DE2252632A1

DE2252632A1 - Objektivfassung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2252632A1
Application number: DE2252632A
Authority: DE
Inventors: Richard Carlson; Danny Filiporich; Theodore M Hadzimahalis
Original assignee: Bell and Howell Co
Current assignee: Bell and Howell Co
Priority date: 1971-11-02
Filing date: 1972-10-26
Publication date: 1973-05-30
Also published as: DE2252632C3; FR2158455A1; US3744884A; DE2252632B2; GB1362504A

Description

Potente-.-.*<!>. 27- Oktober 1972

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Bell & Howell Company 7100 McCormick Road Chicago, Illinois 60645, USA

Objektivfassung und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der photographischen Kameras, und zwar vor allem der Filmkameras. Sie betrifft eine Objektivfassung für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite und Bildgröße, auch Zoomlinse genannt, dessen Elemente gleichzeitig und in unterschiedlichem Maß in Achsrichtung verstellbar sein sol]en^sowie ein Verfahren zur deren Herstellung.

Die Objektivfassungen für die meisten derzeit gebräuchlichen Kameras bestehen aus Tubus- und Zylinderteilen, die aus Metall gearbeitet sind. Diese Teile werden mit der erforderlichen hohen Präzision zusammengefügt, um Orientierung und Abstand zwischen den verschiedenen optischen Elementen des Objektivs genau einzuhalten. Die gesamte Passung dient zum Verstellen mindestens eines linsenpaares in axialer Richtung zur Mlmebene der Kamera unter Beibehaltung der senkrechten

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lage zur optischen Achse der Kamera· Die bekannten Objektivfassungen werden den Anforderungen nicht voll gerecht, in erster Linie weil die Kosten für die Fabrikation und den Zusammenbau der Metallteile mit der erforderlichen Genauigkeit hoch sindβ

Die Erfindung will eine Objektivfassung schaffen, die sich leicht zusammenbauen läßt und eine genaue Justierung verschieden beweglicher Linaenelemente ermöglicht« Die Fassung soll hauptsächlich aus maßbeständigem Kunststoff sein· Weiter will die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbauen der Bestandteile der Objektivfassung vorsehen«,

Die erfindungsgemäße Objektivfassung hält zwei Linsenträger, die gleichzeitig entlang der optischen Achse, die von den Linsen in den Trägern und anderen optischen Elementen festgelegt ist, differentiell bewegbar sind· Die Einstellung der optischen Elemente geschieht durch Drehung eines äußeren Tubus, der mit Kurvenfolgern an den Linsenträgern zusammenwirkt, welche auf Steuerflächen laufen, die von inneren Zylinderteilen ■gebildet werden« Beim Zusammenbau der Zylinderteile bilden die Steuerflächen Kurvenschlitze, welche eine genaue relative Justierung der Linsenträger bewirken.' V/ie der zusammengesetzte Zylinder, so sind auch der Tubus und die Linsenträger aus maßbeständigem Kunststoffe

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Objektivfassung besteht aus folgenden Schritten: Es werden zusammenwirkende Zylinderteile hergestellt, jeder mit einer in Achsrichtung wirksamen Steuerfläche«. Zwischen bestimmte Steuerflächen der Zylinderteile werden mit Kurvenfolgern und einem Stellstift ausgestattete Linsenträger zu einem Objektivglied zusammengefügt. Ein Tubus, der vorzugsweise einen Fokussierungslinsenträger einschließt, wird über das Objektivglied geschoben, wobei eine Führung mit den Stellstiften an den Lin-

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senträgern zusammenwirkt, um diese in der erforderlichen Weise zu justieren₀

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen₀ Darin zeigen:

Mg₀1 eine perspektivische Ansicht des Zoom-Teils eines erfind ungsgemäßen Öbjektivaufbaus in auseinandergezogener Darstellung;

Figo2 einen Seitenriß des zusammengebauten Objektivs;

Pig.3 eine Schnittansicht nach der linie 3-3 der $ig„2;

Pigo4 eine Schnittansicht nach der Xihie 4-4 der Mg₀3»

!ig.5 eine Schnittansicht nach der ünie 5-5 der Fig_e3;

Pig.6 eine perspektivische Ansicht mit auseinandergezogenen Teilen einer zweiten Ausfiihrungsform der Erfindung|

Pig.7 einen Seitenriß der zusammengefügten Objektivfassung in der zweiten Ausführungsform»

Figd zeigt eine Objektivfassung 10 an einer Frontplatte 12 einer Kamera, angefügt, die im übrigen nicht dargestellt- isto In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist an der Frontplatte 12 ein erster Zylinderstutzen 16 angeformt, der in Achsrichtung absteht» An dem von der Frontplatte abliegenden Ende ist der Rand 18 des ZylinderStutzens mit einigen Steuerflächen 20 ausgeformt; in dem Beispiel sind es drei solche Steuerflächen, zv/ischen welchen jeweils Anschläge 22 ausgebildet sindo Zu den Anschlägen dieses ersten Zylinderstutzens ist ein zweiter Zylinderteil 24 ausgerichtet, der mittels Befestigungselementen 28, die als selbstsehneidende Schrauben dargestellt sind, an dem ersten Zylinderstutzen festgelegt ist. Die Schrauben treten durch Paßlöcher 30 in dem zweiten Zylinderteil in Aufnahmen 34 in den Anschlägen des ersten Zylinderstutzens ein. An dem angrenzenden Rand des zweiten

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Zylinderteils sind mehrere Abstandshalter 36 vorgesehen, die mit den Anschlägen 22 zusammenwirken. Auf dem übrigen Rand des zweiten Zylinderteils sind Steuerflächen 40 ausgebildet, die mit den Steuerflächen 20 des ersten ZylinderStutzens zusammenwirken* Die beiden Steuerflächen bilden einen in Achsrichtung wirksamen Kurvenschlitz 44 _f in dem ein Linsenträger 48 verstellbar gehaltert ist»

Der Linsenträger weist einen Körper 50 auf, der als ein Zylinder ausgebildet ist, welcher ein optisches Element 52 starr haltert. Vom Umfang des Körpers stehen einige Führungszapfen 54 radialwärts weg, zu denen auch ein Stellstift 56 gehört. Der Körper 50 hat eine zylindrische Ausrichtfläche, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des von den Zylinderteilen gebildeten Zylinders. Außerdem ist der Körper lang genug, um ein Kippen oder Schiefstellen der Linsenzelle in den Zylinderteilen 16, 24 zu verhindern, wobei aber die Linsenzelle sich drehen und in Achsrichtung gegen den Zylinder verschieben kann. Um eine beschränkte teleskopartige Bewegung mit einem zweiten Linsenträger zu ermöglichen, sind in Abständen auf dem Außenumfang des Körpers einige längliche Vertiefungen 58 angebracht.

Der erste Zylinderstutzen 16 weist auch noch einige in Achsrichtung wirksame zweite Steuerflächen 60 auf, die in gleicher Zahl wie die ersten Steuerflächen 20 vorhanden und mit letzteren ausgerichtet sind. An der Rückseite des ersten Zylinderstutzens ist ein dritter Zylinderteil 62 als eine Art Kappe angefügt, der am Rand Steuerflächen 66 hat, welche mit den Steuerflächen 60 des ersten Zylinderstutzens 16 zusammen einen Kurvenschlitz 68 bilden. Zwischen den Steuerflächen sind an dem dritten Zylinderteil 62 mehrere Stege 72 vorgesehen, die die Anbringung des dritten Zylinderteils an dem Zylinderstutzen ermöglichen. Ein Linsenträger 76 ist wieder mit einem zylindrischen Körper 78 ausgebildet, von dem Kurvenfolger in Form von Zapfen 80 radialwärts abstehen,

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zu denen auch ein Stellstift 82 gehört· Die Kurvenfolger 80, 82 laufen in dem Kurvenschlitz 68, der zwischen dem ersten . und dritten Zylinderteil gebildet ist, um auf diese Weise ein in dem Körper gehaltertes optisches Element 86 in Achsrichtung verstellen zu können« ■

Die Linsenträger 48 und 76 sind mit Hilfe eines Außentubus 90 gleichzeitig und unterschiedlich verstellbar, der ebenfalls ein fokussierendes optisches Glied 92 haltert» Die Stellstifte 56 und 82, die an ihren linsenträgern befestigt sind, stehen von diesen weiter radial nach außen vor als die übrigen Kurvenfolger, so daß sie in eine Wut 96 eingreifen, die an der Innenwand des Außentubus 90 ausgebildet ist und sich in Längsrichtung des Außentubus erstreckt. Dies gilt gleichermaßen für den Stellstift 56 am Körper 50 und den Stellstift 82 an dem Linsenträger 76o Daher wirkt bei einer Drehung des Außenzylinders 90 die Nut 96 als Trieb für die Linsenträger und bewirkt eine axiale Verschiebung der beiden optischen Glieder 48, 76, während die Führungszapfen in den Kurvenschlitzen 44, 68 laufen,.

Wie aus den Abbildungen ersichtlich, bewegt sich das zur Brennweitenveränderung dienende optische Glied 48 (Variator) praktisch linear entlang dem Kurvenschlitz 44, wenn man den Außentubus 90 dreht„ Das zum Ausgleich dienende optische Glied 46 (Kompensator) dagegen wird mittels -des Kurvenschlitzes 68 reversibel bewegt. Der zweite Linsenträger ist zudem noch mit Nasen 98 versehen, die in Längsrichtung vom Körper 78 abstehen und zur Stabilität des Linsenträgers beim Verschieben in dem Außentubus beitragen. Die Nasen 98 schieben sich teleskopartig in die Vertiefungen 58 an dem ersten Linsenträger, so daß die Linsenträger für bestimmte Lagen nahe zusammengeführt werden könneno

Der Außentubus 90 weist einen Handgriff 100 auf, an dem er von dem Benutzer der Kamera bewegt werden kann. An dem Außen-

i.

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tubus ist ein Rand 102 angeformt, mit dem sich der Außentubus und der in ihm gehalterte Linsenträger in Achsrichtung durch einen nicht gezeigten Einstellmechanismus der Kamera verstellen läßt. Ein solcher Einstellmechanismus kann von verschiedener Art sein, etwa mit einer manuellen, halbautomatischen oder automatischen Scharfeinstellung·

Der Außentubus 90 hat einen solchen Innendurchmesser, daß er den aus den Teilen 16, 24 geformten Zylinder im Gleitsitz bündig umschließt ο Mit Hilfe von Befestigungsmitteln 104, die als selbstschneidende Schrauben dargestellt sind, und einem Federring 110 ist der Außentubus versteilbar an dem vorderen Zylinderteil 24 des Zylinders angefügt. Die Schrauben treten durch Teile des Federrings und durch Paßlöcher 112 in dem Außentubus und sind in den vorderen Zylinderteil 24 eingeschraubt. Der Federring hat einige Pinger 116, die vom Hauptteil ausgehen und sieh gegen Stege 118 des Außentubus 90 legen. Die Stege sind zwischen dem Umfang des Linsenträgere und der Innenwand des Außentubus angeordnet· Auf diese Weise drückt der am vorderen Zylinderteil festgeschraubte Pederring den Außentubus nach hinten zur Kamera, erlaubt dabei jedoch eine Verschiebung des Außentubus nach vorne im Rahmen der Scharfeinstellung,

Die beschriebenen Komponenten bilden eine Objektivfassung für den afokalen Teil eines Objektivs mit veränderbarer Brennweite» Vorzugsweise sind die Komponenten als eine Baueinheit einschließlich der Frontplatte der Kamera ausgebildet« Nach der Anbringung am Kameranäimen hält der Pederring den Außentubus im Eingriff mit dem Brennweiteneinstellmechanismua der Kamera. Mit Hilfe dieses Mechanismus wird das Objektiv durch axiale Verschiebung des Außentubus scharf eingestellt· Ein von außen zugänglicher Handgriff am Außentubus ermöglicht eine Veränderung der Brennweite des Objektivs, wenn der Benutzer mit dem

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Außentubus das Variator- und das Kompensatdrglied einstellt. Durch die Nut an der Innenwand des Außentubus werden die linsenträger gezwungen, sich längs ihrer Kurvenschlitze zu bewegen, wodurch sie die notwendige axiale Verstellung erfahren. Da die Steuerflächen der Zylinderteile zueinander feststehen, sind die Abstände der von diesen gebildeten Kurvenschlitze ausreichend fixiert, so daß die Führungszapfen an den Linseriträgern sich frei bewegen können, ohne daß die Linsenträger in dem zusammengesetzten Zylinder sich schiefstellen.

Damit sich das zusammengesetzte Objektiv auf einfache und rationelle Weise fertigen läßt, sind die Hauptkomponenten aus einem maßbeständigen Kunststoff, wie glasverstärktem Polykarbonat, ein plastikartiges Material ₉ das von General Electric Company unter der Handelsbezeichnung HORYL hergestellt wird, oder glasverstärktem Acrylnitrilbutadienstyrol, ein plastikartiges Material, das von Liquid Nitrogen Processing Corp. unter dem Handelsnämen ABS vertrieben wird. Da bestimmte Flächen der Komponenten nur mit bestimmten Flächen anderer Komponenten zusammenwirken, sind die kritischen Abstände und die Lagebeziehungen genau und für immer festgelegt. Daher ändern sich bei der Einstellung durch Drehen und/oder axiales Verschieben des Außentubus lediglich vorbestimmte interne optische Beziehungen«,

In den Figo6 und 7 ist eine zweite Ausführungsform einer Objektivfassung gezeigt, deren Komponenten denen des ersten Beispiels ähnlich sind. Die Kamera ist mit einer Frontplatte 12' versehen, an der ein erster Zylinderstutzen 16* angefügt ist. An den Vorder- und Hinterrändern des Zylinderstutz ens sind mehrere Steuerflächen 20',60' ausgeformt. Ein zweiter Zylinderteil 24^f ist mit Steuerflächen 4O¹ versehen und so zum ersten Zylinderstutzen ausgerichtet, daß er mit der Steuerfläche 20» einen Kurvenschlitz 44^f .bildet. Ein zweiter Kurvenschlitz 68' kommt durch das Zusammenwirken von Steuer-

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flächen 66' an einem dritten Zylinderteil 62' mit den Steuerflächen 60^f des ersten ZylinderStutzens zustand©. Beim Zueammensetzen der Zylinderteile werden Linsenträger 48^f» 76* in den Kurvenschlitzen eingesetzt, so daß sie in Achsrichtung verstellbar sind. Bei der Fabrikation dieser Baueinheit werden zunächst die Zylinderteile zusammengebracht, wobei der dritte und zweite Zylinderteil von am Zylinderatutzen an-< gebrachten Wellenfedern 120 gegen den ersten Zylinderstutzen gepreßt werden» Die Linsenträger 48», 76^f sind mit Führungszapfen 54', 80* sowie mit Stellstiften 56* _t 82' versehen, die mit Führungsnuten 96a, 96b in einem Außentubus 90* zusammenwirken, der teleskopartig über das zusammengefügte Gebilde geschoben ist·

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten durch Variationen in den ausgewählten Komponenten und in der Fertigung der verschiedenen Komponenten zu einer Einheit· So werden im einzelnen die Wellenfedern 120, ran denen in Fig_e6 nur eine gezeigt ist, an dem ersten Zylinderstutzen 16* durch Wärme festgeklebt, festgekittet oder mit Befestigung*- mitteln fixiert, die als selbstschneidende Schrauben 104* dargestellt sind. Die Wellenfedern pressen also die äußeren Zylinderteile gegen den ersten Zylinderstutzen mit einem konstanten Druck, so daß die äußeren Zylinderteile die Führungszapfen gegen die Steuerflächen des ersten Zylinderstutzens drücken. Die Steuerflächen des zweiten Zylinderteils sind zwar zweckmäßigerweise auch genau ausgeführt, sie können jedoch größere Toleranzen haben, da die axiale Einstellung der Linsenträger ausschließlich auf den Steuerflächen des inneren Zylinderstutzens beruht, gegen die die Führungszapfen angelegt werden_o

Um den Außentubus 90^f auf der Baueinheit zu halten, ist ein Teil der Kamera-Frontplatte 12' derart angeordnet» daß er einen am Außentubus geformten Randwulst 122 umschließt. Ein

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lederelement, das in dem Beispiel eine Schraubenfeder 124 igt, ist im Gehäuse 150 der Kamera angeordnet und drückt den Außentubus und die darin befindliche Fokussierungszelle gegen das eine Ende des EinsteUbereiehes. Ein Einstellmechanismus, der durch einen Stift 128 angedeutet ist, verstellt den Außentubus auf eine gewünschte Brennweite. - ■

Die Fokussierung findet also durch eine axiale Verschiebung-· des Außentubus statt, dabei werden aber die zur Veränderung der Brennweite dienenden Linsenträger nicht axial verstellt. Die Einstellung der Brennweite des Objektivs geschieht durch Drehung des Außentubus, wobei Variator- und Kompensator~Lin~ senträger gleichzeitig und in unterschiedlichem Maß axial verschoben werden entsprechend den Steuerflächen an dem "ersten .Zylinderstutzeno

Für dieses Beispiel steht die "gleiche Gruppe von Materialien mit Formbeatändigkeit zur Wahl wie für das vorausgehende Beispiel.

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Claims

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Ansprüche .

M. Objektivfassung für ein Objektiv, dessen Elemente gleichzeitig und in unterschiedlichem Maß in Achsrichtung verstellbar sein sollen, gekennzeichnet durch mehrere Zylinderteile (16, 24, 62), die wenigstens zwei axial wirksame Steuerflächen (20, 40; 60, 66) bilden, durch zwei Linsenträger (48, 76), die zum Drehen und axialen Einstellen mit den Steuerflächen zusammenwirken, und durqh einen Trieb (56, 96, 82) solcher Art, daß beim Drehen der Linsenträger eine Einstellung in Achsrichtung erfolgt,

2« Objektivfassung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Außentubus (90), der drehbar und axial verschieblich ist und einen Teil des Triebes trägt.

3* Objektivfassung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außentubus (90) eine lOkussierungslinse (92) aufnimmt O

4· Objektivfassung nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß der Außentubus (90) und die Zylinderteile (16, 24-, 62) aus Kunststoff geformt sind.

5. Objektivfassung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduruh gekennzeichnet, daß ein erster Zylinderteil (16) eine axial wirksame Steuerfläche .(20) aufweist und ein zweiter Zylinderteil (24) ebenfalla eine axial wirksame Steuerfläche (40) hat, die mit der Steuerfläche des ersten Zylinderteils zusammenwirkt.

6. Objektivfassung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zylinderteil (16) zwei in Achsrichtung wirksame Steuerflächen (20, 60) hat und ein zweiter und dritter Zylinderteil (24, 62) je eine axial wirksame Steuerfläche (40, 66), die mit jeweilc einer

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der Steuerflächen des ersten Zylinderteile zusammenwirkt.

7· Objektivfassung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an dem zweiten Zylinderteil "befestigtes Federelement (110), das den. Außen« ' tubus (90) gegen den ersten Zylinderteil drückt·

8. Objektivfassung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., daß an dem zweiten Zylinderteil (24) Anschläge (36) vorgesehen sind, die einen festen Abstand zum ersten Zylindexteil (16) verstellen.

9. Verfahren zur Herstellung einer Objektivfassung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte: " '

Formen eines ersten und zweiten Zylinderteils aus einem formbeständigen Material mit axial wirksamen Steuerflächen an beiden Zylinderteilen;

Herstellen eines Linsenträgers mit Führungszapfen und einem Triebteil;

Zusammenbauen des Linsenträgers und der Zylinderteile in der Weise, daß die Führungszapfen des Linsenträgers zwi— sehen den Steuerflächen der Zylinderteile zu liegen kommen; . . '

Herstellen eines Außentubus, in dem ein Triebteil für den Linsenträger angebracht ist;

Zusammenbauen des Außentubus über den zusammengefügten Zylinderteilen und dem Linsenträger in solcher Weise, daß das Triebteil des Linsenträgers mit dem Triebteil des Außentubus zusammenwirkt_o , -

10« Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Zylinderteil zweite Steuerflächen ausgebildet werden und daß ein zweiter Linsenträger mit Führungszapfen

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und einem Triebteil vorgesehen wird, sowie ein dritter Zylinderteil» in dein der zweite Linsenträger derart angebracht wird, daß seine Pührungszapfen zwischen den Steuerflächen des ersten und dritten Zylinderteils eu liegen kommen.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderteile, die Linsenträger und der Außentubus aus einem Kunststoffmaterial geformt werden«.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch

gekennzeichnet, daß die Zylinderteile zu einer Montageeinheit zusammengeführt werden, bevor der Außentubus darüber angebracht wird.

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