DE102005038278A1

DE102005038278A1 - Einfahrbares Linsensystem

Info

Publication number: DE102005038278A1
Application number: DE102005038278A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nomura; Kazunori Ishizuka; Toshiharu Suzuki
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2006-02-23
Also published as: GB0516647D0; JP2006053444A; TW200619718A; TWI384270B; US20060034604A1; JP4628039B2; KR20060050457A; KR101206308B1; GB2417098A; GB2417098B; US7507040B2

Abstract

Ein einfahrbares Linsensystem umfasst ein optisches Element (LG3), das aus einer gemeinsamen optischen Achse (Z1) zurückziehbar ist; eine geradlinig bewegbare Fassung (36), die das radial zurückziehbare optische Element (LG3) hält; ein drehbares Element (31) zum Bewegen von die optischen Elemente haltenden Fassungen (35, 36, 37) einschließlich der geradlinig bewegbaren Fassung (36) auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) zwischen einer aufnahmebereiten Position und einer eingefahrenen Position; ein Rückziehelement (49), das das genannte optische Element (LG3) zurückzieht; und einen Aufnahmeteil (31c), der an dem drehbaren Element (31) ausgebildet ist. Zumindest ein Teil des radial zurückziehbaren optischen Elementes (LG3) tritt in den Aufnahmeteil (31c) des drehbaren Elementes (31) ein, wenn das optische Element (LG3) in seine radial zurückgezogene Position bewegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein einfahrbares Linsensystem, insbesondere einen Einfahrmechanismus hierfür.

Die Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat in der deutschen Patentanmeldung 103 07 520.8 einen Tubuseinfahrmechanismus für ein einfahrbares Zoom- oder Varioobjektiv vorgeschlagen, der für eine bemerkenswerte Verkürzung des Varioobjektivs im vollständig eingefahrenen Zustand sorgt. Dieser Tubuseinfahrmechanismus ist in digitalen Kameras eingebaut, die unter der Marke "Optio S" vertrieben werden.

Das Hauptmerkmal des in der Patentveröffentlichung beschriebenen einfahrbaren Varioobjektivs besteht darin, dass ein optisches Element (die zweite Linsengruppe in dem in der Veröffentlichung beschriebenen Ausführungsbeispiel) des Variolinsensystems aus einer auf einer gemeinsamen optischen Achse des Variolinsensystems liegenden Position radial in eine außerhalb der optischen Achse liegende Position zurückgezogen wird und dass das radial zurückgezogene optische Element und mindestens eines der übrigen optischen Elemente des Variolinsen systems längs der optischen Achse rückwärts bewegt werden, wenn das Variolinsensystem vollständig eingefahren wird, um so eine weitere Verkürzung des Varioobjektivs im eingefahrenen Zustand zu erzielen.

In diesem einfahrbaren Varioobjektiv ist das radial zurückziehbare optische Element, z.B. eine Linsengruppe, an einer geradlinig bewegbaren Fassung gelagert, die längs der optischen Achse geradegeführt ist, so dass das radial zurückziehbare optische Element zwischen einer auf der optischen Achse liegenden Aufnahmeposition und einer radial zurückgezogenen (exzentrischen) Position, die exzentrisch aus der optischen Achse heraus versetzt ist, um eine zur optischen Achse parallele Achse geschwenkt werden kann. Diese Fassung wird in Richtung der optischen Achse über ein Drehmoment (Drehkraft) eines rotierenden Antriebselementes im Zoom- oder Variobereich zwischen einer eingefahrenen Position und einer aufnahmebereiten Position geradlinig bewegt. Mehrere bewegliche Linsenfassungen, die mehrere Linsengruppen halten und die genannte geradlinig bewegbare Fassung beinhalten, werden aus ihren jeweiligen eingefahrenen Positionen im Variobereich durch Drehen eines durch das Drehmoment des rotierenden Antriebselementes gedrehten Elementes in ihrer jeweiligen aufnahmebereiten Positionen bewegt. Ferner ist das einfahrbare Varioobjektiv mit einem ortsfesten Nockenelement ausgestattet, das das vorstehend genannte zurückziehbare optische Element durch die Abtriebskraft der geradlinig bewegbaren Fassung, die in Richtung der optischen Achse relativ zu dem ortsfesten Nockenelement wirkt, zwischen ihrer Aufnahmeposition und ihrer radial zurückgezogenen Position bewegt, wenn sich die geradlinig bewegbare Fassung im Variobereich aus ihrer eingefahrenen Position in ihre aufnahmebereite Position bewegt.

Bei diesem bekannten einfahrbaren Varioobjektiv ist innerhalb der geradlinig bewegbaren Fassung ein Raum vorhanden, in dem das radial bewegbare optische Element zurückgezogen und dort untergebracht werden kann, um das Varioobjektiv möglichst klein zu halten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu finden, das eingangs beschriebene einfahrbare Varioobjektiv weiter zu miniaturisieren.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung stellt ein einfahrbares Linsensystem bereit, bei dem ein optisches Element einer Aufnahmeoptik aus seiner auf einer gemeinsamen optischen Achse der Aufnahmeoptik liegenden Aufnahmeposition in eine andere, aus der optischen Achse heraus versetzte Position radial zurückgezogen und längs der optischen Achse nach hinten bewegt wird, wenn das Linsensystem eingefahren wird. Dabei ist das Linsensystem so aufgebaut, dass es in seiner eingefahrenen Stellung weiter verkürzt ist.

Durch die Erfindung kann der Durchmesser des drehbaren Elementes verringert werden, da zumindest ein Teil des radial zurückziehbaren optischen Elementes beim Einfahren des Linsensystems in dessen eingefahrene Stellung radial nach außen in die radial zurückgezogene Position bewegt werden kann. Dadurch kann der Durchmesser des einfahrbaren Linsensystems insgesamt verringert werden. Das drehbare Element in der Anfangsphase der Drehbewegung des rotierenden Antriebselementes, wenn dieses aus seiner eingefahrenen Position in seine aufnahmebereite Position rotiert (oder in der Endphase der Drehbewegung des rotierenden Antriebselementes, wenn dieses aus seiner aufnahmebereiten Position in seine eingefahrene Position rotiert), an einer Drehung gehindert ist, kann das drehbare Element als geradlinig bewegbares Element behandelt werden, das geradlinig längs der optischen Achse bewegt wird, wenn das radial zurückziehbare optische Element in seine radial zurückgezogene Position bewegt wird. Dadurch kann das genannte optische Element bis zu einem Punkt in dem Aufnahmeteil des drehbaren Elementes zurückgezogen werden, ohne dass das optische Element und das drehbare Element einander stören.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

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,

2 einen Längsschnitt des in 1 gezeigten Varioobjektivs, wobei die obere Hälfte des Varioobjektivs im eingefahrenen Zustand gezeigt ist,

3 einen Längsschnitt eines Teils einer Haltekonstruktion, die eine zweite Linsengruppe und eine dritte Linsengruppe des Varioobjektivs hält, in der in 1 gezeigten Weitwinkelgrenzeinstellung,

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,

5 eine perspektivische Explosionsdarstellung verschiedener Elemente des in den 1 und 2 gezeigten Varioobjektivs,

6 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines CCD-Halters, eines ortsfesten Tubus sowie weiterer Elemente des in den 1 und 2 gezeigten Varioobjektivs,

7 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines ersten Geradführungsrings, eines Mehrfachgewinderings und eines dritten Außentubus des in den 1 und 2 gezeigten Varioobjektivs,

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,

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,

10 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Haltekonstruktion, die die zweite Linsengruppe und die dritte Linsengruppe hält,

11 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Haltekonstruktion, die eine erste Linsengruppe hält,

12 eine abgewickelte Darstellung des in 7 gezeigten ersten Geradführungsrings,

13 eine abgewickelte Darstellung des Mehrfachgewinderings und des dritten Außentubus, die in 7 gezeigt sind,

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,

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,

16 eine Darstellung ähnlich der nach 14 unter Weglassung des ersten Geradführungsrings,

17 eine Darstellung ähnlich der nach 15 unter Weglassung des ersten Geradführungsrings,

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,

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,

20 eine abgewickelte Darstellung des Nockenrings,

21 eine perspektivische Darstellung eines Teils des CCD-Halters in der Nähe einer zur Positionierung vorgesehenen Kurvenstange,

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,

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,

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,

25 eine Darstellung ähnlich der nach 24, die einen Zustand zeigt, in dem die für die dritte Linsengruppe bestimmte Verstellfassung radial zurückgezogen ist,

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,

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,

28 eine perspektivische Ansicht der dritten Linsenfassung von schräg vorn betrachtet, und

29 eine perspektivische Darstellung der dritten Linsenfassung von schräg hinten betrachtet.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
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, einer zweiten Linsengruppe LG2, einem Verschluss S, einer dritten Linsengruppe LG3 (radial zurückziehbares optisches Element), einer vierten 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.
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.
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.
Das Varioobjektiv 10 enthält einen AF-Motor 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.
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 23, der in 5 schematisch als Rechteck dargestellt ist, vorwärts und rückwärts gedreht werden.
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.
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.
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.
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 werden 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.
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.
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 zugehörigen 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.
Das Varioobjektiv 10 hat innerhalb des dritten Außentubus 26 und des Mehrfachgewinderings 25 einen ersten Geradführungsring (drehfreier Ring) 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.
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 (Leitvorrichtung/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 (Drehübertra gungsvorsprünge/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 Gerad führungsring 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.
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 empfängt. 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.
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.
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.
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 Ope ration 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 Rolleneingriffsglieder 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.
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 Geradführungsring 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.
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.
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 Satzes, 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.
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 Au ßengewinde 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.
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.
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 ist in einem vorbestimmten Abstand von der fotografischen optischen Achse Z1 angeordnet und erstreckt sich parallel zur optischen Achse Z1. Die dritte Linsenfassung 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 opti schen Achse Z1 nach hinten vor, wodurch das Spiel zwischen der dritten Linsenfassung 42 und der Verstellfassung 36 beseitigt wird.
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/ortsfeste Kurvenstange) 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.
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 Kurveneingriffsgliedern 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.
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.
Im Folgenden wird beschrieben, wie der Objektivtubus des wie oben angegeben aufgebauten Varioobjektivs 10 ausgefahren und eingefahren wird. In dem in 2 gezeigten eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 wird dadurch, dass der Variomotor 23 das Variozahnrad 22 in Tubusausfahrrichtung dreht, die Kombination aus dem Mehrfachgewindering 25 und dem dritten Außentubus 26 (rotierende Antriebselemente) 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. 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.
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 Verstellfassung 36 aus der zurückgezogenen Stellung in eine in den 1, 22 und 26 gezeigte, im Zoom- oder Variobereich liegende Stellung, wird die dritte Linsenfassung 42 durch die von der Torsionsschraubenfeder 47 ausgeübte Federkraft von der der Positionssteuerung dienenden Kurvenstange 49 gelöst und aus der radial zurückgezogenen Stellung um die Schwenkachse 44 in die in den 1, 22 und 26 gezeigte Aufnahmestellung geschwenkt, in der die optische Achse der dritten Linsengruppe LG3 mit der fotografischen optischen Achse Z1 zusammenfällt. Anschließend bleibt die dritte Linsenfassung 42 so lange in der Aufnahmestellung gehalten, bis das Varioobjektiv 10 in die in 2 gezeigte Stellung eingefahren wird.
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.
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 Brenn weitenänderung 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.
Befinden sich die erste bis dritte Linsengruppe LG1, LG2, LG3 im Variobereich, so wird eine Fokussierung bewirkt, indem die AF-Linsenfassung 17, der die vierte Linsengruppe LG4 hält, durch Drehen des AF-Motors 19 entsprechend der Objektentfernung längs der fotografischen optischen Achse Z1 bewegt wird.
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 beschriebenen 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 kreisförmige 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).
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.
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.
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).
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.
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.
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 Federkraft von dem Drehanschlagstift 46 weg bewegt (d.h. in eine Richtung, die so festgelegt ist, dass der zylindrischen Linsenhalteteil 42a nach oben bewegt wird).
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.
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.
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.
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 opti schen 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.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, wird bei dem Varioobjektiv 10 gemäß Ausführungsbeispiel die dritte Linsengruppe LG3 (d.h. die dritte Linsenfassung 42) nicht allein in den innerhalb der Verstellfassung 36 vorhandenen Raum radial nach außen 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 wird. Dadurch wird eine weitere Miniaturisierung des Varioobjektivs 10 erreicht.
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.
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.
Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So 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.
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.
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.
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.

Claims

Einfahrbares Linsensystem mit mehreren optischen Elementen (LG1, LG2, LG3, LG4), die im aufnahmebereiten Zustand des Linsensystems auf einer gemeinsamen optischen Achse (Z1) angeordnet sind und eine Aufnahmeoptik bilden, wobei mindestens ein optisches Element (LG3) aus der gemeinsamen optischen Achse (Z1) radial zurückziehbar ist, umfassend: eine geradlinig bewegbare Fassung (36), die das radial zurückziehbare optische Element (LG3) hält und längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) geradegeführt ist; ein um die geradlinig bewegbare Fassung (36) herum angeordnetes drehbares Element (31), das die geradlinig bewegbaren Fassung (36) zwischen einer aufnahmebereiten Position und einer eingefahrenen Position längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) bewegt, wenn das drehbare Element (31) von einem rotierenden Antriebselement (25, 26) gedreht wird; ein Rückziehelement (49), das das radial zurückziehbare optische Element (LG3) aus seiner aufnahmebereiten Position auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) mit Hilfe einer Kraft, die durch eine Relativbewegung zwischen der geradlinig bewegbaren Fassung (36) und dem Rückziehelement (49) längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) erzeugt wird, in die radial zurückgezogene Position zurückzieht; und einen an dem drehbaren Element (31) ausgebildeten Aufnahmeteil (31c), in den zumindest ein Teil des radial zurückziehbaren optischen Elementes (LG3) eintritt, wenn das radial zurückziehbare optische Element (LG3) aus seiner aufnahmebereiten Position auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) in seine radial zurückgezogene Position bewegt wird.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Leerlaufmechanismus (25f, 30e-1, 32), der in der Anfangsphase der Drehbewegung des rotierenden Antriebselementes (25, 26), in der sich das Antriebselement (25, 26) aus seiner eingefahrenen Position rotierend längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) in seine aufnahmebereite Position bewegt, verhindert, dass die von dem rotierenden Antriebselement (25, 26) ausgeübte Drehkraft auf das drehbare Element (31) übertragen wird.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Aufnahmeteil (31c) eine Vertiefung umfasst, die an der Innenumfangsfläche des drehbaren Elementes (31) ausgebildet ist.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die geradlinig bewegbare Fassung (36) eine radiale Aussparung (36h) aufweist, die in radialer Richtung der geradlinig bewegbaren Fassung (36) mit dem Aufnahmeteil (31c) in Verbindung steht, wenn die geradlinig bewegbare Fassung (36) in ihrer eingefahrenen Position angeordnet ist, und der genannte Teil des radial zurückziehbaren optischen Elementes (LG3) durch die radiale Aussparung (36h) in den Aufnahmeteil (31c) des drehbaren Elementes (31) eintritt, wenn das radial zurückziehbare optische Element (LG3) aus seiner aufnahmebereiten Position auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) in seine radial zurückgezogene Position bewegt wird.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das radial zurückziehbare optische Element (LG3) um eine Schwenkachse (44) zwischen seiner aufnahmebereiten Position auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) und seiner radial zurückgezogenen Position schwenkbar ist, wobei die Schwenkachse (44) an der geradlinig bewegbaren Fassung (36) befestigt ist und sich parallel zur gemeinsamen optischen Achse (Z1) erstreckt.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das drehbare Element (31) einen Nockenring umfasst, auf dessen Umfang mehrere Kurvennuten (CG1, CG2, CG3) ausgebildet sind, wobei die geradlinig bewegbare Fassung (36) durch Drehen des Nockenrings entsprechend den Linienverläufen der Kurvennuten (CG1, CG2, CG3) längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) bewegt wird.
Einfahrlinsensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenring längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) bewegbar ist, während er sich mittels des rotierenden Antriebselementes (25, 26) dreht.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Rückziehelement eine ortsfeste Kurvenstange (49) umfasst, die eine Kurvenfläche (49a) aufweist, die die in Richtung der gemeinsamen optischen Achse (Z1) wirkende Antriebskraft der geradlinig bewegbaren Fassung (36) in eine orthogonal zur gemeinsamen optischen Achse (Z1) wirkende Antriebskraft umsetzt.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 8, bei dem die ortsfeste Kurvenstange (49) von einem ortsfesten Element (14), das in Richtung der optischen Achse (Z1) hinter der geradlinig bewegbaren Fassung (36) angeordnet ist, in Vorwärtsrichtung absteht, wobei die Kurvenfläche (49a) am vorderen Ende der ortsfesten Kurvenstange (49) ausgebildet ist.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 9, das in einer digitalen Kamera enthalten ist, wobei an dem ortsfesten Element (14) eine Bildaufnahmevorrichtung (12) angebracht ist.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Fassungen (35, 36, 37) einschließlich der geradlinig bewegbaren Fassung (36) in der aufnahmebereiten Position des Linsensystems durch die Drehkraft des rotierenden Antriebselementes (25, 26) zur Brennweitenänderung längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) relativ zueinander bewegt werden.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die optische Achse des radial zurückziehbaren optischen Elementes (LG3) in der eingefahrenen Position des Linsensystems parallel zur gemeinsamen optischen Achse (Z1) ist.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der Ansprüche 5 bis 12, ferner umfassend eine schwenkbare Fassung (42), die um die Schwenkachse (44) schwenkbar ist und einen zylindrischen Halteteil (42a) aufweist, der das radial zurückziehbare optische Element (LG3) hält, wobei die schwenkbare Fassung (42) so um die Schwenkachse (44) geschwenkt wird, dass ein Teil des zylindrischen Halteteils (42a) von der Außenumfangsfläche der geradlinig bewegbaren Fassung (36) radial nach außen übersteht und so in den Aufnahmeteil (31c) des drehbaren Elementes (31) eintritt, wenn das Linsensystem aus seiner aufnahmebereiten Position in seine eingefahrene Position eingefahren wird.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Variolinsensystem.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das rotierende Antriebselement (25, 26) ein um das drehbare Element (31) herum angeordneter Zylinder ist.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das radial zurückziehbare optische Element (LG3) ein Element ist, das zwischen dem vordersten und dem hintersten der optischen Elemente (LG1, LG4) angeordnet ist.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthalten in einer Kamera.
Einfahrbares Linsensystem mit mehreren optischen Elementen (LG1, LG2, LG3, LG4), die im aufnahmebereiten Zustand des Linsensystems auf einer gemeinsamen optischen Achse (Z1) angeordnet sind und eine Aufnahmeoptik bilden, wobei mindestens ein optisches Element (LG3) aus der gemeinsamen optischen Achse (Z1) radial zurückziehbar ist, umfassend: eine geradlinig bewegbare Fassung (36), die das radial zurückziehbare optische Element (LG3) hält und längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) geradegeführt ist; ein um die geradlinig bewegbare Fassung (36) herum angeordnetes drehbares Element (31), das die geradlinig bewegbaren Fassung (36) zwischen einer aufnahmebereiten Position und einer eingefahrenen Position längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) bewegt, wenn das drehbare Element (31) von einem rotierenden Antriebselement (25, 26) gedreht wird; ein Rückziehelement (49), das das radial zurückziehbare optische Element (LG3) aus seiner aufnahmebereiten Position auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) mit Hilfe einer Kraft, die durch eine Relativbewegung zwischen der geradlinig bewegbaren Fassung (36) und dem Rückziehelement (49) längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) erzeugt wird, in die radial zurückgezogene Position zurückzieht; und einen Leerlaufmechanismus (25f, 30e-1, 32), der in der Anfangsphase der Drehbewegung des rotierenden Antriebselementes (25, 26), in der sich das Antriebselement (25, 26) aus seiner eingefahrenen Position rotierend längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) in seine aufnahmebereite Position bewegt, verhindert, dass die von dem rotierenden Antriebselement (25, 26) ausgeübte Drehkraft auf das drehbare Element (31) übertragen wird.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 18, ferner umfassend einen an dem drehbaren Element (31) ausgebildeten Aufnahmeteil (31c), in den zumindest ein Teil des radial zurückziehbaren optischen Elementes (LG3) einbringbar ist, wobei der genannte Teil des radial zurückziehbaren Elementes (LG3) unter Aussetzung der Drehbewegung des drehbaren Elementes (31) in den Aufnahmeteil (31c) des drehbaren Elementes (31) eintritt, wenn das radial zurückziehbare optische Element (LG3) aus der aufnahmebereiten Position auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) in die radial zurückgezogene Position bewegt wird.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 19, bei dem der Aufnahmeteil (31c) eine Vertiefung umfasst, die an der Innenumfangsfläche des drehbaren Elementes (31) ausgebildet ist.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die geradlinig bewegbare Fassung (36) eine radiale Aussparung (36h) aufweist, die in radialer Richtung der geradlinig bewegbaren Fassung (36) mit dem Aufnahmeteil (31c) in Verbindung steht, wenn die geradlinig bewegbare Fassung (36) in ihrer eingefahrenen Position angeordnet ist, und der genannte Teil des radial zurückziehbaren optischen Elementes (LG3) durch die radiale Aussparung (36h) in den Aufnahmeteil (31c) des drehbaren Elementes (31) eintritt, wenn das radial zurückziehbare optische Element (LG3) aus seiner aufnahmebereiten Position auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) in seine radial zurückgezogene Position bewegt wird.
Einfahrbares Linsensystem nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem das rotierende Antriebselement (25, 26) um das drehbare Element (31) herum angeordnet ist, das Linsensystem ferner umfasst: mindestens eine Drehübertragungsnut (26c), die auf der Innenumfangsfläche des rotierenden Antriebselementes (25, 26) oder der Außenumfangsfläche des drehbaren Elementes (31) parallel zur gemeinsamen optischen Achse (Z1) ausgebildet ist; und mindestens einen Drehübertragungsvorsprung (32), der auf der Außenumfangsfläche des drehbaren Elementes (31) oder der Innenumfangsfläche des rotierenden Antriebselementes (25, 26) ausgebildet und bestimmt ist, in die Drehübertragungsnut (26c) zu greifen, wobei der Leerlaufmechanismus (25f, 30e-1, 32) mindestens eine Leerlaufnut (25f) umfasst, die mit einem Ende der Drehübertragungsnut (26c) in Verbindung steht und sich in Drehrichtung des rotierenden Antriebselementes (25, 26) erstreckt, wobei der Drehübertragungsvorsprung (32) in der Anfangsphase der Drehbewegung des rotierenden Antriebselementes (25, 26) in die Leerlaufnut (25f) greift.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 22, ferner umfassend eine Leitvorrichtung (30e-2), die den Drehübertragungvorsprung (32) mit Hilfe der Drehkraft des rotierenden Antriebselementes (25, 26) mit einer in Richtung der gemeinsamen optischen Achse (Z1) wirkenden Antriebskraft beaufschlagt, um den Drehübertragungsvorsprung (32) aus der Leerlaufnut (25f) in die Drehübertragungsnut (26c) zu leiten.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 23, ferner umfassend einen drehfreien Ring (30), der zwischen dem drehbaren Element (31) und dem rotierenden Antriebselement (25, 26) angeordnet und längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) geradegeführt ist, wobei die Leitvorrichtung (30e-2) durch einen Teil eines auf dem drehfreien Ring (30) ausgebildeten Schlitzes (30e) gegeben ist, der den drehfreien Ring (30) radial durchsetzt, wobei der Drehübertragungsvorsprung (32) in gleitendem Eingriff mit dem Schlitz (30e) ist.
Einfahrbares Linsensystem nach Anspruch 24, wobei der durchgehende Schlitz (30e) umfasst: einen zur Leerlaufnut (25f) parallelen, in Drehrichtung verlaufenden Nutabschnitt (30e-1), in den der Drehübertragungsvorsprung (32) greift, wenn der Drehübertragungsvorsprung (32) in Eingriff mit der Leerlaufnut (25f) ist; und einen sowohl gegenüber der Drehübertragungsnut (26c) als auch der Leerlaufnut (25f) schräg verlaufenden Nutabschnitt (30e-2, 30e-3), in den der Drehübertragungsvorsprung (32) greift, wenn der Drehübertragungsvorsprung (32) in Eingriff mit der Drehübertragungsnut (26c) ist.