DE3011046A1 - Stellverbindungsmechanik fuer ein verstellbares linsensystem - Google Patents
Stellverbindungsmechanik fuer ein verstellbares linsensystemInfo
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Description
r* η DipJ.-lng. H.Tiedtke
Dipl.-Chem. G. Bühling
_ 2 - Dipl.-lng. R. Kinne
üipl.-lng. P. Grupe
*3 Π 1 1 Π L R Dipl.-lng. B. Pellmann
Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2 Tel.: 089-539653
Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München DE 0301
21. März 1980
Canon Kabushiki Kaisha Tokyo, Japan
Stellverbindungsmechanxk für ein verstellbares Linsensystem
Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Fassung für ein Linsensystem in einem photographischen Gerät
und insbesondere einen StellVerbindungsmechanismus für eine verschiebbare Linsenfassung in dem Gerät.
Beim Entwurf eines Haltemechanismus für eine Linsenfassung, die durch die Bedienung eines Betätigungselementes
axial in dem Linsensystem verschiebbar sein solI^ ergibt sich durch die Stellverbindungsvorrrchtungen zwischen
der Linsenfassung und dem Betätigungselement eine Vielzahl funktioneller Probleme.
Eines dieser Probleme rührt von der Tatsache her, daß der mechanische Aufwand für ein solches System zu
erhöhten Herstellungskosten führt. Es ist heute allgemein üblich, das Betätigungselement mit der Linsenfassung
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stellbar mittels eines Splintes zu verbinden, der in einem Schlitz des stationären Objektivtubus des Linsensystems
mit den Elementen in Eingriff steht, die gegeneinander durch die Verwendung von Schraubbefestigungen oder
etwas ähnlichem festgelegt sind. Aus diesem Grund wird die Teilezahl sowie die Zahl der Herstellungs- und
Fertigungsschritte erhöht. Dies führt notwendigerweise dazu, daß Schwierigkeiten bei der Reduzierung des Preises
eines solchen Gerätes auftreten.
Ein zusätzliches Problem erwächst aus der Schwierigkeit, die Stabilität der verschiebbaren Linse innerhalb
ihres gesamten Verschiebungsbereiches so zu gewährleisten, daß die Linse selbst genau in einer Stellung
senkrecht zu der Achse des Linsensystems gehalten wird. In einem Linsensystem, bei dem die Gesamtlänge ausreichend
groß ist, über die die Linsenfassung und die Linse entlang des inneren Durchmessers des Objektivtubus verschoben
werden müssen, tritt eine geringere Schwierigkeit aufgrund des Einflusses einer zusätzlichen Kippung der
verschiebbaren Linse in bezug auf die optische Achse und relativ zu den anderen Linsen im System auf, so daß ausreichend
hohe optische Qualität des Systems sicherge stellt ist. In einem Linsensystem mit kompakten Abmessungen ist es
dagegen schwierig, für eine Lage/Stabilität der Linsenfassung durch eine ausreichende Länge des Eingriffes während
der Bedienung des Linsensystems zu sorgen.
Diese Schwierigkeit wird dadurch gesteigert, wenn das Betätigungselement, die Linsenfassung und das Stellverbindungsglied
wie beispielsweise der Splint in einer feststehenden und gesicherten Beziehung relativ zu einander
durch Verwendung von Schraubverbindung gehalten werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Stellverbindungsmechanismus
zu schaffen, durch den ein Betäti-
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gungselement durch einen stationären Objektivtubus in stellbaren Eingriff mit einer Linsenfassung oder Hülse
verbunden ist, die in den inneren Durchmesser des Objektivtubus eingepasst ist; dabei soll die Zahl der für den
Stellverbindungsmechanismus notwendigen Bauteile verringert werden} so daß einfachere Herstellungsverfahren möglich
sind und die Herstellungskosten des Systems verringert werden.
Weiter soll ein mechanisches Fassungssystem geschaffen werden, das die verschiebbare Linsenhülse in dem optischen
Linsensystem so hält, daß die Linse verstellbar entlang der optischen Achse über deren gesamte Ausdehnung
in der Linsenfassungseinheitgehalten wird. Hierzu soll ein Stellverbindungsmechanismus für das verschiebbare Fassungssystem
des beschriebenen Typs geschaffen werden, der eine Verschiebung des optischen Systems ermöglicht, eine
Kippung der Linse trotz verringerten Aufwandes und Schwierigkeit jedoch vermeidet.
Weiter soll ein Linsenfassungs- und Stellsystem geschaffen
werden, bei dem Teile aus Kunststoffmaterial geformt werden können, wodurch die Herstellungskosten
verringert werden, die Teile trotzdem in einem optischen Linsensystem mit einem hohen Qualitätsniveau
eingesetzt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch
1 gekennzeichneten Merkmale gelöst: Das Fassungssystem für das Linsensystem weist einen Objektivtubus,
der eine Achse definiert und Führungsvorrichtungen hat,
eine Linsenfassung von der eine Linse fest gehalten wird^,
und ein Betätigungselement zur Verschiebung der Linse axial in dem Objektivtubus auf. Die Linsenfassung und das
Betätigungselement sind an radial gegenüberliegenden Sei-
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ten des Objektivtubus derart befestigt, daß sie axial relativ zu dem Objektivtubus verschoben werden können.
Weiter ist ein Steliverbindungsmechanismus bzw. ein Splintelement vorhanden, das die Linsenfassung in einem
verschiebbaren Eingriff mit dem Betätigungselement verbindet. Das Stellverbindungselement weist einen feststehenden
Abschnitt, mittels dem es an dem Betätigungselement befestigt wird, einen ersten Kontaktabschnitt, der in
einen gleitenden Eingriff mit den Führungsmitteln des
Objektivtubus steht, und einen Eingriffsabschnitt auf,
der so in Eingriff mit dem Fassungselement steht, daß er das Fassungselement und das Betätigungselement zu einer
gemeinsamen Verschiebung relativ zu dem Objektivtubus verbindet. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen sowie in der folgenden ausführlichen Beschreibung angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine mechanische Fassung für ein Varioobjektiv, bei dem eine
erste Form des Steliverbindungsmechanismus benutzt wird;
Fig. 2 eine auseinandergezogen dargestellte perspektivische Teilansicht der wesentlichen Teile
des Steliverbindungsmechanismus 30
Fig. 3 einen Querschnitt bei der Linie A-A der Fig. 1, der ein Ausführungsbeispiel darstellt, bei
dem kein Zwischenraum zwischen dem Objektivtubus und der Linsenfassung vorgesehen ist;
hierbei ist das Betätigungselement nicht ge
zeigt;
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Fig. 4 einen Querschnitt ähnlich wie der in Fig. 3,
bei dem jedoch ein Zwischenraum zwischen dem
Objektivtubus und der Linsenfassung vorgesehen
ist; das Betätigungselement ist wiederum
nicht gezeigt; und
Fig. 5 einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte mechanische Fassung, wobei das Betätigungselement
eine unterschiedliche Stellung ein
nimmt.
Der nachstehend im einzelnen beschriebene Stellverbindungsmechanismus
ist natürlich für die verschiedensten Arten von Linsensysteme, beispielsweise bei Fotoapparaten,
Fernsehkameras oder anderen ähnlichen optischen Geräten einsetzbar. Im folgenden wird jedoch exemplarisch ein
Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem der Stellverbindungsmechanismus
in einem Linsenfassungsmechanismus eines Fotoapparates eingesetzt wird, insbesondere bei einem
Varioobjektiv.
Die in Fig. 1 und den folgenden Figuren gezeigte mechanische Linsenfassung weist einen stationären Objektivtubus
1 mit einem Anschlußteil 2 auf, der das Objektiv mit dem Kameragehäuse verbindet. Eine Lirisenfassung 3
trägt ein optisches Linsensystem II in einem funktionellen Eingriff mit dem Objektivtubus 1. Eine Zwischenhülse
4 ist an den äußeren Durchmesser des Objektivtubus 1 angepaßt und axial auf diesem verschiebbar.
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.1 Ein Betätigungselement 6 ermöglicht von Hand eine Verschiebung des Linsensystems zur Änderung der Brennweite
und zum Fokussieren. Das Betätigungselement 6 ist mit einem Schraubengewindeabschnitt 6a versehen, der auf seiner
inneren Oberfläche ausgebildet und so eingerichtet ist, daß er in einen Schraubeneingriff mit einem Schraubengewindeabschnitt
4b auf der Zwischenhülse 4 steht. Ein optisches Linsensystem I ist an der Vorderseite des Betätigungselementes
6 derart angebracht, daß es eine Fokussierung des Linsensystems ermöglicht.
Das System weist weiter eine Linsenfassung 10 auf, die in den inneren Durchmesser des Objektivtubus 1 eingepaßt
ist und ein optisches Linsensystem III trägt, sowie eine Linsenfassung 14, die ein optisches Linsensystem IV
in einer feststehenden Stellung in dem Objektivtubus 1 trägt.
Weiter ist ein Steilverbiridungsmechanismus in Form eines Stiftelementes 8 vorhanden, der durch den Objektivtubus
1 die Linsenfassung 10 und das Betätigungselement 6 in verschiebbarem Eingriff verbindet. Die Zwischenhülse
4 ist an dem Betätigungselement G angebracht und mit diesem axial verschiebbar. Das Stiftelement 8 ist mit
einer ersten Kontaktfläche 8a, die mit einem Längsschlitz 4a in der Zwischenhülse 4 in Eingriff steht, und mit
einer zweiten Kontaktfläche 8b versehen, die mit einem Führungsschlitz la in dem Objektivtubus 1 in Eingriff
steht. Weiter weist das Stiftelement 8 einen Vorsprung 8c auf, der so angeordnet ist,, daß er mit einem Loch 10a
in der Linsenfassung 10 in Eingriff steht. Die erste Kontaktfläche
8a des Stiftelementes 8 hat eine Breite X, die praktisch gleich der Breite Xl des Schlitzes 4a der Zwischenhülse
4 ist, in dem die Kontaktfläche 8a aufliegt.
nie Toleranz der beiden Abmessungen ist so bemes-
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sen, daß, wenn sie in Eingriff, stehen kein merkbares
Wackeln auftritt.
Die zweite Kontaktfläche 8b ist mit einem Paar sich in Axialrichtung erstreckender Arme 8bl und 8b2 versehen.
Die Enden der beiden Arme weiten sich gabelförmig auf, um ihre elastischen Eigenschaften so einzusetzen, daß, wenn
die Arme 8bl und 8b2 in engem Eingriff mit dem Führungsschlitz la axial bewegt werden, die Federkraft der Arme
so mit der Reibungskraft zusammenwirkt, die durch Reibung an den Seitenwänden des Schlitzes la entsteht, wodurch
ein Gleitwiderstand gegen eine Verschiebung in dem Schlitz entsteht.
Die zweite Kontaktfläche 8b ist in den Teilen, die nicht von den Armen 8bl und 8b2 eingenommen werden, mit
Absätzen versehen. Diese Absätze sind so ausgebildet, daß die Breite der Kontaktfläche 8b geringer ist als die Breite
der Armabschnitte 8bl und 8b2. Angemerkt soll werden, daß, da durch die zuvor beschriebenen und in einem Teil
der zweiten Kontaktfläche 8b ausgebildeten Arme ein geeigneter Widerstand gegen eine Axialverschiebung des Betätigungselementes
entsteht, wobei der Widerstand von der Federkraft der Arme abhängt, der Widerstand durch die
endgültigen Abmessungen des Führungsschlitzes la bestimmt ist.
Angemerkt soll weiter werden, daß die Aussparungen zwischen den Armen 8bl und 8b2 Voraussetzung dafür sind,
daß die Arme eine Federwirkung auch dann entfalten, wenn die endgültigen Abmessungen des Führungsschlitzes la von
den idealen Werten abweichen. Aufgrund dieser Aussparungen entsteht dennoch ein geeigneter Schiebewiderstand.
Der Vorsprung 8c ist mit einem kreisförmigen oder
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mit einem ovalen Querschnitt versehen und greift in das Loch 10a in der Linsenfassung 10. Das Loch 10a hat die
Abmessung a in Längsrichtung. Nachdem die Schlitze 4a, la und das Loch 10a ausgerichtet worden sind, wird das Stiftelement
8 in den fluchtenden Raum eingesetzt, und die Kontaktflächen 8a, 8b und 8c liegen an den entsprechenden
Stellen auf. Die räumliche Anordnung des optischen Linsensystems III relativ zu der optischen Achse 0-0' wird
unter Verwendung spezieller Werkzeuge für den Zusammenbau eingestellt. Das Stiftelement 8 wird dann mit Hilfe von
Schrauben 12 mit der Zwischenhülse fest verbunden. Die Abmessungen des Stiftelementes 8 sollten innerhalb der
vorstehend beschriebenen Toleranzen in bezug auf die vorstehend beschriebenen Abmessungen des Schlitzes sein. Die
Abmessungen der Arme 8bl und 8b2 in x-x1 Richtung {Axialrichtung)
relativ zu den Abmessungen der zweiten Kontaktflache in y-y1 Richtung (Radialrichtung) sollten bei den
rechten Winkeln zwischen beiden innerhalb gewisser Toleranzen sein.
Der Vorsprung 8c und das Loch 1Oa in der Linsenfassung
10 sollten nach dem Zusammenbau so in Eingriff miteinander stehen, daß kein Spiel oder Zwischenraum zwischen
ihnen in Axialrichtung auftritt.
Fig. 3 zeigt den Objektivtubus 1 und die Linsenfassung 10 ohne irgend einen Abstand oder Zwischenraum zwischen
beiden zusammengebaut. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Linsenfassung 10 gegen Kippung relativ au
der optischen Achse aufgrund der Genauigkeit, mit der die y-y1 Achse des Stiftelementes 8 bei der dritten Kontaktfläche
auf der x-x Achse senkrecht steht, und durch die Genauigkeit der Abmessungen des in Eingriff stehenden
Teils der dritten Kontaktfläche 8c mit den Seitenwänden 10a in Axialrichtung stabilisiert.
Das Ausführungsbeispiel, bei dem kein Zwischenraum
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zwischen der Linsenfassung 10 und dem Objektivtubus 1
auftritt, zeigt zwischen der Linsenhalterung 10 und dem Objektivtubus 1, einigen Widerstand gegen eine Gleitverschiebung
sofern die Teile relativ eng beisammen sind. In dem Fall einer Ausführungsform, die als Steilverbindungselement
ein in der vorstehend beschriebenen Form aufgebautes Stiftelement verwendet, wird die Stabilität des Eingriffs
des Stiftelementes in x-x1 Richtung (Axialrichtung) durch die erste und zweite Kontaktfläche 8a und 8b
des Stiftelementes erreicht. Eine weitere Stabilisierung
der Linsenhalterung 10, die in den inneren Durchmesser des Objektivtubus 1 eingepaßt ist, wird durch die dritte
Kontaktfläche in y-y1 Richtung senkrecht zu der x-x1 Richtung
so erreicht, daß eine glatte Gleitbewegung der Linsenfassung erreicht wird.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei
der ein geringer Abstand zwischen dem Objektivtubus 1 und der Linsenfassung 10 ist. Durch diesen Abstand wird der
Einbau der Linsenfassung 10 in das Innere des Objektivtubus 1 erleichtert. Ein weiterer Vorteil rührt von der
Tatsache her, daß es möglich ist, eine Antireflexbeschichtung und/oder eine lichtabschirmende Beschichtung auf der
inneren Oberfläche des Objektivtubus 1 und auf der äußeren Oberfläche der Linsenfassung K) aufzubringen. Jedoch
treten Probleme dadurch auf, daß die Linsenfassung dazu
neigt, eine exzentrische Lage relativ zu der optischen Achse Ö-O■ einzunehmen. Bei der vorliegenden Ausführung
wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Dicke 1 der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Kontaktfläche
8a und 8b auf ein bestimmten vorgegebenen Bereich beschränkt wird. Sollen, wie in Fig. 4 gezeigt, der Objektivtubus
1 und die Linsenfassung 10 durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sein, so wird durch Einstellen
der Dicke der ersten und zweiten Kontaktfläche 8a und 8b
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des Stellverbindungsmechanismuses 8 auf einen Wert 1 sichergestellt,
daß die Achse der Linsenfassung 10 mit der optischen Achse des Objektivtubus 1 zusammenfällt. Bei
dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, zwei oder drei Stellverbindungsteile 8 zu verwenden,
die untereinander einen Winkelabstand von 180° oder 120° haben. Ein weiterer Vorteil der in Fig. 4 gezeigten
Ausführungsform beruht darauf, daß Schwierigkeiten,die sonst aufgrund der Reibung zwischen
der Linsenfassung und dem Objektivtubus auftreten, wie zum Beispiel ein Reibungsgeräusch oder ein erhöhter Reibungswiderstand,
die eine handliche und leichte Nutzung des Linsensystems verhindern, nicht auftreten. Auch wird
durch eine Temperaturerhöhung die Leichtigkeit der relativen Verschiebung zwischen den Teilen durch thermische
Ausdehnung nicht verringert.
Fig. 5 erläutert die Funktion der mechanischen Fassung des entsprechend diesen Ausführungen aufgebauten
Varioobjektives. In Fig. 5 ist eine Brennweiteneinstellung gezeigt, beider die optischen Linsensysteme I und
III von der in Fig. 1 gezeigten Stelle durch Verschiebung des Betätigungselementes 6 entlang der optischen Achse
0-0' verschoben sind. Pa sowohl die Einstellung der Brennweite
als auch das Scharfstellen des Objektivs durch das eine Betätigungselement 6 erfolgen, bewirkt eine axiale
Verschiebung des Betätigungselements 6 eine axiale Verschiebung der Zwischenhülse 4 entsprechend der Bewegung
des Stiftelementes 8, wobei der Arm 8b elastisch gegen die Seitenwände des Längsschlitzes la gepreßt wird. Deshalb
wird die Linsenfassung 10 ohne jegliches Wackeln in in Radialrichtung oder in einer Richtung konzentrisch
zu der optischen Achse bewegt.
Da auch die erste und die dritte Linse I und III axial entsprechend der Vorwärtsbewegung des Betätigungs-
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elements 6 bewegt werden, wird die Brennweite des gesamten
optischen Systems zum Erzielen eines Zoomeffektes geändert. Um das Objektiv zu fokussiern, dreht die Bedienungsperson
das Betätigungselement 6 um die optische Achse. Hierdurch wird die erste Linse relativ zu den anderen
Linsen bewegt, da die Zwischenhülse 4 in ihrer Stellung bleibt.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, soll erfindungsgemäß eine mechanische Fassung für ein optisches
Linsensystem geschaffen werden, wobei die Linsenfassung 10 in den inneren Durchmesser des Objektivtubus 1 eingepaßt
und so angeordnet ist, daß sie längs der optischen Achse durch die Bedienung eines Betätigungselementes 6
verschoben wird, wobei ein Stellverbindungsmechanismus zwischen beiden eine Zwischenhülse 4, die fest an dem
Betätigungselement 6 angebracht ist und ein Stiftelement bzw. ein Stellverbindungselement 8 umfaßt, das mit der
Zwischenhülse 4 verbunden ist, sich durch Schlitze 4a und la erstreckt die in den Wandungen der Zwischenhülse
und des Objektivtubus· ausgebildet sind, um die Linsenfassung
10 in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse zu halten.
Das Stiftelement 8 weist Kontaktflächen 8a und 8b auf, die in Eingriff mit einem Schlitzteil 4a der Zwischenhülse
und mit einem Schlitzteil oder Führungsschlitz la des Objektivtubus 1 stehen. Die Gabelarme 8bl und 8b2
stehen in einem elastischen Eingriff mit den Seitenwänden des Führungsschlitzes la des Objektivtubus 1, so daß eine
elastische Kraft auftritt, durch die ein ausreichend fester Gleiteingriff entwickelt wird, der verhindert, daß
die Linsenfassung gekippt wird. Der beschriebene Stellverbindungsmechanismus
kann mittels eines Formverfahrens aus Kunststoffmaterial herge-
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stellt werden. Die Abmessungsgenauigkeit jeder der Kontaktflächen kann erhöht und die Handhabungsschwierigkeiten
können wesentlich verringert werden, da das Stiftelement einfach in den Schlitz 4a der Zwischenhülse 4 mit
einem mittleren Druck eingesetzt werden kann.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel umfaßt ein Stiftelement 8, das mit einem Vorsprung 8c versehen
ist, der in ein Loch 10a der Linsenfassung 10 ein-
Ί0 greift. Natürlich kann diese Anordnung auch umgekehrt
werden. In diesem Fall kann die Linsenfassung mit einer Vielzahl von sich nach außen erstreckenden Vorsprüngen
versehen werden, die radial mit den entsprechenden Löchern in dem Stiftelement 8 fluchten. Da es schwierig
ist, solche eine bewegliche Linsenfassung in dem inneren, eines stationären Objektivtubus anzubringen, ist es vorteilhaft,
die Zahl der Vorsprünge auf 2 zu begrenzen.
Der Stellverbindungsmechanismus für eine mechanische Fassung eines Linsensystems umfaßt einen stationären
Objektivtubus, eine Linsenfassung, die verschiebbar in das Innere des Objektivtubus eingepaßt .ist, und
ein Betätigungselement, daß außen auf dem Objektivtubus verschiebbar ist. Die Stellverbindungsvorrichtung
ist zwischen dem Betätigungselement und der Linsenfassung so angebracht, daß die beiden in axialer Richtung verschiebbar
verbunden sind, Das Betätigungselement kann so betätigt werden, daß die Linsenfassung axial zu dem Objektivtubus
verschoben wird, wobei eine senkrechte Stellung des optisehen Linsensystems relativ zu der gemeinsamen Achse des
Gesamtsystems während der gesamten Verschiebung gewährleistet ist.
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leerseife
Claims (2)
1./Stellverbindungsmechanismus für ein Linsensystem
mit erfrier mechanischen Fassung, der ein Betätigungselement und ein bewegbares Element verbindet, zwischen denen
sich ein feststehender Objektivtubus befindet, gekennzeichnet durch eine Zwischenhülse (4), die gegen eine
Drehung relativ zu dem Betätigungselement (ß) arretiert und axial als Einheit mit dem Betätigungselement (6)
.'·' längs der optischen Achse verschiebbar ist, und durch ein
Stiftelement (8), das das Betätigungselement {6) mit dem bewegbaren Element (10) verbindet, wobei das Stiftelement
(8) einen Abschnitt, mit dem es an der Zwischenhülse (4)
befestigt ist, einen Kontaktabschnitt (8b) zum Gleiteingriff in einen Führungsschlitz (la)in dem Objektivtubus
(l)und einen Verbindungsabschnitt (8c) zur Verbindung mit einem Abschnitt (10a) des verschiebbaren Elementes
(10)" aufweist.
2. Stellverbindungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktabschnitt (8b) eine
federnde Charakteristik zur Erzeugung eines Verschiebungswiderstandes beim Gleiteingriff in den Führungsschlitz
(la) des Objektivtubus (1) aufweist.
Mü/13
0300A0/081S
Deutsche Bank (München.· Klo. 51/61070 Dresdner Bank (München) KIo. 3939844 Posischeck (München) KIo. 670-43-804
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