DE3922817C2 - Nockenring für einen Objektivtubus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenring für einen Objektivtubus nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem Varioobjektiv wird überlicherweise ein Objektivtubus vorgesehen, der mit einem Nockenring aus­ gerüstet ist. Der Nockenring hat z.B. zwei Führungsbah­ nen, in denen Führungsstifte vorderer und hinterer be­ weglicher Linsengruppen geführt sind, so daß diese bei Drehen des Nockenrings entsprechend den Profilen der Nockenbahnen bewegt werden, um die Brennweite des Varioobjektivs zu ändern.

Wird der Nockenring mit einem elektrischen Antrieb be­ wegt, so muß an seinem Außenumfang eine Zahnung vorhan­ den sein. Hierzu ist bei einem bekannten Objektivtubus ein separater Zahnring außen am Nockenring befestigt. Die Führungsbahnen sind üblicherweise als Ringöffnungen ausgeführt, über die der Zahnring geschoben ist. Es ist deshalb praktisch unmöglich, den Nockenring mit dem Zahnring einstückig auszuführen.

Es wurde auch bereits ein Varioobjektiv mit einem Nockenring vorgeschlagen, der bei seiner Drehung in Richtung der optischen Achse bewegt wird, um die erfor­ derliche Objektivlänge zu verringern (JP 01-30 6808 A1). Der Nockenring ist an seinem Außenumfang mit einem Aus­ sengewinde versehen, das als Drehführung dient und in das ein stationäres Innengewinde eingreift. Das Außen­ gewinde ist auf einem Gewindering vorgesehen, der ein vom Nockenring getrenntes separates Element ist wie auch der Zahnring bei dem oben beschriebenen Objektivtubus. Der Gewindering muß auf dem Nockenring befestigt werden. Es ist auch eine Zahnung zum Drehen des Nockenrings an dem Gewindering erforderlich.

Aus der DE 32 36 562 A1 ist ein Nockenring bekannt, der an seiner inneren Mantelfläche eine Führungsbahn mit einem an der Außenseite des Nockenrings geschlossenen Boden hat. Auf der Außenseite des Nockenrings ist ein Betätigungselement zum Drehen des Nockenrings vorgesehen. Die Betätigung erfolgt manuell. Der Nockenring weist ferner eine Zahnung (oder Riffelung) zum Einleiten einer Drehbewegung auf, die einstückig angeformt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Nockenring anzugeben, der auf einfache Weise in ein motorbetriebenes Antriebssystem einbezogen werden kann und der kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung ist an der Außenseite des Nockenrings eine Zahnung und/oder eine Drehführung vorgesehen, in die elektrische Antriebselemente eines Motors eingreifen können. Auf diese Weise können der Nockenring und die mit ihm verbundenen mechanischen Vorrichtungen zum Verstellen eines Objektivs in Automatisierungseinrichtungen einbezogen werden, so daß die Objektivverstellung automatisch durchgeführt werden kann. Durch die einstückige Ausführung des Nockenrings mit der Zahnung bzw. der Drehführung wird erreicht, daß die gesamte Herstellung des Nockenrings vereinfacht wird und die Herstellungskosten klein bleiben.

Eine praktische Realisierung der Erfindung besteht in einen Objektivtubus mit einem drehbaren Nockenring mit mindestens einer Führungsbahn, die mindestens teilweise die Form einer inneren Führungsbahn mit geschlossenem Boden an der Außenseite des Nockenrings hat. Der Nockenring ist an seinem Außenumfang einstückig mit einer Zahnung und/oder einem Gewinde als Drehführung versehen. Die sehr weit entwickelten modernen Metallbearbeitungsver­ fahren machen es möglich, die inneren Führungsbahnen und die Zahnung und/oder Drehführung einstückig mit dem Nockenring zu fertigen. Wenn dieser aus Kunststoff be­ steht, so kann das integrale Anformen noch leichter realisiert werden. Als Drehführung kann nicht nur das oben beschriebene Gewinde dienen, sondern auch ein Nocken.

Die Führungsbahn kann gerade oder gekrümmt sein. Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft auf gekrümmte Führungsbahnen anwenden.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenrings nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Nockenring und die Zahnung (und/oder die Drehführung) aus einem Kunststoff einstückig geformt werden und daß anschließend die Führungsbahn eingeschnitten bzw. eingefräst wird.

Theoretisch können die Zahnung und/oder die Drehführung auch nach dem Formen des Nockenrings eingebracht wer­ den. Es hat sich jedoch gezeigt, daß beide Elemente mit der erforderlichen Genauigkeit auch beim Formen des Nockenrings ausgebildet werden können.

Theoretisch ist es auch möglich, die Führungsbahnen gleichzeitig mit dem Nockenring zu formen, wenn geeig­ nete geteilte Formen verwendet werden. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß die Führungsbahn, die eine Bewe­ gungslinie der Linsengruppe bestimmt, normalerweise nichtlinear ist. Deshalb muß sie dann genauer gefertigt sein, als für eine geradlinige Bewegung. Ferner ver­ läuft die Führungsbahn besonders bei Fertigung mit ge­ teilten Formen von einem Formteil zum anderen. Es ist aber sehr schwierig, einen solchen Übergang ohne Stör­ stelle zu formen.

Die Erfindung vereinigt geringere Herstellkosten mit hoher Genauigkeit und erfüllt deshalb zwei einander entgegengerichtete Forderungen. Die geringeren Kosten beruhen auf dem Grundsatz, daß die Zahnung (und/oder die Drehführung) durch Formen realisiert werden kann, da diese Elemente keine sehr hohe Genauigkeit benöti­ gen. Andererseits kann die hohe Genauigkeit der Füh­ rungsbahnen dadurch realisiert werden, daß sie erst nach dem Formen des Nockenrings eingeschnitten wird.

Alternativ ist es auch möglich, die Führungsbahn in zwei Schritten zu fertigen, wobei der erste Schritt ein Formvorgang und der zweite Schritt ein Schneiden bzw. Fräsen ist. Im folgenden soll unter "Schneiden" der Führungsbahn auch eine solche Endbearbeitung verstanden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in einem schematischen Schnitt die Herstellschritte eines Nockenrings nach der Erfindung,

Fig. 2 einen anderen Herstellschritt des Nockenrings nach der Erfindung,

Fig. 3 den Schnitt der oberen Hälfte eines Objektivtubus mit einem Nockenring nach der Erfindung,

Fig. 4 die Abwicklung eines Nockenrings nach der Erfindung und

Fig. 5-7 Schnittdarstellungen der oberen Hälf­ te eines Objektivtubus mit einem Nockenring nach Fig. 4 für eine Ru­ hestellung, eine Weitwinkel- Grenzstellung und eine Tele- Grenzstellung.

Fig. 1 zeigt die Herstellung eines Nockenrings, wie sie die Erfindung vorsieht. Eine Spritzgußform AA für Kunststoff hat einen ringförmigen Raum A1 entsprechend einem Nockenring und einen Zahnungsraum A2, der an einem Teil des Außenumfangs des ringförmigen Raums A1 angeordnet und mit diesem verbunden ist. Die Spritzguß­ form AA ist einstückig dargestellt, in der Praxis ist es jedoch eine geteilte Form. Die Spritzgußform AA ist mit einer Einspritzöffnung (nicht dargestellt) verse­ hen, durch die hindurch ein geschmolzener Kunststoff in den Ringraum A1 eingeführt wird.

Gemäß der Erfindung wird eine Kunststoffschmelze in den Ringraum A1 und den Zahnungsraum A2 der Spritzguß­ form AA eingespritzt, um den gesamten Nockenring 1 und die Zahnung 1c zu formen, die auf einem Teil des Außen­ umfangs des Nockenrings 1 vorzusehen ist. Danach wird der Nockenring aus der Spritzgußform AA entnommen und mit einem Fräswerkzeug BB bearbeitet, um innere Führungsbahnen 1a und 1b am Innenumfang des Nockenrings 1 auszubilden. Die inneren Führungsbahnen 1a und 1b haben geschlossene Böden und sind nach innen hin offen. Die inneren Führungsbahnen 1a und 1b können leicht mit einem an sich bekannten Fräsverfahren eingebracht werden.

Mit dem vorstehend beschriebenen Herstellungsgang kön­ nen die Herstellkosten verringert werden, weil der Nockenring 1 und die Zahnung 1c einstückig geformt werden. Es ist zu bemerken, daß die nach dem Spritzguß­ verfahren hergestellte Zahnung eine in der Praxis aus­ reichende Genauigkeit hat. Die inneren Führungsbahnen, die eine höhere Genauigkeit erfordern als die Zahnung, können durch die Fräsbearbeitung genau ausgebildet wer­ den.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem am Au­ ßenumfang des Nockenrings 1A durch Spritzgußherstellung ein Gewinde oder eine Schraubenbahn HH ausgebildet wird. Der Nockenring 1A hat eine innere Führungsbahn 1a an seiner Innenfläche. Die Führungsbahn 1a kann ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt durch eine Fräsbearbeitung realisiert werden. Es ist aber auch möglich, die innere Führungsbahn 1a in zwei Schritten einzubringen. Dann wird zunächst eine primäre innere Führungsbahn 1a′ bei der Spritzgußherstellung eingebracht, wonach eine sekundäre (endbearbeitete) innere Führungs­ bahn 1a durch Schneiden bzw. Fräsen ausgebildet wird. Eine solche Mehrschrittherstellung der inneren Füh­ rungsbahn trägt zu einem geringeren Verbrauch an Kunst­ stoff und zu einer längeren Lebensdauer des Werkzeugs BB bei, da eine geringere Materialmenge aus dem Nockenring entfernt werden muß.

Für den Nockenring 1 kann ein Kunstharzmaterial mit guten Spritzgußeigenschaften und guter Be­ arbeitbarkeit (Fräsbarkeit) verwendet werden, wie bei­ spielsweise Polycarbonat, Polyphenylensulfid oder Polyphenylenoxid.

Vorzugsweise werden dem Kunstharzmaterial als Schmiermittel Fluor oder Koh­ lenstoff beigefügt. Als Verstär­ kung sind Glasfasern oder Kohlenstoff günstig. Der zu­ sätzliche Kohlenstoff trägt auch zu hochgenauen Abmes­ sungen bei, die über eine lange Zeit beibehalten werden.

Fig. 3 zeigt einen Objektivtubus, in den der Nockenring 1 nach Fig. 1 eingesetzt ist. Der Nockenring 1 ist zwischen einer vorderen Montageplatte 2 und einer hinteren Montageplatte 3 drehbar gelagert. Die beiden Platten 2 und 3 sind durch einen Führungstab 4 miteinander verbunden, der parallel zur optischen Achse des Objektivs angeordnet ist. Eine vordere Lin­ sengruppe 5 und eine hintere Linsengruppe 6 sind auf dem Führungsstab 4 verschiebbar.

In den inneren Führungsbahnen 1a und 1b des Nockenrings 1 sind Führungstifte 5a und 5b der vorderen Linsengrup­ pe 5 bzw. der hinteren Linsengruppe 6 angeordnet. In die Zahnung 1c greift ein Ritzel 7 ein, das durch einen Motor 9 gedreht wird. Dieser wird wiederum von einer Variosteuerschaltung 8 gesteuert, so daß er den Nockenring 1 dreht und die vordere Linsengruppe 5 sowie die hintere Linsengruppe 6 in Richtung der optischen Achse verschiebt. Diese Bewegungen entsprechen dem Verlauf der Führungsbahnen 1a bzw. 1b. Auf diese Weise wird die Brennweite des Varioobjektivs verändert.

Wie bereits ausgeführt, sind die am Nockenring 1 vorge­ sehenen Führungsbahnen 1a und 1b nach innen offen und haben geschlossene Böden. Die Zahnung 1c ist am Außen­ umfang des Nockenrings 1 einstückig vorgesehen. Dadurch ergibt sich eine geringere Zahl an Einzelteilen für den Objektivtubus und eine einfachere Montage.

In Fig. 3 ist strichpunktiert am Außenumfang des Nockenrings 1 ein Nockenvorsprung 10 als Drehführungs­ element angedeutet. Der Nockenvorsprung 10 greift in eine nicht dargestellte stationäre Aussparung ein, so daß der Nockenring 1 beim Drehen in Richtung der opti­ schen Achse verschoben wird.

In Fig. 4 ist ein Beispiel eines Nockenrings 22 ge­ zeigt, der an seiner Außenfläche mit einem Gewinde 22a und einer Zahnung bzw. einer Schraubenbahn 22b versehen ist. An seiner Innenfläche hat er Führungsbahnen, die teilweise als innere Führungsbahnen 22c und 22d mit ge­ schlossenen Böden und teilweise als Öffnungen 22c′ und 22d′ ausgeführt sind. Die inneren Führungsbahnen 22c und 22d mit geschlossenen Außenteilen (Böden) liegen im Bereich der Zahnung 22b und des Gewindes 22a, während die als Öffnung ausgeführten Führungsbahnen 22c′ und 22d′ im restlichen Bereich des Nockenrings liegen, in den sich das Gewinde 22a und die Zahnung 22b nicht erstrecken. Jede Füh­ rungsbahn hat somit ein nichtlineares Profil.

Der Nockenring 22 wird hergestellt wie in Verbindung mit Fig. 1 bzw. Fig. 2 beschrieben ist.

In Fig. 5 bis 7 ist ein Varioobjektivtubus darge­ stellt, in den der Nockenring 22 nach Fig. 4 eingebaut ist.

Die Grundkonstruktion des Objektivtubus ist ähnlich be­ reits in der JP 01-30 6808 A beschrieben, mit dem Un­ terschied, daß im vorliegenden Fall der Nockenring 22, das Gewinde 22a und die Zahnung 22b einstückig ausge­ führt sind. Die Konstruktion und die Arbeitsweise des Objektivtubus wird im folgenden erläutert.

Das Kameragehäuse 11 einer Kamera mit Zentralverschluß ist mit einem stationären Tubus 12 versehen. Das Kame­ ragehäuse 11 hat eine Außenschiene 13 und eine Innen­ schiene 14, die als Filmführung dienen.

Ein äußerer Gewindekörper 18, der an seinem Innenumfang mit einer Gewindezahnung versehen ist, ist am stationären Tubus 12 mit einer Schraube 19 befestigt. Der Nockenring 22 nach Fig. 4 ist innerhalb des Gewin­ dekörpers 18 angeordnet. Er bildet ein inneres Gewin­ de 22a, mit dem der äußere Gewindekörper 18 in Eingriff ist. Eine Zahnung 22b ist vorgesehen, die densel­ ben Neigungswinkel wie die Gewindegänge des Gewindes 22a hat. Die Zahnung 22b ist mit einen Ritzel 7 der in Fig. 3 gezeigten Art gekoppelt, so daß durch dessen Vor- und Rückwärtsdrehung eine entsprechende Drehung des Nockenrings 22 hervorgerufen wird. Der Nockenring 22 bewegt sich dabei in Richtung der opti­ schen Achse entsprechend der Führung an dem Gewinde 22a. Die Neigung der Zahnung 22b ermöglicht die Be­ wegung der Nockenrings 22 in axialer Richtung.

Im Nockenring 22 ist ein Linsenführungsring 24 ange­ ordnet, an dessen hinterem Ende eine Führungsplatte 26 mit einer Einstellschraube 25 befestigt ist. Die Füh­ rungsplatte 26 sitzt in einer eine geradlinige Bewegung ermöglichenden Führungsbahn 27 an der Innenfläche des stationären Tubus 12. Ein Innenflansch 29 am hinteren Ende des Nockenrings 22 sitzt in einer Ringnut 28, die zwischen der Führungsplatte 26 und dem hinteren Ende des Führungsrings 24 ausgebildet ist. Die Drehbewegung des Führungsrings 24 wird somit durch die Führungsbahn 27 verhindert, jedoch kann der Führungsring 24 mit dem Nockenring 22 in Richtung der optischen Achse bewegt werden. Der Nockenring 22 ist relativ zum Führungsring 24 drehbar.

Die vordere und die hintere Linsengruppe 15 und 16 sind an einem vorderen Halter 30 bzw. einem hinteren Halter 31 befestigt. Der vordere Halter 30 wird mit einem Ge­ windering 33 gehalten, der an einem Verschlußblock 32 befestigt ist. Der Verschlußblock 32 ist an einem vor­ deren beweglichen Linsengruppenhalter 34 befestigt, der an seinem Außenumfang mit mehreren Führungsstiften 35 versehen ist. Der hintere Halter 31 ist gleichfalls an seinem Außenumfang mit mehreren Führungsstiften 36 ver­ sehen. Obwohl die Führungsstifte 35 und 36 in Fig. 5 und 7 einander überlappend dargestellt sind, befinden sie sich tatsächlich an unterschiedlichen Stellen.

Der Verschlußblock 32 dreht einen Antriebsstift 32a um einen Winkel, der einer Objektentfernung entspricht, die mit einer Meßvorrichtung festgestellt wird. Dadurch wird der vordere Halter 30, der mit dem Antriebsstift 32a verbunden ist, entsprechend der Gewindeführung in Richtung der optischen Achse bewegt, wodurch die Scharfeinstellung erfolgt. Der Verschlußblock 32 betätigt auch Verschlußlamellen 32b entsprechend einem Helligkeitssignal, das von dem aufzunehmenden Objekt abgeleitet ist.

Es sind ferner zylindrische Objektivabdeckungen 38 und 39 vorgesehen, die mit dem vorderen beweglichen Linsengruppenhalter 34 verbunden sind. Ein dekorativer Ring steht von einer Gehäuseschale 11a des Kameragehäu­ ses 11 ab und bedeckt den Außenumfang des Führungsringes 24 und des Nockenrings 22.

Die Führungsstifte 35 und 36 sind in die Führungsbahnen 22c′ und 22d′ eingesetzt, die sich in Bereichen befin­ den, in denen weder das Gewinde 22a noch die Zahnung 22b vorgesehen sind.

Der Führungsring 24 ist mit linearen Linsenführungsbah­ nen 43 und 44 entsprechend den vorderen Führungsbahnen 22c und den hinteren Führungsbahnen 22d versehen. Die Führungsstifte 35 sind in die linearen Linsenführungs­ bahnen 43 und die vorderen Führungsbahnen 22c einge­ setzt. Die Führungsstifte 36 sind in die linearen Lin­ senführungsbahnen 44 und die hinteren Führungsbahnen 22d eingesetzt.

Die Profile der vorderen Führungsbahnen 22c und der linearen Linsenführungsbahnen 43 sowie die Profile der hinteren Führungsbahnen 22d und der Linsenführungsbah­ nen 44 sind so ausgeführt, daß die beweglichen Linsen­ gruppen 15 und 16 durch die axialen Bewegungen des Nockenrings 22 und des Linsenführungsrings 24 längs vorbestimmter Wege in Richtung der optischen Achse bewegt werden, was wiederum durch die Drehung des Nockenrings 22 bzw. die relative Drehung des Nockenrings 22 sowie des Füh­ rungsrings 24 bewirkt wird. In den vorderen Führungsbahnen 22c und den hinteren Führungsbahnen 22d, die in Fig. 4 gezeigt sind, sind die Abschnitte l₁, l₂, l₃ ein Varioabschnitt, ein Makro- Übergangsabschnitt, verbunden mit der Tele- Grenzstellung des Varioabschnitts l₁, und ein Anpas­ sungsabschnitt, der mit der Weitwinkel-Grenzstellung des Varioabschnitts l₁ verbunden ist.

Wenn der Nockenring 22 über die Zahnung 22b in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht wird, so bewegt er sich in Richtung der optischen Achse entsprechend der Führung des Gewindes 22a, da der äußere Ge­ windekörper 18, der in das Gewinde 22a eingreift, unbeweglich ist. Der Führungsring 24 bewegt sich gleichfalls in Richtung der optischen Achse. Dadurch dreht sich der Nockenring 22 relativ zum Führungsring 24 entsprechend der Wechselwirkung zwischen den Füh­ rungsbahnen 22c, 22d und den linearen Linsenführungs­ bahnen 43, 44. Die Relativdrehung des Nockenrings 22 und des Führungsringes 24 bewirkt eine Bewegung der Linsengruppen 15 und 16 in Richtung der optischen Achse. Dadurch ist es möglich, die Linsengruppen 15 und 16 von der Ruhestellung nach Fig. 5 in die Tele- Grenzstellung nach Fig. 7 zu bringen. In der Ruhestel­ lung stehen der Nockenring 22 und der Führungsring 24 nicht aus dem Kameragehäuse hervor, wodurch sich eine verringerte Gesamtlänge des Objektivs ergibt.

In dem oben beschriebenen, abgeänderten Ausführungsbei­ spiel kann ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 die Zahl der erforderlichen Einzelteile ver­ ringert und die Montage vereinfacht werden, da minde­ stens ein Teil einer jeden Führungsbahn des Nockenrings 22 einen geschlossenen Boden hat und da die Zahnung 22b und das Gewinde 22a einstückig mit dem Nockenring 22 ausgeführt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, nur die Zahnung 22b oder das Gewinde 22a auf dem Nockenring 22 einstückig auszuführen.

Da der Nockenring und die Zahnung und/oder das Gewinde einstückig aus Kunstharz hergestellt werden können und da die inneren Führungsbahnen durch Schneiden bzw. Fräsen eingebracht werden, kann der Nockenring unter geringen Kosten bei hoher Genauigkeit hergestellt wer­ den. Besonders bei nichtlinearen Führungsbahnen wird durch das Fräsen ein genaues Profil erreicht.

Claims (6)

1. Nockenring für einen Objektivtubus, mit mindestens einer Führungsbahn zum Führen der Führungsstifte einer Linsen­ gruppe in Richtung der optischen Achse, wobei mindestens ein Teil der Führungsbahn als innere Führungsbahn mit an der Außenseite des Nockenrings geschlossenem Boden ausge­ bildet ist, und an der Außenseite des Nockenrings eine Zahnung zur Drehbewegung des Nockenrings einstückig ange­ formt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnung (22b) gegenüber der Umfangsrichtung schräg verläuft und sich mit einem gleichfalls an der Außenseite des Nockenrings (22) einstückig angeformten Gewinde (22a) kreuzt, das mit einem feststehenden Gewindekörper (18) in Gewindeeingriff steht, so daß sich der Nockenring (22) bei seiner Drehung entlang der optischen Achse verstellt.

2. Nockenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenring (1), die Zahnung (1c) und/oder das Gewinde (HH) aus Kunstharz bestehen.

3. Nockenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Führungsbahn (1a, 22d) bezüglich der zylin­ drischen Form des Nockenringes (22) nichtlinear verläuft.

4. Nockenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß als Kunstharz Polycarbonat, Polyphenylensulfid oder Polyphenylenoxid verwendet wird.

5. Nockenring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Fluor und/oder Kohlenstoff als Schmiermittel dem Kunst­ harz beigegeben ist.

6. Nockenring nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß Glasfasern oder Kohlenstoff als Verstärkung dem Kunststoff beigegeben ist.