DE2905438C3 - Vorrichtung zum Antrieb eines Zoomlinsensystems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb 4-, eines Zoomlinsensystems, das als Ganzes zwischen einer Objektebene und einer Bildebene bewegbar ist, die in festen, wechselseitig konjugierten Stellungen in einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind und dessen optische Glieder mittels einer ->o Führungseinrichtung verstellbar sind, die aus einem Leitlineal und einem daran geführten Übertragungsteil besteht, das bei einem Entlanggleiten an dem Leitlineal eine Verstellung der Brennweite des Zoomlinsensystems bewirkt. > >

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 12 424), die zu einem Linsensystem mit veränderlicher Brennweite gehört, bei dem die Brennweitenänderung im wesentlichen durch Bewegen des gesamten Linsensystems erfolgt, und zwar über relativ große Entfernungen, bewirken Herstellungsfehler an den F'ihrungselementen des Systems eine Verschiebung der Brennebene. Es sind deshalb solche Herstellungsfehler kompensierende Mittel vorzusehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die ei Vorrichtung der genannten Art so auszubilden, daß eine Kompensierung der Herstellungsfehler bedingten Brennebenenverschiebung mit einfachen Mitteln ermöglicht wird, die die Herstellungskosten des Zoomlinsensystems nicht wesentlich erhöhen und eine leichte Anpassung an unterschiedliche Herstellungsfehler ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Leitlineal ein schräg zur optischen Achse des Linsensystems und von dieser Achse in einem Abstand a angeordneter Stab ist, dessen Lage in bezug auf die optische Achse durch eine Einstelleinrichtung einstellbar ist.

Dadurch, daß das schräg zur optischen Achse des Linsensystems unter einem Winkel w angeordnete und mit dem die Form eines zylindrischen Körpers aufweisenden Übertragungsteil verbundene Leitlineal in Form eines Stabes mit Hilfe der Einstelleinrichtung hinsichtlich des Winkels w einstellbar ist, läßt sich bei einer aufgrund von Herstellungsfehlern des Systems geänderten Lage der Bewegungsgröße χ des gesamten Linsensystems dieses System durch Veränderung des Winkels w in optischer Hinsicht auf einfache Weise korrigieren. Dies setzt voraus, daß der Drehwinkel θ des zylindrischen Körpers zur Bewegungsgröße χ des Linsensystems durch die Beziehung

θ = tan-i(x/A),

wobei A = a/tan w ist, zu beschreiben ist und dadurch verschiedene Kombinationen der Bewegungsgröße χ des Winkels w erhalten läßt, die dieselbe mittlere variable Größe y ergeben, also beispielsweise (x\, w\) und (X₂, W₂). Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht demnach eine Bewegung des Linsensystems mit einer fixen Brennweite entlang seiner optischen Achse.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1,

F i g. 3, 4, 5 graphische Darstellungen, die den Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel der zylindrisehen Kurvenbahn, dem Winkel oder der Position des Leitlineals und der Größe der Bewegung des gesamten Linsensystems zeigen, und

Fig.6 und 7 graphische Darstellungen, die die Verschiebungen des Brennpunktes in Abhängigkeit von der Lage des Leitlineals zeigen.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der em Linsenhalter 10 ein Zoomlinsensystem L hält und mit einem zylindrischen Körper 20 versehen ist, der um die optische Achse des Zoomlinsensystems L drehbar ist. Der Linsenhalter 10 ist ferner mit vier Beinen 11,12,13 und 14 ausgerüstet, die mit einem Paar paralleler Führungsschienen 51, 52 in Eingriff stehen, welche von einem Paar Stützen 41 und 42 getragen werden, die an einer Grundplatte 40 befestigt sind, so daß das Zoomlinsensystem L das von dem Linsenhalter 10 gehalten wird, entlang der optischen Achse dieses Systems rückwärts und vorwärts bewegt werden kann. Eine der Führungsschienen 51 und zwei der Beine 13 und 14 stehen miteinander in gleitender Berührung, so daß die Beine 13 und 14 einfach auf der Führungsschiene 51 entlang verschoben werden können. Die andere Führungsschiene 52 ist mit einem Schraubengewinde 52ii versehen, und die beiden anderen Beine 11 und 12

stehen mit dieser Schraube in Eingriff. Die zweite Führungsschiene 52 wird von den Stützen 41 und 42 drehbar getragen und läßt sich mit Hilfe eines Handrads 52b oder eines Motors od. dgl. drehen, um die Beine 11 und 12 rückwärts und vorwärts zu bewegen. ,

Der zylindrische Körper 20 ist mit schraubenförmigen Steuerkurven 21a, 2ib und 21c bestimmter Gestalt versehen und auf dem Linsenhalter 10 drehbar gelagert, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. In dem Linsenhalter 10 befindet sich ein drehbarer Linsenrahmen 60, der einen Teil des Linsensystems, das separat bewegt werden soll, hält. Der Linsenrahmen 60 weist auf seinem äußeren Umlang drei Stifte 61a, 616 und 61c auf, die an ihm befestigt sind. Die Stifte 61a, 616 und 61c ragen radial nach außen und stehen mit den schraubenförmigen is Steuerkurven 2\a,2\bbzw.21 cin gleitender Berührung, und zwar durch gerade Keilnuten 15a, 15£> bzw. 15c hindurch, die sich in dem Linsenhalter 10 befinden und parallel zur optischen Achse des Linsensystems L verlaufen. Sobald daher der zylindrische Körper 20 gedreht wird, wird der Linsenrahmen 60 längs der optischen Achse mit Hilfe der schraubenförmigen Steuerkurven und der geraden mit den Stiften in Eingriff stehenden Keilnuten rückwärts und vorwärts bewegt.

Ein Stab 30 ist in einer Ebene vorgesehen, die eine imaginäre Achse parallel zur optischen Achse des Zoomlinsensystems L enthält, und erstreckt sich zwischen den beiden Stützen 41 und 42. Die beiden Enden des Stabes 30 sind an einem Paar Klammern 71 und 72 befestigt, die auf den Stützen 41 und 42 angebracht sind. Der Stab 30 weist über seine ganze Länge einen runden Querschnitt auf.

Auf dem Umfang des zylindrischen Körpers 20 befindet sich ein zapfenförmiger Übertragungsteil 80, der an dem Körper 20 befestigt ist und sich, wie aus y, F i g. 2 ersichtlich, radial nach außen erstreckt. Das Ende des Übertragungsteils 80 ist als Gabel ausgebildet, wie bei 80a gezeigt, und steht mit dem Stab 30 in gleitendem Eingriff. Das Ende des Übertragungsteils 80 braucht keine derartige Gabelform aufzuweisen, sondern kann in Art eines einfachen Stiftes oder Zapfens ausgebildet sein, wenn der Übertragungsteil 80 von einer Feder gegen den Stab 30 gedruckt wird, so daß or ständig mit diesem in gleitender Berührung steht. Des weiteren werden der Stab 30 und der Übertragungsteil 80 innerhalb eines bestimmten Drehwinkelbereiches des zylindrischen Körpers 20 miteinander in Berührung gehalten.

Die Klammern 71 und 72, an denen beide Enden des Stabes 30 befestigt sind, sind auf den Stützen 41 und 42 mit Hilfe von Einstellschrauben 91 und 92 und gebogenen oder geraden Schlitzen 73 und 74, die in den Klammern ausgebildet sind, durch die sich die Schrauben 91 und 92 hindurcherstrecken, angebracht. Mit Hilfe der Schrauben 91 und 92 und der Schlitze 73 und 74 sind die Klammern 71 und 72 in Richtung E-E' beweglich. Des weiteren dienen die in die Schlitze eingreifenden Schrauben dazu, an wenigstens einer der beiden Eingriffsstellen ein Spiel zu schaffen, μ daß die Klammer oder die Klammern in Richtung der Länge des Führungskörpers 30_s wie durch die Pfeile F und F' angedeutet, verschoben werden können.

An jedem Ende des Stabes 30 soll eine Meßeinrichtung, beispielsweise ein Mikrometer oder eine Meßuhr, vorgesehen werden, um die Lage des Stabes 30 feststellen zu können, so daß der Neigungswinkel w dus Stabes 30 in bez'ip auf die optische Achse des Linsensystems L und die Lage des Drehpunktes des Stabes 30 leicht in gewünschtem Maße in bezug auf die Skala verändert werden kann, die durch die Meßeinrichtung bekannt ist

Im Betriebszustand wird bei der oben beschriebenen Zoomlinsen-Antriebsvorrichtung der Linsenhalter 10 entlang der optischen Achse des Zoomlinsensystems L durch Drehen der Schiene 52 mit dem Handrad 520 bewegt, und dementsprechend wird der zylindrische Körper 20 durch das Zusammenwirken des Übertragungsteils 80 und des Stabes 30 gedreht. Im einzelnen erstreckt sich der Stab 30 in einer Ebene parallel zu der optischen Achse des Zoomlinsensystems L und ist in der Ebene um einen Drehpunkt schwenkbar, der die optische Achse des Linsensystems L schneidet Der Neigungswinkel w des Übertragungsteils 80 in bezug auf die imaginäre Achse parallel zu der optischen Achse bewirkt eine Drehung des zylindrischen Körpers 20 durch den Übertragungsteil 80, der mit dem Stab 30 in Berührung steht Wenn der Neigungswinkel null ist wird der Körper 20 überhaupt nicht gedreht sobald dar Linsensystem L in Richtung sei _l:r optischen Achse bewegt wird. Somit wird der Drchwinkel β des zylindrischen Körpers 20 durch den Neigungswinkel w des Stabes 30 in bezug auf die imaginäre Achse parallel zu der optischen Achse und die Bewegungsgrööe χ des gesamten Linsensystems L entlang seiner optischen Achse bestimmt

Daher läßt sich, wie in F i g. 3 dargestellt derselbe Drehwinkel θ durch verschiedene Kombinationen der Bewegungsgröße χ des gesamten Linsensystems und des Neigungswinkels w erhalten, die dieselbe mittlere variable Größe y ergeben, beispielsweise (x\, wi) und fa, Wi). Mit anderen Worten, selbst wenn die Lage χ des gesamten Linsensystems eine andere ist besteht die Möglichkeit, optisch dasselbe Linsensystem durch Veränderung des Neigungswinkels w des Stabes 30 zu erhalten. Dies bedeutet ein Linsensystem mit einer fixen Brennweite ist entlang seiner optischen Achse bewegbar.

Andererseits wird bekanntlich die Verschiebung der Bildlage ΔΙ', die durch eine sehr kleine Verschiebung cer Objektlage Δ\ bewirkt wird, durch die Gleichung dargestellt Δ Γ =Λ1 β², wobei β eine Quervergrößerung ist. Wenn deshalb das gesamte Linsensystem in Richtung der optischen Achse bewegt wird, ohne daß sich die Objektlage ändert, dann wird der konjugierte Abstand geändert um die Bildlage gemäß der obigen Formel durch Veränderung des Neigungswinkels w des Stabes 30 bei der gegebenen Vergrößerung unverändert zu halten.

Die F i g. 4 und 5 zeigen, wie sich die Positionen A und B, die durch den Schnittpunkt K der imaginären Achse und des Stabes 30 um die axialen Abstände x_A und x_B voneinander getrennt sind, ändern, wenn der Stab 30 geringfügig aus der Ursprungsstellung herausgeschwenkt wird. Insbesondere zeigt F i g. -t die Positionen A'und B', in denen die veränderlichen Größen y_A, Yb den ursprünglichen veränderlichen Größen y_A, ye gleich sind und die Abstände Δ λ und Δχβ denen von A bis A' und ßbis ß'entsprechen.

F i g, 5 zeigt die Neigung und die Lage des Stabes 30, in der sich der Schnittpunkt K in die Position P verschoben hat und die Verschiebung des Punktes A gleich dem Abstand Δ_χΑ ist, der in F i g. 4 dargestellt ist, während die Verschiebung des Punktes B nicht gleich dem Abstand Δχβ von Fig.4 ist. Daraus wird deutlich, daß selbst dann, wenn die Größe der Kompensation der Objektlage für eine bestimmte Vergrößerungsstellung

dieselbe ist, die Möglichkeit besteht, die Kompensationsgröße einer Objcktlage für eine andere Vcrgrößerungsstelliing dadurch frei zu ändern, daß die Lage des Schnittpunktes des Stabes und der optischen Achse sowie der Neigungswinkel des Stabes verändert werden.

Die obigen Ausführungen lassen sich leicht anhand von Fig.6 erläutern. In Fig.6 zeigen die Kurven (A). (B), (C), (D), (E) und (F), wie sich die Brennpunktebene bei verschiedenen Vergrößerungen verschiebt, wenn die Neigung und die Lage des Drehpunktes des Stabes 30 verändert werden, und zwar für den Fall eines Zoomlinsensystems, das eine um das 0,5- bis l.4fache veränderliche Brennweite aufweist. Der konjugierte Abstand dieses Linsensystems ist für jede Vergrößerung fix. wenn der Stab nicht bewebt wird. In der in F i g. 6 gezeigten Graphik wird die Vergrößerung von 0.5 als Normwert angegeben. Die Abszisse in F i g. 6 zeigt die Größe der Bewegung entlang der optischen Achse an. während auf der Ordinate der Logarithmus der Vergrößerung aufgetragen ist.

Fig. 7 zeigt einen ähnlichen Zusammenhang für eine modifizierte Kurve A von F i g. 6, wobei das Verhältnis der Größe der Bewegung der einen Klammer 71 zu demjenigen der anderen Klammer 72 konstant gehalten wird und der absolute Wert der Größen geändert ist. Die Kurve (A') zeigt den Fall an, wenn der absolute Wert der Größen der seitlichen Bewegung der Klammern das 0.3fache des Wertes für die Kurve (A) beträgt, während die Kurve (A") für den Fall gilt, daß der absolute Wert das 0.5fache beträgt. Aus F i g. 7 geht hervor, daß dann, wenn das Verhältnis der beiden Größen konstant ist. die Verschiebung der Bildebene sich in dem Maße ändert, wie sich die absoluten Werte ändern. Wenn daher verschiedene typische Kurven für unterschiedliche Verhältnisse der beiden Verstellgrößcn der Klammern 71 und 72 sowie ein absoluter Wert für die Normgrößen vorgesehen werden, dann läßt sich die Verschiebung der Bildebene leicht durch Verstellung der Lage der Klammern kompensieren.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Antrieb eines Zoomlinsensystems, das als Ganzes zwischen einer Objektebene und einer Bildebene bewegbar ist, die in festen, wechselseitig konjugierten Stellungen in einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind und dessen optische Glieder mittels einer Führungseinrichtung verstellbar sind, die aus einem Leitlineal ι ο und einem daran geführten Übertragungsteil besteht, das bei einem Entlanggleiten an dem Leitlineal eine Verstellung der Brennweite des Zoomlinsensystems bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitlineal ein schräg zur optischen Achse des ι s Linsensystems und von dieser Achse in einem Abstand (a) angeordneter Stab (30) ist, dessen Lage in bezug auf die optische Achse des Linsensystems (L)durch eine Einstelleinrichtung (71, 72) einstellbar ist >o

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (30) gerade ist und daß das Übertragungsteil (80) an einem zylindrischen Körper (20) des ZoomJinsensystems (L) befestigt ist, der eine Steuerkurve zur Brennweitenverstellung auf- >-. weist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsteil (80) durch eine Gabel (8OaJ mit dem Stab (30) in gleitender Berührung steht so

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung ein Paar Klammere (71, 7?^λ aufweist, die an beiden Enden des Stabes (30) angreifen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ü zeichnet, daß jede Klammer (71, 72) einen Klammerkörper mit einem Schlitz (73, 74) besitzt, durch den sich eine Schraube (91, 92) hindurcherstreckt, mit der der Klammerkörper in einer gewünschten Lage befestigbar ist. 4»