DE20321536U1 - Varioobjektiv für eine Kamera - Google Patents
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Abstract
Varioobjektiv
(10) für
eine Kamera, das im aufnahmebereiten Zustand ausgefahren und im nichtaufnahmebereiten
Zustand eingefahren ist, umfassend eine Aufnahmeoptik mit mehreren
Linsengruppen (L1, L2, L3), die im aufnahmebereiten Zustand alle
im gesamten Brennweitenbereich auf einer gemeinsamen optischen Achse
(Z1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im nichtaufnahmebereiten
Zustand mindestens eine der Linsengruppen (L1, L2, L3), die einen
funktionsunentbehrlichen Bestandteil der Aufnahmeoptik bildet und zur
Brennweitenänderung
längs der
gemeinsamen optischen Achse (71) bewegbar ist, aus der gemeinsamen
optischen Achse (Z1) radial zurückgezogen
ist, während
die übrigen
Linsengruppen (L1, L3) auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1)
angeordnet bleiben, und dass der Abstand zwischen der am weitesten
objektseitig angeordneten und der weitesten bildseitig angeordneten
dieser übrigen
Linsengruppen (L1, L3) im nichtaufnahmebereiten Zustand kleiner
als der entsprechende Abstand im aufnahmebereiten Zustand ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Varioobjektiv, das in den Körper eines optischen Instrumentes, wie z.B. eine mit einem lichtempfindlichen Film arbeitende Kamera oder eine mit einem CCD- oder CMOS-Bildsensor arbeitende digitale Kamera einfahrbar und aus diesem ausfahrbar ist.
- Die Anforderungen an die Miniaturisierung von Kompaktkameras nehmen stetig zu. Insbesondere besteht bei Kameras, die ein einfahrbares Aufnahmeobjektiv haben, ein starkes Bedürfnis nach einer weiteren Verkürzung des Aufnahmeobjektivs im vollständig eingefahrenen Betriebszustand.
- Aus der
DE 36 38 255 C2 ist ein Varioobjektiv mit drei Linsengruppen bekannt, die im gesamten Brennweitenbereich alle auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind. In einer Nichtgebrauchsstellung ist der Abstand der am weitesten objektseitig angeordneten Linsengruppe von der am weitesten bildseitig angeordneten Linsengruppe kleiner als im gesamten Variobereich. - In der
US 4 937 609 ist ein Kameraobjektiv beschrieben, bei dem zwischen einer Tele- und einer Weitwinkeleinstellung umgeschaltet werden kann. Es ist außerdem eine Nichtgebrauchsstellung vorgesehen, in der ein optisches Element aus der optischen Achse des Kameraobjektivs herausbewegt ist. - Aus der
JP 07 199019 - Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfahrbares Linsensystem Varioobjektiv anzugeben, dessen Konstruktion eine weitere Objektivverkürzung im vollständig eingefahrenen Zustand ermöglicht.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 einen Längsschnitt eines einfahrbaren Varioobjektivs einer digitalen Kamera im aufnahmebereiten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 einen Längsschnitt des in1 gezeigten einfahrbaren Varioobjektivs im vollständig eingefahrenen Zustand, wenn die Kamera nicht ein Einsatz ist, -
3A einen Längsschnitt funktionswichtiger Elemente wie Linsengruppen, Blendenverschluss, Tiefpassfilter und CCD des in1 gezeigten einfahrbaren Varioobjektivs, -
3B einen Längsschnitt der in3A dargestellten Elemente des in2 gezeigten Varioobjektivs, -
4 eine perspektivische Explosionsdarstellung funktionswichtiger Elemente des in den1 und2 gezeigten Varioobjektivs, -
5A eine Vorderansicht der in4 gezeigten Elemente im aufnahmebereiten Zustand, wobei ein Linearführungsring der klareren Darstellung wegen weggelassen ist, -
5B eine Darstellung ähnlich der nach5A mit den in4 gezeigten Elementen im vollständig eingefahrenen Zustand, wobei wiederum der Linearführungsring weggelassen ist, -
6A eine perspektivische Darstellung der in5A gezeigten Elemente, wobei ein ortsfestes Ringelement der klareren Darstellung wegen teilweise weggelassen ist, -
6B eine perspektivische Darstellung der in5B gezeigten Elemente, wobei ein zweiter Linsengruppen-Halterahmen der klareren Darstellung wegen teilweise weggelassen ist, -
7A eine Vorderansicht der in4 gezeigten Elemente im aufnahmebereiten Zustand, wobei der Linearführungsring und die Haltefassung für die zweite Linsengruppe weggelassen sind, -
7B eine Darstellung ähnlich der nach7A mit den in4 gezeigten Elementen im vollständig eingefahrenen Zustand, wobei der Linearführungsring und die Haltefassung für die zweite Linsengruppe weggelassen sind, -
8A eine perspektivische Darstellung der in7A gezeigten Elemente, -
8B eine perspektivische Darstellung der in7B gezeigten Elemente, -
9 eine vergrößerte, perspektivische Darstellung der in den7B und8B gezeigten Elemente, -
10A eine perspektivische Darstellung von funktionswichtigen Elementen des in1 gezeigten Varioobjektivs mit einer Haltekonstruktion für einen an der Haltefassung vorgesehene einfahrbare Linsenfassung von hinten in Richtung der optischen Achse des einfahrbaren Varioobjektivs gesehen, -
10B eine Darstellung ähnlich der nach10A mit derselben Haltekonstruktion in einem anderen Betriebszustand, -
11 einen Längsschnitt eines einfahrbaren Varioobjektivs im vollständig eingefahrenen Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
12 einen Längsschnitt eines einfahrbaren Varioobjektiv im vollständig eingefahrenen Zustand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
13 einen Längsschnitt eines einfahrbaren Varioobjektivs im vollständig eingefahrenen Zustand gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
14 eine Vorderansicht einer Kamera, die beispielhaft aus der optischen Achse des einfahrbaren Varioobjektivs entfernte optische Elemente zeigt, und -
15 eine Vorderansicht einer Kamera, die ein weiteres Beispiel für aus der optischen Achse des einfahrbaren Varioobjektivs entfernte optische Elemente zeigt. - Der Gesamtaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels des einfahrbaren Varioobjektivs nach der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die
1 bis3 beschrieben. Das einfahrbare Varioobjektiv10 ist in eine digitale Kamera eingebaut und umfasst eine Aufnahmeoptik mit einer ersten Linsengruppe L1, einen Blendenverschluss S, eine zweite Linsengruppe (radial bewegbarer Teil/entfernbares optisches Element) L2, eine dritte Linsengruppe L3, ein Tiefpassfilter (optisches Filter) F und einen CCD-Bildsensor (Bildaufnahmevorrichtung) C. Mit Z1 ist in1 die optische Achse der Aufnahmeoptik bezeichnet. Die erste Linsengruppe L1 und die zweite Linsengruppe L2 werden zur Brennweitenänderung, d.h. beim Zoomen, in vorbestimmter Weise längs der optischen Achse Z1 angetrieben, während die dritte Linsengruppe L3 zur Fokussierung längs der optischen Achse Z1 angetrieben wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass zur Brennweitenänderung mindestens zwei Linsengruppen in Richtung der optischen Achse bewegt werden können, wie dies in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall ist, oder mindestens eine Linsengruppe und die Bildfläche, z.B. der CCD-Bildsensor in Richtung der optischen Achse bewegt werden. - Wie aus den
1 und2 deutlich wird, hat unter den drei Linsengruppen L1, L2 und L3 die zweite Linsengruppe L2 den kleinsten Durchmesser. - In dem in den
1 und3A gezeigten Betriebszustand, in dem das einfahrbare Varioobjektiv10 mit seiner Aufnahmeoptik für eine Aufnahme bereit ist und der im Folgenden als Aufnahmezustand bezeichnet wird, sind alle optischen Elemente der Aufnahmeoptik auf der gemeinsamen optische Achse Z1 angeordnet. Dagegen ist in dem in den2 und3B gezeigten vollständig eingefahrenen Betriebszustand (eingefahrene Stellung) die zweite Linsengruppe L2 aus einer Position auf der optischen Achse Z1 senkrecht zu dieser so versetzt, dass sie auf einer exzentrischen optischen Achse Z1' (optische Achse des entfernbaren Elementes) angeordnet ist. Wird die zweite Linsengruppe L2 in diese versetzte Position bewegt, so liegt sie noch nicht über den anderen optischen Elementen der Aufnahmeoptik, nämlich der ersten Linsengruppe L1, dem Verschluss S, der dritten Linsengruppe L3, dem Tiefpassfilter F und dem CCD-Bildsensor C, bezogen auf die Richtung längs der optischen Achse. Gleichzeitig wird zur Erreichung des vollständig eingefahrenen Zustandes die zweite Linsengruppe L2, d.h. das aus der optischen Achse Z1 versetzte oder entfernte optische Element, längs der exzentrischen optischen Achse Z1' eingefahren, während noch mindestens eines der verbleibenden optische Elemente der Aufnahmeoptik, die nicht aus der optischen Achse Z1 entfernt sind, längs der optischen Achse Z1, d.h. parallel zu dieser, eingefahren werden. Durch diese Bewegungen der optischen Elemente der Aufnahmeoptik wird die Länge des einfahrbaren Varioobjektivs10 im vollständig eingefahrenen Zustand verkürzt. - Um das Varioobjektiv
10 aus dem in den1 und3A gezeigten Aufnahmezustand in den in den2 und3B gezeigten vollständig eingefahrenen Zustand zu bringen, wird zunächst die zweite Linsengruppe L2 aus einer Position auf der optischen Achse Z1, auf der die übrigen optischen Elemente der Aufnahmeoptik liegen, radial so zurückgezogen, dass sie sich auf der bezüglich der optischen Achse Z1 exzentrischen optischen Achse Z1 befindet. Anschließend wird die zweite Linsengruppe L2 längs der exzentrischen optischen Achse Z1' eingefahren. Gleichzeitig werden von den vorstehend genannten übrigen optischen Elementen der Aufnahmeoptik die erste Linsengruppe L1, der Blendenverschluss S und die dritte Linsengruppe L3 längs der optischen Achse Z1 eingefahren. In dem in den2A und3B gezeigten vollständig eingefahrenen Zustand, in dem das Objektiv10 vollständig in dem Kameragehäuse untergebracht ist, sind die entfernte zweite Linsengruppe L2, die auf der exzentrischen optischen Achse Z1' liegt, und die anderen optischen Elemente der Aufnahmeoptik, nämlich in diesem Ausführungsbeispiel die dritte Linsengruppe L3, das Tiefpassfilter F und der CCD-Bildsensor C, die auf der optischen Achse Z1 liegen, so angeordnet, dass sie im gleichen Positionsbereich bezogen auf die Richtung längs ihrer jeweiligen optischen Achse Z1 bzw. Z1' einander überlagert sind, d.h. übereinander liegen. Mit anderen Worten ist die zweite Linsengruppe L2 im vollständig eingefahrenen Zustand bezüglich der optischen Achse Z1 senkrecht zu dieser außenseitig der dritten Linsengruppe L3, des Tiefpassfilters F und des CCD-Bildsensors C angeordnet. - Unter Bezugnahme hauptsächlich auf die
1 und2 wird im Folgenden die Konstruktion des einfahrbaren Varioobjektivs10 beschrieben, das in oben beschriebener Weise das Einfahren der optischen Elemente der Aufnahmeoptik ermöglicht. Das Varioobjektiv10 umfasst einen CCD-Rahmen11 , einen ortsfesten Tubus12 und eine äußere Frontfassung13 . Die genannten Elemente sind alle ortsfest. Das Tiefpassfilter F und der CCD-Bildsensor C sind an dem CCD-Rahmen11 befestigt. Die äußere Frontfassung13 hat eine Öffnung13a , durch die ein äußerer Lineartubus16 und ein innerer Lineartubus17 das Varioobjektiv10 ausfahren und einfahren. - Ein Drehring
14 ist auf dem ortsfesten Tubus12 so angebracht, dass er um eine Drehachse Z2 drehbar und längs dieser unbeweglich ist. Der ortsfeste Tubus12 hat an seiner Außenfläche einen Satz radialer Vorsprünge12a . Der Drehring14 hat an seiner Innenfläche einen entsprechenden Satz umlaufender Nuten14a , in die die radialen Vorsprünge12a des ortsfesten Tubus12 greifen und entlang denen sie verschiebbar sind. Durch das Eingreifen der radialen Vorsprünge12a in die umlaufenden Nuten14a ist der Drehring4 so an dem ortsfesten Tubus12 gehalten, dass er auf diesem um die Drehachse Z2 drehbar ist, während er an einer Bewegung längs der Drehachse Z2 gehindert ist. - Der Drehring
14 hat an seiner Außenfläche eine umlaufende Zahnung14b , die in Eingriff mit einem Ritzel15 steht. Das Ritzel15 wird von einem in1 gezeigten Motor M gedreht. Indem der Motor M das Ritzel15 in eine Vorwärts-Drehrichtung und eine gegenläufige Rückwärts-Drehrichtung dreht, wird der Drehring14 um die Drehachse Z2 in die Vorwärts-Drehrichtung bzw. die Rückwärts-Drehrichtung gedreht. Die Drehachse Z2 ist exzentrisch zur optischen Achse Z1 der Aufnahmeoptik. Der Drehring14 hat an seiner Innenfläche einen Satz Drehtransfernuten14c . Später genauer beschriebene Ringelemente16 ,17 ,18 ,19 und20 sind koaxial um die Drehachse Z2 angeordnet. - Das einfahrbare Varioobjektiv
10 enthält einen äußeren Lineartubus16 , einen inneren Lineartubus17 , einen Nockenring (Drehelement)18 , einen Linearführungsring19 und eine Haltefassung20 für die zweite Linsengruppe L2 in dieser Reihenfolge radial von außerhalb des Varioobjektivs10 zur Drehachse Z2 hin. Der ortsfeste Tubus12 hat an seiner Innenfläche einen Satz Linearführungsnuten12b . Der Linearführungsring19 hat an seiner Außenfläche einen entsprechenden Satz Linearführungsvorsprünge19a , die in die Linearführungsnuten12b greifen. Der Linearführungsring19 bewegt sich nur längs der optischen Achse Z1. Der Linearführungsring19 hat an seiner Außenfläche einen umlaufenden Vorsprung19b , während der Nockenring18 an seiner Innenfläche eine umlaufende Nut18a hat, in die der Vorsprung19b greift. Das Ineinandergreifen des Vorsprungs19b und der Nut18a ermöglicht das Drehen des Nockenrings18 um die Drehachse Z2 bezüglich des Linearführungsrings19 , während der Nockenring18 und der Linearführungsring19 daran gehindert sind, sich längs der optischen Achse Z1 relativ zueinander zu bewegen. Wenn sich der Nockenring18 längs der optischen Achse Z1 bewegt, tut er dies gemeinsam mit dem Linearführungsring19 . Der Nockenring18 ist um die Drehachse Z2 relativ zu dem Linearführungsring19 drehbar. - Der ortsfeste Tubus
12 hat einen Satz Nockenschlitze12c , die durch die Wand des Tubus12 gehen. Der Nockenring18 hat einen entsprechenden Satz Mitnehmerstifte18b , die sich durch die Nockenschlitze12c durch den ortsfesten Tubus12 radial nach außen erstrecken und in die Transfernuten14c greifen. Das Nockenprofil der Nockenschlitze12c ist so festgelegt, dass sich der Nockenring18 zunächst in seine in1 gezeigte, am weitesten ausgefahrene Stellung bewegt und anschließend durch das Ineinandergreifen der Nockenschlitze12c und der Transfernuten14c lediglich um die Drehachse Z2 rotiert, wenn der Drehring14 in eine Vorwärts-Drehrichtung gedreht wird, um den äußeren Lineartubus16 und den inneren Lineartubus17 durch die Öffnung13a in den vollständig eingefahrenen Zustand zu bewegen, der in2 gezeigt ist. - Der Nockenring
18 hat an seiner Innenfläche einen Satz Nockennuten18c , in die ein Satz Mitnehmervorsprünge20a greift, die an der Außenwand der für die zweite Linsengruppe12 vorgesehenen Haltefassung20 ausgebildet ist. Der Nockenring18 hat an seiner Außenfläche einen Satz Nockennuten18d , in die ein Satz Mitnehmerstifte17a greift, die an der Innenwand des Lineartubus17 ausgebildet sind. Wie in4 gezeigt, hat die Haltefassung20 für die zweite Linsengruppe L2 an ihrer Außenfläche einen Satz Linearführungsnuten20b . Der Linearführungsring19 hat an seiner Vorderseite einen Satz Linearführungsstangen19c , die in die Linearführungsnuten20b greifen und darin in Richtung der optischen Achse Z1, d.h. in Richtung der optischen Achse des Aufnahmeobjektivs des Variolinsensystems, verschiebbar sind. Die Haltefassung20 ist durch das Ineinandergreifen der Linearführungsstange19c und der Linearführungsnuten20b in Richtung der optischen Achse Z1 geführt. Durch Vorwärts- und Rückwärtsdrehen des Nockenrings18 wird also die Haltefassung20 entsprechend den Verläufen der Nockennuten18c längs der Drehachse Z2 vor- und zurückbewegt. - Der äußere und der innere Linearführungstubus
16 ,18 sind so miteinander gekoppelt, dass sie sich gemeinsam bewegen und es ihnen gleichzeitig möglich ist, sich relativ zueinander um die Drehachse Z2 zu drehen. An der Außenfläche des Nockenrings18 ist nämlich ein Satz radialer Vorsprünge18f ausgebildet, der verschiebbar in einen entsprechenden Satz umlaufender Nuten16a greift, der an der Innenfläche des äußeren Linearführungstubus16 ausgebildet ist. - Der äußere Linearführungstubus
16 ist so an dem ortsfesten Tubus12 gehalten, dass er gegenüber diesem nur in Richtung der Drehachse Z2 bewegbar ist. Der innere Linearführungstubus17 ist an dem äußeren Linearführungstubus16 so gehalten, dass er gegenüber diesem nur in Richtung der Drehachse Z2 bewegbar ist. So greift ein Satz Linearführungsvorsprünge16b , die von der Außenfläche des äußeren Linearführungstubus16 abstehen, in einen entsprechenden Satz Linearführungsnuten12d , die an der Innenfläche des ortsfesten Tubus12 ausgebildet sind und parallel zur Drehachse Z2 verlaufen. Ein Satz Linearführungsvorsprünge17b , die von der Außenfläche des Linearführungstubus17 abstehen, greift in einen entsprechenden Satz Linearführungsnuten16c ein, die an der Innenfläche des äußeren Linearführungstubus16 ausgebildet sind und parallel zur Drehachse Z2 verlaufen. Durch Drehung und Gegendrehung (vorwärts und rückwärts) des Nockenrings18 wird deshalb der innere Linearführungstubus17 entsprechend den Verläufen der Nockennuten18d längs der Drehachse Z2 vorwärts und rückwärts bewegt. - Der innere Linearführungstubus
17 dient als Fassung zum Halten der ersten Linsengruppe L1. Das einfahrbare Aufnahmeobjektiv10 enthält eine drehbare Linsenfassung21 , die als Fassung zum Halten der zweiten Linsengruppe L2 dient. Das Aufnahmeobjektiv10 enthält eine Linsenfassung22 zum Halten der dritten Linsengruppe L3. Die Linsenfassung22 befindet sich vor dem CCD-Rahmen11 . Wie in4 gezeigt, hat die dritte Linsenfassung22 zwei radiale Arme22a , die sich im Wesentlichen in entgegengesetzten Richtungen radial nach außen erstrecken. An einem Ende jedes radialen Arms22a der dritten Linsenfassung22 ist ein Linearführungsloch22b ausgebildet. Einer der beiden radialen Arme22a hat nahe seinem Linearführungsloch22b einen zylindrischen Teil22c , der sich parallel zur optischen Achse Z1 nach vorne erstreckt und in dem ein Innengewinde ausgebildet ist. Eine nicht gezeigte Vorschubspindel ist in das Innengewinde des zylindrischen Teils22c geschraubt. Die dritte Linsenfassung22 wird durch einen Mechanismus längs der optischen Achse Z1 vor- und zurückbewegt, der die Linearführungslöcher22b der beiden radialen Arme22a , den zylindrischen Teil22c und die vorstehend genannte Vorschubspindel umfasst, wenn letztere in die entsprechende Drehrichtung und Gegenrichtung (vorwärts und rückwärts) gedreht wird. Die Vorschubspindel wird um einen Drehwinkel (Zahl der Umdrehungen) gedreht, der durch die Objektentfernung, also den Abstand des Objektes vom Objektiv, festgelegt ist. - Wie oben beschrieben, ist die zweite Linsengruppe L2 aus ihrer Position auf der optischen Achse Z1 entfernt, wenn sich das Varioobjektiv
10 im vollständig eingefahrenen Zustand befindet. Unter Bezugnahme hauptsächlich auf die4 bis10 wird im Folgenden der Mechanismus beschrieben, mit dem die zweite Linsengruppe L2 aus ihrer Position auf der optischen Achse Z1 herausgezogen wird. - Die drehbare Linsenfassung
21 hat einen zylindrischen Halteteil21a , einen Schwenkarm21b und einen zylindrischen Schwenkteil21c . Die zweite Linsengruppe L2 ist an dem Halteteil21a befestigt und dort gehalten. Der Schwenkarm21b erstreckt sich von dem Halteteil21a radial nach außen. Der zylindrische Schwenkteil21c erstreckt sich von dem freien Ende des Schwenkarms21b nach hinten. Der zylindrische Schwenkteil21c hat längs einer Achse ein Durchgangsloch, das auf einen exzentrischen Drehzapfen20c der Haltefassung20 passt, so dass die Linsenfassung21 frei um den exzentrischen Drehzapfen20c drehbar ist. Der exzentrische Drehzapfen20c erstreckt sich von der Haltefassung20 parallel zur optischen Achse Z1, und zwar ausgehend von einer Position auf der Haltefassung20 , die exzentrisch zur optischen Achse Z1 liegt. Die zweite Linsengruppe L2, die an dem zylindrischen Halteteil21a befestigt ist, kann durch eine Schwenkbewegung der zweiten Haltefassung20 um den exzentrischen Drehzapfen20c zwischen einer Aufnahmeposition auf der optischen Achse Z1 (vgl.5A ,6A ,7A ,8A und10A ) und einer entfernten, d.h. exzentrischen Position bewegt werden, d.h. einer Position, die exzentrisch von der optischen Achse Z1 abliegt (vgl.5B ,6B ,7B ,8B und10B ). Durch eine in1 gezeigte Torsionsfeder23 , die zwischen dem exzentrischen Drehzapfen20c und dem zylindrischen Schwenkteil21c angeordnet ist, ist die drehbare Linsenfassung21 stets in eine Drehrichtung (Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in den5A ,5B ,6A und6B ) vorgespannt, wodurch die zweite Linsengruppe L2, die an dem zylindrischen Halteteil21a gehalten ist, auf der optischen Achse Z1 angeordnet ist. Die drehbare Linsenfassung21 hat an ihrem freien Ende, d.h. einem Schwenkende, das dem Ende mit dem zylindrischen Schwenkteil21c entgegengesetzt ist, einen Anlagevorsprung21d , der sich von dem zylindrischen Halteteil21a in eine Richtung erstreckt, die von dem schwenkbar gehaltenen Ende der Linsenfassung21 weg weist. Die Haltefassung20 hat an ihrer Innenfläche einen Anschlag20d (6A ,10A und10B ), gegen den der Anlagevorsprung21d stößt, wenn sich die Haltefassung20 im Gegenuhrzeigersinn vollständig in eine Position dreht, die in den5A und6A gezeigt ist. Die Haltefassung20 hat einen ausgeschnittenen Teil20f , in den der zylindrische Schwenkteil21c teilweise gerät, wenn sich die zweite Linsengruppe L2 in die exzentrische Position auf der optischen Achse Z1' bewegt, wie in den5B und6B gezeigt ist. - Der zylindrische Schwenkteil
21c hat an seiner Außenfläche einen zur Positionssteuerung vorgesehenen Vorsprung21f , während der CCD-Rahmen11 an seiner Vorderfläche eine zur Positionssteuerung bestimmte, sich nach vorne erstreckende Mitnehmerstange11a hat. Die Mitnehmerstange11a befindet sich in Anlage mit dem Vorsprung21f , um so die Position der drehbaren Linsenfassung21 zu steuern. Wie aus9 deutlich wird, steht die Mitnehmerstange11a von einer Basis11b des CCD-Rahmens11 parallel zur Drehachse Z2 nach vorne ab. Die Mitnehmerstange11a hat längs ihrer inneren Seitenkante eine Haltefläche11a1 , die sich parallel zur Drehachse Z2 erstreckt, sowie an ihrem vorderen Ende eine Mitnehmerfläche11a2 , die von der mit11a3 bezeichneten äußeren Seitenkante zur Haltefläche11a1 nach hinten auf die Basis11b zu geneigt ist. Befindet sich der Vorsprung21f der drehbaren Linsenfassung21 in Anlage mit der Haltefläche11a1 , so ist die zweite Linsengruppe L2 in ihrer entfernten, d.h. von der optischen Achse Z1 exzentrisch abliegenden Position angeordnet. Bewegt sich in diesem Zustand die drehbare Linsenfassung21 längs der Drehachse Z2 bis zu einem Punkt nach vorn, an dem der Vorsprung21f in Anlage mit der Mitnehmerfläche11a2 kommt, so dreht sich die Linsenfassung21 durch die Federkraft der Torsionsfeder23 um den exzentrischen Drehzapfen20c so, dass die an dem zylindrischen Halteteil21a gehaltene zweite Linsengruppe L2 in die optische Achse Z1 bewegt wird. Die Position des zylindrischen Halteteils21a zu dem Zeitpunkt, zu dem die zweite Linsengruppe L2 durch die Federkraft der Torsionsfeder23 in die optische Achse Z1 bewegt ist, ist dadurch festgelegt, dass sich der Anschlag20d in Anlage mit dem Anlagevorsprung21d befindet. Die optische Achse der zweiten Linsengruppe L2 fällt dabei mit der optischen Achse Z1 zusammen. Befindet sich die zweite Linsengruppe L2 im Aufnahmezustand in ihrer Aufnahmeposition auf der optischen Achse Z1, so ist der zur Positionssteuerung vorgesehene Vorsprung21f von der Mitnehmerfläche11a2 gelöst und vor der Mitnehmerfläche11a2 angeordnet. - Befindet sich dagegen die zweite Linsengruppe L2 im Aufnahmezustand in ihrer Aufnahmeposition auf der optischen Achse Z1, so kommt zunächst, wenn sich die drehbare Linsenfassung
21 längs der Drehachse Z2 nach hinten bewegt, der Vorsprung21f in Anlage mit der Mitnehmerfläche11a2 , und anschließend dreht sich die Linsenfassung21 um den Drehzapfen20c , wodurch sich die zweite Linsengruppe L2 infolge der Anlage des Vorsprungs21f an der Mitnehmerfläche11a2 aus der auf der optischen Achse Z1 liegenden Position in die auf der exzentrischen optischen Achse Z1' liegende Position (entfernte Position) bewegt. Befindet sich die zweite Linsengruppe L2 in ihrer Position auf der exzentrischen optischen Achse Z1', so ist der zylindrische Schwenkteil21c teilweise in dem ausgeschnittenen Teil20f angeordnet. Dabei befindet sich die exzentrische optische Achse Z1' innerhalb der Haltefassung20 und innerhalb des Innenumfangs des Nockenrings18 . Obgleich der zylindrische Schwenkteil21c teilweise in dem ausgeschnittenen Teil20f angeordnet ist und sich dabei die exzentrische optische Achse Z1' innerhalb der Haltefassung20 befindet, ist letztere mit anderen Worten so angeordnet, dass der zylindrische Schwenkteil21c ein Drehelement wie den Nockenring18 nicht stört. - Die Funktionsweise des einfahrbaren Varioobjektivs
10 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird im Folgenden erläutert. Befindet sich das Varioobjektiv10 in der vollständig eingefahrenen Stellung, wie in den2 und3B gezeigt, so sind der äußere Linsentubus16 , der innere Linsentubus17 , der Nockenring18 und der Linearführungsring19 vollständig in der Öffnung13a der äußeren Frontfassung13 untergebracht. In diesem Zustand wird, unmittelbar nachdem ein in1 gezeigter Hauptschalter MS der digitalen Kamera eingeschaltet ist, der Drehring14 durch Vorwärtsdrehen des Ritzels15 in eine vorbestimmte Drehrichtung gedreht, um den äußeren und den inneren Lineartubus16 ,17 aus der Öffnung13a um einen vorbestimmten Drehwinkel auszufahren, wodurch das Varioobjektiv10 aus seinem vollständig eingefahrenen Zustand in den Aufnahmezustand mit Weitwinkel-Grenzeinstellung gebracht wird. Die Drehbewegung des Drehrings14 wird auf den Nockenring18 übertragen, so dass dieser durch das Ineinandergreifen der Mitnehmerstifte18b und der Nockenschlitze12c in seine am weitesten ausgefahrene Position vorgeschoben wird. Bei dieser Bewegung des Nockenrings18 in seine vorderste Position werden der äußere Lineartubus16 , der innere Lineartubus17 , der Nockenring18 und der Linearführungsring19 aus der Öffnung13a ausgefahren. Anschließend bewegen sich der Linearführungsring19 und der äußere Lineartubus 16 gemeinsam mit dem Nockenring18 linear nach vorn, während der innere Lineartubus17 und die Haltefassung20 jeweils in ihre Aufnahmeposition mit Weitwinkel-Grenzeinstellung vorgeschoben werden. Wird die Haltefassung20 in ihre Aufnahmeposition mit Weitwinkel-Grenzeinstellung vorgeschoben, so wird auch der Vorsprung21f auf der Haltefläche11a1 gleitend vorgeschoben, um sich von der Haltefläche11a1 zur Mitnehmerfläche11a2 zu bewegen. Unmittelbar nachdem der Vorsprung21f von der Haltefläche11a1 zur Mitnehmerfläche11a2 bewegt ist, dreht sich die Linsenfassung21 durch die Federkraft der Torsionsfeder23 um den exzentrischen Drehzapfen20c in eine Richtung, um die zweite Linsengruppe L2 so lange zu bewegen, bis der Anschlag20d gegen den Anlagevorsprung21d stößt. Dabei kommt die optische Achse der zweiten Linsengruppe L2 in Übereinstimmung mit der optischen Achse Z1. Dieser Zustand, in dem sich der Anschlag20d mit dem Anlagevorsprung21d in Anlage befindet, stellt den Aufnahmezustand mit Weitwinkel-Grenzeinstellung dar, der in den1 und3A gezeigt ist. - Wird in diesem Aufnahmezustand mit Weitwinkel-Grenzeinstellung ein in
1 gezeigter Zoom- oder Varioschalter ZS von Hand betätigt, um das Ritzel15 anzutreiben, so dreht sich der Nockenring18 um die Drehachse Z2 in einer festen Position, ohne sich längs der Drehachse Z2 (optische Achse Z1) zu bewegen. Durch diese Drehung des Nockenrings18 werden die Haltefassung20 und der innere Lineartubus17 entsprechend den Bahnen der Nockennuten18c bzw.18d in vorbestimmter Weise längs der Drehachse Z2 (optische Achse Z1) bewegt. Da die Haltefassung20 die drehbare Linsenfassung21 trägt, während die erste Linsengruppe L1 an dem inneren Lineartubus17 gehalten ist, wird durch die Bewegungen der ersten und der zweiten Linsengruppe L1, L2 längs der optischen Achse Z1 eine Brennweitenänderung, d.h. eine Zoomoperation vorgenommen. Die Fokussierung erfolgt durch Antreiben der dritten Linsengruppe L3 längs der optischen Achse Z1 in Abhängigkeit der Objektentfernung. - Unmittelbar nachdem der Hauptschalter MS der digitalen Kamera ausgeschaltet ist, wird das Ritzel
15 in Gegenrichtung angetrieben, um den Nockenring18 nach hinten über seine Weitwinkel-Grenzposition hinaus zu bewegen. Bei dieser rückwärts gerichteten Bewegung des Nockenrings18 bewegen sich die Haltefassung20 und der innere Lineartubus17 infolge des Ineinandergreifens der Nockennuten18c und der Mitnehmervorsprünge20a sowie des Ineinandergreifens der Nockennuten18d und der Mitnehmerstifte17a längs der Drehachse Z2 rückwärts. Diese rückwärts gerichtete Bewegung der Haltefassung20 führt zunächst dazu, dass der zur Positionssteuerung bestimmte Vorsprung21f der drehbaren Linsenfassung21 in Kontakt mit der Mitnehmerfläche11a2 der zur Positionssteuerung bestimmten Mitnehmerstange11a kommt, und anschließend dazu, dass sich die Linsenfassung21 durch die Anlage des Vorsprungs21f an der Mitnehmerfläche11a2 um den exzentrischen Drehzapfen20c dreht, so dass die zweite Linsengruppe L2 von der optischen Achse Z1 zurückgezogen wird. Anschließend bewegt sich der Vorsprung21f von der Mitnehmerfläche11a2 auf die Haltefläche11a1 , um die zweite Linsengruppe L2 in ihrer entfernten, d.h. exzentrischen Position zu halten. Anschließend bewegt sich der Nockenring18 rückwärts, nachdem die zweite Linsengruppe L2 auf der exzentrischen optischen Achse Z1' angeordnet worden ist, während sich der innere Lineartubus17 , der die erste Linsengruppe L1 trägt, infolge des Ineinandergreifens der Nockennuten18c und der Mitnehmervorsprünge20a rückwärts bewegt. Zugleich bewegt sich die Haltefassung20 infolge des Ineinandergreifens der Nockennuten18d und der Mitnehmerstifte17a rückwärts, während sich der Vorsprung21f rückwärts bewegt und dabei weiterhin an der Haltefläche11a1 anliegt (wodurch die zweite Linsengruppe L2 auf der exzentrischen optischen Achse Z1' gehalten wird), um das Varioobjektiv10 in seinen vollständig eingefahrenen Zustand zu bringen, der in den2 und3B gezeigt ist. - Das wesentliche Prinzip der Erfindung besteht darin, dass von mehreren optischen Elementen eines aus seiner Position auf der optischen Achse in eine andere, von der optischen Achse entfernte Position gebracht wird und das so entfernte Element und mindestens eines der verbleibenden Elemente längs der optischen Achse rückwärts bewegt werden, um die aus den optischen Elementen bestehende Optik einzufahren und damit aus ihrem aufnahmebereiten Betriebszustand zu bringen, in dem die optischen Elemente auf einer einzigen optischen Achse liegen. Die erfindungsgemäße Konstruktion des einfahrbaren Linsensystems ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, so lange der Aufbau des Linsensystems auf dem vorstehend beschriebenen Prinzip beruht.
- Befindet sich in dem in
11 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel das Varioobjektiv10 in seinem vollständig eingefahrenen Zustand, so kann zusätzlich zu der zweiten Linsengruppe L2 die erste Linsengruppe L1 aus der optischen Achse Z1 entfernt sein. Die erste Linsengruppe L1 ist dabei radial zu einer exzentrischen optischen Achse Z1'' bewegt, während die zweite Linsengruppe L2 zu der exzentrischen optischen Achse Z1' bewegt ist. Da in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Linsengruppen L1, L2 und L3 so angeordnet sind, dass sie sich alle im gleichen Positionsbereich bezogen auf die Richtung längs der optischen Achse befinden, ist die Länge des einfahrbaren Varioobjektivs10 , d.h. die in Richtung der optischen Achse bemessene Dicke, im vollständig eingefahrenen Zustand noch kleiner als in dem ersten Ausführungsbeispiel. - In einem dritten Ausführungsbeispiel, das in
12 gezeigt ist, erstreckt sich die optische Achse Z1' der aus der optischen Achse Z1 entfernten zweiten Linsengruppe L2 senkrecht zur optischen Achse Z1. Alternativ erstreckt sich in dem in14 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel die optische Achse Z1' der aus der optischen Achse Z1 entfernten zweiten Linsengruppe L2 in einer gegenüber der optischen Achse Z1 geneigten, d.h. nicht-parallelen Richtung. Dies bedeutet, dass die optische Achse Z1' des optischen Elementes bzw. der optischen Elemente, die aus der optischen Achse Z1 entfernt sind, parallel zur optischen Achse Z1 verlaufen können, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel (1 bis10 ), oder in einer Richtung, die gegenüber der optischen Achse Z1 geneigt ist. - Die radiale Richtung, in der die optischen Elemente bewegt werden, um sie aus der optischen Achse Z1 zu entfernen, kann jede gewünschte Richtung sein. Beispielsweise zeigen die
14 und15 einen rechteckigen Kamerakörper40 , der das einfahrbare Varioobjektiv10 nach der Erfindung enthält. In14 wird die zweite Linsengruppe L2, die den kleinsten Linsendurchmesser hat, direkt nach oben bewegt. In15 wird die zweite Linsengruppe L2, die den kleinsten Linsendurchmesser hat, diagonal nach oben bewegt, während die erste Linsengruppe L1, die den größten Linsendurchmesser hat, von vorne betrachtet horizontal nach links bewegt wird. Die Erfindung ist auf die in den14 und15 gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. So können die Kombination (Zahl) der optischen Elemente und die Richtung, in der die optischen Elemente aus der optischen Achse Z1 entfernt werden, auch anders gewählt werden. - In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die zweite Linsengruppe L2 dasjenige Element der die Aufnahmeoptik bildenden Elemente, das aus der optischen Achse des einfahrbaren Varioobjektivs entfernt wird. Als entfernbares optisches Element können jedoch auch ein oder mehrere andere optische Elemente wie der Blendenverschluss S und das Tiefpassfilter F gewählt werden, die in gleicher Weise wie die zweite Linsengruppe L2 der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele bewegt werden.
- Das in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigte einfahrbare Linsensystem ist ein Varioobjektiv. Die Erfindung ist jedoch auch auf ein einfahrbares Objektiv mit fester Brennweite anwendbar.
Claims (6)
- Varioobjektiv (
10 ) für eine Kamera, das im aufnahmebereiten Zustand ausgefahren und im nichtaufnahmebereiten Zustand eingefahren ist, umfassend eine Aufnahmeoptik mit mehreren Linsengruppen (L1, L2, L3), die im aufnahmebereiten Zustand alle im gesamten Brennweitenbereich auf einer gemeinsamen optischen Achse (Z1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im nichtaufnahmebereiten Zustand mindestens eine der Linsengruppen (L1, L2, L3), die einen funktionsunentbehrlichen Bestandteil der Aufnahmeoptik bildet und zur Brennweitenänderung längs der gemeinsamen optischen Achse (71 ) bewegbar ist, aus der gemeinsamen optischen Achse (Z1) radial zurückgezogen ist, während die übrigen Linsengruppen (L1, L3) auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) angeordnet bleiben, und dass der Abstand zwischen der am weitesten objektseitig angeordneten und der weitesten bildseitig angeordneten dieser übrigen Linsengruppen (L1, L3) im nichtaufnahmebereiten Zustand kleiner als der entsprechende Abstand im aufnahmebereiten Zustand ist. - Varioobjektiv (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der längs der gemeinsamen optischen Achse (Z1) gemessene Abstand zwischen der aus der gemeinsamen optischen Achse (Z1) zurückziehbaren Linsengruppe (L2) und der am weitesten bildseitig angeordneten der übrigen Linsengruppen (L1, L3) im aufnahmebereiten Zustand größer ist als der Abstand im nichtaufnahmebereiten Zustand. - Varioobjektiv (
10 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die aus der gemeinsamen optischen Achse (Z1) zurückziehbare Linsengruppe (L2) im nichtaufnahmebereiten Zustand der Bildseite näher angeordnet ist als im aufnahmebereiten Zustand. - Varioobjektiv (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsengruppen (L1, L2, L3) in einem Kamerakörper (40 ) untergebracht sind. - Varioobjektiv (
10 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsengruppen (L1, L2, L3) von einem Motor (M) angetrieben werden, der in dem Kamerakörper (40 ) untergebracht ist. - Varioobjektiv (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Bildaufnahmevorrichtung (C), die ortsfest auf der gemeinsamen optischen Achse (Z1) angeordnet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20080124 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20080213 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HOYA CORP., JP Free format text: FORMER OWNER: PENTAX CORP., TOKYO, JP Effective date: 20080701 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20090310 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20110224 |
|
R071 | Expiry of right |