DE2425645B1

DE2425645B1 - Einstelleinrichtung an Objektiven mit veraenderbarer Brennweite

Info

Publication number: DE2425645B1
Application number: DE19742425645
Authority: DE
Inventors: Paul Himmelsbach
Original assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Current assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1975-09-04
Also published as: AT358391B; GB1484414A; FR2280092A1; FR2280092B1; JPS513226A; US4008951A; ATA409675A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite für kinematographische, photographische und Fernseh-Zwecke zur Bewegungssteuerung von in Führungen gelagerter, axial verschiebbar angeordneter optischer Wirkungsgruppen zur Änderung der Brennweite und zur Konstanthaltung der Schnittweite.

Bei derartigen Objektiven ist die Verschiebebewegung der einen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe abhängig von der der anderen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe und erfolgt nach vorbestimmten Weglängen. In vielen Fällen dient die Verstellung der einen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe zur Änderung der Brennweite und die der anderen zur Konstanthaltung der Schnittweite. Die Weglängen werden mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durchlaufen, wobei die zur Brennweitenänderung dienende verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe einen bedeutend größeren Weg zurücklegen muß, als die zur Schnittweitenkonstanz dienende. Bei der letzteren können auch Umkehrbewegungen mit einbezogen sein.

Bei allen bekannten Objektiven mit veränderbarer Brennweite erfolgen diese voneinander abhängigen Bewegungen über analoge Steuerelemente, vorzugsweise handelt es sich um dreh-, schwenkbare oder ortsfeste mechanische Steuerkurven, durch die die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen form- oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Diesen analogen Verstellprinzipien haften grundsätzliche Nachteile an, so beispielsweise unerwünschte Kraftkomponenten, Verschleiß und Spiel, sowie das Erfordernis von Sondermaschinen zur Herstellung der Steuerelemente.

Es sind auch Objektive mit veränderbarer Brennweite bekannt, bei denen die Steuerung der voneinander abhängigen Bewegungsabläufe der verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen über Hebelgetriebe erfolgt und die Wirkungsgruppen durch Gelenke aneinander gekoppelt sind. Diese Hebelgetriebe sind verhältnismäßig umständlich aufgebaut und durch die Gelenke störanfällig.

In der deutschen Offenlegungsschrift 24 10 744 wird ein Zoomobjektiv beschrieben, das eine Fernsteuerung oder Voreinstellung der beweglichen Glieder und der Blende ermöglichen soll. Dies wird mittels Detektoren, die zur Ermittlung der Lage der beweglichen Glieder dienen, einer Einrichturg zur Durchführung mathematischer Operationen und einer Einstelleinrichtung für die Einstellung des zweiten beweglichen Gliedes erreicht. Die Bewegungssteuerung erfolgt auf elektrischem Wege. Die Einstellvorrichtung erfordert eine komplizierte und kostenaufwendige Rechenschaltung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite zu schaffen, die mit sehr großer Genauigkeit arbeitet, eine geringe Antriebsleistung erforderlich macht, zu deren Herstellung keine Sondereinrichtungen benötigt werden und die die oben angegebenen Nachteile der bekannten Verstellprinzipien und Verstelleinrichtungen nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die eine verschiebbar angeordnete optische

Wirkungsgruppe mit einer Abtasteinrichtung verbunden ist, die durch Abtastung einer auf einem Informationsträger angebrachten digitalen Steuerspur auf optisch-elektronischem Wege Impulse einem Motor zur automatischen Steuerung der anderen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe direkt ohne Zwischenschaltung von Sollwertbildern zuleitet.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Informationsträger zusätzlich mit einer Abtastspur für die Drehrichtung des Motors versehen sein kann.

Auch können mindestens zwei photoelektrische Elemente in der Abtasteinrichtung enthalten sein.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß als Informationsträger Präzisionsglasmaßstäbe, Präzisionsmetallmaßstäbe und Lochstreifen dienen.

In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Informationsträger als Präzisionsmaßstab mit entsprechenden Strichmarkierungen ausgebildet ist, der ortsfest am Objektiv angebracht ist, und daß die Abtasteinrichtung einen Schlitz aufweist, der der Größe der einzelnen Strichmarkierungen entspricht und somit beim Überfahren des Präzisionsmaßstabes durch Verstellen der mit der Abtasteinrichtung verbundenen, verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe lichtdurchlassend oder abgedunkelt ist und daß entsprechend der Auslegung ein hinter dem Schlitz angeordnetes photoelektrisches Element einen Impuls dem mit der anderen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe verbundenen Motor direkt zuleitet, der diese optische Wirkungsgruppe in Bewegung setzt.

Der mit der anderen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe verbundene Motor kann als Schrittmotor ausgebildet sein.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Führungen für die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen Kugelrollspindeln dienen.

Schließlich ist es Bestandteil der Erfindung, daß die mit der Abtasteinrichtung verbundene verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe manuell oder motorisch antreibbar ist.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch Ausführungsbeispiele einer Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite nach der Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung der Einstelleinrichtung unter Verwendung eines Präzisionsglasmaßstabes,

F i g. 1 a eine Anordnung der Abtasteinrichtung nach F i g. 1,

F i g. 2 eine Anordnung der Einstelleinrichtung unter Verwendung eines Lochstreifens.

Bei dem zu beschreibenden Objektiv veränderbarer Brennweite handelt es sich um ein optisches System, das aus einem Varioteil und einem nachgesetzten Relaissystem besteht. Der Varioteil setzt sich aus einer vorderen und hinteren optischen Wirkungsgruppe zusammen, die fest angeordnet sind und zwischen denen zwei verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppen eingebracht sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die fest angeordneten optischen Wirkungsgruppen und das Relaissystem in der Zeichnung nicht dargestellt.

In F i g. 1 sind verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppen mit 1 und 2 bezeichnet, die in entsprechende Fassungen eingebracht sind. Die verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 1 ist mit einer Abtasteinrichtung 3 versehen, die einen Schlitz 4 aufweist, hinter dem mindestens ein photoelektrisches Element 5 (Fig. la) vorhanden ist. Das photoelektrische Element 5 steht über eine Leitung 6, in der ein Verstärker 7 enthalten ist, mit einem Schrittmotor 8 in Verbindung.

Parallel zur verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe 1 ist ein als Präzisionsglasmaßstab ausgebildeter Informationsträger 9 angeordnet, der mit

ίο einzelnen Strichmarkierungen 10 versehen ist. Diese Strichmarkierungen 10 stellen in codierter Form die Digitalschritte für die andere verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 2 dar. Unterhalb des Informationsträgers 9 ist eine Beleuchtungseinrichtung 14 (F ig. la) vorgesehen. Die Führungen für die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen 1 und 2 sind als Kugelrollspindeln 11 bzw. 12 ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß der Antrieb, die Führung und die Lagerung der verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen 1 und 2 jeweils in einem Element vereint sind.

Wird zur Brennweitenänderung die eine verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 1 durch einen Motor 13 bewegt, so bewegt sich die Abtasteinrichtung 3 ebenfalls mit. Der Schlitz 4, der in seiner Größe einer Strichmarkierung 10 entspricht, läßt beim an sich bekannten Durchlichtverfahren beim Überfahren jeder Strichmarkierung 10 kein Licht hindurch. Diese Hell-Dunkel-Information wird von dem hinter dem Schlitz 4 angeordneten photoelektrischen Element 5 empfangen und in einen Impuls umgewandelt, der in einem Verstärker 7 verstärkt und dem Schrittmotor 8 zugeleitet wird. Die an sich bekannte Elektronik des Schrittmotors 8 ist derart ausgelegt, daß die empfangenden Impulse in eine entsprechende Bewegung für die andere verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 2 umgewandelt wird und bewerkstelligt hierdurch den erforderlichen Schnittweitenausgleich.
Der Einsatz eines Linearmotors an Stelle des Schrittmotors ist ebenfalls möglich. Dann entfällt die Kugelrollspindel 12.

Auf dem Informationsträger 9 ist eine Abtastspur 15 für die Drehrichtung enthalten. Es ist zweckmäßig, für die Abtastung dieser Abtastspur 15 ein gesondertes photoelektrisches Element 16 (F i g. la) zu verwenden. Erhält dieses photoelektrische Element 16 (F i g. 1 a) einen Impuls, so verändert der Schrittmotor 8 seine Drehrichtung und die andere verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 2 führt eine Umkehrbewegungaus.

Bei Verwendung eines aus reflektierenden und nichtreflektierenden Flächen bestehenden Präzisionsmetallmaßstabes ist es erforderlich, die Beleuchtungseinrichtung 14 oberhalb des Präzisionsmetallmaßstabes anzubringen.

Die F i g. 2 unterscheidet sich von der F i g. 1 lediglich dadurch, daß als Informationsträger 9 ein Lochstreifen 9" dient. Über einen Motor 17 mit Übersetzungsgetriebe 18 wird die eine verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 1 zur Änderung der Brennweite verschoben. Um gleichzeitig die Schnittweitenkonstanz zu erhalten, muß die andere verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 2 eine vorbestimmt, abhängige Wegstrecke zurücklegen. Der Motor 17 ist über eine Welle 19 mit dem Lochstreifen 9" verbunden, so daß der Lochstreifen 9" bei Verstellung der einen verschiebbar angeordneten Wirkungsgruppe 1 automatisch in Bewegung gesetzt wird. Auf

dem Lochstreifen 9" sind außer den Führungslöchern

20 Abtastlöcher 21 und 21' enthalten. Die Abtastlöcher

21 stellen in codierter Form die Drgitaischritte für die andere verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 2 dar, während die Reihe mit den Abtastlöchern 21' die Information für die Drehrichtung des Schrittmotors 8 liefert. ■■"--.

Eine Beleuchtungseinrichtung 14 (nicht dargestellt), entsprechend der der F ig. la, ist hinter dem Lochstreifen 9" angeordnet. Die optische Abtastung erfolgt durch eine Abtasteinrichtung 3'., die mit zwei öffnungen 4' und 4" versehen ist und darüber befindliche photoelektrische Elemente 5 und 16, Die Informationen über den Hell-Dunkel-Wechsel der optisch-elektronischen Einrichtung werden von den photoelektrischen Elementen 5 und 16 empfangen und in Impulse umgewandelt, die in einem Verstärker 7 verstärkt und dem Schrittmotor 8 zugeleitet werden. Die empfangenen Impulse werden in eine entsprechende Verschiebebewegung für die andere verschiebbar angeordnete optisehe Wirkungsgruppe 2 umgewandelt.

Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, daß bei der erfindungsgemäßen Einstelleinrichtung durch die berührungslose Steuerung geringe Antriebsleistungen erforderlich sind, daß nur kleine Massen bewegt werden müssen, sowie eine hohe Genauigkeit erzielt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine Sondermaschinen für die Herstellung der Einstelleinrichtung nach der Erfindung benötigt werden.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Einstelleinrichtung für mehr als zwei verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppen zu verwenden.

■ Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite für kinematographische, photographische und Fernseh-Zwecke zur Bewegungssteuerung von in Führungen gelagerter, axial verschiebbar angeordneter optischer Wirkungsgruppen zur Änderung der Brennweite und Konstanthaltung der Schnittweit, dadurch gekennzeichnet, daß die eine verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe (1) mit einer Abtasteinrichtung (3) verbunden ist, die durch Abtastung einer auf einem Informationsträger (9) angebrachten digitalen Steuerspur (10) auf optisch-elektronischem Wege (5, 6, 7, 16) Impulse einem Motor (8) zur automatischen Steuerung der anderen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe (2) direkt zuleitet.

2. Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger (9) zusätzlich mit einer Abtastspur (15) für die Drehrichtung des Motors (8) versehen ist.

3. Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei photoelektrische Elemente (5 und 16) vorgesehen sind.

4. Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Informationsträger (9) Präzisionsmaßstäbe (9'), Präzisionsmetallmaßstäbe und Lochstreifen (9") dienen.

5. Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger (9) als Präzisionsglasmaßstab (9') mit entsprechenden Strichmarkierungen (10) ausgebildet ist, der ortsfest am Objektiv angebracht ist, und daß die Abtasteinrichtung (3) einen Schlitz (4) aufweist, der der Größe der einzelnen Strichmarkierungen (10) entspricht und somit beim Überfahren des Präzisionsglasmaßstabes (9') durch Verstellen der mit der Abtasteinrichtung (3) verbundenen, verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe (1) lichtdurchlassend oder abgedunkelt ist und daß entsprechend der Auslegung ein hinter dem Schlitz angeordnetes photoelektrisches Element (5, 16) einen Impuls dem mit der anderen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe (2) verbundenen Motor (8) direkt zuleitet, der diese optische Wirkungsgruppe (2) in Bewegung setzt.

6. Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der anderen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe (2) verbundene Motor (8) als Schrittmotor ausgebildet ist.

7. Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungen für die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen (1 und 2) Kugelrollspindeln (11 bzw. 12) dienen.

8. Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Abtasteinrichtung (3) verbundene verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe (1) manuell oder motorisch (13) antreibbar ist.