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Die
Erfindung betrifft eine Abbildungsvorrichtung, insbesondere eine
Abbildungsvorrichtung mit einem optischen Bildstabilisierer, der
einer Bildverwacklung infolge von Schwingungen, wie z.B. einer Handzitterbewegung
(Kameraverwacklung), entgegenwirkt.
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Es
sind Abbildungsvorrichtungen wie Kameras im praktischen Gebrauch,
die mit einer Bildstabilisierung oder Varianten davon, wie einem
sogenannten Anti-Shake-System
arbeiten, um zu verhindern, dass eine Bildverwacklung auf einer
Abbildungsfläche
auftritt, wenn Schwingungen, wie z.B. eine Handzitterbewegung, auf
die Abbildungsvorrichtung einwirken. Jedoch sind solche Abbildungsvorrichtungen, die
mit einem optischen Bildstabilisierer (optischer Verschiebe-Bildstabilisierer)
arbeiten, in der Regel sperrig und schwer.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine kompakte Abbildungsvorrichtung mit einem
optischen Bildstabilisierer anzugeben.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung stellt eine Abbildungsvorrichtung mit einem optischen
Bildstabilisierer bereit, die eine besonders kompakte Baugröße aufweist,
indem der Bildsensor in einem Nichtaufnahmezustand aus der gemeinsamen
optischen Achse zurückgezogen wird.
Da ein gemeinsamer Antrieb sowohl zum Zurückziehen des Bildsensors aus
der gemeinsamen optischen Achse als auch zur Bildstabilisierung,
d.h. zur Vermeidung einer Bildverwacklung, eingesetzt wird, kann
eine besonders kostengünstige,
kompakte und leichtgewichtige Abbildungsvorrichtung gebaut werden,
die nur eine geringe Zahl an Elementen aufweist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
eines einfahrbaren Varioobjektivs nach der Erfindung in dessen eingefahrenem
Zustand;
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2 eine
Querschnittsansicht des in 1 gezeigten
Varioobjektivs in dessen Aufnahmezustand;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
Teils des Varioobjektivs in dessen Weitwinkelgrenzeinstellung;
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4 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
Teils des Varioobjektivs in dessen Telegrenzeinstellung;
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5 ein
Blockdiagramm, das den Aufbau von elektrischen Schaltungen einer
Kamera zeigt, die mit dem Varioobjektiv nach den 1 und 2 ausgestattet
ist;
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6 eine
schematische Darstellung, die die Bewegungswege eines Mehrfachgewinderings und
eines Nockenrings sowie die durch Bewegen des Nockenrings entstehenden
Bewegungswege einer ersten Linsengruppe und einer zweiten Linsengruppe zeigen;
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7 eine
schematische Darstellung, die die zusammengesetzten Bewegungswege
der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe zeigt, in denen
die Bewegungswege des Mehrfachgewinderings und des Nockenrings enthalten
sind;
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8 eine
auseinander gezogene, perspektivische Ansicht des in den 1 und 2 gezeigten
Varioobjektivs;
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9 eine
auseinander gezogene, perspektivische Ansicht von Elementen eines
Bildstabilisierungsmechanismus und eines Rückziehmechanismus, die in 8 gezeigt
sind;
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10 eine
perspektivische Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus
und des Rückziehmechanismus,
die den eingefahrenen Zustand eines CCD-Halters in dem in 1 gezeigten
eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs zeigt;
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11 eine
perspektivische Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus
und des Rückziehmechanismus,
die den ausgefahrenen Zustand des CCD-Halters im Aufnahmezustand
des Varioobjektivs zeigt;
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12 eine
perspektivische Rückansicht
eines Teils des Bildstabilisierungsmechanismus (in den 10 und 11 von
hinten betrachtet);
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13 eine
Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in
dem in 10 gezeigten Zustand (in Richtung
der optischen Achse von vorn betrachtet);
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14 eine
Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in
dem in 11 gezeigten Zustand (in Richtung
der optischen Achse von vorn betrachtet);
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15 eine
perspektivische Vorderansicht eines Horizontalverstellrahmens und
eines Vertikalverstellrahmens, die den CCD-Halter halten, sowie zugehöriger Elemente;
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16 eine
Vorderansicht des Horizontalverstellrahmens, des Vertikalverstellrahmens
und der zugehörigen
Elemente nach 15;
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17 eine
Rückansicht
des Horizontalverstellrahmens, des Vertikalverstellrahmens und der zugehörigen Elemente
nach den 15 und 16;
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18 eine
Querschnittsansicht des CCD-Halters, des Horizontalverstellrahmens,
des Vertikalverstellrahmens und anderer Elemente längs der
in 16 dargestellten Linie D1-D1;
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19 eine
Vorderansicht der in den 15 und 18 dargestellten
Elemente sowie zugehöriger
Elemente zur Illustration einer in horizontaler Richtung wirkenden
Bildstabilisierung durch Betätigen
eines Horizontalantriebshebels; und
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20 eine
Vorderansicht von in 19 dargestellten Elementen zur
Illustration der Beziehung zwischen dem Horizontalantriebshebel
und der Vertikalbewegung des CCD-Halters, dem Horizontalverstellrahmen
und dem Vertikalverstellrahmen.
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Die 1 und 2 zeigen
Querschnitte eines Varioobjektivs 10, das in eine Varioobjektivkamera
eingebaut ist. Das Varioobjektiv 10 hat ein kastenförmiges Gehäuse 11 und
einen einfahrbaren Tubusteil 12, der im Inneren des Gehäuses 11 einfahrbar gehalten
ist. Das Äußere des
Gehäuses 11 ist
von äußeren Komponenten der
Kamera bedeckt; diese äußeren Komponenten
sind in den Figuren nicht gezeigt. Eine Foto- oder Aufnahmeoptik
des Varioobjektivs 10 enthält eine erste Linsengruppe 13a,
einen Verschluss 13b, eine Blende 13c, eine zweite
Linsengruppe 13d, eine dritte Linsengruppe (radial zurückziehbares
optisches Element/ bildstabilisierendes optisches Element) 13e,
ein Tiefpassfilter (radial zurückziehbares
optisches Element/bildstabilisierendes optisches Element) 13f und
einen CCD-Bildsensor (radial zurückziehbares
optisches Element/bildstabilisierendes optisches Element) 13g (im
Folgenden als CCD bezeichnet), die in dieser Reihenfolge von der
Objektseite, d.h. in den 1 und 2 von der
linken Seite her, angeordnet sind. Wie in 5 gezeigt,
ist das CCD 13g mit einer Steuerschaltung 14a elektrisch
verbunden, die eine Bildverarbeitungsschaltung aufweist. So kann
ein elektronisches Bild auf einem LCD-Monitor 14b, der
an der Außenfläche der
Kamera vorgesehen ist, dargestellt werden, und die elektronischen
Bilddaten können
in einem Speicher 14c aufgezeichnet werden. In einem in 2 gezeigten
Aufnahmezustand (aufnahmebereiter Zustand) des Varioobjektivs 10 sind
sämtliche
der die Fotooptik bildenden optischen Elemente auf der gleichen
(gemeinsamen) fotografischen optischen Achse Z1 ausgerichtet. Dagegen
sind in einem in 1 gezeigten eingefahrenen (radial
zurückgezogenen) Zustand
des Varioobjektivs 10 die dritte Linsengruppe 13e,
das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g so von
der fotografischen optischen Achse Z1 weg bewegt, dass sie in dem
Gehäuse 11 radial
aufwärts
zurückgezogen
sind, während
die zweite Linsengruppe 13d linear in den Raum eingefahren
ist, der durch die nach oben gerichtete radiale Rückziehbewegung
der dritten Linsengruppe 13e, des Tiefpassfilters 13f und des
CCDs 13g entsteht, wodurch die Länge des Varioobjektivs 10 in
dessen eingefahrenem Zustand verringert wird. Der Gesamtaufbau des
Varioobjektivs 10, der einen Rückziehmechanismus umfasst, um
optische Elemente radial aufwärts
zurückzuziehen,
wird nachstehend beschrieben. In der folgenden Beschreibung ist,
wenn man vorn auf den mit dem Varioobjektiv 10 ausgestatteten
Kamerakörper
blickt, dessen vertikale Richtung als y-Achse und dessen horizontale
Richtung als x-Achse definiert.
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Das
Gehäuse 11 hat
einen hohlen, kastenförmigen
Teil 15 und eine hohlen, festen Ringteil 16, der
so an einer Stirnwand 15a des kastenförmigen Teils 15 ausgebildet
ist, dass er die Aufnahmeoptik um die fotografische optische Achse
Z1 herum einschließt.
Eine Drehmittelachse Z0, die die Mittelachse des festen Ringteils 16 bildet,
liegt parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 und ist exzentrisch unterhalb
derselben angeordnet. Innerhalb des kastenförmigen Teils 15 und
oberhalb des festen Ringteils 16 ist ein Rückziehraum
(Unterbringungsraum) SP ausgebildet (vergl. 1 und 2).
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Ein
Zoom- oder Variozahnrad 17 (vergl. 8, 10 und 11)
ist auf der Seite der Innenumfangsfläche des festen Ringteils 16 auf
einer Drehachse drehbar gehalten, die parallel zur Drehmittelachse
Z0 liegt. Das Variozahnrad 17 wird von einem Zoom- oder
Variomotor MZ (vergl. 5, 10 und 11),
der an dem Gehäuse 11 gehalten
ist, vorwärts
und rückwärts gedreht.
Zudem hat der feste Ringteil 16 an seiner Innenumfangsfläche ein
Innenmehrfachgewinde 16a, eine Ringnut 16b und
mehrere Geradführungsnuten 16c (von
denen in 8 nur eine gezeigt ist). Die
Ringnut 16b ist eine umlaufende Nut, deren Mittelachse
auf der Drehmittelachse Z0 liegt, während die Geradführungsnuten 16c parallel
zur Drehmittelachse Z0 angeordnet sind (vergl. 3, 4 und 8).
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Ein
Mehrfachgewindering 18 ist innerhalb des festen Ringteils 16 um
die Drehmittelachse Z0 drehbar gelagert. Der Mehrfachgewindering 18 hat ein
Außenmehrfachgewinde 18a,
das in Eingriff mit dem Innenmehrfachgewinde 16a des festen
Ringteils 16 ist, und kann so durch das Ineinandergreifen
der beiden Mehrfachgewinde 16a und 18a rotierend
in Richtung der optischen Achse vorgeschoben und eingefahren werden.
Der Mehrfachgewindering 18 hat ferner auf seiner Außenumfangsfläche vor
dem Innenmehrfachgewinde 18a mehrere Drehführungsvorsprünge 18b (von
denen in 8 nur zwei gezeigt sind). In
dem in den 2 bis 4 gezeigten
Zustand, in dem der Mehrfachgewindering 18 bezüglich des
festen Ringteils 16 in seine vorderste Position vorgeschoben
ist, sind das Innenmehrfachgewinde 16a und das Außenmehrfachgewinde 18a voneinander
gelöst,
während
die Drehführungsvorsprünge 18b gleitend
in der Ringnut 16b sitzen, so dass der Mehrfachgewindering 18 an
einer weiteren Bewegung in Richtung der optischen Achse gehindert
ist und nur in einer in Richtung der optischen Achse festen Position
rotieren kann. Der Mehrfachgewindering 18 hat ferner auf
Gewin degängen
des Außenmehrfachgewindes 18a ein
ringförmiges
Stirnrad 18c, das in Eingriff mit dem Variozahnrad 17 ist.
Die Zähne
des Stirnrads 18c sind parallel zur fotografischen optischen
Achse Z1 ausgerichtet. Das Variozahnrad 17 ist in seiner
axialen Richtung so lang gestreckt, dass es über den gesamten Bewegungsbereich
des Mehrfachgewinderings 18 ausgehend von dessen in den 1 und 10 gezeigtem
eingefahrenen Zustand bis in dessen in den 2 und 11 gezeigtem ausgefahrenen
Zustand stets in Eingriff mit dem Stirnrad 18c bleibt.
Der Mehrfachgewindering 18 ist aus zwei Ringelementen zusammengesetzt,
die in Richtung der optischen Achse voneinander trennbar sind. In
den 10 und 11 ist
nur der hintere Ringteil des Mehrfachgewinderings 18 gezeigt.
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Innerhalb
des Mehrfachgewinderings 18 ist ein Geradführungsring 20 gelagert.
Der Geradführungsring 20 hat
nahe seinem hinteren Ende einen Geradführungsvorsprung 20a und
ist längs
der Drehmittelachse Z0 (und der fotografischen optischen Achse Z1)
geradegeführt,
indem der Geradführungsvorsprung 20a und
die Geradführungsnut 16c des festen
Ringteils 16 gleitend ineinander greifen, wie in 4 gezeigt
ist. Zwischen der Innenumfangsfläche des
Mehrfachgewinderings 18 und der Außenumfangsfläche des
Geradführungsrings 20 ist
ein Drehführungsteil 21 vorgesehen.
Der Mehrfachgewindering 18 ist über den Drehführungsteil 21 so
an dem Geradführungsring 20 gehalten,
dass er bezüglich des
Geradführungsrings 20 drehbar
und zusammen mit diesem in Richtung der optischen Achse bewegbar
ist. Der Drehführungsteil 21 besteht
aus mehreren Ringnuten, die in axialer Richtung in verschiedenen
Positionen angeordnet, d.h. axial zueinander versetzt sind, sowie
radialen Vorsprüngen,
von denen sich jeder in gleitendem Eingriff mit der zugehörigen Ringnut
befindet (vergl. 3 und 4).
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Der
Geradführungsring 20 hat
an seiner Innenumfangsfläche
mehrere Geradführungsnuten 20b (von
denen in den 1 bis 4 jeweils
nur eine gezeigt ist), die parallel zur Drehmittelachse Z0 (und
zur fotografischen optischen Achse Z1) verlaufen. Mehrere Geradführungsvorsprünge 22a (von
denen in den 1 bis 4 jeweils
nur einer gezeigt ist), die von einem ersten Geradführungsring 22 radial
nach außen
abstehen, und mehrere Geradführungsvorsprünge 23a (von
denen in den 1 bis 4 jeweils
nur einer gezeigt ist), die von dem zweiten Geradführungs ring 23 radial
nach außen
abstehen, befinden sich in gleitendem Eingriff mit den Geradführungsnuten 20b.
Der erste Geradführungsring 22 führt über mehrerer
Geradführungsnuten 22b (von
denen in den 2 und 3 jeweils
nur eine gezeigt ist), die an der Innenumfangsfläche des ersten Geradführungsrings 22 ausgebildet
sind, eine erste Linsenfassung 24 geradlinig in einer Richtung parallel
zur Drehmittelachse Z0 (und zur fotografischen optischen Achse Z1).
Der zweite Geradführungsring 23 führt über mehrere
Geradführungskeile 23b (von
denen in den 1 bis 4 jeweils
nur einer gezeigt ist) eine zweite Linsenfassung 25 geradlinig
in einer Richtung parallel zur Drehmittelachse Z0 (und zur fotografischen
optischen Achse Z1). Die erste Linsenfassung 24 hält über eine
Fokussierfassung 29 die erste Linsengruppe 13a,
während
die zweite Linsenfassung 25 die zweite Linsengruppe 13d hält.
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Innerhalb
des Geradführungsrings 20 ist
ein Kurven- oder Nockenring 26 so angeordnet, dass er um
die Drehmittelachse Z0 drehbar ist. Der Nockenring 26 ist
an dem ersten Geradführungsring 22 und dem
zweiten Geradführungsring 23 so
gehalten, dass er über
Drehführungsteile 27 und 28 bezüglich jedes
der Geradführungsringe 22 und 23 drehbar
und zusammen mit diesen in Richtung der optischen Achse bewegbar
ist (vergl. 4). Wie in den 3 und 4 gezeigt,
besteht der Drehführungsteil 27 aus einer
unterbrochenen Ringnut 27a (in 3 nicht
gezeigt), die an der Außenumfangsfläche des
Nockenrings 26 ausgebildet ist, und einem inneren Flansch 27b,
der von dem ersten Geradführungsring 22 so
radial nach innen steht, dass er sich in gleitendem Eingriff mit
der unterbrochenen Ringnut 27a befindet. Wie in den 3 und 4 gezeigt,
besteht der Drehführungsteil 28 aus
einer unterbrochenen Ringnut 28a (in 3 nicht
gezeigt), die an der Innenumfangsfläche des Nockenrings 26 ausgebildet
ist, und einem äußeren Flansch 28b,
der von dem zweiten Geradführungsring 23 radial
so nach außen
absteht, dass er sich in gleitendem Eingriff mit der unterbrochenen
Ringnut 28a befindet.
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Wie
in 4 gezeigt, sind auf dem Nockenring 26 mehrere
Mitnehmervorsprünge 26a vorgesehen
(von denen in 4 nur einer gezeigt ist), die
radial nach außen
stehen. Die Mitnehmervorsprünge 26a durchsetzen
mehrere Mitnehmerführungs schlitze
oder -nuten 20c (von denen in 4 nur einer
gezeigt ist), die an dem Geradführungsring 20 ausgebildet
sind, so dass sie in mehrere Drehübertragungsnuten 18d greifen
(von denen in 4 nur eine gezeigt ist), die
an der Innenumfangsfläche
des Mehrfachgewinderings 18 ausgebildet sind. Jede Drehübertragungsnut 18d liegt
parallel zur Drehmittelachse Z0 (und zur fotografischen optische
Achse Z1), und jeder Mitnehmervorsprung 26a befindet sich
in gleitendem Eingriff mit der zugehörigen Drehübertragungsnut 18d,
so dass er daran gehindert ist, sich in Umfangsrichtung relativ
zu dieser Drehübertragungsnut 18d zu
bewegen. Indem die Drehübertragungsnuten 18d und
die Mitnehmervorsprünge 26a ineinander
greifen, wird so die Drehbewegung des Mehrfachgewinderings 18 auf
den Nockenring 26 übertragen.
Die abgewickelte Form der jeweiligen Mitnehmerführungsnut 20c geht
aus den Figuren nicht hervor. Dabei ist die jeweilige Mitnehmerführungsnut 20c eine
Führungsnut,
die einen Ringnutabschnitt, dessen Mittelpunkt auf der Drehmittelachse
Z0 liegt, sowie einen schrägen
Steigungsnutabschnitt aufweist, der parallel zu dem Innenmehrfachgewinde 16a angeordnet
ist. Durch Drehen des Mehrfachgewinderings 18 rotiert der
Nockenring 26, während
er sich längs
der Drehmittelachse Z0 (und der fotografischen optischen Achse Z1)
vorwärts
und rückwärts bewegt,
wenn der jeweilige Mitnehmervorsprung 26a in den Steigungsnutabschnitt
der zugehörigen
Mitnehmerführungsnut 20c greift.
Dagegen rotiert der Nockenring 26 ohne eine Vorwärts- oder
Rückwärtsbewegung
in einer in Richtung der optischen Achse festen Position, wenn der
jeweilige Mitnehmervorsprung 26a in den Ringnutabschnitt
der zugehörigen Mitnehmerführungsnut 20c greift.
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Der
Nockenring 26 ist ein doppelseitiger Nockenring, der an
seiner Außenumfangsfläche mehrere äußere Nocken-
oder Kurvennuten 26b (von denen in 3 nur eine
gezeigt ist) und an seiner Innenumfangsfläche mehrere innere Nocken- oder Kurvennuten 26c (von
denen in den 3 und 4 jeweils
nur eine gezeigt ist) aufweist. Die äußeren Kurvennuten 26b befinden
sich in gleitendem Eingriff mit mehreren Kurveneingriffsgliedern 24a (von
denen in 3 nur eines gezeigt ist), die
von der ersten Linsenfassung 24 radial nach innen stehen,
während sich
die inneren Kurvennuten 26c in gleitendem Eingriff mit
mehreren Kurveneingriffsgliedern 25a (von denen in den 3 und 4 jeweils
eines gezeigt ist) befinden, die von der zweiten Linsenfassung 25 radial
nach außen
abstehen. Wird der Nockenring 26 gedreht, so bewegt sich
die erste Linsenfassung 24, die durch den ersten Geradführungsring 22 in
Richtung der optischen Achse geradegeführt ist, längs der Drehmittelachse Z0
(und der fotografischen optischen Achse Z1) in einer vorbestimmten
Bewegung entsprechend den Konturen oder Profilen der äußeren Kurvennuten 26b vorwärts und
rückwärts. Entsprechend
bewegt sich, wenn der Nockenring 26 gedreht wird, die zweite
Linsenfassung 25, die durch den zweiten Geradführungsring 23 in
Richtung der optischen Achse gerade geführt ist, in einer vorbestimmten
Bewegung entsprechend den Konturen der inneren Kurvennuten 26c längs der
Drehmittelachse Z0 vorwärts
und rückwärts.
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Die
zweite Linsenfassung 25 hat einen zylindrischen Teil 25b (vergl. 1 und 2),
der die zweite Linsengruppe 13d hält. Die zweite Linsenfassung 25 hält den Verschluss 13b und
die Blende 13c vor dem zylindrischen Teil 25b so,
dass sowohl der Verschluss 13b als auch die Blende 13c geöffnet und geschlossen
werden können.
Der Verschluss 13b und die Blende 13c können über ein
Verschlussstellglied MS bzw. einen Blendenstellglied MA (vergl. 5)
geöffnet
und geschlossen werden, die an der zweiten Linsenfassung 25 gehalten
sind (vergl. 5 und 15).
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Die
Fokussierfassung 29, die die erste Linsengruppe 13a hält, ist
an der ersten Linsenfassung 24 so gelagert, dass sie längs der
Drehmittelachse Z0 (und der fotografischen optischen Achse Z1) bewegbar
ist. Die Fokussierfassung 29 kann über einen Fokussiermotor MF
(vergl. 5) vorwärts und rückwärts bewegt werden.
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Der
Betrieb des Variomotors MZ, des Verschlussstellgliedes MS, des Blendenstellgliedes
MA und des Fokussiermotors MF werden von der Steuerschaltung 14a gesteuert.
Mit Einschalten eines Hauptschalters (Signalgenerator) 14d (vergl. 5) der
Kamera wird der Variomotor MZ so angesteuert, dass er das Varioobjektiv
in den in 2 gezeigten Aufnahmezustand
bringt. Mit Ausschalten des Hauptschalters 14d wird das
Varioobjektiv 10 aus dem Aufnahmezustand in den in 1 gezeigten eingefahrenen
Zustand bewegt.
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Die
oben beschriebene Funktionsweise des Varioobjektivs 10 kann
wie folgt zusammengefasst werden. Mit Einschalten des Hauptschalters 14d in dem
in 1 gezeigten eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 wird
das Variozahnrad 17 so angetrieben, dass es in Tubusausfahrrichtung
rotiert. Dementsprechend bewegt sich der Mehrfachgewindering 18 rotierend
in Richtung der optischen Achse vorwärts, und gleichzeitig bewegt
sich der Geradführungsring 20 zusammen
mit dem Mehrfachgewindering 18 geradlinig in Richtung der
optischen Achse vorwärts.
Durch das Drehen des Mehrfachgewinderings 18 wird zudem
der Nockenring 26 in Richtung der optischen Achse vorwärts bewegt,
während er
relativ zu dem Geradführungsring 20 rotiert.
Der erste Geradführungsring 20 und
der zweite Geradführungsring 23 bewegen
sich zusammen mit dem Nockenring 26 geradlinig in Richtung
der optischen Achse vorwärts.
Jede der Linsenfassungen 24 und 25 bewegt sich
in einer vorbestimmten Bewegung in Richtung der optischen Achse
relativ zu dem Nockenring 26. Den Bewegungsbetrag der ersten
Linsengruppe 13a in Richtung der optischen Achse beim Ausfahren
des Varioobjektivs 10 aus dessen eingefahrenem Zustand
erhält
man deshalb, indem man den Bewegungsbetrag des Nockenrings 26 relativ
zu dem festen Ringteil 16 auf den Bewegungsbetrag der ersten
Linsenfassung 24 relativ zu dem Nockenring 26 addiert
(Ausfahr/Einfahrbetrag der ersten Linsenfassung 24 infolge
der Kurvennut 26b). Den Bewegungsbetrag der zweiten Linsengruppe 13d in
Richtung der optischen Achse beim Ausfahren des Varioobjektivs 10 aus
dessen eingefahrenem Zustand erhält
man, indem man den Bewegungsbetrag des Nockenrings 26 relativ
zu dem festen Ringteil 16 auf den Bewegungsbetrag der zweiten
Linsenfassung 25 relativ zu dem Nockenring 26 addiert
(Ausfahr/Einfahrbetrag der zweiten Linsenfassung 25 infolge
der Kurvennut 26c).
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6 zeigt
die Bewegungswege des Mehrfachgewinderings 18 und des Nockenrings 26 sowie die
Bewegungswege der ersten Linsengruppe 13a und der zweiten
Linsengruppe 13d relativ zu dem Nockenring 26 (Kurvendiagramme
der Kurvennuten 26b und 26c). Die vertikale Achse
stellt den Drehbetrag (Winkelposition) des Objektivtubus ausgehend von
dem eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 bis zu
dessen Telegrenzeinstellung dar, während die horizontale Achse
den Bewegungsbetrag des Objektivtubus in Richtung der optischen
Achse angibt. Wie in 6 gezeigt, wird der Mehrfachgewindering 18 in
Richtung der optischen Achse vorwärts bewegt, während er
bis zu einem Drehwinkel θ1
rotiert, der im Erstreckungsbereich des Varioobjektivs 10 ausgehend
von der eingefahrenen Stellung (in 1 gezeigt)
bis zur Weitwinkelgrenzeinstellung (in 2 durch
die über
der fotografischen optischen Achse Z1 liegende Hälfte des Varioobjektivs 10 gezeigt)
etwa in der Mitte liegt. In dem Erstreckungsbereich des Varioobjektivs 10 ausgehend
von dem Drehwinkel θ1
bis zur Telegrenzeinstellung (in 4 durch
die über
der fotografischen optischen Achse Z1 liegende Hälfte des Varioobjektivs 10 gezeigt)
rotiert der Mehrfachgewindering 18 an einer in Richtung
der optischen Achse festen Position in oben beschriebener Weise.
Dagegen wird der Nockenring 26 in Richtung der optischen
Achse vorwärts
bewegt, während er
bis zu einem Drehwinkel θ2
rotiert, der sich in dem Erstreckungsbereich des Varioobjektivs 10 ausgehend
von der eingefahrenen Stellung in die Weitwinkelgrenzeinstellung
unmittelbar hinter der Weitwinkelgrenzeinstellung des Varioobjektivs 10 befindet.
In dem Erstreckungsbereich des Varioobjektivs 10 ausgehend
von dem Drehwinkel θ2
bis zur Telegrenzeinstellung rotiert dagegen der Nockenring 26 in
einer in Richtung der optischen Achse festen Position in oben beschriebener
Weise. In dem Zoom- oder Variobereich ausgehend von der Weitwinkelgrenzeinstellung bis
zur Telegrenzeinstellung ergibt sich der Bewegungsbetrag der ersten
Linsengruppe 13a in Richtung der optischen Achse aus dem
Bewegungsbetrag der ersten Linsenfassung 24 relativ zum
Nockenring 26, der in einer in Richtung der optischen Achse festen
Position rotiert (Ausfahr/Einfahrbetrag der ersten Linsenfassung 24 über die
Kurvennut 26b). Dagegen ergibt sich der Bewegungsbetrag
der zweiten Linsengruppe 13d in Richtung der optischen
Achse aus dem Bewegungsbetrag der zweiten Linsenfassung 25 relativ
zum Nockenring 26, der in einer in Richtung der optischen
Achse festen Position rotiert (Ausfahr/Einfahrbetrag der zweiten
Linsenfassung 25 infolge Kurvennut 26c). Die Brennweite
des Varioobjektivs 10 wird durch die Relativbewegung zwischen
der ersten Linsengruppe 13a und der zweiten Linsengruppe 13d in
Richtung der optischen Achse variiert. 7 zeigt
den tatsächlichen
Bewegungsweg der ersten Linsengruppe 13a, der sich ergibt,
indem die Bewegungsbeträge
des Mehrfachgewinderings 18 und des Nockenrings 26 mit
dem Bewegungsbetrag der ersten Linsengruppe 13a infolge
der Kurvennut 26b kombiniert werden. Ferner zeigt 7 den
tatsächlichen
Bewegungsweg der zweiten Linsengruppe 13d, der sich ergibt,
indem die Bewegungsbeträge
des Mehrfachgewinderings 18 und des Nockenrings 26 mit
dem Bewegungsbetrag infolge der Kurvennut 26c kombiniert
werden.
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In
dem Variobereich von der Weitwinkelgrenzeinstellung in die Telegrenzeinstellung
wird eine Fokussierung vorgenommen, indem die erste Linsengruppe 13a unabhängig von
den anderen optischen Elementen von dem Fokussiermotor MF in Richtung der
optischen Achse bewegt wird.
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Die
Funktionsweise der ersten Linsengruppe 13a und der zweiten
Linsengruppe 13d wurde vorstehend beschrieben. In dem Varioobjektiv 10 nach
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die optischen Elemente von der dritten Linsengruppe 13e bis
zum CCD 13g aus der Aufnahmeposition auf der fotografischen
optischen Achse Z1 in eine außeraxiale
zurückgezogene
Position (radial zurückgezogene
Position) Z2 weg bewegbar, die wie oben beschrieben oberhalb der
Aufnahmeposition liegt. Indem die optischen Elemente von der dritten
Linsengruppe 13e bis zum CCD 13g in einer Ebene
senkrecht zur fotografischen optischen Achse Z1 bewegt werden, kann auch
einer Bildverwacklung entgegengewirkt werden. Der Rückziehmechanismus
und der Bildstabilisierungsmechanismus werden nachfolgend beschrieben.
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Wie
in den 8 und 18 gezeigt, werden die dritte
Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das
CCD 13g von einem CCD-Halter 30 gehalten und bilden
so eine Einheit. Der CCD-Halter 30 hat einen Halterkörper 30a,
ein Dichtelement 30b und eine Druckplatte 30c.
Die dritte Linsengruppe 13e wird von dem Halterkörper 30a an
dessen vorderer Endöffnung
gehalten. Das Tiefpassfilter 13f wird zwischen einem Flansch,
der an der Innenfläche
des Halterkörpers 30a ausgebildet
ist, und dem Dichtelement 30b gehalten. Das CCD 13g wird
zwischen dem Dichtelement 30b und der Druckplatte 30c gehalten.
Der Halterkörper 30a und
die Druckplatte 30c sind über drei Befestigungsschrauben 30d (vergl. 17 und 18)
aneinander befestigt, die separat um die Mittelachse des CCD-Halters 30 (d.h.
im Aufnahmezustand des Varioobjektivs 10 um die fotografische
optische Achse Z1) angeordnet sind. Die drei Befestigungsschrauben 30d sichern
auch einen Endabschnitt einer zur Bildübertragung vorgesehenen flexiblen
Schaltungsplatte 31 an der hinteren Fläche der Druckplatte 30c,
so dass ein Trägersubstrat des
CCDs 13g elektrisch mit der flexiblen Schaltungsplatte 31 verbunden
ist.
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Die
zur Bildübertragung
vorgesehene flexible Schaltungsplatte 31 erstreckt sich
von ihrem Anschlussende an dem CCD 13g bis zu dem in dem Gehäuse 11 vorgesehenen
Rückziehraum
SP. Die flexible Schaltungsplatte 31 hat einen ersten geraden Abschnitt 31a,
einen U-förmigen
Abschnitt 31b, einen zweiten geraden Abschnitt 31c und
einen dritten geraden Abschnitt 31d (vergl. 1 und 2).
Der erste gerade Abschnitt 31a liegt im Wesentlichen senkrecht
zur fotografischen optischen Achse Z1 und erstreckt sich nach oben.
Der U-förmige
Abschnitt 31b ist von dem ersten geraden Abschnitt 31a weg nach
vorne gebogen. Der zweite gerade Abschnitt 31c erstreckt
sich von dem U-förmigen
Abschnitt 31b nach unten. Der dritte gerade Abschnitt 31d ist
von dem zweiten geraden Abschnitt 31c weg nach oben geknickt.
Der dritte gerade Abschnitt 31d ist längs der Innenfläche der
Stirnwand 15a des Gehäuses 11 befestigt.
Der erste gerade Abschnitt 31a, der U-förmige Abschnitt 31b und
der zweite gerade Abschnitt 31c (mit Ausnahme des dritten
geraden Abschnitts 31d) bilden einen frei verformbaren
Teil, der sich mit der Bewegung des CCD-Halters 30 elastisch
frei verformt.
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Der
CCD-Halter 30 wird von einem horizontal bewegten Rahmen
(Element einer zweiten Führungsvorrichtung) 32,
im Folgenden als Horizontalverstellrahmen bezeichnet, über drei
Einstellschrauben 33 (vergl. 17 und 18)
gehalten, die separat um die Mittelachse des CCD-Halters 30 (d.h.
im aufnahmebereiten Zustand des Varioobjektivs um die optische Achse
Z1) angeordnet sind. Drei Schraubendruckfedern 34 sind
zwischen dem CCD-Halter 30 und dem Horizontalverstellrahmen 32 montiert. Die
Schaftabschnitte der drei Einstellschrauben 33 sind in
die drei zugehörigen
Schraubendruckfedern 34 eingesetzt. Werden die Anzugsmomente
der drei Einstellschrauben 33 geändert, so ändern sich die Druckwirkungen
der Schraubendruckfedern 34. Die Einstellschrauben 33 und
die Schraubendruckfedern 34 sind um die optische Achse
der dritten Linsengruppe 30e herum in drei verschiedenen
Positionen angeordnet. Indem die Anzugsmomente der drei Einstellschrauben 33 geändert werden,
kann so die Neigung des CCD-Halters 30 bezüglich des
Horizontalverstellrahmens 32 oder die Neigung der optischen Achse
der dritten Linsengruppe 13e bezüglich der fotografischen optischen
Achse Z1 eingestellt werden.
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Wie
in 15 gezeigt, wird der Horizontalverstellrahmen 32 von
einem vertikal bewegten Rahmen (Element einer Führungsvorrichtung/ Halter für das zurückziehbare
optische Element) 36, im Folgenden als Vertikalverstellrahmen
bezeichnet, so gehalten, dass er gegenüber diesem über eine sich in Richtung der
x-Achse erstreckende
horizontale Führungsachse
(Element einer zweiten Führungsvorrichtung) 35 bewegbar
ist. Dabei hat der Horizontalverstellrahmen 32 einen rechteckigen
Rahmenteil 32a, der den CCD-Halter 30 einschließt, sowie
einen Armteil 32b, der horizontal an den Rahmenteil 32a anschließt. Ein
Federstützvorsprung 32c ist
auf der oberen Fläche
des Rahmenteils 32a ausgebildet. An einem Endabschnitt
des Armteils 32b sind eine schräge Fläche 32d und eine der
Positionsbegrenzung dienende Begrenzungsfläche 32e ausgebildet. Die
Begrenzungsfläche 32e ist
eine ebene, zur y-Achse parallele Fläche. Dagegen hat der Vertikalverstellrahmen 36 ein
Paar Begrenzungsrahmen 36a und 36b, die der Bewegungsbegrenzung
dienen, einen Federstützabschnitt 36c,
einen oberen Lagerabschnitt 36d und einen unteren Lagerabschnitt 36e. Die
beiden Begrenzungsrahmen 36a und 36b sind in Richtung
der x-Achse voneinander beabstandet. Der Federstützabschnitt 36c ist
zwischen den beiden Begrenzungsrahmen 36a und 36b angeordnet.
Der obere Lagerabschnitt 36d ist auf einer Linie angeordnet,
die sich von dem Federstützabschnitt 36c in Richtung
der x-Achse erstreckt. Der untere Lagerabschnitt 36e ist
unterhalb des Lagerabschnitts 36d angeordnet. Wie in 16 gezeigt,
wird der Horizontalverstellrahmen 32 von dem Vertikalverstellrahmen 36 in
einem Zustand gehalten, in dem der Rahmenteil 32a in dem
Raum zwischen den beiden Begrenzungsrahmen 36a und 36b angeordnet
ist und in dem die schräge
Fläche 32d und
die Begrenzungsfläche 32d des
Armteils 32b zwischen dem Begrenzungsrahmen 36b und
dem oberen Lagerabschnitt 36d angeordnet sind.
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Ein
Ende der horizontalen Führungsachse 35 ist
an dem Begrenzungsrahmen 36a des Vertikalverstellrahmens 36 befestigt,
während
das andere Ende der horizontalen Führungsachse 35 an
dem oberen Lagerabschnitt 36d des Vertikalverstellrahmens 36 befestigt
ist. Zwei Durchgangslöcher,
die in dem Begrenzungsrahmen 36b und dem Federstützabschnitt 36c ausgebildet
sind, sind horizontal so aufeinander ausgerichtet, dass die horizontale
Führungsachse 35 durch
den Begrenzungsrahmen 36b und den Federstützabschnitt 36c treten
kann. Horizontale Durchgangslöcher
32×1 und
32×2 (vergl. 16),
in die die horizontale Führungsachse 35 eingesetzt
ist, sind in dem Armteil 32b bzw. dem Federstützvorsprung 32c des
Horizontalverstellrahmens 32 ausgebildet. Die horizontalen
Durchgangslöcher 32×1 und 32×2 des Horizontalverstellrahmens 32 und
die oben genannten beiden Durchgangslöcher, die in dem Begrenzungsrahmen 36b bzw.
dem Federstützabschnitt 36c ausgebildet
sind, sind horizontal aufeinander ausgerichtet. Da die horizontale
Führungsachse 35 verschiebbar
in den horizontalen Durchgangslöchern
32×1 und
32×2 sitzt,
wird der Horizontalverstellrahmen 32 von dem Vertikalverstellrahmen 36 so
gehalten, dass er in Richtung der x-Achse gegenüber dem Vertikalverstellrahmen 36 bewegbar
ist. Eine für
den Horizontalverstellrahmen 32 bestimmte Vorspannfeder 37 ist
auf der horizontalen Führungsachse 35 zwischen
dem Federstützvorsprung 32c und
dem Federstützabschnitt 36c montiert.
Die Vorspannfeder 37 ist eine Schraubendruckfeder und spannt
den Horizontalverstellrahmen 32 in eine Richtung (in 16 nach
links) vor, in der sich der Federstützvorsprung 32 dem
Begrenzungsrahmen 36a annähert.
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Vertikale
Durchgangslöcher 36y1 und 36y2 (vergl. 15)
sind in dem oberen Lagerabschnitt 36d bzw. dem unteren
Lagerabschnitt 36e des Vertikalverstellrahmens 36 ausgebildet.
Die vertikalen Durchgangslöcher 36y1 und 36y2 erstrecken
sich in einer Linie längs
der y-Achse, die senkrecht zur fotografischen optischen Achse Z1
liegt. Die Durchgangslöcher 36y1 und 36y2 sind
vertikal aufeinander ausgerichtet. Eine vertikale Führungsachse
(Element einer Führungsvorrichtung/
erste gerade Führungsachse) 38 (vergl. 8 und 9)
geht durch die beiden vertikalen Durchgangslöcher 36y1 und 36y2. Beide
Enden der vertikalen Führungsachse 38 sind an
dem Gehäuse 11 befestigt.
Deshalb kann sich der Vertikalverstellrahmen 36 innerhalb
der Kamera in Richtung der y-Achse längs der vertikalen Führungsachse 38 bewegen.
Insbesondere kann sich der Vertikalverstellrahmen 36 zwischen
der in 1 gezeigten Aufnahmeposition und der in 2 gezeigten eingefahrenen
Position bewegen. Ist der Vertikalverstellrahmen 36, wie
in 2 gezeigt, in der Aufnahmeposition angeordnet,
so sind die Mittelpunkte der dritten Linsengruppe 13e,
des Tiefpassfilters 13f und des CCDs 13g in dem
Halter 30 auf der fotografischen optischen Achse Z1 angeordnet.
Ist der Vertikalverstellrahmen 36 dagegen in der in 1 gezeigten
radial zurückgezogenen
Position angeordnet, so sind die Mittelpunkte der dritten Linsengruppe 13e, des
Tiefpassfilters 13f, des CCDs 13g in der außeraxialen
zurückgezogenen
Position Z2 angeordnet, die sich oberhalb des festen Ringteils 16 befindet.
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Der
Vertikalverstellrahmen 36 hat einen Federeinhakteil 36f,
der von einer Seitenfläche
des Vertikalverstellrahmens 36 in einer von dem vertikalen Durchgangsloch 36y1 weg
weisenden Richtung horizontal absteht. Eine Vorspannfeder (Vorspannvorrichtung) 39 befindet
sich gestreckt zwischen dem Federeinhakteil 36f und einem
Federeinhakteil 11a (vergl. 8), der
in dem Gehäuse
befestigt ist. Die Vorspannfeder 39 ist eine Schraubenzugfeder
und spannt den Vertikalverstellrahmen 36 nach unten vor (d.h.
in seine in 2 gezeigte Aufnahmeposition).
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Wie
oben beschrieben, ist der Horizontalverstellrahmen 32,
der den CCD-Halter 30 hält,
an dem Vertikalverstellrahmen 36 so gelagert, dass er gegenüber dem
Vertikalverstellrahmen 36 in Richtung der x-Achse bewegbar
ist. Der Vertikalverstellrahmen 36 ist über die vertikale Führungsachse 38 an
dem Gehäuse 11 so
gelagert, dass er gegenüber
dem Gehäuse 11 in
Richtung der y-Achse bewegbar ist. Indem der CCD-Halter 30 in
Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse bewegt wird, kann einer Bildverwacklung
entgegengewirkt werden. Zu diesem Zweck ist das Varioobjektiv 10 mit
einer Antriebsvorrichtung ausgestattet, die eine solche Bewegung
des CCD-Halters 30 erzeugt. Diese Antriebsvorrichtung wird
im Folgenden beschrieben.
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Die
Antriebsvorrichtung hat einen Horizontalantriebshebel 40.
Wie in den 9 und 19 gezeigt,
ist der Horizontalantriebshebel 40 an seinem unteren Ende
schwenkbar auf einer Schwenkachse 42 gelagert, die in dem
Gehäuse 11 ange ordnet
und parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 an diesem befestigt
ist. Das obere Ende des Horizontalantriebshebels 40 bildet
ein Kraftbeaufschlagungsende 40a. Der Horizontalantriebshebel 40 hat
in der Nähe
seines Kraftbeaufschlagungsendes 40a einen Betätigungsstift 40b,
der in Richtung der optischen Achse nach hinten absteht, sowie einen
Federeinhakteil 40c, der in Richtung der optischen Achse nach
vorn absteht. Wie in 12 gezeigt, liegt das Kraftbeaufschlagungsende 40a des
Horizontalantriebshebels 40 gegen eine Nase 43a eines
bewegten Elementes 43 an. Dieses Element 43 wird
von einem Paar paralleler Führungsstangen 44 (44a, 44b) so
gehalten, dass es auf diesen in Richtung der x-Achse verschiebbar
ist. Eine angetriebene Mutter 45 liegt gegen das bewegte
Element 43 an. Die angetriebene Mutter 45 hat
ein Schraubloch 45b und eine Drehbegrenzungsnut 45a (vergl. 9),
die verschiebbar auf der Führungsstange 44b sitzt.
Eine Antriebswelle (Vorschubspindel) 46a eines ersten Schrittmotors
(zweiter Antrieb) 46 ist in das Schraubloch 45b geschraubt.
Wie in den 13 und 14 gezeigt,
liegt die angetriebene Mutter 45 von der linken Seite her
gegen das erste Element 43 an. Ein Ende der Schraubenzugfeder 47 ist
an dem Federeinhakteil 40c des Horizontalantriebshebels 40 eingehakt,
während
das andere Ende der Feder 47 an einem Federeinhakteil 11b eingehakt
ist, der von der Innenfläche
des Gehäuses 11 absteht
(vergl. 12). Die Schraubenspannfeder 47 spannt
den Horizontalantriebshebel 40 in eine Richtung vor, in der
das Element 43 gegen die angetriebene Mutter 45 anliegt,
d.h. in den 13, 14 und 20 im Gegenuhrzeigersinn.
Wird bei dieser Konstruktion der erste Schrittmotor 46 angetrieben,
so wird die Mutter 45 längs
der beiden Führungsstangen 44 bewegt
und gleichzeitig das Element 43 zusammen mit der Mutter 45 bewegt,
wodurch der Horizontalantriebshebel 40 um die Schwenkachse 42 geschwenkt wird.
Wird die angetriebene Mutter 45 wie in den 13 und 14 nach
rechts bewegt, so drückt
sie das Element 43 entgegen der Vorspannkraft der Schraubenspannfeder 47 in
die gleiche Richtung, wodurch der Horizontalantriebshebel 40 in
den 13 und 14 im
Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Wird dagegen die angetriebene Mutter 45 in den 13 und 14 nach
links bewegt, so wird das erste bewegliche Element 43 infolge
der Vorspannkraft der Schraubenspannfeder 47 in die gleiche
Richtung bewegt, während
es der nach links gerichteten Bewegung der angetriebenen Mutter 45 folgt.
Dadurch wird der Horizontalantriebshebel 40 in den 13 und 14 im
Gegenuhrzeigersinn geschwenkt.
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Wie
in 19 gezeigt, liegt der Betätigungsstift 40b des
Horizontalantriebshebels 40 gegen die Begrenzungsfläche 32e an,
die am Ende des Armteils 32b des Horizontalverstellrahmens 32 vorgesehen
ist. Da der Horizontalverstellrahmen 32 durch die Vorspannfeder 37 in 19 nach
links vorgespannt wird, bleibt der Betätigungsstift 40b in
Kontakt mit der Begrenzungsfläche 32e.
Schwenkt der Horizontalantriebshebel 40, so ändert sich
die Position des Betätigungsstifts 40b längs der
durch die x-Achse vorgegebenen Richtung, so dass sich der Horizontalverstellrahmen 32 längs der
Horizontalführungsachse 35 bewegt.
Wird der Horizontalantriebshebel 40 in 19 im
Uhrzeigersinn geschwenkt, so drückt
der Betätigungsstift 40b auf
die Begrenzungsfläche 32e, wodurch
der Horizontalverstellrahmen 32 entgegen der Vorspannkraft
der Vorspannfeder 37 in 19 nach
rechts bewegt wird. Wird dagegen der Horizontalantriebshebel 40 in 19 im
Gegenuhrzeigersinn geschwenkt, so wird der Betätigungsstift 40b in
eine von der Begrenzungsfläche 32e weg
weisende Richtung bewegt (in 19 nach
links), wodurch der Horizontalverstellrahmen 32 infolge
der Vorspannkraft der Vorspannfeder 37 in die gleiche Richtung
bewegt wird, während
er der nach links gerichteten Bewegung des Betätigungsstifts 40b folgt.
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Wie
in den 8 bis 11, 13 und 14 gezeigt,
sind in ummittelbarer Nähe
der vertikalen Führungsachse 38 ein
zweiter Schrittmotor (gemeinsamer Antrieb) 70 und eine
angetriebene Mutter (geradlinig bewegbares Element) 71 montiert. Der
zweite Schrittmotor 70 hat eine Antriebswelle (Vorschubspindel) 70a,
die sich parallel zur vertikalen Führungsstange 38 erstreckt
und auf die die Mutter 71 geschraubt ist. Wie in 9 gezeigt,
hat die angetriebene Mutter 71 eine Drehbegrenzungsnut 71a, die
verschiebbar auf der vertikalen Führungsachse 38 sitzt,
sowie ein Schraubloch 71b, das sich in Schraubeingriff
mit der Antriebswelle 70a befindet. Wird die Antriebswelle 70a durch
Betreiben des zweiten Schrittmotors 70 vorwärts und
rückwärts gedreht, so
wird die angetriebene Mutter 71 längs der vertikalen Führungsachse 38 in
Richtung der y-Achse nach oben und nach unten bewegt. Wie in den 10, 11, 13 und 14 gezeigt,
befindet sich die angetriebene Mutter 71 in Kontakt mit
der Unterseite eines Vertikalverstellrahmens 36. Wird bei
dieser Konstruktion der zweite Schrittmotor 70 angetrieben, so
wird die Mutter 71 längs
der vertikalen Führungsachse 38 bewegt,
wodurch wiederum der Vertikalverstellrahmen 36 längs der
vertikalen Führungsachse 38 bewegt
wird. Wird die Mutter 71 nach oben bewegt, so drückt sie
einen unteren Lagerabschnitt 36e des Vertikalverstellrahmens 36 nach
oben, so dass sich letzterer entgegen der Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 nach
oben bewegt. Wird dagegen die Mutter 71 nach unten bewegt,
so wird der Vertikalverstellrahmen 36 durch die Vorspannkraft
der Vorspannfeder 39 zusammen mit der Mutter 71 nach
unten bewegt.
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Bei
der oben beschriebenen Konstruktion kann der Horizontalverstellrahmen 32 in
Richtung der x-Achse nach links oder rechts bewegt werden, indem
der erste Schrittmotor 46 vorwärts oder rückwärts angetrieben wird. Ferner
kann der Vertikalverstellrahmen 36 in Richtung der y-Achse
nach oben oder nach unten bewegt werden, indem der zweite Schrittmotor 70 vorwärts oder
rückwärts angetrieben wird.
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Der
CCD-Halter 30 wird von einem Horizontalverstellrahmen 32 gehalten.
Der Horizontalverstellrahmen 32 hat einen Plattenteil 32f,
der einen Teil des Armteils 32b bildet und sich von diesem
nach unten erstreckt. Blickt man von vorn auf die Kamera, so hat
der Plattenteil 32f im Wesentlichen die Form eines umgekehrten
L. Der Plattenteil 32f ist in Richtung der y-Achse so lang
gestreckt, dass sein unteres Ende bis in die unmittelbare Nähe des unteren
Lagerabschnitts 36e nach unten reicht. Außerdem hat
der Vertikalverstellrahmen 36 am Ende des unteren Lagerabschnitts 36e einen
Plattenteil 36s. Wie in den 8 bis 11 sowie 13 und 14 gezeigt,
sind in dem Gehäuse 11 zwei
Fotosensoren 55 und 56 montiert, die jeweils einen
Lichtsender und einen Lichtempfänger
aufweisen, die voneinander beabstandet sind. Die Anfangsposition
des Horizontalverstellrahmens 32 kann von dem Fotosensor 55 erfasst
werden, wenn der Plattenteil 32f zwischen dem Lichtsender
und dem Lichtempfänger
des Fotosensors 55 vorbeiläuft. Der Plattenteil 32f und
der Fotosensor 55 bilden einen Lichtunterbrecher. Entsprechend
kann die Anfangsposition des Vertikalverstellrahmens 36 von
dem Fotosensor 56 erfasst werden, wenn der Plattenteil 36s zwischen
dem Lichtsender und dem Lichtempfänger des Fotosensors 56 vorbeiläuft. Der Plattenteil 36s und
der Fotosensor 56 bilden einen Lichtunterbrecher.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
der Varioobjektivkamera hat einen zur Erfassung einer Bildverwacklung
bestimmten Sensor (Erfassungsvorrichtung) 57 (vergl. 5),
der die Winkelgeschwindigkeit um zwei zueinander senkrechten Achsen (vertikale
und horizontale Achse der Kamera) in einer Ebene senkrecht zur fotografischen
optischen Achse Z1 erfasst. Der Bildverwacklungssensor 57 erfasst Größe und Richtung
der Kameraverwacklung, d.h. der Schwingungen. Die Steuerschaltung 14a bestimmt
einen Verstellwinkel durch Zeitintegration der von dem Bildverwacklungssensor 57 erfassten
Winkelgeschwindigkeit der Kameraverwacklung in den beiden axialen
Richtungen. Anschließend
berechnet die Steuerschaltung 14a aus dem Verstellwinkel
die Verstellbeträge
des Bildes in einer Bildebene (Abbildungsfläche/Lichtempfangsfläche des
CCDs 13g) in Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse. Die
Steuerschaltung 14a berechnet ferner die Antriebsbeträge und die
Antriebsrichtungen des Horizontalverstellrahmens 32 und
des Vertikalverstellrahmens 36 für die jeweiligen axialen Richtungen
(Antriebsimpulse für
den ersten Schrittmotor 46 und den zweiten Schrittmotor 70),
um der Kameraverwacklung entgegenzuwirken. Anschließend werden
der erste Schrittmotor 46 und der zweite Schrittmotor 70 betätigt und
in Abhängigkeit
der berechneten Werte angesteuert. Auf diese Weise werden sowohl
der Horizontalverstellrahmen 32 als auch der Vertikalverstellrahmen 36 um
den berechneten Verstellbetrag in der berechneten Richtung angetrieben,
um der Verwacklung der fotografischen optischen Achse Z1 entgegenzuwirken
und dadurch das Bild in der Bildebene zu stabilisieren. Die Kamera
kann in diese Betriebsart der Bildstabilisierung gebracht werden,
indem ein Aufnahmemodus-Auswahlschalter 14e (vergl. 5)
eingeschaltet wird. Ist der Schalter 14e ausgeschaltet,
so ist die Bildstabilisierungsfunktion deaktiviert, und es wird
eine normale Aufnahme ausgeführt.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
der Varioobjektivkamera nutzt einen Teil des oben beschriebenen
Bildstabilisierungsmechanismus zur Ausführung der Rückziehoperation, in der die
dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g in
Richtung der außeraxialen
zurückgezogenen
Position Z2 in den Rückziehraum
SP zurückgezogen
wird, wenn das Varioobjektiv 10 aus dem Aufnahmezustand
eingefahren wird. Wie in den 8 bis 11, 13 und 14 gezeigt,
ist der zweite Schrittmotor 70 so montiert, dass sein Körper auf
der Unterseite angeordnet ist. Dabei hat die Antriebswelle 70a,
die vom Körper
des zweiten Schrittmotors 70 nach oben steht, eine Länge, die
größer ist als
der Betrag der Rückziehbewegung
des Vertikalverstellrahmens 36 in Richtung der y-Achse.
Die vertikale Führungsachse 38,
die parallel zur Antriebswelle 70a liegt, ist länger als
die Antriebswelle 70a. Diese Konstruktion ermöglicht es,
den Vertikalverstellrahmen 36 in Richtung der y-Achse weit über einen
vorbestimmten Bewegungsbereich des Vertikalrahmens 36,
der zur Bildstabilisierung, d.h. zum Entgegenwirken einer Bildverwacklung,
erforderlich ist, hinaus zu bewegen. Die dritte Linsengruppe 13e,
das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g, die an
dem Vertikalverstellrahmen 36 gehalten sind, können so
aus einer Position auf der fotografischen optischen Achse Z1 (in
den 11 und 14 gezeigt)
in die außeraxiale
zurückgezogene
Position Z2 (in den 10 und 13 gezeigt)
bewegt werden.
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Die
Steuerschaltung 14a steuert die Position des Vertikalverstellrahmens 36,
indem sie den zweiten Schrittmotor 70 in Abhängigkeit
des Zustands des Varioobjektivs 10 ansteuert. Befindet
sich das Varioobjektiv 10 im Aufnahmezustand (d.h. ist
die Brennweite des Varioobjektivs 10 auf einen Wert zwischen der
Weitwinkelgrenzeinstellung und der Telegrenzeinstellung gesetzt),
so ist die angetriebene Mutter 71 in der Nähe des unteren
Endes der Antriebswelle 70a angeordnet, so dass der Vertikalverstellrahmen 36 (gemeinsam
mit der dritten Linsengruppe 13e, dem Tiefpassfilter 13f und
dem CCD 13g) auf der fotografischen optischen Achse Z1
angeordnet ist. In diesem Aufnahmezustand kann die oben beschriebene
Bildstabilisierung vorgenommen werden, indem der Schrittmotor 70 geeignet
in Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse angetrieben
wird. Diese Bildstabilisierung wird so vorgenommen, dass die dritte Linsengruppe 13e,
das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g auf der
fotografischen optischen Achse Z1 bleiben. Dies bedeutet, dass während der
Bildstabilisierung die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und
das CCD 13g nicht weit aus der fotografischen optischen
Achse Z1 heraus in Richtung der außeraxialen zurückgezogenen
Position Z2 bewegt werden.
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Das
Varioobjektiv 10 gelangt in den in 2 gezeigten
Aufnahmezustand, wenn der Hauptschalter 14d (vergl. 5)
der Kamera eingeschaltet wird. Es gelangt in den in 1 gezeigten
eingefahrenen Zustand, wenn der Hauptschalter 14d ausgeschaltet wird.
Wechselt das Varioobjektiv 10 mit Ausschalten des Hauptschalters 14d aus
dem Aufnahmezustand in den eingefahrenen Zustand, so steuert die
Steuerschaltung 14a den Variomotor MZ so an, dass dieser das
Varioobjektiv 10 einfährt.
Zugleich steuert die Steuerschaltung 14a den zweiten Schrittmotor 70 so an,
dass die angetriebene Mutter 71 nach oben in eine Position
in unmittelbarer Nähe
des oberen Endes der Antriebswelle 70a bewegt wird. Daraufhin hebt
die angetriebene Mutter 71 den Vertikalverstellrahmen 36 entgegen
der Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 an, wodurch der
Vertikalverstellrahmen 36 längs der vertikalen Führungsachse 38 geführt in die
in 1 gezeigte außeraxiale
zurückgezogene
Position bewegt wird. So werden die dritte Linsengruppe 13e,
das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g aus ihrer
Position auf der fotografischen optischen Achse Z1 radial nach außen in die
außeraxiale
zurückgezogene
Position Z2 bewegt.
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Das
Zurückziehen
des Vertikalverstellrahmens 36, d.h. der Betrieb des zweiten
Schrittmotors 70, wird so gesteuert, dass es bei dem Drehwinkel θ3 (vergl. 6 und 7)
abgeschlossen ist, bevor das Varioobjektiv 10 vollständig eingefahren
ist. Anschließend
werden ausgehend von dem Drehwinkel θ3 der Mehrfachgewindering 18 und
der Nockenring 26 rotierend in Richtung der optischen Achse
weiter rückwärts bewegt.
Nachdem der Mehrfachgewindering 18 und der Nockenring 26 ihre
jeweiligen zurückgezogenen
Positionen nach 1 erreicht haben, wird der zylindrische
Teil 25b der zweiten Linsenfassung 25, der die
zweite Linsengruppe 13d hält, in den in dem Gehäuse 11 vorhandenen
Raum zurückgezogen,
der zuvor im aufnahmebereiten Zustand des Varioobjektivs 10 von
dem Vertikalverstellrahmen 36 eingenommen worden ist. Auf
diese Weise kann die Dicke der Aufnahmeoptik in Richtung der optischen Achse
im eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 verringert
werden. Dies bedeutet, dass die Dicke des Varioob jektivs 10 und
damit auch die Dicke der das Varioobjektiv 10 enthaltenden
Kamera verringert werden können.
Der Zeitpunkt für
den Beginn der Rückziehbewegung
des Vertikalverstellrahmens 36 kann innerhalb des Bereichs
zwischen der Weitwinkelgrenzeinstellung und dem in den 6 und 7 gezeigten
Drehwinkel θ3
frei festgelegt werden. In dem folgenden Ausführungsbeispiel wird das Rückziehen
des Vertikalverstellrahmens 36, das von dem zweiten Schrittmotor 70 ausgeführt wird,
so gesteuert, dass es in der Nähe
des Drehwinkels θ2
beginnt, bei dem der Nockenring 26 seinen Betriebszustand zwischen
einem Zustand, in dem er in einer festen Position rotiert, und einem
Zustand, in dem er rotiert und sich dabei vorwärts oder rückwärts bewegt, ändert.
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Wechselt
das Varioobjektiv 10 aus dem in 1 gezeigten
eingefahrenen Zustand in den in 2 gezeigten
Aufnahmezustand, so führt
das Varioobjektiv 10 die oben beschriebenen Schritte in
umgekehrter Reihenfolge aus. Mit Einschalten des Hauptschalters 14d betätigt zunächst die
Steuerschaltung 14a den Variomotor MZ, um mit dem Ausfahren
des Varioobjektivs 10 zu beginnen. In dieser Phase ist
der zweite Schrittmotor 70 noch nicht betätigt worden.
Durch das durch den Variomotor MZ bewirkte Ausfahren wird die zweite
Linsenfassung 25, die die zweite Linsengruppe 13d hält, aus
der in 1 gezeigten am weitesten hinten liegenden Position
vorwärts
bewegt. Diese Vorwärtsbewegung
der zweiten Linsenfassung 25 öffnet den Raum unterhalb des
Vertikalverstellrahmens 36, der in der zurückgezogenen
Position (und oberhalb der fotografischen optischen Achse Z1) angeordnet
ist. Das Ausfahren der zweiten Linsenfassung 25 in eine
Position, in der sie dem Vertikalverstellrahmen 36 in Richtung
der y-Achse nicht überlagert
ist, ist zu dem Zeitpunkt abgeschlossen, zu dem das Varioobjektiv 10 den
in 6 und 7 gezeigten Drehwinkel θ3 erreicht. Ausgehend
von diesem Zustand beginnt die Steuerschaltung 14a damit,
den Schrittmotor 70 so anzusteuern, dass sich die angetriebene
Mutter 71 in eine Position in der Nähe des unteren Endes der Antriebswelle 70a bewegt
und dabei längs
der vertikalen Führungsachse 38 geführt ist.
Gleichzeitig folgt der Vertikalverstellrahmen 36 der angetriebenen
Mutter 71 infolge der Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 nach unten
in eine Position auf der fotografischen optischen Achse Z1, die
in den 11 und 14 gezeigt
ist.
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Wird
der Vertikalverstellrahmen 36, wie in 20 gezeigt,
nach oben in die außeraxiale
zurückgezogene
Position Z2 bewegt, so löst
sich die Begrenzungsfläche 32e,
die an dem Armteil 32b des Horizontalverstellrahmens 32 vorgesehen
ist, von dem Betätigungsstift 40b,
der an dem Horizontalantriebshebel 40 vorgesehen ist. Indem
sich die Begrenzungsfläche 32e von
dem Betätigungsstift 40b löst, wird
der Horizontalverstellrahmen 32 durch die Vorspannkraft
der Vorspannfeder 37 in 20 nach links
bis zu einem Punkt bewegt, in dem der Rahmenteil 32a des
Horizontalverstellrahmens 32 gegen den Begrenzungsrahmen 36a des
Vertikalverstellrahmens 36 anliegt. Wird in diesem Zustand
der Vertikalverstellrahmen 36 nach unten auf die fotografische
optische Achse Z1 bewegt, so kommt die schräge Fläche 32d des Horizontalverstellrahmens 32 in Kontakt
mit dem Betätigungsstift 40b,
wie in 20 durch die gestrichelte Linie
angedeutet ist. Die Fläche 32d ist
so geneigt, dass sie den Betätigungsstift 40b entsprechend
der nach unten gerichteten Bewegung des Vertikalverstellrahmens 36 auf
die Seite der Begrenzungsfläche 32e führt. Wird
der Vertikalverstellrahmen 36 in die Aufnahmeposition nach
unten bewegt, so wird deshalb der Betätigungsstift 40b wieder
in Anlage mit der Begrenzungsfläche 32e gebracht,
wie in 19 gezeigt ist, und der Rahmenteil 32a des
Horizontalverstellrahmens 32 kehrt in seine neutrale Stellung
zwischen den zur Bewegungsbegrenzung bestimmten Begrenzungsrahmen 36a und 36b zurück.
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Wie
aus obiger Beschreibung hervorgeht, wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Vertikalverstellrahmen 36 durch die Antriebskraft des zweiten
Schrittmotors 70 aus der Position auf der fotografischen
optischen Achse Z1 angehoben, um die optische Einheit, die aus der
dritten Linsengruppe 13e, dem Tiefpassfilter 13f und
dem CCD 13g besteht, in die außeraxiale zurückgezogene
Position Z2 (in den Rückziehraum
SP) zu bewegen, wenn das Varioobjektiv in seine eingefahrene Position
gebracht wird. Die zweite Linsengruppe 13d tritt in den
Raum auf der fotografischen optischen Achse Z1 ein, der entsteht,
nachdem die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und
das CCD 13g in die außeraxiale zurückgezogene
Position Z2 bewegt worden sind, wie in 1 gezeigt
ist. Dadurch kann die Dicke des Varioobjektivs in Richtung der fotografischen
optischen Achse Z1 verringert werden. Dies ermöglicht wiederum einen kompakten
Aufbau der das Varioobjektiv 10 enthaltenden Kamera in
deren Nichtaufnahmezustand, selbst wenn diese Kamera einen optischen
Bildstabilisierer enthält.
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Die
Rückziehbewegung
des Vertikalverstellrahmens 36 in die außeraxiale
zurückgezogene
Position Z2 erfolgt über
einen in Richtung der y-Achse wirkenden Linearantriebsmechanismus,
der die vertikale Führungsachse 38,
den zweiten Schrittmotor 70 und die Mutter 71 umfasst.
Dieser in Richtung der y-Achse wirkende Linearantriebsmechanismus
sowie ein in Richtung der x-Achse wirkender Antriebsmechanismus,
der den Horizontalantriebshebel 40, das bewegte Element 43,
die beiden Führungsstangen 44,
das angetriebene Mutterelement 45 sowie den ersten Schrittmotor 46 umfasst,
bilden einen Bildstabilisierungsmechanismus (Bildstabilisierer). Der
Bildstabilisierungsmechanismus und der Rückziehmechanismus nutzen demnach
einige Komponenten gemeinsam, wodurch die Zahl an Elementen, die
für die
einzelnen Mechanismen benötigt
werden, verringert und somit die Größe der Mechanismen reduziert
werden kann.
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Insbesondere
bildet in der in y-Richtung wirkenden Linearantriebsoperation der
zweite Schrittmotor 70 einen gemeinsam genutzten Motor,
der sowohl als Antriebsquelle zum Bewegen der zurückziehbaren
optischen Einheit, die aus der dritten Linsengruppe 13e,
dem Tiefpassfilter 13f und dem CCD 13g besteht,
zwischen der Aufnahmeposition auf der fotografischen optischen Achse
Z1 und der außeraxialen
zurückgezogenen
Position Z2 (Rückziehraum SP)
als auch als Antriebsquelle zum Bewegen der zurückziehbaren optischen Einheit
in Richtung der y-Achse zwecks der Bildstabilisierung dient. Durch diesen
Aufbau können
der Bildstabilisierungsmechanismus und der Rückziehmechanismus deutlich
kleiner ausgebildet werden, als wenn diese beiden Mechanismen unabhängig voneinander
vorgesehen und von separaten Antriebsquellen angetrieben werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt.
So findet dieses Ausführungsbeispiel
Anwendung auf ein Varioobjektiv. Jedoch kann die Erfindung auch
auf eine andere Abbildungsvorrichtung als ein Varioobjektiv angewandt
werden, sofern die Abbildungsvorrichtung zumindest zwischen einem
Aufnahmezustand und einem eingefahrenen Zustand arbeitet und einen
optischen Bildstabilisierer enthält,
der im Aufnahmezustand eine Bildstabilisierung vornimmt.
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In
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird
der zweite Schrittmotor 70 mit der Antriebswelle 70a als
gemeinsame Antriebsquelle sowohl für die Rückziehoperation als auch für die Bildstabilisierung eingesetzt.
Als gemeinsame Antriebsquelle kann jedoch auch ein anderer Antrieb
als eine derartige, mit einer Vorschubspindel oder einer Antriebswelle
arbeitenden Antriebsquelle eingesetzt werden.