DE2331964A1

DE2331964A1 - Scharfeinstellungskorrekturvorrichtung einer anordnung zur axialen justierung der bauteile eines optischen systems

Info

Publication number: DE2331964A1
Application number: DE2331964A
Authority: DE
Inventors: Mamoru Shimazaki; Atsushi Someya; Michiharu Suwa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1972-06-23
Filing date: 1973-06-22
Publication date: 1974-04-11
Also published as: GB1432961A; FR2189762A1; FR2189762B1; JPS4924133A; US3897998A

Description

23319"4

H ^25 M 22.6.1973

Dr.Fi/Dr.S/kli

CANON K.K. ■

Tokyo, Japan

Scharfeinstellungskorrekturvorrichtung einer Anordnung zur axialen Justierung der Bauteile eines optischen Systems

Priorität: 23. Juni 1972, Nr. 47-63038, Japan

Die Erfindung bezieht sich auf eine Scharfeinstellungskorrekturvorrichtung, die in einem Steuermechanismus für die axiale Justierung der Bauteile eines optischen Systems angeordnet ist. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung, welche die Scharfeinstellung bzw. Bildschärfe axial beabstandeter beweglicher Linsenelemente korrigiert, beispielsweise von Linsenelementen,wie sie in Kameras und dergleichen benutzt werden, welche ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite bzw. ein Zoom-Objektiv haben.

Bei Zoom-Objektiven ist es erforderlich, daß die äquivalente Brennweite des Objektivs kontinuierlich über einen Bereich geändert wird, während die Koinzidenz der Brennebene und der Oberfläche des photographischen Materials beibehalten wird.

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Dieser Forderung wird jedoch nicht immer durch die Abweichung von den spezifizierten Toleranzen der Bauteile oder durch eine Ungenauigkeit in der Anordnung entsprochen. Diese mechanischen Fehler führen dazu, daß die Brennebene des zugeordneten Zoom-Objektivs sich aus der Photofilmebene während der stufen ösen Veränderung, verschiebt und zwar unabhängig davon, wie genau eine Scharfeinstellung auf der Basis der Entfernungsmessung in dem Zoom-Objektiv bewirkt wird, so daß man durch den Bildverschieburigsfehler Photographien mit mangelhafter Schärfe erhält.

Bei den bisher bekannten Mechanismen für die stufenlose Änderung der Brennweite licit man solche Bildverschiebefehler, wenn sie während der stufenlosen Verstellung der Brennweite auftraten, nur dadurch verhindert, daß man für jedes Bauteil strenge Toleranzen vorgeschrieben hat. Bei modernen Zoom-Objektiven muß jedoch ein stark erhöhtes Zoom-Verhältnis vorgesehen werden, wodurch die Toleranzen noch strenger spezifiziert werden müssen, was dazu führt, daß, um die gewünschte optische Leistung zu erzielen, eine Genauigkeit erforderlich wird, die die Grenzen der Herstellbarkeit der Bauteile innex'balb ihrer spezifizierten Toleranzen überschreitet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Tragaufbau für eine optische Anordnung zu schaffen, die einen Mechanismus aufweist, welcher eine Vielzahl von optischen Systemen hält, die hinsichtlich ihrer Relativbewegung einstellbar ist. Dabei soll ein Mechanismus vorgesehen werden, der unabhängig von einem geometrischen Ort einer vorher festgelegten Bewegung der optischen Anordnung einstellbar ist, so daß die für di.e Herstellung der Komponenten eines Objektivaufbaus erforderliche strenge Genauigkeit verringert wird. Dabei soll ein Aufbau für das Tragen einer Vielzahl von beweglichen optischen Anordnungen geschaffen werden, der Einrichtungen zum Einstellen der optischen

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Anordnung in Richtung einer optischen Achse, Einrichtungen zum Einstellen der optischen Anordnung in Drehrichtung auf einer Ebene senkrecht zur Richtung der optischen Achse umfaßt, wobei die beiden Einstelleinrichtungen den relativen Abstand der beweglichen optischen Anordnungen unabhängig von der Normalbewegung der optischen Anordnung so einstellen, daß Fehler bei der Fabrikation und Montage der Elemente für das Bewegen der beweglichen optischen Anordnungen beseitigt sind.

Entsprechend einer bevorzugten Aus führung sfoi~ni der Erfindung erhält man die gewünschten Ergebnisse dadurch, daß der relative Abstand zwischen wenigstens zwei Gruppen von beweglichen Linsen eingestellt wird, beispielsweise einer Vc*riatorlinse und einer Kompensatorlinse bei einem Zoom-Objektivnufbau mit varifokalem Abstand bzw. mit veränderlicher Brennweite.

Um diese feine Bildschärfenjustierung zu ermöglichen, wird in ein Zoom-Objektivtubus ein Zoom-Steuermechnnismus mit einem Nockenring oder entsprechenden Nockenelementen für die axiale Verschiebung der Linsenkomponenten entweder so gebaut, daß wenigstens zwei Nockenelemente drehbar und/oder verschiebbar bezüglich einander angeordnet·sind, damit die Nockehelemente genau ausgerichtet sind, oder dadurch, daß Nockenfolgeeinrichtungen, welche in die Nockenschlitze eines einstückigen Nockenrings eingreifen, einstellbar auf beweglichen Ringen montiert sind, um die beweglichen Linsenkomponenten starr so zu befestigen, daß jeder Nockenfolger bezüglich des anderen genau positioniert werden kann, indem der Nockenfolger an dein Ring um eine geringe Entfernung in die Drehrichtung um die optische Achse und/oder in die Längsrichtung zur optischen Achse bewegt wird. Dieser Positionierungsvorgang kann von außerhalb des Nockenrings erfolgen.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

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Fig. Ia zeigt in einem Diagramm die Änderungen der Lage für die Bilderzeugung infolge der Linsenbewegung der varifokalen Lins'enanordnung bzw. der Linsenanordnung mit veränderlicher Brennweite, wobei die Abszisse den Bewegungsabstand einer Linse und die Ordinate den Betrag der Verschiebung der Lage der Bilderzeugung von der vorher festgelegten Fläche für die Bilderzeugung bzw. Abbildung, d. h. die Brennfläche,darstellt.

Fig. IB zeigt die Bewegungen der beweglichen Komponenten einer varifokalen Linsenanordnung, mit der die in Fig. IA gezeigten Ergebnisse erzielbar sind.

Fig. 2 zeigt in einer Schnittansicht die Scharfeinstellungskorrekturvorrichtung in der Grundform der Erfindung.

Fig. 3 zeigt anhand eines Objektivblockdidgramms ein Beispiel ' der Objektivjustierung eines varifokalen Linsensystems.

Fig. 4a und 4b zeigen schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung vor und nach der Bildschärfenkorrektur. Fig. 5 und 6 zeigen schematisch zwei verschiedene Ausfiihrungsfonnen der Erfindung.

Fig. 7 und 8 zeigen in Vertikalschnitten eine weitere Ausführungsart von zwei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Fig. 9 zeigt im Vertikalschnitt eine Einzelheit dieser anderen Art der Vorrichtung.

Fig. Io ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform von Fig. 9.

Fig. 11 zeigt perspektivisch teilweise aufgebrochen einen Zoom-Linsentubus, wobei erkennbar wird, wie die in den Figuren 5 und 6 gezeigten Einstellungen bewirkt werden.

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Fig. 12 zeigt im Querschnitt den Zoom-Objektivtubus von Fig. 11.

Fig. 13 zeigt perspektivisch auseinandergezogen die Hauptteile einer weiteren Ausführungsforra der Erfindung.

Wenn das i-te Linsenbauteil eines Zoom-Objektivs, welches aus k-Linsenbauteilen besteht, um einen infinitesimalen Abstand ρ verschoben wird, kann eine dadurch hervorgerufene Größe £ des Fehlers der Bildverschiebung von der Filmebene durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

£ = cAl - Hi₁ ²) M² _± + 1, k

wobei m. die Vergrößerungskraft der i-ten Linsenkompomente und M. + 1, k eine Gesamtvergrößerungskraft der Linsenkomponenten ist, die der (i + l)-ten Linsenkomponente folgen. Die Werte von m. und M. + 1, k sind bei verschiedenen Brennweitenlagen des Zoom-Bereichs verschieden, so daß, wenn eine der Linsenkomponenten aus ihrer Normallage entfernt wird bzw. abweicht, die Größe des Bildverschiebefehlers £. verschieden von den unterschiedlichen Brennweitenpositionen des Zoom-Bereichs ist. Das heißt mit anderen Worten, daß sich dieser Fehler aus der Verschiebung der künstlichen Brennweite des Objektivs von dem vorher festgelegten Wert ergibt.

Wenn dieser Fehler Δ f der Brennweite weiter analysiert wird, so sieht man, daß dieser Fehler Fehler des Reflexionsgrades, Fehler, die sich bei der Linsenherstellung ergeben, beispielsweise Fehler in der Linsenstärke und in dem Krümmungsradius, sowie Fehler umfaßt, die bei der Bearbeitung und bei der Montage der Bauteile für die bewegliche Halterung der Linsen auftreten. Insbesondere im Falle eines Zoom-Objektivs ändert sich dieser Fehler abhängig von der Bewegungsdistanz der Linse, wenn sich die Linse bewegt. Es ist nicht möglich, eine gleichbleibende bzw. konstante Brennfläche zu erhalten.

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Um diesen Fehler wirksam zu kompensieren, müssen die relativen Lagen der Variatorlinse und der Kompensatorlinse bei dem Zoom-Objektiv während ihrer Bewegung justiert, werden.

Wenn der Brennweitenfehler vom Standpunkt dieser Justierung aus analysiert wird, kann die Kompensierung auf die folgenden zwei Arten durchgeführt werden, nämlich einmal dadurch, daß dor relative Abstand in Richtung der optischen Achse der beweglichen Linsengruppe geändert wird, und zum anderen, daß der relative Winkel in Drehrichtung in der Ebene senkrecht zur optischen Achse der beweglichen Linsengruppe verändert wird.

»•'ig. IA zeigt den Verlauf der Fehler, die bei einem herkömmlichen Zoom-Objektiv auftreten. Auf der Abszisse ist die variable Brennweite, d. h. die Bewegungsdistanz; einer Linse, des Zoom-Objektivs und auf der Ordinate der Verschiebefehler 6 der Abbildungslage bzw. der Bildwiedergabelage von der Filmfläche infolge der Linse bzw. der Linsen aufgetragen.

Bei einem herkömmlichen Verfahren wird ein Zoom-Objektivaufbau dadurch hergestellt, daß die Zoom-Linsen an ihren Haltebauteilen angebracht werden. Für die Montage und die Einstellung des Aufbaus wird an dem Weitwinkelende W und an dem Teleende T des Zoom-Objektivs tatsächlich ein Gegenstandsbild erzeugt. Die Justierung wird dadurch bewirkt, daß die Abbildungslage bzw. die bilderzeugende Lage mit einer vorher festgelegten Lage der Filraflache zusammenfällt. In Fig. 1 bedeutet die Kurve P die Änderungen der Bev.^regungsdistanz<£" (mm) auf der Brennfläche von der Filmfläche infolge der Linsenbewegung für den Fall, wenn ein Fehler von + o,o5 mm bei der künstlichen Brennweite des Zoom-Objektivs der nachstehenden Spezifizierungen vorhanden ist.

Linse I₁ I₂ I₃ I₄ I₅

Brennweite (mm) 61,153 -15,12o 35,7^6 -49,989 26,586

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Brenn weite in mm	Weitwankel- lage	Mittellage	Telelage
¹I	8,79o	22,616	36,442
I₂	79,38o	58,365	23,287
I₃	5,226	12,415	33,667
1	37,23o	37,23o	37,23o

Die Kurve Q zeigt die Änderungen der Bewegungsdistanz £" der Brennfläche von der Filmfläche infolge der Linsenbewegung in dem Fall, wenn die Verschiebung des relativen winkels in Drehrichtung zwischen der Variatorlinse l_o und der Kompensatorlinse 1 größer ist als der vorher festgelegte Wert um 1 bei dem obigen Zoom-Objektiv.

Die Kurve R zeigt die Änderungen von £T für den Fall, daß die Verschiebung der relativen Lagen der Linsen l_o und 1 in Richtung der optischen Achse kürzer als die \^rorher festgelegte Lage um o,l mm bei dem obigen Zoom-Objektiv ist.

Die Kurve S zeigt die Änderung von<£ , die man erhält, wenn man die Kurven P, Q und R künstlich erzeugt bzw. miteinander vereinigt, sowie die Fehler eines gewöhnlichen Zoom-Objektivs. In diesem Fall ist es möglich, daß die Abbildungslage des Weitwinkelendes und des Teleendes zusammenfallen, es kann jedoch vermieden werden, daß in der Mitte des Zoom-Bereichs eine Verschiebung hervorgerufen wird.

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Die am meisten bevorzugte Art und Weise für die Kompensierung des Bildverschiebefehlcrs besteht darin, daß die Linsenlcomponente, die ungenau begrenzt bzw. fixiert ist, in ihre ursprüngliche Lage zurückgeführt wird. In der Praxis kann, wenn das Objektiv einmal zusammengebaut ist, diese Begrenzungs- bzw. Bildschärfeneinstellung irgendeiner Linsenkomponente nicht mehr vorgenommen werden, ohne daß die Anordnung zerlegt werden muß.

Aus diesem Grund wird die Scharfeinstellungsjustierung einfach von außerhalb des Zoom-Objektivs ausgeführt, ohne daß ein Zerlegen erforderlich ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung-sform der Erfindung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, bestüiic ein einstückiger Nockenring aus einem Paar von Nockenelementen 1 und 2, wovon nines einen Nockenschlitz 3 für die Steuerung der Axialbfiwegung von wenigstens einer beweglichen Linsenkomponeiitc und dor andere einen Nockenschlitz 4 für die Steuerung der A.xia!bewegung der restlichen beweglichen Linsenkomponenten hat. Eines dieser Nockenelemente ist einstellbar an dein anderen befestigt, so daß die Nockenelemente genau zueinander ausgerichtet werden können, was dazu führt, daß eine erforderliche Bildschärfen- bzw. Lagekorrektur der zusammengesetzten Linsenbauteile erzielt werden kann, ohne daß eine Zerlegung erforderlich ist, wobei die erzielte Orientierung bzw. Ausrichtung in der Wirkung im wesentlichen gleich der erzielten Bildschärfenkorrektur ist.

Wenn ein Zoom-Steuermechanismus für ein Zoom-Objektiv vorgesehen ist, bei welchem die Linsenkoniponenten gleichzeitig längs der optischen Achse, beispielsweise wie in Fig. 3 gezeigt ist, zu dem Zweck verschiebbar sind, daß der Bildverschiebefehler, der durch den Stellungsfohler L_p gemäß der gekrümmten Linie Q von Fig. IA (Zoom-Steuerlirisenkomponente) eliminiert wird, wird erfindungsgemäß eines der beiden wie in Fig. 4a orientierten Nockenelemente 1 und 2, beispielsweise das Nockeneiement 1, zu dem anderen Nockenelement 2 in Richtung (Fig. 4b) längs der

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optischen Achse versetzt. Dies hat zur Folge, daß die Entfernung zwischen der Zoom-Steuerlinsenkomponente L₀ und einer Scharfeinstellungslinsonkomponente L₁ welche beide von dem Zoom-Steuermechanismus gesteuert werden, in allen Stationen der Linsenjustierung für die stufenlose Brennweitenveränderung korrigiert wird.

Wenn eine Brennpunktbewegung, wie sie durch die Kurve Q in Fig. IA gezeigt ist, hervorgerufen wird, genügt es, die Verschiebung in den relativen Drehungen des Elementes 1 und des Elementes 2 von Fig. 4a nach Fig. 4b zu kompensieren. Die Brennpuiiktbewegung, w? e s:^!« «Wrch die Kurve S gezeigt ist, kann dadurch kompensiert werden, daß die relativen Abstände der Elemente 1 und 2 in der Richtung der optischen Achse sowie des relativen Winkels in Drehrichtung eingestellt werden.

Wenn die Gesamtlage eines der Nockenschlitze linear ist, haben für diese Kompensierung bzw. Ausrichtung durch Versetzen durch Drehen und die Orientierung durch axiales Versetzen die gleiche Wirkung auf die Linsenjustierung für die stufenlose Brennweitenveränderung. Wenn die Lage bzw. Form der beiden Nockenschlitze gekrümmt ist, hat die Orientierung durch die Drehversetzung eine etwas unterschiedliche Korrekturwirkung gegenüber der Orientierung durch die axiale Versetzung. Nimmt man an, daß ein Zoom-Steuermechanismus zu Bildverschiebefehlern führt, wie dies durch die ausgezogenen Linie B in Fig. IA gezeigt ist, so kann der Bildverschiebefehler völlig über dem ganzen Zoom-Bereich durch Versetzen des Nockenteils 1 zum Nockenteil 2 in Drehrichtung um einen sehr kleinen Winkel insoweit beseitigt werden, wie die genaue Scharfeinstellungsjustierung in der Weitwinkellage und in der Telelage bewirkt wird. Wenn andererseits die Form der beiden Nockenschlitze 3 und 4 gekrümmt ist, das Nockenelement 1 von dem Nockenelement durch Drehen versetzt wird und die Fokussierjustierung nur

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in der Weitwinkel- und in der Telelage bwirkt wird, können die Bildverschiebefehler in den Zwischenlagen des Zoom-Bereichs nicht völlig beseitigt werden, wobei die Änderung einer bezüglich der Abszisse S-förmigen Kurve folgt. Jedoch sind auch in diesem Fall die Größen der üildverschiebefehler klein im Vergleich mit denen der Linie Q. Sie fallen in die Schärfentiefe. Die Kombination einer solchen-Versetzung durch Drehung und einer axialen Versetzung bewirkt eine gute Kompensation der Bildverschiebefehler, die auf fast alle mechanischen Fehler in der Anordnung zurückzuführen sind.

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Ausgehend von dieser Beschreibung des erfindungsgemäßen Grundaufbatis und seiner Wirkungsweise werden im folgenden weitere Ausführungsformen der Vorrichtung und deren Arbeitsweise näher erläutert.

Fig. 5 und 6 zeigen in der Abwicklung die Verbundnockenringe einer praktischen Ausführungsform in einem Zoom-Steuermechanisnius, wobei das Wirkungsprinzip anhand von Fig. ka und kb bereits erläutert ist. Der Abstand zwischen den beweglichen Linsenkoniponentcn an allen Stationen der Linsenjustierung kann dadurch geändert werden, daß die feste Abstandsbeziehung zwischen den Nockenschlitzen 3 und k variiert wird, die an einem Verbundnockenring vorgesehen sind, der aus den Nockenelementen 1 und 2 besteht. In Fig. 5 haben die Nockenelemente 1 und 2 Nockenschlitze 3 bzw. 4, deren Gestellt in der Figur beispielsweise gezeigt ist. Das Nockenelement 2 ist mit einem Schlitz 5 versehen, in den ein Exzenterzapfen 6, der drehbar an dein Nockenelement 1 sitzt, drehbar eingreift. Ein weiterer Schlitz 7 ist so angeordnet, daß das Nockenelement 2 quer zur optischen Achse verschoben werden kann, wobei in diesen Schlitz 7 ein Zapfen 8, der an dem Nockenelement 1 sitzt, verschiebbar so eingreift, daß eine Drehung des Exzenterzapfens 6 im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn das Nockenelement 2 relativ zum Nockenelement 1 bei einem Gleiteingriff des Zapfens 8 in dem Schlitz 7 in die durch den Pfeil B gezeigte Drehrichtung um die optische Achse bewegt. Der maximale Betrag der Bewegung hängt von der Exzentrizität d des Exzenterzapfens 6 ab. Durch diese Orientierung durch Versetzen bzw. Verschieben in Drehrichtung kann die variable Abstandsbeziehung an allen Stationen der Linsenjustierung zwischen den Linsenkomponenten L_r und L genau erzielt werden, die mittels Nockenfolger 22 und 23 zwangsweise bewegt werden, welche starr an den Linsenkomponenten befestigt sind und in die Nockenschlitze 3 und k an dem Nockenelement 1 bzw. 2 eingreifen.

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Fig. 6 zeigt eine Modifizierung der Vorrichtung von Fig. wobei dei* Nockenmechanismus so gebaut ist, daß das Nockenelement 2 in die Richtung bewegbar angeordnet ist, die im wesentlichen der Richtung der optischen Achse entspricht. An dem Nockenelement 1 sitzt drehbar ein Exzenterzapfen Io, der drehbar in einen Schlitz: 9 in dem Nockenelement 2 eingreift. Der Exzenterzapfen Io kann von außerhalb des Nockenelementes 2 betätigt werden. An dem Nockenelement 1 sitzt ein Zapfen 12, der im Gleitsitz in einen Schlitz 11 des Nockenelementes 2 eingreift. Der Schlitz 11 ist so angeordnet, daß das Nockenelement 2 längs der optischen Achse bewegbar ist. Eine Drehung des Exzenterzapfens Io ±m Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersj.nn /"V¹I ~t zu einer Bewegung des Nockenelementes 2 im Gleiteingriff mit dem Zapfen 12 im Schlitz 11 in der durch den Pfeil C gezeigten Richtung. Der maximale Betrag der Bewegung hängt von der Exzentrizität d¹ des Exzenterzapfens Io ab. Durch diese Orientierung der axialen Verschiebung bzw. Versetzung kann die variable Abstandsbeziehung an allen Stationen der Linsenjustierung zwischen den beweglichen Linsenkomponenten L und L genau erzielt werden, die zwangsweise durch Nockenfolger 22 und 23 bewegt werden, welche in die Nockenschlitze 3 und 4 an den Nockenelementen 1 bzw. 2 eingreifen.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Verbundnockenring modifiziert ist. Ein einstückiger Nockenring I¹ ist mit einem Außengewindeteil 27 versehen, mit dem ein Innengewindeteil 26 an einem Nockenring 2¹ so in Eingriff steht, daß der Nockenring 2' relativ zum Nockenring I¹ einstellbar angeordnet ist. Wie bereits anhand von Fig. 5 und 6 gezeigt wurde, ist der Nockenring 1', der in der Abwicklung identisch dem Nockenelement 1 dieser Figui'en ist, mit dem Nockenschlitz 3 versehen, in den der Nockenfolger 22 gleitend verschiebbar eingreift, während der Nockenring 2¹, der in der Abwicklung

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identisch zu dem Nockenelement 2 ist, mit dem Nockenschlitz 4 versehen ist, in den gleitend verschiebbar der Nockenfolger 23 eingreift. Der Nockenring I¹ ist mit einem Schlitzteil 4a' versehen, der genau unter dem Nockenschlitz 4 liegt, so daß der Nockenfolger 23 wirksam mit dem . Nockenschlitz 4 in Eingriff bringbar ist. Dieser Aufbau ermöglicht die genaue Positionierung des Nockenrings 2' auf dem Nockenring I¹ mittels ihrer Gewindeteile durch Drehen des Nockenrings 2' als Einstellring, um den Abstand zwischen den Nockenschlitzen 3 und 4 festzulegen. Nach einer solchen Justierung für die Festlegung (Definition) bzw. Bildschärfe, wird der Nockenring 2* an dein Nockenring I¹ mittels einer Arretierschraube 12' fixiert.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Aus führung*; form der Vorrichtung erfolgt die Begrenzungs- bzw. Scharfeinstellung für einen Verbundnockeriring längs der optischen Achse. Ein Nockenring 2" mit einem Nockenschlitz 4 ist an dem einstückigen Ring I¹, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, so gleitend verschiebbar befestigt, daß der Nockenschlitz 4 bezüglich des Nockenschlitzes 3 durch eine Verschiebung längs der optischen Achse justierbar eingestellt wird. Um die Lage des Nockenrings 2" festzulegen, werden zwei mit Innengewinde versehene Einstellringe 13 und 15 in Eingriff mit Außengewindeteilen Ϊ4, l6 an dem Nockenring so angeordnet, daß der Nockenring 2" dazwischen gehalten ist. Diese Anordnung ermöglicht eine Verschiebebewegung des Nockenrings 2" auf den Nockenschlitz 3 zu.und davon weg, solange der Nockenschlitz 4 des Nockenrings 2" auf einem Teil 4a mit einem darüber hinaus geführten Schlitz (overslotted) in dem Nockenring I¹ positioniert ist. Dadurch wird der Abstand zwischen den Nockenschlitzen 3 und 4 variiert. Wenn die Nockenschlitze 3 und 4 relativ zueinander einstellbar positioniert sind, beispielsweise in einem kürzeren Abstand als dem in Fig. 8 gezeigten, muß zuerst ein Justierring 13 in der Nähe* des Nockenschlitzes 3 zum Nockenschlitz 3

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gedreht worden, wodurch ein Spalt zum Nockenring 2" gebildet wird. Anschließend wird der andere Justierring 15, der weiter von dem Nockenschlitz 3 entfernt ist, zu dem Nockenschlitz hingedreht, wodurch der Nockenring ΙΪ" zum Nockenschlitz 3 in Kontakt mit einer Schulter 15a des Justierrings 15 gedruckt wird, bis der Abstand zwischen den Nockenschlitzen 3 und k eine vorher festgelegte Distanz erreicht. Schließlich wird der erste Justierring 13 zum Nockenring 2" gedreht, um diesen zwischen den Justierringen 13 und 15 starr festzulegen, wodurch die Lage des Nockenrings 2" anliegend an den Schultern 13a und 15a festgelegt ist. Damit der Nockenring 2" nur in Richtung der optischen Achse verschiebbar ist, ist oine Führungseinrichtung vorgesehen, die aus dem Zapfen 12 und dem Schlitz 11 besteht, was anhand von Fig. 6 bereits erläutert wurde.

Fig. 9 und Io zeigen eine weitere Ausführungsform der erfinduiigsgemäßen Vorrichtung, bei welcher der Abstand zwischen den Nockenschlitzen 3 und 4 nicht variierbar ist, die in den Nockenschlitzen gleitend verschiebbar eingreifenden Noc'ienfolger jedoch einstellbar an Linsenhalterahmen sitzen, so daß die beweglichen Linsenkomponenten durch eine feine Scharfeinstellungsjustierung des Rahmens in die genaue Lage bringbar sind. In Fig. 9 und Ic ist von der Anordnung nur ein Nockenmechanismus mit einem Nockenschlitz 3i einer Exzenterrolle 19 als Nockenfolger und einem Rahmen l8 für ein Linsenelement I7 gezeigt. Der Rahmen l8 wird zwangsweise axial mittels eines Nockenfolgers bewegt, der gleitend verschiebbar in den Nockenschlitz 3 eingreift. Der andere Nockenmechanismus für den Nockenschlitz 4 kann in gleicher Weise gebaut sein. Die Exzenterrolle 19 als Nockenfolger greift gleitend verschiebbar in den Nockenschlitz 3 ein, der in einem einstückigen Nockenring 1 vorgesehen ist. Die Exzenterrolle 19 ist an einem Linsenhalterahmen l8 durch eine Arretierschraube 2o befestigt. Der Rahmen l8, in dem starr

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befestigt ein Linsenelement 17 sitzt, kann nur in Richtung der optischen Achse mittels einer Führungseinrichtung 25 bewegt werden. Dieser Aufbau ermöglicht die Scharfeinstellung durch axiale Verschiebung zwischen einem beweglichen Linsenelement 17 und einem anderen nicht gezeigten beweglichen Linsenelement dadurch, daß die Arretierschraube 2o gelockert wird, damit sich die Exzenterrolle 19 drehen kann. Eine Drehung der Exzenterrolle 19 bringt dann die Mittelachse der Arretierschraube 2o dazu, daß eine Verschiebung innerhalb einer Exzentrizität d" eintritt, so daß der Linsenhalterahmen l8 axial in Gleiteingriff mit einer Führungsstange 25 um eine geringe Distanz bewegbar ist, um den Abstand zwischen den beweglichen Linsenkomponenten genau einzustellen. Nach der Scharfeinstellungsjustierung wird die Arretierschraube festgelegt, so daß die axiale Einstellung der Bauteile entsprechend der Form bzw. Lage der.Nockenschlitze reguliert ist.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel für die Einstellung des Nockenrings bei den Ausführungsformen von Fig. 5 oder 6, wobei das Außengehäuse des Objektivtubus weggelassen und zum leichteren Verständnis nur die für die Linsenbewegung wesentlichen Teile gezeigt sind. Fig. 12 zeigt den Objektivtubus mit dem Nockenring für die Bewegung der in Fig. 11 gezeigten Linsen ganz im Querschnitt. Dabei-haben Fig. 3 entsprechende Linsenbauteile das gleiche Bezugszeichen.

In Fig. 11 und 12 wird die Linse L₁ für die Scharfeinstellung von dem Fokussierring 5o in Richtung der optischen Achse beweglich gehalten. Der Ring 5° ist mit einer Schneckenverzahnung 5°^a vorsehen, die mit der Schneckenverzahnung 6oa in Eingriff steht, welche an einem stationären Zylinder 6o des Zoom-Objelctivaufbaus vorgesehen ist. Die Linse L₁. wird in Richtung der optischen Achse durch Drehen des Folcussierringes 5o bewegt. Die Variatorlinse L„ wird von dem Halterahmen 8o gehaltert und ist zusammen damit in Richtung der

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optischen Achse beweglich. An dem Halterahmen 80 sitzt ein Zapfen 122, der mit einer Nockenut lola im Zapfen-Schlitz-Eingriff steht, die sich durch den Nockenring Io1 erstreckt. Die Koinpensatorlinse L wird von dem llalterahnien 9o getragen, mit welchem sie in Richtung der optischen Achse beweglich ist. An dem Halterahmen 9° sitzt ein Zapfen I23, der sich im Zapfen-Schlitz-Eingriff mit einer Nockennut Io2a befindet, die sich durch den zweiten Nockenring Io2 erstreckt. Der zweite Nockenring Io2 wird durch den ersten Nockenring lol und die Schraube 7o eingestellt und dann festgelegt. Die beiden Nockenringe sind so gebaut, daß sie in Verbindung mit der Drehung des Zoom-Rings 9I gedreht werden können.

Die Korapensierungslinse L., beispielsweise eine afokale Linse,

ist an einem Rahmen 60a befestigt, der mit dem stationären

Zylinder 60 ein Stück bildet. Dahinter ist eine Verstärkerbzw. Relaislinse L angeordnet.

Die Einstellung zur Bewirkung der vorstehenden Kompensierung erfolgt so, daß die relativen Lagen der beweglichen Linsen L und L geändert werden, was anhand von Fig. 11 erläutert wird.

Um die Kompensierung durch Änderung der Lagen der beweglichen Linsen L₀ und L um einen sehr geringen Betrag in Richtung der optischen Achse bewirken zu können, wird das Werkzeug ko mit einem exzentrischen Vorsprung 4oa in die Richtung vorwärts" bewegt, die durch den Pfeil H gezeigt ist, und in eine Öffnung Io2b in dem zweiten Nockenring über den Schlitz lolb eingeführt, der sich durch den zweiten Nockenring erstreckt. Wenn das Werkzeug ko in die durch den Pfeil gezeigte Richtung gedreht wird, können die relativen Lagen des ersten Nockenrings und des zweiten Nockenrings in Richtung der optischen Achse entsprechend der Exzentrizität des Werkzeugs verschoben werden.

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Um die Lagen für die Festlegung der beweglichen Linsen L_ und L einzustellen, indem sie in der Ebene senkrecht zur optischen Achse gedreht werden, wird ein Werkzeug Al mit einem exzentrischen Vorsprung ^Ia in Richtung des Pfeiles K vorwärtsbewegt, in eine Öffnung Io2c in dem zweiten Nockenring Io2 eingeführt und in die durch den Pfeil gezeigte Richtung gedreht, damit der erste und der zweite Nockenring in ihrer Drehrichtung verschoben werden. Nach der Einstellung werden die Nockenringe lol und Io2 durch eine Schraube 70 festgelegt.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung. Die bewegliche Variatorlinse L„ für die Brennweitenveränderung wird von dem Halterahmen 2oo und die Kompensatorlinse L_p von dem Halterahmen 2ol gehalten. Die beiden Rahmen werden von den lagefesten Führungsstangen 2o2 und 2o3 geführt und sind in Richtung der optischen Achse beweglich. An dem Halterahmen 2oo·ist ein Zahnstangcnelement 2o4 befestigt, mit dem ein Ritzel 2o5 in Eingriff steht, das durch einen Betätigungsknopf 2o6 gedreht wird. An dein Knopf ist gegenüber der Anzeigemarkierung 2o7 der variable Brennweitenbereich markiert. Ein Verbindungselement 2o8 ist an dem Halterahmen 2oo in Zuordnung zu einer Kompensatorbewegungsplatte 2I0 über den Zapfen 2o9 und den Schlitz 21oa fixiert. Die Bewegungsplatte 21o ist um den Zapfen 211 drehbar und steht mit dem festgelegten Zapfen 2ola an dem Halterahmen 2ol in Eingriff.

Für die Brennweitenveränderung wird der Betätigungsknopf 2o6 so gedreht, daß der Variatorhalterahmen 2oo in Richtxing der optischen Achse bewegt wird. In Verbindung mit dieser Drehung kommen der Zapfen 2o9 und der Schlitz 21oa so in Eingriff, daß die Bewegungsplatte 21o entsprechend der Form des Schlitzes 21oa gedreht wird. Der Zapfen 2ola und der Schlitz 21ob sind in Eingriff, wodurch der Kompensatorhalterahmen 2ol in Richtung der optischen Achse bewegt wird.

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Zur Bewerkstelligung der Justierung durch Andei*n der relativen Lagen des Variators L und des Konipensators L werden die Lagen des Verbindungselementes 2o8 und des Variatorhalterahmens 2oo geändert. Für diesen Zweck hat das Verbindungselement 2o8 einen Schlitz 2o8a. An dem Halterahnien 2oo ist über dem Schlitz 2o8a eine Einstell- und Festlegschraube 212 vorgesehen. Durch Andern der Lage der Schraube 212 in dem Schlitz wird die vorstehende Justierung erzeugt, d. h. die relativen Lagen der beweglichen Linsen L und L werden geändert.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß mit dem Aufbau der Ausführungsformen der Erfindung eine Scharfeinstellungsjustierung der variabel beabstandeten bewegbaren Komponenten einer optischen Anordnung unabhängig von der axialen Einstellung der Zoom-Betätigungseinrichtung, welche die beweglichen Komponenten trägt, möglich ist. Dies führt dazu, daß die mechanischen Fehler der Betätigungseinrichtungen und die Ungenauigkeit wirksam eliminiert sind, die sich dadurch ergeben, daß die Bauteile innerhalb der spezifizierten Toleranzen maschinell nicht mehr herstellbar sind. Man erhält somit eine gute Kompensation der Bildverschicbefehler über dem ganzen Zoom-Bereich.

Um den Bereich für die Scharfeinstsllungskorrektur der Vorrichtung zu vergrößern, können zwei oder mehr Scharfeinstellungsjustierungen, wie sie anhand von Fig. 5 bis Io bebeschrieben wurden, kombiniert werden, wodurch nicht nur große

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Scharfeinstellungskorrekturen, sondern auch komplexe Scharfeinstellungskorrekturen vorgenommen werden können. Wenn beispielsweise die beiden Nockenschlitze 3 und k eine nicht, lineare Form haben, erlaubt eine separate Verwendung der Ausführungsform der Scharfeinstellungskorrekturvorrichtung, wie sie anhand von Fig. 5 und 6 beschrieben wurde, in manchen Fällen nicht die gewünschte Scharfeinstellungsjustierung, da jede Ausführungsform insgesamt eine Scharfeinstellungskorrektur hat, die sich von denen der anderen Ausführungsformen unterscheidet. Unter den vorstehenden Ausführungsformen befindet sich jedoch jeweils eine Ausführungsform für eine Scharfeinstellungskorrektur, mit der eine gewünschte optische Leistung erreichbar ist.

Anstelle der Nockeneleraente 1 und 2 kann ein Paar von Nockonscheiben verwendet werden, die Nockenschlitze 3 und 4 können durch Oberflächennocken ersetzt werden.

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Claims

- 2ο - Ansprüche

1./Scharfeinstellungskorrekturvorrichtung für einen Mechanismus zur relativen Justierung der axial beabstandeten beweglichen Komponenten einer optischen Anordnung, gekennzeichnet durch eine F#inrichtung zum stairen Befestigen dieser Komponenten für deren Axialbewegung, durch eine Betätigungseinrichtung zum Verschieben der Befestigungseinrichtung längs dei- optischen Achse und durch eine Scharfeinstellungsjustierungsein-, richtung für die Vornahme einer Scharfeinstellungskorrektur, Aiobei die Korrektur der Scharfeinstellung der beweglichen Komponenten unabhängig von sowohl der relativen Justierung der axial beabstandeten beweglichen Befestigungseinrichtung als auch von der Arbeitsweise der Betätigungseinrichtimg erfolgt und durch die Scharfeinstellungskorrektur der Einfluß der mechanischen Fehler beseitigt wird, die der Befestigungseinrichtung und der Betätigungseinrichtung zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung die verschiebbare Bewegung der Befestigungseinrichtung in einem ersten rohrförmigen Abschnitt gestattet, der eine Vielzahl von Nockenschlitzen parallel zur Achse des rohrförmigen Abschnitts hat, wobei die Befestigungseinrichtung beweglich ist, um eine axiale relative Verschiebung durch Eingriff von Zapfen zu bewirken, die an der Befestigungseinrichtung in den Nockenschlitzen sitzen, und daß die Scharfeinstellungsjustiereinrichtung einen zweiten rohrförmigen Nockenabschnitt aufweist, der außen oder innen mit dem ersten Nockenabschnitt in Eingriff steht und einen Nockenschlitz aufweist, und daß eine Feineinstellungseinrichtung vorgesehen ist, die in der Lage ist,

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den zweiten rohrförmigen Nockenabschnitt relativ zum ■ ersten rohrförmigen Nockenabschnitt zur Bewirkung einer feinen Scharfeinstellungsjustierung zu bewegen.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feineinstellungseinrichtung eine exzentrische Achse, die drehbar in dem ersten rohrförmigen Nockenabschnitt sitzt, und einen zweiten rohrförmigen Nockenabschnitt mit einer Öffnung umfaßt, in welche die Achse drehbar so eingreift, daß durch eine Drehung der exzentrischen Achse eine Feineinstellung der Lage des Nockcnschlitzes des zweiten rohrförmigen Nockenabschnittes bezüglich der Nockenschlitzlagen des ersten rohrförmigen Nockenabschnittes möglich ist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feineinstellungseinrichtung einen Außen- oder Innengewindeteil am ersten rohrförmigen Nockenabschnitt und einen zweiten rohrförmigen Nockenabschnitt umfaßt, der mit einem Gewindeteil versehen ist, das mit dem Schraubengewindeteil so in Eingriff steht, daß eine Drehung des zweiten rohrförmigen Nockenabschnitts bezüglich des ersten rohrförmigen Nockenabschnitts eine Feineinstellung der Lagen der Nockenschlitze an den beiden rohrförmigen Abschnitten zueinandei' ermöglicht.

5· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feineinstellungseinrichtung eine exzentrische Rolle, die an einem an der Befestigungseinrichtung sitzenden Zapfen gelagert ist, und einen rohrförmigen Nockenabschnitt mit einem Nockenschlitz umfaßt, der mit der exzentrischen Rolle im gleitend verschiebbaren Eingriff so sitzt, daß eine Drehung der exzentrischen Rolle die Befestigungseinrichtung bezüglich des rohrförmigen Nockenabschnittes positioniert.

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