DE3343712A1 - Verstellantrieb fuer die objektivlinie eines elektromechanisch einstellbaren linsensystems - Google Patents

Verstellantrieb fuer die objektivlinie eines elektromechanisch einstellbaren linsensystems

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Description

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TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER : .'"' . . Sony Corp. - S84P25
BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstellantrieb für die Objektivlinse einer Linsenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der in Fig. 1 bis 3 der anliegenden Zeichnung dargestellter bekannte Verstellantrieb für eine Objektivlinse ist als zweiachsige Objektiv-Antriebsvorrichtung ausgebildet, d.h. die Objektivlinse ist zur Fokussierung (Scharfeinstellung) axial bewegbar und außerdem für die Objektnachführung quer zu ihrer optischen Achse verstellbar.
Per bekannte Objektivverstellantrieb umfaßt gemäß Fig. 1 bis einen Linsenhalter 1 mit einer zentral und koaxial darin befestigten Lagerbuchse 2, über die er drehbar und axial beweglich auf einem Stift 4 geführt ist, dessen unteres Ende in einer im wesentlichen kreisrunden Grundplatte befestigt ist. Seitlich versetzt von aber achsparallel zu dem Stift 4 ist in einem von Schultern 1b ausgehenden Endabschnitt 1c des Linsenhalters 1 in einer Fassung 5 eine Objektivlinse 6 befestigt. An einer konzentrisch um eine Außenwand 1d des Linsenhalters 1 gewundenen Fokussierwicklung 7 sind außen anliegend und in gleichförmig über den Umfang verteilten Abständen vier im wesentlichen quadratische Nachführwicklungen 8a bis 8D so befestigt, daß ihre gegenüberliegenden Seiten a und b parallel zur Achse des Stifts 4 verlaufen.
Zu beiden Seiten von dem Stift 4 besitzt die Grundplatte 3 ein Paar Innenjoche 3a, 3c, zwischen denen seitlich vom Stift 4 ein Paar erste Ausschnitte gebildet sind. Auf einer Auflage-
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TER MEER . MÜLLER ■ STEINMEISTER ^..' _ .· j. ' . \ . .: ] ' , So-ny- Corp. _ S84P25
fläche 3a aufliegend sind außerhalb des Linsenhalters 1 ein Ringmagnet 9 und darauf hülsenförmige Außenjoche 10a, 10b mit dazwischenliegenden zweiten Ausschnitten 10c, 10d so angeordnet, daß sie den Innenjochen 3b, 3c bzw. ersten Ausschnitten 3d, 3e durch die Außenwand 1d des Linsenhalters 1 hindurch jeweils gegenüberliegen.
Die Außenwand Td des Linsenhalters 1 ist so positioniert, daß die Fokussierwicklung 7 und die Seiten a der Nachführwicklungen 8A ... 8D sich in dem Magnetspalt eines aus den Innenjochen 3b, 3c, Außenjochen 10a, 10b und dem Ringmagnet 9 gebildeten Magnetsystems befinden. Das in diesem Magnetspalt existente Magnetfeld verläuft senkrecht zu der Außenwand 1d des Linsenhalters 1. Folglich wird durch einen die Fokussierwicklung 7 in der ümfangsrichtung der Außenwand 1d und konzentrisch zu dem Stift 4 durchfließenden Strom eine Axialkraft in der Fokussierrichtung, und gleichzeitig durch die Seiten a der Nachführwicklungen 8A ... 8D in gleicher und zu der Achse des Stifts 4 paralleler Richtung durchfließende Ströme eine dazu senkrechte Querkraft in der Nachführrichtung auf den die Objektivlinse 6 enthaltenden Linsenhalter 1 übertragen, um ihn in der betreffenden Richtung zu bewegen .
Ein zwischen dem Linsenhalter 1 und der Grundplatte 3 eingesetzter Dämpfer 11 aus Gummi oder ähnlichem Material bewirkt, daß der Linsenhalter 1 nach Aufhebung der fokussierenden und nachführenden Antriebskräfte automatisch in seine Neutralposition zurückgeführt wird.
Der hier beschriebene bekannte Verstellantrieb für die Objektivlinse ist nicht für geringe Außendurchmesserbereiche
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und damit nicht für die Miniaturisierung geeignet, weil die Innenjoche wegen reduzierter Maße im Schulterbereich 1b des Linsenhalters zur Vermeidung von Kollision so weit unterdimensioniert werden müßten, daß keine ausreichend großen Magnetkräfte mehr zu erzielen wären. Die, Folgen wären ungenügende Fokussier- und Nachführstellkräfte, und das ganze System wäre zu unempfindlich für die Anforderungen der Praxis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verstellantrieb der eingangs angegebenen Art so zu verbessern, daß er auch bei besonders kleinen Abmessungen eine uneingeschränkte Ansprechempfindlichkeit aufweist.
Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, einen Linsenhalter zu verwenden, in den mindestens eine Öffnung eingeformt ist, in die zumindest ein innerhalb von dem Linsenhalter angeordnetes anderes Element im wesentlichen in Richtung der Achse des Tragzapfens eintaucht.
Durch diese Merkmale der Erfindung sind u.a. folgende Vorteile erzielbar:
Da zumindest ein stationäres Element mit seinem freien Ende im Bereich der einen oder mehrerer Öffnungen axial in den
bei Linsenhalter eintauchen kann, ist es möglich, ungeschmälerten Abmessungen des stationären Elements den Linsenhalter besonders dünn und mit reduzierten Gesamtabmessungen zu gestalten.
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TER MEER - MÜLLER ■ STEINMEISTER ... _ gQny CdXp-."- S84P25
So wird an den bewegten Massen Gewicht eingespart, und trotz vermindertem Außendurchmesser der Vorrichtung wird die Ansprechempfindlichkeit nicht nur erhalten sondern sogar noch erhöht.
Die vorhandenen öffnungen in dem Linsenhalter bewirken eine Reduzierung der vorhandenen Fläche einer Endplatte des Linsenhalters und haben damit die zusätzliche Wirkung einer akustischen Geräuschdämpfung.
Zweckmäßig geformte öffnungen im Linsenhalter können ferner zusammen mit den in sie eintauchenden Elementen als den Drehwinkel des Linsenhalters um den Tragzapfen begrenzende und somit ein anderes, für die Einhaltung einer Linsenhalter-Neutralstellung zuständiges Element vor überlastung schützende Anschläge ausgenutzt werden. Dadurch erhält die ganze Vorrichtung eine höhere Zuverlässigkeit.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend in Verbindung mit einer Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 je eine Explosions-, Perspektiv- und Schnittansicht zu dem eingangs erläuterten Stand der Technik,
Fig. 4A, 4B eine Explosionsdarstellung des nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verstellantriebs für eine Objektivlinse, und Fig. 5 bis 8 je eine Perspektivansicht, eine Ansicht von unten sowie Schnittansichten im Verlauf von Linien
. VII-VII bzw. VIII-VIII von Fig. 6 zu dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Eine im wesentlichen quadratische Grundplatte 20 des erfindungsgemäßen Verstelltriebs von Fig. 4 bis 8 trägt an seiner Unterseite 20a einen Hülsenansatz 20b mit einer Bohrung 21, in die ein Tragzapfen 22 eingepreßt ist, und auf der Oberseite 20c jeweils auf einem kleineren bzw. einem größeren Kreisbogen um die Achse des Tragzapfens 22 als Mittelpunkt ein Paar sich gegenüberliegender erster Joche 2Od, 2Oe mit zwischen ihnen gebildeten ersten Zwischenräumen 2OA, 2OB und ein Paar sich dazu versetzt gegenüberliegender zweiter Joche 2Of, 20g
(s. Fig. 4B). Alle Joche 2Od bis 20g haben die Form kreissegmentförmiger Platten; die ersten Joche 2Od, 2Oe liegen innerhalb und die zweiten Joche 2Of, 20g außerhalb eines weiter unten erläuterten Linsenhalters 23. Der Hülsenansatz 20b und die beiden Paare erster und zweiter Joche 2Od bis 20g sind integral aus einem magnetischen Material geformt. Ein Langloch in der Grundplatte 20 im Bereich des einen (24B) der ersten Zwischenräume bildet ein optisches Fenster 25 für einen Laserstrahl.
Auf der Oberseite 20c der Grundplatte 20 sind in gleichen Abständen außerhalb der ersten Joche 2Od, 2Oe, und auf noch einem anderen Kreisbogen um die Achse des Tragzapfens 22 sowie außerhalb des Linsenhalters 23 ein Paar erste Magnete 26A, 26B mit einem Paar oben auf sie aufgesetzter dritter Joche 27A und 27B befestigt. Zwischen diesen Elemente-Paaren 26A, 27A und 26B, 27B ist ein Paar zweiter Zwischenräume gebildet. Ferner ist außerhalb des Linsenhalters 23 an den Innenoberflächen der zweiten Joche 2Of und 20g je ein quaderförmiger zweiter Magnet 29A bzw. 29B befestigt.
Der als flaches zylindrisches Teil mit zylindrischer Außenwand 23a und oberer Endplatte 23b ausgebildete Linsenhalter 23 kann
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aus einem Leichtmetall wie Aluminium o.dgl. hergestellt sein, besteht aber zwecks Vermeidung von Wirbelströmen vorzugsweise aus einem nicht-metallischen Werkstoff wie Kunstharz oder Keramik. Mittels einer konzentrischen Lagerbohrung 30 ist der Linsenhalter 23 auf dem Tragzapfen 22 drehbar und axial verschiebbar geführt.
Die freien Enden der ersten Joche 2Od, 2Oe tauchen in zwei nierenförmige und der Außenwand 23a kreisbogenformig folgende Durchbrüche 31A, 31B der Endplatte 23b des Linsenhalters 23 ein, welche zu beiden Seiten" von der den Tragzapfen 22 aufnehmenden Lagerbohrung 30 eingeformt sind. Ferner ist in eine neben der Lagerbohrung 30 und zwischen den Durchbrüchen 31A, 31B eingeformte Objektivbohrung 32 mittels einer Fassung 34 eine Objektivlinse 33 so eingesetzt, daß ihre optische Achse parallel zur Achse des Tragzapfens 22 verläuft.
Außen auf einer konzentrisch zu der Achse des Lagerzapfens um den zylindrischen Außenumfang 23a des Linsenhalters 23 gewickelten Fokussierwicklung 35 sind sich gegenüberliegend, mit gleichen Abständen von der Achse des Lagerzapfens und an um 90° gegenüber den Durchbrüchen 31A, 31B versetzten Stellen zwei im wesentlichen quadratische Nachführwicklungen 36A und 36B so befestigt, daß (s. Fig. 6) ihre beiden Seiten a und b achsparallel zum Tragzapfen 22 verlaufen.
Ein aus den ersten Jochen 2Od, 2Oe, dritten Jochen 27A, 27B und ersten Magneten 26A, 26B gebildeter erster magnetischer Kreis hat zwischen den ersten und dritten Jochen ein Paar Magnetspalte 37A, 37B, in denen sich die den Durchbrüchen 31A, 31B benachbarten Teile der Außenwand 23 jedoch keine Nachführwicklungen 36 ... befinden.
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Die Seiten a der beiden Nachführwicklungen 36A, 36B befinden sich jeweils auf der dem Tragzapfen 22 zugekehrten Innenseite der zweiten Magnete 29A bzw. 29B, welche zusammen mit den zweiten Jochen 2Of, 20g einen zweiten magnetischen Kreis bilden.
Wenn bei nach Fig. 8 ausgeführter Polung der ersten Magnete 26A und 26B die Fokussierwicklung 35 in Fig. 6 im Uhrzeigersinn von Strom durchflossen wird, dann wirkt auf den Linsenhalter 23 eine nach unten sowie senkrecht zur Zeichenebene gerichtete Kraft und bei Stromflußumkehr eine aufwärts gerichtete Kraft. So wird die Fokussierung elektromagnetisch verstellt.
Wenn bei gemäß Fig. 6 ausgebildeter Polung der zweiten Magnete 29A, 29B durch die Seiten a der Nachführwicklungen 36A und 36B ein nach oben und senkrecht zur Zeichenebene gerichteter Strom fließt, dann wird der Linsenhalter 23 im Uhrzeigersinn (und bei Stromumkehr entgegengesetzt) verdreht. So wird die Objektivlinse elektromagnetisch nachgeführt.
Im stromlosen Zustand des Fokussier- und/oder Nachführ-Verstellantriebs wird der Linsenhalter 23 durch ein zwischen ihm und der Grundplatte 20 angeordnetes elastisches Element 38 automatisch in seine Neutralstellung zurückbewegt und darin gehalten. Das elastische Element 38 besteht aus einem kleine Löcher 39A, 39B enthaltenden und damit beiderseits des Tragzapfens 22 auf in Löchern 4OA, 4OB der Grundplatte 20 befestigten Stützen 41A, 41B angebrachten Halteteil 38a und einer daran einendig anvulkanisierten elastischen Platte 38b aus Silikongummi o.dgl., an deren Mittelabschnitt im Bereich eines kleinen Loches 42 in Verbindung mit einer Scheibe 44 der kleine Zapfen 43a einer Säule 43 befestigt ist, deren dickes Hauptteil 43b in ein entgegengesetzt zur Objektivbohrung 32 in den
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Linsenhalter 23 eingearbeitetes Loch 45 eingeführt ist.
Ein den Linsenhalter 23 und andere Teile umschließender Deckel 46 mit einer öffnung 47 als Objektiv-Lichtdurchlaß ist auf der ferner Befestigungslöcher 48 aufweisenden Grundplatte 20 befestigt.
Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel sind die zweiten Joche 2Of, 20g nicht unbedingt erforderlich, um den zweiten Magnetkreis zu bilden, welcher seinerseits alternativ auch an den Seiten b der Nachführwicklungen 36A, 36B ausgebildet sein könnte.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils der erste und der zweite magnetische Kreis ausschließlich der Fokussierwicklung 35 bzw. ausschließlich den Nachführwicklungen 36A, 36B zugeordnet. Daraus ergeben sich besonders enge Magnetspalte 37A und 37B zwischen den ersten und dritten Jochen 20d-27A und 20e-27B und der Vorteil, daß für die Fokussierung eine höhere Magnetkraft zur Verfügung steht.
Erfindungsgemäß sind die Fokussierwicklung 35 und Nachführwicklungen 36A, 36B schichtartig übereinandergelegt und die zylindrische Außenwand 23a des Linsenhalters 23 einfach (nicht doppelwandig) ausgebildet, so daß nur geringe zu bewegende Gewichte und eine entsprechend große Fokussierempfindlichkeit vorhanden sind. Da der Linsenhalter 23 außer geringem Gewicht auch noch einen sehr kleinen Außendurchmesser hat, ist bei minimaler Trägheit auch noch eine bessere Nachführempfindlichkeit vorhanden. Auch die Durchbrüche 31A, 31B wirken sich gewichtsvermindernd aus. Mit anderen Worten: Trotz geringem Außendurchmesser des Linsenhalters 23 bringt der Verstellen-
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER I ' ."" ' I Sony 1CaTp :- S84P25
trieb eine hohe Verstellkraft auf und ist empfindlich genug.
Ein besonderer Vorteil der Durchbrüche 31A, 31B ist ferner darin zu sehen, daß damit die Gesamtlänge des Außenumfangs 23c des Linsenhalters 23 in der Achsrichtung des Tragzapfens 22 sich innerhalb der zwischen den ersten und dritten Jochen 2Od, 20c und 27A, 27B gebildeten Magnetspalte 37A, 37B befindet und für die Unterbringung der Fokussier- und Nachführwicklungen 35 und 36A, 36B voll verfügbar ist. Der Durchmesser des Linsenhalters 23 kann somit noch weiter reduziert werden.
Die Verminderung der Fläche der Endplatte 23 des Linsenhalters 23 in Verbindung mit den Durchbrüchen 31A und 31B hat auch noch einen geräuschvermindernden Effekt. Da ferner der Ausschwenkbereich des Linsenhalters 23 um den Tragzapfen 22 durch die in seine Durchbrüche 31A, 31B eintauchenden ersten Joche 2Od, 2Oe begrenzt wird, kann das die Neutralstellung definierende elastische Element 38 nicht überlastet werden.
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Claims (9)

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. tar Μθθγ Dipl.-Ing. H. Steinmeister ÄSee 4* ^"^ Artur-LadebecK-Strasse 51 D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 Case: S84P25 Mü/Gdt/b 2. Dezember 1983 SONY CORPORATION 7-35 Kitashinagawa 6-chome, Shinagawa-ku, Tokyo, Japan . Verstellantrieb für die Objektivlinse eines elektromechanisch einstellbaren Linsensystems Priorität: 08. Dezember 1982, Japan, Ser.No. (P) 215124/1982 PATENTANSPRÜCHE
1. Verstellantrieb für die an einem Linsenhalter befestigte Objektivlinse eines elektrisch einstellbaren Linsensystems, bei dem der Linsenhalter auf einem Tragzapfen beweglich und in seiner Axialrichtung verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Linsenhalter (23) mindestens eine Öffnung (31Ά, 31B) aufweist, in die im wesentlichen in Axialrichtung des Tragzapfens (22) zumindest ein distales Ende eines innerhalb des Linsenhalters angeordnetes Element eintaucht.
2. Verstellantrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb des Linsenhalters (23) angeordnete Element als Joch (2Od, 2Oe) ausgebildet ist.
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Sony: Corp. - S84P25
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3. Verstellantrieb nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (2Od, 2Oe) Teil eines magnetischen Kreises zur Verstellung des Linsenhalters (23) mit Objektivlinse (33) in der Richtung der Achse des Tragzapfens ist.
4. Verstellantrieb nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis das Joch (2Od, 2Oe) und zumindest einen Magnet (26A, 26B) umfaßt.
5. Verstellantrieb nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis das Joch (2Od, 2Oe), zumindest einen Magnet (26A, 26B) und ein
außerhalb des Linsenhalters (23) angeordnetes anderes Joch (27A, 27B) umfaßt.
6. Verstellantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Fokussierwicklung (35) zum Antreiben des Linsenhalters (23) in der Axialrichtung des Tragzapfens (22) zumindest teilweise in einen Magnetspalt (37A, 37B) des magnetischen Kreises eintaucht.
7. Verstellantrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Linsenhalter (23) auch um die Achse des Tragzapfens (22) drehbar ist.
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TER meer - möller . Steinmeister - '· r' -Sony Corp. - S84P25
8. Verstellantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Linsenhalter (23) in einem Abstand von der Achse des Tragzapfens (22) die Objektivlinse (33) so befestigt ist, daß ihre optische Achse im wesentlichen parallel zur Achse des Tragzapfens ausgerichtet ist.
9. Verstellantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an ein Ende einer zylindrischen Wandung (23a) des Linsenhalters (23) eine im wesentlichen kreisförmige Endplatte (23b) angrenzt, in welche die öffnung(en) (31A, 31B) eingeformt und an der die Objektivlinse (33) befestigt sind.
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