DE102010017707A1 - Manueller Fokussiermechanismus eines Abbildungsgeräts und Abbildungsgerät - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen manuellen Fokussiermechanismus eines Abbildungsgeräts, ferner betrifft sie ein solches Abbildungsgerät.
- Bei einem manuellen Fokussiermechanismus eines Abbildungsgeräts (z. B. einer Kamera) wird der fokussierte Zustand (Scharfeinstellung) normalerweise durch stufenloses Bewegen einer Fokussierlinsengruppe längs der optischen Achse mittels manueller Drehung eines Fokussierrings erreicht. Die
japanische Offenlegungsschrift 2005-62385 - Das manuelle Fokussieren geschieht üblicherweise durch Drehen eines Fokussierrings, wobei der aktuelle Fokussierzustand visuell überwacht wird; das Bestimmen des Drehbetrages für den Fokussierring ist jedoch sehr schwierig, wenn der Fokussierzustand nicht laufend visuell bestimmt werden kann. In den vergangenen Jahren wurden z. B. viele Überwachungskameras mit transparenten Abdeckungen eingesetzt, die die Kamera außen einschließen. Bei solchen Kameras, bei denen die Brennweite des Objektivs eingestellt und dann auf diesem Wert fixiert wird, weicht die Brennweite manchmal von der Fokusposition (Scharfeinstellung) ab, da die transparente Abdeckung nach dem Einstellen montiert wird und sich die optischen Bedingungen dadurch ändern. Es hat sich als schwierig gezeigt und erfordert bei derartigen üblichen manuellen Fokussiermechanismen fachmännische Erfahrung, die Brennweite des Kameraobjektivs vor dem Anbringen der transparenten Abdeckung einzustellen und dabei die spätere Brennweitenabweichung zu berücksichtigen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Problem die Aufgabe zugrunde, ein Abbildungsgerät und einen manuellen Fokussiermechanismus hierfür anzugeben, bei dem ein Fokussierzustand auch dann leicht erreicht werden kann, wenn er visuell nicht zuverlässig feststellbar ist.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Fokussiermechanismus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, die die Lösung der gestellten Aufgabe begünstigen, sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Bei dem Abbildungsgerät und dem manuellen Fokussiermechanismus nach der Erfindung kann ein geeigneter Drehbetrag eines manuell zu drehenden Fokussierrings zum Erreichen eines fokussierten Zustandes (Scharfeinstellung) auch bei Grenzbedingungen der visuellen Bestätigung der Scharfeinstellung leicht erkannt werden und erfordert keine hochgebildete Fachkraft zum Ausführen einer Scharfeinstellung, da der Bewegungsbetrag (längs der optischen Achse) der Fokussierlinsengruppe durch die Anzahl von Taktilklicks erfasst werden kann, die während der Drehbewegung des Fokussierrings erkannt werden.
- Die Erfindung wird im Folgenden eingehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:
-
1 eine perspektivische Vorderansicht eines Zoomobjektivtubus nach der Erfindung; -
2 einen Längsteilschnitt der oberen Hälfte des in1 gezeigten Zoomobjektivtubus; -
3 einen vergrößerten Längsteilschnitt eines Klickrastmechanismus des in1 gezeigten Zoomobjektivtubus; -
4 einen Teilquerschnitt des in1 gezeigten Zoomobjektivtubus in dem Bereich des Klickrastmechanismus; und -
5 einen vergrößerten Teil des Querschnitts nach4 . - In
1 und2 ist ein Objektivtubus10 dargestellt, bei dem die Erfindung angewendet wird und der für ein CCTV-System (Überwachungsfernsehen) bestimmt ist. Der Objektivtubus10 ist ein Zoomobjektivtubus mit einer vorderen Linsengruppe (Fokussierlinsengruppe) L1 und einer hinteren Linsengruppe L2, die die optischen Komponenten eines optischen Abbildungssystems sind (fotografisches Objektivsystem). In der folgenden Beschreibung wird die Richtung längs der optischen Achse O eines solchen optischen Abbildungssystems auch als ”Achsrichtung” bezeichnet, wobei die Richtung zur Objektseite (in2 nach links) als die Vorwärtsrichtung und die Richtung zur Bildebene (in2 nach rechts) des optischen Abbildungssystems als die Rückwärtsrichtung bezeichnet wird. - Der Objektivtubus
10 hat einen ringförmigen, feststehenden Körper (Halteelement/Ringelement)11 , dessen Mitte auf der optischen Achse O liegt. Der vordere Teil des Körpers11 ist ein zylindrischer Teil1la großen Durchmessers, der hintere Teil des Körpers11 ist ein zylindrischer Teil11b kleinen Durchmessers, also kleiner als der zylindrische Teil1la . Der zylindrische Teil11a und der zylindrische Teil11b sind koaxial. Ein Zwischenflansch11c , der den zylindrischen Teil11a großen Durchmessers mit dem zylindrischen Teil11b kleinen Durchmessers verbindet, ist an dem Übergang zwischen den beiden Teilen ausgebildet. Ein fester Zwischenring12 ist an dem Zwischenflansch11c des festen Körpers11 befestigt. Ein hinterer dekorativer Ring13 ist an dem festen Zwischenring12 mit Schrauben41 befestigt. - Der hintere dekorative Ring
13 ist als doppelzylindrischer Teil ausgebildet und hat eine mit der optischen Achse O zusammenfallende zentrale Achse, und die Aussenumfangsfläche eines äußeren zylindrischen Teils des dekorativen Rings13 ist mit einem stationären Montagering14 über ein Außen- und ein Innengewinde verschraubt. Ferner ist ein Montagering15 an der Aussenumfangsfläche eines inneren zylindrischen Teils des hinteren dekorativen Rings13 relativ zu diesem drehbar gehalten. Die Position des Montagerings15 in Richtung der optischen Achse wird durch eine oder mehrere Einstellscheiben16 , einen Abstandsring17 und eine Feder18 sowie dadurch bestimmt, dass er zwischen dem hinteren dekorativen Ring13 und dem stationären Montagering14 sitzt. Der Objektivtubus10 kann an einem (nicht dargestellten) Kameragehäuse durch Verschrauben eines Gewindes (Außengewinde) am Aussenumfang eines zylindrischen Teils15a (des Montagerings15 ), der nach rückwärts absteht, mit einem Gewinde (Innengewinde) an einer Fassung des Kameragehäuses montiert werden. Wenn keine äußere Kraft auf den Objektivtubus10 einwirkt, kann die Winkelposition des Montagerings15 gegenüber dem hinteren dekorativen Ring13 durch Reibungskraft beibehalten werden, die durch die Spannkraft der Feder18 erzeugt wird. Somit kann dieser Reibschluss zwischen dem hinteren dekorativen Ring13 und dem Montagering15 sofort gelöst werden durch eine vorbestimmte Kraftwirkung in Richtung der optischen Achse O, so dass der hintere dekorative Ring13 und der Montagering15 in diesem gelösten Zustand um die optische Achse O relativ zueinander gedreht werden können. Entsprechend kann die Winkelstellung des Objektivtubus10 an dem Kameragehäuse eingestellt werden. - Gerade Führungsnuten
11d sind in dem zylindrischen Teil11a großen Durchmessers des Körpers11 vorgesehen, und gerade Führungsnuten11e sind in dem zylindrischen Teil11b kleinen Durchmessers vorgesehen. Jede Führungsnut11d ist eine an dem Innenumfang des zylindrischen Teils11a ausgebildete Vertiefung, und jede Führungsnut11e ist eine Durchbrechung (in radialer Richtung) des zylindrischen Teils11b kleinen Durchmessers. Ein vorderer Nockenring20 ist in dem zylindrischen Teil11a großen Durchmessers drehbar, und ein hinterer Nockenring21 ist an der Außenseite des zylindrischen Teils11b kleinen Durchmessers drehbar. Führungsschlitze20a für Nocken der vorderen Linsengruppe L1 sind in Umfangsichtung des vorderen Nockenrings20 so vorgesehen, dass sie die geraden Führungsnuten11d jeweils kreuzen. Führungsschlitze21a für Nocken der hinteren Linsengruppe L2 sind an dem Innenumfang des hinteren Nockenrings21 so vorgesehen, dass sie die geraden Führungsnuten11e jeweils schneiden. Der hintere Nockenring21 ist zwischen dem Zwischenflansch11c des festen Körpers11 und dem feststehenden Zwischenring12 gehalten, so dass er eine stationäre Position in Richtung der optischen Achse O hat. Ferner sind an der Vorderseite des hinteren Nockenrings21 nach vorne stehende Drehübertragungskeile21b vorgesehen, die jeweils durch Keileinsetzöffnungen11f des Zwischenflansches11c des festen Körpers11 hindurchragen und jeweils eine um die optische Achse O zentrierte Bogenform haben, so dass sie in Drehübertragungsnuten20b des vorderen Nockenrings20 eingreifen. Wie4 zeigt, sind zwei Keileinsetzöffnungen11f an unterschiedlichen Umfangspositionen (bezüglich der optischen Achse O) angeordnet, und es sind zwei Drehübertragungsnuten20b sowie zwei Führungsschlitze21a der hinteren Linsengruppe L2 (in2 jeweils nur eine gezeigt) entsprechend den beiden Keileinsetzöffnungen11f vorgesehen. - Ein Fokussierring (Fokussierelement/Ringelement)
23 ist an der Außenseite des zylindrischen Teils11a großen Durchmessers des festen Körpers11 über einen Schneckengang24 gehalten und kann relativ zu dem zylindrischen Teil11a großen Durchmessers gedreht werden. Der Schneckengang24 besteht aus einem Außengewinde an dem Außenumfang des zylindrischen Teils11a großen Durchmessers und einem Innengewinde an dem Innenumfang des Fokussierrings23 . Ein Haltering22 ist an dem äußeren vorderen Ende des Fokussierrings23 mit einem Feingewinde26 befestigt, und das vordere Ende des vorderen Nockenrings20 ist zwischen einem Innenflansch22a am Innenumfang des Halterings22 und einem vorderen Endflansch23a des Fokussierrings23 gehalten, so dass er in Richtung der optischen Achse O unbeweglich ist. Mit anderen Worten: Der vordere Nockenring20 ist mit dem Fokussierring23 über den Haltering22 in Richtung der optischen Achse O integral verbunden. Dabei ist der vordere Endteil des vorderen Nockenrings20 relativ zu dem Innenflansch22a des Halterings22 und dem vorderen Endflansch23a des Fokussierrings23 um die optische Achse O drehbar. Der Innenflansch22a des Halterings22 , das vordere Ende des vorderen Nockenrings20 und der vordere Endflansch23a des Fokussierrings23 bilden eine Drehkupplung. Ein vorbestimmter Betrag der Reibungskraft wirkt über eine Reibfeder25 in Drehrichtung dieser Drehkupplung. - Wie
4 zeigt, sind am Außenumfang des Fokussierrings23 an diametral einander gegenüberliegenden Stellen, d. h. an Stellen symmetrisch zur optischen Achse O, ein Hebelsitz23b und ein Schraubensitz23c vorgesehen. Ein Basisteil eines Fokussierhebels (nicht dargestellt), der radial nach außen von dem Fokussierring23 absteht, ist in eine Gewindebohrung des Hebelsitzes23b eingeschraubt und wird daran gehalten. Eine Steuerschraube27 ist in eine Gewindebohrung des Schraubensitzes23c eingeschraubt und wird daran gehalten. Wenn die Steuerschraube27 nach unten geschraubt wird, so dass ihr Kopf an den Schraubensitz23c anschlägt, ragt der Schraubenschaft nach innen in den Fokussierring23 hinein, und sein unteres Ende (das radial nach innen steht) steht in einer Umfangsnut11g (4 ) am Außenumfang des zylindrischen Teils11a großen Durchmessers des feststehenden Körpers11 . - Wie
4 zeigt, ist an dem zylindrischen Teil11a großen Durchmessers des Körpers11 in einem anderen Umfangsbereich als der Bereich der Umfangsnut11g ein Klickrastabschnitt (Zahnabschnitt)11h ausgebildet. Die vergrößerte Darstellung in5 zeigt, dass der Klickrastabschnitt11h am Außenumfang mehrere Klickrastvertiefungen11h1 und mehrere Klickrastvorsprünge11h2 hat, die in Umfangsrichtung (Arbeitsrichtung) miteinander abwechselnd angeordnet sind und eine gezahnte Außenfläche erzeugen. Eine Kugelaufnahme23d ist in dem Fokussierring23 ausgebildet und hat an einer dem Klickrastabschnitt11h gegenüberliegenden Stelle eine Öffnung in radialer Richtung. - Eine Rastkugel (Stoppelement)
35 ist in der Kugelaufnahme23d angeordnet. Die Rastkugel35 ist in der Kugelaufnahme23d in radialer Richtung des Fokussierrings23 bewegbar. Sie wird radial nach innen gedrückt, d. h. sie berührt den Klickrastabschnitt11h , durch eine Rastfeder (Spannelment/halbkreisförmige Blattfeder)36 an der Außenseite der Rastkugel35 . Die Rastfeder36 ist eine teilkreisförmige (C-förmige) Blattfeder mit großer Länge in Umfangsrichtung. Eine Aufnahmenut23e ist aussen an dem Fokussierring23 ausgebildet, und in ihr sitzt die Rastfeder36 . Die Länge der Rastfeder36 in Umfangsrichtung des Fokussierrings23 ist so bestimmt, dass die Rastfeder36 einen Winkel CA im Bereich von 190 Grad bis 220 Grad um die optische Achse O einnimmt, in Richtung der optischen Achse gesehen, wie4 zeigt. Die Rastfeder36 ist mit einem Ende in der Aufnahmenut23e befestigt, das andere Ende (freies Ende), welches gegen die Rastkugel35 drückt, kann in radialer Richtung des Fokussierrings23 elastisch verformt werden. Damit bilden der Klickrastabschnitt11h , die Rastkugel35 und die Rastfeder36 einen Rastmechanismus zur Scharfeinstellung, mit dem der Fokussierring23 an jeder von mehreren Rastpositionen in Drehrichtung gegenüber dem Körper11 festgehalten wird (Klickrastung). Genauer gesagt: Der Fokussierring23 kann an jeder Drehposition (Rastposition), an der die Rastkugel35 in eine der Klickrastvertiefungen11h1 infolge der Spannkraft der Rastfeder36 einrastet, stillgesetzt werden, nicht aber an einer Zwischenstellung, an der die Rastkugel35 auf einem der Klickrastvorsprünge11h2 sitzt. Ein Drehwiderstand (Bewegungswiderstand) wird gegen den Fokussierring23 an jeder Rastposition durch Eingriff der Rastkugel35 mit jeder Klickrastvertiefung11h1 erzeugt, und der Fokussierring23 kann gedreht werden, indem eine Antriebskraft auf ihn ausgeübt wird, die diesen Drehwiderstand überwindet, wobei an jeder Rastposition ein ”Taktilklick” erzeugt wird. Der Bereich, in dem sich der Klickrastabschnitt11h in Richtung der optischen Achse O erstrecken kann, ist so bestimmt, dass der Eingriff mit der Rastkugel35 auch dann erhalten bleibt, wenn der Fokussierring23 relativ zu dem Körper11 durch eine (noch zu beschreibende) Fokussieroperation in Richtung der optischen Achse O bewegt wird. - Der hintere Nockenring
21 ist mit einem Zoomring29 über einen Gelenkstift28 verbunden, so dass er sich gemeinsam mit ihm drehen kann. Der Zoomring29 wird (manuell) mittels eines Zoomhebels (nicht dargestellt) um die optische Achse O gedreht. - Eine vordere Linsengruppenfassung
30 für die vordere Linsengruppe L1 hat am Außenumfang radial abstehende Mitnehmer30a und gerade Führungsstege30b , die von den Mitnehmern30a radial abstehen. Die Mitnehmer30a sind in den Führungsschlitzen20a des vorderen Nockenrings20 jeweils verschiebbar geführt, und die geraden Führungsstege30b sind in den geraden Führungsnuten11d des Körpers11 jeweils verschiebbar geführt. Mit anderen Worten: Die vordere Linsengruppenfassung30 ist in Richtung der optischen Achse O über den Eingriff zwischen den geraden Führungsstegen30b und den geraden Führungsnuten11d geradlinig geführt, und bei Drehen des vorderen Nockenrings20 wird die vordere Linsengruppenfassung30 in Richtung der optischen Achse O über den Eingriff zwischen den Mitnehmern30a und den Führungsschlitzen20a geradlinig bewegt. - Eine hintere Linsengruppenfassung
31 für die hintere Linsengruppe L2 hat am Aussenumfang radial abstehende gerade Führungsstege31a und Mitnehmer31b an den Führungsvorsprüngen31a . Die geraden Führungsstege31a sind in den geraden Führungsnuten11e des Körpers11 jeweils verschiebbar geführt, und die Mitnehmer31b sind in den Führungsschlitzen21a des hinteren Nockenrings21 jeweils verschiebbar geführt. Mit anderen Worten: Die hintere Linsengruppenfassung31 ist in Richtung der optischen Achse O durch den Eingriff zwischen den geraden Führungsstegen31a und den geraden Führungsnuten11e geradlinig geführt, und wenn der hintere Nockenring21 dreht, wird die hintere Linsengruppenfassung31 durch den Eingriff zwischen den Mitnehmern31b und den Führungsschlitzen21a in Richtung der optischen Achse O geradlinig geführt. - Ein Abschnitt des Objektivtubus
10 von dem Montagering14 zu dem Bereich des Basisendes des Fokussierrings23 ist mit einer hinteren Abdeckung33 und einer vorderen Abdeckung34 versehen. In der Zeichnung ist nicht dargestellt, dass die hintere Abdeckung33 einen Schlitz hat, durch den der bereits genannte Zoomhebel nach außen ragt. Der Schlitz der hinteren Abdeckung33 hat eine Umfangslänge, die ein Bewegen des Zoomhebels im Umfangsbereich erlaubt (bestimmt durch den Arbeitsbereich des Zoomrings29 ). Ferner dient eine ringförmige Einfassung34a der vorderen Abdeckung34 zum Einschließen des Außenumfangs der Federaufnahmenut23e des Fokussierrings23 . - Die manuelle Betätigung des Objektivtubus
10 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird nun beschrieben. Eine Zoombetätigung erfolgt durch manuelles Drehen des Zoomrings29 in Umfangsrichtung mit dem genannten Zoomhebel. Die Drehung des Zoomrings29 um die optische Achse O wird über den Gelenkstift28 auf den hinteren Nockenring21 übertragen. Wenn der hintere Nockenring21 um die optische Achse O dreht, wird die hintere Linsengruppenfassung31 , die in Richtung der optischen Achse geradlinig durch die geraden Führungsnuten11e und die geraden Führungsstege31a geführt ist, in Richtung der optischen Achse O entsprechend einem vorbestimmten (Zoom) Weg bewegt, da die Mitnehmer31b in den Führungsschlitzen21a geführt werden. Ferner wird die Drehung des hinteren Nockenrings21 auf den vorderen Nockenring20 über die Drehübertragungskeile21b und die Drehübertragungsnuten20b übertragen, wodurch auch der vordere Nockenring20 um die optische Achse O dreht. Danach wird die vordere Linsengruppenfassung30 , die in Richtung der optischen Achse O durch die geraden Führungsnuten11d und die geraden Führungsstege30b geradlinig geführt ist, in Richtung der optischen Achse O entsprechend einer vorbestimmten Zoomlänge über die Mitnehmer30a bewegt, die jeweils in den Führungsschlitzen20a geführt sind. Während dieser Zoomeinstellung dreht sich das vordere Ende des vorderen Nockenrings20 relativ zu dem Innenflansch22a (der dem vorderen Ende des vorderen Nockenrings20 in Richtung der optischen Achse O gegenübersteht) des Halterings22 und zu dem vorderen Endflansch23a des Fokussierrings23 , und der Haltering22 sowie der Fokussierring23 drehen nicht. Daher wird über den Schneckengang24 keine Bewegung des Fokussierrings23 in Richtung der optischen Achse O erzeugt, und somit dreht der vordere Nockenring20 um die optische Achse O über einer fixen Position, ohne seine Position in Richtung der optischen Achse O zu ändern. Mit anderen Worten: Während einer Zoombetätigung drehen der vordere Nockenring20 und der hintere Nockenring21 gemeinsam um die optische Achse O ohne Relativbewegung in Richtung der optischen Achse O, so dass sie als ein einheitliches Nockenringelement arbeiten. - Eine Fokussierung erfordert manuelles Drehen des Fokussierrings
23 mittels des genannten Fokussierhebels (nicht dargestellt). Wenn der Fokussierring23 um die optische Achse O dreht, bewegt er sich in Richtung der optischen Achse O relativ zu dem feststehenden Körper11 durch den Gewindeeingriff mit dem Schneckengang24 (d. h. über das Außengewinde am Außenumfang des zylindrischen Teils11a großen Durchmessers und das Innengewinde am Innenumfang des Fokussierrings23 ). Der Haltering22 , der mit dem Fokussierring23 über das Feingewinde26 gekoppelt ist, dreht gleichfalls gemeinsam mit dem Fokussierring23 während der Bewegung in Richtung der optischen Achse O. Entsprechend bewegt sich der vordere Nockenring20 , dessen vorderes Ende zwischen dem vorderen Endflansch23a des Fokussierrings23 und dem Innenflansch22a des Halterings22 gehalten ist, gemeinsam mit dem Fokussierring23 und dem Haltering22 in Richtung der optischen Achse O, und die vordere Linsengruppenfassung30 , die in dem vorderen Nockenring20 gehalten ist, bewegt sich gemeinsam mit diesem in Richtung der optischen Achse O, so dass sich die vordere Linsengruppe L1 in Richtung der optischen Achse O bewegt und damit die Position der Bildebene verändert. Durch diese Fokussieroperation drehen sich der Innenflansch22a des Halterings22 und der vordere Endflansch23a des Fokussierrings23 gemeinsam relativ zu dem vorderen Ende des vorderen Nockenrings20 , und dieser steht still. Entsprechend werden die Mitnehmer30a , die in den Führungsschlitzen20a geführt sind, nicht bewegt, so dass der vordere Nockenring20 und die vordere Linsengruppenfassung30 im Ergebnis einen einheitlichen Zustand haben. Während einer Fokussierung bewegen sich nämlich der vordere Nockenring20 und die vordere Linsengruppenfassung30 gemeinsam und ohne Relativdrehung zueinander in Richtung der optischen Achse O, ohne ihre gegenseitige relative Position zu ändern, so dass sie im Ergebnis als ein einziges Vorschub/Rückzugelement arbeiten. Mit anderen Worten: Der vordere Nockenring20 , der eine Zoomoperation ausführt, arbeitet auch als ein Vorschub/Rückschubelement für eine Fokussierung. Der Schaft der Steuerschraube27 , der radial nach innen durch den Fokussierring23 und durch den Schraubensitz23c ragt, bewegt sich während einer Fokussierung in der Umfangsnut11g des Körpers11 entsprechend der Drehung des Fokussierrings23 . Die Umfangsnut11g ist eine lange Umfangsnut, die auch eine grosse Breite in Richtung der optischen Achse hat, um eine Störung der Steuerschraube27 mit der Umfangsnut11g zu verhindern, da die Steuerschraube27 sich bei der Bewegung in Richtung der optischen Achse O mit dem Fokussierring23 dreht. Ferner ist der maximale Drehwinkel des Fokussierrings23 gegenüber dem Körper11 durch die Steuerschraube27 bestimmt, wenn diese an das Umfangsende der Umfangsnut11g anschlägt. - Das Drehen des Fokussierrings
23 beim Fokussieren erfolgt schrittweise, wobei der Fokussierring23 durch den Eingriff der Rastkugel35 in eine Klickrastvertiefung11h1 des Klickrastmechanismus zwischen dem Fokussierring23 und dem Körper11 einrastet. Mit anderen Worten: Die Bewegung der vorderen Linsengruppe L1 in Richtung der optischen Achse O infolge der Drehung des Fokussierrings23 wird nicht kontinuierlich entsprechend dem Weg des Schneckenganges24 ausgeführt; stattdessen wird die Bewegung der vorderen Linsengruppe L1 in Richtung der optischen Achse O schrittweise entsprechend den Klickrastpositionen des Klickrastmechanismus gesteuert, während der Weg des Schneckenganges24 durchlaufen wird. Die Bewegungslänge der vorderen Linsengruppe L1 in Richtung der optischen Achse O pro Taktilklick (Klickrastposition) des Klickrastmechanismus (wenn die Rastkugel35 von einer Klickrastvertiefung11h1 zu einer benachbarten Klickrastvertiefung11h1 umschaltet) wird durch den Drehwinkel des Fokussierrings23 und den Neigungswinkel (Steigungswinkel) des Schneckenganges24 bei einem jeden Taktilklick bestimmt. Der Bewegungsbetrag der Bildebenenposition infolge der Bewegung der vorderen Linsengruppe L1 bei Drehen des Fokussierrings23 um einen Taktilklick ist als ein Bereich innerhalb der Brennweite des Objektivsystems (bestehend aus der vorderen und der hinteren Linsengruppe L1 und L2) bestimmt. Wie in der Technik bekannt, ist die Schärfentiefe e die Positionstoleranz der Brennebene (Bildebene), wobei diese Toleranz einen Abbildungsbereich bestimmt, in dem das Bild scharf eingestellt ist. Die Schärfentiefe e ergibt sich aus den Objektivgrößen; d. h. die F-Zahl F und das geforderte Auflösungsvermögen c führen zu e = 2Fc. Durch Einsetzen des Bewegungsbetrages M der vorderen Linsengruppe L1 pro Taktilklick in die Gleichung e ≥ sM für die Weitwinkel- und die Tele-Grenzstellung, wobei s die Fokusempfindlichkeit der vorderen Linsengruppe L1 bezeichnet, kann der Bewegungsbetrag der Bildebene pro Taktilklick in einen Bereich (Abstand) der Schärfentiefe für die Weitwinkel- und die Tele-Grenzstellung gesetzt werden. Das Einstellen des Bewegungsbetrages der Bildebene pro Taktilklick innerhalb der Schärfentiefe bedeutet, dass es während der schrittweisen Fokussierung mit dem Klickrastmechanismus immer eine Klickrastposition gibt, an der der fokussierte Zustand erreicht wird. Mit anderen Worten: Der manuelle Fokussiermechanismus nach der vorliegenden Erfindung gewährleistet eine geforderte Fokussiergenauigkeit bei schrittweiser Funktion. Wenn beispielsweise bei dem optischen System (vordere Linsengruppe L1 und hintere Linsengruppe L2) des Objektivtubus10 der dargestellten Ausführungsform die Schärfentiefe e an der Weitwinkel-Grenzstellung und der Tele-Grenzstellung jeweils 50 μm bzw. 100 μm ist und die Fokussierempfindlichkeit s der vorderen Linsengruppe L1 an der Weitwinkel-Grenzstellung und der Tele-Grenzstellung 0,3 bzw. 1,0 ist, so ist die Einheit des Bewegungsbetrages M der vorderen Linsengruppe L1, der die oben stehende Bedingung erfüllt, M ≤ 50 μm/0,3 = 0,17 mm für die Weitwinkel-Grenzstellung und M ≤ 100 μm/1,0 = 0,1 mm für die Tele-Grenzstellung. In diesem Fall sollte also der Bewegungsbetrag der vorderen Linsengruppe L1 in Richtung der optischen Achse O pro Taktilklick auf einen Betrag eingestellt sein, der den Bewegungsbetrag M für die Tele-Grenzstellung nicht überschreitet. - Entsprechend ist bei dem manuellen Fokussiermechanismus nach der vorliegenden Erfindung, bei dem die manuelle Drehung des Fokussierrings
23 schrittweise unter Anwendung von Klickrastpositionen erfolgt, die Fokussierung durch definierte Marken, d. h. in Form einer Anzahl Taktilklicks (Klickrastpositionen) verbessert. Ein Beispiel einer idealen Anwendung des manuellen Fokussiermechanismus nach der Erfindung ist in2 gezeigt, die ein Überwachungskamerasystem darstellt, das mit einer Abdeckung40 versehen ist. Die Abdeckung40 hat einen transparenten Teil41 , der die Vorderseite des fotografischen optischen Systems des Objektivtubus (fotografischer Objektivtubus)10 über einen größeren Bereich (d. h. so groß, dass keine Objektlichtstrahlen abgeschirmt werden, die auf das fotografische optische System des Objektivtubus10 fallen sollen) abschirmt, wobei der Bereich durch den Blickwinkel (in2 mit FA bezeichnet, wobei der tatsächliche Blickwinkel die untere Hälfte des Längsschnittes des Objektivtubus10 , fotografisches optisches System, einschliesst, die in2 nicht gezeigt ist, d. h. FA × 2) des fotografischen optischen Systems bestimmt ist. Bei der Fokussierung wird der Betrag der Einstellung (Bewegung) der vorderen Linsengruppe L1 in Richtung der optischen Achse O zum Beseitigen einer Abweichung der Scharfstellposition (Brennweitenabweichung) wegen des transparenten Teils41 vor dem fotografischen optischen System in eine Anzahl von Klickrastpositionen des Fokussierrings23 umgesetzt. Danach wird eine normale manuelle Fokussierung durchgeführt, bevor die Abdeckung40 an dem Objektivtubus10 befestigt wird, und dann kann ein genauer (eingestellter) Fokussierzustand (Fokusposition) leicht erreicht werden, nachdem die Abdeckung40 befestigt wurde, wozu der Fokussierring23 um die umgesetzte Anzahl Klickrastpositionen gedreht wird. Bei einem manuellen Fokussiermechanismus, bei dem der Fokussierring manuell kontinuierlich gedreht wird, ist es schwierig, den Fokussierring mit dem erforderlichen Betrag einzustellen (wenn die Abdeckung40 noch nicht befestigt ist), um die Brennweitenabweichung zu beseitigen, die nach dem Befestigen der Abdeckung40 auftritt, so dass eine solche Scharfeinstellung weitgehend von der Abschätzung durch den Benutzer und dessen Erfahrung abhängt. Bei dem manuellen Fokussiermechanismus nach der Erfindung kann hingegen auch ein unerfahrener Benutzer eine Bewegungseinstellung der vorderen Linsengruppe L1 (mit dem Fokussierring23 ) ausführen, da der Betrag der Drehbewegung des Fokussierrings23 klar und genau in Form einer Zahl von Klickrastpositionen bestimmt ist, so dass die Scharfeinstellung leicht und zuverlässig auch unter Bedingungen erreicht wird, bei denen der Benutzer die aktuelle Fokussierung visuell nicht überprüfen kann. - Ferner ist der manuelle Fokussiermechanismus nach der Erfindung nicht auf die Art eines Kamerasystems beschränkt, bei dem die optischen Bedingungen nach der Montage eines Abdeckelements der beschriebenen Art geändert sind, dieser manuelle Fokussiermechanismus kann auch wirksam bei einem Kamerasystem eingesetzt werden, bei dem eine Verzögerung der Darstellung eines Objektbildes auftritt. Entspricht eine Scharfeinstellung (d. h. eine manuelle Drehung eines Fokussierrings) nicht linear dem Fokussierzustand des betrachteten Bildes in Folge einer Verzögerung der Darstellung des Objektbildes, ist eine Erkennung des nötigen Einstellbetrages (Drehbetrages) des Fokussierrings bei einem manuellen Fokussiermechanismus mit kontinuierlicher Drehung schwierig. Der erforderliche Einstellbetrag des Fokussierrings kann jedoch leicht bestimmt werden, wenn die Drehpositionen (Klickrastpositionen) schrittweise vorgegeben sind.
- Es sei bemerkt, dass die vorstehend beschriebene Ausführungsform des manuellen Fokussiermechanismus zwar auf ein Zoomobjektiv für ein CCTV-System angewendet wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf andere Arten von Zoomobjektiven anwendbar, und sie kann auch bei Abbildungsgeräten eingesetzt werden, die nicht zu einem CCTV-System gehören. Ferner kann die vorliegende Erfindung auf ein Zoomobjektivsystem oder ein Varifocal-Objektivsystem angewendet werden.
- Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Fokussierring
23 als Fokussierelement ein manuell drehbarer Ring, der am Außenumfang eines feststehenden Körpers11 gedreht wird; die Erfindung ist auf einen derartigen, manuell drehbaren Ring nicht beschränkt. Sie kann auch auf ein Fokussierelement angewendet werden, das in Richtung der optischen Achse geradlinig bewegt (verschoben) wird. Das Fokussierelement bei der vorliegenden Erfindung muss nur in einer vorbestimmten Richtung bewegt werden, wobei mehrere Klickrastpositionen gegenüber mindestens einem Trägerelement vorgesehen sind. - Ferner ist bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Objektivtubus
10 so aufgebaut, dass das Antriebselement für die Brennweitenänderung in einen vorderen Nockenring20 und den hinteren Nockenring21 unterteilt ist und der vordere Nockenring20 und der Fokussierring23 gemeinsam mit der vorderen Linsengruppenfassung30 bei der Fokussierung in Richtung der optischen Achse O bewegt werden. Es ist jedoch auch möglich, die vorliegende Erfindung auf einen manuellen Fokussiermechanismus anzuwenden, der eine orthodoxe Struktur hat, bei der nur ein der vorderen Linsengruppenfassung30 entsprechendes Element in Richtung der optischen Achse O entsprechend einer Drehoperation des Fokussierrings23 verstellt wird, ohne den Fokussierring23 und den vorderen Nockenring20 in Richtung der optischen Achse O zu bewegen. Speziell sind bei dieser Struktur der vordere Nockenring20 und der hintere Nockenring21 einstückig ausgebildet, und es ist möglich, zwischen dem Fokussierring23 und der vorderen Linsengruppenfassung30 einen Vorschub/Rückschub-Antrieb vorzusehen, der dem Schneckengang24 entspricht. - Ferner wird bei der beschriebenen Ausführungsform der Schneckengang
24 als Vorschub/Rückschub-Antrieb verwendet, und er ist vorteilhaft hinsichtlich der Lagerstabilität und der Operationsgenauigkeit; es ist aber auch möglich, eine andere Struktur als Vorschub/Rückschub-Antrieb der Fokussierlinsengruppe (vordere Linsengruppe L1) zu verwenden, solange diese andere Struktur eine Vorschub/Rückschub-Antriebskraft in Richtung der optischen Achse durch eine manuelle Drehung ausübt. - Der genaue Aufbau des Klickrastmechanismus ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Bei dieser bildet die Rastkugel
35 ein Rastelement in dem Fokussierring23 , und der Klickrastabschnitt11h (der eine gezahnte Fläche hat), der die Rastkugel35 trägt, ist in dem zylindrischen Teil11a großen Durchmessers des feststehenden Körpers11 ausgebildet. Eine umgekehrte Anordnung ist gleichfalls möglich, bei der das Rastelement (Rastkugel35 ) in dem zylindrischen Teil11a großen Durchmessers und die gezahnte Fläche an dem Fokussierring23 vorgesehen ist. Der Montagewirkungsgrad des Objektivtubus10 wird verbessert, wenn das Rastelement (Rastkugel35 ) an der Außenseite (an dem Fokussierring23 ) wie bei der dargestellten Ausführungsform angeordnet ist. Der manuelle Fokussiermechanismus kann verkleinert (miniaturisiert) werden, wenn das Rastelement (Rastkugel35 ) an der Innenseite (an dem feststehenden Körper11 ) angeordnet ist. - Im Hinblick auf eine weiche Arbeitsweise des Klickrastmechanismus und auf einfachen Aufbau sollte eine Konstruktion verwendet werden, bei der die Rastkugel
35 an dem gezahnten Klickrastabschnitt11h (Vertiefungen11h1 und Vorsprünge11h2 ) wie bei der beschriebenen Ausführungsform ein- und ausrastet. Eine andere Konstruktion eines Klickrastmechanismus mit Rastteilen kann alternativ eingesetzt werden. Beispielsweise kann anstelle einer Rastkugel auch ein Rastelement mit zylindrischer oder abgeschrägter/konischer Form eingesetzt werden. - Bei der dargestellten Ausführungsform des Klickrastmechanismus wird als Spannelement die Rastfeder
36 verwendet, die eine teilringförmige (C-förmige) Blattfeder ist. Das Spannelement ist auf eine solche Form aber nicht beschränkt. Es ist z. B. möglich, den Außenumfang der Kugelaufnahme23d zu verschließen und eine Druckfeder zwischen den Außenumfang der Kugelaufnahme23d und der Rastkugel35 einzusetzen. Ferner ist es möglich, ein kappenförmiges Rastelement mit einer Aussparung zur Aufnahme einer Druckfeder anstelle des kugeligen Rastelements, also der Rastkugel35 , zu verwenden, In einer anderen Ausführungsform des Klickrastmechanismus nach der Erfindung ist es möglich, ein Rastelement entsprechend der Rastkugel35 integral mit einem Spannelement auszubilden, das der Rastfeder36 entspricht. - Abänderungen der bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie hier beschrieben wurden, sind möglich und liegen in dem Bereich des Grundgedankens und des Umfangs der beanspruchten Erfindung. Alle hier beschriebenen Einzelheiten haben darstellenden Charakter und begrenzen den Erfindungsbereich nicht.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2005-62385 [0002]
Claims (8)
- Manueller Fokussiermechanismus für ein Abbildungsgerät mit einem Objektivsystem, das eine Fokussierlinsengruppe enthält, zum Ändern der Position der Bildebene durch geradliniges Bewegen der Fokussierlinsengruppe in Richtung ihrer optischen Achse durch manuelles Betätigen eines Fokussierelements, gekennzeichnet durch einen Klickrastmechanismus, der das Fokussierelement an einer von mehreren Klickrastpositionen gegenüber einem Halteelement hält, das das Fokussierelement trägt, wobei ein Bewegungsbetrag der Position der Bildebene in Richtung der optischen Achse pro Klickrastposition des Fokussierelements mit dem Klickrastmechanismus so bestimmt ist, dass er in dem Schärfentiefenbereich des Objektivsystems des Abbildungsgerätes liegt.
- Fokussiermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klickrastmechanismus einen gezahnten Abschnitt an dem Fokussierelement oder dem Halteelement enthält, der mehrere Klickrastvertiefungen und mehrere Klickrastvorsprünge in abwechselnder Anordnung an unterschiedlichen Positionen in Betätigungsrichtung des Fokussierelements hat, und dass ein Rastelement an dem Halteelement oder dem Fokussierelement vorgesehen ist, welches in Rast/Ausrastrichtung in/aus dem gezahnten Abschnitt bewegbar ist, wobei das Rastelement einen Bewegungswiderstand gegen das Fokussierelement ausübt, indem es mit einer der Klickrastvertiefungen des gezahnten Bereiches verrastet.
- Fokussiermechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement eine Kugel ist.
- Fokussiermechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klickrastmechanismus ferner ein Spannelement zum Spannen des Rastelementes in Rastrichtung zu dem gezahnten Abschnitt hin enthält, so dass das Rastelement mit jeder der Klickrastvertiefungen des gezahnten Abschnitts verrastet.
- Fokussiermechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussierelement und das Halteelement zwei Ringelemente sind, die koaxial mit der optischen Achse des Objektivsystems angeordnet sind, wobei die Innen- und die Außenumfangsfläche der Ringelemente einander gegenüberstehen, und dass das Spannelement eine teilringförmige Blattfeder ist, die längs der Umfangsfläche eines der Ringelemente gehalten ist.
- Fokussiermechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die teilringförmige Blattfeder längs der Umfangsfläche des einen Ringelementes so angeordnet ist, dass sie einen Winkelbereich von 190 Grad bis 220 Grad in Umfangsrichtung des Ringelementes einnimmt.
- Fokussiermechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussierelement sich bei Drehung um die optische Achse relativ zu dem Halteelement über einen an einer Innen- und einer Außenumfangsfläche des Ringelementepaars vorgesehenen Schneckengang in Richtung der optischen Achse bewegt, wobei die Ringelemente das Fokussierelement und das Halteelement bilden und die Fokussierlinsengruppe sich mit dem Fokussierelement in Richtung der optischen Achse bewegt.
- Abbildungsgerät, enthaltend: einen fotografischen Objektivtubus mit einem fotografischen Objektivsystem und einem Fokussiermechanismus, und eine transparente Abdeckung, die separat zu dem Objektivtubus vorgesehen ist und mindestens einen Bereich überdeckt, der durch den Blickwinkel des fotografischen Objektivsystems bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokussiermechanismus ein Fokussierelement enthält, das mit einem Klickrastmechanismus versehen ist, der eine manuelle Betätigung des Fokussierelements ermöglicht und mehrere Klickrastpositionen vorsieht, an denen das Fokussierelement festgehalten wird, und dass ein Bewegungsbetrag der Position der Bildebene in Richtung der optischen Achse pro Klickrastposition des Fokussierelements über den Klickrastmechanismus so bestimmt ist, dass er in dem Schärfentiefenbereich des fotografischen Objektivsystems liegt.
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