DE3541956A1

DE3541956A1 - Kamera mit veraenderbarer brennweite und automatischer fokussierung mit einem einzigen motor

Info

Publication number: DE3541956A1
Application number: DE19853541956
Authority: DE
Inventors: Shigeru Tokio/Tokyo Kondo
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1984-11-27
Filing date: 1985-11-27
Publication date: 1986-06-05
Also published as: DE3541956C2; US4696559A; JPS61128217A

Description

HOFFMANN · EITLE «ST PARTNER 3541956

PATENT- UND fiEÖHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE WERNER EITLE, DlPL.-ΙΝβ. · KLAUS HOFFMANN, DR., DIPL.-ING. ■ WERNER LEHN, DIPL.-ING.

KLAUS FuCHSLE, DiPL.-lNG. ■ BERND HANSEN, DR., DIPL.-CHEM. · HANS-A. BRAUNS, DR., DIPL.-CHEM. . KLAUS GDRG, DIPL.-ING. KARL KOHLMANN, DIPL.-ING. · HELGA KOLB, DR., DIPL.-CHEM. · BERNHARD VON FISCHERN, DIPL.-ING.

RECHTSANWALT ALEXANDER NETTE

ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA Tokyo / JAPAN

Kamera mit veränderbarer Brennweite und automatischer Fokussierung mit einem einzigen Motor

Die Erfindung betrifft eine Antriebsfolge für einen automatischen Fokussiermechanismus in einer Kamera mit veränderbarer Brennweite, wobei ein Hauptobjektivsystem vorwärtsbewegt wird und wobei ein Hilfsobjektivsystem, das hinter dem Hauptobjektivsystem vorgesehen ist, in die sowie aus der photografischen optischen Achse bewegt werden kann, um die Brennweite zu ändern. Das Fokussieren wird nur dadurch erzielt, daß das Hauptobjektiv bewegt wird.

Die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr.

46610/1984 und weitere offenbaren eine Kamera mit veränderlicher Brennweite, in der die Brennweite creändert wird. Sie verwendet einen Mechanismus, in dem ein Antriebssystem für das Hauptobjektiv im Mechanismus zum automatischen Fokussieren sowie der Verschluß durch einen Motor betrieben werden, der in einer Objektiv-Tubuseinheit vorgesehen ist, welche rückwärts und vorwärts bewegbar ist. Jedoch wurde keinerlei Beachtung : einen integrierten Antriebsmechanismus für das mechanische Abtasten geschenkt, welches im Abstandsmeßmechanismus im automatischen Fokussierungsgerät einbezogen ist.

Im Falle einer solchen konventionellen Kamera mit veränder-

POSTFAOH 8104 20 ■ ARABELLASTRASSE 4/VIII · BOOO MÖNCHEN 81 TELEFON: C089} 91108β-θ9 · TELEX: 529619 CPATHE} · TELEFAX: Ο89/9183 56 CGR II + 110 · TELETEX: 897241 CPATHED

barer Brennweite ist der Abstandsmeßmechanismus in den Kamerakörper miteinbezogen. Jedoch ist es beträchtlich schwierig, das Ausgangssignal der Abstandsmeßvorrichtung auf die Objektiv-Tubuseinheit, welche bewegt wird, elektrisch zu übertragen. Daher weist im Falle einer sehr beliebten hergestellten Einheit der Abstandsmeßmechanismus einen mechanischen Abtastmechanismus auf. Sein Signal wird mechanisch auf das Hauptobjektiv-Antriebssystem übertragen. Jedoch ist dieser Mechanismus notwendigerweise kompliziert und nimmt einen großen Teil des Platzes in der Kamera ein. Ohne Frage ist dieser Mechanismus zur Herstellung einer kompakten Kamera ungeeignet.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen vereinfachten Antriebsmechanismus für eine Objektiv-Tubuseinheit zu schaffen, und zwar für eine Kamera mit veränderbarer Brennweite zum automatischen Fokussieren. In der Erfindung ist ein Motor in der Objektiv-Tubuseinheit angeordnet, so daß das automatische Fokussieren, welches sowohl eine mechanisehe Abtastoperation sowie eine Objektivantriebsoperation als auch eine Verschlußantriebsoperation umfaßt, mit Hilfe eines einzigen Motors bewerkstelligt wird. Diese Operationen müssen unabhängig von den Positionen erzielt werden, in die ein automatischer Fokussiermechanismus und ein Hauptobjektiv-Antriebssystem bewegt wurden, in Abhängigkeit von der geschalteten Brennweite.

Die Erfindung ist durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale charakterisiert. 30

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung mit den wichtigen Komponenten der erfindungsgemäßen Ausführungsform, und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Kamerakörpers

oder Gehäuses, auf dem die Ausführungsform von Fig. 1 befestigt ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird nun im Zusammenwirken mit den Figuren beschrieben.

Fig. 1 stellt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Objektiv-Tubuseinheit dar. Zunächst wird Fig. 1 in Kürze beschrieben. Gleitführungsstifte 1a und 1b sind in einem Kameragehäuse 1 eingebettet, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Objektiv-Tubuseinheit ist beweglich auf den Führungsstiften 1a und 1b gelagert bzw. gehalten und wird relativ zum Kameragehäuse rückwärts und vorwärts bewegt. Ein Hilfsobjektivsystem 24 wird durch einen nicht dargestellten Mechanismus veranlaßt, in den optischen Pfad und aus dem optischen Pfad bewegt zu werden, so daß die Brennweite des Tubus-Einheit-Objektivs bewegt wird.

Es wird nun die Objektiv-Tubuseinheit im Detail beschrieben. Eine Objektiv-Tubusbasisplatte 2 weist Führungsbohrungen 2a und 2b auf, in die die Führungsstifte 1a und 1b jeweils eingefügt sind, so daß die Objektiv-Tubusbasisplatte 2 senkrecht zur optischen Achse zu allen Zeiten gehalten wird. VerschlußlameIlen 4 und 5 sind hinter der Basisplatte 2 vorgesehen. Insbesondere sind die Verschlußlamellen 4 und 5 auf einer stationären Platte gelagert, in der Weise, daß die Verschlußlamellen 4 und 5 um Achsen 4a und 5a jeweils drehbar sind.

Die stationäre Platte 3 ist an der Basisplatte 2 befestigt und zwar mit dazwischen befindlichem Freiraum, der groß genug ist, daß sich die Verschlußlamellen 4 und 5 drehen können. Wenn die stationäre Platte 3 mit der Basisplatte 2 verbunden oder kombiniert wird, durchgreift ein Vorsprung 9a auf einem Verschlußsantriebshebel 9 ein Loch oder Bohrung 2c in der Basisplatte 2 und kommt mit einer Antriebsbohrung 5b in Eingriff, die in der Verschlußlamelle 5 vorgesehen ist. Ein Impulsmotor 6 ist an der rückwärtigen Oberfläche der Basisplatte 2 befestigt. Die Ausgangswelle 6a des Motors 6 durchgreift eine Bohrung 2f, die in der Basisplatte 2 ausgebildet ist, um ein Antriebszahnrad 7 zu drehen, welches mit einem Nockenring 8 in Eingriff ist. Der Nockenring 8 ist drehbar rund um einen rohrförmigen Vorsprung 2d auf der Basisplatte um die optische Achse gelagert. Die Umfangsoberflache 8a des Nockenringes 8 stößt gegen den Vorsprung 9b des Verschlußantriebshebels 9, wenn sich der Nockenring dreht. Wenn sich der Nockenring 8 dreht, wird der Verschlußantriebshebel 9 gleitend verschoben, während er durch zwei Vorsprünge 2g auf der Basisplatte 2 geführt wird und durch eine Feder 23 vorgespannt wird.

Ein Hauptobjektiv 14 ist drehbar innerhalb des tubusförmigen Vorsprunges 2d gehalten bzw. gelagert. Das Hauptobjektiv 14 wird mittels eines Zwischenrückhalteringes 15 durch einen Abstandsring 10 in solcher Weise gehalten, daß zwei Vorsprünge 14a des Hauptobjektives 14 gegen eine Nockenoberfläche 2e stoßen, die in der frontseitigen Oberfläche des rohr- oder tubusförmigen Vorsprunges 2d vorgesehen ist.

Wenn das Hauptobjektiv 14 in der oben beschriebenen Weise behalten wird, sind Ansätze 14a auf der Seite des Hauptobjektives 14 mit axialen Schlitzen 10a (nur eine ist gezeigt) in Eingriff, die in der Innenwandung des Abstands-

ringes 10 ausgebildet sind. Daher wird das Hauptobjektiv 14, dann, wenn sich der Abstandsring 10 dreht, rückwärts und vorwärts bewegt.

Der Abstandsring 10 wird in Uhrzeigerrichtung durch eine Feder 21 vorgespannt. Bevor der Verschluß freigegeben oder ausgelöst wird, stößt ein Stoppglied 10d gegen ein Ende einer Nockenringnut 8b auf dem Nockenring 8, so daß der Abstandsring 10 in Ruheposition gehalten wird. Klinken oder Verriegelungszähle 10b und automatische Fokussier-Abtastantriebszähne 10c sind auf der äußeren Umfangsoberflache des Distanzringes 10 ausgebildet. Eine Stoppklinke 12 ist auf der Basisplatte 2 in der Weise gelagert, daß sie um eine Achse 12a drehbar ist. Die Stoppklinke 12' ist im Gegenuhrzeigersinn durch eine Feder vorgespannt, welche mit einem Winkelstück 12b der Klinke 12 in Eingriff steht, so daß die Stoppklinke 12 im Anschlag gehalten wird gegen ein Stoppteil 2j, welches sich von der Basisplatte 12 her erstreckt. Ein Elektromagnet 13 ist auf der Basisplatte 2 befestigt, um zu veranlassen, daß die Stoppklinke 12 mit den Verriegelungszähnen 10b in Eingriff kommt, und zwar gegen die elastische Kraft der Feder 22.

Ein automatischer Fokussierabtasthebel 11 ist gleitbar durch zwei Stifte 2h gelagert, welche in der Basisplatte 2 eingebettet sind, um mit den automatische Fokussier-Abtastantriebszähnen 10c in Eingriff zu kommen. Der automatische Fokussierabtasthebel 11 weist einen Ansatz oder Vorsprung 11a auf, der an einem Hebel 20 für eine Leuchtdiode anliegt. Ein Empfangsabschnitt 17 für automatisches Fokussierlicht und ein Sendeabschnitt 18 für automatisches Fokussierlicht sind auf der rückwärtigen Oberfläche der

Objektiv-rTubugsabdeckung 16 befestigt, die an der Basisplatte 2 mit vier Stützen befestigt ist (nur zwei von ihnen sind gezeigt). Der Empfangsabschnitt 17 für das automatische Fokussierlicht weist eine Photodiode auf. Im Sendeabschnitt 20 für das automatische Fokussierlicht ist eine Infrarot-Sendediode 19 mittels einer Welle (nicht dargestellt) durch den Sendediodenhebel 20 getragen bzw. an diesem befestigt. Sein Ende greift gegen den automatischen Fokussierabtasthebelansatz 11a. Ein photometrisches Lichtempfangselement 26 ist an der frontseitigen Oberfläche der Basisplatte 2 befestigt.

Die Wirkungsweise des Gerätes wird nun beschrieben. In Verbindung mit der Auslöseoperation wird -die Ausgangswel-Ie des Impulsmotors 6 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Daher wird der Abtastring 8 mittels des Antriebszahnrades im Uhrzeigersinn gedreht. Während dieses Betriebes wird der Abstandsring 10, dessen Stoppelement 10d mit der Nut 8b in Eingriff steht, im Uhrzeigersinn durch die dehn- oder streckbare Kraft der Feder 21 gedreht. Gleichzeitig wird veranlaßt, daß das Hauptobjektiv 14 längs der optischen Achse bewegt wird, und daß die Infrarot-Sendediode 19 durch den automatischen Fokussierabtasthebel 11 abgetastet wird sowie durch den Sendediodenhebel 20. Das Fokussiersignal des Empfangsabschnittes 17 für das automatische Fakussierlicht, welcher Infrarotstrahlen von der Infrarot-Sendediode 19 empfangen hat, treibt den Elektromagneten 13 an, so daß der letztere 13 das Winkelstück 12b der Stoppklinke 12 anzieht. Folglich kommen die Klinken- oder Verriegelungszähne 10b mit der Stoppklinke 12 in Eingriff. Somit ist die Drehung des Distanzringes 10 beendet.

Ungeachtet des Anhaltens des Distanzringes 10 dreht der

Impulsmotor 6 den Abtasthebel in eine Position, in der letztere nicht den Verschlußantriebshebel 9 berührt und nicht den Distanzring 10 drehen würde bis über den letzten Zahn der Verriegelungszähne 10b hinaus. Sodann stoppt der Motor. Dieses ist ein Fokussier-Verriegelungszustand. Wenn der Auslöseknopf oder -taste weiter heruntergedrückt wird, rotiert der Impulsmotor 6 erneut. Daher gleitet der Verschlußantriebshebel 9 mit Hilfe der Nockenoberfläche 8a des Nockenringes 8 entgegen der Spann- oder Dehnungskraft der Feder 23 und öffnet somit die Verschlußlamellen 4 und 5.

Wenn automatische Belichtungsdaten, die auf das photometrische Lichtempfangselement 26 gelangen, anzeigen, daß die Verschlußbelichtung richtig oder geeignet ist, dreht der Impulsmotor in entgegengesetzter Richtung und die Verschlußlamellen werden durch die Verschlußantriebsfeder 23 geschlossen. Der Impulsmotor 6 wird kontinuierlich in dieser entgegengesetzten Richtung gedreht, so daß dann, wenn die Nut 8b des Nockenringes 8 in Anschlag kommt gegen den Distanzringvorsprung 10b, der Distanzring 10 gedreht wird (mit Energie beaufschlagt), um das Hauptobjektiv 14 in seine Ursprungsposition zurückzubringen. Während dieses Betriebes wird der Magnet 13 gleichzeitig entströmt, wenn der Motor in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird. Als Ergebnis wird der Distanzring 10 in entgegengesetzter Richtung gedreht, während die Stoppklinke 12 in die Position zurückgedreht wird, in der sie gegen das Stoppelement 2j unter der Spannungswirkung der Feder 22 anschlägt. Die Stoppklinke 12 wird in dieser Position still- oder festgehalten. Somit sind alle Komponenten oder Teile in Zustände überführt, die dafür vorgesehen sind, bevor die Auslöseoperation ausgeübt oder veranlaßt

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wird. Wenn natürlich der Impulsmotor 6 in entgegengesetzter Richtung durch Rücküberführung des Auslöseknopfes in den Fokussier-Verriegelungszustand gedreht wird, kann das "Vor-Fokussieren" so ausgeführt werden, wie dies gewünscht ist. Dies kann ausgeführt werden ungeachtet, wo die Objektiv-Tubuseinheit angeordnet ist bzw. sich befindet. Daher kann das technische Konzept der Erfindung für Zoom-Objektivkameras angewendet werden.

In der oben beschriebenen Ausführungsform sind das Lichtsendeelement und das Lichtempfangselement im Objektivtubus vorgesehen. Jedoch kann sogar dann, wenn das Lichtsendeelement im Objektivtubus und das Lichtempfangselement außerhalb des Objektivtubus angeordnet ist, eine automatisehe Fokussierfunktion erhalten werden. Der Grad der Freiheit hinsichtlich des Platzes oder des Designs wird erhöht.

Außerdem wird in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Impulsmotor verwendet. Jedoch kann dieser Impulsmotor ohne weiteres durch einen gewöhnlichen Motor ersetzt werden, der im sogenannten "Analog-Modus" arbeitet.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist erfindungsgemäß in der Kamera vom veränderbaren Brennpunkttyp, die den automatischen Fokussiermechanismus aufweist, indem die Brennweite durch Bewegen der Objektiv-Tubuseinheit geändert wird, und in der das Fokussieren durch Bewegen des Hauptobjektives erreicht wird, der automatische Abtastabschnitt in der Objektiv-Tubuseinheit angeordnet. Die automatische Fokussierabtastoperation, die Objektivantriebsoperation und die Verschlußantriebsoperation werden mit Hilfe des Impulsmotors in der Objektiv-

Tubuseinheit ausgeführt. Daher ist keine Zusammenwirkung mit dem Gehäuse erforderlich. Da außerdem nur ein Impulsmotor für die oben erwähnten Operationen verwendet wird, sind keine komplizierten Mechanismen erforderlich. Somit ist die Kamera zum automatischen Fokussieren mit veränderbarem Brennpunkt wirtschaftlich in der Ausnutzung des Platzes, kostenniedrig in der Herstellung und einfach in der Konstruktion.

Claims

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE WERNER EITLE, DIPL.-INQ. · KLAUS HOFFMANN, DR., D1PL.-1NQ. . WERNER LEHN, DIPL.-ING. KLAUS FDCHSLE, DIPL.-ING. · BERND HANSEN, DR., DIPL.-OHEM. · HANS-A. BRAUNS, DR., DIPL.-CHEM. · KLAUS GDRS, DIPL.-ING. KARL KOHLMANN, DIPL.-ING. . HELGA KOLB1 DR., DIPL.-CHEM. ■ BERNHARD VON FISCHERN, DIPL.-ING. RECHTSANWALT ALEXANDER NETTE Y^- 42 955 q/gt ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA Tokyo / JAPAN Kamera mit veränderbarer Brennweite und automatischer Fokussierung mit einem einzigen Motor PATENTANSPRÜCHE :

1. Automatische Fokussier-Tubusobjektiveinrichtung für die Anbringung an einem Kameragehäuse, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ausrichten einer optischen Achse der Tubuseinrichtung mit der photografischen Achse der Kamera, ein

Hilfsobjektivsystem, welches in der Tubuseinrichtung angeordnet ist und in die und aus der optischen Achse bewegbar ist, um selektiv zumindest zwei Brennweiten für die Tubuseinrichtung zu liefern, ein Hauptobjektivsystem,, welches längs der optischen Achse in der Tubuseinrichtung angeordnet ist, eine erste Einrichtung, welche innerhalb der Tubuseinrichtung vorgesehen ist, um zumindest einen Teil des Hauptobjektivsystems längs der optischen Achse zum Fokussieren des Hauptobjektivsystems zu bewegen, und, wenn das Hilfsobjektivsystem in der optischen Achse angeordnet ist, das Hilfsobjektivsystem zu bewegen, ein automatischer Fokussiermechanismus, welcher innerhalb der Tubuseinrichtung angeordnet ist, um die erste Einrichtung zu steuern und die einen mechanischen Abtastmechanismus aufweist, einen Verschlußmechanismus, welcher inner-

BAD

POSTFACH 81O4 2O ■ ARABELLASTRASSE 4/ViIl · 8OOO MÖNCHEN 81 TELEFON: COS93 911Oe6-B9 · TELEX: 529619 CPATHE} · TELEFAX: 0B9/918356 CGR Il + i:'1 · TELETEX: Θ97241 CPATHEJ

halb der Tubuseinrichtung angeordnet ist, um das Passieren des Lichtes längs der optischen Achse zu steuern, einen Motor, welcher innerhalb der Tubuseinrichtung angeordnet ist, eine zweite Einrichtung, welche gänzlich innerhalb der Tubuseinrichtung angeordnet ist und mechanisch allein durch den Motor angetrieben wird, um eine einzige mechanische Kraft vom Motor auf die erste Einrichtung, den mechanischen Abtastmechanismus und den Verschlußmechanismus zu schaffen.

2. Tubuseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Einrichtung eine zylindrische Verzahnung bzw. zylindrisches Getriebe aufweist, die rund um die optisehe Achse vorgesehen ist und eine Nockenfrontseite aufweist und außerdem einen Nockenhebel enthält, der die Nockenfrontseite mit dem Verschlußmechanismus koppelt.

3. Tubuseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die zylindrische Verzahnung bzw. das zylindrische Getriebe eine Umfangsnut mit zwei Enden aufweist, gekennzeichnet durch eine Nockenoberfläche, welche rund um die optische Achse angeordnet ist und parallel zur optischen Achse veränderbar ist, wobei mindestens ein Teil des Hauptobjektivsystems mit der Nockenoberflache in Eingriff gelangt, und ein zylindrisches Teil, welches rund um die optische Achse drehbar angeordnet ist und drehbar mit mindestens

₃q einem Teil des Hauptobjektivsystems gekoppelt ist, wobei das zylindrische Teil einen Vorsprung aufweist, der längs und innerhalb des Umfangsschlitzes der zylindrischen Verzahnung bzw. des zylindrischen Getrie-

bes bewegbar ist, wobei der Abtastmechanismus fest mit dem zylindrischen Glied gekoppelt ist.

. Tubuseinrichtung nach Anspruch 3 , gekennzeichnet durch eine Stopeinrichtung zum mechanischen Stoppen der Drehung des zylindrischen Gliedes, eine Federeinrichtung zum Vorspannen der Stopeinrichtung, um die Drehung des zylindrischen Gliedes zu stoppen, und durch eine Einrichtung, um der Vorspannung durch die Federeinwirkung entgegen zu wirken.

. Tubuseinrichtung nach Anspruch .4 , dadurch gekennzeichnet, daß der automatische Fokussiermechanismus außerdem ein Lichtsendeelement und ein Lichtempfangselement aufweist, welche innerhalb der Tubuseinrichtung angeordnet sind und eine Einrichtung zum Steuern des Betriebs des Lichtsende- und Lichtempfangselements und der Gegen-Wirkungseinrichtung aufweist.

. Tubuseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der automatische Fokussiermechanismus außerdem ein Lichtsendeelement aufweist, welches innerhalb der Tubuseinrichtung angeordnet ist.