DE2425645C2

DE2425645C2 - Adjustment device on lenses with adjustable focal length

Info

Publication number: DE2425645C2
Application number: DE19742425645
Authority: DE
Inventors: Paul 6550 Bad Kreuznach Himmelsbach
Original assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Current assignee: Jos Schneider Optische Werke GmbH
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1976-04-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite für kinematographische. photographische und Fernseh-Zwecke zurThe invention relates to an adjustment device on lenses with a variable focal length for cinematographic. photographic and television purposes for

to Bewegungssteuerung von in Führungen gelagerter, axial verschiebbar angeordneter optischer Wirkungsgruppen zur Änderung der Brennweite und zur Konstanthaltung der Schnittweite.to motion control of axially displaceable optical action groups stored in guides for changing the focal length and keeping it constant the back focal length.

Bei derartigen Objektiven ist die Verschiebebewe-With such lenses, the sliding movement is

gung 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 an-one displaceably arranged optical action group depending on that of the other displaceable arranged optical action group and takes place according to predetermined path lengths. In many In some cases, the adjustment is used to

geordneten 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 °inen 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- oderordered optical action group to change the focal length and that of the others to keep the focal length constant. The path lengths are traversed at different speeds, the displaceably arranged optical action group serving to change the focal length having to cover a significantly greater path than that serving to keep the cut length constant. The latter can also involve reversal movements.
In all known lenses with variable focal length, these interdependent movements take place via analog control elements, preferably rotating, pivoting or stationary mechanical control curves through which the displaceably arranged optical groups of effects form or

kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Diesen analogen Verstellprinzipien haften grundsätzliche Nachteile an, so beispielsweise unerwünschte Kraftkomponenten, Verschleiß und Spiel, sov/ie das Erfordernis von Sondermaschinen zur Herstellung der Steuerelemente.are positively connected to each other. There are fundamental disadvantages to these analog adjustment principles such as undesirable force components, wear and play, as well as the requirement of Special machines for the production of the control elements.

Es sind auch Objektive mit veränderbarer Brennweite bekannt, bei denen die Steuerung der voneinander abhangigen Bewegungsabläufe der verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen über Hebelgetriebe erfo'gt und die Wirkungsgruppen durch Gelenke aneinander gekoppelt sind. Diese Hebelgetriebe sind verhältnismäßig umständlich aufgebaut und durch die Gelenke störanfällig.There are also lenses with variable focal length known in which the control of each other dependent movement sequences of the displaceably arranged optical action groups via lever gears and the action groups are linked to one another by joints. These lever gears are relatively cumbersome and prone to failure due to the joints.

In der deutschen Offeniegungsschrift 24 !0 744 wird ein Zoomobjektiv beschrieben, das eine Fernsteuerung oder Voreinstellung der beweglichen Glieder und der Blende ermöglichen soil. Dies wird mittels Detektoren, die zur Ermittlung der Lage der beweglichen Glieder dienen, einer Einrichtung 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 größer 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.In the German Offenlegungsschrift 24! 0 744 a zoom lens described that a remote control or presetting of the movable members and the Aperture should allow. This is done by means of detectors that are used to determine the location of the movable links serve, a device for performing mathematical operations and a setting device for the adjustment of the second movable member is achieved. The motion control is done on electrical Ways. The setting device requires a complicated and expensive computing circuit. The invention is based on the object of providing an adjusting device on lenses with a variable To create a focal length that works with very high accuracy, a low drive power is required makes, for the production of which no special equipment is required and which the above Does not have disadvantages of the known adjustment principles and adjustment devices.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die eine verschiebbar angeordnete optischeThis object is achieved according to the invention in that the one displaceably arranged optical

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.Action group connected to a scanning device is obtained by scanning a digital control track attached to an information carrier on an optical-electronic Paths impulses one motor for automatic control of the other slidably arranged optical impact group directly without the interposition of target values.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Informationsträger zusätzlich mit einer Abtastspur Fpr die Drehrichtung des Motors versehen sein _]0 kann.In one embodiment of the invention it is provided that the information carrier can additionally be provided with a scanning track Fpr the direction of rotation of the motor _{] 0} .

Auch können mindestens zwei phot.-elektrische Elemente in der Abtasteinrichtung enthalten stAt least two photo-electrical elements included in the scanner st

Es ist weiterhin vorgesehen, da" als -nfo. ::tionsträger Präzisionsglasmaßstäbe. Präzision**!»?- -imaßstäbe und Lochstreifen dienen.It is also intended that "as an info. :: carrier Precision glass rulers. Precision **! »? - -scales and punched tape are used.

In besonders zweckmäßiger A" gestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ■> Informationsträger als Präzisionsmaßstab mit entsp* .-henden 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. In a particularly advantageous A "of the invention, it is provided that ■> information carrier is formed as a precision scale with Unlock *.-Henden tick marks, which is stationarily attached to the lens, and that the scanning device has a slot corresponding to the size of the individual line markings, and thus when passing the precision scale by adjusting the displaceably arranged optical action group connected to the scanning device is translucent or darkened and that, according to the design, a photoelectric element arranged behind the slot feeds an impulse directly to the motor connected to the other displaceably arranged optical action group, which directs this optical action group Sets impact group in motion.

Der mit der anderen verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe verbundene Motor kann als Schrittmotor ausgebildet sein.The motor connected to the other displaceably arranged optical action group can be used as Be designed stepper motor.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Führungen für die verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppen Kugelrollspindeln dienen.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that as guides for the Slidably arranged optical action groups serve as ball screws.

Schließlich ist es Bestandteil der Erfindung, daß die mit der Abtasteinrichtung verbundene verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe manuell oder motorisch antreibbar ist.Finally, it is part of the invention that the connected to the scanning device arranged displaceably optical action group can be driven manually or by motor.

Die Zeichnung veranschaulicht s"hematisch Ausfiihrungsbeispiele einer Einstelleinrichtung an Objektiven mit veränderbarer Brennweite nach der Erfindung. Es zeigtThe drawing schematically illustrates exemplary embodiments an adjustment device on lenses with variable focal length according to the invention. It indicates

Fig.! eine Anordnuii^ der Einstelleinrichtung unter Verwendung eines Präzisionsglasmaßstabes,Fig.! an arrangement of the setting device below Use of a precision glass ruler,

F i g. la jine Anordnung eier Abtasteinrichtung nach F.g.l.F i g. la jine arrangement of a scanning device according to F.g.l.

F i g. 2 eine Anordnung der Einstelleinrichtung unter Verwendung cmc» LuCiiSirciicns.F i g. 2 an arrangement of the setting device using cmc »LuCiiSirciicns.

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 Übersicht lichkeit sind die fjst angeordneten optischen Wirkungsgruppen und das Relaissystem in der Zeichnung nicht dargestellt.The variable focal length lens to be described is an optical system, which consists of a vario part and a relay system. The Vario part consists of one front and rear optical action group together, which are fixedly arranged and between them two slidably arranged optical effect groups are introduced. For the sake of clarity The fjst arranged optical action groups and the relay system in the drawing are not possible shown.

In F1 g. 1 sind verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppen r ·· 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.In F1 g. 1 are slidably arranged optical Impact groups r ·· 1 and 2, which are incorporated into the corresponding versions. The movable arranged optical action group 1 is provided with a scanning device 3, which has a slot 4 has, behind which at least one photoelectric element 5 (Fig. La) is present. The photoelectric Element 5 is via a line 6, in which an amplifier 7 is contained, with a stepping motor 8 in FIG Connection.

Parallel zur verschiebbar angeordneten optischen Wirkungsgruppe 1 ist ein als Präzisionsglasmaßstab ausgebildeter Informationsträger 9 angeordnet, der mit einzelnen Strichmarkierungen tO 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 i g. 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 ι einem Element vereint sind.Parallel to the slidably arranged optical action group 1 is a precision glass scale trained information carrier 9 is arranged, which is provided with individual line markings tO. This Line markings 10 represent in coded form the digital steps for the other displaceably arranged optical action group 2. Below the information carrier 9 is a lighting device 14 (F i g. La) provided. The guides for the slidable arranged optical action groups 1 and 2 are designed as ball screws 11 and 12, respectively. this has the advantage that the drive, the guide and the storage of the displaceably arranged optical Action groups 1 and 2 are each combined with one element.

Wird zur Brennweitenänderung die eine verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgrade 1 durch einer. 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 optisch!. Wirkungsgruppe 2 umgewandelt wird und bewerkstelligt hierdurch den erforderlichen Schnittweitenausgieich.If the focal length change is one of the displaceably arranged optical efficiencies 1 through one. Motor 13 moves, so the scanning device 3 also moves. The slot 4, which is in his Corresponding to the size of a line marking 10, can in the known transmitted light method when driving over each line marking 10 no light through. This light-dark information is from the one behind the slit 4 arranged photoelectric element 5 received and converted into a pulse which in an amplifier 7 is amplified and fed to the stepping motor 8. The well-known electronics of the Stepping motor 8 is designed so that the received pulses in a corresponding movement for the other slidably arranged optically !. Impact group 2 is converted and thereby achieves the necessary back focal length compensation.

Der Einsatz eines Linearmotors an Stelle des Schrittmotors ist ebenfalls möglich. Dann entfällt die Kugelrollspindel 12.The use of a linear motor instead of the stepper motor is also possible. Then the ball screw spindle is not required 12th

Auf dem Informationsträger 9 ist eine Abtastspur 15 für die Drehrichtung enthalten. Es ist zweckmäßig, für die Abtastung dieser Abtasispur 15 ein gesondertes photoelektrisches Element 16 (F i g. la) zu verwenden. Erhält dieses photoelektrische Element 16 (Fig. la) einen Impuls, so verändert der Schrittmotor 8 seine Drehrichtung und die andere verschiebbar angeordnete optische Wirkunpsgruppe 2 führt eine Umkehrbewegung aus.The information carrier 9 contains a scanning track 15 for the direction of rotation. It is convenient for To use a separate photoelectric element 16 (FIG. 1 a) to scan this scanning track 15. If this photoelectric element 16 (Fig. La) receives a pulse, the stepping motor 8 changes its Direction of rotation and the other displaceably arranged optical action group 2 performs a reverse movement out.

Bei Verwendung eines aus reflektierenden und nichtreflek jerenden Flächen bestehenden PräzisionsmetallmafUtahps Kt es erforderlich, die Beleuchtungseinrichtung 14 oberhalb des Präzisionsmetallmaßstabes anzubringen. When using one made of reflective and non-reflective Existing Precision Metal MafUtahps across the surfaces Kt it required the lighting device 14 above the precision metal rule.

Die F · g. 2 unterscheidet sich von der F 1 g. 1 lediglich dadurch, daß als Informationsträger 9 ein Lochstreifen 9" dient. Über einen Motor 17 mil Übersetzungsgetriebe 18 wird die eine verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 1 rur 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 Weile 19 mit dem Lochstreifen 9" verbunden, so daß der Lochstreifen 9" bei Verstellung der einen verschiebbar angeordneten Wirkmgsgruppe 1 automatisch in Bewegung gesetzt wird. AufThe F · g. 2 differs from the F 1 g. 1 only in that a perforated tape 9 ″ serves as the information carrier 9. The one displaceably arranged optical action group 1 is shifted to change the focal length via a motor 17 with transmission gear 18 The motor 17 is connected to the punched tape 9 ″ for a while 19, so that the punched tape 9 ″ is automatically set in motion when the one displaceably arranged group of effects 1 is adjusted

dem Lochstreifen 9" sind außer den Führungslöchernthe punched tape 9 ″ are except for the guide holes

20 Abtastlöcher 21 und 2Γ enthalten. Die AbtaSllöcher20 scanning holes 21 and 2Γ included. The wall holes

21 stellen in codierter Form die Digitalschritte für die andere verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppe 2 dar, während die Reihe mit den Abtastlöchern 2\' die Information für die Drehrichtung des Schrittmotors 8 liefert.21 represent in coded form the digital steps for the other displaceably arranged optical action group 2, while the row with the scanning holes 2 ' supplies the information for the direction of rotation of the stepping motor 8.

Eine Beleuchtungseinrichtung 14 (nicht dargestellt), entsprechend der der F i g. la, ist hinter dem Lochstreifen 9" angeordnet. Die optische Abtastung erfolgt durch eine Abtasteinrichtung 3', die mit zwei Öffnungen 4' und 4" verschen ist und darüber befindliche photoelektrische Elemente 5 und 16. Die Informationen über den Hell-Dunkel-Wechsei der optisch-elektronischen Einrichtung werden von den phoioelektrischen 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.A lighting device 14 (not shown), corresponding to that of FIG. la, is arranged behind the punched tape 9 ″. The optical scanning takes place by a scanning device 3 'which is provided with two openings 4' and 4 "and photoelectric ones located above it Elements 5 and 16. The information about the light-dark alternation of the opto-electronic Devices are received by the phoioelectric elements 5 and 16 and converted into pulses, which are amplified in an amplifier 7 and fed to the stepping motor 8. The received Pulses are translated into a corresponding shifting movement for the other slidably arranged optisehe Impact group 2 converted.

Es wird als besonders vorteilhaft; angesehci, daß bei der erfiridungsgcmäisen Einstelleinrichtung durch die berührungslose Steuerung geringe vAntriebsleistungcn erforderlich sind, daß nur kleine-Massen:bewegt wer·It is found to be especially beneficial; ansehci that at the invented setting device by the Contactless control, low drive power it is necessary that only small masses: moved who

ίο den müssen, sowie eine hohe Genauigkeit erzielt werden kann. Ein weilerer Vorteil besteht darin, daß keine Sondermaschinen für die Herstellung der Einstelleinrichtung nach der Erfindung benötigt werden.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Einstellenrichtung für mehr als zwei verschiebbar angeordnete optische Wirkungsgruppen zu verwenden.ίο the must, and a high level of accuracy can be achieved. Another advantage is that no special machines are required for the manufacture of the adjusting device according to the invention.
It is within the scope of the invention to use the adjustment direction for more than two displaceably arranged optical action groups.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Adjustment device on lenses with variable focal length for cinematographic. Photographic and television purposes for controlling the movement of axially supported bearings in guides Slidably arranged optical action groups to change the focal length and keep it constant the cutting width, characterized in that the one displaceably arranged optical action group (1) is connected to a scanning device (3), which by scanning a digital control track (10) attached to an information carrier (9) on optical-electronic devices Ways (5, 6, 7, 16) impulses a motor (8) for automatic control of the other displaceable arranged optical action group (2) directly feeds.

2. Adjustment device on lenses with variable focal length according to claim 1, characterized characterized in that the information carrier (9) is additionally provided with a scanning track (15) for the direction of rotation of the motor (8) is provided.

3. Adjustment device on lenses with variable focal length according to claim 1 or 2, characterized marked that at least two photoelectrics *! Elements (5 and 16) are provided.

4. Adjustment device on lenses with variable focal length according to one of the previous ones Claims, characterized in that precision bars (9 ') are used as the information carrier (9). Precision metal rules and punched tape (9 ") are used.

5. Adjustment device on lenses with variable focal length according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the information carrier (9) as a precision glass scale (9 ') with corresponding line markings (10) is formed, which is fixedly attached to the lens, and that the scanning device (3) has a slot (4) which is the size of the individual line markings (10) and thus when passing the precision glass scale (9 ') by adjusting the displaceably arranged optical action group connected to the scanning device (3) (1) is translucent or darkened and that according to the design one behind the slot arranged photoelectric element (5, 16) a pulse with the other displaceably arranged optical action group (2) connected motor (8) directly feeds this optical Vr'n kiingsgnippc (2) ir. Movement sets.

6. Adjustment device on lenses with variable focal length according to one of the previous ones Claims, characterized in that with the other displaceably arranged optical Action group (2) connected motor (8) is designed as a stepper motor.

7. Adjustment device on lenses with changeable Focal length according to one of the preceding claims, characterized in that as guides for the slidably arranged optical action groups (1 and 2) spherical rod spindles (Ii or 12) serve.

8. Adjustment device on lenses with adjustable Focal length according to one of the preceding claims, characterized in that the with the scanning device (3) connected displaceably arranged optical action group (!) manually or can be driven by a motor (13).