ihren einander
angenäherten
Positionen außerhalb
des Variobereichs angeordnet sind, um eine montageseitige Schärfeneinstellung
vornehmen zu können;
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2 einen
Längsschnitt
durch den in 1 gezeigten Varioobjektivtubus,
wobei die über
der optischen Achse liegende Hälfte
den Varioobjektivtubus in der Weitwinkelgrenzeinstellung und die
unter der optischen Achse liegende Hälfte den Varioobjektivtubus
in der Telegrenzeinstellung zeigt;
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3 einen
Längsschnitt
durch den in 1 gezeigten Varioobjektivtubus,
wobei die über
der optischen Achse liegende Hälfte
des Varioobjektivtubus im eingefahrenen Zustand gezeigt ist;
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4 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Teils des in 1 gezeigten
Varioobjektivtubus, die eine erste Linsenfassung und eine zweite
Linsenfassung zeigt;
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5 eine
abgewickelte Darstellung einer äußeren Kurvennut
und einer inneren Kurvennut, die an der Außenumfangsfläche bzw.
der Innenumfangsfläche
eines Nockenrings ausgebildet sind;
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6 einen
Längsschnitt
durch einen Teil eines Varioobjektivtubus, in den ein Mechanismus
zur montageseitigen Schärfeneinstellung
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
eingebaut ist, wobei die über
der optischen Achse liegende Hälfte
das Varioobjektiv in der Weitwinkelgrenzeinstellung und die unter
der optischen Achse liegende Hälfte
das Varioobjektiv in der Telegrenzeinstellung zeigt;
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7 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Teils des in 6 gezeigten
Varioobjektivtubus sowie eines eigens hierfür konzipierten Werkzeugs, wobei
eine erste Linsenfassung, eine zweite Linsenfassung und das Werkzeug
koaxial zueinander angeordnet sind; und
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8 eine
perspektivische Darstellung, die die erste Linsenfassung, die zweite
Linsenfassung und das Werkzeug nach 7 im zusammengesetzten
Zustand zeigt.
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Die 1 bis 5 zeigen
einen Varioobjektivtubus, in den ein Mechanismus zur montageseitigen
Schärfeneinstellung
nach einem ersten Ausführungsbeispiel
eingebaut ist. Eine Variooptik des Varioobjektivtubus 10 besteht
aus vier Linsengruppen, nämlich
einer positiven ersten Linsengruppe L1, einer negativen zweiten
Linsengruppe L2, einer positiven dritten Linsengruppe L3 und einer
positiven vierten Linsengruppe L4, die in dieser Reihenfolge von der
Objektseite her, d.h. in 1 von links, angeordnet sind.
Die Schärfenempfindlichkeiten
der ersten Linsengruppe L1 und der zweiten Linsengruppe L2 haben
gleiches Vorzeichen (d.h. positiv oder negativ). Die vier Linsengruppen
L1, L2, L3 und L4 werden unter Änderung
ihrer Abstände
voneinander längs
einer optischen Achse O bewegt, um eine Brennweiteneinstellung vorzunehmen.
In der vorliegenden Erfindung sind die Art, wie die vier Linsengruppen
L1 bis L4 zur Brennweiteneinstellung bewegt werden, sowie der hierfür bestimmte
Mechanismus nicht festgelegt, sondern können nach Bedarf entsprechend gewählt werden.
In 2 zeigt die über
der optischen Achse O liegende Tubushälfte den Varioobjektivtubus 10 in
der Weitwinkelgrenzeinstellung. Dagegen zeigt die unter der optischen
Achse O liegende Tubushälfte
den Varioobjektivtubus 10 in der Telegrenzeinstellung. 3 zeigt
den Varioobjektivtubus im eingefahrenen Zustand.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
dienen die erste Linsengruppe L1 und die zweite Linsengruppe L2
als die eingangs genannte montageseitig einzustellende Linsengruppe,
deren Position in Richtung der optischen Achse in der Montagephase
so einzustellen ist, dass sich der Schärfenpunkt während einer Brennweiteneinstellung
nicht ändert.
Die erste Linsengruppe L1 ist an einer ersten Linsenfassung (Linsenhalter) 11 und
die zweite Linsengruppe L2 an einer zweiten Linsenfassung (Linsenhalter) 12 befestigt.
Die beiden Linsenfassungen 11 und 12 haben jeweils
die Form eines Zylinders. Die erste Linsenfassung 11 hat
auf ihrer Außenumfangsfläche ein
Außengewinde 11a.
Auch die zweite Linsenfassung 12 hat auf ihrer Außenumfangsfläche ein
Außengewinde 12a.
Die Gewindesteigungen der beiden Außengewinde 11a und 12a sind
gleich.
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Der
Varioobjektivtubus 10 hat ferner eine erste Verstellfassung 13,
in die die erste Linsenfassung 11 geschraubt ist, und eine
zweite Verstellfassung 14, in die die zweite Linsenfassung 12 geschraubt
ist. Hierzu hat die erste Verstellfassung 13 auf ihrer
Innenumfangsfläche
ein Innengewinde 13a, das sich in Schraubeingriff mit dem
Außengewinde 11a der
ersten Linsenfassung 11 befindet. Die zweite Verstellfassung 14 hat
an ihrer Innenumfangsfläche ein
Innengewinde 14a, das sich in Schraubeingriff mit dem Außengewinde 12a der
zweiten Linsenfassung 12 befindet. Der Varioobjektivtubus 10 hat
ferner eine ortsfeste Fassung 15 und einen ersten Geradführungsring 16,
der über
die ortsfeste Fassung 15 in Richtung der optischen Achse
O geradegeführt
ist. Die erste Verstellfassung 13 ist allein über den
ersten Geradführungsring 16 in
Richtung der optischen Achse O geradegeführt. Ein zweiter Geradführungsring 17 ist über die
erste Verstellfassung 13 in Richtung der optischen Achse
O geradegeführt.
Die zweite Verstellfassung 14 ist über die erste Verstellfassung 13 in
Richtung der optischen Achse O geradegeführt.
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Der
Varioobjektivtubus 10 hat einen Nockenring 20,
der so angetrieben wird, dass er um die optische Achse O vorwärts und
rückwärts rotiert.
Der Nockenring 20 hat auf seiner Außenumfangsfläche zwei äußere Nocken-
oder Kurvennuten 21 zum Bewegen der ersten Verstellfassung 13,
d.h. der ersten Linsengruppe L1, und auf seiner Innenumfangsfläche zwei innere
Nocken- oder Kurvennuten 22 zum Bewegen der zweiten Verstellfassung 14,
d.h. der zweiten Linsengruppe L2. Die beiden äußeren Kurvennuten 21 sind
in einem Abstand von 180°angeordnet.
Auch die beiden inneren Kurvennuten 22 sind in einem Abstand
von 180°angeordnet. 5 zeigt
eine der beiden äußeren Kurvennuten 21 sowie
die zugehörige der
beiden inneren Kurvennuten 22. Die erste Verstellfassung 13 hat
an ihrer Innenumfangsfläche
zwei Kurveneingriffsglieder 13b, die in die beiden zugehörigen Kurvennuten 21 greifen.
Die zweite Verstellfassung 14 hat auf ihrer Außenumfangsfläche zwei
Kurveneingriffsglieder 14b, die in die beiden zugehörigen inneren
Kurvennuten 22 greifen. Durch Vorwärts- und Rückwärtsdrehen des Nockenrings 20 werden
so die erste Vestellfassung 13 und damit die erste Linsengruppe
L1 über
den ersten Geradführungsring 16 und
den Nockenring 20 längs
der optischen Achse O vor- und
zurückbewegt.
Gleichzeitig werden die zweite Verstellfassung 14 und damit die zweite
Linsengruppe L2 über
die erste Verstellfassung 13 und den Nockenring 20 längs der
optischen Achse O vor- und zurückbewegt.
Auch die dritte Linsengruppe L3 und die vierte Linsengruppe L4 werden zur
Brennweiteneinstellung längs
der optischen Achse O vor und zurück bewegt, während die
erste Linsengruppe L1 und die zweite Linsengruppe L2 längs der
optischen Achse O vor und zurück
bewegt werden. Jedoch stehen die Bewegungen der dritten Linsengruppe
L3 und der vierten Linsengruppe L4 in keinem Zusammenhang mit dem
Gegenstand der Erfindung, so dass die Antriebskonstruktion für die dritte Linsengruppe
L3 und die vierte Linsengruppe L4 an dieser Stelle nicht beschrieben
wird.
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Die
beiden äußeren Kurvennuten 21 und
die beiden inneren Kurvennuten 22 weisen jeweils einen Vario-
oder Zoombereich (VARIO) auf, dessen eines Ende durch die Weitwinkelgrenzeinstellung
(WEIT) und dessen anderes Ende durch die Telegrenzeinstellung (TELE)
gegeben ist (vergl. 5). Die erste Linsenfassung 11 (erste
Linsengruppe L1) und die zweite Verstellfassung 12 (zweite
Linsengruppe L2) kommen nicht in Kontakt miteinander, so lange sich die
beiden Kurveneingriffsglieder 13b der ersten Verstellfassung 13 und
die beiden Kurveneingriffsglieder 14b der zweiten Verstellfassung 14 innerhalb
des jeweiligen Vario- oder Brennweiteneinstellbereichs befinden.
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Die
beiden äußeren Kurvennuten 21 und
die beiden inneren Kurvennuten 22 haben jeweils außerhalb
des oben genannten Variobereichs eine für die montageseitige Schärfeneinstellung
vorgesehene Position X (vergl. 5), in der
eine äußere Kurvennut 21 und
die zugehörige
innere Kurvennut 22 einander näher sind als in dem Variobereich.
Diese Position X wird im Folgenden als Schärfeneinstellposition bezeichnet.
Wie aus den 1, 2 und 4 deutlich
wird, hat die erste Linsenfassung 11 auf einer Stirnfläche mehrere
Vorsprünge 11b,
während die
zweite Verstellfassung 12 auf ihrer der vorstehend genannten
Stirnfläche
in Richtung der optischen Achse gegenüberliegenden Stirnfläche mehrere
Aussparungen oder Vertiefungen 12b hat (vergl. insbesondere 4),
die miteinander in Eingriff sind, wenn sich das jeweilige Kurveneingriffsglied 13b und das
zugehörige
Kurveneingriffsglied 14b in die Schärfeneinstellposition X (vergl. 5)
bewegen. Wie in 4 gezeigt, sind dabei vier Vorsprünge 11b in
gleichen Winkelabständen
von 90° um
die optische Achse O angeordnet, während acht Aussparungen 12b (von
denen einige in 4 nicht zu sehen sind) in gleichen
Abständen
von 40° um
die optische Achse O angeordnet sind. Außerdem sind die Vorsprünge 11b in
ihrer Umfangserstreckung um die optische Achse O kleiner als die
Aussparungen 12b. Wird in dem in 1 gezeigten
Zustand, in dem die Vorsprünge 11b in
Eingriff mit den Aussparungen 12b sind, die erste Linsenfassung 11 zur
Brennweiteneinstellung gedreht, so dreht sich die zweite Linsenfassung 12 zusammen
mit der ersten Linsenfassung 11. In dem oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel
des Varioobjektivtubus bilden demnach die beiden äußeren Kurvennuten 21 und
die beiden inneren Kurvennuten 22 eine Kurven- oder Nockenvorrichtung,
die dazu dient, die beiden Linsenfassungen 11 und 12 außerhalb
des Variobereichs einander anzunähern, während die
Vorsprünge 11b und
die Aussparungen 12b eine Kopplungsvorrichtung bilden,
die dazu dient, die beiden Verstellfassungen 12 in ihrer
Drehrichtung miteinander zu koppeln, wenn die Linsenfassungen 11 und 12 in
ihre jeweiligen Positionen bewegt werden, in denen sie einander
angenährt
sind.
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Mit
dem oben beschriebenen Einstellmechanismus kann folgende montageseitige
Schärfeneinstellung
vorgenommen werden, wenn das Varioobjektiv 10 zusammengebaut
wird. Zunächst
wird der Nockenring 20 gedreht, um die beiden äußeren Kurveneingriffsglieder 13b und
die beiden inneren Kurveneingriffsglieder 14b in die Schärfeneinstellposition
X zu bewegen und somit die beiden Linsenfassungen 11 und 12 in
ihre jeweiligen Positionen zu bringen, in denen sie einander angenährt sind.
Dabei kommen die Vorsprünge 11b und
die Aussparungen 12b in Eingriff miteinander, so dass die
beiden Linsenfassungen 11 und 12 bezogen auf ihre
Drehrichtung um die optische Achse O zu einer Einheit werden. In
diesem Zustand, in dem die beiden Linsenfassungen 11 und 12 in
ihrer Drehung um die optische Achse O eine Einheit bilden, können durch
Drehen der ersten Linsenfassung 11 mittels eines Werkzeugs,
z.B. eines Stirnlochschlüssels 23 (vergl. 1),
die beiden Linsenfassungen 11 und 12 über die
ineinandergreifenden Vorsprünge 11b und
Aussparungen 12b als integraler Körper, d.h. als Einheit, relativ
zur ersten Verstellfassung 13 und zur zweiten Verstellfassung 14,
die in Richtung der optischen Achse O geradegeführt, d.h. um die optische Achse O
nicht drehbar sind, gedreht werden. Dabei bewegen sich die erste
Linsenfassung 11 und die zweite Linsenfassung 12 drehend
längs der
optischen Achse O, da das Außengewinde 11a der
ersten Linsenfassung 11 in Eingriff mit dem Innengewinde 13a der ersten
Verstellfassung 13 und das Außengewinde 12a der
zweiten Linsenfassung 12 in Eingriff mit dem Innengewinde 14a der
zweiten Verstellfassung 14 ist. Die montageseitige Schärfeneinstellung
kann demnach vorgenommen werden, indem die erste Linsengruppe L1
und die zweite Linsengruppe L2 in Richtung der optischen Achse vor-
oder zurückbewegt werden.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind die Gewindesteigungen des Außengewindes 11a und
des Außengewindes 12a gleich. Demzufolge
sind die Verstellstrecke der ersten Linsengruppe L1 in Richtung
der optischen Achse O je Drehwinkeleinheit der ersten Linsenfassung 11 und die
Verstellstrecke der zweiten Linsengruppe L2 in Richtung der optischen
Achse je Drehwinkeleinheit der zweiten Verstellfassung 12 identisch.
Da zudem die Schärfenempfindlichkeiten
der beiden Linsengruppen L1 und L2 gleiches Vorzeichen haben (d.h. positiv
oder negativ), können
durch gemeinsames Bewegen der beiden Linsengruppen L1 und L2 in Richtung
der optischen Achse O deren Bewegungsstrecken, die für die montageseitige
Schärfeneinstellung
erforderlich sind, verringert werden.
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Die 6 bis 8 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Mechanismus
zur montageseitigen Schärfeneinstellung.
Dabei sind diejenigen Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels, die denjenigen
des ersten Ausführungsbeispiels
entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, obgleich sie
sich in ihrer Form von den Elementen des ersten Ausführungsbeispiels
unterscheiden. Im zweiten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Schärfeneinstellmechanismus
hat die erste Linsenfassung 11 an ihrer Außenumfangsfläche mehrere
Vorsprünge
(entsprechend einem Außengewinde) 11a' (von denen in 7 nur
einer gezeigt ist). An der Innenumfangsfläche der ersten Verstellfassung 13 sind
mehrere Leitnuten 13a vorgesehen, mit denen die zugehörigen Vorsprünge 11a' in Eingriff sind.
Durch die ineinandergreifenden Vorsprünge 11a' und Leitnuten 13a' ist ein Schraubeingriff
gegeben. Dabei ist die Gewindesteigung der Vorsprünge 11a' (d.h. der Leitnuten 13a') gleich der
Gewindesteigung des Außengewindes 12a (d.h.
des Innengewindes 14a).
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Die
erste Linsenfassung 11 hat an ihrer Außenumfangsfläche in Abständen von
120 ° drei
Angriffsnuten 11c. Auch die zweite Linsenfassung 12 hat
an ihrer Außenumfangsfläche drei
Angriffsnuten 12c, die den drei Angriffsnuten 11c entsprechen.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel
des Schärfeneinstellmechanismus
bildet ein Werkzeug 30 (vergl. 7 und 8)
eine drehrichtungsintegrierende Vorrichtung, die es ermöglicht,
die beiden Linsenfassungen 11 und 12 als Einheit,
d.h. als integralen Körper,
gemeinsam zu drehen. Das Werkzeug 30 hat einen Ringkörper 31 und
drei Eingriffsvorsprünge 32, die
von dem Ringkörper 31 entsprechend
den drei Angriffsnuten 11c und den drei Angriffsnuten 12c abstehen.
Zwischen der Außenumfangsfläche der
ersten Linsenfassung 11 und der Innenumfangsfläche der
ersten Verstellfassung 13 ist ein nicht gezeigter Zwischenraum
sichergestellt, so dass die drei Eingriffsvorsprünge 32 des Werkzeugs 30 zwischen
die beiden genannten Flächen
eingeführt
werden können.
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Mit
dem Mechanismus nach zweitem Ausführungsbeispiel kann die montageseitige
Schärfeneinstellung
in folgender Weise vorgenommen werden. Zunächst werden die erste Linsenfassung 11 (erste
Linsengruppe L1) und die zweite Linsenfassung 12 (zweite
Linsengruppe L2) in ihre jeweiligen Positionen bewegt, in denen
die beiden Linsenfassungen 11 und 12 einander
am nächsten
sind, wie es beispielsweise in der in 6 gezeigten
oberen Hälfte
des Varioobjektivtubus der Fall ist, in der die beiden Linsenfassungen 11 und 12 in
der Weitwinkelgrenzeinstellung angeordnet sind. In diesem Zustand wird
das Werkzeug 30 in den oben beschriebenen Zwischenraum
eingeführt,
so dass die drei Eingriffsvorsprünge 32 in
Drehrichtung zu einer Einheit integriert werden (vergl. 8).
Wird in diesem Zustand das Werkzeug 30 gedreht, so werden
die beiden Linsenfassungen 11 und 12 als Einheit
relativ zu den beiden Verstellfassungen 13 und 14 gedreht,
die in Richtung der optischen Achse O geradegeführt, d.h. um die optische Achse
O nicht drehbar sind. Dementsprechend kann die montageseitige Schärfeneinstellung
in ähnlicher
Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
vorgenommen werden.
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Nachdem
die montageseitige Schärfeneinstellung
abgeschlossen ist, wird die erste Linsenfassung 11 an der
ersten Verstellfassung 13 und die zweite Linsenfassung 12 an
der zweiten Verstellfassung 14 befestigt. Hierzu wird ein
bekanntes Befestigungsmittel eingesetzt, z.B. Klebstoff.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
werden die Schärfeneinstellmechanismen
jeweils auf einen Varioobjektivtubus angewandt, der eine Variooptik
bestehend aus vier Linsengruppen enthält. Die Erfindung ist jedoch
auch auf einen gängigen
Varioobjektivtubus anwendbar, der eine Variooptik bestehend aus
mehr als zwei beweglichen Linsengruppen enthält, die zur Brennweitenänderung bewegt
werden. Die beiden Linsenfassungen 11 und 12 befinden
sich mit gleichen Gewindesteigungen in Schraubeingriff mit den beiden
Verstellfassungen 13 bzw. 14. Die Gewindesteigungen
der Vorsprünge 11a' und die der Leitnuten 13a' können jedoch
auch verschieden von denen des Außengewindes 12a und des
Innengewindes 14a sein.