DE3126779A1

DE3126779A1 - "laufbildkamera mit konstantgeschwindigkeits-brennweitenverstellung"

Info

Publication number: DE3126779A1
Application number: DE3126779A
Authority: DE
Inventors: Kenji Kawasaki Kanagawa Fujikawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1981-07-07
Publication date: 1982-05-27
Also published as: FR2486667A1; US4371241A; GB2083250B; JPS5719718A; GB2083250A

Description

Canon Kabushiki Kaisha Tokyo,Japan

Laufbildkamera mi t Konstantgeschwindigkeits-Brennweiten-

verstellung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laufbildkamera, die für die Brennweitenverstellungs- bzw. Zoomfotografie geeignet ist, und insbesondere auf eine Laufbildkamera, bei der eine von der Bedienungsperson eingestellte Zoomgeschwindigkeit aufrecht erhalten wird. ■

Um mit der plötzlichen beachtlichen Verbreitung von Videokameras in Schulen, Betrieben, Krankenhäusern und be i Ho i nip/; riil.cn Schritt zu halten, wurden für die Aufnahmeqbjektive der Kameras große Bildgrößenveränderungen wie beispielsweise auf das Dreifache, Sechsfache oder Zehnfache gefordert; ferner wurde auch bei dem Brennweitenverstellungs- bzw. Zoomvorgang das elektrisch kraftbetriebene bzw. motorbetriebene Zoomen gefördert.

Demzufolge entsprechen diese Aufnahrneobjektive funktionell nahezu den Anforderungen an Zoomobjektive, die an handlichen Kameras angebracht werden, welche bisher bei

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VI/22

Deutsche Hank (München) KIo 51/61070

üresdner Bank (München) KIo 3939844

Posischeck (München) Kto. 670-43-804

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Sendestationen für das Sammeln von Nachrichteninforrnationen, für zusätzliche Aufnahmen bei Fernsehstücken oder dergl. verwendet werden; andererseits bestehen bei den Aufnahmeobjektiven beträchtlich strenge Anforderungen hinsichtlich ihrer Kosten, da sie für die Verwendung durch die allgemeine Öffentlichkeit bestimmt sind.

Hinsichtlich der Forderung nach einem motorbetriebenen Zoomen muß unter eingeschränkten Bedingungen unvermeidbar nicht eine Ein-Aus-Steuerung wie bei 8 rnm-Filmkarneras, sondern die Anforderung verwirklicht werden, daß die Zoomgeschwindigkeit stufenlos veränderbar ist und der gesamte Zoombereich bei Maximalgeschwindigkeit in drei Sekunden und bei Minimalgeschwindigkeit in dreißig oder sechzig Sekunden durchlaufbar ist, wobei die Zoombereich-Minimalgeschwindigkeit mit derjenigen bei Kameras für Sender vergleichbar ist.

Die Veränderung der Zoomgeschwindigkeit kann auf einfaehe Weise durch Verändern der Speisespannung eines in Fig. IA der Zeichnung gezeigten Motors bewerkstelligt werden.

In der Praxis ist jedoch das Ausschalten von Ungleichmäßigkeiten des die Belastung des Motors bildenden Zoom-Drehmoments schwierig, da durch die Herstellungsgenauigkeit des Mechanismus zum Versetzen von zum Zoomen bewegbaren,Linsen und durch die Glätte einer Steuernockenfläche Einschränkungen bestehen; ferner wird das Drehmoment

in großem Ausmaß durch die Stellung der Kamera beim Ausrichten auf ein aufzunehmendes Objekt beeinflußt.

Demzufolge ist insbesondere während des langsamen Zoomens eine Ungleichmäßigkeit der Geschwindigkeit auffal-

lend und es entsteht die Schwierigkeit, daß das /,on πια η auf dem halben W(JK^f-· ⁽-rule L, worin eiru· Dr

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-y- Ij DE 1380 k'in,i^f; in clf-r N;ihe ο inc·.·; Punk to.·; I' in Fig. 1. Λ auftriLL.

I i.i (!np.ensaLz da/ji werden bei Kanioras für die Verwendung in Seridestationen die vorstehend aufgeführten Schwierigkeiten dadurch überwunden, daß ein mit einem Tachogenerator versehener Motor verwendet wird, wobei die charakteristische Geschwindigkeits-bzw. Drehzahl-Gegenkopplung mittels des Tachogenerators und eines Servoverstärkers so ausgelegt ist, daß gemäß der Darstellung in Fig. IB dfr Zeichnung der stabile Bereich der Endgeschwindigkeit b:-.w. Drehzahl für Drehmornentschwankungen bei niedriger DrehzahJ breit ist und theoretisch ein Antrieb mit nahezu unendlich niedriger Drehzahl möglich wird, jedoch die niedrigste Drehzahl in einem bestimmten, unter Berücksichtigung der Auflösung des Tachogenerators und der Stabilität der Schaltung praktisch verwirklichbaren Bereich gewählt wird.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Antriebsschaltung, bei der eine Geschwindigkeitsbzw. Drehzahlgegenkopplung mittels eines Tachogenerators 5 vorgenommen wird. Mittels eines Potentiometers bzw. veränderbaren Widerstands 1, der an einen nicht gezeigte ι Wippenschalter für den Zoomvorgang angeschlossen ist, wird eine Spannung VRl als Richtungsbefehl für die Teleaufnahmerichtung (TELE) oder die Weitwinkelrichtung (WLiITWlNKEL)' und Geschwindigkeits-bzw. Drehzahlbefehl an einen Verstärker 3 angelegt, wobei die Spannung bei der neutralen Mittelstellung des Wippenschalters auf Null eingestellt wird. Durch das Ausgangssignal des Verstärkers 3 wird ein betrieblich mit einem Zoommechanismus gekoppelter Motor 4 in Umlauf versetzt, während von dem "mit dem Motor 4 verbundenen Tachogenerator 5 eine Spannung entgegengesetzter Phase an eine Addierschaltung 2 angelegt wird, wodurch irgendwelche sich aus Drehmomentschwankungen der Belastung ergebende Drehungs-

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ungleichmäß i gkeiten aufgefangen werden, um dam K ei ic Drehzahl bzw. Geschwindigkeit zu stabilisieren. Mjt Vcc ist eine Konstantspannungsquelle bezeichnet.:

Bei der Antriebssteuerschaltung mit einem derartigen Tachogenerator auftretende Schwierigkeiten bestehen darin, daß der Tachogenerator selbst teuer ist und daß ferner bei niedriger Drehzahl sich durch das Auflösungsvermögen des Zweipols des Tachogenerators Drehzahl-VO Schwankungen ergeben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laufbildkamera zu schaffen, bei der eine Abweichung der Zeomgeschwindigkeit von einer gewähltem Grscliw ind i gkei t
verhindert wird.

Ferner soll bei der erfindungsgemäßen Laufbildl·amera Irgendeine Geschwindigkeitsveränderung, insbesondere während des Zoomens mit geringer Geschwindigkeit, verhjndert sein.

Weiterhin soll mit der Erfindung eine Laufbildkamera geschaffen werden, die eine billige Geschv.'indigl<eitssteuerschaltung aufweist.
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Die Kri'indunj» wird nachstehend anhand von Ausführungs-beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 A und IB sind graphische Spannungs-Drehmoment-• darstellungen.

Fig. 2 ist ein Schaltbild der Schaltung einer herkömmlichen Laufbildkamera.
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] Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau des Mechanismus und der elektrischen Schaltung bei einem Ausführungsbeispiel der Laufbildkamera.

Fig. .4 ist "ein Schaltbild der elektrischen Schaltung bei einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Fig. 5 A und 5?3 zeigen Motorspannungs-Kurvenformen.

Die Fig. 3, die ein Ausführungsbeispiel der Laufbildkamera veranschaulicht, zeigt einen veränderbaren Widerstand 1 , eine Addierschaltung 2, einen Verstärker 3 und einen Motor 4, die gleichermaßen wie die in Fig. 2 gezeigten an einen Wippenschalter angeschlossen sind.

Eine Fokussierlinse 10, eine Variatorlinse 11 (zur Veränderung der Brennweite), eine Kompensatorlinse 12 (zum Kompensieren der bildebenen Bewegung) und eine Relaislinse bilden zusammen ein Zoomobjektiv. Mit 14 ist eine Bildaufnahmeröhre bezeichnet. 15 bezeichnet einen Zoomsteuerungs-Nockenzylinder. Die Bewegung der Variatorlinse 11 und der Kompensatorlinse 12 ist mittels einer in dem Nockenzylinder ausgebildeten Nockennut steuerbar. An dem Nockenzylinder 15 ist ein Zahnrad 16 befestigt,

25' das mit einem an den Motor 4 angeschlossenen Ritzel 17 kämmt, so daß bei Drehung des Motors 4 der Nockenzylinder 15 gedreht wird, wodurch das Zoomen bzw. die Brennweitenverstellung zwischen "TELE"-Stellung und "WEITWIN-KEL"-Stellung herbeigeführt wird. Ein weiteres Ritzel 18 ist an der (nicht gezeigten) Widerstandseinstellachse eines veränderbaren Dreh-Widerstands 19 befestigt,über di·¹ fiin !ich] ei Per 19a von einem bis zum anderen Ende eines Widerstands 19b verschoben wird. An dem Widerstand 19b liegt eine konstante Spannung Vcc an, so daß daher eine Ausgangsspannung VR2 mit der Bewegung des Schlei-

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fers I¹Ja kontinuierlich verändert wird, wulx-i bei konstanter Drehgeschwindigkeit der Einstell achse die Spannung stufenlos in einer bestimmten Proportion verändert wird. D.h., da das Ritzel 18 mit dem Zahnrad 16 kärnrnt, hat die Ausgangsspannung des veränderbaren Widerntandr, 19 einen vorbestimmten Zusammenhang mit dem Umlauf des Motors 4 bzw. dem Drehwinkel des Nockenzylinders 15. Eine Differenzierschaltung 20 enthält einen Kondensator C₁ und einen Widerstand R₁ und hat die Funktion, das Ausgangssignal bzw. die Ausgangsspannung des veränderbaren Widerstands 19 zu differenzieren und sie gegenphasip, an die Addierschaltung 2 des Verstärkers 3 anzulegen. Die Potentiometer-Ausgangsspannung VR_? ist einem
Drehwinkel θ proportional, so daß daher das. durch Differenzieren erzielte Ergebnis eine Winkelgeschwindigkeit d9/dt= CJ wird und damit die gleiche Funktion wie bei einem Tachogenerator erzielt wird. Es ist anzumerken, daß der V/inkel ggf. durch die Länge einer geraden otrekke ersetzt werden kann.

Wenn bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau der veränderbare V/iderstand 1 eingestellt wird und der Motor 4 über den Verstärker 3 angetrieben wird, dreht über das Ritzel 17 und das Zahnrad 16 der Nockenzylinder 15, so daß die Variatorlinse 11 und die Koinpensatorlinse 12 versetzt werden, wodurch das Zoomen bzw. die Brennweitenverstell unp, bewerkstelligt wird. Falls κυ diesem
Zeitpunkt eine Änderung des Drehmoments auftritt und beispielsweise mehr als das gewöhnliche Drehmoment aufgebracht wird, könnte eine Verminderung der Zoomge-

schwindigkeit auftreten; bei. dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird jedoch über das Zahnrad 16 und das Ritzel 18 eine derartige Änderung mittels des veränderbaren Widerstands 19 und der Differenzierschaltung 20

^u erfaßt. D.h., wenn durch den Zoombedienungsvorgang die Zoomrichtung und die Zoomgeschwindigkeit zur "WEITWIM

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KEL"- oder "TELE"-Steilung hin bestimmt werden, dreht dor* Mo Lor 4 in dor Sollrichtung mit der Solldrehzahl, wooei auch über die Zwischenschaltung mit der Zahnrad verbindung 17, 16 das Ritzel 18 dreht. Dementsprechend f, l'>i LoL dor· !"'.oh I oi for 1^f)a an dom Wi dorr. Land 19b mit einer der Zoomgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit, so daß daher die von dem Schleifer 19a abgenommene Spannung in einer vorbestimmten Proportion ansteigt oder abfällt. Falls sich jedoch der dem Nockenzylinder bei dessen Drehung entgegengesetzte Widerstand verändert, würde sich die Drehgeschwindigkeit des Ritzels 18 und die Ausgangsspannung-Änderung ändern. Die Differenzierncialtunp; 20 erfaßt eine derartige Änderung hinsichtlich d(^·* i'ipanriuni¹, und gibt an die Addierschaltung 2 ein Beiicnleun i t',ung:;s i gnal in der Weise ab, daß die Drehzahl dc; Mo Lors 4 gesteigert wird und tatsächlich eine vorbest i nun te Drehzahl eingehalten wird.

Die Fig. 4 zeigt ein ausführlicheres Schaltungsbeispiel.

in der Fig. 4 sind ein veränderbarer Widerstand 1 und ein Motor 4 den vorangehend beschriebenen gleichartig, während 19' einen veränderbaren Dreh-Widerstand bezeichnet, mit dem eine Gegenkopplung herbeigeführt wird, bei der die "TELE"~/"WEITWINKEL"-Richtung in Bezug auf den veränderbaren Widerstand 1. in Gegenphase ist. C₁ ist ei'i ' nicht polarisierter Kondensator zum Differenzieren, wanrend IL oin FestwidersLand zum Differenzieren ist. E.i-i Schal tungspunkt m stellt eine verdrahtete Addierschaltung dar, während Verstärker 21a und 21b jeweils

^ haLbe Verstärker A/2 sind und zusammen einen Verstärker A b i !(Jon ,

R„ und R. sind Widerstände zur Einstellung des Neutral- bzw. Mittelpunktpotentials des veränderbaren Widerstands 1, R₁-, R_r und R„ sind Widerstände für die Einstellung

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der Verstärkung des Verstärkers und C und C sind Kondensatoren zum Verhindern von Schwingungen.

Da die Lastirnpedanz (in diesem Fall die Impedanz der Addierschal . tung) etui] ich ist,, ist zu or-Wiij'.on, (l;\[ t > i t u Gegenkopplungsspannung - oC proportional zur !'.pei r>( spannung Vcc des veränderbaren Widerstands 19' und der. Kondensators C₁ ist und umgekehrt proportional zu dem Festwiderstand R. und einer Mittelpunkts-Impedanz Z ist .

Ferner wird bei der Synthese der optimale Bereich durch das Verstärkungsgleichgewicht des Verstärkers un i die Stabilität des Systems bestimmt; bo Lspi e lr.wei se wird i'iir den Konden.s?) !.or· V.. ein Wert von ljil¹' - Λ, 7 jil·¹ j'.i -

wählt. Die nicht polarisierte Ausführung der, Koncensators C₁ wird deshalb gewählt, weil +/- - symmetrische differenzierte Kurveni'ormen erforderlich sind. Falle ferner ein Verstärker für die ausschließliche Verwendung für die Gegenkopplungsspannung - ^C vorgesehen wird, kann die Zeitkonstante aus dem Kondensator C₁ und dem Widerstand R₁ klein gehalten werden, jedoch müssen die Anzahl der Schaltungsteile und der Anstieg hinsichtlich des Blindverbrauchsstroms in Betracht gezogen werden. Wenn der Hauptschalter geschlossen wird, ist die Erscheinung zu beobachten, daß ein Lades I.rom zu dem Di ITci'iMizicr-

KoncJeruia tor C Cliei.U., :;o d.-iü der Motor k \\v::·/. <· i t i ■.·. gespeist wird; dios bildet jedoch beim Gebrauch kein Problem, so daß daher in nahezu allen Fällen das Hinzufügen einer Schaltung zum Verhindern einer derartigen Schal- ^- tung in der Anfangsphase unnötig ist.

Wenn mit der beschriebenen Schaltung ein Zoomvorgang herbeigeführt wird, fließt mit einer Spannungskurvenform beispielsweise gemäß der Darstellung in Fjg. 5A ein
Strom zu dem Motor Λ ; derartige Spannungsschwankungen

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(.'ii'iiLclicii Jedoch als Ergebnis der Gegenkopplung für das Au ;;;ch;i.LLen der Drehmomentschwankungen des Zoommechanis-•tnu i, so daß insgesamt eine Konstantgeschwindigkeitssteuerung möglich wird.· Wenn keine Geschwindigkeitsgegenkopplung, vorgenommen wird und an dem Motor 4 eine Konst.mtspannung gemäß der Darstellung in Fig. 5B angelegt wi -d ,· schwankt die Zoomgeschwindigkeit mit einer Änderung des Drehmoments. Die Konstantgeschwindigkeitssteuerung ist auch bei von der Zoomsteuerung verschiedenen Steuerungen anwendbar.

Die bisher beschriebene Steuerschaltung kann mit billigen elektrischen Bciuelementen aufgebaut v/erden, was im Vergleich zu dem Tachogenerator zu beträchtlich verminderten Kosten führt; mit der Steuerschaltung kann nicht nur eine zur Wirkung des Tachogenerators äquivalente Wirkung erreicht werden, sondern es können auch irgendwelche Geschwindigkeitsschwankungen unterdrückt werden, die bei dem Tachogenerator aufgrund des Auflösungsvermögens auftreten können, wenn die Geschwindigkeit sehr gering ist.

■ Es wurde eine Laufbildkamera beschrieben, die einen Nokkenzylinder für die Versetzung bewegbarer Linsengruppen,-einen Motor zum Drehen des Nockenzylinders, einen Drehwiderstand, dessen Stellachse über eine Zahnradverbindutig mit einem Nockenring gekoppelt ist und an den eine konstante Spannung angelegt ist, eine Differenzierschaltung, die zur Ermittlung irgendeiner Änderung der Dreh-

^ου geschwindigkeit des Nockenzylinders die Ausgangsspannung dc; V/i dci's Ι,,-indn d i i'ferenx i ort., und eine elektrische Schaltung aufweist, die dem Motor zusammen mit einem Zocrngeschwindigkeits-Bestirnmungssigrial das Ausgangssignal der üifferenzierschaltung zuführt, wodurch irgend-

welche Geschwindigkeitsschwankungen während des Zoomens ausgeschaltet werden.

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Dipl.-lng. R. Kinne Dipl.-lng. P Grupo Dipl.-lng. B. Pellmann

~ / ~ Bavariaring 4, Postfach 20240c

8000 München 2

Tel.:089-539653

Telex: 5-24845 ti pat

cable: Germaniapatent Müncher

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Patentansprüche

( l\ Laufbildkamera, bei der ein optisches Glied zur Brennweitenverstellung mittels einer elektrischen Vorrichtung über ein Steuerteil bewegbar ist, gekennzeichnet durch einen Wandler (19;19') zum Umsetzen der Verstellung des Steuerteils (15) in eine Spannungsänderunp, und eine Differenzierschaltung (20), die dan Ausgangssignal des Wandlers differenziert und es zu dor elektrischen Vorrichtung (4) zurückführt.
2. Laufbildkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (19,19") ein Dreh-Widerstand ist.
3. Laufbildkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Differenzierschaltung (20) und der elektrischen Vorrichtung (4) eine Verstärkerschaltung mit zwei symmetrisch geschalteten Verstärkern (21a, 21b) angeordnet ist.

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