DE3725464A1 - Linsenantriebsmechanismus fuer einen kamera-linsenaufbau - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kamera- Linsenaufbau, insbesondere auf einen Kamera-Linsenaufbau, der eine Antriebsmotor-Anordnung in sich aufweist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst eine typische Konstruktion eines Kamera-Linsenaufbaus und eines Linsenantriebsmechanismus nach dem Stand der Technik anhand von Fig. 1 erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht, aus der ein Kamera-Lin­ senaufbau und ein Linsen-Antriebsmechanismus gemäß dem Stand der Technik hervorgehen.

Fig. 1 zeigt einen Kamera-Linsenaufbau zur Verwendung in Video-Kameras oder dergl., welche mit einem sog. Autofokus- System ausgestattet sind, das einen Permanentmagnet- (PM-) Schrittmotor enthält. Dieses System wurde beispielsweise in der (ungeprüften) Japanischen Patentanmeldungs-Druckschrift (Tokkai) Showa 60-151606, veröffentlicht am 9. August 1985, offenbart. Wie gezeigt, enthält diese Anordnung einen be­ wegbaren vorderen Linsenrohrabschnitt 1, einen feststehenden Linsenrohrabschnitt 2 und einen inneren Rotor-Linsenan­ triebs-Pm-Schrittmotor 3, der dazwischen ausgebildet ist. Der vordere Linsenrohrabschnitt 1 enthält in dieser Anord­ nung innere und äußere, koaxiale und sich axial erstreckende und konzentrisch angeordnete zylindrische Teile 1 a u. 1 b. Das äußere zylindrische Teil 1 a ist vorgesehen, um eine manuelle Fokussierung ("Manipulation") eines Linsenaufbaus 8 a zu gestatten, während das innere Teil 1 b mit einem Ro­ tormagneten 4 auf seinem äußeren Umfang versehen ist. Dieser Magnet oder Rotormagnet 4 und das innere Teil 1 b bilden den Rotor des Schrittmotors 3. Der feststehende Linsenrohrab­ schnitt enthält außerdem innere und äußere sich koaxial erstreckende und konzentrisch angeordnete Abschnitte 2 a u. 2 b. Die inneren Teile 1 b u. 2 b sind wirksam miteinander durch schneckenartige Verzahnungen 5, die zwischen diesen ausgebildet sind, verbunden. Der äußere Abschnitt 2 b des feststehenden Linsenrohrabschnitts 2 trägt zwei axial ange­ ordnete Spulen 6, 6, die einen Teil eines vielpoligen Joch­ teils 7 des Schrittmotors 3 bilden. Wenn der Schrittmotor 3 erregt wird, bewirkt die Drehung des Rotors (1 b, 4), daß sich eine Fokussierungslinse 8 längs ihrer Fokusachse be­ wegt.

Diese bekannte Anordnung weist Nachteile dahingehend auf, daß es notwendig ist, einen Abstand zwischen dem Rotor und dem Jochteil 7 sowie zwischen dem inneren Umfang des äußeren Teils 1 a und dem äußeren Umfang des Teils 1 b vorzusehen, um die erforderliche gegenseitige Drehung zwischen diesen Ele­ menten zu ermöglichen. Dies bewirkt im Zusammenhang mit dem Anordnen des Rotormagneten 4 auf dem äußeren Umfang des inneren Teils 1 b ein Vergrößern des Durchmessers des Joch­ teils 7, was wiederum den Durchmesser der Einheit insgesamt vergrößert. Desweiteren wird aufgrund des Vorsehens der schneckenartigen Verzahnungen 5 zwischen dem inneren Umfang des inneren Teils 1 b und dem äußeren Umfang des inneren Abschnitts 2 b die Länge des bewegbaren ersten Linsenrohrab­ schnitts 1 unerwünscht erhöht.

Zusätzlich zu diesen Problemen bewirkt das Vorsehen des Rotormagneten 4 in der gezeigten Position, daß dessen Durch­ messer kleiner als derjenige des Jochteils 7 ist und daher der Maximalbetrag des Drehmoments, das ausgeübt werden kann, um den vorderen Linsenrohrabschnitt 1 zu drehen und dadurch die Fokussierungslinse 8 zu bewegen, verringert wird. Darüber hinaus ist der Rotormagnet 4 aus einem kautschukar­ tigen magnetischen Material hergestellt, und aufgrund der elastischen Eigenschaften dieses Materials ist es schwierig, sicherzustellen, daß dieses Element genau an seinem Ort gehalten wird, wodurch die Produktionseffizienz verringert werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linsenantriebsmotor-Anordnung zu schaffen, die es ermög­ licht, einen reduzierten Durchmesser und eine reduzierte Länge der Anordnung verglichen mit der Anordnung gemäß dem zuvor beschriebenen Stand der Technik zu erreichen, die ein verbessertes Drehmomenterzeugungs-Verhalten aufweist und leicht zu fertigen ist.

Die zuvor genannte Aufgabe wird durch eine Linsen/Motor-An­ ordnung gelöst, bei der die Spulen eines Schrittmotors auf dem äußeren Umfang eines abgestuften Abschnitts eines sta­ tionären Rohrabschnitts des Linsenaufbaus in einer Weise angeordnet sind, daß ein Statorjoch gebildet wird. Die in­ nere Oberfläche des abgestuften Abschnitts ist mit schneckenartigen Zähnen versehen, die mit korrespondierenden Zähnen, welche auf dem äußeren Umfang des drehbaren vorderen Rohrabschnitts des Linsenaufbaus ausgebildet sind, zusam­ menwirken. Der Rotormagnet ist auf dem inneren Umfang eines sich nach hinten erstreckenden flanschähnlichen Abschnitts befestigt, welcher das Statorjoch umschließt.

Im einzelnen weist die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Aufbau eines Linsenantriebsmechanismus auf, der einen zylindrischen Spulenträger, wobei dieser zylin­ drische Spulenträger Statorwicklungen trägt, die auf einer äußeren Umfangsoberfläche desselben angeordnet sind, einen Linsenhalter, wobei der Linsenhalter wirksam derart mit dem zylindrischen Spulenträger verbunden ist, daß er in bezug auf letzteren drehbar ist, und einen ringförmigen Rotorma­ gneten, welcher ringförmige Rotormagnet auf dem Linsenhalter in einer Weise angeordnet ist, daß er an die äußere Ober­ fläche der Statorwicklungen grenzt, enthält.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei die Er­ findung jedoch nicht auf dieses bevorzugte Ausführungsbei­ spiel beschränkt ist.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Anordnung gemäß dem Stand der Technik, wie sie zuvor beschrieben wurde.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung.

Fig. 2 zeigt, wie bereits erläutert, ein bevorzugtes Aus­ führungsbeispiel für einen Kamera-Linsenaufbau und einen Linsenantriebsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung. Ähnlich wie beim Stand der Technik, wie er zuvor beschrieben wurde, enthält diese Anordnung einen bewegbaren vorderen Linsenrohrabschnitt 1, der koaxial in einem feststehenden Linsenrohrabschnitt 2 angeordnet ist. In dieser Anordnung ist der feststehenden Linsenrohrabschnitt 2 mit nur einem zylindrischen Ansatz oder einem Abschnitt 2 b versehen. Die­ ser Abschnitt bildet den Statorjochabschnitt des Autofokus- PM-Schrittmotors 3 und ist vorgesehen, um ein Vielpol-Joch­ teil 7 zu tragen, das axial angeordnete Spulen 6, 6 auf seinem äußeren Umfang aufweist. Der innere Umfang des Ab­ schnitts 2 b ist mit zumindest einem schneckenartigen Zahn 5 ausgebildet, der mit einem korrespondierenden Zahn zusam­ menwirkt, welcher auf dem inneren Umfang eines inneren, sich axial erstreckenden Teils 1 b des vorderen Linsenrohrab­ schnitts 1, in den eine Fokussierungslinse 8 eingesetzt ist, ausgebildet ist. Auf dem inneren Umfang eines äußeren, sich axial erstreckenden Teils 1 a ist ein Rotormagnet 4 derart angeordnet, daß er an den äußeren Umfang des Vielpol-Joch­ teils 7 grenzt. Es ist ersichtlich, daß nur ein einziger Abstand notwendig ist, nämlich der Abstand zwischen dem inneren Umfang des Rotormagneten 4 und dem äußeren Umfang des Jochteils 7. Dies ermöglicht, daß der Durchmesser des vorderen Abschnitts im Vergleich mit dem betreffenden gemäß dem Stand der Technik, der in Fig. 1 gezeigt ist, verringert werden kann. Desweiteren ist es mit dieser Anordnung mög­ lich, den schneckenartigen Zahn auf der inneren Oberfläche des Teils 1 b in einer Weise auszubilden, daß er nahe dem vorderen Ende des ersten Linsenrohrabschnitts 1 endet, was eine Verringerung der Länge desselben gestattet. Darüber hinaus vergrößert die Anordnung des Statormagneten 4 in der gezeigten Position (nämlich in einer Außenrotor-Anordnung) den Durchmesser desselben und ermöglicht dadurch die Erzeu­ gung eines höheren Drehmoments. Außerdem ist die Einheit leichter zusammenzubauen.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel enthält desweiteren einen sog. Zoom-Linsen- ("Gummilinsen"-) Antriebsaufbau. Dieser Aufbau enthält einen Innenrotor-Permantentmagnet-Schrittmo­ tor 10. Dieser Motor enthält zwei axial angeordnete Spulen 11, 11, die einen Teil eines Vielpoljochs 12 bilden, welches in Kombination mit dem Teil des Linsenrohrabschnitts 2, auf dem es angeordnet ist, den Stator des Schrittmotors 10 bil­ det. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet ein Rotorjoch, das drehbar in der gezeigten Position durch nicht gezeigte Mit­ tel angebracht ist. Dieses Rotorjoch 13 enthält einen Ro­ tormagneten 14, der daran befestigt ist. Der Magnet in die­ sem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls aus demselben kaut­ schukartigen magnetischen Material wie der Rotormagnet 4 des Autofokus-Schrittmotors 3 hergestellt. Die Elemente 13 u. 14 bilden den Rotor des Schrittmotors 10.

Das zuvor genannte Rotorjoch 13 enthält integrale Nocken 13 a, 13 b. Diese Elemente arbeiten mit Nockenfolgern zusam­ men, die wirksam mit Variator- und Kompensatorlinsen (nicht gezeigt) verbunden sind. über einen Stift 16 ist ein drehbar montiertes sog. Zoom-Glied 15 mit dem Rotorjoch 13 verbun­ den. An dem Außenende des Sitfts 16 ist ein Knopf 17 ange­ bracht, um ein manuelles Grobeinstellen zu ermöglichen.

An der Basis des zweiten Linsenrohrabschnitts 2 ist ein sog. Iris-Mechanismus oder Abblend-Mechanismus (nicht gezeigt) angeordnet. Der zweite Linsenrohrabschnitt ist mittels eines Flanschteils 18 an einem Hauptrohrabschnitt 19 befestigt, in welchem ein Hauptlinsenaufbau (nicht gezeigt) angeordnet ist.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, schafft die vorlie­ gende Erfindung eine Linsen-Antriebsmotoranordnung, die es ermöglicht, daß die zusammengesetzte Einheit in Durchmesser und Länge verglichen mit dem zuvor beschriebenen Stand der Technik durch Anordnung des Statorjochs auf dem äußeren Umfang des vorderen Rohrabschnitts und Anordnung des Rotor­ magneten auf dem Linsenhalter in einer Weise, daß er an die äußere Oberfläche der Statorwicklung grenzt, verkleinert ist. Desweiteren weist der Kameralinsenaufbau und der der Linsenantriebsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung verbesserte Drehmomenterzeugungs-Eigenschaften durch Vorse­ hen eines größeren Durchmessers für den Rotormagneten auf. Zusätzlich kann, wie aus dem zuvor Ausgeführten ersichtlich, da der Rotormagnet innerhalb eines Fokusrings, der durch das zylindrische Teil 1 a des bewegbaren vorderen Linsenrohrab­ schnitts gebildet wird, in einer Weise untergebracht werden kann, daß sich das vordere Ende des schneckenartigen Zahns mit dem inneren zylindrischen Teil 1 b des bewegbaren vor­ deren Linsenrohrabschnitts überlappt, die axiale Länge des bewegbaren vorderen Linsenrohrabschnitts wesentlich redu­ ziert werden.

Während die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels zum Zwecke eines besseren Verständnis­ ses der Erfindung beschrieben und offenbart wurde, ist er­ sichtlich, daß die Erfindung in zahlreichen anderen Ausfüh­ rungsformen verwirklicht werden kann, ohne daß dazu der allgemeine Erfindungsgedanke oder der Schutzumfang für die vorliegende Erfindung, wie er durch die Ansprüche bestimmt ist, verlassen werden müßte.

Die vorliegende Erfindung ist, obwohl sie anhand eines be­ vorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, das auf eine Video-Kamera gerichtet ist, selbstverständlich auch auf eine Festbildkamera oder dergl. anwendbar.

Claims (6)

1. Linsenantriebsmechanismus, gekennzeichnet durch

• - einen zylindrischen Spulenträger, der Statorwicklungs- Spulen (6, 6) trägt, die auf einer äußeren Umfangsfläche des Spulenträgers angeordnet sind,
• - einen Linsenhalter, der derart wirksam mit dem zylin­ drischen Spulenträger verbunden ist, daß er in bezug auf diesen verdrehbar ist, und
• - einen ringförmigen Rotormagneten (4), der in einer Weise auf dem Linsenhalter angeordnet ist, daß er an die äußere Oberfläche der Statorwicklungen-Spulen (6, 6) an­ grenzt.

2. Linsenantriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die wirksame Verbindung zwischen dem zylindrischen Spulenträger und dem Linsen­ halter mittels schneckenartiger Verzahnungen hergestellt ist.

3. Linsenantriebsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Statorwicklungen-Spulen (6, 6) aus einem Paar von rinförmigen Wicklungen beste­ hen, die in axialer Richtung des zylindrischen Spulen­ trägers angeordnet sind.

4. Linsenantriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Linsenhalter einen er­ sten und einen zweiten zylindrischen Abschnitt aufweist, welche Abschnitte konzentrisch angeordnet sind, wobei die Statorwicklungs-Spulen (6, 6) zwischen diesen Abschnitten positioniert sind.

5. Linsenantriebsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste zylindrische Abschnitt radial auswärts von dem zweiten zylindrischen Abschnitt angeordnet ist, daß die schneckenartige Ver­ zahnung teilweise auf der äußeren Oberfläche des zweiten zylindrischen Abschnitts und auf der inneren Oberfläche des zylindrischen Spulenträgers ausgebildet ist und daß der ringförmige Rotormagnet (4) auf der inneren Ober­ fläche des ersten zylindrischen Abschnitts angeordnet ist.

6. Linsenantriebsmechanismus nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zylindrische Spulen­ träger erste schneckenartige Zähne auf seiner inneren Oberfläche aufweist und daß der Linsenhalter zweite schneckenartige Zähne auf seiner äußeren Oberfläche auf­ weist, wobei die ersten und die zweiten schneckenartigen Zähne zusammenwirken, um die wirksame Verbindung zwischen dem zylindrischen Spulenträger und dem Linsenhalter zu schaffen.