DE19734118C1 - Zoom-Objektiv - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zoom-Objektiv mit minde­ stens zwei auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordne­ ten Linsen oder Linsengruppen, deren Positionen (bezogen auf eine gestellfest mit einem optischen Gerät verbundene Baugruppe) einzeln oder gemeinsam in Richtung der optischen Achse veränderbar sind und die zum Zweck der Positionsände­ rung mit piezoelektrischen oder elektrostriktiven Linearan­ trieben gekoppelt sind, bei denen eine aktive, zu Mikrode­ formationen angeregte Materialfläche einer passiven Materi­ alfläche gegenüber steht und dadurch eine Bewegung beider Materialflächen relativ zueinander ausgelöst wird.

In klassischen Lösungen des Standes der Technik ist be­ kannt, die Relativbewegung zweier Linsengruppen zueinander über Kurven, die einer ersten Linsengruppe zugeordnet sind, und Zapfen, die der zweiten Linsengruppe zugeordnet sind und die in den Kurven geführt werden, zwangszusteuern. Da­ bei wird die Umwandlung einer gleichmäßigen rotatorischen Antriebsbewegung in eine geradlinige Antriebsbewegung mit Umformung des Weg-Zeit-Verhaltens vorgenommen. Die zuneh­ mend hohen Anforderungen an die Präzision, die sich aus der angestrebten Bildgüte ergeben, haben nachteiligerweise hohe Fertigungskosten für derartige feinmechanische Komponenten zur Folge.

Demzufolge sind in jüngerer Zeit Zoom-Objektive entwickelt worden, bei denen die in Bezug aufeinander und auf das Ge­ rätegestell verschiebbaren optischen Baugruppen auf Gerad­ führungen angeordnet und mit piezoelektrischen Linearan­ trieben gekoppelt sind. Bei derartigen Antrieben stehen sich zwei Materialflächen gegenüber, von denen die eine be­ weglich, die andere gestellfest angeordnet ist und von de­ nen eine eine zu Mikrodeformationen anregbare Oberfläche aufweist. Diese Mikrodeformationen sind auf die gegenüber­ stehende passive Materialfläche gerichtet und lösen eine Bewegung der beiden Materialflächen relativ zueinander aus.

In der US-Patentschrift 5,225,941 ist eine derartige Ein­ richtung beschrieben. Hier sind zwei auf linearen Gleitfüh­ rungen angeordnete optische Baugruppen mit piezoelektri­ schen Antrieben gekoppelt; bei Ansteuerung dieser Antriebe erfolgt eine lineare Verschiebung der Baugruppen gegenein­ ander.

Dabei ist jeweils einer der beweglichen Baugruppen ein ge­ sonderter piezoelektrischer Antrieb zugeordnet. Von den An­ regungsflächen der piezoelektrischen Antriebe werden die Mikrobewegungen über Gestänge, die zugleich der Geradfüh­ rung der optischen Baugruppen dienen, zu den passiven Flä­ chen, die an den Baugruppen ausgebildet sind, übertragen.

Dabei ist jeweils ein Übertragungsglied, das die Mikrobewe­ gungen zu einer ersten Baugruppe überträgt, als Geradfüh­ rung der zweiten Baugruppe vorgesehen und umgekehrt. Das bedeutet, daß auch die Geradführungselemente mit den Mikro­ bewegungen beaufschlagt sind. Das hat nachteilig zur Folge, daß die Baugruppen zumindest an den Führungselementen, die die Mikrobewegung nicht aufnehmen und in eine Linearbewe­ gung wandeln sollen, nicht exakt geführt sind.

Außerdem ist hierbei nachteilig, daß die zu Mikrodeforma­ tionen angeregten Flächen der piezoelektrischen Antrieb­ selemente nicht unmittelbar der zu bewegenden passiven Flä­ che gegenüberstehen, sonder daß Zwischenglieder (nämlich die Gestänge der Geradführungen) zur Übertragung der Mikro­ bewegungen auf die beweglichen Baugruppen erforderlich sind. Die Nachteile bestehen damit nicht nur in der Unge­ nauigkeit der Führung der beweglichen optischen Baugruppen, sondern darüberhinaus auch noch in Verlusten an Antriebse­ nergie aufgrund des relativ langen Übertragungsweges.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Zoom-Objektiv der vorgenannten Art derart weiterzubil­ den, daß die Führungsgenauigkeit erhöht und eine effektive Übertragung der Bewegungsenergie von den aktiven Material­ flächen auf die passiven Materialflächen erzielt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß zum Zweck der Positionsänderung mindestens ein als piezoelek­ trischer oder elektrostriktiver Linearantrieb ausgebildeter Positionierantrieb vorgesehen ist, bei dem eine aktive, zu Mikrodeformationen angeregte Materialfläche einer passiven Materialfläche gegenübersteht und dadurch eine Bewegung beider Materialflächen relativ zueinander ausgelöst wird.

Damit entfällt als wesentlicher Vorteil die Bewegungsüber­ tragung auf die Linsengruppen durch Umwandlung einer Dreh­ bewegung über Kurven und Zapfen in eine geradlinige Bewe­ gung, wodurch eine effektivere Ausnutzung der Antriebsener­ gie möglich ist und wesentlich kleinere Antriebseinheiten zur Anwendung kommen können. Der Aufbau des Zoom-Objektivs wird einfacher und damit weniger aufwendig, die Baugröße wird geringer. Für eine oder auch für mehrere Linsen oder Linsengruppen ist eine direkte Bewegungsansteuerung mög­ lich, indem durch Vorgabe einer entsprechenden Anzahl von Mikro-Antriebs-Schritten die vorgesehene Positionsänderung veranlaßt wird. Damit sind die Nachteile ausgeräumt, die der Kurvenführung anhaften.

Der erfindungsgemäße Vorschlag hat weiterhin den Vorteil, daß bei entsprechender konstruktiver Auslegung jede der be­ weglichen Linsengruppen separat ansteuerbar ist und so die Positionsveränderungen bei allen auf diese Art angetriebe­ nen Linsengruppen unabhängig voneinander vorgenommen werden können. Damit ist gewährleistet, daß bei entsprechender An­ steuerung jede der beweglichen Linsengruppen unterschiedli­ che Wege in gleichen Zeiteinheiten zurücklegen können und gewünschte Positionskorrekturen noch während der Bewegung ausführbar sind.

Der Aufbau piezoelektrischer und/oder elektrostriktiver Schrittmotoren für diesen Zweck ist fertigungstechnisch leicht zu bewerkstelligen. Für die anregbare aktive Materi­ alfläche können beispielsweise polykristalline piezoelek­ trische Keramiken, die sich in der Mikrostoßan­ triebstechnik bereits bewährt haben, verwendet werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht dar­ in, daß der piezoelektrische oder elektrostriktive Linea­ rantrieb mehrere aktive Materialflächen, sogenannte Resona­ toren aufweist, die mit einer Linse oder Linsengruppe me­ chanisch fest verbünden sind, währenddessen die jeweils ge­ genüberstehenden passiven Materialflächen gerätefest ange­ ordnet sind. Die gerätefeste Anordnung der passiven Materi­ alflächen bietet den Vorzug, daß diese in ihren Abmessungen soweit ausgedehnt werden können, daß ihr mehrere aktive Ma­ terialflächen gegenüberstehen können, die verschiedenen Linsen oder Linsengruppen zugeordnet sind, wodurch die pas­ siven Materialflächen Teil mehrerer Linearmotoren sind. So ist es beispielsweise denkbar, eine passive Materialfläche parallel zur optischen Achse anzuordnen und über den Ver­ stellbereich aller Linsengruppen hinweg auszudehnen, wäh­ rend die einzelnen beweglichen Linsengruppen mit separaten aktiven Materialflächen versehen sind, die jeweils ledig­ lich in einem Teilbereich gegen diese gemeinsame passive Materialfläche arbeiten, jedoch getrennt ansteuerbar sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß für jeden Linearantrieb zwei eben ausgebil­ dete aktive Materialflächen vorgesehen und etwa parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Mikrodeformationen dieser beiden aktiven Materialflächen etwa aufeinander zu gerichtet sind und zwischen den beiden aktiven Materialflä­ chen die jeweils entgegenstehenden passiven Materialflächen vorgesehen sind. Weiterhin sollte vorgesehen sein, daß die aktiven Materialflächen zeitgleich angeregt werden und da­ durch die Mikrodeformationen an beiden aktiven Materialflä­ chen zeitgleich auf die jeweils gegenüberstehenden passiven Materialflächen gerichtet sind. So wird erreicht, daß durch die Mikrodeformationen hervorgerufenen Druck- und Zugkräfte nicht von den Lagerstellen und Führungselementen der be­ treffenden Linsengruppe aufgenommen werden müssen.

Zur Erzielung einer Richtungsumkehr der Linearbewegung kann beispielhaft vorgesehen sein, daß jede aktive Materialflä­ che bzw. jeder Resonator eine vollflächige Elektrode und eine zu einer 2 × 2-Matrix geteilte Elektrode besitzt. Werden diese diagonal elektrisch miteinander verbunden und wird an eines dieser damit entstehenden Elektrodenpaare sowie an eine gemeinsame Rückelektrode ein elektrisches Wechselfeld angelegt, so bewegt sich der Resonator in zwei Schwingungs­ moden, senkrecht zueinander orientiert sind. Daraus resul­ tiert eine elliptische Bewegung des Resonators, die über die Stößelbewegungen bzw. Mikrodeformationen Kräfte gegen die gegenüberstehende passive Materialfläche erzeugt und da­ bei die gewünschte Relativbewegung verursacht. Zur Rich­ tungsumkehr wird jeweils das andere Elektrodenpaar ange­ steuert.

Im Rahmen der Erfindung liegt eine bevorzugte Ausgestal­ tungsvariante, bei der vorgesehen ist, daß zwei Linsen oder Linsengruppen vorhanden sind, jeder Linse oder Linsengruppe ein gesonderter Linearantrieb zugeordnet ist und beide Li­ nearantriebe in verschiedenen, zueinander orthogonalen Ebe­ nen, die die optische Achse des Zoom-Objektivs als Schnitt­ gerade haben, angeordnet sind.

Damit ist es möglich alle funktionswesentlichen Baugruppen (Linsengruppen, Antriebe) auf kleinstmöglichen Raum unter­ zubringen und trotzdem die Übersichtlichkeit der Anordnung und damit die Zugänglichkeit der einzelnen Baugruppen zu erzielen.

Vorteilhaft ist weiterhin eine Ausgestaltung, bei der alle mit einem der vorgenannten Linearantriebe gekoppelten Lin­ sen oder Linsengruppen auf gesonderten Geradführungen gela­ gert sind. Damit ist die Unabhängigkeit der Linsengruppen im Hinblick auf ihre Führung gewährleistet, wodurch jeder Linsengruppe eine im Hinblick auf Größe und Genauigkeit an­ gepaßte Geradführung zugeordnet werden kann. So ist es mög­ lich, unterschiedliche Eigenheiten einzelner Linsengruppen zu berücksichtigen und beispielsweise die Leistungsfähig­ keit des Linearantriebes exakt der Masse der Linsengruppe anzupassen.

Denkbar ist in diesem Zusammenhang eine Weiterbildung der Erfindung, bei der die passiven Materialflächen eines oder mehrerer Linearantriebe zugleich als Elemente der Geradfüh­ rungen für eine oder mehrere Linsen oder Linsengruppen aus­ gebildet sind. Daraus ergibt sich eine zusätzlich Platzer­ sparnis im Aufbau des Zoom-Objektivs.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder vorhandene Linearantrieb über ei­ ne Ansteuerschaltung mit einer Programmeinheit verknüpft ist, in der Positions-Solldaten und/oder Bewegungsablauf- Daten für die zugeordnete Linse oder Linsengruppe gespei­ chert sind.

Damit wird erreicht, daß jeder Linearantrieb in Abhängig­ keit davon, welche Bewegung bzw. Positionsänderungen die ihm zugeordnete Linsengruppe ausführen soll, ansteuerbar ist. Der Abruf der in einer gemeinsamen Programmeinheit ge­ speicherten Vorgabedaten für die Bewegungsabläufe bzw. Po­ sitionsänderungen der einzelnen Linsengruppen kann mit Hil­ fe eines dem Zoom-Objektiv angepaßten Softwareprogrammes erfolgen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß mindestens einer der Linsen oder Linsengruppen ein Positi­ onsmelder zur Erfassung von Positions-Istdaten zugeordnet und der Signalausgang des Positionsmelders mit der Ansteu­ erschaltung des mit dieser Linse oder Linsengruppe verbun­ denen Linearantriebes verknüpft ist die Ansteuerschaltung verfügt in diesem Fall über einen Komparator zum Vergleich der Positions-Istdaten mit den Positions-Solldaten sowie über eine Rechenschaltung zur Ermittlung von Korrekturwer­ ten aus den Abweichungen der Positions-Istdaten von den Po­ sitions-Solldaten.

Damit ist eine hohe Reproduzierbarkeit bei der Positionie­ rung der einzelnen Linsengruppen gewährleistet. Ist bei­ spielsweise der mit den gespeicherten Daten vorgegebene Be­ wegungsablauf beendet, so ist mit Hilfe des Positionsmel­ ders eine Kontrolle dahingehend möglich, ob die eingenomme­ ne Position der vorgegebenen bzw. gewünschten Positionen tatsächlich entspricht oder aufgrund irgendwelcher Einflüs­ se die Sollpositionen nicht erreicht worden sind. Ergibt diese Kontrolle eine Abweichung, wird der Linearantrieb wieder in Betrieb gesetzt und die Bewegung der Linsengruppe um einen aus der Abweichung von Soll zu Ist ermittelten Weg veranlaßt. Nach Ende auch dieses Bewegungsablaufes wird wiederum mit Hilfe des Positionsmelders die Istposition er­ mittelt und zu den korrigierten Positions-Solldaten vergli­ chen. Dieser Vorgang wiederholt sich selbsttätig, bis die Rechenschaltung keine Abweichung mehr zwischen der Istposi­ tion und der korrigierten Sollposition ermittelt.

In diesem Zusammenhang kann weiterhin vorgesehen sein, daß eine periodische Korrektur der in der Programmeinheit ge­ speicherten Positions-Solldaten und/oder Bewegungsablauf- Daten in Abhängigkeit von der jeweils tatsächlich erreich­ ten Position der Linsengruppen und/oder der erzielten Bild­ güte erfolgt.

Insofern ist es vorteilhaft, wenn in der Ansteuerschaltung eine Rechenschaltung zur Ermittlung von Korrekturwerten aus der Beurteilung der mit den Positions-Istdaten erreichten Bildgüte vorgesehen ist. Das kann beispielsweise durch Aus­ wertung der Bildhelligkeit, des Bildkontrastes und/oder der Abbildungsschärfe erfolgen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeich­ nungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Zoom-Objektiv mit zwei beweglichen Linsengrup­ pen

Fig. 2 einen Schnitt AA durch das Zoom-Objektiv aus Fig. 1

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Ansteuerung der den Linsengruppen zugeordneten Linearantriebe

In Fig. 1 ist ein Zoom-Objektiv dargestellt, bei dem eine erste Linsengruppe 1 und eine zweite Linsengruppe 2 in der Richtung einer gemeinsamen optischen Achse 3 verschiebbar angeordnet sind. Die erste Linsengruppe 1 ist in einem Gleitkörper 4, die zweite Linsengruppe 2 in einem Gleitkör­ per 5 befestigt und in diesem zur optischen Achse ausge­ richtet. Der Gleitkörper 4 mit der ersten Linsengruppe 1 ist auf einer Führungsbahn 6, der Gleitkörper 5 mit der zweiten Linsengruppe 2 ist auf einer Führungsbahn 7 glei­ tend gelagert. Die Führungsbahnen 6 und 7 sind parallel zur optischen Achse ausgerichtet, wodurch die Linsengruppen 1, 2 in Richtung der optischen Achse 3 verschiebbar sind.

Die Führungsbahnen 6, 7 sind an einem Geräteteil 8 befe­ stigt. Ebenfalls am Geräteteil 8 befestigt ist eine opti­ sche Baugruppe 9, die Bestandteil des Zoom-Objektives bzw. eines optischen Gerätes ist und die bei der Bilderzeugung mit den beiden Linsengruppen 1 und 2 zusammenwirkt.

Die Verschiebbarkeit der Linsengruppen 1 und 2 auf der op­ tischen Achse 3 gewährleistet eine Positionsänderung beider Linsengruppen relativ zur optischen Baugruppe 9 und damit die Änderung des Abstandes a ebenso wie auch eine Positi­ onsänderung der beiden Linsengruppen 1 relativ zueinander bzw. die Änderung des Abstandes b. Mit einer Positionsände­ rung der Linsengruppen 1 und 2 gemeinsam soll die Fokussie­ rung des Zoom-Objektives auf einen Brennpunkt erfolgen, während die Änderung des Abstandes der beiden Linsengruppen zueinander die Brennweite des Zoom-Objektives verändert.

Um während der Verstellung der Brennweite die Bildgüte bei­ zubehalten ist es notwendig, daß sich die Linsengruppen 1 und 2 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen kön­ nen. Außerdem ist eine hochgenaue Positionierung notwendig.

Um nun die Einstellungsänderungen des Zoom-Objektivs in der beschriebenen Weise exakt vornehmen zu können, ist sowohl die Linsengruppen 1 wie auch die Linsengruppe 2 mit je ei­ nem piezoelektrischen Linearantrieb 10, 22 gekoppelt; die beiden piezoelektrischen Linearantriebe 10, 22 sind separat ansteuerbar (vgl. Fig. 2 und 3).

In Fig. 2 ist das Zoom-Objektiv in einem Schnitt A-A aus Fig. 1 zu sehen, mit einer prinzipiellen Darstellung der Seitenansicht eines piezoelektrischen Linearantriebes 10, der mit dem Gleitkörper 5 und über diesen mit der Linsen­ gruppe 2 mechanisch verbunden ist. Der piezoelektrische Li­ nearantrieb 10 verfügt an einem Antriebselement 14 über zwei aktive Materialflächen 11 und 12, die parallel zuein­ ander angeordnet sind. Die aktiven Materialflächen 11 und 12 sind Resonatoren aus piezokeramischem Material, das zu Stößelbewegungen bzw. Mikrodeformationen an seiner Oberflä­ che anregbar ist. Die aktiven Materialflächen 11 und 12 bzw. die Resonatoren sind bezüglich der Ausrichtung der Stößelbewegungen aufeinander zu gerichtet sind. Aufgrund der Stößelbewegungen erreichen Oberflächenteile der aktiven Materialflächen 11, 12 periodisch die Oberfläche eines zwi­ schen den beiden aktiven Materialflächen 11 und 12 angeord­ neten Stabes 13, welche die passiven Materialflächen des Linearantriebes 10 bilden. Auf diese Weise steht jeweils einer der aktiven Materialflächen 11 oder 12 eine passiven Materialfläche gegenüber.

Werden die aktiven Materialflächen 11, 12 angeregt, führt das zu Mikrostoßbewegungen, in deren Folge eine Relativbe­ wegung der aktiven Materialflächen 11, 12 gegenüber der passiven Materialfläche ausgelöst wird.

Infolgedessen führt das Antriebselement 14 eine Bewegung relativ zum Stab 13 aus, die auf den Gleitkörper 5 und von dort auf die Linsengruppe 2 übertragen wird. Die Bewegungs­ richtung des Gleitkörpers 5 ist durch die Mikrostöße vorge­ geben, wobei eine Geradführung durch die Führungsbahnen 6 und 7 erfolgt. Die Richtungsumkehr der Bewegung erfolgt durch entsprechende Ansteuerung der aktiven Materialflächen 11, 12.

Zur Erzielung der Richtungsumkehr kann beispielhaft vorge­ sehen sein, daß jede aktive Materialfläche 11 und 12 bzw. jeder Resonator eine vollflächige Elektrode und eine zu ei­ ner 2 × 2-Matrix geteilte Elektrode besitzt. Diese Elektroden werden diagonal elektrisch miteinander verbunden. Wird nun ein elektrisches Wechselfeld, dessen Frequenz der Resonanz­ frequenz des Resonators entspricht, an eine gemeinsame Rüc­ kelektrode und eines der diagonal verbundenen Elektroden­ paare angelegt, so bewegt sich der Resonator in zwei senk­ recht zueinander gerichteten Schwingungsmoden; die Überla­ gerung dieser Bewegungen ergibt eine elliptische Bewegung des Resonators, die über die Stößel bzw. Mikrodeformationen Kraftwirkungen gegen den Stab 13 erzeugen und dabei die Re­ lativbewegung verursachen. Zur Richtungsumkehr wird jeweils das andere Elektrodenpaar angesteuert.

In Fig. 2 ist weiterhin zu erkennen, daß der Gleitkörper 5 eine um die Führungsbahn 7 geschlossene Führung 15 und eine um die Führungsbahn 6 offene Führung 16 aufweist. Der Gleitkörper 5 ist dabei in allen senkrecht zur Schieberich­ tung liegenden Richtungen fixiert. Damit ist eine reibungs­ arme und genaue Führung des Gleitkörpers 5 in Richtung der optischen Achse 3 gegeben.

Der piezoelektrische Linearantrieb 10 ist, wie zeichnerisch dargestellt, in der Ebene angeordnet, in der die Mittenach­ se 17 liegt. In analoger Weise ist ein zweiter piezoelek­ trischer Linearantrieb 22, in Fig. 2 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt, über den Gleitkörper 4 und mit der Linsengruppe 1 gekoppelt, wobei dieser in einer um 90° um die optische Achse verdrehten Ebene liegt, d. h. in einer Ebene mit der Mittenachse 18 angeordnet ist.

Beispielhaft kann aber der zweite piezoelektrische Linea­ rantrieb 22 auch in der gleichen Ebene wie der Linearan­ trieb 10, mit diesem fluchtend, angeordnet sein, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, für beide Linearantriebe 10, 22 dieselben passiven Materialflächen des Stabes 13 zu nut­ zen. Es besteht lediglich der Unterschied im Hinblick auf die mechanische Kopplung an die Gleitkörper bzw. an die Linsengruppen; während der piezoelektrische Linearantrieb 10 über den Gleitkörper 5 an die Linsengruppe 2 gekoppelt ist, ist der piezoelektrische Linearantrieb 22 über den Gleitkörper 4 mit der Linsengruppe 1 verbunden.

In Fig. 3 ist ein Positionsmelder 19 dargestellt, der zur Erfassung der Positions-Istdaten der beiden Linsen­ gruppen 1 und 2 an Hand von Markierungen 20/21, die an den Linsengruppen 1 und 2 angebracht sind, vorgesehen ist. Der Positionsmelder 19 kann beispielhaft als optoelektronischer inkrementaler Geber ausgeführt sein.

Im Blockschaltbild nach Fig. 3 ist eine Programmeinheit 23 vorgesehen, die mit einem ihrer Signalausgänge über eine Ansteuerschaltung 24 am piezoelektrischen Linearantrieb 10 anliegt, während ein zweiter Signalausgang über eine An­ steuerschaltung 25 mit dem zweiten piezoelektrischen Linea­ rantrieb 22 verbunden ist. In der Programmeinheit 23 sind die Positions-Solldaten und/oder die Bewegungsablaufdaten für die Linsengruppen 1, 2 gespeichert. Die gespeicherten Daten sind bestimmten Brennweiten des Zoom-Objektives zuge­ ordnet.

Entsprechend einer über den Eingang 26 manuell oder ander­ weitig, etwa durch Softwareansteuerung eingegebene Anwei­ sung gibt die Programmeinheit 23 an eine oder an beide der Ansteuerschaltungen 24 und 25 Stellbefehle aus, die den Po­ sitions-Solldaten entsprechen und die von dort an die pie­ zoelektrischen Linearantriebe 10 und/oder 22 weitergegeben werden.

Diese Stellbefehle können in Form einer Anzahl von Impulse vorgegeben werden, mit denen die jeweilige aktive Material­ fläche des betreffenden piezoelektrischen Linearantriebes 10 und/oder 22 angeregt wird, wodurch eine dieser Impuls­ zahl entsprechende Anzahl von Mikrodeformationen hervorge­ rufen wird, die in der bereits vorbeschriebenen Weise in eine Relativbewegung zwischen der aktiven Materialfläche und der passiven Materialfläche gewandelt werden und so ei­ ne Positionsänderung der betreffenden Linsengruppe bewirkt, bei der die Impulszahl der Weglänge äquivalent ist.

Um Ungenauigkeiten im Ergebnis dieser Stellbewegung aus­ gleichen zu können, werden die vom Positionsmelder 19 er­ faßten Positions-Istdaten an jeweils einen zweiten Eingang jeder Ansteuerschaltung 24 und 25 gelegt. Innerhalb jeder Ansteuerschaltung 24, 25 ist ein Komparator vorgesehen, der die Positions-Istdaten mit den Positions-Solldaten ver­ gleicht.

Der Ausgang des Komparators ist in beiden Ansteuerschaltun­ gen 24, 25 mit einer Rechenschaltung 29 und 30 verbunden, die die Abweichungen der Positions-Istdaten von den Positi­ ons-Solldaten berücksichtigt und daraus Korrekturwerte ge­ winnt, die zum Zwecke einer Nachsteuerung dem jeweiligen piezoelektrischen Linearantrieb 10 und/oder 22 zugeführt werden.

Damit ist in hohem Maße die Reproduzierbarkeit von Positio­ nen der Linsengruppen 1 und 2 gegeben. Außerdem ist es denkbar, zur Gewährleistung einer hohen Bildgüte die in der Programmeinheit 23 gespeicherten Positions-Solldaten und/oder Bewegungsablaufdaten in Abhängigkeit von der je­ weils erreichten Bildgüte periodisch zu korrigieren.

Analog zu dem Anlegen der Positions-Istdaten vom Positions­ melder 19 an die zweiten Eingänge der Ansteuerschaltungen 24 und 25 ist es denkbar, an diese Eingänge Informationen aus der Beurteilung der mit den Positions-Istdaten erreich­ ten Bildgüte zu legen und diese Informationen in ähnlicher wie in der beschriebenen Weise mit Hilfe einer geeigneten Rechenschaltung, die in jede der Ansteuerschaltungen 24 und 25 zu integrieren ist, zur Ermittlung von Nachstellbefehlen für die piezoelektrischen Linearantriebe 10 und/oder 11 zu nutzen.

Bezugszeichenliste

1

erste Linsengruppe

2

zweite Linsengruppe

3

optische Achse

4

,

5

Gleitkörper

6

,

7

Führungsbahnen

8

Geräteteil

9

optische Baugruppe

10

piezoelektrischer Linearantrieb

11

,

12

aktive Materialflächen

13

Stab

14

Antriebselement

15

geschlossene Führung

16

offene Führung

17

,

18

Mittenachsen

19

Positionsmelder

20

,

21

Markierungen

22

piezoelektrischer Linearantrieb

23

Programmeinheit

24

,

25

Ansteuerschaltungen

26

Eingang

27

,

28

Komparator

29

,

30

Rechenschaltung
a, bAbstände

Claims (8)

1. Zoom-Objektiv mit mindestens zwei auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordneten Linsen oder Linsengruppen, deren Positionen, bezogen auf eine fest mit einem opti­ schen Gerät verbundene Baugruppe, einzeln oder gemein­ sam in Richtung der optischen Achse veränderbar sind und die zum Zweck der Positionsänderung mit piezoelek­ trischen oder elektrostriktiven Linearantrieben gekop­ pelt sind, bei denen eine aktive, zu Mikrodeformationen angeregte Materialfläche einer passiven Materialfläche gegenübersteht und dadurch eine Bewegung beider Materi­ alflächen relativ zueinander ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Linearantriebe zwei ebene, im wesentlichen parallel zueinander ausge­ richtete aktive Materialflächen (11, 12) aufweist, de­ ren Mikrodeformationen im wesentlichen aufeinander zu gerichtet sind und zwischen denen die passiven Materi­ alflächen angeordnet sind, wobei die aktiven Material­ flächen (11, 12) zeitgleich angeregt und dadurch die Mikrodeformationen von beiden aktiven Materialflächen (11, 12) zeitgleich auf die passiven Materialflächen gerichtet sind.

2. Zoom-Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, daß für jede Linse oder Linsengruppe (1, 2) eine geson­ derte Geradführung vorgesehen ist.

3. Zoom-Objektiv nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichet, daß die passiven Materialflächen zugleich als Elemente der Geradführung für eine oder mehrere Linsen oder Linsengruppen (1, 2) ausgebildet sind.

4. Zoom-Objektiv nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Linsen oder Linsen­ gruppen (1, 2) vorgesehen und jeweils gesondert mit ei­ nem piezoelektrischen oder elektrostriktiven Linearan­ trieb gekoppelt sind, wobei die Elemente der Geradfüh­ rung beider Linsen oder Linsengruppen (1, 2) getrenn­ ten, sich in der optischen Achse (3) schneidenden und orthogonal zueinander ausgerichteten Ebenen zugeordnet sind, wodurch eine Verschiebung der Linsen oder Linsen­ gruppen (1, 2) rechtwinklig zur optischen Achse (3) aus­ geschlossen ist.

5. Zoom-Objektiv mit mindestens einem Linearantrieb nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder vorgesehene Linearantrieb über eine An­ steuerschaltung (24, 25) mit einer Programmeinheit (23) verknüpft ist, in der Positions-Solldaten und/oder Be­ wegungsablauf-Daten für die zugeordnete Linse oder Lin­ sengruppe (1, 2) gespeichert sind.

6. Zoom-Objektiv nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Linse oder Linsengruppe (1, 2) ein Positions­ melder (19, 22) zur Erfassung von Positions-Istdaten zugeordnet und der Signalausgang des Positionsmelders (19, 22) mit der Ansteuerschaltung (24, 25) des Linea­ rantriebes (10, 22) verknüpft ist, wobei die Ansteuer­ schaltung (24, 25) über einen Komparator (27, 28) zum Vergleich der Positions-Istdaten mit den Positions- Solldaten sowie über eine Rechenschaltung (29, 30) zur Ermittlung von Korrekturwerten aus den Abweichungen der Positions-Istdaten von den Positions-Solldaten verfügt.

7. Zoom-Objektiv nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine periodische Korrektur der in der Programmeinheit (23) gespeicherten Positions-Solldaten und/oder Bewegungsablauf-Daten in Abhängigkeit von der jeweils erreichten Bildgüte vorgesehen ist.

8. Zoom-Objektiv nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansteuerschaltung eine Re­ chenschaltung zur Ermittlung von Korrekturwerten aus der Beurteilung der mit den Positions-Istdaten erreich­ ten Bildgüte vorgesehen ist.