DE102005057495A1

DE102005057495A1 - Abbildungsvorrichtung mit einem optischen Bildstabilisierer

Info

Publication number: DE102005057495A1
Application number: DE102005057495A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nomura
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2006-06-08
Also published as: TW200643604A; GB0524533D0; CN1782852B; GB2420864A; TWI377434B; US20060115254A1; US7509040B2; GB2420864B; CN1782852A; JP2006154680A; KR20060061267A

Abstract

Eine Abbildungsvorrichtung umfasst eine Aufnahmeoptik mit einem Bildsensor, der in einer Abbildungsposition der Aufnahmeoptik angeordnet ist, und einen Bildstabilisierer, der eine auf die Aufnahmeoptik einwirkende Schwingung erfasst und den Bildsensor in Abhängigkeit der Richtung und der Größe der Schwingung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Aufnahmeoptik bewegt, um einer Bildverwacklung entgegenzuwirken. Der Bildsensor und eine Linsengruppe, die die am weitesten hinten angeordnete Linsengruppe der Aufnahmeoptik bildet und vor dem Bildsensor angeordnet ist, bilden eine bewegliche Einheit, derart, dass der Bildsensor und diese Linsengruppe von dem Bildstabilisierer als Ganzes bewegt werden.

Description

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.

Es sind Abbildungsvorrichtungen wie Kameras im Gebrauch, die eine Bildstabilisierung oder Varianten davon, wie z.B. das sogenannte Anti-Shake-System, vorsehen, um eine Bildverwacklung auf einer Abbildungsfläche zu vermeiden, wenn Schwingungen wie z.B. eine Handzitterbewegung auf die Abbildungsvorrichtung einwirken. In den vergangenen Jahren haben unter digitalen Kameras, die mit einem CCD- oder CMOS-Bildsensor als Bildaufnahmemedium arbeiten, solche Kameras die technisch vorherrschende Richtung angegeben, die einen optischen Bildstabilisierer aufweisen. Bei dieser Art von digitaler Kamera wird der Bildsensor in einer Ebene senkrecht zur fotografischen optischen Achse bewegt, um einer Bildverwacklung entgegenzuwirken.

In digitalen Kameras muss die Aufnahmeoptik infolge der Eigenschaften des Bildsensors als bildseitig telezentrische Optik ausgebildet sein. Dementsprechend ist die wirksame Öffnung der am weitesten hinten angeordneten Linsengruppe, die sich unmittelbar vor dem Bildsensor befindet, vergleichsweise groß. Wird der Bildsensor in einer Ebene senkrecht zur fotografischen optischen Achse bewegbar ausgeführt, so muss die wirksame Öffnung der am weitesten hinten angeordneten Linsengruppe noch größer sein, wodurch die Größe der Digitalkamera zunimmt.

Außerdem ist der Bildsensor staubdicht ausgebildet, um zu verhindern, dass Staub auf einer Lichtempfangsfläche (Abbildungsfläche) des Bildsensors haften bleibt. Es besteht deshalb der Wunsch nach einer Vereinfachung des Aufbaus der staubdicht ausgebildeten Abbildungsvorrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abbildungsvorrichtung mit einem optischen Bildstabilisierer anzugeben, bei der der Bildsensor in seiner Peripherie einfach aufgebaut ist, um so eine Miniaturisierung der Abbildungsvorrichtung zu erreichen.

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

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

1 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines einfahrbaren Varioobjektivs nach der Erfindung in dessen eingefahrenem Zustand;

2 eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Varioobjektivs in dessen Aufnahmezustand;

3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Varioobjektivs in dessen Weitwinkelgrenzeinstellung;

4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Varioobjektivs in dessen Telegrenzeinstellung;

5 ein Blockdiagramm, das den Aufbau von elektrischen Schaltungen einer Kamera zeigt, die mit dem Varioobjektiv nach den 1 und 2 ausgestattet ist;

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;

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;

8 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht des in den 1 und 2 gezeigten Varioobjektivs;

9 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht von Elementen eines Bildstabilisierungsmechanismus und eines Rückziehmechanismus, die in 8 gezeigt sind;

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;

11 eine perspektivische Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus, die den ausgefahrenen Zustand des CCD-Halters im Aufnahmezustand des Varioobjektivs zeigt;

12 eine perspektivische Rückansicht eines Teils des Bildstabilisierungsmechanismus (in den 10 und 11 von hinten betrachtet);

13 eine Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in dem in 10 gezeigten Zustand (in Richtung der optischen Achse von vorn betrachtet);

14 eine Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in dem in 11 gezeigten Zustand (in Richtung der optischen Achse von vorn betrachtet);

15 eine perspektivische Rückansicht des Varioobjektivs in dessen in 1 gezeigtem eingefahrenen Zustand;

16 eine perspektivische Vorderansicht eines Horizontalverstellrahmens und eines Vertikalverstellrahmens, die den CCD-Halter halten, sowie zugehöriger Elemente;

17 eine Vorderansicht des Horizontalverstellrahmens, des Vertikalverstellrahmens und der zugehörigen Elemente, die in 16 gezeigt sind;

18 eine Rückansicht des Horizontalverstellrahmens, des Vertikalverstellrahmens und der zugehörigen Elemente, die in den 16 und 17 gezeigt sind;

19 eine Querschnittsansicht des CCD-Halters, des Horizontalverstellrahmens, des Vertikalverstellrahmens sowie anderer Elemente längs der in 17 gezeigten Linie D1-D1;

20 eine Vorderansicht der in den 16 und 17 gezeigten Elemente sowie anderer zugehöriger Elemente zur Illustration einer in horizontaler Richtung wirkenden Bildstabilisierung durch Betätigen eines Horizontalantriebshebels;

21 eine Vorderansicht der in 20 gezeigten Elemente zur Illustration einer in vertikaler Richtung wirkenden Bildstabilisierung durch Betätigen eines Vertikalantriebshebels;

22 eine Vorderansicht von Elementen des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus zur Illustration des eingefahrenen Zustandes des CCD-Halters, des Horizontalverstellrahmens und des Vertikalverstellrahmens, die durch Betätigen eines Rückziehhebels eingefahren werden;

23 eine Vorderansicht der in 22 gezeigten Elemente zur Illustration eines Zustandes, in dem der CCD-Halter, der Horizontalverstellrahmen und der Vertikalverstellrahmen in ihre jeweiligen Aufnahmepositionen zurückkehren, wobei der CCD-Halter auf der fotografischen optischen Achse angeordnet wird, wenn der Rückziehhebel von dem Vertikalverstellrahmen gelöst wird, um das Hochhalten des Vertikalverstellrahmens zu beenden;

24 eine Vorderansicht von in 8 gezeigten Elementen, die die Beziehung zwischen dem Horizontalantriebshebel und der Vertikalbewegung des CCD-Halters, des Horizontalverstellrahmens und des Vertikalverstellrahmens zeigt;

25 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Varioobjektivs nach der Erfindung;

26 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht von Elementen des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in dem zweiten Ausführungsbeispiel des Varioobjektivs;

27 eine perspektivische Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in dem zweiten Ausführungsbeispiel des Varioobjektivs zur Illustration des eingefahrenen Zustandes eines CCD-Halters bei eingefahrenem Varioobjektiv;

28 eine perspektivische Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in dem zweiten Ausführungsbeispiel des Varioobjektivs zur Illustration des ausgefahrenen Zustandes des CCD-Halters im Aufnahmezustand des Varioobjektivs;

29 eine perspektivische Rückansicht eines Teils eines in x-Richtung wirkenden Bildstabilisierungsmechanismus (in den 27 und 28 von hinten betrachtet);

30 eine Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in dem in 27 gezeigten Zustand (in Richtung der optischen Achse von vorn betrachtet);

31 eine Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in dem in 28 gezeigten Zustand (in Richtung der optischen Achse von vorn betrachtet); und

32 eine perspektivische Vorderansicht eines Horizontalverstellrahmens und eines Vertikalverstellrahmens, die den CCD-Halter halten, sowie zugehöriger Elemente in dem zweiten Ausführungsbeispiel des Varioobjektivs.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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 (am weitesten hinten angeordnete Linsengruppe) 13e, ein Tiefpassfilter 13f und einen CCD-Bildsensor 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 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.
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).
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).
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 Gewindegängen 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.
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).
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 Geradführungsring 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.
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.
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 Mitnehmerführungsschlitze 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.
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.
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 geöffnet und geschlossen werden, die an der zweiten Linsenfassung 25 gehalten sind (vergl. 5 und 15).
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.
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 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.
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).
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 82 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.
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.
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.
Wie in den 8 und 19 gezeigt, werden die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g von einem CCD-Halter (gemeinsamer 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. 15 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.
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.
Der CCD-Halter 30 wird von einem horizontal bewegten Rahmen (erster Verstellrahmen) 32, im Folgenden als Horizontalverstellrahmen bezeichnet, über drei Einstellschrauben 33 (vergl. 15 und 18) gehalten, die separat um die Mit telachse 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.
Wie in 16 gezeigt, wird der Horizontalverstellrahmen 32 von einem vertikal bewegten Rahmen (zweiter Verstellrahmen) 36, im Folgenden als Vertikalverstellrahmen bezeichnet, so gehalten, dass er gegenüber diesem über eine sich in Richtung der x-Achse erstreckende horizontale Führungsachse 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 17 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.
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 32x1 und 32x2 (vergl. 17), in die die horizontale Führungsachse 35 eingesetzt ist, sind in dem Armteil 32b bzw. dem Federstützvorsprung 32c des Horizontalverstellrahmens 32 ausgebildet. Die horizontalen Durchgangslöcher 32x1 und 32x2 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 32x1 und 32x2 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 17 nach links) vor, in der sich der Federstützvorsprung 32 dem Begrenzungsrahmen 36a annähert.
Vertikale Durchgangslöcher 36y1 und 36y2 (vergl. 16) 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 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.
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 39 befindet sich gestreckt zwischen dem Federeinhakteil 36f und einem Federeinhakteil 11a (vergl. 8 und 15), 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).
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 sind ein Horizontalantriebshebel 40 und ein Vertikalantriebshebel 41 als Elemente eines Antriebsmechanismus vorgesehen, der eine solche Bewe gung des CCD-Halters 30 erreicht. Der Horizontalantriebshebel 40 und der Vertikalantriebshebel 41 sind auf einer Schwenkachse 42 unabhängig voneinander schwenkbar gelagert. Die Schwenkachse 42 ist in dem Gehäuse 11 angeordnet und an diesem so befestigt, dass sie parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 liegt.
Wie in den 9 und 20 gezeigt, ist der Horizontalantriebshebel 40 an seinem unteren Ende auf der Schwenkachse 42 schwenkbar gelagert. 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 43b eines ersten bewegten Elementes 43 an. Das erste bewegte 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 erste 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 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 bewegte 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 erste bewegte 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 erste bewegliche 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 erste bewegliche 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.
Wie in 20 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 20 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 20 im Uhrzeigersinn geschwenkt, so drückt der Betätigungsstift 40b auf die Begrenzungsfläche 32e, wodurch der Horizontalverstellrahmen 32 entgegen der Vorspannkraft der Vorspannfeder 37 in 20 nach rechts bewegt wird. Wird dagegen der Horizontalantriebshebel 40 in 20 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt, so wird der Betätigungsstift 40b in eine von der Begrenzungsfläche 32e weg weisende Richtung bewegt (in 20 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.
Wie in den 9 und 21 gezeigt, ist der Vertikalantriebshebel 41 wie der Horizontalantriebshebel 40 an seinem unteren Ende auf der Schwenkachse 42 schwenkbar gelagert. Auch bildet das obere Ende des Vertikalantriebshebels 41 ein Kraftbeaufschlagungsende 41a. Der Vertikalantriebshebel 41 ist länger als der Horizontalantriebshebel 40, und das Kraftbeaufschlagungsende 41a reicht nach oben bis in eine Position, die höher liegt als die Position des Kraftbeaufschlagungsendes 40a. Der Vertikalantriebshebel 41 hat zwischen der Schwenkachse 42 und dem Kraftbeaufschlagungsende 41a eine schräge Druckfläche 41b, die in 21 nach rechts absteht. Der Vertikalantriebshebel 41 hat oberhalb dieser schrägen Druckfläche 41b einen Federeinhakteil 41c. Wie in 12 gezeigt, liegt das Kraftbeaufschlagungsende 41a gegen eine Nase 50b eines zweiten beweglichen Elementes 50 an. Das zweite bewegliche Element 50 wird von einem Paar paralleler Führungsstangen 51 (51a und 51b) so gehalten, dass es auf diesen in Richtung der x-Achse verschiebbar ist. Eine angetriebene Mutter 52 liegt gegen das zweite bewegliche Element an. Die angetriebene Mutter 52 hat ein Schraubloch 52b und eine Drehbegrenzungsnut 52a, die verschiebbar auf der Führungsstange 51b sitzt. Eine Antriebswelle (Vorschubspindel) 53a eines zweiten Schrittmotors 53 ist in das Schraubloch 52b geschraubt. Wie in den 13 und 14 gezeigt, liegt die angetriebene Mutter 52 von der linken Seite her gegen das zweite bewegliche Element 50 an, wenn man von vorn auf die Kamera blickt. Ein Ende einer Schraubenspannfeder 54 ist an dem Federeinhakteil 41c des Vertikalantriebshebels 41 eingehakt, während das andere Ende der Feder 54 an einem nicht gezeigten Federeinhakteil eingehakt ist, der an der Innenfläche des Gehäuses 11 ausgebildet ist. Die Schraubenspannfeder 54 spannt den Vertikalantriebshebel 41 in eine Richtung vor, in der das zweite bewegliche Element 50 gegen die angetriebene Mutter 52 anliegt, d.h. in den 13, 14 und 21 im Gegenuhrzeigersinn. Wird bei dieser Konstruktion der Schrittmotor 53 angetrieben, so wird die Mutter 52 längs der beiden Führungsstangen 51 bewegt und gleichzeitig das zweite bewegliche Element 50 zusammen mit der Mutter 52 bewegt, wodurch der Vertikalantriebshebel 41 um die Schwenkachse 42 geschwenkt wird. Wird die angetriebene Mutter 52 in den 13 und 14 nach rechts bewegt, so drückt sie entgegen der Vorspannkraft der Schraubenspannfeder 54 in der gleichen Richtung auf das zweite bewegliche Element 50, wodurch der Vertikalantriebshebel 41 in den 13 und 14 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Wird dagegen die angetriebene Mutter 52 in den 13 und 14 nach links bewegt, so wird das zweite bewegliche Element 50 in die gleiche Richtung bewegt, während es infolge der Vorspannkraft der Schraubenspannfeder 54 der nach links gerichteten Bewegung der Mutter 52 folgt, wodurch der Vertikalantriebshebel 41 in den 13 und 14 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt wird.
Wie in 21 gezeigt, kann die schräge Druckfläche 41b des Vertikalantriebshebels 41 in Kontakt mit einem druckbeaufschlagten Stift 36g kommen, der von dem oberen Lagerabschnitt 36d des Vertikalverstellrahmens 36 nach vorn absteht. Da der Vertikalverstellrahmen 36 durch die Vorspannfeder 39 in 21 nach unten vorgespannt wird, bleibt der druckbeaufschlagte Stift 36g stets in Kontakt mit der schrägen Druckfläche 41b. Schwenkt der Vertikalantriebshebel 41, so ändert sich der Anlagewinkel der druckbeaufschlagenden schrägen Druckfläche 41b relativ zu dem druckbeaufschlagten Stift 36g, wodurch sich der Vertikalverstellrahmen 36 längs der Vertikalführungsachse 38 bewegt. Wird der Vertikalantriebshebel 41 in 21 im Uhrzeigersinn geschwenkt, so drückt die schräge Druckfläche 41b den Stift 36g in 21 nach oben, wodurch der Vertikalverstellrahmen 36 entgegen der Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 nach oben bewegt wird. Wird dagegen der Vertikalantriebshebel 41 in 21 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt, so wird der Anlagepunkt auf der schrägen Druckfläche 41b relativ zu dem druckbeaufschlagten Stift 36g abgesenkt, wodurch sich der Vertikalverstellrahmen 36 infolge der Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 nach unten bewegt.
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 53 vorwärts oder rückwärts angetrieben wird.
Das erste bewegliche Element 43 hat einen Plattenabschnitt 43a. Entsprechend hat das zweite bewegliche Element 50 einen Plattenabschnitt 50a. Die Anfangsposition des Horizontalverstellrahmens 32 kann von einem Fotosensor 55 mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, die nach den 8, 10 und 11 voneinander beabstandet sind, erfasst werden, wenn der Plattenabschnitt 43a zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger des Fotosensors 55 vorbei läuft. Der Plattenabschnitt 43a und der Fotosensor 55 bilden einen Lichtunterbrecher. Entsprechend kann die Anfangsposition des Vertikalverstellrahmens 36 von einem Fotosensor 56 mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, die nach den 8, 10 und 11 voneinander beabstandet sind, erfasst werden, wenn der Plattenabschnitt 50a zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger des Fotosensors 56 vorbeiläuft. Der Plattenabschnitt 50a und der Fotosensor 56 bilden einen Lichtunterbrecher. Die beiden Fotosensoren 55 und 56 sind in zwei Befestigungslöchern 15a1 und 15a2 (vergl. 8) befestigt, die an einer Stirnwand des Gehäuses 11 ausgebildet sind und in denen die beiden Fotosensoren 55 und 56 gehalten sind.
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 53), um der Kameraverwacklung entgegenzuwirken. Anschließend werden der erste Schrittmotor 46 und der zweite Schrittmotor 53 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.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Varioobjektivkamera nutzt einen Teil des oben beschriebenen Bildstabilisierungsmechanismus, um das radiale Zurückziehen der dritten Linsengruppe 13a, des Tiefpassfilters 13f und des CCDs 13g in Richtung der außeraxialen zurückgezogenen Position Z2 in den Rückziehraum SP vorzunehmen, wenn das Varioobjektiv 10 aus dem Aufnahmezustand eingefahren wird. Wie in den 22 und 23 gezeigt, ist unterhalb des Vertikalverstellrahmens 36 ein Rückziehhebel 60 vorgesehen. Der Rückziehhebel 60 ist auf einer Schwenkachse 60a gelagert und um diese schwenkbar. Ein Zahnrad 61 ist dem Rückziehhebel 60 benachbart montiert und koaxial auf der Schwenkachse 60a angeordnet, so dass es auf der Schwenkachse 60a drehbar ist. Eine Drehkraft wird über zwei Zwischenzahnräder 62 und 63 von einem Koppelzahnrad 64 auf das koaxiale Zahnrad 61 übertragen. Die Schwenkachse 60a, die als Drehachse für den Rückziehhebel 60 und das koaxiale Zahnrad 61 dient, die Drehachsen der Zwischenzahnräder 62 und 63 sowie die Drehachse des Koppelzahnrads 64 sind jeweils parallel zur Drehmittelachse Z0 (und zur fotografischen optischen Achse Z1).
Wie in den 9, 22 und 23 gezeigt, hat der Rückziehhebel 60 in der Nähe der Schwenkachse 60a einen Drehübertragungsvorsprung 60b, der einen sektorförmigen Querschnitt hat und in Richtung der optischen Achse nach vorn absteht. Das koaxiale Zahnrad 61 hat an seinem hinteren Ende einen Drehübertragungsvorsprung 61a, der in Richtung der optischen Achse nach hinten absteht, den gleichen Durchmesser wie der Drehübertragungsvorsprung 60b hat und koaxial zur Schwenkachse 60a angeordnet ist. Der Drehübertragungsvorsprung 60b und der Drehübertragungsvorsprung 61a haben also den gleichen Durchmesser und sind so auf der Schwenkachse 60a angeordnet, dass sie in Umfangsrichtung in ein Eingriff miteinander bringbar sind. Das koaxiale Zahnrad 61 überträgt seine Drehbewegung auf den Rückziehhebel 60, indem der Drehübertragungsvorsprung 61a in Eingriff mit dem Drehübertragungsvorsprung 60b des Rückziehhebels 60 gebracht wird. Dreht sich das koaxiale Zahnrad 61 in eine Richtung, in der sich der Drehübertragungsvorsprung 61a von dem Drehübertragungsvorsprung 60b löst, so wird die Drehkraft des koaxialen Zahnrads 61 nicht auf den Rückziehhebel 60 übertragen. Der Rückziehhebel 60 ist durch eine Torsionsfeder 60c in eine Drehrichtung vorgespannt, die in den 22 und 23 dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt ist. Das Gehäuse 11 enthält einen Anschlagvorsprung 65 (vergl. 13, 14, 22 und 23), der die Grenze für die Drehbewegung des Rückziehhebels 60 in Vorspannrichtung der Torsionsfeder 60c festlegt. So kommt der Rückziehhebel 60 in Kontakt mit dem Anschlagvorsprung 65, wie in 23 gezeigt ist, wenn er entsprechend den 22 und 23 vollständig im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt wird.
Der Vertikalverstellrahmen 36 hat an seiner Unterseite eine Anschlagfläche 66, die aus einer bogenförmigen Fläche 66a und einer Leit- oder Führungsfläche 66b besteht. Die Fläche 66a hat eine Bogenform, die einem Schwenkbogen um die Schwenkachse 60a des Rückziehhebels 60 entspricht. Die Leitfläche 66b ist als ebene, schräge Fläche ausgebildet. Der tiefste Punkt der Leitfläche 66b befindet sich im Übergangsbereich zu der bogenförmigen Fläche 66a. Die Leitfläche 66b steigt mit zunehmendem Abstand von der bogenförmigen Fläche 66a (d.h. in den 22 und 23 in Annäherung an die linke Seitenfläche des Vertikalverstellrahmens 36) allmählich an.
Das Koppelzahnrad 64 hat einen Zahnradteil 64a und einen Drehbegrenzungsteil 64b, die in axialer Richtung des Koppelzahnrads 64 in verschiedenen Positionen, d.h. versetzt zueinander angeordnet sind. Der Drehbegrenzungsteil 64b ist im Querschnitt nicht-kreisförmig (D-förmig) und umfasst einen durchmessergroßen zylindrischen Abschnitt 64b1 und einen ebenen Abschnitt 64b2. Der durchmessergroße zylindrische Abschnitt 64b1 weist eine unvollständige zylindrische Form mit einem Durchmesser auf, der größer als der des Zahnradteils 64a ist. Der ebene Abschnitt 64b2 ist an dem Drehbegrenzungsteil 64b derart ausgebildet, dass ein Teil des durchmessergroßen zylindrischen Abschnitts 64b1 abgeschnitten scheint, um so eine nahezu ebene Form auszubilden. In dem Bereich, in dem der ebene Abschnitt 64b2 ausgebildet ist, stehen die Spitzen der Zähne des Zahnradteils 64a radial von dem Drehbegrenzungsteil 64b nach außen ab. Der ebene Abschnitt 64b2 ist als ebene Fläche ausgebildet, der eine gerade Linie parallel zur Drehachse des Koppelzahnrads 64 enthält.
Das Koppelzahnrad 64 ist so angeordnet, dass es der Außenfläche des Mehrfachgewinderings 18 zugewandt ist. Das Stirnrad 18c ist in Abhängigkeit der axialen Position (und der Art der Bewegung) des Mehrfachgewinderings 18 in Richtung der optischen Achse entweder dem Zahnradteil 64a des Koppelzahnrads 64 (in dem in den 11 und 14 gezeigten Zustand) oder dem Drehbegrenzungsteil 64b (in dem in den 10 und 13 gezeigten Zustand) zugewandt. Rotiert der Mehrfachgewindering 18 in oben beschriebener Weise in einer festen Position, so befindet sich das Stirnrad 18a in Eingriff mit dem Zahnradteil 64a. Bewegt sich der Mehrfachgewindering 18 aus dem Zustand, in dem er in einer festen Position rotiert, in Einfahrrichtung, so löst sich das Stirnrad 18c von dem Koppelzahnrad 64 und wendet sich dem Drehbegrenzungsteil 64b zu, so dass die Übertragung der Drehbewegung des Mehrfachgewinderings 18 auf das Koppelzahnrad 64 gestoppt wird.
Die Funktionsweise des Rückziehhebels 60 wird im Folgenden im Detail beschrieben. 23 zeigt Elemente des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in einem Zustand, in dem das Varioobjektiv 10 in die Weitwinkelgrenzeinstellung gebracht ist. In diesem Zustand sind die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g auf der fotografischen optischen Achse Z1 angeordnet (vergl. die obere Hälfte des Varioobjektivs 10 in 2). Außerdem befindet sich der Mehrfachgewindering 18 in einem Zustand, in dem er nur an einer in Richtung der optischen Achse festen Position rotieren kann (vergl. 6), während sich der Zahnradteil 64a des Koppelzahnrads 64 in Eingriff mit dem Stirnrad 18c des Mehrfachgewinderings 18 befindet. Rotiert der Mehrfachgewindering 18 aus der Weitwinkelgrenzeinstellung in Einfahrrichtung, so rotiert das koaxiale Zahnrad 61 über das Koppelzahnrad 64 und die Zwischenzahnräder 62 und 63 in 23 im Uhrzeigersinn. Da der Drehübertragungsvorsprung 61a und der Drehübertragungsvorsprung 60b, wie in 23 gezeigt, in der Weitwin kelgrenzeinstellung des Varioobjektivs 10 geringfügig voneinander beabstandet sind, wird für einen kurzen Zeitabschnitt nach Beginn der Drehbewegung des koaxialen Zahnrads 61 keine Drehkraft von dem Zahnrad 61 auf den Rückziehhebel 60 übertragen. Dementsprechend wird der Rückziehhebel 60 in der in 23 gezeigten Stellung gehalten, in der er sich infolge der Vorspannkraft der Torsionsfeder 60c in Kontakt mit dem Anschlagvorsprung 65 befindet. Kommt anschließend der Drehübertragungsvorsprung 61a in Kontakt mit dem Drehübertragungsvorsprung 60b und drückt auf letzteren, so beginnt der Rückziehhebel 60 entgegen der Vorspannkraft der Torsionsfeder 60c in 23 im Uhrzeigersinn zu rotieren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Zeitpunkt, zu dem der Rückziehhebel 60 zu schwenken beginnt, im Wesentlichen der Winkelposition θ2, in der der Nockenring 26 beginnt, aus dem Zustand, in dem er in einer festen Position rotiert (vergl. 6), in Richtung der optischen Achse einzufahren.
Dreht sich der Rückziehhebel 60 aus der in 23 gezeigten Winkelstellung im Uhrzeigersinn, so kommt das freie Ende des Rückziehhebels 60, das ein Kraftbeaufschlagungsende 60d bildet, in Kontakt mit der Leitfläche 66b der Anschlagfläche 66 des Vertikalverstellrahmens 36. Ein weiteres Schwenken des Rückziehhebels 60 im Uhrzeigersinn führt dazu, dass der Rückziehhebel 60 den Vertikalverstellrahmen 36 entsprechend der Neigungsfläche der Leitfläche 66b anhebt, wodurch der Vertikalverstellrahmen 36 in dem Gehäuse 11 längs der vertikalen Führungsachse 38 nach oben bewegt wird.
Rotiert der Mehrfachgewindering 18 in Einfahrrichtung, so endet zu dem Zeitpunkt, zu dem die Winkelstellung den in 6 gezeigten Winkel θ1 übersteigt, die Drehbewegung des Mehrfachgewinderings 18 in einer in Richtung der optischen Achse festen Position, und der Mehrfachgewindering 18 beginnt, sich rotierend in Richtung der optischen Achse nach hinten zu bewegen. Daraufhin löst sich das Stirnrad 18c des Mehrfachgewinderings 18 von dem Zahnradteil 64a des Koppelzahnrads 64 und wendet sich dem ebenen Abschnitt 64b2 des Drehbegrenzungsteils 64b zu. Da das Stirnrad 18c und der Zahnradteil 64a jeweils eine vorbestimmte Länge in Richtung der optischen Achse haben, wird der Eingriff zwischen dem Stirnrad 18c und dem Zahnradteil 64a nicht sofort gelöst, unmittelbar nach dem in der Winkelstellung θ1 der Wechsel aus dem Zustand, in dem der Mehrfachgewindering 18 in einer festen Position rotiert, auf den Zustand stattgefunden hat, in dem der Mehrfachgewindering rotiert und zugleich einfährt. Vielmehr löst sich der Eingriff in einer Winkelstellung θ3, in der der Mehrfachgewindering 18 um einen geringen Bewegungsbetrag weiter in Einfahrrichtung eingefahren ist. Indem sich das Stirnrad 18c in dieser Weise von dem Zahnradteil 64a löst, wird die Drehkraft des Mehrfachgewinderings 18 nicht länger auf das Koppelzahnrad 64 übertragen, so dass die aufwärts gerichtete Schwenkbewegung des Rückziehhebels 60 beendet wird. Die 15 und 22 zeigen den Rückziehhebel 60 in einem Zustand, in dem dessen aufwärts gerichtete Drehbewegung beendet ist. Wie aus 22 hervorgeht, befindet sich das Kraftbeaufschlagungsende 60d des Rückziehhebels 60 in Kontakt mit der bogenförmigen Fläche 66a, nachdem es an dem Übergang zwischen der bogenförmigen Fläche 66a und der Leitfläche 66b vorbei gelaufen ist. In diesem Zustand ist der Vertikalverstellrahmen 36, der von dem Rückziehhebel 60 angehoben worden ist, in den im Gehäuse 11 vorgesehenen Rückziehraum SP hineinbewegt worden, wie in 1 gezeigt.
Das Einfahren des Varioobjektivs 10 ist in der Winkelposition θ3, in der die nach oben gerichtete Rückziehbewegung des Vertikalverstellrahmens 36 beendet ist, nicht abgeschlossen; so bewegen sich der Mehrfachgewindering 18 und der Nockenring 26 rotierend weiter rückwärts in Richtung der optischen Achse. Erreichen der Mehrfachgewindering 18 und der Nockenring 26 ihre jeweiligen eingefahrenen Positionen, wie in 1 gezeigt ist, so wird der zylindrische Teil 25b der zweiten Linsenfassung 25, der die zweite Linsengruppe 13d hält, in den in dem Gehäuse 11 vorhandenen Raum eingefahren, der zuvor von dem Vertikalverstellrahmen 36 im aufnahmebereiten Zustand des Varioobjektivs 10 eingenommen worden ist. Auf diese Weise kann die in Richtung der optischen Achse bemessene Dicke der Aufnahmeoptik im eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 reduziert werden, wodurch wiederum die Dicke des Varioobjektivs 10 sowie die Dicke einer das Varioobjektiv 10 enthaltenden Kamera verringert werden können.
Nachdem in dem oben beschriebenen Einfahrvorgang des Varioobjektivs 10 letzteres in die Winkelstellung θ3 eingefahren ist, in der der Eingriff zwischen dem Zahnradteil 64a des Koppelzahnrads 64 und des Stirnrads 18c des Mehrfachgewinderings 18 gelöst ist, ist das Stirnrad 18c dem ebenen Abschnitt 64b2 des Drehbegrenzungsteils 64b zugewandt. In diesem Zustand, in dem das Stirnrad 18c dem ebenen Abschnitt 64b2 zugewandt ist, befindet sich letzterer in unmittelbarer Nähe des Zahnkopfes (äußerste Peripherie/Kopfkreis) des Stirnrads 18c. Bei einem Versuch, das Koppelzahnrad 64 zu drehen, stößt der ebene Abschnitt 64b2 gegen die äußere Peripherie, d.h. den Kopfkreis des Stirnrads 18c, so dass das Koppelzahnrad 64 am Rotieren gehindert ist (vergl. 10 und 13). Auf diese Weise wird verhindert, dass sich das Koppelzahnrad 64 im eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 unbeabsichtigt dreht. So kann der Rückziehhebel 60 sicher in seiner oberen Schwenkstellung verriegelt werden. Obgleich in dem in 22 gezeigten eingefahrenen Zustand der Rückziehhebel 60 durch die Torsionsfeder 60c im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt ist, ist er deshalb daran gehindert, dass er durch den Zahnradsatz, der aus dem koaxialen Zahnrad 61, den beiden Zwischenzahnrädern 62 und 63 und dem Koppelzahnrad 64 besteht, im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Der körperliche Anschlag zwischen dem ebenen Abschnitt 64b2 des Koppelzahnrads 64 und dem Stirnrad 18c realisiert gleichsam eine Schwenkbegrenzungsvorrichtung, die die Schwenkbewegung des Rückziehhebels 60 begrenzt. Der Rückziehhebel 60 kann so ohne einen komplizierten Sperrmechanismus zuverlässig in einem Haltezustand gehalten werden.
In einem Zustand, in dem der Vertikalverstellrahmen 36 vollständig aus dem geradlinigen Einfahrweg der ersten und der zweiten Linsengruppe 13a und 13d radial nach oben zurückgezogen ist, liegt das Kraftbeaufschlagungsende 60d des Rückziehhebels 60 gegen die bogenförmige Fläche 66a an, deren Mitte auf der Achslinie der Schwenkachse 60a des Rückziehhebels 60 liegt. Selbst wenn der Winkel des Rückziehhebels 60 verändert wird, ändert sich deshalb die vertikale Position des Vertikalverstellrahmens 36 nicht und bleibt konstant gehalten, so lange das Kraftbeaufschlagungsende 60d gegen die bogenförmige Fläche 66a anliegt.
Vorstehend wurde die Funktionsweise des Rückziehmechanismus ausgehend von der Weitwinkelgrenzeinstellung bis in die eingefahrene Stellung beschrieben. In dem Variobereich ausgehend von der Weitwinkelgrenzeinstellung bis in die Telegrenzeinstellung bleibt das Stirnrad 18c des Mehrfachgewinderings 18, das in einer festen Position rotiert, in Eingriff mit dem Zahnradteil 64a des Koppelzahnrads 64, so dass das Koppelzahnrad 64 entsprechend der Drehbewegung des Mehrfachgewinderings 18 rotiert. Wird jedoch der Mehrfachgewindering 18 ausgehend von der in 23 gezeigten Weitwinkelgrenzeinstellung in die Telegrenzeinstellung bewegt, so wird das koaxiale Zahnrad 61 in 23 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, d.h. in eine Richtung, in der der Drehübertragungsvorsprung 61a von dem Drehübertragungsvorsprung 60b weg bewegt wird. In dem Variobereich, der von der Weitwinkelgrenzeinstellung bis in die Telegrenzeinstellung reicht, wird deshalb keine Drehkraft auf den Rückziehhebel 60 übertragen, so dass letzterer in der in 23 gezeigten Winkelstellung gehalten wird. Auf diese Weise kann der Schwenkbereich des Rückziehhebels 60 minimiert werden, wodurch eine Vergrößerung des Varioobjektivtubus vermieden wird.
Wird der Vertikalverstellrahmen 36, wie in 24 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 24 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 24 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 20 gezeigt ist, und der Rahmenteil 32a des Horizontalverstellrahmens 32 kehrt in seine neutrale Stellung zwi schen den zur Bewegungsbegrenzung bestimmten Begrenzungsrahmen 36a und 36b zurück.
Die 25 bis 32 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des Varioobjektivs. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind der Vertikalantriebshebel 41 und der zweite Schrittmotor 53 als Antriebsvorrichtung vorgesehen, die den Vertikalverstellrahmen 36 antreibt. Ferner ist in dem ersten Ausführungsbeispiel der Rückziehhebel 60 als eine weitere Antriebsvorrichtung vorgesehen, die dem Zurückziehen dient. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Schrittmotor 70 vorgesehen, der auch dazu dient, die vorstehend genannten Antriebsvorrichtungen zu bilden. Das zweite Ausführungsbeispiel ist deshalb nicht mit Elementen versehen, die dem Vertikalantriebshebel 41, dem zweiten beweglichen Element 50, den beiden Führungsstangen 51, der angetriebenen Mutter 52, dem zweiten Schrittmotor 53 und der Schraubenspannfeder 54 entsprechen (vergl. 29). In den 25 bis 32 sind Elemente und Teile, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit den in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszeichen versehen. Auf eine detaillierte Beschreibung dieser Elemente und Teile wird im Folgenden verzichtet.
Wie in den 27, 28, 30 und 31 gezeigt, ist der zweite Schrittmotor 70 in der Nähe der vertikalen Führungsachse 38 montiert und mit einer Antriebswelle (Vorschubspindel) 70a versehen, die parallel zur vertikalen Führungsachse 38 liegt. Eine angetriebene Mutter 71 befindet sich in Schraubeingriff mit der Antriebswelle 70a. Wie in 26 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 27, 28, 30 und 31 gezeigt, befindet sich die angetriebene Mutter 71 in Kontakt mit der Unterseite eines Vertikalverstellrahmens (zweiter Verstellrahmen) 136 (der dem Vertikalverstellrahmen 36 in dem ersten Ausführungsbeispiel des Varioobjektivs entspricht). Wird bei dieser Konstruktion der zweite Schrittmotor 70 angetrieben, so wird die Mutter 71 längs der vertikalen Führungsachse 38 bewegt, wodurch wiederum der Vertikalverstellrahmen 136 längs der vertikalen Führungsachse 38 bewegt wird. Wird die Mutter 71 nach oben bewegt, so drückt sie einen unteren Lagerabschnitt 136e des Vertikalverstellrahmens 136 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 136 durch die Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 zusammen mit der Mutter 71 nach unten bewegt.
Der CCD-Halter 30 wird von einem Horizontalverstellrahmen (erster Verstellrahmen) 132 gehalten, der dem Horizontalverstellrahmen 32 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Der Horizontalverstellrahmen 132 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 136e nach unten reicht. Außerdem hat der Vertikalverstellrahmen 136 am Ende des unteren Lagerabschnitts 136e einen Plattenteil 36s. Wie in den 27 und 28 gezeigt, sind in dem Gehäuse 11 zwei Fotosensoren 155 und 156 montiert, die jeweils einen Lichtsender und einen Lichtempfänger aufweisen, die voneinander beabstandet sind. Die Anfangsposition des Horizontalverstellrahmens 132 kann von dem Fotosensor 155 erfasst werden, wenn der Plattenteil 32f zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger des Fotosensors 155 vorbeiläuft. Der Plattenteil 32f und der Fotosensor 155 bilden einen Lichtunterbrecher. Entsprechend kann die Anfangsposition des Vertikalverstellrahmens 136 von dem Fotosensor 156 erfasst werden, wenn der Plattenteil 36s zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger des Fotosensors 156 vorbeiläuft. Der Plattenteil 36s und der Fotosensor 156 bilden einen Lichtunterbrecher.
Der zweite Schrittmotor 70 bewegt den Vertikalverstellrahmen 136 im Aufnahmezustand des Varioobjektivs 10 zwischen der Weitwinkelgrenzeinstellung und der Telegrenzeinstellung innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs (Bewegungsbereich, der einer Kameraverwacklung entgegenwirkt), in dem die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g nicht von der fotografischen optischen Achse Z1 abweichen. In diesem Aufnahmezustand ist die angetriebene Mutter 71 in der Nähe des unteren Endes der Antriebswelle 70a angeordnet (vergl. 28 und 31). Wird dann mit Ausschalten des Hauptschalters 14d das Varioobjektiv 10 eingefahren, so bewegt der zweite Schrittmotor 70 die Mutter 71 nach oben in die unmittelbare Nähe des oberen Endes der Antriebswelle 70a, um den Vertikalverstellrahmen 136 in die außeraxiale zurückgezogene Position Z2 zu bewegen (vergl. 27 und 30). Die Antriebswelle 70a dient als Vorschubspindel, die sich parallel zur vertikalen Führungsachse 38 erstreckt und so im Stande ist, den Vertikalverstellrahmen 136 aus der fotografischen optischen Achse Z1 in die außeraxiale radial zurückgezogene Position Z2 zu bewegen. Die Antriebswelle 70a hat eine axiale Länge, die größer ist als der in Richtung der y-Achse gemessene Abstand zwischen der fotografischen optischen Achse Z1 und der außeraxialen zurückgezogenen Position Z2.
Der Betrag der Rückziehbewegung des Vertikalverstellrahmens 136 in Richtung der y-Achse kann bestimmt werden, indem die Antriebsimpulse des zweiten Schrittmotors 70 aus der Anfangsposition des Vertikalverstellrahmens 136 gezählt werden, die von dem Lichtunterbrecher erfasst werden, der aus dem Plattenteil 36s und dem Fotosensor 156 besteht. Der zweite Schrittmotor 70 wird angehalten, wenn die Zahl der Antriebsimpulse des zweiten Schrittmotors 70 eine vorbestimmte Impulszahl erreicht. Auf diese Weise wird der Vertikalverstellrahmen 136 radial in dem in dem Gehäuse 11 vorgesehenen Rückziehraum SP (vergl. 1 und 2) zurückgezogen. Der Zeitpunkt, zu dem das radiale Zurückziehen des Vertikalverstellrahmens 136 begonnen wird, sowie der Zeitpunkt, zu dem dieses Zurückziehen beendet wird, können frei eingestellt werden. Ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel kann der Schrittmotor 70 beispielsweise so gesteuert werden, dass die Rückziehoperation des Varioobjektivs 10 in der Winkelposition θ2 beginnt und in der Winkelposition θ3 beendet wird.
In dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel des Varioobjektivs sind die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g als Einheit an dem gemeinsamen CCD-Halter 30 gehalten, so dass sie sowohl in der Bildstabili sierung als auch in der Rückziehoperation, in der die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g radial in den in dem Gehäuse 11 vorhandenen Rückziehraum SP zurückgezogen werden (entsprechend in der entgegengesetzten Operation, in der die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g aus dem Rückziehraum SP in eine Position auf der fotografischen optischen Achse Z1 bewegt werden), gemeinsam bewegt werden.
Die dritte Linsengruppe 13e ist die am weitesten hinten, d.h. bildseitig angeordnete Linsengruppe der Aufnahmeoptik und ist unmittelbar vor der oben genannten Einheit angeordnet, die die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g enthält. Die Konstruktion des Varioobjektivs 10, die es erlaubt, die dritte Linsengruppe 13e (als am weitesten hinten angeordnete Linsengruppe) und das CCD 13g als integral oder einstückig, d.h. als Ganzes, anzutreiben, ermöglicht es, die Aufnahmeoptik des Varioobjektivs 10 als bildseitig telezentrisches System auszubilden, in dem der Hauptstrahl parallel zur optischen Linsenachse auf der Bildseite (d.h. auf der Seite des CCDs 13g) verläuft, ohne dass die wirksame Öffnung der dritten Linsengruppe 13e vergrößert werden muss.
Würde entgegen den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Bildstabilisierung die dritte Linsengruppe 13e nicht bewegt und lediglich das CCD 13g senkrecht zur fotografischen optischen Achse Z1 bewegt, so müsste die wirksame Öffnung der dritten Linsengruppe 13e vergrößert werden, da die gesamte Lichtempfangsfläche des CCDs 13g und die Austrittsfläche der dritten Linsengruppe 13e auch während der Bewegung des CCDs 13g einander zugewandt bleiben müssen. Demgegenüber muss in den beschriebenen Ausführungsbeispielen des Varioobjektivs die wirksame Öffnung der dritten Linsengruppe 13e nicht vergrößert werden, da die dritte Linsengruppe 13e und das CCD 13g eine einzige Einheit bilden und so als Ganzes, d.h. einstückig oder integral, bewegbar sind, so dass sich ihre Anordnung zueinander nicht ändert.
Wechselt das Varioobjektiv 10 aus dem in 2 gezeigten Aufnahmezustand in den in 1 gezeigten eingefahrenen Zustand, so wird der Vertikalverstellrahmen 36 unter Verwendung eines Teils des Bildstabilisierungsmechanismus, nämlich der vertikalen Führungsachse 38, in den in dem Gehäuse 11 vorhandenen Rückziehraum SP zurückgezogen. Beim Zurückziehen des Vertikalverstellrahmens 36 werden die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g, die von dem CCD-Halter 30 als Einheit (zurückziehbare optische Einheit) gehalten werden, gemeinsam als integraler Körper, d.h. einstückig bewegt. Der Raum, der auf der fotografischen optischen Achse Z1 entsteht, indem die vorstehend genannte optische Einheit aus der fotografischen optischen Achse Z1 zurückgezogen wird, ist größer als in dem Fall, in dem nur das CCD 13g aus der fotografischen optischen Achse Z1 zurückgezogen wird. Dadurch können ein oder mehrere andere Elemente, wie z.B. die zweite Linsengruppe 13d, raumsparend in dem auf der fotografischen optischen Achse Z1 freigewordenen Raum angeordnet werden (vergl. 1).
Der CCD-Halter 30 ist in seiner Gesamtheit unter Verwendung des Dichtelementes oder Gehäuses 30b und des Tiefpassfilters 13f staubdicht eingeschlossen, so dass verhindert wird, dass Staub an der Lichtempfangsfläche des Bildsensors 13g haften bleibt. Der CCD-Halter 30 wird in seiner Gesamtheit unter Beibehaltung seines staubdichten Aufbaus sowohl bei der Bildstabilisierung als auch beim radialen Zurückziehen bewegt. Die Staubdichtheit des CCD-Halters 30 wird deshalb nicht beeinträchtigt, wenn das CCD 13g bewegt wird. Dadurch ist eine hohe optische Leistung gewährleistet.
Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene erste und zweite Ausführungsbeispiel beschränkt. So finden die beschriebenen Ausführungsbeispiele Anwendung auf ein Varioobjektiv. Die Erfindung ist jedoch auch auf eine andere Abbildungsvorrichtung als ein Varioobjektiv anwendbar.

Claims

Abbildungsvorrichtung, umfassend: eine Aufnahmeoptik mit einem Bildsensor (13g), der in einer Abbildungsposition der Aufnahmeoptik angeordnet ist; und einen Bildstabilisierer, der eine auf die Aufnahmeoptik einwirkende Schwingung erfasst und den Bildsensor (13g) in Abhängigkeit der Richtung und der Größe der Schwingung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (Z1) der Aufnahmeoptik bewegt, um einer Bildverwacklung entgegenzuwirken, wobei der Bildsensor und eine Linsengruppe (13e), die die am weitesten hinten angeordnete Linsengruppe der Aufnahmeoptik bildet und vor dem Bildsensor angeordnet ist, eine bewegliche Einheit derart bilden, dass der Bildsensor und diese Linsengruppe von dem Bildstabilisierer als Ganzes bewegt werden.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die am weitesten hinten angeordnete Linsengruppe und der Bildsensor staubfest an einem gemeinsamen Halter (30) derart gehalten sind, dass zwischen dieser Linsengruppe und dem Bildsensor ein staubfester Raum ausgebildet ist, in dem eine Lichtempfangsfläche des Bildsensors angeordnet ist.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Aufnahmeoptik ein Tiefpassfilter (13f) enthält, das in dem gemeinsamen Halter zwischen der am weitesten hinten angeordnete Linsengruppe und dem Bildsensor angeordnet ist.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend: einen ersten Verstellrahmen (32, 132), der den gemeinsamen Halter hält und in der zur optischen Achse senkrechten Ebene in einer ersten Richtung geradlinig bewegbar ist; und einen zweiten Verstellrahmen (36, 136), der den ersten Verstellrahmen hält und in der zur optischen Achse senkrechten Ebene in einer zweiten Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung liegt, geradlinig bewegbar ist.
Abbildungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Rückziehvorrichtung, die die bewegliche Einheit längs einer zur optischen Achse senkrechten Richtung über einen für eine Bildstabilisierung vorbestimmten Bewegungsbereich hinaus in eine radial zurückgezogene Position bewegt, in der die bewegliche Einheit aus der optischen Achse radial zurückgezogen ist, wenn die Abbildungsvorrichtung aus einem Aufnahmezustand in einen Nichtaufnahmezustand wechselt.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der, wenn die bewegliche Einheit in der radial zurückgezogenen Position angeordnet ist, ein anderes optisches Element (13d) der Aufnahmeoptik in einen Raum eintritt, in dem sich die bewegliche Einheit befindet, wenn diese im Aufnahmezustand in einer Aufnahmeposition auf der optischen Achse angeordnet ist.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der das andere optische Element im Aufnahmezustand vor der beweglichen Einheit auf der optischen Achse angeordnet ist.
Abbildungsvorrichtung, umfassend: eine Aufnahmeoptik mit einem Bildsensor (13g), der hinter einer Linsengruppe angeordnet ist, die die am weitesten hinten angeordnete Linsengruppe der Aufnahmeoptik bildet, wobei diese Linsengruppe und der Bildsensor eine bewegliche Einheit derart bilden, dass der Bildsensor und die Linsengruppe als Ganzes in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (Z1) der Aufnahmeoptik bewegbar sind; eine Erfassungsvorrichtung (57) zum Erfassen einer auf die Aufnahmeoptik einwirkenden Schwingung; und eine Antriebsvorrichtung (46, 53, 70), die die bewegliche Einheit in Abhängigkeit der Richtung und der Größe der erfassten Schwingung in der genannten Ebene bewegt, um einer Bildverwacklung entgegenzuwirken.