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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die die Bewegungen von mehreren
beweglichen Linsengruppen eines Linsensystems steuert.
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In
einfahrbaren Vario- oder Zoomobjektivtuben mit mehreren beweglichen
Vario- oder Zoomlinsengruppen,
die zur Brennweitenänderung
bewegt werden, und einer hinter den Variolinsengruppen angeordneten
beweglichen Fokussierlinsengruppe, die zur Fokussierung bewegt wird,
ist es üblich,
beim Ausfahren des Objektivtubus aus seiner eingefahrenen Stellung
in seine ausgefahrene Stellung zunächst nur die Variolinsengruppen
aus ihren jeweiligen Anfangspositionen, d.h. ihren eingefahrenen
Positionen, vorwärts
zu bewegen und dabei die Fokussierlinsengruppe in ihrer Anfangsposition,
d.h. ihrer eingefahrenen Position ortsfest zu halten, und anschließend, wenn
die Variolinsengruppen vorbestimmte Positionen, z.B. der Weitwinkelgrenzeinstellung
des Variobereichs entsprechende Positionen, erreicht haben, die
Fokussierlinsengruppe vorwärts zu
bewegen.
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Jedoch
kommt es manchmal vor, dass die Fokussierlinsengruppe aus irgendwelchen
Gründen unbeabsichtigt
aus ihrer Anfangsposition vorwärts bewegt
worden ist, bevor die Variolinsengruppen aus ihren Anfangspositionen
in ihre ausgefahrenen Positionen vorwärts bewegt sind. Falls dies
eintritt, kommt es möglicherweise
zu einer Fehlfunktion in der Vorwärtsbewegung der Variolinsengruppen
aus ihren Anfangspositionen in ihre ausgefahrenen Positionen.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Steuern der Bewegungen mehrerer
beweglicher Linsengruppen eines Linsensystems bereit, die dafür sorgt,
dass die für
die Erfassung eines Positionsfehlers eines Teils der beweglichen
Linsengruppen erforderliche Zeit bei der Inbetriebnahme des Linsensystems
möglichst
klein ist, und die sanfte Bewegungen der Linsengruppen des Variolinsensystems
ermöglicht.
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Die
Erfindung erreicht dies durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
steuert mehrere bewegliche Linsengruppen eines Linsensystems so,
dass die Linsengruppen besonders sanft bewegt werden. Dabei ist
die Zeit, die für
die Erfassung eines Positionsfehlers eines Teils der beweglichen
Linsengruppen benötigt
wird, minimiert.
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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 ein Varioobjektiv gemäß Ausführungsbeispiel,
wobei die über der
optischen Achse liegende Hälfte
des Varioobjektivs in der Weitwinkelgrenzeinstellung und die unter der
optischen Achse liegende Hälfte
des Varioobjektivs in der Telegrenzeinstellung gezeigt ist,
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2 einen
Längsschnitt
des in 1 gezeigten Varioobjektivs, wobei die obere Hälfte des Varioobjektivs
im eingefahrenen Zustand gezeigt ist,
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3 einen
Längsschnitt
eines Teils einer Haltekonstruktion, die eine zweite Linsengruppe
und eine dritte Linsengruppe des Varioobjektivs hält, in der
in 1 gezeigten Weitwinkelgrenzeinstellung,
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4 einen
Längsschnitt
eines Teils der Haltekonstruktion, die die zweite Linsengruppe und
die dritte Linsengruppe des Varioobjektivs hält, in dem in 2 gezeigten
eingefahrenen Zustand,
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5 eine
perspektivische Explosionsdarstellung verschiedener Elemente des
in den 1 und 2 gezeigten Varioobjektivs,
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6 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines CCD-Halters, eines ortsfesten
Tubus sowie weiterer Elemente des in den 1 und 2 gezeigten
Varioobjektivs,
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7 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines ersten Geradführungsrings,
eines Mehrfachgewinderings und eines dritten Außentubus des in den 1 und 2 gezeigten
Varioobjektivs,
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8 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Nockenrings, eines zweiten
Geradführungsrings,
einer Verstellfassung für
die zweite Linsengruppe sowie einer Verstellfassung für die dritte Linsengruppe
des in den 1 und 2 gezeigten Varioobjektivs,
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9 eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Nockenrings, des zweiten
Geradführungsrings,
der Verstellfassung für
die zweite Linsengruppe und der Verstellfassung für die dritte
Linsengruppe nach 8 aus einer anderen Blickrichtung,
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10 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der Haltekonstruktion, die
die zweite Linsengruppe und die dritte Linsengruppe hält,
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11 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer Haltekonstruktion, die
eine erste Linsengruppe hält,
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12 eine
abgewickelte Darstellung des in 7 gezeigten
ersten Geradführungsrings,
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13 eine
abgewickelte Darstellung des Mehrfachgewinderings und des dritten
Außentubus, die
in 7 gezeigt sind,
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14 eine
abgewickelte Darstellung, die einen Satz an dem Nockenring befestigter
Rolleneingriffsglieder, den ersten Geradführungsring, den Mehrfachgewindering
und den dritten Außentubus sowie
die relative Anordnung dieser Komponenten im eingefahrenen Zustand
des Varioobjektivs zeigt,
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15 eine
Darstellung ähnlich
der nach 14, die die relative Anordnung
zwischen dem Satz Rolleneingriffsglieder, dem ersten Geradführungsring,
dem Mehrfachgewindering und dem dritten Außentubus in einem Zustand zeigt,
in dem der dritte Außentubus
ausgehend von dem eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs geringfügig nach vorn
ausgefahren worden ist,
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16 eine
Darstellung ähnlich
der nach 14 unter Weglassung des ersten
Geradführungsrings,
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17 eine
Darstellung ähnlich
der nach 15 unter Weglassung des ersten
Geradführungsrings,
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18 eine
abgewickelte Darstellung von Teilen des Mehrfachgewinderings und
des dritten Außentubus,
die die Anordnung einer Eingriffsvertiefung des Mehrfachgewinderings
und von Eingriffsvorsprüngen
des dritten Außentubus
zueinander zeigt,
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19 eine
Darstellung ähnlich
der nach 18, die einen Zustand zeigt,
in dem sich die Eingriffvertiefung des Mehrfachgewinderings in Eingriff mit
den Eingriffsvorsprüngen
des dritten Außentubus befindet,
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20 eine
abgewickelte Darstellung des Nockenrings,
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21 eine
perspektivische Darstellung eines Teils des CCD-Halters in der Nähe einer
zur Positionierung vorgesehenen Kurvenstange,
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22 eine
perspektivische Darstellung des Nockenrings, der für die dritte
Linsengruppe bestimmten Verstellfassung und einer dritten Linsenfassung
(radial zurückziehbare
Linsenfassung) im aufnahmebereiten Zustand des Varioobjektivs von schräg hinten
betrachtet,
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23 eine
perspektivische Darstellung des Nockenrings, der für die dritte
Linsengruppe bestimmten Verstellfassung und der dritten Linsenfassung
im eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs von schräg hinten
betrachtet,
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24 eine
Darstellung ähnlich
der nach 23, die den Nockenring, die
für die
dritte Linsengruppe bestimmte Verstellfassung, die dritte Linsenfassung
und eine AF-Linsenfassung im eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs
zeigt,
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25 eine
Darstellung ähnlich
der nach 24, die einen Zustand zeigt,
in dem die für
die dritte Linsengruppe bestimmte Verstellfassung radial zurückgezogen
ist,
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26 eine
Rückansicht
des Nockenrings, der für
die dritte Linsengruppe bestimmten Verstellfassung und der dritten
Linsenfassung in dem in 22 gezeigten
Zustand, in dem die dritte Linsenfassung in ihrer Aufnahmeposition
gehalten ist,
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27 eine
Rückansicht
des Nockenrings, der für
die dritte Linsengruppe bestimmten Verstellfassung und der dritten
Linsenfassung in dem in 23 gezeigten
Zustand, in dem die dritte Linsenfassung in ihrer radial zurückgezogenen
Position gehalten ist,
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28 eine
perspektivische Ansicht der dritten Linsenfassung von schräg vorn betrachtet,
und
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29 eine
perspektivische Darstellung der dritten Linsenfassung von schräg hinten
betrachtet,
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30 ein
Blockdiagramm eines Linsensteuerungssystems und zugehöriger Elemente,
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31 ein
Flussdiagramm, das einen von dem System nach 30 ausgeführten Prozess
zur Linsensteuerung zeigt, der mit Einschalten eines Hauptschalters
beginnt, und
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32 einen
Längsschnitt
durch das in den 1 und 2 gezeigte
Varioobjektiv, wobei die obere Hälfte
des Varioobjektivs für
den Fall einer Fehlfunktion gezeigt ist, bei der die dritte Linsengruppe
zur fotografischen optischen Achse hin bewegt wird, wenn sich die
vierte Linsengruppe in einem anormalen Bewegungsbereich befindet.
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Die 1 und 2 zeigen
ein Varioobjektiv 10 als Ausführungsbeispiel in verschiedenen
Zuständen.
In 1 zeigt die über
der optischen Achse liegende Hälfte
das Varioobjektiv 10 in der Weitwinkelgrenzeinstellung,
während
die unter der optischen Achse liegende Hälfte das Varioobjektiv 10 in
der Telegrenzeinstellung zeigt. 2 zeigt
das Varioobjektiv 10 in der vollständig eingefahrenen Stellung.
Das Varioobjektiv 10 ist in einer digitalen Kamera enthalten,
deren Kamerakörper
in den Figuren nicht dargestellt ist. Wie in 1 gezeigt,
besteht die Aufnahmeoptik des Varioobjektivs 10 in dessen
aufnahmebereitem Zustand aus einer ersten Linsengruppe LG1 (in den
Ansprüchen
erste bewegliche Linsengruppe), einer zweiten Linsengruppe LG2 (in
den Ansprüchen erste
bewegliche Linsengruppe), einem Verschluss S, einer dritten Linsengruppe
LG3 (in den Ansprüchen
erste bewegliche Linsengruppe), die ein radial zurückziehbares
optisches Element bildet, einer vierten Linsengruppe (in den Ansprüchen zweite
bewegliche Linsengruppe) LG4, einem optischen Tiefpassfilter 11 und
einem CCD-Bildsensor 12, der eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
bildet. Die erste Linsengruppe LG1, die zweite Linsengruppe LG2
und die dritte Linsengruppe LG3 werden zur Vario- oder Zoomeinstellung in vorbestimmter
Weise längs
einer fotografischen optischen Achse Z1 bewegt, während die
vierte Linsengruppe LG4 zur Fokussierung längs der fotografischen optischen
Achse Z1 bewegt wird. In der folgenden Beschreibung, ist, sofern
nichts anderes bestimmt ist, mit dem Begriff "in Richtung der optischen Achse" oder "längs der optischen Achse" eine Richtung parallel
zur fotografischen optischen Achse Z1 gemeint.
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5 ist
eine Explosionsdarstellung von Elementen des Varioobjektivs 10.
In den 6 bis 11 sind diese Elemente vergrößert dargestellt. Das
Varioobjektiv 10 ist in einem nicht gezeigten Kamerakörper eingebaut
und mit einem ortsfesten Tubus 13 versehen, der an dem
Kamerakörper
befestigt ist. Ein CCD-Halter (ortsfestes Element) 14 ist
von hinten am rückwärtigen Teil
des ortsfesten Tubus 13 befestigt. Der CCD-Bildsensor 12 ist über eine CCD-Grundplatte 15 in
der Mitte des CCD-Halters 14 gehalten.
Das Tiefpassfilter 11 ist an dem CCD-Halter 14 so
gehalten, dass es vor dem CCD-Bildsensor 12 angeordnet
ist. Ein ringförmiges
Dichtelement 16 ist zwischen dem Tiefpassfilter 11 und
dem CCD-Bildsensor 12 montiert, um den Zwischenraum zwischen
diesen Elementen abzudichten.
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In
dem ortsfesten Tubus 13 des Varioobjektivs 10 ist
eine AF-Linsenfassung (vierte Linsenfassung zum Halten der vierten
Linsengruppe LG4) 17 vorgesehen, die in Richtung der optischen
Achse Z1 geradegeführt
ist und sich dabei nicht um die optische Achse Z1 dreht. Das Varioobjektiv 10 hat
hierzu ein Paar AF-Führungsachsen 18A und 18B,
die parallel zur optischen Achse Z1 angeordnet sind und die AF-Linsenfassung 17 längs der
optischen Achse Z1 drehfrei führen,
d.h. ohne dass sich die AF-Linsenfassung 17 um die optische
Achse Z1 dreht. Jede Führungsachse 18A, 18B ist
mit ihrem vorderen Ende an dem ortsfesten Tubus 13 und
mit ihrem hinteren Ende an dem CCD-Halter 14 befestigt.
Die AF-Linsenfassung 17 hat
auf ihren radial entgegengesetzten Seiten zwei Führungslöcher (Führungsnuten), in die die AF-Führungsachsen 18A und 18B eingesetzt
sind, so dass die AF-Linsenfassung 17 auf den beiden AF-Führungsachsen 18A und 18B verschiebbar
ist. Die Teile des ortsfesten Tubus 13 und des CCD-Halters 14,
die die beiden AF-Führungsachsen 18A und 18B halten,
stehen über
den Außendurchmesser
des ortsfesten Tubus 13 hinaus radial nach außen über, so
dass die AF-Führungsachsen 18A und 18B radial
außerhalb
des ortsfesten Tubus 13 angeordnet sind.
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Das
Varioobjektiv 10 enthält
einen AF-Motor (Linsenantriebsvorrichtung, Linsensteuerungsvorrichtung) 19,
der an dem ortsfesten Tubus 13 befestigt ist. Die AF-Linsenfassung 17 kann
durch die von dem AF-Motor 19 ausgeübte Antriebskraft in Richtung
der optischen Achse vorwärts
und rückwärts bewegt
werden. Eine rotierende Antriebswelle des AF-Motors 19 ist
mit einem Gewinde versehen und bildet so eine rotierende Vorschubspindel.
Diese Antriebswelle ist in ein Innengewindeloch geschraubt, das
an einer AF-Mutter 20 ausgebildet ist (vergl. 6).
Die AF-Linsenfassung 17 befindet sich so in Eingriff mit
der AF-Mutter 20, dass sie auf dieser in Richtung der optischen
Achse Z1 verschiebbar ist. Die AF-Linsenfassung 17 ist durch
eine Zugschraubenfeder (Vorspannelement) 21 in Richtung
der optischen Achse Z1 nach vorn vorgespannt. Die Grenze für die Vorwärtsbewegung
der AF-Linsenfassung 17 ist durch die Anlage der in Richtung
der optischen Achse Z1 einander gegenüberstehenden Flächen der
AF-Mutter 20 und der AF-Linsenfassung 17 festgelegt.
Indem sich die AF-Mutter 20 durch das Drehen der Antriebswelle
des AF-Motors 19 in Richtung der optischen Achse Z1 nach
hinten bewegt, wird die AF-Linsenfassung 17 durch die AF-Mutter 20 nach hinten
gedrückt,
so dass sie sich entgegen der von der Zugschraubenfeder 21 ausgeübten Vorspannkraft
nach hinten bewegt. Bei dieser Konstruktion wird also durch Vorwärts- und
Rückwärtsdrehen
der Antriebswelle des AF-Motors 19 die AF-Linsenfassung 17 in
Richtung der optischen Achse Z1 vorwärts und rückwärts bewegt.
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Die
vierte Linsengruppe LG4 ist längs
der fotografischen optischen Achse Z1 zwischen einer eingefahrenen
Position (Anfangsposition/Position innerhalb eines vorbestimmten
Bewegungsbereichs), die die Grenze für ihre Rückwärtsbewegung darstellt, und
der Grenzposition für
ihre Vorwärtsbewegung geradlinig
bewegbar. (Die vierte Linsengruppe LG4 ist nicht in der Grenzposition
für ihre
Vorwärtsbewegung
dargestellt).
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Das
Varioobjektiv 10 hat ein Zoom- oder Variozahnrad 22,
das an dem ortsfesten Tubus 13 so gelagert ist, dass es
auf einer Zahnradachse 22a, die sich parallel zur optischen
Achse Z1 erstreckt, drehbar ist. Die Zahnradachse 22a ist
mit ihrem vorderen Ende an dem ortsfesten Tubus 13 und
mit ihrem hinteren Ende an dem CCD-Halter 14 befestigt.
Das Variozahnrad 22 ist so angeordnet, dass seine Zähne von
der Innenumfangsfläche
des ortsfesten Tubus 13 teilweise radial nach innen stehen.
Das Variozahnrad 22 kann von einem Variomotor (Linsenantriebsvorrichtung/Linsensteuerungsvorrichtung) 23,
der in den 5 und 30 schematisch
als Rechteck dargestellt ist, vorwärts und rückwärts gedreht werden. Der Variomotor 23 ist
ein Schrittmotor.
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Wie
in 6 gezeigt, hat der ortsfeste Tubus 13 an
seiner Innenumfangsfläche
ein Innenmehrfachgewinde 13a, einen aus drei Geradführungsnuten 13b bestehenden
Nutensatz, einen aus drei Schrägnuten 13c bestehenden
Nutensatz und einen aus drei Drehführungsnuten 13d bestehenden
Nutensatz. Die Gewindegänge
des Innenmehrfachgewindes 13a erstrecken sich in einer
Richtung, die sowohl bezüglich
der optischen Achse Z1 als auch der Umfangsrichtung des ortsfesten
Tubus 13 geneigt ist. Die drei Geradführungsnuten 13b erstrecken
sich parallel zur optischen Achse Z1. Die drei Schrägnuten 13c erstrecken
sich parallel zu dem Innenmehrfachgewinde 13a. Die drei
Drehführungsnuten 13d sind
in der Nähe
des vorderen Endes der Innenumfangsfläche des ortsfesten Tubus 13 so
ausgebildet, dass sie sich längs
des Umfangs des ortsfesten Tubus 13 erstrecken und die
vorderen Enden der drei Schrägnuten 13c miteinander
verbinden. In einem bestimmten vorderen Bereich der Innenumfangsfläche des
ortsfesten Tubus 13, der sich unmittelbar hinter den drei Drehführungsnuten 13d befindet,
ist das Innenmehrfachgewinde 13a nicht ausgebildet. Jeder
der drei oben genannten Nutensätze
(d.h. die drei Geradführungsnuten 13b,
die drei Schrägnuten 13c und
die drei Drehführungsnuten 13d)
besteht aus drei Nuten, die auf der Innenumfangsfläche des
ortsfesten Tubus 13 in Umfangsrichtung versetzt zueinander
angeordnet sind. Jedoch sind in 6 nicht
alle drei Nuten des jeweiligen Nutensatzes zu sehen.
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Innerhalb
des ortsfesten Tubus 13 des Varioobjektivs 10 befindet
sich ein Mehrfachgewindering (rotierendes Antriebselement) 25.
Der Mehrfachgewindering 25 hat an seiner Außenumfangsfläche ein Außenmehrfachgewinde 25a und
einen Satz aus drei Drehführungsvorsprüngen 25b.
Das Außenmehrfachgewinde 25a ist
in Eingriff mit dem Innenmehrfachgewinde 13a, und die drei
Drehführungsvorsprünge 25b sind
in Eingriff mit den drei Schrägnuten 13c oder
den drei Drehführungsnuten 13d.
Dem Mehrfachgewinde 25a des Mehrfachgewinderings 25 ist
eine Ringzahnung 25c überlagert,
die sich in Eingriff mit dem Variozahnrad 22 befindet.
Wird die Drehbewegung des Variozahnrads 22 auf die Ringzahnung 25c übertragen,
so bewegt sich der Mehrfachgewindering 25 in Richtung der
optischen Achse Z1 vorwärts
oder rückwärts und
dreht sich dabei innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, in dem
das Außenmehrfachgewinde 25a in
Eingriff mit dem Innenmehrfachgewinde 13a bleibt, um die
fotografische optische Achse Z1. Wird der Mehrfachgewindering 25 bezüglich des
ortsfesten Tubus 13 über
einen vorbestimmten Punkt hinaus vorwärts bewegt, so löst sich
das Außenmehrfachgewinde 25a aus
dem Innenmehrfachgewinde 13a, und durch das Ineinandergreifen
der drei Drehführungsvorsprünge 25b und der
drei Drehführungsnuten 13d rotiert
der Mehrfachgewindering 25 um die optische Achse Z1, ohne
sich dabei in Richtung der optischen Achse Z1 relativ zu dem ortsfesten
Tubus 13 zu bewegen. Befindet sich das Innenmehrfachgewinde 13a in
Eingriff mit dem Außenmehrfachgewinde 25a,
so sind die drei Drehführungsvorsprünge 25b in
den drei ihnen zugeordneten Schrägnuten 13c angeordnet.
Dementsprechend stören
die drei Drehführungsvorsprünge 25b und
das Innenmehrfachgewinde 13a einander nicht.
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Wie
aus den 1 und 2 hervorgeht,
ist das Varioobjektiv 10 ein teleskopartiges, d.h. ineinanderschiebbares
Objektiv, das drei ineinanderschiebbare Außentuben aufweist, nämlich einen
ersten Außentubus
(Fassung für
optisches Element) 37, einen zweiten Außentubus 34 und einen
dritten Außentubus
(rotierendes Antriebselement) 26, die konzentrisch um die
fotografische optische Achse Z1 herum angeordnet sind. Der Mehrfachgewindering 25 bewegt
sich zusammen mit dem dritten Außentubus 26 in Richtung
der optischen Achse Z1 und dreht sich dabei um die optische Achse
Z1. An der Innenumfangsfläche
des Mehrfachgewinderings 25 sind an drei verschiedenen
Umfangspositionen drei Drehübertragungsvertiefungen
(Eingriffsvertiefungen) 25d ausgebildet, deren vordere
Enden zum vorderen Ende des Mehrfachgewinderings 25 hin
offen sind. Der dritte Außentubus 26 hat
in drei entsprechenden Umfangspositionen drei Paare Drehübertragungsvorsprünge (Eingriffsvorsprünge) 26a,
die vom hinteren Ende des dritten Außentubus 26 nach hinten
abstehen und von vorn in die drei Drehübertragungsvertiefungen 25d greifen
können
(vergl. 13). Die drei Paare Drehübertragungsvorsprünge 26a und
die drei Drehübertragungsvertiefungen 25d sind
in Richtung der optischen Achse Z1 relativ zueinander bewegbar,
jedoch nicht um die optische Achse Z1 relativ zueinander drehbar.
Der Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 drehen
sich nämlich
als Einheit. Der Mehrfachgewindering 25 hat an den vorderen
Flächen
der drei Drehführungsvorsprünge 25b an
drei verschiedenen Umfangspositionen einen Satz aus drei Eingriffsvertiefungen 25e,
die an der Innenumfangsfläche
des Mehrfachgewinderings 25 zu dessen vorderem Ende hin
offen ausgebildet sind. Der dritte Außentubus 26 hat in
drei entsprechenden Umfangspositionen einen Satz aus drei Eingriffsvorsprüngen 26b,
die vom hinteren Ende des dritten Außentubus 26 nach hinten
und zugleich radial nach außen
abstehen, so dass sie von vorn mit den drei zugehörigen Eingriffsvertiefungen 25e in
Eingriff bringbar sind. Die drei Eingriffsvorsprünge 26b, die mit den
drei Eingriffsvertiefungen 25e in Eingriff gebracht werden,
greifen zugleich in die drei Drehführungsnuten 13d, wenn
die drei Drehführungsvorsprünge 25b in
Eingriff mit den drei Drehführungsnuten 13d gebracht
werden.
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Der
dritte Außentubus 26 und
der Mehrfachgewindering 25 werden durch nicht gezeigte
Druckschraubenfedern längs
der optischen Achse Z1 in entgegengesetzte Richtungen voneinander
weg vorgespannt. Diese Druckschraubenfedern sind komprimiert zwischen
dem dritten Außentubus 26 und
dem Mehrfachgewindering 25 angebracht. Die drei Eingriffsvorsprünge 26b des
dritten Außentubus 26 wer den
durch die von den Druckschraubenfedern ausgeübten Federkräfte in den
zugehörigen
Drehführungsnuten 13d gegen
deren vordere Führungsflächen gedrückt. Zugleich
werden die drei Drehführungsvorsprünge 25b durch
die von den Druckschraubenfedern ausgeübten Federkräfte in den
Drehführungsnuten 13d gegen
deren hintere Führungsflächen gedrückt.
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Wie
in 13 gezeigt, hat der dritte Außentubus 26 an seiner
Innenumfangsfläche
einen Satz aus drei Drehübertragungsnuten 26c,
die sich parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 erstrecken. Das
vordere Ende jeder Drehübertragungsnut 26c ist am
vorderen Ende des dritten Außentubus 26 geschlossen,
während
das hintere Ende jeder Drehübertragungsnut 26c zum
hinteren Ende des dritten Außentubus 26 hin
offen ist. Die Umfangspositionen der drei Drehübertragungsnuten 26c entsprechen denen
der drei Paare Drehübertragungsvorsprünge 26a.
Wie in den 13, 18 und 19 gezeigt, besteht
jedes Paar Drehübertragungsvorsprünge 26a aus
einem langen Vorsprung 26a1 und einem kurzen Vorsprung 26a2,
der um eine kürzer
Kraglänge
in Richtung der optischen Achse Z1 nach hinten absteht als der lange
Vorsprung 26a1. Dabei befindet sich die hintere Endöffnung der
zugehörigen
Drehübertragungsnut 26c zwischen
dem langen Vorsprung 26a1 und dem kurzen Vorsprung 26a2,
so dass die in Umfangsrichtung des dritten Außentubus 26 einander
gegenüberliegenden
Flächen
der Vorsprünge 26a1 und 26a2 einen
Teil (nämlich
die hintere Endöffnung)
der zugehörigen
Drehübertragungsnut 26c bilden.
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Dagegen
hat der Mehrfachgewindering 25 an seiner Innenumfangsfläche einen
Satz aus drei Leerlaufnuten (Elemente eines Leerlaufmechanismus) 25f,
die eine Relativdrehung ermöglichen
und mit den drei Drehübertragungsvertiefungen 25d in Verbindung
stehen. Die drei Leerlaufnuten 25f erstrecken sich in Umfangsrichtung
auf einem um die fotografische optische Achse Z1 liegenden Kreis,
wobei das in 13 linke Ende der jeweiligen
Leerlaufnut 25f in Verbindung mit der zugehörigen Drehübertragungsvertiefung 25d in
Verbindung steht, während das
in 13 rechte Ende der jeweiligen Leerlaufnut 25f ein
geschlossenes Ende bildet. Sind der Mehrfachgewindering 25 und
der dritte Außentubus 26 miteinander
gekoppelt, so steht jede Leerlaufnut 25f mit der hinteren
Endöffnung
der zugehö rigen
Drehübertragungsnut 26c (rechte
Seitenfläche
des zugehörigen
langen Vorsprungs 26a1 in 19) in
Verbindung, so dass die Leerlaufnut 25f und die Drehübertragungsnut 26c zusammen
eine L-förmige
Nut bilden, wie in 19 gezeigt ist.
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Das
Varioobjektiv 10 hat innerhalb des dritten Außentubus 26 und
des Mehrfachgewinderings 25 einen ersten Geradführungsring 30.
Der Mehrfachgewindering 25 hat an seiner Innenumfangsfläche eine
Ringnut 25g, die sich in Umfangsrichtung um die fotografische
optische Achse Z1 erstreckt. Der dritte Außentubus 26 hat an
seiner Innenumfangsfläche
in der Nähe
seines hinteren Endes eine hintere Ringnut 26d und in der
Nähe seines
vorderen Endes eine vordere Ringnut 26e, die sich jeweils
in Umfangsrichtung um die fotografische optische Achse Z1 erstrecken
(vergl. 7). Wie in den 7 und 12 gezeigt,
hat der erste Geradführungsring 30 an
seiner Außenumfangsfläche mehrere
erste Drehführungsvorsprünge 30a,
mehrere zweite Drehführungsvorsprünge 30b und
mehrere dritte Drehführungsvorsprünge 30c,
die in dieser Reihenfolge vom hinteren Ende des ersten Geradführungsrings 30 in Richtung
der optischen Achse Z1 angeordnet sind. Die ersten Drehführungsvorsprünge 30a greifen
in die Ringnut 25g, die zweiten Drehführungsvorsprünge 30b in
die hintere Ringnut 26d und die dritten Drehführungsvorsprünge 30c in
die vordere Ringnut 26e. Durch dieses Ineinandergreifen
werden der Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 so
von dem ersten Geradführungsring 30 gehalten,
dass sie relativ zu dem ersten Geradführungsring 30 drehbar,
jedoch an einer Bewegung längs
der optischen Achse Z1 relativ zu dem ersten Geradführungsring 30 gehindert
sind. Der Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 sind
durch den ersten Geradführungsring 30 daran
gehindert, in Richtung der optischen Achse Z1 vollständig voneinander
gelöst
zu werden. Der erste Geradführungsring 30 hat
in der Nähe
seines hinteren Endes in verschiedenen Umfangspositionen, d.h. in
Umfangsrichtung zueinander versetzt, einen Satz aus drei Geradführungsvorsprüngen 30d,
die radial nach außen
abstehen. Der erste Geradführungsring 30 ist
dadurch, dass die drei Geradführungsvorsprünge 30d und
die drei Geradführungsnuten 30b des
ortsfesten Tubus 13 ineinandergreifen, drehfrei längs der
optischen Achse Z1 geradegeführt.
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Der
erste Geradführungsring 30 hat
einen Satz aus drei durchgehenden Schlitzen (Durchgangsnuten) 30e,
die den ersten Geradführungsring 30 radial
durchsetzen. Wie in 12 gezeigt, umfasst jeder Schlitz 30e einen
Umfangsabschnitt (Element eines Leerlaufmechanismus/Nutabschnitt
in Drehrichtung) 30e-1, der sich in Umfangsrichtung des
ersten Geradführungsrings 30 erstreckt,
einen ersten Leit- oder
Steigungsabschnitt (schräger
Nutenabschnitt) 30e-2, der von dem in 12 rechten Ende
des Umfangsabschnitts 30e-1 aus schräg verläuft, sowie einen zweiten Steigungsabschnitt
(schräger
Nutenabschnitt) 30e-3, der von dem in 12 rechten
Ende des ersten Steigungsabschnitts 30e-2 schräg verläuft. Dabei
ist der Neigungswinkel des ersten schrägen Abschnitts 30e-2 bezüglich der
Umfangsrichtung des ersten Geradführungsrings 30 größer als
der des zweiten Steigungsabschnitts 30e-3. Das Varioobjektiv 10 umfasst
ferner einen Nockenring (drehbares Element) 31, dessen
vorderer Teil in den ersten Außentubus 37 eingesetzt
ist. Ein Satz aus drei Rolleneingriffsgliedern (Drehübertragungsvorsprünge/Element
des Leerlaufmechanismus) 32, die an der Außenumfangsfläche des
Nockenrings 31 in verschiedenen Umfangspositionen befestigt
sind, befindet sich in Eingriff mit den drei durchgehenden Schlitzen 30e.
Die drei Rolleneingriffsglieder 32 greifen ferner durch
die drei Schlitze 30e hindurch in die drei Drehübertragungsnuten 26c (oder
die drei Leerlaufnuten 25f).
-
Im
Folgenden wird das Ausfahren der beweglichen Elemente des Varioobjektivs 10 aus
dem ortsfesten Tubus 13 zu dem Nockenring 31 beschrieben.
Indem der Variomotor 23 das Variozahnrad 22 in Tubusausfahrrichtung
dreht, wird der Mehrfachgewindering 25 vorwärts bewegt
und durch das Ineinandergreifen des Innenmehrfachgewindes 13a und
des Außenmehrfachgewindes 25a zugleich
gedreht. Durch dieses Drehen des Mehrfachgewinderings 25 wird
der dritte Außentubus 26 zusammen
mit dem Mehrfachgewindering 25 vorwärts bewegt und dreht sich dabei
zusammen mit dem Mehrfachgewindering 25. Ferner wird dadurch
der erste Geradführungsring 30 zusammen
mit dem Mehrfachgewindering 25 und dem dritten Außentubus 26 vorwärts bewegt,
da sowohl der Mehrfachgewindering 25 als auch der dritte Außentubus 26 mit
dem ersten Geradführungsring 30 gekoppelt
sind. Indem die ersten Drehführungsvorsprünge 30a in
die Ringnut 25g, die zweiten Drehführungsvorsprünge 30b in
die hintere Ringnut 26d und die dritten Drehführungsvorsprünge 30c in
die vordere Ringnut 26e greifen, können sich also der dritte Außentubus 26 und
der erste Geradführungstubus 30 sowie
der Mehrfachgewindering 25 und der erste Geradführungsring 30 relativ
zueinander drehen und zusammen in Richtung der gemeinsamen Drehachse,
d.h. in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1, bewegen.
-
Im
eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 befinden sich
die drei Rolleneingriffsglieder 32 in Eingriff mit den
Umfangsabschnitten 30e-1 der drei durchgehenden Schlitze 30e sowie
an ihren geschlossenen Endabschnitten 32-K1 (vergl. 19) in
Eingriff mit den drei Leerlaufnuten 25f, wie in den 14 und 16 gezeigt
ist. In den 14 und 16 ist
der gleiche Zustand dargestellt. Jedoch ist in 16 der
erste Geradführungsring 30 mit
Ausnahme der drei durchgehenden Schlitze 30e weggelassen,
um die Funktionsweise der Rolleneingriffsglieder 32 einfacher
darstellen zu können.
In den 14 und 16 ist
ferner der erste Geradführungsring 30 (bzw.
der aus den drei durchgehenden Schlitzen 30e bestehende
Schlitzsatz) mit durchgezogenen Linien dargestellt, obgleich er
tatsächlich versteckt
unterhalb (d.h. radial innerhalb) des Mehrfachgewinderings 25 und
des dritten Außentubus 26 liegt.
-
Werden
der Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 in
einer Drehbewegung vorwärts
bewegt, so wird diese Drehbewegung des Mehrfachgewinderings 25 und
des dritten Außentubus 26 in
der Anfangsphase der Vorwärtsbewegung nicht
auf den Nockenring 31 übertragen,
da sich die drei Rolleneingriffsglieder 32 in Eingriff
mit den drei zugehörigen
Leerlaufnuten 25f befinden. Die drei Rolleneingriffsglieder 32 bewegen
sich zusammen mit dem Mehrfachgewindering 25, dem dritten
Außentubus 26 und
dem ersten Geradführungsring 30 in
Richtung der optischen Achse Z1, indem sie sich in Eingriff mit
den Umfangsabschnitten 30e-1 der drei durchgehenden Schlitze 30e befinden.
In der Anfangsphase der Ausfahroperation des Varioobjektivs 10 aus
dessen eingefahrenem Zustand wird der Nockenring 31 drehfrei
in Richtung der optischen Achse Z1 vorwärts bewegt.
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Die 15 und 17 zeigen
einen Zustand des Mehrfachgewinderings 25 und des dritten Außentubus 26,
in dem letztere ausgehend von dem in den 14 und 16 gezeigten
eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 um einen Winkel
von etwa 30° aus
ihren jeweiligen eingefahrenen Stellungen heraus gedreht sind. In
dem in den 15 und 17 gezeigten
Zustand befindet sich jedes Rolleneingriffsglied 32 an
einem Kreuzungspunkt 32-K2 (vergl. 19) zwischen
der zugehörigen
Leerlaufnut 25f und der zugehörigen Drehübertragungsnut 26c,
so dass die Drehbewegung des Mehrfachgewinderings 25 und
des dritten Außentubus 26 über eine
Seitenfläche
(linke Fläche
in 19) der Drehübertragungsnut 26c am
linken Ende der Leerlaufnut 25f übertragen werden kann. Indem
sich der Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 drehend
weiter vorwärts
bewegen, wird das jeweilige Rolleneingriffsglied 32 aus
dem Umfangsabschnitt 30e-1 in den 15 und 17 nach
rechts in den ersten Steigungsabschnitt 30e-2 des zugehörigen Schlitzes 30e bewegt.
Da der erste Steigungsabschnitt 30e-2 des jeweiligen Schlitzes 30e gegenüber der
Umfangsrichtung des ersten Geradführungsrings 30 so
geneigt ist, dass er sich in eine von dem Umfangsabschnitt 30e-1 des
zugehörigen
Schlitzes 30e wegweisende Richtung dem vorderen Ende (oberes Ende
in 15) des ersten Geradführungsrings 30 annähert, führt eine
Vorwärtsbewegung
des jeweiligen Rolleneingriffsglieds 32 in dem ersten Steigungsabschnitt 30e-2 des
zugehörigen
Schlitzes 30e dazu, dass sich das Rolleneingriffsglied 32 aus
der zugehörigen
Leerlaufnut 25f löst
und in Eingriff mit der zugehörigen
Drehübertragungsnut 26c kommt
(d.h. das Rolleneingriffsglied 32 wird aus der zugehörigen Leerlaufnut 25f in
die zugehörige
Drehübertragungsnut 26c geführt). In
einem Zustand, in dem die drei Rolleneingriffsglieder 32 in
Eingriff mit den drei Drehübertragungsnuten 26c sind,
wird durch das Ineinandergreifen der drei Rolleneingriffsglieder 32 und
der Drehübertragungsnuten 26c das
Drehmoment (Drehkraft) des dritten Außentubus 26 auf den
Nockenring 31 übertragen,
wann immer sich der dritte Außentubus 26 dreht.
Daraufhin bewegt sich der Nockenring 31 entsprechend der
Linienführung
der ersten Steigungsabschnitte 30e-2 der drei Schlitze 30e vorwärts und
dreht sich dabei relativ zu dem ersten Geradführungsring 30. Dabei
bewegt sich jedes Rolleneingriffsglied 32 in der zugehörigen Drehübertragungsnut 26c vorwärts in Richtung
der optischen Achse Z1, während
es von derselben Drehübertragungsnut 26c ein
Drehmoment emp fängt.
Da sich der erste Geradführungsring 30 selbst
in oben beschriebener Weise zusammen mit dem Mehrfachgewindering 25 und
dem dritten Außentubus 26 geradlinig
bewegt hat, bewegt sich der Nockenring 31 durch das Ineinandergreifen
der drei Rolleneingriffsglieder 32 und der ersten Steigungsabschnitte 30e-2 der drei durchgehenden
Schlitze 30e um einen resultierenden Bewegungsbetrag vorwärts in Richtung
der optischen Achse Z1, der der Summe aus dem Betrag der Vorwärtsbewegung
des ersten Geradführungsrings 30 (und
des Mehrfachgewinderings 25 sowie des dritten Außentubus 26)
und dem Betrag der Vorwärtsbewegung
des Nockenrings 31 entspricht.
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Die
oben beschriebenen Dreh-/Ausfahroperationen des Mehrfachgewinderings 25 und
des dritten Außentubus 26 werden
nur ausgeführt,
wenn das Außenmehrfachgewinde 25a und
das Innenmehrfachgewinde 13a miteinander in Eingriff sind.
Dabei bewegen sich die drei Drehführungsvorsprünge 25b in
den drei zugehörigen
Schrägnuten 13c.
Wird der Mehrfachgewindering 25 um eine vorbestimmte Bewegungsstrecke
vorwärts
bewegt, so lösen
sich das Außenmehrfachgewinde 25a und
das Innenmehrfachgewinde 13a voneinander, so dass sich
die drei Drehführungsvorsprünge 25b aus
den drei Schrägnuten 13c in
die drei Drehführungsnuten 13d bewegen.
Da sich der Mehrfachgewindering 25 nicht längs der
optischen Achse Z1 relativ zu dem ortsfesten Tubus 13 bewegt,
auch wenn sich das Außenmehrfachgewinde 25a aus
dem Innenmehrfachgewinde 13a löst, drehen sich der Mehrfachgewindering 25 und der
dritte Außentubus 26 durch
den gleitenden Eingriff der drei Drehführungsvorsprünge 25b in
die drei Drehführungsnuten 13d in
ihnen jeweils zugeordneten axial festen Positionen, ohne sich in
Richtung der optischen Achse Z1 zu bewegen.
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Nach
Ablauf einer vorbestimmten Zeit seit dem Moment, in dem die drei
Drehführungsvorsprünge 25b aus
den drei Schrägnuten 13c in
die drei Drehführungsnuten 13d gleiten,
treten die drei Rolleneingriffsglieder 32 aus den ersten
Steigungsabschnitten 30e-2 der drei Schlitze 30e in
die zweiten Steigungsabschnitte 30e-3 ein. Da der zweite
Steigungsabschnitt 30e-3 des jeweiligen Schlitzes 30e gegenüber dem
ersten Geradführungsring 30 in
eine von dem zugehörigen
ersten Steigungsabschnitt 30e-2 weg weisende Richtung geneigt
ist und sich dem vorderen Ende (oberes Ende in 15)
des ersten Geradführungsrings 30 annähert, führt ein
weiteres Drehen des Mehrfachgewinderings 25 und des dritten
Außentubus 26 in
deren axial festen Positionen in Tubusausfahrrichtung dazu, dass
das jeweilige Rolleneingriffsglied 32 in den zweiten Steigungsabschnitt 30e-3 des
zugehörigen
Schlitzes 30e vorwärts
bewegt wird. Der Nockenring 31 bewegt sich demnach entsprechend
dem Linienverlauf der zweiten Steigungsabschnitte 30e-3 der
drei Schlitze 30e vorwärts
und dreht sich dabei relativ zu dem ersten Geradführungsring 30.
Der Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 bilden
ein rotierendes Antriebselement, das ein Drehmoment auf den Nockenring 31 überträgt, indem
die drei Rolleneingriffsglieder 32 in Eingriff mit den
drei Schlitzen 30e und in Eingriff mit den drei Drehübertragungsnuten 26c sind.
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Indem
das Variozahnrad 22 durch den Variomotor 23 in
Tubuseinfahrrichtung gedreht wird, werden die oben beschriebenen
beweglichen Elemente des Varioobjektivs 10 umgekehrt zu
der oben beschriebenen Ausfahroperation aus dem ortsfesten Tubus 13 zu
dem Nockenring 31 bewegt. In dieser umgekehrten Operation
bewegen sich der Mehrfachgewindering 25 und der dritte
Außentubus 26,
die in ihren axial festen Positionen rotieren, rotierend rückwärts längs der
optischen Achse Z1, nachdem sich das Außenmehrfachgewinde 25 und
das Innenmehrfachgewinde 13a voneinander gelöst haben.
Der erste Geradführungsring 30 bewegt
sich stets geradlinig und drehfrei in Richtung der optischen Achse
Z1, während
er der rückwärts gerichteten
geradlinigen Bewegung des Mehrfachgewinderings 25 und des dritten
Außentubus 26 folgt.
Greifen die drei Rolleneignriffsglieder 32 in die ersten
Steigungsabschnitte 30e-2 oder die zweiten Steigungsabschnitte 30e-3 der
drei Schlitze 30e, so bewegt sich der Nockenring 31 rückwärts in Richtung
der optischen Achse Z1 relativ zu dem Mehrfachgewindering 25,
dem dritten Außentubus 26 und
dem ersten Geradführungsring 30,
indem der Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 in
Tubuseinfahrrichtung gedreht werden. Dabei bewegt sich jedes Rolleneingriffsglied 32 in
der zugehörigen
Drehübertragungsnut 26c rückwärts in Richtung
der optischen Achse Z1, während es
von derselben Drehübertragungsnut 26c ein Drehmoment
empfängt.
Anschließend
löst sich
jedes Rolleneingriffsglied 32 mit seiner Bewegung aus dem ersten
Steigungsabschnitt 30e-2 in den Umfangsabschnitt 30e-1 des zugehörigen Schlitzes 30e aus
dem hinteren offenen Ende der zugehörigen Drehübertragungsnut 26c,
um in Eingriff mit der zugehörigen Leerlaufnut 25f zu
kommen. Zu diesem Zeitpunkt wird damit aufgehört, die Drehbewegung des Mehrfachgewinderings 25 und
des dritten Außentubus 26 auf
die drei Rolleneingriffsglieder 32 zu übertragen. Dementsprechend
wird der Nockenring 31 in Richtung der optischen Achse
Z1 rückwärts bewegt,
ohne zusammen mit dem Mehrfachgewindering 25, dem dritten
Außentubus 26 und
dem ersten Geradführungsring 30 zu
rotieren. Jedes Rolleneingriffsglied 32 bewegt sich in
der zugehörigen
Leerlaufnut 25f, wobei das Varioobjektiv 10 in
seine eingefahrene Stellung kommt, wenn das Rolleneingriffsglied 32 das
geschlossene Ende (rechtes Ende in 13) der zugehörigen Leerlaufnut 25f erreicht.
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Im
Folgenden wird die radial innerhalb des Nockenrings 31 liegende
Konstruktion des Varioobjektivs 10 beschrieben. Wie in 7 gezeigt,
hat der erste Geradführungsring 30 an
seiner Innenumfangsfläche
einen Nutensatz bestehend aus drei Paaren ersten Geradführungsnuten 30f,
die in verschiedenen Umfangspositionen so ausgebildet sind, dass
sie sich parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 erstrecken,
sowie einen Nutensatz bestehend aus sechs zweiten Geradführungsnuten 30g,
die in verschiedenen Umfangspositionen so ausgebildet sind, dass
sie sich parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 erstrecken.
Dabei sind jeweils zwei erste Geradführungsnuten 30f in
Umfangsrichtung des ersten Geradführungsrings 30 auf
entgegengesetzten Seiten der zugehörigen zweiten Geradführungsnut 30g,
genauer gesagt jeder zweiten dieser Nuten 30g, angeordnet.
Das Varioobjektiv 10 hat innerhalb des ersten Geradführungsrings 30 einen
zweiten Geradführungsring 33.
Der zweite Geradführungsring 33 hat
auf seinem äußeren Rand
einen Satz aus drei gegabelten Vorsprüngen 33a (vergl. 8),
die von einem Ringteil 33b des zweiten Geradführungsrings 33 radial
nach außen
abstehen. Jeder dieser gegabelten Vorsprünge 33a hat an seinem
radial äußeren Ende
ein Paar radiale Vorsprünge,
die in die zugehörigen
beiden ersten Geradführungsnuten 30f greifen. Auf
der Außenumfangsfläche des
zweiten Außentubus 34 ist
an dessen hinterem Ende ein Satz aus sechs radialen Vorsprüngen 34a (vergl. 11)
ausgebildet, die radial nach außen
abstehen und mit den sechs Geradführungsnuten 30g längsverschiebbar
in Eingriff sind. Der zweite Geradführungs ring 33 und die
sechs radialen Vorsprünge 34a des
zweiten Außentubus 34 sind
demnach über
den ersten Geradführungsring 30 in
Richtung der optischen Achse Z1 geführt. Das Varioobjektiv 10 hat
innerhalb des Nockenrings 31 eine bewegbare Verstellfassung
(Fassung für
optisches Element) 35, die die zweite Linsengruppe LG2
indirekt lagert und hält.
Der erste Außentubus 37 hält indirekt
die erste Linsengruppe LG1 und ist innerhalb des zweiten Außentubus 34 angeordnet.
Das Varioobjektiv 10 hat radial innerhalb des Nockenrings 31 eine
bewegbare Verstellfassung (geradlinig bewegbare Fassung) 36 für die dritte
Linsengruppe LG3. Der zweite Geradführungsring 33 bildet ein
Geradführungselement,
das sowohl die Verstellfassung 35, die die zweite Linsengruppe
LG2 hält,
als auch die Verstellfassung 36, die die dritte Linsengruppe
LG3 hält,
geradeführt,
ohne dass die beiden Verstellfassungen 35 und 36 gedreht
werden. Unterdessen dienen die sechs radialen Vorsprünge 34a des
zweiten Außentubus 34 als
Geradführungselemente,
die den ersten Außentubus 37 drehfrei
geradeführen.
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Wie
in den 8 und 9 gezeigt, hat der zweite Geradführungsring 33 auf
seinem Ringteil 33b einen Satz aus drei Geradführungsstangen 33c,
die parallel zueinander von dem Ringteil 33b nach vorn abstehen.
Der unterbrochen ausgebildete äußere Rand
des Ringteils 33b befindet sich mit einer unterbrochen
ausgebildeten Ringnut 31a, die an der Innenumfangsfläche des
Nockenrings 31 an dessen hinterem Ende ausgebildet ist,
so in Eingriff, dass er um die optische Achse Z1 relativ zu dem
Nockenring 31 drehbar und längs der optischen Achse Z1
relativ zu dem Nockenring 31 unbeweglich ist. Die drei
Geradführungsstangen 33c stehen
von dem Ringteil 33b nach vorn in den Nockenring 31 hinein.
Die Verstellfassung 35 hat einen entsprechenden Satz aus drei
Führungsnuten 35a,
in die die drei Geradführungsstangen 33c greifen.
Wie in 9 gezeigt, hat die Verstellfassung 35 ferner
einen Ringteil 35b, dessen Mittelachse auf der optischen
Achse Z1 liegt, sowie einen Satz aus drei Vorsprüngen 35c, die parallel zueinander
von dem Ringteil 35b in Richtung der optischen Achse Z1
nach hinten abstehen. Die drei Geradführungsnuten 35a sind
an den drei nach hinten abstehenden Vorsprüngen 35c ausgebildet.
Die drei nach hinten abstehenden Vorsprünge 35c sind in Umfangsrichtung
der Verstellfassung 35 in im Wesentlichen gleichen Winkelabständen voneinander angeordnet.
Der aus den drei Vorsprüngen 35c bestehende
Satz befindet sich in Eingriff mit einem entsprechenden Nutensatz,
der aus drei Geradführungsnuten 36a besteht,
die an der Außenumfangsfläche der
Verstellfassung 36 in verschiedenen Umfangspositionen angeordnet
sind. Dabei sind die drei Vorsprünge 35c längs der
drei Geradführungsnuten 36a an
der Verstellfassung 36 verschiebbar. Die Verstellfassung 36 hat
einen Ringteil 36b, dessen Mittelachse auf der optischen
Achse Z1 liegt, sowie einen Satz aus sechs Vorsprüngen 36c,
die von dem Ringteil 36b radial nach außen und zugleich parallel zueinander
in Richtung der optischen Achse Z1 nach vorn abstehen. Jede der
drei Geradführungsnuten 36a setzt
sich zusammen aus der Außenumfangsfläche des
Ringteils 36b (Bodenfläche
der Geradführungsnut 36a)
und den Seitenflächen
zweier benachbarter, vorwärts
gerichteter Vorsprünge 36c,
wobei diese Seitenflächen
in Umfangsrichtung auf entgegengesetzten Seiten der genannten Außenfläche des
Ringteils 36b liegen. Die Verstellfassung 35 und die
Verstellfassung 36 sind längs der optischen Achse Z1
aufeinander zu vorgespannt. Durch diese Eingriffskonstruktion zwischen
der Verstellfassung 35 und der Verstellfassung 36 ist
die Verstellfassung 35 durch den zweiten Geradführungsring 33 längs der optischen
Achse Z1 geradegeführt,
während
die Verstellfassung 36 durch die Verstellfassung 35 längs der
optischen Achse Z1 geradegeführt
ist.
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Wie
in den 8, 9 und 20 gezeigt ist,
hat der Nockenring 31 auf seiner Innenumfangsfläche einen
Satz aus drei vorderen, inneren Kurvennuten CG3 und einen Satz aus
drei hinteren, inneren Kurvennuten CG2, die hinter den drei vorderen
Kurvennuten CG3 ausgebildet sind. Die Verstellfassung 35 hat
an den Außenumfangsflächen der
drei nach hinten gerichteten Vorsprünge 35c drei hintere
Kurveneingriffsglieder CF2, die in die drei hinteren Kurvennuten
CG2 des Nockenrings 31 greifen. Die Verstellfassung 36 hat
an den Außenumfangsflächen von
drei der sechs vorwärts
gerichteten Vorsprünge 36c einen
Satz aus drei vorderen Kurveneingriffsgliedern CF3, die in die drei
vorderen Kurvennuten CG3 des Nockenrings 31 greifen. Die
Elemente jedes der vier aus Nuten oder Eingriffsgliedern bestehenden Satzes,
nämlich
des aus den drei vorderen Kurvennuten CG3 bestehenden Satzes, des
aus den drei hinteren Kurvennuten CG2 bestehenden Satzes, des aus
den drei vorderen Kurveneingriffsgliedern CF3 bestehenden Satzes
und des aus den hinteren Kurveneingriffsgliedern CF2 bestehenden
Sat zes, sind in Umfangsrichtung um die optische Achse Z1 in im Wesentlichen
gleichen Winkelabständen
angeordnet. Da jede der Verstellfassungen 35 und 36 direkt oder
indirekt durch den zweiten Geradführungsring 33 längs der
optischen Achse Z1 geradegeführt
ist, werden mit Drehen des Nockenrings 31 die Verstellfassungen 35 und 36 entsprechend
den Linienführungen
der drei hinteren Kurvennuten CG2 und der drei vorderen Kurvennuten
CG3 in vorbestimmter Weise längs
der optischen Achse Z1 bewegt.
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Das
Varioobjektiv 10 hat eine zweite Linsenfassung 40,
die die zweite Linsengruppe LG2 hält. Die zweite Linsenfassung 40 ist
an dem Ringteil 35b der Verstellfassung 35 gehalten
(vergl. 10). Die zweite Linsenfassung 40 wird
an dem Ringteil 35b der Verstellfassung 35 befestigt,
indem ein an der Außenumfangsfläche der
zweiten Linsenfassung 40 ausgebildetes Außengewinde
(Einstellschraube) in Eingriff mit einem Innengewinde (Einstellschraube)
in Eingriff gebracht wird, das an der Innenumfangsfläche der
Verstellfassung 35 ausgebildet ist. Das Außengewinde
der zweiten Linsenfassung 40 und das Innengewinde der Verstellfassung 35 sind
so ausgebildet, dass ihre Mittelachsen auf der fotografischen Achse
Z1 liegen. Durch Drehen der zweiten Linsenfassung 40 relativ
zu der Verstellfassung 35 kann so die Position der Linsenfassung 40 relativ
zu der Verstellfassung 35 längs der optischen Achse Z1
eingestellt werden.
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Das
Varioobjektiv 10 hat zwischen der zweiten und der dritten
Linsengruppe LG2, LG3 eine Verschlusseinheit 41, die den
Verschluss S enthält.
Die Verschlusseinheit 41 ist radial innerhalb der Verstellfassung 36 angeordnet
und an letzterem gehalten.
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Das
Varioobjektiv 10 hat innerhalb der Verstellfassung 36 eine
dritte Linsenfassung (radial zurückziehbare
Linsenfassung/schwenkbare Fassung) 42, in der die dritte
Linsengruppe LG3 hinter der Verschlusseinheit 41 gelagert
und gehalten ist. Die dritte Linsenfassung 42 wird um eine
Schwenkachse 44 geschwenkt, die an der Verstellfassung 36 befestigt ist
und nach vorn absteht. Die Schwenkachse 44 in ist einem
vorbestimmten Abstand von der fotografischen optische Achse Z1 angeordnet
und erstreckt sich parallel zur optischen Achse Z1. Die dritte Linsen fassung 42 ist über die
Schwenkachse 44 zwischen einer in den 1, 22 und 26 gezeigten
Aufnahmestellung, in der die optische Achse der dritten Linsengruppe
LG3 mit der fotografischen optischen Achse Z1 zusammenfällt, und
einer in den 2, 23, 24, 25 und 27 gezeigten
radial zurückgezogenen
Stellung schwenkbar, in der die optische Achse der dritten Linsengruppe
LG3 radial zurückgezogen
ist. In den 2 und 27 ist die
radial zurückgezogene
optische Achse der dritten Linsengruppe LG3 mit Z2 bezeichnet. An
der Verstellfassung 36 ist ein Drehanschlagstift 46 befestigt, der
verhindert, dass die dritte Linsenfassung 42 in 26 im
Uhrzeigersinn über
einen vorbestimmten Punkt hinaus geschwenkt wird, wodurch die Aufnahmeposition
der dritten Linsenfassung 42 festgelegt wird. Die dritte
Linsenfassung 42 wird durch eine Torsionsschraubenfeder 47 in
eine Schwenkrichtung (im Uhrzeigersinn nach 26) so
vorgespannt, dass sie in Kontakt mit dem Drehanschlagstift 46 kommt. Eine
Druckschraubenfeder 48 sitzt auf der Schwenkachse 44 und
spannt die dritte Linsenfassung 42 längs der optischen Achse Z1
nach hinten vor, wodurch das Spiel zwischen der dritten Linsenfassung 42 und
der Verstellfassung 36 beseitigt wird.
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Die
dritte Linsenfassung 42 bewegt sich zusammen mit der Verstellfassung 36 längs der
optischen Achse Z1. Wie in den 6 und 21 gezeigt,
hat der CCD-Halter 14 an
seiner Vorderfläche eine
der Positionierung dienende Kurvenstange (Rückziehelement) 49,
die von dem CCD-Halter 14 nach vorn absteht, um mit der
dritten Linsenfassung 42 in Eingriff zu kommen. Bewegt
sich die Verstellfassung 36 in Einfahrrichtung nach hinten
und nähert sich
dabei dem CCD-Halter 14 an, so kommt eine Rückziehkurvenfläche 49a (vergl. 21),
die an der vorderen Stirnfläche
der Kurvenstange 49 ausgebildet ist, in Kontakt mit einem
bestimmten Abschnitt der dritten Linsenfassung 42, wodurch
letztere in ihre radial zurückgezogene
Stellung geschwenkt wird. Die der Positionssteuerung dienende Kurvenstange 49 hat
längs einer
inneren Stangenkante eine Haltefläche 49b, die sich
von der Rückziehkurvenfläche 49a parallel
zur optischen Achse Z1 nach hinten erstreckt und dazu dient, die
radial zurückgezogene Stellung
zu halten. Das Zurückziehen
der dritten Linsenfassung 42, das mittels der Kurvenstange 49 erfolgt,
wird später
genauer beschrieben.
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Wie
in 11 gezeigt, hat der zweite Außentubus 34 auf seiner
Innenumfangsfläche
einen Satz aus drei Geradführungsnuten 34b,
die in verschiedenen Umfangspositionen angeordnet sind und parallel zur
optischen Achse Z1 verlaufen. Der erste Außentubus 37 hat an
seiner Außenumfangsfläche an seinem
hinteren Ende einen Satz aus drei Eingriffsvorsprüngen 37a,
die sich in verschiebbarem Eingriff mit den drei Geradführungsnuten 34b befinden.
Dementsprechend ist der erste Außentubus 37 über den
ersten Geradführungsring 30 und
den zweiten Außentubus 34 drehfrei
längs der
optischen Achse Z1 geradegeführt.
Der zweite Außentubus 34 hat
an seiner Innenumfangsfläche
in der Nähe
seines hinteren Endes einen unterbrochenen Innenflansch 34c,
der längs
des Umfangs des zweiten Außentubus 34 verläuft. Der
Nockenring 31 hat an seiner Außenumfangsfläche eine
unterbrochene Ringnut 31b, mit der sich der Innenflansch 34c in
gleitendem Eingriff befindet, so dass der Nockenring 31 um
die optische Achse Z1 relativ zu dem zweiten Außentubus drehbar ist und der
zweite Außentubus 34 in
Längsrichtung
relativ zu dem Nockenring 31 unbeweglich ist (der zweite
Außentubus 34 bewegt
sich also zusammen mit dem Nockenring 31 längs der
optischen Achse Z1). Der erste Außentubus 37 hat auf
seiner Innenumfangsfläche
einen Satz aus drei Kurveneignriffsgliedern CF1, die radial nach
innen stehen. Der Nockenring 31 hat an seiner Außenumfangsfläche einen
Satz aus drei äußeren Kurvennuten
CG1, mit denen die drei Kurveneingriffsglieder CF1 in gleitendem Eingriff
sind.
-
Das
Varioobjektiv 10 hat innerhalb des ersten Außentubus 37 eine
erste Linsenfassung 51, die über einen Einstellring 50 an
dem ersten Außentubus 37 gehalten
ist. Die erste Linsengruppe LG1 ist an der ersten Linsenfassung 51 befestigt.
Die erste Linsenfassung 51 hat an ihrer Außenumfangsfläche ein außenseitiges
Teilgewinde 51a, während
der Einstellring 50 an seiner Innenumfangsfläche ein
innenseitiges Teilgewinde 50a aufweist, das sich in Eingriff mit
dem außenseitigen
Teilgewinde 51a befindet (vergl. 11). Beim
Zusammenbau des Varioobjektivs kann über die Teilgewinde 51a und 50a die
Position der ersten Linsenfassung 51 relativ zu dem Einstellring 50 längs der
optischen Achse Z1 eingestellt werden.
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Das
Varioobjektiv 10 hat am vorderen Ende des ersten Außentubus 37 einen
Abdeckmechanismus 54 (vergl. 5), der
automatisch eine vordere Endöffnung
des Varioobjektivs 10 schließt, wenn letzteres nach 2 zurückgezogen
wird, um das vorderste Linsenelement der Aufnahmeoptik des Varioobjektivs 10,
d.h. die erste Linsengruppe LG1, vor Schmutz und Kratzern zu schützen, wenn
die digitale Kamera nicht in Betrieb ist. Der Abdeckmechanismus 54 hat
mehrere Abdecklamellen 54a, nämlich ein vorderes Lamellenpaar
und ein hinteres Lamellenpaar. Der Abdeckmechanismus 54 arbeitet
so, dass die Abdecklamellen 54a in dem in 2 gezeigten
eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 vor der ersten
Linsengruppe LG1 vollständig
geschlossen sind, während
sie in dem in 1 gezeigten aufnahmebereiten
Zustand des Varioobjektivs 10 vollständig geöffnet sind.
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Wie
in 30 gezeigt, sind der AF-Motor 19 und
der Variomotor 23 elektrisch mit einem Steuerungssystem
verbunden, das sich in dem nicht gezeigten Kamerakörper befindet.
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Dabei
ist der AF-Motor 19 über
einen Fokussiertreiber 100 elektrisch mit einer Steuerung
(GPU) 101 verbunden, während
der Variomotor 23 über
einen Variotreiber 102 elektrisch mit der Steuerung 101 verbunden
ist. Der AF-Motor 19, der Fokussiertreiber 100,
der Variomotor 23, der Variotreiber 102 und die Steuerung 101 bilden
eine Linsensteuerungsvorrichtung. Von der Steuerung 101 erzeugte
Impulssignale werden über
den Fokussiertreiber 100 an den AF-Motor 19 und über den
Variotreiber 102 an den Variomotor 23 ausgegeben.
Die Steuerung 101 zählt (steuert)
die Impulse des an den AF-Motor 19 ausgegebenen Impulssignals,
wobei positive (+) Impulse den AF-Motor 19 in einer Vorwärtsrichtung
drehen lassen, um die vierte Linsengruppe LG4 nach vorn zu bewegen,
und negative (–)
Impulse, den AF-Motor 19 in entgegengesetzter Richtung
drehen lassen, um die vierte Linsengruppe LG4 nach hinten zu bewegen.
Zudem zählt
(steuert) die Steuerung 101 die Impulse des an den Variomotor 23 ausgegebenen
Impulssignals, wobei negative (–)
Impulse den Variomotor 23 in einer Vorwärtsrichtung drehen lassen,
um die erste, die zweite und die dritte Linsengruppe LG1, LG2, LG3
nach vorn zu bewegen, und positive (+) Impulse den Variomotor 23 in
entge gengesetzter Richtung drehen lassen, um die erste, die zweite
und die dritte Linsengruppe LG1, LG2, LG3 nach hinten zu bewegen.
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Ein
Positionssensor (Positionsdetektor) 103 ist elektrisch
mit der Steuerung 101 verbunden. Der Positionssensor 103 wird
dazu eingesetzt, die Position der vierten Linsengruppe LG4 zu erfassen
und damit festzustellen, ob die vierte Linsengruppe LG4 in einem
Sollbewegungsbereich oder in einem anormalen Bewegungsbereich angeordnet
ist. Dabei ist der Sollbewegungsbereich ein auf die Bewegung der vierten
Linsengruppe LG4 bezogener Bereich, der sich von einer vorbestimmten
Referenzposition der vierten Linsengruppe LG4 in Richtung der optischen Achse
Z1 nach hinten erstreckt. Dagegen ist der anormale Bewegungsbereich
ein auf die Bewegung der vierten Linsengruppe LG4 bezogener Bereich, der
in Richtung der optischen Achse Z1 vor der genannten Referenzposition
liegt.
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Im
Folgenden wird das Ausfahren und das Einfahren des Objektivtubus
des wie oben erläutert aufgebauten
Varioobjektivs 10 unter Bezugnahme auf das in 31 gezeigte
Flussdiagramm beschrieben. In dem in 2 gezeigten
eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 beginnt die
Steuerung 101 mit Einschalten eines Hauptschalters (vergl. 30)
der digitalen Kamera, ein Impulssignal an den Variotreiber 102 zu
senden, um den Variomotor 23 in Vorwärtsrichtung drehen zu lassen.
In dem Moment, in dem der Hauptschalter SW eingeschaltet wird, sind
die erste Linsengruppe LG1, die zweite Linsengruppe LG2 und die
dritte Linsengruppe LG3 unbewegt in ihren jeweiligen Anfangspositionen,
d.h. ihren eingefahrenen Positionen, angeordnet, die den Grenzpositionen
für die
Rückwärtsbewegungen
der drei Linsengruppen LG1, LG2, LG3 längs der optischen Achse Z1
entsprechen. Dadurch, dass der Variomotor 23 das Variozahnrad 22 in
Tubusausfahrrichtung dreht, wird die Kombination aus dem Mehrfachgewindering 25 und
dem dritten Außentubus 26 durch
das Ineinandergreifen des Innenmehrfachgewindes 13a und
des Außenmehrfachgewindes 25a rotierend
vorwärts
bewegt und zudem der erste Geradführungsring 30 zusammen
mit dem Mehrfachgewindering 25 und dem dritten Außentubus 26 geradlinig
vorwärts
bewegt. Dabei dreht sich der Nockenring 31 zunächst nicht,
sondern bewegt sich nur zusammen mit dem Mehrfachgewindering 25,
dem dritten Außentubus 26 und dem
ersten Geradführungsring 30 geradlinig
vorwärts.
Anschließend
wird durch das Ineinandergreifen der Rolleneingriffsglieder 32 und
die ersten Steigungsabschnitte 30e-2 der durchgehenden
Schlitze 30e ein Drehmoment von dem dritten Außentubus 26 auf
den Nockenring 31 übertragen,
um diesen vorwärts
zu bewegen und dabei relativ zu dem ersten Geradführungsring 30 zu
drehen, nachdem der durch die oben beschriebene Drehung der Kombination
aus dem Mehrfachgewindering 25 und dem dritten Außentubus 26 um
einen Winkel von etwa 30° gedreht
worden ist.
-
Wird
der Nockenring 31 auf diese Weise gedreht, so wird, unmittelbar
nachdem die Steuerung 101 erfasst hat, dass die Zahl an
Impulsen (Schritten) eines von der Steuerung 101 an den
Variomotor 23 gesendeten Impulssignals den Wert -30 erreicht
hat (JA in Schritt S12), in Schritt S13 über den Positionssensor 103 ermittelt,
ob sich die vierte Linsengruppe LG4 in dem oben genannten Sollbewegungsbereich befindet.
Wird festgestellt, dass sich die vierte Linsengruppe LG4 in dem
Sollbewegungsbereich befindet (JA in Schritt S13), so fährt die
Steuerung 101 damit fort, das Impulssignal an den Variomotor 23 zu senden,
so dass dieser fortgesetzt veranlasst wird, in Vorwärtsrichtung
zu drehen.
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Unmittelbar
nachdem der Mehrfachgewindering 25 und der dritten Außentubus 26 in
ihre jeweils vorbestimmten Positionen vorwärts ausgefahren sind, werden
das Außenmehrfachgewinde 25a des Mehrfachgewinderings 25 und
das Innenmehrfachgewinde 13a des ortsfesten Tubus 13 voneinander gelöst, so dass
der Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 durch
den gleitenden Eingriff der drei Drehführungsvorsprünge 25b in
den drei zugehörigen
Drehführungsnuten 13b um
die fotografische optische Achse Z1 rotieren, ohne sich dabei längs der
optischen Achse Z1 zu bewegen. Nachdem seit dem Moment, in dem der
Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 in
ihrer Vorwärtsbewegung
längs der
optischen Achse Z1 gestoppt werden (d.h. dem Moment, in dem die
drei Drehführungsvorsprünge 25b aus
den drei Schrägnuten 13c in
die drei Drehführungsnuten 13d gleiten)
eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, treten die drei Rolleneingriffsglieder 32 aus
den ersten Steigungsabschnitten 30e-2 der drei durchgehenden
Schlitze 30e in die zweiten Steigungsabschnitte 30e-3 ein,
so dass der Nockenring 31 weiter vorwärts bewegt und zugleich relativ
zu dem ersten Geradführungsring 30 gedreht wird.
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Durch
Drehen des Nockenrings 31 werden sowohl die für die zweite
Linsengruppe LG2 vorgesehene Verstellfassung 35 als auch
die für
die dritte Linsengruppe LG3 vorgesehene Verstellfassung 36,
die innerhalb des Nockenrings 31 angeordnet und direkt oder
indirekt durch den zweiten Geradführungsring 33 drehfrei
längs der
optischen Achse Z1 geradegeführt
sind, bezüglich
des Nockenrings 31 in vorbestimmter Weise, die durch das
Ineinandergreifen der vorderen Kurveneingriffsglieder CF3 und der
vorderen (inneren) Kurvennuten CG3 bzw. durch das Ineinandergreifen
der hinteren Kurveneingriffsglieder CF2 und der hinteren (inneren)
Kurvennuten CG2 festgelegt ist, längs der optischen Achse Z1
bewegt. In dem in 2 gezeigten eingefahrenen Zustand
des Varioobjektivs 10 ist die in der Verstellfassung 36 vorgesehene
dritte Linsenfassung 42 durch die Kurvenstange 49 um
die Schwenkachse 44 geschwenkt worden, um in ihrer radial
zurückgezogenen
Stellung oberhalb der fotografischen optischen Achse Z1 gehalten
zu werden. Dadurch ist die optische Achse der dritten Linsengruppe
LG3 aus der fotografischen optischen Achse Z1 in die zurückgezogene
optische Achse Z2 überführt worden,
die oberhalb der fotografischen optischen Achse Z1 liegt. Während der
Bewegung der für
die dritte Linsengruppe LG3 bestimmten Verstellfassung 36 aus
ihrer eingefahrenen Position in eine in dem Variobereich liegende
Position (vergl. 1, 22 und 26)
löst sich
die dritte Linsenfassung 42 zu einem gewissen Zeitpunkt, während sich
der Nockenring 31 drehfrei geradlinig nach vorn bewegt
(also bevor sich der Nockenring 31 um den oben genannten
Winkel von etwa 30°dreht), von
der Kurvenstange 49, wodurch die dritte Linsengruppe IG3
durch die von der Torsionsschraubenfeder 47 ausgeübte Federkraft
aus ihrer radial zurückgezogenen
Stellung um die Schwenkachse 44 in ihre in den 1, 22 und 26 gezeigte
Aufnahmestellung geschwenkt wird, in der ihre optische Achse mit
der fotografischen optischen Achse Z1 zusammenfällt. In Schritt S14 dreht der
Variomotor 23 kontinuierlich in Vorwärtsrichtung, bis die dritte
Linsengruppe LG3 (und auch die erste und die zweite Linsengruppe
LG1, LG2) ihre axiale Position in der Weitwinkelgrenzeinstellung
erreicht. Daraufhin bleibt die dritte Linsenfassung 42 ortsfest
in ihrer Aufnahmestellung, bis das Varioobjektiv 10 in
seine in 2 gezeigte Stellung eingefahren
wird.
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Wird
dagegen in Schritt S13 festgestellt, dass sich die vierte Linsengruppe
LG4 in dem oben genannten anormalen Bewegungsbereich befindet (NEIN
in Schritt S13), so stoppt die Steuerung 101 in Schritt
S15 das Aussenden des Impulssignals an den Variotreiber 102,
so dass der Variomotor 23 zu drehen aufhört. Anschließend beginnt
die Steuerung 101 in Schritt S16 damit, ein Impulssignal
an den Fokussiertreiber 101 zu senden, um den AF-Motor 19 in Rückwärtsrichtung
drehen zu lassen, und setzt das Aussenden dieses Impulssignals fort,
um die vierte Linsengruppe LG4 so lange nach hinten zu bewegen, bis
sie ihre eingefahrene Position (vorbestimmte Position) erreicht,
die -34 Impulsen ausgehend von der oben genannten Referenzposition
entspricht. Daraufhin beginnt die Steuerung 101 in Schritt
S17 wieder, das Impulssignal an den Variomotor 23 zu senden,
so dass der Variomotor 23 wieder damit beginnt, in Vorwärtsrichtung
zu drehen. Der Variomotor 23 dreht kontinuierlich in Vorwärtsrichtung,
bis die dritte Linsengruppe LG3 (und auch die erste und die zweite Linsengruppe
LG1, LG2) ihre axiale Position in der Weitwinkelgrenzeinstellung
erreicht (Schritt S14).
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Wird
in Schritt S13 festgestellt, dass sich die vierte Linsengruppe LG4
in dem anormalen Bewegungsbereich befindet, so würde die dritte Linsengruppe
LG3 gegen die AF-Linsenfassung 17 stoßen und wäre durch diese daran gehindert,
sich in eine Position auf der fotografischen optischen Achse Z1 zu
bewegen (vergl. 32), wenn der Variomotor 23 nicht
damit aufhören
würde,
in Vorwärtsrichtung
zu drehen, um es der dritten Linsenfassung 42 zu ermöglichen,
durch die durch die Torsionsschraubenfeder 47 ausgeübte Federkraft
in 27 im Gegenuhrzeigersinn zu schwenken.
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Durch
Drehen des Nockenrings 31 wird der erste Außentubus 37,
der um den Nockenring 31 herum angeordnet und längs der
optischen Achse Z1 drehfrei geradegeführt ist, durch das Ineinandergreifen
der drei Kurveneingriffsglieder CF1 und der drei äußeren Kurvennuten
CG1 in vorbestimmter Weise relativ zu dem Nockenring 31 längs der
optischen Achse Z1 bewegt.
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Wird
die erste Linsengruppe LG1 aus der eingefahrenen Position vorwärts bewegt,
so ist ihre axiale Position relativ zur Bildebene, d.h. zur lichtempfindlichen
Fläche
des CCD-Bildsensors 12, festgelegt durch die Summe aus
dem Betrag der Vorwärtsbewegung
des Nockenrings 31 relativ zu dem ortsfesten Tubus 13 und
dem Betrag der Bewegung des ersten Außentubus 37 relativ
zu dem Nockenring 31. Wird die zweite Linsengruppe LG2
aus der eingefahrenen Position vorwärts bewegt, so ist ihre axiale Position
relativ zur Bildebene festgelegt durch die Summe aus dem Betrag
der Vorwärtsbewegung
des Nockenrings 31 relativ zu dem ortsfesten Tubus 13 und
dem Betrag der Bewegung der Verstellfassung 35 relativ
zu dem Nockenring 31. Wird die dritte Linsengruppe LG3
aus der eingefahrenen Position vorwärts bewegt, so ist ihre axiale
Position relativ zur Bildebene festgelegt durch die Summe aus dem
Betrag der Vorwärtsbewegung
des Nockenrings 31 relativ zu dem ortsfesten Tubus 13 und
dem Betrag der Bewegung der Verstellfassung 36 relativ
zu dem Nockenring 31. Eine Zoom- oder Variooperation wird
durch Bewegen der ersten, der zweiten und der dritten Linsengruppe
LG1, LG2, LG3 auf der fotografischen optischen Achse Z1 bewirkt,
wobei sich die Abstände dieser
Linsengruppen voneinander ändern.
Wird das Varioobjektiv 10 aus der in 2 gezeigten
eingefahrenen Stellung ausgefahren, so bewegt sich das Varioobjektiv 10 zunächst vorwärts in die
Position, die in 1 durch die über der fotografischen Achse
Z1 liegende Objektivhälfte
angedeutet ist und in der sich das Varioobjektiv 10 in
der Weitwinkelgrenzeinstellung befindet. Anschließend bewegt
sich das Varioobjektiv 10 durch weiteres Drehen des Variomotors 23 in
Tubusausfahrrichtung vorwärts
in die Position, die in 1 durch die unter der optischen
Achse Z1 liegende Objektivhälfte
angedeutet ist und in der sich das Varioobjektiv 10 in
der Telegrenzeinstellung befindet. Wie aus den in 1 gezeigten
Schnittdarstellungen des Varioobjektivs 10 hervorgeht,
ist in der Weitwinkelgrenzeinstellung des Varioobjektivs 10 der Abstand
zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe LG1, LG2 minimal
und der Abstand zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe
LG2, LG3 groß.
Ist das Varioobjektiv 10 in die Telegrenzeinstellung gebracht,
so ist der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe
LG1, LG2 groß und der
Abstand zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe LG2, LG3
klein. Diese Änderung
der Abstände
zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Linsengruppe LG1,
LG2, LG3 zur Brennweitenänderung
wird durch die Linienführungen
der drei äußeren Kurvennuten
CG1, der drei hinteren, inneren Kurvennuten CG2 und der drei vorderen,
inneren Kurvennuten CG3 bewirkt. Im Variobereich zwischen der Weitwinkelgrenzeinstellung
und der Telegrenzeinstellung rotieren der Mehrfachgewindering 25 und der
dritte Außentubus 26,
ohne sich dabei längs
der optischen Achse Z1 zu bewegen. Dagegen bewegt sich im gleichen
Variobereich der Nockenring 31 durch das Ineinandergreifen
der drei Rolleneingriffsglieder 32 und der zweiten Steigungsabschnitte 30e-3 der
drei durchgehenden Schlitze 30e des ersten Geradführungsrings 30 rotierend
vorwärts
und rückwärts längs der
optischen Achse.
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Nachdem
die erste, die zweite und die dritte Linsengruppe LG1, LG2, LG3,
die als Variolinsengruppen dienen, in ihre jeweiligen aufnahmebereiten Positionen
im Variobereich bewegt sind, erfolgt eine Fokussierung, indem die
die vierte Linsengruppe LG4 haltende AF-Linsenfassung 17 dadurch,
dass der AF-Motor 19 entsprechend der Objektentfernung dreht,
längs der
fotografischen optischen Achse Z1 bewegt wird.
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Indem
der Variomotor 23 in Tubuseinfahrrichtung angetrieben wird,
arbeitet das Varioobjektiv 10 umgekehrt zu der oben beschriebenen
Ausfahroperation, um in den in 2 gezeigten
Zustand einzufahren. Im Zuge dieser Einfahrbewegung des Varioobjektivs 10 wird
die dritte Linsenfassung 42 durch die Kurvenstange 49 um
die Schwenkachse 44 in die radial zurückgezogene Stellung geschwenkt
und bewegt sich dabei zusammen mit der Verstellfassung 36 nach
hinten. Wird das Varioobjektiv 10 in die in 2 gezeigte
zurückgezogene
Stellung bewegt, so wird die dritte Linsengruppe LG3 in den Raum
zurückgezogen,
der radial außerhalb
des Raums liegt, in den die vierte Linsengruppe LG4, das Tiefpassfilter 11 und
der CCD-Bildsensor 12 eingefahren werden, wie in 2 gezeigt
ist. Dies bedeutet, dass die dritte Linsengruppe LG3 in einen axialen
Bereich radial zurückgezogen
wird, der in Richtung der optischen Achse Z1 im Wesentlichen identisch
mit einem axialen Bereich ist, in dem die vierte Linsengruppe LG4,
das Tiefpassfilter 11 und der CCD-Bildsensor 12 angeordnet
sind. Diese Konstruktion des Varioobjektivs 10 zum Zurückziehen
der dritten Linsengruppe LG3 in der oben beschrie benen Weise ermöglicht es,
das Varioobjektiv 10 im vollständig eingefahrenen Zustand
zu verkürzen.
Dementsprechend kann die Dicke des Kamerakörpers in horizontaler Richtung nach 2,
d.h. in Richtung der optischen Achse Z1, verringert werden.
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Die
Konstruktion zum Zurückziehen
der dritten Linsengruppe LG3 in die radial zurückgezogene Stellung wird im
Folgenden im Detail beschrieben. In der folgenden Beschreibung ist
mit "vertikaler
Richtung" oder einem
entsprechenden Begriff und mit "horizontale
Richtung" oder einem
entsprechenden Begriff die vertikale Richtung bzw. die horizontale Richtung
in der Front- oder Rückansicht
der digitalen Kamera gemeint, z.B. die vertikale Richtung bzw. die horizontale
Richtung in den 26 und 27.
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Wie
in den 28 und 29 gezeigt,
hat die dritte Linsenfassung 42 einen Linsenhalteteil 42a, einen
Schwenkarm 42b, einen zylindrischen Gelenkteil 42c und
einen Anlagevorsprung 42d. Die dritte Linsengruppe LG3
ist direkt in dem zylindrischen Linsenhalteteil 42a gelagert
und gehalten. Der Schwenkarm 42b erstreckt sich in radialer
Richtung des zylindrischen Linsenhalteteils 42a. Der zylindrische
Gelenkteil 42c ist an einem den Drehpunkt bildenden Ende
des Schwenkarms 42b befestigt. Der Anlagevorsprung 42d ist
so an dem zylindrischen Linsenhalteteil 42a ausgebildet,
dass er sich etwa in der Verlängerung
des anderen (freien) Endes des Schwenkarms 42b in radialer
Richtung erstreckt. Von dem Schwenkarm 42b steht ein hinterer
Vorsprung 42e längs
der optischen Achse Z1 nach hinten ab. Der zylindrische Gelenkteil 42c hat
ein Durchgangsloch, das sich parallel zur optischen Achse der dritten
Linsengruppe LG3 erstreckt. Die dritte Linsenfassung 42 hat
in der Nähe
des zylindrischen Gelenkteils 42c einen Positionierungsarm 42f.
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Die
Schwenkachse 44, um die die dritte Linsenfassung 42 schwenkbar
gelagert ist, ist in das vorstehend genannte Durchgangsloch des
zylindrischen Gelenkteils 42c eingesetzt. Die Schwenkachse 44 ist mit
ihrem vorderen Ende an einer Halteplatte 55 (vergl. 10)
und mit ihrem hinteren Ende an einem Lagerabschnitt (Lagerloch) 36d der
Verstellfassung 36 gehalten. Die Halteplatte 55 ist über eine
Setzschraube 56 an der Verstellfassung 36 befestigt.
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Die
Verstellfassung 36 hat an ihrer Innenumfangsfläche etwa
mittig bezogen auf die Richtung der optischen Achse Z1 einen zentralen
Innenflansch 36e. Die Innenkante dieses zentralen Innenflansches 36e bildet
eine Aussparung 36f (vergl. 9, 10, 22, 23, 26 und 27),
in der die dritte Linsenfassung 42 schwenkbar ist. Der
Lagerabschnitt 36d ist an dem zentralen Innenflansch 36e ausgebildet.
Der Innenflansch 36e hat unterhalb des Lagerabschnitts 36d ein
Stangeneinführloch 36g,
das den Innenflansch 36e längs der optischen Achse Z1
durchsetzt. Die Verschlusseinheit 41 ist an der Vorderfläche des
Innenflansches 36e befestigt. Die Verstellfassung 36 hat
in einem hinter dem Innenflansch 36e unterhalb der fotografischen
optischen Achse Z1 liegenden Innenraum den Drehanschlagstift 46.
Die Verstellfassung 36 hat ferner auf der dem Drehanschlagstift 46 entgegengesetzten
Seite der fotografischen optischen Achse Z1 eine radiale Aussparung 36h,
die radial nach außen
durch die Verstellfassung 36 geht. Die radiale Aussparung 36h ist in
der Nähe
des hinteren Endes der Verstellfassung 36 so ausgebildet,
dass sie zur hinteren Stirnfläche der
Verstellfassung 36 hin offen ist.
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Wie
in den 9, 23 und 25 gezeigt,
hat der Nockenring 31 an seiner Innenumfangsfläche an einer
Stelle, die im eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 der
radialen Aussparung 36h radial zugewandt ist, eine radiale
Vertiefung (Aufnahmeteil) 31c, die radial nach außen (in 27 nach
oben) so ausgespart ist, dass sie in ihrer Form der Außenumfangsfläche des
Linsenhalteteils 42a der dritten Linsenfassung 42 entspricht,
wodurch der äußere Bereich
des zylindrischen Linsenhalteteils 42a teilweise in die
radiale Vertiefung 31c eintreten kann. Wie in 20 gezeigt,
ist die radiale Vertiefung 31c auf einem Teil der Innenumfangsfläche des
Nockenrings 31 ausgebildet, auf dem weder die drei hinteren
(inneren) Kurvennuten CG2 noch die drei vorderen (inneren) Kurvennuten
CG3 ausgebildet sind. Die radiale Vertiefung 31c ist mit
anderen Worten an der Innenumfangsfläche des Nockenrings 31 innerhalb
eines dreieckigen Bereichs ausgebildet, der hinter einem im Wesentlichen
umgekehrt V-förmigen Abschnitt
einer der drei hinteren Kurvennuten CG2 liegt, wie in 20 gezeigt
ist. Die radiale Vertiefung 31c ist demnach in einem Bereich
der Innenumfangsfläche
des Nockenrings 31 ausgebildet, der weder den drei hinteren
Kurvennuten CG2 noch den drei vorderen Kurvennuten CG3 überlagert
ist. Der Nockenring 31 hat ferner in drei verschiedenen
Umfangspositionen in der Nähe
seines hinteren Endes drei äußere Vorsprünge 31d,
die radial nach außen abstehen.
Die radiale Vertiefung 31c ist in einem Bereich der Innenumfangsfläche des
Nockenrings 31 ausgebildet, der der Innenumfangsfläche eines
der drei äußeren Vorsprünge 31d entspricht.
Die Bereiche des Nockenrings, an denen die drei äußeren Vorsprünge 31d ausgebildet
sind, haben deshalb eine ausreichende Wanddicke, wodurch eine ausreichende
Festigkeit des Nockenrings 31 sichergestellt ist, obgleich
an der Innenumfangsfläche
des Nockenrings 31 die radiale Vertiefung 31c ausgebildet
ist. Indem die radiale Vertiefung 31c an einem Bereich
der Innenumfangsfläche
des Nockenrings 31 ausgebildet ist, der der Innenumfangsfläche eines
der drei äußeren Vorsprünge 31d entspricht,
kann der Nockenring 31 klein gehalten werden. Die drei äußeren Vorsprünge 31d sind
nicht nur Verstärkungselemente.
Zudem ist auf den Innenumfangsflächen
der Vorsprünge 31d die
unterbrochene Ringnut 31a ausgebildet, während auf
den Außenumfangsflächen der
drei Vorsprünge 31d die
unterbrochene Ringnut 31b ausgebildet ist. Zusätzlich halten
die drei äußeren Vorsprünge 31d die
drei Rolleneingriffsglieder 32.
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Die
dritte Linsenfassung 42 ist in der Verstellfassung 36 so
gehalten, dass der zylindrische Gelenkteil 42c auf der
Vorderseite des zentralen Innenflansches 36e angeordnet
ist und der zylindrische Linsenhalteteil 42a in den hinter
dem Innenflansch 36a liegenden Raum ragt. In dieser Konstruktion
hat der Schwenkarm 42b einen Stufenabschnitt 42g (vergl. 28),
der in Richtung der optischen Achse Z1 gestuft ist und sich durch
die Aussparung 36f der Verstellfassung 36 erstreckt.
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Bei
dieser Haltekonstruktion für
die dritte Linsenfassung 42 ist letztere in einem vorbestimmten Schwenkbereich
relativ zu der Verstellfassung 36 und dem Nockenring 31 um
die Schwenkachse 44 schwenkbar. Dabei reicht der Schwenkbereich
der dritten Linsenfassung 42 von einer unteren Schwenkgrenze,
bei der der Anlagevorsprung 42d in Kontakt mit dem Drehanschlagstift 46 kommt,
bis zu einer oberen Schwenkgrenze, bei der ein Teil der dritten Linsenfassung 42 (z.B.
der hintere Vorsprung 42e) in Kontakt mit einem Teil der
Verstellfassung 36 (z.B. einer Vertiefung 36f1,
die in der Aussparung 36f an der Innenkante des zentralen
Innenflansches 36e ausgebildet ist) kommt. Da sich die
Schwenkachse 44 parallel zur fotografischen optischen Achse
Z1 erstreckt, wird die dritte Linsengruppe LG3 um die Schwenkachse 44 in
dem Innenraum der Verstellfassung 36 hinter dem zentralen
Innenflansch 36e geschwenkt, wobei ihre optische Achse
beim Schwenken der dritten Linsenfassung 42 parallel zur
optischen Achse Z1 bleibt.
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Ein
Schraubenabschnitt der Torsionsschraubenfeder 47 sitzt
auf dem zylindrischen Gelenkteil 42c der dritten Linsenfassung 42,
wobei eines der Federenden, nämlich
das vorwärts
weisende Federende, der Torsionsschraubenfeder 47 an dem Schwenkarm 42b anliegt,
während
das andere Federende, nämlich
das rückwärts weisende
Federende, der Torsionsschraubenfeder 47 an dem zentralen Innenflansch 36e anliegt.
Durch die Torsionsschraubenfeder 47 ist die dritte Linsenfassung 42 so
vorgespannt, dass sie in den 26 und 27 im
Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 44 schwenkt. Die Schwenkgrenze
der dritten Linsenfassung 42 in dieser Vorspannrichtung
der Torsionsschraubenfeder 47 und damit die Aufnahmeposition
der dritten Linsengruppe LG3 sind durch die Anlage des Anlagevorsprungs 42d an
dem Drehanschlagstift 46 festgelegt. Der Drehanschlagstift 46 ist
ein drehbarer, exzentrischer Stift, so dass sein Anschlagpunkt mit
dem Anlagevorsprung 42d dadurch eingestellt werden kann, dass
der Drehanschlagstift 46 gedreht wird.
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Die
AF-Linsenfassung 17, die hinter der Verstellfassung 36 angeordnet
ist, hat einen ersten Arm 17a und einen zweiten Arm 17b,
wie in 6 gezeigt ist. Der erste Arm 17a und
der zweite Arm 17b sind auf radial entgegengesetzten Seiten
des nach vorn überstehenden
Linsenhalteteils 17c angeordnet. Der Linsenhalteteil 17c ist
in Richtung der optischen Achse Z1 vor den beiden Armen 17a und 17b angeordnet.
Die beiden Führungslöcher, in
denen die beiden AF-Führungsachsen 18A und 18B sitzen,
sind an dem ersten Arm 17a bzw. dem zweiten Arm 17b ausgebildet.
Der nach vorn überstehende
Linsenhalteteil 17c hat die Form eines hohlen Kastens oder
eines Rechteckrings, der die fotografische optische Achse Z1 umgibt.
Der Linsenhalteteil 17c hat an seiner vorderen Stirnfläche eine
kreis förmige Öffnung,
in der die vierte Linsengruppe LG4 befestigt ist. Das hintere Ende
des Linsenhalteteils 17c bildet ein zum Tiefpassfilter 11 hin
offenes Ende (vergl. 1 und 2).
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Wie
in 2 gezeigt, kann sich die AF-Linsenfassung 17 längs der
optischen Achse Z1 bis zu einem Punkt (hintere Grenze für die axiale
Bewegung der AF-Linsenfassung 17)
rückwärts bewegen,
an dem das Tiefpassfilter 11 und der CCD-Bildsensor 12 von
hinten in den Linsenhalteteil 17c eintreten. Da in 2 eine
Schnittansicht durch die fotografische optische Achse Z1 gezeigt
ist, erstreckt sich in 2 gezeigte Abschnitt des Linsenhalteteils 17c,
der in der dargestellten Schnittebene liegt, nur um eine geringe
Strecke nach hinten. Jedoch erstrecken sich andere Umfangsabschnitte
des Linsenhalteteils 17c ausreichend weit nach hinten,
um das Tiefpassfilter 11 und den CCD-Bildsensor 12 in
Richtung der optischen Achse Z1 zu bedecken. Bewegt sich die AF-Linsenfassung 17 zu
dieser hinteren Grenze, so wird das vordere Ende der Kurvenstange 49,
die von dem CCD-Halter 14 längs der optischen Achse Z1 nach
vorn absteht, längs
der optischen Achse Z1 vor der AF-Linsenfassung 17 angeordnet.
Wie oben beschrieben, ist die Rückziehkurvenfläche 49a,
die in einer gegenüber
der fotografischen optischen Achse Z1 geneigten Ebene liegt, an
der vorderen Stirnfläche der
Kurvenstange 49 angeordnet, während die Haltefläche 49b,
die sich parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 erstreckt,
auf der inneren Seitenkante der Kurvenstange 49 ausgebildet
ist, die an die Rückziehkurvenfläche 49a anschließt (vergl. 21).
Das Stangeneinführloch 36g und
die Kurvenstange 49 sind längs der optischen Achse Z1
aufeinander ausgerichtet, so dass die Kurvenstange 49 durch
das Stangeneinführrohr 36g eingeführt und
herausgezogen werden kann.
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Im
Folgenden werden die Funktionsweise der dritten Linsengruppe LG3
sowie zugehöriger
Elemente beschrieben, die an der oben erläuterten Konstruktion, die dem
Bewegen der dritten Linsenfassung 42 in ihre radial zurückgezogene
Stellung dient, gehalten werden. Die Position der Verstellfassung 36 bezüglich des
CCD-Halters 14 längs der
optischen Achse Z1 ist festgelegt durch die Kombination der axialen
Bewegung des Nockenrings 31 entsprechend den Kurvenbahnen
der drei vorderen, inneren Kurvennuten CG3 und der axialen Bewegung
des Nockenrings 31 selbst. So ist die Verstellfassung 36 von
dem CCD-Halter 14 abliegend angeordnet, wenn das Varioobjektiv 10 in
seine Weitwinkelgrenzeinstellung oder in die Nähe davon bewegt ist, wie die
obere Hälfte
des Varioobjektivs 10 in 1 zeigt.
Dagegen ist die Verstellfassung 36 dem CCD-Halter 14 am nächsten,
wenn sich das Varioobjektiv 10 in seinem in 2 gezeigten
eingefahrenen Zustand befindet. Die dritte Linsengruppe LG3 wird
in ihre radial zurückgezogene
Stellung bewegt, indem sie die rückwärts gerichtete
Einfahrbewegung der Verstellfassung 36 aus dessen axialer
Position in der Weitwinkelgrenzeinstellung in dessen am weitesten
hinten liegende axiale Position (eingefahrene Stellung) nutzt.
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In
dem Zoom- oder Variobereich zwischen der Weitwinkelgrenzeinstellung
und der Telegrenzeinstellung ist die dritte Linsenfassung 42 über die durch
die Federkraft der Torsionsschraubenfeder 47 verursachte
Kontaktanlage des Endes des Anlagevorsprungs 42d an dem
Drehanschlagstift 46 ortsfest gehalten. Wie in 1 gezeigt,
fällt dabei
die optische Achse der dritten Linsengruppe LG3 mit der fotografischen
optischen Achse Z1 zusammen, so dass sich die dritte Linsenfassung 42 in
ihrer Aufnahmestellung befindet. Befindet sich die dritte Linsenfassung 42 nach 1 in
ihrer Aufnahmestellung, so liegt der Positionierungsarm 42f durch
das Stangeneinführloch 36g zur
Rückseite
der Verstellfassung 36 hin frei (vergl. 206).
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Wird
im aufnahmebereiten Zustand des Varioobjektivs 10 der Hauptschalter
der Digitalkamera ausgeschaltet, so wird der AF-Motor 19 angesteuert, in
die Tubuseinfahrrichtung zu drehen und damit die AF-Linsenfassung 17 in
Richtung des CCD-Halters 14 rückwärts in ihre am weitesten hinten
liegende Position (eingefahrene Stellung) zu bewegen, wie in 2 gezeigt
ist. Dabei treten das Tiefpassfilter 11 und der CCD-Bildsensor 12,
die an dem CCD-Halter 14 gehalten sind, von hinten in den
nach vorn überstehenden
Linsenhalteteil 17c ein, wodurch der Abstand zwischen der
vierten Linsengruppe LG4 und dem Tiefpassfilter 11 verringert
wird. Erreicht die AF-Linsenfassung 17, wie in 2 gezeigt,
ihre am weitesten hinten liegende Position, so ist das vordere Ende
der Kurvenstange 49 in Richtung der optischen Achse Z1
vor der AF-Linsenfassung 17 angeordnet.
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Anschließend wird
der Variomotor 23 in Tubuseinfahrrichtung angetrieben,
um die oben beschriebene Tubuseinfahroperation auszuführen. Wird
der Variomotor 23 weiter angesteuert, das Varioobjektiv 10 in
Tubuseinfahrrichtung über
dessen Weitwinkelgrenzeinstellung hinaus einzufahren, so wird der
Nockenring 31 längs
der optischen Achse Z1 rückwärts bewegt
und rotiert dabei durch das Ineinandergreifen der drei Rolleneingriffsglieder 32 und der
drei durchgehenden Schlitze 30e (erste Steigungsabschnitte 30e-2)
um die optische Achse Z1. Obgleich die Verstellfassung 36 in
der eingefahrenen Stellung des Varioobjektivs 10 in Richtung
der optischen Achse Z1 relativ zu dem Nockenring 31 der Vorderseite
des Varioobjektivs 10 näher
als in der Weitwinkelgrenzeinstellung des Varioobjektivs 10 ist, kommt
die Verstellfassung 36 dem CCD-Halter 14 im eingefahrenen
Zustand des Varioobjektivs 10 nahe, da der Betrag der Rückwärtsbewegung
des Nockenrings 31 relativ zu dem ortsfesten Tubus 13 größer als
der Betrag der Vorwärtsbewegung
der Verstellfassung 36 in dem Nockenring 31 relativ
zu diesem in der Tubuseinfahroperation ist, wie aus einem Vergleich
der 1 und 2 hervorgeht.
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Eine
weitere Einfahrbewegung der Verstellfassung 36 zusammen
mit der dritten Linsenfassung 42 führt dazu, dass das vordere
Ende der Kurvenstange 49 in das Stangeneinführloch 36g eintritt.
Wie oben beschrieben, liegt der Positionierungsarm 42f durch
das Stangeneinführrohr 36g zur
Rückseite
der Verstellfassung 36 hin frei, und die Rückziehkurvenfläche 49a der
in das Stangeneinführloch 36g eintretenden
Kurvenstange 49 kommt in Kontakt mit dem Positionierungsarm 42f.
Die Rückziehkurvenfläche 49a der
Kurvenstange 49 dient als Steigungsfläche, die so geformt ist, dass
sie eine Kraftkomponente verursacht, die die dritte Linsenfassung 42 in
den 26 und 27 im
Gegenuhrzeigersinn um die Schwenkachse 44 schwenken lässt, während die
Annäherung
an den Positionierungsarm 42f längs der optischen Achse Z1
stattfindet. Wird die dritte Linsenfassung 42 zusammen
mit der Verstellfassung 36 rückwärts bewegt, wobei die Rückziehkurvenfläche 49a in
Kontakt mit dem Positionierungsarm 42f bleibt, so wird
die dritte Linsenfassung 42 in eine Richtung geschwenkt,
die so festgelegt ist, dass sich der Anlagevorsprung 42d entgegen
der von der Torsionsschraubenfeder 47 verursachten Fe derkraft
von dem Drehanschlagstift 46 weg bewegt (d.h. in eine Richtung,
die so festgelegt ist, dass der zylindrischen Linsenhalteteil 42a nach
oben bewegt wird).
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Mit
Beaufschlag der von der Rückziehkurvenfläche 49a erzeugten
Schwenkkraft schwenkt die dritte Linsenfassung 42 entgegen
der von der Torsionsschraubenfeder 47 ausgeübten Federkraft
aus der in den 22 und 26 gezeigten
Aufnahmestellung entsprechend der Einfahrbewegung der Verstellfassung 36 längs der
optischen Achse Z1 in Richtung der in den 23 und 27 gezeigten
radial zurückgezogenen
Stellung. Schwenkt die dritte Linsenfassung 42 in die in
den 23 und 27 gezeigte
radial zurückgezogene
Stellung, so gleitet der Positionierungsarm 42f der dritten
Linsenfassung 42 auf der Kurvenstange 49 von der
Rückziehkurvenfläche 49a zur
Haltefläche 49b,
um mit dieser in Anlage zu kommen. In dem Zustand, in dem der Positionierungsarm 42f in
Anlage mit der Haltefläche 49b ist, wird
die dritte Linsenfassung 42 durch die Einfahrbewegung der
Verstellfassung 36 nicht weiter in radialer Richtung (aufwärts) um
die Schwenkachse 44 geschwenkt, da sich die Haltefläche 49b der
Kurvenstange 49 parallel zur optischen Achse Z1 erstreckt. Zugleich
verhindert die Haltefläche 49b,
dass die dritte Linsenfassung 42 durch die von der Torsionsschraubenfeder 47 ausgeübte Federkraft
in Richtung ihrer Aufnahmestellung geschwenkt wird, so dass die dritte
Linsenfassung 42 in ihrer radial zurückgezogenen Stellung gehalten
wird.
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Wie
in den 4, 23 und 27 gezeigt,
ist der zylindrische Linsenhalteteil 42a der dritten Linsenfassung 42 in
die radiale Aussparung 36h eingetreten, wodurch er von
der Außenumfangsfläche der
Verstellfassung 36 zum Teil radial nach außen übersteht,
wenn sich die dritte Linsenfassung 42 in ihrer radial zurückgezogenen
Stellung befindet. Befindet sich die dritte Linsenfassung 42 in
ihrer radial zurückgezogenen
Stellung, so ist der Nockenring 31 unmittelbar außerhalb
der Verstellfassung 36 angeordnet, und der äußere Bereich
des zylindrischen Linsenhalteteils 42a, der durch die radiale
Aussparung 36h von der Außenumfangsfläche der
Verstellfassung 36 zum Teil radial nach außen übersteht,
ist zum Teil in die radiale Aussparung 31c des Nockenrings 31 eingetreten.
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Wie
aus den 24 und 25 hervorgeht, ist
im eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 der zylindrische
Linsenhalteteil 42a radial außerhalb des nach vorn überstehenden
Linsenhalteteils 17c angeordnet. Folglich kann der Linsenhalteteil 42a nicht
näher an
die fotografische optische Achse Z1 herangebracht werden. Wäre an dem
Nockenring 31 die radiale Aussparung 31c nicht
ausgebildet, so müsste
der Nockenring 31 einen größeren Innendurchmesser als
in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
haben, um zu verhindern, dass sich der Nockenring 31 und
der zylindrischen Linsenhalteteil 42a der dritten Linsenfassung 42 stören, wenn
sich letztere in ihrer radial zurückgezogenen Stellung befindet.
Dagegen können
bei dem Varioobjektiv 10 gemäß Ausführungsbeispiel, bei dem die
dritte Linsengruppe LG3 (d.h. der zylindrische Linsenhalteteil 42a)
zum Teil in der radialen Vertiefung 31c des Nockenrings 31 untergebracht
ist, der Innendurchmesser des Nockenrings 31 und der Außendurchmesser der
Verstellfassung 36 um einen Wert verringert werden, der
der radialen Tiefe der Vertiefung 31c entspricht. Dies
trägt zu
einer Verringerung des Durchmessers des Varioobjektivs 10 bei.
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Jedoch
ist die Verstellfassung 36, die die dritte Linsenfassung 42 hält, ein
geradlinig bewegtes Element, das drehfrei längs der optischen Achse Z1 bewegt,
während
der Nockenring 31 ein rotierendes Element ist. Folglich
ist dafür
gesorgt, dass die Umfangspositionen der radialen Vertiefung 31c und
der radialen Aussparung 36h um die fotografische optische
Achse Z1 einander entsprechen, so dass verhindert wird, dass der
Nockenring 31 und die dritte Linsenfassung 42 einander
stören,
wenn der zylindrische Linsenhalteteil 42 in die radiale
Vertiefung 31c des Nockenrings 31 eintritt. Das
Varioobjektiv 10 gemäß Ausführungsbeispiel
hat einen Leerlaufmechanismus, der verhindert, dass sich der Nockenring 31 dreht,
wenn sich der Mehrfachgewindering 25 und der dritte Außentubus 26 in
der Anfangsphase der Ausfahroperation ausgehend vom eingefahrenen
Zustand des Varioobjektivs 10 drehen. Der genannte Leerlaufmechanismus
besteht aus den drei Leerlaufnuten 25f, den Umfangsabschnitten 30e-1 der
drei durchgehenden Schlitze 30e und den drei Rolleneingriffsgliedern 32.
Der Leerlaufmechanismus sorgt dafür, dass beim Einfahren des
Varioobjektivs 10 aus der Weitwinkelgrenzeinstellung in
Tubuseinfahrrichtung der Nockenring 31 an einem vorbestimmten Punkt
vor seiner eingefahrenen Stellung (an einem Punkt, bevor sich die
Kombination aus Mehrfachgewindering 25 und drittem Außentubus 26 um
einen Winkel von etwa 30° dreht,
um ihre jeweiligen eingefahrenen Stellungen zu erreichen) aufhört zu rotieren und
von diesem Punkt an drehfrei geradlinig längs der optischen Achse Z1
nach hinten bewegt wird. Dabei ist der Montagewinkel des Nockenrings 31 so festgelegt,
dass die Umfangspositionen der radialen Vertiefung 31c und
der radialen Aussparung 36h um die fotografische optische
Achse Z1 in diesem nichtdrehenden Zustand des Nockenrings 31 einander strikt
entsprechen. Tritt der äußere Bereich
des zylindrischen Linsenhalteteils 42 zum Teil in die radiale Vertiefung 31c des
Nockenrings 31 ein, so wird demnach ein Zustand aufrecht
erhalten, in dem die radiale Vertiefung 31c und die radiale
Aussparung 36h in radialer Richtung des Varioobjektivs 10 miteinander in
Verbindung stehen, um zu verhindern, dass der zylindrische Linsenhalteteil 42a und
der Nockenring 31 einander stören.
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Wie
aus obiger Beschreibung hervorgeht, wird in diesem Ausführungsbeispiel
der Linsensteuerungsvorrichtung ermittelt, ob sich die vierte Linsengruppe
LG4 nach Beginn der Vorwärtsbewegung
der dritten Linsengruppe LG3 (und auch der ersten und der zweiten
Linsengruppe LG1, LG2) aus deren eingefahrener Position (Anfangsposition)
in dem Sollbewegungsbereich befindet. Nur wenn festgestellt wird, dass
sich die vierte Linsengruppe außerhalb
des Sollbewegungsbereichs befindet, wird die vierte Linsengruppe
LG4 nach hinten in ihre eingefahrene Position (in einem vorbestimmten
Bereich) bewegt, während
die Bewegung der dritten Linsengruppe LG3 zeitweilig gestoppt wird.
Die erste bis vierte Linsengruppe LG1 bis LG4 können deshalb sanfter als bisher
bewegt werden, wenn ein Steuerungssystem eingesetzt wird, das mit
Einschalten des Hauptschalters die Position der vierten Linsengruppe
LG4 bestimmt.
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In
dem oben beschriebenen Varioobjektiv 10 wird die dritte
Linsengruppe LG3 (d.h. die dritte Linsenfassung 42) nicht
nur innerhalb des in der Verstellfassung 36 zur Verfügung stehenden
Raums radial zurückgezogen,
sondern zum Teil auch in den Raum der an dem Nockenring 31 ausgebildeten
radialen Vertiefung 31c, die unmittelbar außerhalb
der Verstellfassung 36 angeordnet ist, wenn die dritte Linsengruppe
LG3 (d.h. die dritte Linsenfassung 42) radial aus der fotografischen
optischen Achse Z1 zurückgezogen
ist. Dadurch wird eine weitere Miniaturisierung des Varioobjektivs 10 erreicht.
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Die
Verstellfassung 36, der die dritte Linsenfassung 42 hält, ist
ein geradlinig bewegbares Element, das sich drehfrei geradlinig
längs der
optischen Achse Z1 bewegt. Dagegen ist der Nockenring 31, der
unmittelbar außerhalb
der Verstellfassung 36 angeordnet ist, ein drehbares Element.
Tritt jedoch die dritte Linsenfassung 42 durch Schwenken
in ihre radial zurückgezogene
Stellung zum Teil in die radiale Vertiefung 31c des Nockenrings 31 ein,
so stören
die dritte Linsenfassung 42 und der Nockenring 31 einander
nicht, da das Varioobjektiv 10 mit dem oben beschriebenen
Leerlaufmechanismus ausgestattet ist, der verhindert, dass sich
der Nockenring 31 in der Endphase der Einfahroperation
des Varioobjektivs 10 dreht (d.h. in der Phase, in der
die dritte Linsenfassung 42 damit beginnt, sich radial
aus der fotografischen optischen Achse Z1 zurückzuziehen). Dadurch kann eine
Beschädigung
des Varioobjektivs 10 vermieden werden.
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Der
Zeitpunkt, zu dem der Nockenring 31 zu rotieren aufhört, wenn
das Varioobjektiv 10 in die eingefahrene Stellung gebracht
wird, und der Zeitpunkt, zu dem die dritte Linsenfassung 42 damit
beginnt, sich in ihre radial zurückgezogene
Stellung zu bewegen, können
frei bestimmt werden, so lange sichergestellt ist, dass der Nockenring 31 schon
dann zu rotieren aufhört,
sobald zumindest der äußere Bereich des
zylindrischen Linsenhalteteils 42a der dritten Linsenfassung 42 in
die radiale Vertiefung 31c des Nockenrings 31 eintritt.
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Die
Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Sie ist auch auf andere Typen von Objektivtuben anwendbar, z.B.
auf einen Objektivtubus, in der eine der dritten Linsengruppe LG3
entsprechende Linsengruppe nicht aus einer der fotografischen optischen
Achse Z1 entsprechenden optischen Achse radial zurückgezogen
wird, auf einen Objektivtubus, dessen Aufnahmeoptik aus mehr oder
weniger als vier Linsengruppen besteht, oder auf einen nicht einfahrbaren Objektivtubus.
Ferner ist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der an dem Nockenring 31 (drehbares
Element) ausgebildete Teil, der den zylindrischen Linsenhalteteil 42a (dritte
Linsengruppe LG3) teilweise aufnimmt, wenn die dritte Linsenfassung 42 in
ihre radial zurückgezogene
Stellung bewegt wird, als eine mit einem Boden versehene Vertiefung
(radiale Vertiefung 31c) ausgebildet. Der genannte Aufnahmeteil kann
jedoch an dem drehbaren Element auch in Form eines Durchgangslochs
ausgebildet werden, das das drehbare Element in radialer Richtung
durchsetzt, sofern dieses Element dann noch über ausreichende Festigkeit
verfügt.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist der Nockenring 31 ein Element, das nach der oben beschriebenen
Anfangsphase der Ausfahroperation des Varioobjektivs ausgehend von
dessen eingefahrenem Zustand (d.h. nach einer Leerlaufphase, in
der der Nockenring 31 nicht rotiert, sondern sich nur längs der
optischen Achse Z1 bewegt, obgleich der Mehrfachgewindering 25 und
der dritte Außentubus 26 rotieren)
in Richtung der optischen Achse Z1 bewegt und dabei kontinuierlich
rotiert. Die Erfindung ist jedoch auch auf einen Fall anwendbar,
in dem der Nockenring ein Element anderer Art ist, nämlich eines,
das in einer festen axialen Position rotiert, nachdem es längs der
optischen Achse nach vorn in eine aufnahmebereite Position innerhalb
des Bewegungsbereichs des Elementes ausgefahren worden ist.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
des Varioobjektivs wird der Nockenring 31 als drehbares
Element eingesetzt, um Linsengruppen über Kurven- oder Nockennuten (Kurvenschlitze) zu
bewegen. Die Erfindung ist jedoch auch auf einen Objektivtubus anderer
Art anwendbar, der ein anderes drehbares Element als den Nockenring
einsetzt, sofern dieses Element durch Drehen optische Elemente bewegen
kann.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist das rotierende Antriebselement, das Drehmoment auf den Nockenring 31 überträgt, in zwei
Teile unterteilt, nämlich
den Mehrfachgewindering 25 und den dritten Außentubus 26.
Jedoch ist die Erfindung auch auf einen einfahrbaren Objektivtubus anderer
Art anwendbar, der mit einem einstückigen rotierenden Antriebselement
arbeitet, bei dem der Mehrfachgewindering und der dritte Außentubus gleichsam
zu einem einstückigen Körper integriert sind.
In diesem Fall können
der aus den drei Drehübertragungsnuten 26c bestehende
Nutensatz und der aus den drei Leerlaufnuten 25f bestehenden
Nutensatz durch einen aus drei kontinuierlichen Nuten bestehenden
Nutensatz ersetzt werden, der auf dem integral ausgebildeten rotierenden
Antriebselement vorgesehen ist.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist der Objektivtubus ein Variotubus. Die Erfindung ist jedoch auch
auf bewegliche Linsengruppen (Objektivtubus ohne Zoom- oder Variofunktion) anwendbar.