DE4331650A1

DE4331650A1 - Objektiv mit Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE4331650A1
Application number: DE19934331650
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Hohberg; Werner Floether
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1995-03-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Objektiv mit einem verstellbaren optischen Bauteil und mit einem ersten und zweiten Antriebsmittel und mit einem Getriebe, welches erstes und zweites Antriebsmittel und verstellbares optisches Bauteil koppelt.

In der Ausführung als Fotoobjektiv für wahlweise manuelle oder motorische Verstellung von Fokus, Zoom oder Blende sind gattungsgemäße Objektive mit integriertem Elektromotor oder mit Kopplung für in der Kamera montierten Motor bekannt.

In einer Ausführung ist eine Umschaltung vorzunehmen, wobei die manuelle Verstellung blockiert bleibt, solange der Autofokus aktiviert ist. Dabei kann die Gefahr einer Beschädigung durch gewaltsame Betätigung bestehen.

In einer anderen Ausführung ist zwischen Motor und Fokussiermechanik eine Rutschkupplung eingesetzt, die eine manuelle Verstellung unabhängig vom Motor oder auch gegen dessen Bewegung erlaubt. Dies bringt aber die Nachteile, daß die Feinfühligkeit der Einstellung durch die Rutsch kupplung verschlechtert wird und daß der manuelle Einstell ring bei motorischer Verstellung mitläuft.

Eine feste Verbindung von Antriebsmotor und Handrad bzw. Stellring für die manuelle Betätigung scheidet u. a. wegen der Gefahr der Motorüberlastung bei Berührung des Handrads aus.

Aus US 4 728 979 ist es bekannt, in einem Fotoapparat mit einem Motor sowohl Autofokus als auch automatische Blende anzutreiben und dabei ein Differentialgetriebe, und zwar ein Planetengetriebe, und eine schaltbare Bremse in einem Abtriebszweig vorzusehen. Das Differentialgetriebe wirkt also als Verteilgetriebe, die Umschaltung erfolgt nicht selbsttätig.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem gattungsgemäßen Objektiv das Getriebe für alternativen Antrieb durch das erste oder zweite Antriebsmittel möglichst einfach, selbst tätig zwischen den Antriebsmitteln umschaltend, sicher und ohne störende Nebenwirkungen aufzubauen.

Gelöst wird die Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Objektiv durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1, wonach das Getriebe als Differentialgetriebe mit zwei Antriebs wellen ausgebildet ist, die mit je einem Antriebsmittel verbunden sind. Eine vorteilhafte selbsttätige Funktion mit Stillstand des jeweils nicht aktiven Antriebsmittels ergibt sich, wenn jeweils das nicht aktive Antriebsmittel mit einer Reibungsbremse versehen ist, selbsthemmend ist, oder über ein selbsthemmendes Getriebe an eine Antriebswelle des Differentialgetriebes gekoppelt ist.

Als Antriebsmittel eignen sich besonders ein Elektromotor, der im Objektiv selbst oder in der zugehörigen Kamera angeordnet sein kann, und ein Handrad, insbesondere in der bekannten Form des Objektiv-Einstellrings. Wird dem Differentialgetriebe ein Schraubengetriebe oder ein Kurven getriebe nachgeschaltet, so werden die benötigten linearen oder nichtlinearen Bewegungen des optischen Bauteils ermöglicht, insbesondere wenn dieses optische Bauteil ein Fokussierglied, ein Zoomglied, das auch mehrteilig sein kann, oder eine verstellbare Blende ist.

Geeignete Diffentialgetriebe sind Planetengetriebe, insbe sondere als Zahnrädergetriebe oder Reibgetriebe. Diese lassen sich den räumlichen Anforderungen im Objektiv gut anpassen und sind fertigungtechnisch kein Problem.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert:

Fig. 1 zeigt im axialen Schnitt den erfindungswesent lichen Teil eines Objektives;

Fig. 2 zeigt in gleicher Darstellung eine zweite Aus führungsform;

Fig. 3 zeigt im radialen Schnitt eine dritte Ausführungsform, bei der ein Antriebsmittel in einer zugehörigen Kamera angeordnet ist.

Bei dem in Fig. 1 auszugsweise dargestellten Objektiv kann ein optisches Bauteil, nämlich die Linse 7 wahlweise manuell durch den Einstellring 1 oder durch den Elektro motor 2 in Richtung der Achse Z linear verstellt werden, beispielsweise zur Fokussierung.

Der Elektromotor 2, gesteuert und versorgt durch eine Betriebselektronik 20 ist selbsthemmend, z. B. durch das Magnetfeld eines Permamotors mit Eisenanker, oder durch Kurzschluß im ausgeschalteten Zustand. Er wirkt über ein Motor-Ritzel 21 auf das Sonnenrad 3, das im Gehäuse 5 um die Achse Z drehbar gelagert ist.

Der Einstellring 1 ist als Hohlrad ausgebildet und um die Achse Z drehbar im Gehäuse 5 gelagert, wobei ein Reib belag 15 z. B. aus zähem Fett als Bremse wirkt. Das Hohl rad und das Sonnenrad 3 sind über Planetenräder 41 verbunden, von denen eines dargestellt ist, vorzugsweise jedoch mehrere über den Umfang des Sonnenrades 3 verteilt angeordnet sind.

Die Planetenräder 41 sind auf einem Steg 4 drehbar gelagert, der selbst im Gehäuse 5 um die Achse Z dreh bar gelagert ist. Der Steg 4 stellt damit die Abtriebs welle eines Planetengetriebes dar, dessen Antriebswelle wahlweise das Sonnenrad 3 oder der Einstellring i bilden. Die Brems- bzw. Hemmwirkung des jeweils nicht ange triebenen Teils Einstellring 1 oder Motor 2 bewirkt die automatische Umstellung ohne irgendwelche Schalt- oder Kupplungselemente.

Ein oder mehrere Mitnehmer 42 am Steg 4 greifen in Mitnehmer-Gegenstücke 62 am Optik-Träger 6 ein, der so axial verschiebbar an die Drehbewegung des Stegs 4 gekoppelt ist. Mit den Gewinden 51 am Gehäuse 5 und 61 am Optik-Träger 6 ergibt sich ein Schraubengetriebe mit einer der Drehbewegung des Stegs proportionalen Längs verschiebung des Optikträgers 6 samt darin gefaßtem optischem Bauteil 7, dargestellt als Linse.

Derart hat das erfindungsgemäße Objektiv z. B. eine Fokussiereinrichtung, deren Einstellung von einer mit dem Steg 4 verbundenen Anzeigering angezeigt wird, und die in beliebiger Kombination und Überlagerung manuell über den Einstellring 1 oder automatisch durch den Elektromotor 2 gestellt werden kann.

Das Beispiel der Fig. 2 zeigt eine Ausführung des Objek tives, wo durch die Schnecke 22 am Elektromotor 2 und das zugleich als Schneckenrad ausgebildete Sonnenrad 3 ein Antriebsmittel über ein selbsthemmendes Getriebe ange koppelt ist. Die weiteren Teile des Planetengetriebes sind gleich wie in Fig. 2. Der Steg 4 hat hier jedoch zwei Nocken 43a, 43b welche in Antriebskurven 63a, 63b von zwei im Gehäuse 5 axial verschieblich gelagerten Optikträgern 6a, 6b mit darin gefaßten Linsen 7a, 7b greifen.

Damit werden durch eine Bewegung des Einstellrings 1 oder des Elektromotors 2 zwei getrennte nach Bedarf nicht lineare axiale Bewegungen der Linsen 7a, 7b erreicht, wie dies üblicherweise zur Zoom-Verstellung bei Zoom-Objektiven benötigt wird. Kernstück ist auch hier das Differentialgetriebe aus Einstellring 1, Sonnenrad 3 und Steg 4 mit Planetenrädern 41.

Ist der Elektromotor 2 ausgeschaltet, so bewirkt die Hemmung des Schneckengetriebes den Stillstand des Sonnen rades 3 und eine Drehbewegung des Einstellrings wird über die Planetenräder 41 auf den Steg 4 übertragen.

Wird der Elektromotor 1 eingeschaltet, so dreht sich das Sonnenrad 3. Durch die Reibungsbremse 15 bleibt der Einstellring 1, wenn er losgelassen wird, stehen und das Sonnenrad 3 kann seine Bewegung über die Planetenräder 41 auf den Steg 4 übertragen. Wird zusätzlich, z. B. auch unbeabsichtigt, am Einstellring 1 gedreht, so wirkt das Differentialgetriebe als Überlagerungsgetriebe ohne direkte möglicherweise schädliche Rückwirkungen zwischen Einstellrad 1 und Elektromotor 2.

In Fig. 3 ist das Objektiv an eine Kamera 8 angebaut und axial in teilweisem Schnitt gezeigt. Der Elektromotor 2 sitzt hier in der Kamera 8 und überträgt sein Drehmoment über ein Zwischenglied, hier ein Reibrad 211 auf das Objektiv. Während der Einstellring 1 für manuelle Bedienung wieder als Hohlrad ausgebildet ist, wirkt der Elektromotor 2 hier über das Reibrad 211 auf den Steg 4 mit den Planetenrädern 41a, b, c die symmetrisch über den Umfang verteilt sind.

Das Sonnenrad 3 bildet die Ausgangswelle des Planeten getriebes, das hier als Reibradgetriebe gezeigt ist, und trägt mehrere, gezeigt sind 4 Nocken 31a, b, c, d. Am Gehäuse 5 des Objektives sind konzentrisch gleichviele Nocken 52a, b, c, d angebracht. Sie dienen als Drehachsen für Irisblenden-Lamellen, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur eine 70d dargestellt ist. In den Irisblenden- Lamellen 70d angebrachte Schlitze 701d dienen als Antriebskurven, in die die Nocken 31a, b, c, d des Sonnenrads 3 eingreifen. Durch Drehung des Sonnenrads 3 werden somit die Irisblenden-Lamellen 70d um die Nocken 52a, b, c, d des Gehäuses 5 geschwenkt und so die Blende verstellt.

Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht und mit anderen Varianten kombiniert werden. Insbesondere können auch zwei verschiedene motorische oder zwei verschiedene manuelle Antriebe, z. B. als Grob- und Feintrieb, über das Differen tialgetriebe verbunden werden, und es können andere als Foto-Objektive erfindungsgemäß ausgeführt werden.

Bezugszeichenliste

Fig. 1
1 Manueller Einstellring (Handrad), zugleich Hohlrad
15 Reibbelag (Fett)
2 Motor
20 Betriebselektronik für Motor
21 Motor - Ritzel
3 Sonnenrad
4 Planetenträger
41 Planetenrad (mehrfach)
42 Mitnehmer (Nocke)
43 Anzeigering
5 Gehäuse
51 Gewinde
6 Optikträger
61 Gewinde
62 Mitnehmer-Gegenstück
7 Optisches Bauteil (Linse)
Z Achse von 1, 3, 4, 51, 61 (optische Achse von 7)
Fig. 2
22 Schnecke
43a, b Nocken
6a, 6b Optikträger für 7a, b
63a, b Antriebskurven in 6a, b
7a, b Optische Bauteile (Linsen)
Fig. 3
211 Zwischenrad (Zahnrad/Reibrad)
31a- d Nocken
41a- c Planetenräder
52a- d Schwenkachsen für 70a-d
70a- d Irisblendenscheibe (nur d dargestellt)
701a- d Antriebskurven in 70a-d (Kulissen)
8 Kamera mit Objektiv

Claims

1. Objektiv mit einem verstellbaren optischen Bauteil (7) und mit einem ersten und einem zweiten Antriebsmittel (1, 2) und mit einem Getriebe (1, 3, 4, 41), welches erstes und zweites Antriebsmittel (1, 2) und verstell bares optisches Bauteil (7) koppelt, dadurch gekenn zeichnet, daß das Getriebe (1, 3, 4, 41) als Differen tialgetriebe mit zwei Antriebswellen ausgebildet ist, die mit je einem Antriebsmittel (1, 2) verbunden sind.

2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmittel (1) mit einer Reibungsbremse (15) versehen ist.

3. Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß ein Antriebsmittel (2) selbsthemmend ist.

4. Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmittel (2) über ein selbsthemmendes Getriebe (3, 22) an eine Antriebswelle des Differentialgetriebes (1, 3, 4, 41) gekoppelt ist.

5. Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmittel (2) ein Elektromotor ist.

6. Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmittel (1) ein Handrad ist.

7. Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Differen tialgetriebe (1, 3, 4, 41) und dem verstellbaren optischen Bauteil (7) ein Schraubengetriebe (51, 61) oder ein Kurvengetriebe (43a, b, i, 63a, b) angeordnet ist.

8. Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare optische Bauteil

- ein Fokussierglied (7)
- ein Zoomglied (7a, 7b)
- oder eine verstellbare Blende (70a-d) ist.

9. Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (1, 3, 4, 41) ein Planetengetriebe ist.

10. Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (1, 3, 4, 41) ein Zahnradgetriebe oder ein Reib getriebe ist.