DE4008154C3 - Varioobjektivtubus - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Varioobjek­ tivtubus und insbesondere einen Positionssteuermecha­ nismus und Vorschubmechanismus für ein Varioobjek­ tiv. Solche Objektive sind z. B. aus der US-A-4 307 951 und aus der US-A-3 437 404 bekannt.

Ein Varioobjektiv hat mindestens zwei Linsengrup­ pen, die in Richtung der optischen Achse unabhängig voneinander bewegt werden. Mindestens eine dieser Linsengruppen wird nicht geradlinig durch Verdrehen in Richtung der optischen Achse bewegt, um die Brenn­ weite des Objektivs zu ändern, während der Brenn­ punkt konstant gehalten wird. Auf der einen Seite wird zur Erzielung einer geradlinigen Bewegung ein Mehr­ fachgewinde benutzt. Auf der anderen Seite dient zur Erzielung einer nicht geradlinigen Bewegung üblicher­ weise ein Nockenmechanismus mit einer in der zylindri­ schen Wand eines Objektivtubus ausgebildeten Steuer­ nut und einem Führungszapfen, der an einem Linsenträ­ ger vorgesehen ist und in die Steuernut eingreift, so daß der Linsenträger durch seine Führung in der Steuernut in Richtung der optischen Achse verstellt werden kann.

Die vorbekannten Varioobjektive haben einen statio­ nären Objektivtubus, der am Kameragehäuse zu befe­ stigen ist, und gegebenenfalls mehrere bewegliche Ob­ jektivtuben, die ineinander geführt sind und von denen einer in dem stationären Tubus geführt ist. Wenn eine lange Brennweite realisiert werden soll, werden diese Tuben auseinandergezogen, und damit noch eine ausrei­ chende Stabilität des Objektivs gewährleistet ist, muß der stationäre Tubus dann relativ lang sein, so daß sich ein entsprechend langes Objektiv ergibt, auch wenn die beweglichen Tuben im Ruhezustand ineinandergescho­ ben und insgesamt relativ kurz sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Va­ rioobjektivtubus anzugeben, dessen Linsengruppen über große Stellwege bewegt werden können, ohne da­ zu einen langen stationären Tubus zu benötigen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den im Patent­ anspruch 1 genannten Merkmalen. Vorteilhafte Weiter­ bildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wie noch beschrieben wird, können bei einem Vario­ objektiv nach der Erfindung der Drehtubus und der Haltetubus eine geringe Länge haben, wobei aber auch die Verwendung eines Zwischentubus jeweils ein gro­ ßer Stellweg ermöglicht wird. Dies wirkt sich auch auf den stationären Tubus aus, in dem die beweglichen Tu­ ben mit ihrer kurzen Länge durch Ineinanderschieben im Ruhezustand praktisch vollständig untergebracht werden können. Insgesamt ergibt sich damit eine kurze Gesamtlänge des Varioobjektivtubus bei größeren Stellwegen der beweglichen Tuben, als sie bisher mög­ lich waren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erge­ ben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Ver­ bindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfin­ dung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweise schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen Varioobjektivtubus,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines in Fig. 1 dar­ gestellten Nockenringes,

Fig. 3 eine in die Ebene abgewickelte Steuerkurve des in Fig. 2 dargestellten Nockenringes, und

Fig. 4 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Varioobjektivtubus.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung. Man erkennt ein Kameragehäuse 1, an dem ein stationärer Tubus 2 mit Schrauben 2b befe­ stigt ist. Alternativ hierzu kann der stationäre Tubus beispielsweise mittels einer Bajonettverriegeiung lösbar mit dem Kameragehäuse 1 verbunden sein.

Der stationäre Tubus 2 ist am Innenumfang seines vorderen Abschnittes mit einem ersten Mehrfachgewin­ de 2a und an seinem rückwärtigen Abschnitt mit einer ersten Führungsnut 2c für eine geradlinige Bewegung versehen, die sich parallel zur Richtung der optischen Achse erstreckt.

In den stationären Tubus 2 sind ein Drehtubus 4 und ein geradlinig bewegbarer Haltetubus 3 eingesetzt, der aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt ist, auch wenn er in der Figur der größeren Klarheit wegen als einziges Teil dargestellt ist. Der Haltetubus 3 hat die Gestalt eines Doppelrohres mit einem Außenzylinder 30 und einem Innenzylinder 31. Der Außenzylinder 30 ist im Bereich seines rückwärtigen Außenumfangs mit einem zweiten Mehrfachgewinde 4b versehen, das ge­ gensinnig zu dem ersten Mehrfachgewinde verläuft. Der Außenzylinder 30 ist an seinem Innenumfang mit einer zweiten Führungsnut 3c für eine geradlinige Bewegung versehen, wobei sich auch diese Nut parallel zur opti­ schen Achse erstreckt.

An dem Innenzylinder 31 des Haltetubus 3 ist eine ringförmige Verschlußeinheit 11 befestigt. Sie hat ein Innengewinde 11a, in das ein erster Linsenträger 12 mit­ tels eines an seinem Außenumfang vorgesehenen Au­ ßengewindes 12a eingeschraubt ist. Der Linsenträger 12 trägt eine erste Linsengruppe 10. Die Verschlußeinheit 11 hat einen Autofocusantriebsstift 13 und einen Ver­ schlußsektor 15. Der Autofocusantriebsstift 13 ist ein­ stückig mit einer Betätigungsplatte 14 ausgebildet, die an dem ersten Linsenträger 12 befestigt ist, so daß sie in Umfangsrichtung weist. Die Verschlußeinheit 11 dreht den Autofocusantriebsstift 13 um einen vorgegebenen Stellwinkel entsprechend Entfernungssignalen, die von einer Objektentfernungsmeßeinrichtung erzeugt wer­ den, um den ersten Linsenträger 12 über die Betäti­ gungsplatte 14 zu drehen. Infolgedessen bewegt sich der erste Linsenträger 12 und damit auch die erste Linsen­ gruppe 10 in Richtung der optischen Achse entspre­ chend den Gewinden 11a und 12a, um die Scharfeinstel­ lung durchzuführen. Anschließend öffnet der Verschluß­ sektor 15, um die Belichtung zu ermöglichen.

Der Drehtubus 4 ist an seinem Außenumfang mit ei­ nem Mehrfachgewinde 4a versehen, das mit dem ersten Mehrfachgewinde 2a in Eingriff steht. An seinem Innen­ umfang hat der Drehtubus 4 ein Mehrfachgewinde 4b, das mit dem zweiten Mehrfachgewinde 3b in Eingriff steht.

An der rückwärtigen Innenfläche des Drehtubus 4 ist ein Flanschabschnitt 5a eines geradlinig beweglichen Zwischentubus 5 mittels eines Stoppringes 6 drehbar gelagert. Der Zwischentubus 5 ist relativ zum Drehtu­ bus 4 drehbar und bewegt sich zusammen mit ihm in Richtung der optischen Achse durch das Anliegen des Flanschabschnittes 5a an dem Stoppring 6.

Das vordere Ende des Zwischentubus 5 ist in den Außenzylinder 30 des Haltetubus 3 eingesetzt, so daß ein radialer Führungszapfen 7, der am vorderen Ende des Zwischentubus 5 von dessen Außenumfang absteht, in die Führungsnut 3c eingreift. Durch das Eingreifen des Führungszapfens 7 in die Führungsnut 3c kann der Zwischentubus 5 sich relativ zum Haltetubus 3 geradli­ nig bewegen. Gleichzeitig wird dadurch der Zwischen­ tubus 5 an einer Drehung gehindert. Der Zwischentubus 5 und der Haltetubus 3 können sich somit in Richtung der optischen Achse geradlinig ohne eine Drehung be­ wegen. Wenn sich der Drehtubus 4 dreht, bewegt er sich relativ zum stationären Tubus 2 in Übereinstimmung mit den Mehrfachgewinden 2a und 4a vorwärts, wobei der Haltetubus 3 relativ zum Drehtubus 4 entsprechend den Mehrfachgewinden 3b und 4b vorwärts bewegt wird. Die Vorschubbewegung der ersten Linsengruppe 10 ist gleich der resultierenden Verschiebung, d. h. der Summe der Verstellbewegungen des Drehtubus 4 rela­ tiv zum stationären Tubus 2 und des Haltetubus 3 relativ zum Drehtubus 4. Bei der dargestellten Ausführungs­ form ergibt sich die maximale Verstellung der ersten Linsengruppe 10 zu L1 + L2 (Fig. 1). In anderen Worten heißt dies, daß die Steigungswinkel und die Richtungen der Mehrfachgewinde 2a (4a) und 3b (4b) so bestimmt werden, daß man den maximalen Wert für L1 + L2 er­ hält. Infolgedessen ergeben der Drehtubus 4 und der Haltetubus 3, die beide eine geringe Länge haben, eine große Verstellung der ersten Linsengruppe 10 in Rich­ tung der optischen Achse. Es ist zu bemerken, daß die Bewegung der ersten Linsengruppe 10 in Richtung der optischen Achse eine geradlinige Bewegung ist, die pro­ portional der Winkelverstellung des Drehtubus 4 ist.

Die zweite Linsengruppe 16 ist an einem zweiten Lin­ senträger 17 befestigt, der in einen kleinen Zylinder 3s eingesetzt ist, der seinerseits an dem rückwärtigen Ende des Haltetubus 3 ausgebildet ist und einen gegenüber diesem geringeren Durchmesser besitzt. Der zweite Linsenträger 17 hat Löcher 19, in welche Führungsstifte 18 eingesetzt sind, die an dem Haltetubus 3 in Winkelab­ ständen von beispielsweise 120° befestigt sind, so daß der zweite Linsenträger 17 in Richtung der optischen Achse beweglich ist. Der zweite Linsenträger 17 wird mit Druckfedern 20 kontinuierlich nach rückwärts vor­ gespannt, wobei die Druckfedern 20 jeweils einen Füh­ rungsstift 18 umgeben.

In Winkelabständen von 120° sind an dem Außenum­ fang des vorderen Endes des zweiten Linsenträgers 17 radial gerichtete Führungszapfen 21 angeordnet. Sie ra­ gen nach außen und greifen in Führungsnuten 23 für eine geradlinige Bewegung ein, die an dem kleinen Zy­ linder 3s des Haltetubus 3 ausgebildet sind. Auf dem kleinen Zylinder 3s ist ein Nockenring 24 drehbar gela­ gert. Der Nockenring 24 hat eine Steuer- oder Nocken­ fläche 25, die an seinem vorderen Ende ausgebildet ist. Die Führungszapfen 21 liegen an der Steuerfläche 25 an. Daher tritt der zweite Linsenträger 17, der durch die Druckfedern 20 rückwärts vorgespannt ist, über die Führungszapfen 21 in Berührung mit der Steuerfläche 25, so daß der Nockenring 24 durch die Führungszapfen 21 ebenfalls rückwärts vorgespannt wird. Die Rück­ wärtsbewegung des Nockenringes 24 wird durch einen äußeren Flansch 3f begrenzt, der an dem rückwärtigen Ende des kleinen Zylinders 3s ausgebildet ist, so daß der Nockenring 24 sich nicht in Richtung der optischen Ach­ se bewegen kann.

Die Steuerfläche 25 hat drei identische Nockenflä­ chenabschnitte, die um einen Winkel von jeweils 120° voneinander entfernt sind entsprechend der Anordnung der Steuerzapfen 21, wie dies die Fig. 2 und 3 erkennen lassen. Infolgedessen wird die axiale Position des zwei­ ten Linsenträgers 17 (zweite Linsengruppe 16) durch das Profil der Steuerfläche 25 bestimmt. Wenn der Noc­ kenring 24 aus einem Kunststoff gespritzt wird, kann die Steuerfläche 25 eine vertikale flache Fläche sein, die senkrecht zur optischen Achse gerichtet ist, wobei diese Fläche mittels einer Spritzgußform hergestellt werden kann, die in Richtung der optischen Achse entfernt wird.

Der Nockenring 24 ist an seinem Außenumfang mit einem radialen Führungsstift 27 versehen, der in eine schraubenförmige Nut 26 eingreift, die ihrerseits an dem Innenumfang des Zwischentubus 5 ausgebildet ist. Die schraubenförmige Nut 26 hat eine konstante Steigung. Infolgedessen dreht sich der Nockenring 24, der drehbar auf dem Haltetubus 3 gelagert ist, wenn sich letzterer relativ zu dem nicht drehbaren Zwischentubus 5 be­ wegt. Die Drehbewegung des Nockenringes 24 ist pro­ portional der Stellung des geradlinig beweglichen Hal­ tetubus 3. Wenn sich der Nockenring 24 dreht, bewegt sich der zweite Linsenträger 17 (zweite Linsengruppe 16), der durch die Steuerfläche 25 betätigt wird, in Rich­ tung der optischen Achse. Die Verstellung der zweiten Linsengruppe 16 wird durch das Nockenprofil der Steu­ erfläche 25 bestimmt und ist nicht notwendigerweise proportional der Winkelverstellung des Nockenringes 24. Wenn sich nämlich die erste Linsengruppe 10 in Richtung der optischen Achse aufgrund einer Drehung des Drehtubus 4 bewegt, findet eine nicht geradlinige Bewegung der zweiten Linsengruppe 16 entsprechend dem Nockenprofil der Steuerfläche 25 statt, so daß die Brennweite durch eine Bewegung der ersten und der zweiten Linsengruppe 10 und 16 verändert werden kann. Es ist zu bemerken, daß der Drehtubus 4 mittels eines nicht dargestellten Variogetriebes angetrieben werden kann.

Eine wichtige Eigenschaft des Varioobjektivs besteht in der Bestimmung der Position der zweiten Linsen­ gruppe 16 mit Hilfe der Winkelstellung des Nockenrin­ ges 24, der an seinem vorderen Ende mit der Steuerflä­ che 25 versehen ist.

In dem Varioobjektivtubus können neben dem statio­ nären Tubus 2, dem Haltetubus 3, dem Drehtubus 4, dem ersten Linsenträger 12, dem zweiten Linsenträger 17 etc., die auch im Stand der Technik bereits aus Kunst­ stoff hergestellt wurden, auch der geradlinig bewegliche Zwischentubus 5 und der Nockenring 24 aus Kunststoff geformt werden. Die schraubenförmige Nut 26, die in dem Zwischentubus 5 ausgebildet ist, hat nämlich eine konstanten Steigung und bei Abwicklung in die Ebene einen geradlinigen Verlauf. Infolgedessen kann die Spritzguß­ form durch Drehung entlang der schraubenförmigen Nut 28 entfernt oder abgenommen werden. Bei dem Nockenring 24 wird die Herstellung als Spritzgußteil dadurch möglich, daß die Steuerfläche 25 an seinem Stirnende ausgebildet ist.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung, bei der der Nockenring 24 fehlt. Fer­ ner hat bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Drehtubus 4'' einen Außenzylinder 40, der außer­ halb des stationären Tubus 2 angeordnet ist, so daß der Drehtubus 4'' von Hand gedreht werden kann. Da diese Ausführungsform auf einen Verstellmechanismus für die erste Linsengruppe 10 gerichtet ist, gibt es keine Beschränkung auf die Anordnung der zweiten Linsen­ gruppe oder einer anderen Linsengruppe an dem Halte­ tubus 3.

Gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die maximale axiale Verstellung der ersten Linsengruppe 10 durch die Verstellung gegeben, die sich aus der geradlinigen Verschiebung L1 des Hal­ tetubus 3 infolge einer Drehung des Drehtubus 4'' und aus der geradlinigen Verschiebung L2 des Zwischentu­ bus 5 als resultierende Verstellung ergibt.

Claims (5)

1. Varioobjektivtubus mit mindestens zwei an jeweils einem Linsenträger (12, 17) gehaltenen Linsengruppen (10, 16), mit folgenden Merkmalen:

• a) ein um die optische Achse drehbarer Drehtubus (4) ist mit mindestens einem Abschnitt zwischen einem statio­ nären Tubus (2) und einem nur entlang der optischen Achse verstellbaren Haltetubus (3) angeordnet und ist sowohl mit dem stationären Tubus (2) als auch mit dem Haltetubus (3) jeweils durch einen Gewindeeingriff verbunden, wobei die beiden Gewinde gegensinnig zu­ einander verlaufen;
• b) der Haltetubus (3) hat die Form eines doppelwandigen Rohres mit einem Außenzylinder (30) und einem Innen­ zylinder (31);
• c) ein Zwischentubus (5) zwischen dem Außenzylinder (30) und dem Innenzylinder (31) ist mit dem stationären Tubus (2), dem Haltetubus (3) und dem Drehtubus (4) beweglich verbunden, wobei der Drehtubus (4) bezüg­ lich des Zwischentubus (5) nur drehbar ist und der Zwischentubus (5) an dem stationären Tubus (2) sowie der Haltetubus (3) an dem Zwischentubus (5) jeweils durch Geradführungen nur parallel zur optischen Achse bewegbar ist;
• d) eine (10) der mindestens zwei Linsengruppen (10, 16) wird von dem Haltetubus (3) gehalten.

2. Varioobjektivtubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenzylinder (30) an sei­ ner inneren Oberfläche mit einer Geradführungs­ nut (3c) versehen ist, welche den Zwischentubus (5) bei seiner Bewegung führt.

3. Varioobjektivtubus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtubus (4'') als doppelwandiges Rohr ausgebildet ist, zwi­ schen dessen Wänden der stationäre Tubus (2) liegt.

4. Varioobjektivtubus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischentu­ bus (5) über eine Dreheinrichtung mit einem Noc­ kenring (24) verbunden ist, die den Nockenring (24) bei ihrer gemeinsamen geradlinigen Bewegung zu­ sätzlich dreht, der Nockenring (24) eine als Steuer­ fläche (25) ausgebildete Stirnfläche hat, der Linsen­ träger (17) der zweiten Linsengruppe (16) mit dem Haltetubus (3) und bezüglich diesem nur parallel zur optischen Achse verschiebbar verbunden ist, und an diesem Linsenträger (17) mindestens ein Führungszapfen (21) angeordnet ist, der gegen die Steuerfläche (25) des Nockenrings (24) vorge­ spannt ist.

5. Varioobjektivtubus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmechanismus für den Nockenring (24) einen an diesem vorgesehenen Führungsstift (27) und eine schraubenförmige Nut (26) umfaßt, die an dem Zwischentubus (5) ausgebil­ det ist und in welche der Führungsstift (27) ein­ greift.