DE2252632C3 - Verstelleinrichtung für Linsensysteme veränderlicher Brennweite - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für Linsensysteme mit veränderbarer Brennweite zur gleichzeitigen und differenzierten Steuerung der axialen Bewegung vom im Inneren eines drehbaren Tubus relativ zueinander verschiebbaren und drehbaren Linsen! vgern, bei welcher an den Linsenträgern Kurvenfolgeglieder ausgebildet sind, die bei Drehung des Tubus mit Führungsbahnen zusammenwirken.

Eine Verstelleinrichtung der vorstehend genannten Art ist bereits aus der DT-AS 12 72 702 bekannt Bei dieser bekannten Einrichtung sind zur Steuerung mindestens zweier Verstellglieder in dem Tubus zwei Führungen vorgesehen, wobei die eine Führung als Führungsnut ausgebildet ist und eine den Außenmantel des Tubus nicht durchbrechende endliche Tiefe aufweist und die andere Führung als erhabenes Teil mit einer Führungskurve ausgebildet ist.

Diese bekannte Verstelleinrichtung ist insofern nachteilig, als eine exakte Justierung der Linsenträger in dem drehbaren Tubus nur mit äußerst großem Aufwand erreichbar ist wobei trotzdem noch immer die Gefahr besteht, daß durch äin häufiges Verdrehen des Tubus die Justierung der Linsenträger verändert wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verstelleinrichtung ist darin zu sehen, daß alle zur Steuerung der Ver stellglieder erforderlichen Führungsbahnen in dem Tubus ausgebildet sind. Infolge des zur Ausführung seiner Drehbewegung unverzichtbaren Spiels des Tubus ist zu befürchten, daß sich die Führungsbahnen nach häufigerem Gebrauch gegenüber ihrer ursprünglichen Aus richtung verändert haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß keine Veränderungen der Linsenträgerjustierungen und eier Führungsbahnen im Betrieb zu be fürchten sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein erstes zylinderförmiges Glied mit wenigstens einer Steuerfläche, ein zweites zylinderförmiges Glied mit wenigstens einer Steuerfläche, Einrichtungen zum Verbinden des ersten und des zweiten zylinderförmigen Gliedes unter gegenseitiger axialer Ausrichtung der Steuerflächen, ein drittes Glied mit einer Steuerfläche, die axiai zu einer weiteren Steuerfläche in einem der beiden ersten wieder ausgerichtet ist und durch in den Gliedern ausrichtbare Linsenträger mit teleskopartig ausrichtbaren Führungseinrichtungen.

Man erreicht durch diese Kombination an sich bekannter Merkmale den Vorteil, daß die in den innerhalb des Tubus angeordneten zylinderförmigen Gliedern ausgebildeten Steuerflächen beim Zusammenbau der Einzelteile des Anmeldungsvorschlages schlitzartige Führungsbahnen bilden, welche eine genaue relative Justierung der Linsenträger zueinander bewirken. Da die Linsenträger im wesentlichen innerhalb der zylinderförmigen Glieder gehalten sind, kann die Drehbewegung des Tubus keine Beeinträchtigung der Justierung hervorrufen. Da außerdem die Führungsbahnen innerhalb der zylinderförmigen Glieder angeordnet sind, die in starrer Verbindung miteinander stehen, ist auch nicht zu befürchten, daß durch ein häufiges Bewegen des Tubus eine Veränderung der Führungsbahnen gegenüber ihrer ursprünglichen Ausrichtung eintreten wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuerflächen Führungsbahnen ausbilden und daß jeder Führungsbahn ein Kurvenfolgeglied zugeordnet ist Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß an einem der Glieder Abstandshalter vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein Mindestabstand zu dem anderen Glied aufrechterhaltbar ist. Ferner kann mit Vorteil ein Federring vorgesehen sein, mit dessen Hilfe der Tubus verstellbar derart mit einem der Glieder verbindbar ist, daß der Tubus relativ zu dem betreffenden Glied bewegbar ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sicli aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen. Darin zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Zoom-Teils eines erfindungsgemäßen Objektivaufbaus in auseinandergezogener Darstellung,

Fig,2 einen Seitenriß des zusammengebauten Objektivs,

6s F i g. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 der F i g. 2,

F i g. 4 eine Schnittansicht nach der Linie 4-4 der Fig.3.

Fig.5 eine Schnittansicht nach der Linie 5-5 der

Fig-3.

pig-6eint perspektivische Ansicht mit auseinandergezogenen Teilen einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, ■

Fig.7 einen Seitenriß der zusammengefügten Objektivfassung in der zweiten Ausführungsform.

Fig. i zeigt eine Objektivfassung 10 an einer F.ontplätte 12 eintr Kamera angefügt, die im übrigen nicht dargestellt ist 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 angeformt; in dem Beispiel sind es drei solche Steuerflächen, zwischen welchen jeweils Anschläge 22 ausgebildet sind. Zu den Anschlägen dieses ersten Zyjihderstutzens ist ein zweiter Zylinderteil 24 aasgerichtet, der mittels Befestigungselementen 28, die als selbstschneidendü Schrauben dargestellt sind, an dem ersten Zylinderstutzen festgelegt ist. Die Schrauben treten durch Paßlöcher 30 in dem zweiten Zylinderteil in Auf-, nahmen 34 in den Anschlägen des ersten Zylinderstutzens ein. An dem angrenzenden Rand des zweiten 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 2ß des ersten Zylinderstutzens zusammenwirken. Die beiden Steuerflächen bilden einen in Achsrichtung wirksamen Kurvenschlitz 44, 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 haitert 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 Steuertlächcn 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, 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 gehaltenes 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 GTiPd 92 haitert 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 Nut 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 76. 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 können.

Der Außentubus 90 weist einen Handgriff 100 auf, an dem er von dem Benutzer der Kamera bewegt werden kann. An dem Außentubus 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. Mit Hil^fe von Befestigungsmitteln 104, die als selbstschneidende Schrauben dargestellt sind, und einem Federring 110 ist der Außentubus verstellbar 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 Finger 116, die vom Hauptteil ausgehen und sich gegen Stege 118 des Außentubus 90 legen. Die Stege sind zwischen dem Umfang des Linsenträgers und der Innenwand des Außentubus angeordnet. Auf diese Weise drückt der am vorderen Zylinderteil festgeschraubte Federring den Außentubus nach hinten zur Kamera, erlaubt dabei jedoch eine Verschiebung des Außeiitubus 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 Kamerarahmen hält der Federring den Außentubus im Eingriff mit dem Brennweiteneinstellmechanismus 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 Benut-

zer mit dem Außentubus das Variator- und das Kompensatorglied 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 Linsenträgern 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 plastikarti- ,₅ ges Material, das von General Electric Company unter der Handelsbezeichnung NORYL hergestellt wird, oder glasverstärktem Acrylnitrilbutadienstyrol, ein plastikartiges Material, das von Liquid Nitrogen Processing Corp. unter dem Handelsnahmen 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 F i g. 6 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 Hinterrädern des Zylinderstutzens sind mehrere Steuerflächen 20', 60' ausgeformt. Ein zweiter Zylinderteil 24' ist mit Steuerflächen 40' versehen und so zum ersten Zylinderstutzen ausgerichtet, daß er mit der Steuerfläche 20' einen Kurvenschlitz 44' bildet. Ein zweiter Kurvenschlitz 68' kommt durch das Zusammenwirken von Steuerflächen 66' an einem dritten Zylinderteil 62' mit den Steuerflächen 60' des ersten Zylinderstutzens zustande. Beim Zusammensetzen der Zylinderteile werden Linsenträger 48', 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 Zylinderstutzen angebrachten Wellenfedern 120 gegen den ersten Zylinderstutzen gepreßt werden. Die Linsenträger 48 76' sind mit Führungszapfen 54', 80' sowie mit Stellstif ten 56', 82' versehen, die mit Führungsnuten 96a, 966 ii einem Außentubus 90' zusammenwirken, der teleskop artig über das zusammengefügte Gebilde geschoben is)

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet siel von dem ersten durch Variationen in den ausgewähltei Komponenten und in der Fertigung der verschiedenei Komponenten zu einer Einheit. So werden im einzel nen die Wellenfedern 120, von denen in F i g. 6 nur eini gezeigt ist, an dem ersten Zylinderstutzen 16' durcl Wärme festgeklebt, festgekittet oder mit Befestigungs mitteln fixiert, die als selbstschneidende Schrauben 104 dargestellt sind. Die Wellenfedern pressen also die au ßeren Zylinderteile gegen den ersten Zylinderstutzei mit einem konstanten Druck, so daß die äußeren Zylin derteile die Führungszapfen gegen die Steuerflächer des ersten Zylinderstutzens drücken. Die Steuerlicher des zweiten Zylinderteils sind zwar zweckmäßigerwei se auch genau ausgeführt, sie können jedoch größen Toleranzen haben, da die axiale Einstellung der Linsen träger ausschließlich auf den Steuerflächen des innerer Zylinderstutzens beruht, gegen die die Führungszapfer angelegt werden.

Um den Außentubus 90' auf der Baueinheit zu halten ist ein Teil der Kamera-Frontplatte 12' derart angeord net, daß er einen am Außentubus geformten Randwulsi 122 umschließt. Ein Federelement, das in dem Beispie eine Schraubenfeder 124 ist, ist im Gehäuse 130 der Kamera angeordnet und drückt den Außentubus unc die darin befindliche Fokussierungszelle gegen das eine Ende des Einstellbereiches. 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 Kopensator-Linsenträger gleichzeitig und in unterschiedlichem Maß axial verschoben werden entsprechend den Steuerflächen an dem ersten Zylinderstuizen.

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verstelleinrichtung für Linsensysteme mit veränderbarer Brennweite zur gleichzeitigen und differenzierten Steuerung der axialen Bewegung von im Inneren eines drehbaren Tubus relativ zueinander verschiebbaren und drehbaren Linsenträgern, bei welcher an den Linsenträgern Kurverfolgeglieder ausgebildet sind, die bei Drehung des Tubus mit Führungsbahnen zusammenwirken, g e k e η η -zeichnet durch ein erstes zylinderförmiges Glied (16) mit wenigstens einer Steuerfläche (20), ein zweites zyiinderförmiges Glied (24) mit wenigstens einer Steuerfläche (40), Einrichtungen (22, 28, 36) zum Verbinden des ersten und des zweiten zylindrischen Gliedes unter gegenseitiger axialer Ausrichtung der Steuerflächen (20,40), ein drittes Glied (62) mit einer Steuerfläche (66), die axial zu einer weiteren Steuerfläche (60) in einem der beiden ersten Glieder (16, 24) ausgerichtet ist, und durch in den Gliedern (16, 24, 62) ausrichtbare Linsenträger (48, 76) mit teleskopartig ausrichtbaren Führungseinrichtungen (98,58).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (20,40,60. 66) Führungsbahnen (44, 68) ausbilden und daß jeder Führungsbahn (44,68) ein Kurvenfolgeglied (56,82) zugeordnet ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (90) eine Sammellinse (92) enthält

4. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch getcennzeichnet, daß an einem der Glieder (16 oder 24) Abstandshalter (36) vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein Mindestabstand zu dem anderen Glied (16 oder 24) aufrecht erhaltbar ist

5. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federring (110) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Tubus (90) verstellbar derart mit einem der Glieder (16,24,62) verbindbar ist, daß der Tubus (90) relativ zu dem betreffenden Glied bewegbar ist