DE2915030C2

DE2915030C2 - Halterung für eine Linse in einem Objektivtubus

Info

Publication number: DE2915030C2
Application number: DE2915030A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hashimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-04-12
Filing date: 1979-04-12
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 1999-04-13
Also published as: JPS5848641Y2; DE2915030A1; JPS54151253U; US4302076A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für eine Linse in einem Objektivtubus gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Halterung ist bekannt (DE-AS 11 13 101).

Diese bekannte Halterung umfaßt eine im Inneren des Objektivtubus ausgebildete Lagerfläche, auf der die Linse auf- bzw. anliegt. Zur Befestigung der Linse ist als Halteteil ein gummielastischer Ring vorgesehen, der in eine im Objektivtubus ausgebildete Ringnut eindrückbar ist. Dabei kommt der Ring mit der Linse in Kontakt und wird durch die Linse verformt, so daß im Ring als Reaktion eine axial gerichtete Federkraft erzeugt wird, die die Linse gegen die Lagerfläche drückt und in eine vorbestimmte Position bringt. Aufgrund der zusätzlich wirkenden radial nach außen gerichteten Federkraft ist der Ring sicher relativ zum Objektivtubus positioniert.

Da der aus Gummi bestehende Ring einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Objektiv tubus aufweist, muß er zum Einsetzen in den Objektivtubus deformiert, d. h. in seinem Außendurchmesser verkleinert werden. Da eine Deformation des Ringes unter Beibehaltung seiner Kreisform praktisch nicht möglich ist, wird beim Einsetzen ein Abschnitt des Ringes eingedrückt, so daß der Ring eine nicht vorher bestimmbare Form aufweist. In diesem deformierten bzw. eingedrückten Zustand muß der Ring in den Objektivtubus eingeführt und in die Nut eingesetzt werden, was insbesondere in dem Fall, daß die zu befestigende Linse nicht in dem leicht zugänglichen vorderen oder hinteren Endbereich des Objektivtubus sondern in dessen Innenbereich positioniert werden soll, schwierig und aufwendig ist.

Die von dem Ring auf die Linse ausgeübte axiale Federkraft ist wesentlich von der Positioniergenauigkeit der Linse relativ zu der Nut abhängig. Diese bekannte Halterung weist somit den Nachteil auf, daß mit ihr ggf. auftretende Maßabweichungen infolge von Fertigungstole ranzen des Objektivtubus und/oder der Linse in einem nur sehr geringen Maße ausgeglichen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungs gemäße Halterung für eine Linse in einem Objektivtubus zu schaffen, die einen konstruktiv einfachen Aufbau aufweist und eine Kompensierung ggf. auftretender Naßabweichungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Halterung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Halteteils als offener Federring kann dieser unter Beibehaltung einer Kreisform in den Objektivtubus eingesetzt werden, wobei die Montage wesentlich vereinfacht ist. Darüber hinaus ist es möglich, daß der Außendurchmesser des Federringes in relativ weiten Grenzen verändert werden kann, wodurch Abweichungen des Innendurchmessers des Objektivtubus aus geglichen werden können. Dabei gewährleistet die Über lagerung der speziellen Endabschnitte, daß immer eine geschlossene Kreisform vorliegt, so daß eine gleichför mige Lastverteilung erzielt ist. Durch die ferner erfin dungsgemäß vorgesehene Ausbildung des Federringes in einer Wellenform können eventuell auftretende Naßungenauigkeiten auch in axialer Richtung ausgeglichen werden. Darüber hinaus ist es möglich, durch Verändern der Wellenform des Federringes die in axialer Richtung wirkende Federkraft und somit die Lagerungskraft der Linse zu variieren, so daß beispielsweise für eine von Objektiv zu Objektiv gleiche Lagerungskraft gesorgt werden kann, obwohl sich die verschiedenen Objektivtubusse aufgrund von Fertigungstoleranzen in ihren Abmessungen unterschei den können.

Offene Federringe, sogenannte Sprengringe, die zur Befestigung einer Linse gegen die Innenumfangsfläche des Objektivtubus gespannt werden, sind beispielsweise an sich aus dem DE-GM 18 46 385 und der Veröffentlichung "Machine Design", 12. Dezember 1974, Seite 123, rechte Spalte, bekannt. Aus der DE-OS 15 72 625 und dem DE-GM 75 31 374 ist es jeweils an sich bekannt, ein Bauteil, beispielsweise eine Linse, mittels eines Wellenfeder ringes gegen einen Anschlag zu spannen. Dabei ist der Wellenfederring zur Erzielung einer exakten und gleich mäßigen Verteilung der Federkraft als geschlossener Ring ausgebildet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Seitenansicht eines Federringes, der bei der Halterung vorgesehen ist;

Fig. 1b eine Draufsicht auf den Federring gemäß Fig. 1a in seinem entspannten Zustand vor dem Einbau in einen Objektivtubus;

Fig. 1c eine Fig. 1b entsprechende Draufsicht auf den Federring, die diesen jedoch in seiner Einbaustellung zeigen;

Fig. 1d einen Schnitt durch den Federring gemäß I₁-I₂ in Fig. 1a;

Fig. 1e, 1f und 1g in Fig. 1d ähnlicher Darstellung wei tere Beispiele für das Querschnittsprofil des Feder ringes;

Fig. 2 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Halterung;

Fig. 3 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Halterung;

Fig. 4 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Halterung; und

Fig. 5 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform der Halterung.

Die Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen verschiedene Halterungen, die gemäß der Erfindung ausgebildet sind. Bei jeder die ser Halterungen ist als Halteteil ein Federring der in Fig. 1a gezeigten Art verwendet. In Fig. 1a ist der Federring 24 aus einem Material herstellt, welches dessen Verformung ermöglicht, wenn es zusammengedrückt wird. Der Federring 24 ist in Fig. 1b in seinem ausgebauten Zustand gezeigt, bevor er im Inneren eines Objektivtubus einge setzt wird. Wie aus Fig. 1b ersichtlich ist, ist der Federring 24 als ein unterbrochenes ringförmiges Teil ausgebildet, das ein Paar Endabschnitte 24a und 24b auf weist, zwischen denen ein Zwischenraum oder Spalt 24c ausgebildet ist. Der äußere Durchmesser D₁ ist hinläng lich groß ausgelegt, so daß, wenn der Federring 24 im Inneren des Objektivtubus eingesetzt wird, er in Radialrichtung zusammengedrückt und federnd im Inneren des Objektivtubus in der Stellung gehalten wird, die in Fig. 1c gezeigt ist, wobei die Endabschnitte 24a und 24b in überlappenden Eingriff gebracht sind, wie dies in Fig. 1c angezeigt ist. Die Endabschnitte 24a und 24b können mit einem Absatz ausgebildet sein, wobei ein gewisses Spiel 24f für Änderungen im Innendurchmesser des Objektivtubus vorgesehen sein kann, in dessen Innerem der Federring 24 eingesetzt ist. Ist der Federring 24 im Inneren eines Objektivtubus eingebaut, dann ist der Außendurchmesser auf die Abmessung D₂ verringert.

Die Ausbildung des Querschnittprofils des Federringes 24 ist in Fig. 1d abgebildet. Wie gezeigt, kann der Federring eine allgemein rechtwinklige Ausbildung mit abgerundeten Ecken aufweisen. Andere Gestalten für die Ausbildung des Querschnitts des Federringes 24 sind in den Fig. 1e, 1f und 1g abgebildet.

Zusätzlich ist, wie dies in Fig. 1a gezeigt ist, der Federring 24 so geformt, daß er aus einer flachen, ebenen Ausbildung abweicht oder vorspringt und wellenartig geformt ist. Wie in Fig. 1a angezeigt ist, ist der Federring 24 mit gebogenen Abschnitten 24d und 24e ausge bildet, welche aus einer flachen ebenen Ausbildung in Richtung der optischen Achse des Objektivs vorspringen, innerhalb dessen der Federring 24 eingesetzt wird. Wenn der Federring 24 im eingebauten Zustand auf eine Weise befestigt wird, die nachfolgend noch eingehender beschrieben wird, dann werden Axialkräfte hierauf aufge bracht, welche dazu neigen, die gebogenen Abschnitte 24e und 24d abzuflachen, und als Ergebnis hiervon werden Kräfte in axialer Richtung des Objektivs erzeugt, welche zur Funktion der Halterung beitragen.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Halterung ist in Fig. 2 gezeigt, wobei der Federring 24 zwischen einander zuge wandten Oberflächen von zwei Linsen 26 und 28 eingesetzt ist. Wenn der Federring in der Zwischenlage eingesetzt ist, die in Fig. 2 gezeigt ist, dann werden die Linsen 26 und 28 in ihren vorbestimmten Lagen im Inneren eines Objektivtubus 32 gehalten. Ein Linsenhalteteil 30 tritt in Gewindeeingriff mit dem Innenumfang des Objektivtubus 32 und übt eine axial ausgerichtete Kraft aus, um die Anordnung zusammenzuhalten.

Um die in Fig. 2 gezeigte Anordnung zusammenzubauen, wird die Linse 26 zuerst in den Objektivtubus 32 bis in Anlage an einer Lagerfläche 32a eingesetzt, in welcher die Linse 26 den Objektivtubus 32 berührt. Die Lagerfläche 32a legt eine Bezugslage für die Linse 26 fest, und nachdem die Linse 26 in geeigneter Weise einge setzt worden ist, werden die Endabschnitte 24a und 24b des Federringes in überlappende Lage gebracht, und der Federring 24 wird in das Innere des Objektivtubus 32 ein gesetzt, um entlang dessen Innenumfang in federnde Anlage zu treten. Wie anhand von Fig. 2 vermerkt wird, wird der Federring 24 gegen die Linse 26 längs ihrem äußeren Randabschnitt in Anlage treten, welcher optisch unwirksam ist. Hiernach wird die Linse 28 in Berührung mit der anderen Seite des Federringes 24 gebracht, und das Linsenhalteteil 30 wird bis zu seiner Endlage einge schraubt, um die Linse 28 gegen den Federring 24 anzu drücken. Die Linsen 26 und 28 sind somit in ihren vorbe stimmten Lagen festgehalten, wobei der Federring 24 zwi schen ihnen eingelegt ist. Der Federring 24, der längs der inneren Umfangsfläche des linsentragenden Objektiv tubus 32 angeordnet ist, wird flexibel verformt, wenn das Halteteil 30 festgezogen wird. Als Ergebnis werden die in Fig. 1a gezeigten gebogenen Abschnitte 24d und 24e infolge der Spannkraft zunehmend geradegerichtet, welche längs der Richtung der optischen Achse des Objektivs ausgeübt wird. Der Federring 24 übt hierbei eine elastische Gegenkraft im Objektiv aus. Wenn das Linsenhalteteil weiter festgezogen wird, dann wird der Federring 24 in Richtung der optischen Achse durch Zusammendrücken des Materials des Federringes weiter ver formt. Das Querschnittsprofil des Federringes 24 wird dadurch bis zu einem gewissen Maß verändert und dazu nei gen, eine halbmondförmige Ausbildung einzunehmen, so daß die Linsen 26 und 28 an Ort und Stelle durch die Federkraft gehalten werden, welche als Ergebnis der Verformung und des Zusammendrückens des Federringes 24 erzeugt wird.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Halterung. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird eine Linse 42 in ihre Lage gegen eine die Linsenbezugslage festlegende im Inneren eines Objektivtubus 40 als Schulter ausgebildete Lagerfläche 40a gedrückt. Wenn die Linse 42 gegen die Lagerfläche 40a anschlägt, nimmt sie ihre vorbestimmte Stellung im Inneren des Objektivtubus 40 ein. Ein Federring 44, der dem Federring 24 entspricht, wird in eine Ringnut 40b eingesetzt, welche in der inneren Umfangsfläche des die Linse tragenden Objektivtubus 40 ausgebildet ist. Die Breite und Tiefe der Ringnut 40b sind derart bestimmt, daß, wenn die Linse 42 eingesetzt ist und gegen die Lagerfläche 40a durch den Federring 44 gedrückt und gehalten wird, der Federring 44 an der inneren Umfangswand der Ringnut 40b anliegt und zur optischen Achse hin gebogen wird, um die Linse 42 mittels seiner einen Seite anzudrücken.

Ferner ist zum Erhöhen der Stabilität der Linsen haltefunktion bei erhöhter Berührungszone der Federring 44 mit einem verdickten Abschnitt 44a an einer Seite versehen, welche in Druckberührung mit der Linse 42 gelangt, wie dies in Fig. 3 zu sehen ist.

Eine zweite Linse ist so angeordnet, daß sie durch das Einsetzen eines federnden O-Rings 48 zwischen der Linse 46 und einem Zwischenring 50 an Ort und Stelle gehalten wird. Es ist auch möglich, die Linse 46 in ihre vorbe stimmte Lage im Inneren des Objektivtubus 40 auf direkte Weise mit dem Zwischenring 50 und durch Anziehen dessel ben zu drücken. Wie aus Fig. 3 erkennbar ist, ist die Ringnut 40b durch zwei seitliche Ringflächen begrenzt, wobei gegen die in Fig. 3 rechte Ringfläche der Federring 44 angedrückt wird. Die Linse 42 ist so ausgebildet, daß die Dicke am äußeren Rand so bemessen ist, daß sie sich über die linke Ringfläche der Ringnut 40b hinaus nach rechts erstreckt, und hierbei eine zusammendrückende Kraft zwischen der Linse 42 und der rechten Endfläche der Nut 40b erzeugt, so daß der Federring 44 zwischen der Linse 42 und der rechten Seitenfläche zusammengedrückt wird.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Halterung gezeigt, wobei der Federring in einer etwas unterschiedlichen Weise verwendet wird. In Fig. 4 ist ein Federring 56, der dem Federring 24 entspricht, zwischen Linsen 52 und 54 angeordnet, welche nebeneinander durch das Gleichgewicht zwischen der Federkraft des Federringes 56 und einer Anzugskraft eines Spannringes 58 gehalten wird. Eine Seite jeder der Linsen 52 und 54 ist in Berührung mit einer der Lagerflächen 60a und 60b des die Linse tragenden Objektivtubus 60, und die gewünschten Lagen der Linsen 52 und 54 sind durch die Orte dieser Lagerflächen 60a bzw. 60b bestimmt.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Halterung, wobei der Federring wieder in einer etwas unterschiedlichen Weise verwendet ist. Ein Paar Linsen 62 und 64 werden aufeinanderfolgend innerhalb eines Objektivtubus 66 gehalten, wobei die Linse 62 in Berührung mit einer Lagerfläche 66a des die Linse tragen den Objektivtubus 66 gehalten ist. Ein Federring 68, wel cher dem Federring 24 entspricht, der in Fig. 1a gezeigt ist, ist zwischen den beiden Linsen 62 und 64 eingesetzt. Die Linse 64 wird durch das Festziehen eines Spannringes 70 im Inneren des Objektivtubus 66 gegen den Federring 68 gedrückt, um federnd die Linsen 62 und 64 durch die Wirkung des Federringes 68 an Ort und Stelle zu halten.

Bei jedem der Federringe, die in Fig. 2, 3, 4 und 5 gezeigt sind, sind Endabschnitte vorgesehen, die ähnlich sind den Endabschnitten 24a und 24b, die in Fig. 1b gezeigt sind, und sie sind in einer Art und Weise ange ordnet, die an die hier beschriebene Verwendungsweise angepaßt ist.

Die Verwendung eines Federringes wie etwa des Federringes 24, der in Fig. 1a bis 1c gezeigt ist, und welcher bei jeder der Halterungen verwendet ist, die in den Fig. 2, 3, 4 und 5 abgebildet sind, hat mehrere Vorteile. Zunächst ist der äußere Durchmesser D₁ des Federringes 24, bevor er im Inneren eines Objektivtubus eingesetzt wird, so ausgebildet, daß er etwas größer als der Innendurchmesser des die Linse tragenden Objektivtubus ist. Wenn man den Federring beispielsweise in den Objektivtubus 32 einsetzt, dann werden die Endabschnitte 24a und 24b in Eingriff miteinander und in einen Zustand gebracht, in dem sie einander überlappen. Dabei wird das vorgesehene Spiel 24f eine hinlängliche Verformung des Federringes in radialer Richtung gestatten, um die Einstellung eines Kräftegleichgewichts zwischen dem Federring 24, den Linsen 26 und 28 und dem Objektivtubus 32 zu gestatten, um die Linsen 26 und 28 an Ort und Stelle zu halten.

Da das Spiel 24f im Bereich der Endabschnitte 24a und 24b vorgesehen ist, ist verhindert, daß der Federring in den Bereich des wirksamen Durchmessers der Linsen 26 und 28 übermäßig verschoben wird.

Der Federring 24 ist mit mehreren gebogenen Abschnitten 24d und 24e versehen, die so angeordnet sind, daß sie sich in Richtungen parallel zur optischen Achse der Linse erstrecken oder hiervon vorspringen. Deshalb werden, wenn der Federring 24 im Inneren eines Objektivtubus einge setzt ist, die Vorsprünge der gebogenen Abschnitte des Federringes in Berührung mit den Linsen gelangen, so daß der Federring nicht vollflächig am Randbereich der Linse anliegt. Die Linsenhaltekraft kann daher selbst dann, wenn die Lagerfläche von ihrer Sollage aufgrund von Fertigungstoleranzen abweicht, dadurch genau eingestellt werden, daß man die Richtung ändert, in welcher sich die gebogenen Abschnitte des Federringes erstrecken.

Da die Linse an mehreren Punkten durch die Vorsprünge der gebogenen Abschnitte des Federringes gehalten wird, wie es oben erwähnt ist, kann der Federring 24 so ausgebildet sein, daß er eine größere elastische Kraft hat, als sie dich sonst ergeben würde, wenn die Linse an ihrer gesamten Berührungsfläche vom Federring berührt würde. Dies ergibt eine zuverlässige Festhaltung für die Linse.

Ferner kann dadurch, daß man die innere Umfangsfläche des Federringes 24 mit Kerben versieht, die eine die Reflexion verhindernde Form aufweisen, störendes Streu licht verhindert werden.

Der Federring kann aus elastischem Material wie Gummi, Kunstharz und dergl. hergestellt sein. Die Endabschnitte 24a und 24b können so geformt sein, daß sie länger sind, als es für gewöhnlich notwendig wäre, und sie können zum Zeitpunkt des Einbaus auf geeignete Längen zurechtge schnitten werden. Dies gestaltet die Verwendung in Objektivtuben unterschiedlicher Abmessungen.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Federringes liegt darin, daß er in zwei Stufen oder Phasen flexibel ist. Die eine Stufe der Nachgiebigkeit bzw. Federfähigkeit des Federrings umfaßt dessen axiales Zusammendrücken, um die gebogenen Abschnitte 24d und 24e geradezurichten. Die andere Stufe der Verformung, die auftritt, umfaßt das Zusammendrücken des Materials des Federringes, wobei des sen Querschnittsprofil eine allgemein halbmondförmige Gestalt annehmen kann. Die Tatsache, daß diese beiden Verformungsstufen auftreten, sorgt beim Positionieren und bei der Abstützung der Linsen für eine bessere Kontrolle, als sie sonst möglich wäre.

Claims

1. Halterung für eine Linse in einem Objektivtubus,
mit einer im Inneren des Objektivtubus ausgebildeten Lagerfläche, an die die Linse angelagert ist, und
einem ringförmigen Halteteil, das auf der der Lagerfläche in axialer Richtung entgegengesetzten Seite der Linse angeordnet ist und mittels dessen die Linse mit einer in axialer Richtung wirkenden Federkraft beaufschlagt ist, wobei das Halteteil darüber hinaus eine radial nach außen gerichtete Federkraft erzeugt, mittels der es gegen den Objektivtubus gespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil als offener Federring (24; 44; 56; 68) ausgebildet ist, dessen Durchmesser (D1) im nicht-einge setzten Zustand größer als ein Innendurchmesser (D2) des Objektivtubus ist und dessen freie Endabschnitte (24a, 24b) jeweils radial verringerte Querschnittsabmessungen aufweisen, so daß die Endabschnitte (24a, 24b) im eingesetzten Zustand des Federringes (24; 44; 56; 68) in gegenseitige Überlagerung bringbar sind, und daß der Federring (24; 44; 56; 68) in axialer Richtung wellenar tig verformt ist.

2. Halterung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in der inneren Umfangsfläche des Objektivtubus (40) ausgebildete Ringnut (40b) zur Aufnahme des Federringes (44).

3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Federring (44) an seinem Innenumfang einen umlaufenden, verdickten Abschnitt (44a) auf seiner der Linse (42) zuge wandten Seite aufweist.