DE69026462T2 - Afokales Fernrohr mit Autofokus und Temperaturausgleich - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektro-optische Systeme und im besonderen auf eine automatische Schärfeeinstellungsvorrichtung bzw. ein Autofokus-System für elektro-optische Systeme.
• Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme anschaulicher Ausführungsbeispiele für besondere Anwendungen beschrieben wird, sollte man wissen bzw. verstehen, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Diejenigen, die ein durchschnittliches technisches Verständnis besitzen und die hierin vorgesehenen Ausführungen verstehen, werden zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsbeispiele innerhalb des Bereiches der Erfindung und zusätzliche Anwendungsgebiete erkennen, in denen die vorliegende Erfindung von bedeutsamen Nutzen wäre.
• Elektro-optische Linsensysteme werden gegenwärtig in vielen Flugkörpern eingesetzt, um ein Bild zu liefern, das in ein elektrisches Signal für die Anzeige, Lenkung bzw. Führung und/oder Verarbeitung umgewandelt wird. Für Flugkörper- und andere gelenkte bzw. geführte Fahrzeuganwendungen ist ein äußerst genaues Autofokus-System erforderlich, so daß die Linse im Ansprechen auf ein Steuersignal automatisch scharfgestellt wird. Für diese Anwendungen beträgt die geforderte Genauigkeit größenordnungsmäßig das 100-fache der Genauigkeit von Autofokus-Systemen für eine typische Browning-Kamera. Die Toleranzen und Spielräume bzw. Spiele herkömmlicher Autofokus-Systeme für Flugkörper sind also kritisch.
• Das herkömmliche Autofokus-System für einen Flugkörper wird durch die Bewegung bzw. Verschiebung der Linse in einer Gewindeachse charakterisiert. Unglücklicherweise neigt die Gewindeachse dazu, die optische Bahn bzw. den optischen Weg des Systems nachteilig zu beeinflussen. Das heißt, daß die Toleranzen solcher Systeme in so einem Bereich liegen, daß ein leichtes Kippen bzw. Schrägstellen der Linse, was aus der Anwendung bzw. dem Gebrauch der Gewindeachse resultiert, ausreicht, um das Bild aus dem Zentrum der Linse zu bewegen.
• Weiterhin ist es oftmals schwierig, die Linse auf ruhige bzw. stoßfreie Art und Weise, ohne eine wesentliche Schmierung, auf der mit einem Gewinde versehenen Achse bzw. auf der Gewindeachse zu bewegen. Zudem ist die Anwendung eines Schmiermittels problematisch, da es oftmals austrocknet oder sich ausbreitet. Um die Linse nicht zu verschmutzen, muß die Schmierung sorgfältig ausgeführt werden.
• Gewöhnliche Autofokus-Systeme neigen auch dazu, elektrisch und mechanisch instabil zu sein, auf schlechte Weise angefertigt zu werden, versteckte Fehlerarten zu zeigen und nicht zuverlässig zu sein.
• Somit besteht die technische Notwendigkeit, die Ausführung und Herstellbarkeit von Autofokus-Systemen zu verbessern, die bei der Flugkörperlenkung und bei anderen anspruchsvollen Anwendungen verwendet werden.
• Das erfindungsgemäße, für die Anwendung mit einer Linse angepaßte Autofokus-System mit einer primären durch ihr radiales Zentrum sich erstreckenden bzw. verlaufenden optischen Achse ist an diese technische Notwendigkeit gerichtet. Das erfindungsgemäße Autofokus-System weist zum Zurückhalten bzw. Halten der Linse eine Trägereinrichtung mit einem daran angebrachten oder mit einem damit zu einer Einheit ausgebildeten Lager auf. Das Lager ist bezüglich der Linse exzentrisch angeordnet und derart wirksam, daß die Linse entlang ihrer optischen Achse auf ruhige Art und Weise im Ansprechen auf einen Antriebsmechanismus verschiebbar ist. Obwohl aufgrund der Gestaltung der Erfindung keine Schmiermittel erforderlich sind, ermöglicht die Erfindung die Anwendung fester Filmschmiermitteln, wo es erforderlich ist, und wo eine eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß sie die optische Einheit verschmutzen. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel ist das Lager exzentrisch angeordnet und befindet sich außerhalb eines durch die Linsenperiphene bestimmten zylindrischen Volumens.
• In weiteren speziellen Ausführungsbeispielen ist zwischen dem Lager und dem Antriebsmechanismus eine Kopplung vorgesehen. Zwei Ausführungsbeispiele dieser Kopplung werden offenbart: eine Ausführung bzw. Gestaltung als Kugelgelenk und eine als flaches Blatt bzw. flache Zunge.
• Fig. 1 ist eine vereinfachte anschauliche Seitenansicht von einem herkömmlichen Autofokus-System im Schnitt.
• Fig. 2 ist eine Perspektivrückansicht des erfindungsgemäßen Autofokus-Systems.
• Fig. 3 ist eine vereinfachte anschauliche Seitenansicht des erfindungsgemßen Autofokus-System im Schnitt.
• Fig. 4 ist eine Rückansicht des erfindungsgemäßen Autofokus-Systems.
• Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines ersten alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem die H-förmige Kopplung durch eine Kugelgelenk-Kopplung ersetzt ist.
• Fig. 6(a) ist eine Draufsicht der Kugelgelenk-Kopplung des ersten alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Autofokus-Systems.
• Fig. 6(b) ist eine Schnitt-Draufsicht der Kugelgelenk- Kopplung des ersten alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Autofokus-Systems.
• Fig. 6(c) ist eine Ansicht der Kugelgelenk-Kopplung des ersten alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Autofokus-Systems.
• Fig. 6(d) und (e) zeigen eine Vorder- bzw. Seitenansicht des Gleitklotzes der Kugelgelenk-Kopplung.
• Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer als flaches Blatt bzw. als flache Zunge ausgebildeten Kopplung für das erfindungsgemäße Autofokus-System.
• Fig. 8 ist eine Rückansicht des als flaches Blatt bzw. als flache Zunge ausgebildeten erfindungsgemäßen Autofokus- Systems.
• Im folgenden werden unter Bezugnahme der begleitenden Zeichnung zur Offenbarung der vorteilhaften Ausführungen der vorliegenden Erfindung anschauliche Ausführungsbeispiele und exemplarische Anwendungen beschrieben.
• Fig. 1 ist eine vereinfachte anschauliche Schnitt- Seitenansicht eines herkömmlichen Autofokus-Systems 10'. Das herkömmliche Autofokus-System 10' weist ein Gehäuse 11' auf. Das Gehäuse 11' hält eine primäre Linse 12' und eine sekundäre Zelle (mit Linse) 14' zurück. Die sekundäre Linse 14' ist mit der primären Linse 12' konzentrisch angeordnet. Die primäre Linse 12' und die sekundäre Linse 14' haben eine gemeinsame optische Achse 16'. Die sekundäre Linse 14' ist in einer Linsenzelle eingebaut bzw. montiert, bestehend aus einer ringförmigen Trägervorrichtung 18', die um ihren Umfang ein axiales Antriebsschraubengewinde 19' aufweist. Das Gewinde 19' steht im Eingriff mit einem passenden Gewinde in einem Rotor 20' eines Antriebsmotors. Der Motorrotor 20' ist zu der Linse 14' und einem Stator 22' eines Antriebsmotors, der gewöhnlich am Rahmen der Einheit angebracht ist, konzentrisch angeordnet. Wenn der Antriebsmotor in Betrieb ist, bewegt sich die Linse entlang ihrer optischen Achse 16' infolge des Gewindeeingriffs der Trägervorrichtung 18' mit dem Rotor 20' vor und zurück. Mittels (3) federvorgespannten Führungsstangen 23' wird eine Drehsicherung und axiale Stabilisierung der Linsenzelle vorgesehen.
• Fig. 2 ist eine Perspektivrückansicht des erfindungsgemäßen Autofokus-Systems 10. Fig. 3 ist eine vereinfachte anschauliche Seitenansicht des erfindungsgemäßen Autofokus- Systems 10 im Schnitt. Das Autofokus-System 10 enthält ein Gehäuse 11, das eine primäre Linse 12 und eine sekundäre Linse 14 zurückhält. Die sekundäre Linse 14 ist zu der primären Linse 12 konzentrisch und hat mit ihr eine gemeinsame optische Achse 16. Die sekundäre Linse 14 ist in einer Linsenzelle 20 montiert, die eine ringförmige Trägervorrichtung 18, ein exzentrisches Führungslager 22 und einen einer Drehung entgegenwirkenden Zapfen 36 enthält.
• Ein besonderer einzigartiger Aspekt der Erfindung ist die Vorsehung eines Führungslagers 22, das bezüglich der sekundären Linse 14 exzentrisch angeordnet ist und sich außerhalb eines sich entlang der optischen Achse 16 erstrekkenden und durch den Umfang der ringförmigen Trägervorrichtung 18 bestimmten zylindrischen Volumens befindet.
• Die Linsenzelle 20 weist ein Führungslager 22 auf, das sich aus der ringförmigen Trägervorrichtung 18 erstreckt. Die Führung 22 hat eine zur optischen Achse 16 der Linsen 12 und 14 parallele Längsachse. Die Führung 22 ist zur Aufnahme einer Wellenachse 24 angepaßt. Die diametrische Spielpassung liegt idealerweise im Größenordnungsbereich von 0.0001/0.0003 Inch (25/76 µm) über der Achse 24, um die maximale Winkelauslenkung der Linsenzelle einzugrenzen. Eine einem Spiel entgegenwirkende Feder bzw. eine Anti- Spiel-Feder 25 ist koaxial mit der Lagerwelle 24 zwischen der Führung 22 und dem Gehäuse 11 angeordnet. Die Anti- Spiel-Feder 25 ist durch das Führungslager 20 derart wirksam, daß die Linsenzelle 14 nach hinten bzw. zur Rückseite verschiebbar ist, und beseitigt das axiale Spiel zwischen dem Antriebsgewinde auf der Welle 32 und der Mutter 30. Die Feder 25 ist größenmäßig derart angepaßt, daß sie den aus den vom ganzen Gehäuse aufgebrachten Beschleungigungskräften resultierenden Trägheitskräften der Zelle 14 auf deren Lager standhält. Wenn der Motor 34 in Betrieb ist bzw. arbeitet, kann die Feder 25 die Linsenzelle 20 zur Rückseite schieben oder sie gegen den Federwiderstand zurückziehen. Die Vorrichtung 10 ist also ein System, bei dem kein Spiel auftritt. Dies ermöglicht der Vorrichtung 10 eine ruhige bzw. stoßfreie Arbeitsweise bzw. Wirkungsweise. Die Anti-Spiel-Feder 25 dient auch dazu, die Reibung aufgrund außerachsiger Kräfte bzw. Lasten auf ein Minimum zu reduzieren.
• Ein festes Filmschmiermittel, wie z.B. Wolfram-Disulfid, kann sowohl auf die Achse 24, als auch auf die Führung 22 aufgebracht bzw. aufgetragen werden, obwohl eine derartige Schmierung für die meisten Anwendungen nicht notwendig sein sollte. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Film eine Dicke auf, die weniger als ein 20 Millionstel eines Inch (0.5 µm) beträgt, und geht mit dem Basismaterial eine Molekülbindung ein (es wird kein Harz- bzw. Kunstharz- Bindemittel verwendet); wenn der Film richtig verarbeitet wird, blättert er nicht ab, wie z.B. Staub, oder wandert auf andere Oberflächen über, wie z.B. ein Schmutzstoff. Funktionsbeteiligterweise ist die Führung 22 auf der Achse 24 schräggestellt bzw. gekippt, da sich die versetzte Verbindung mit der Antriebskopplung 28 der Kraft der Anti- Spiel-Feder 25 entgegenwirkt. Diese Neigung bzw. das Schrägstehen des Führungslagers 22 auf der Achse kann hinsichtlich der Funktion des Lagers bei einigen Anwendungen kritisch sein. An den Enden der Führung 22 können zwei halbmondförmige Bereiche so vorgesehen werden, daß sie einen Kontakt mit der Achse herstellen und dazu dienen können, die Führung auf der Achse zuverlässig anzuschmiegen. Die Geradheit und Zylindrizität der Achse 24 liefert die inhärente Präzision einer bei dieser Vorrichtung geforderten geradlinigen Bewegung. Die Führungs- und Achsenkontaktflächen müssen äußerst fein poliert sein, um eine stoßfreie bzw. ruhige Bewegung und geringe Reibung vorzusehen. Die Zusammenstellung der Materialien sollte so gewählt werden, daß sie sich während der Einlaufzyklen bei der Herstellung selber polieren und während einer bestimmten Betriebslebensdauer verschleißfest bleiben. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde beispielsweise Wolfram-Disulfid als Schmiermittel, nichtrostender Stahl für die Achse 24 und eine Titanlegierung für die Führung 22 gewählt. Die angeschmiegte Position des Führungslagers auf der Welle 24 hält die Linsenzelle 20, so daß sie in der ausgerichteten Position, sogar bei Stoß und Erschütterung, fest sitzt.
• Ein U-förmiger Zughaken bzw. ein Gabelkopf 26 erstreckt sich aus der Führung 22 von der Trägervorrichtung 18 über der Achsenöffnung. Eine H-förmige Verbindung bzw. Kopplung 28 ist an einem Ende an den von der Führung 22 vorstehenden Gabelkopf und an dem anderen Ende an eine Antriebsmutter 30 festgesteckt. Die H-Form bietet auf effektive Weise eine eng eingeschränkte Anti-Drehung für die Gewindemutter 30. Dies stellt ein gutes Servoansprechen des Motors auf die Servobefehle sicher und reduziert ein "Nachlaufen", das infolge eines Spiels charakteristisch ist. Diese Straffheit erfordert außerdem für den Motorsitz in der ausgerichteten Position eine präzise maschinelle Bearbeitung, so daß ein Binden bzw. ein Klemmen der Kopplung nach dem Montieren in einer seitlichen Richtung verhindert wird. Die Gewindemutter weist eine Vorkehrung auf, so daß sie mit einer Querwelle oder einem Bolzen bzw. einem Stift in Eingriff steht. Die Kopplung 28 kann ein Bananen-förmiges Profil erhalten, um Bauelemente bzw. strukturelle Elemente in der Umgebung zu klären.
• Wie in der Seitenansicht von Fig. 3 im Schnitt gezeigt wird, befindet sich die Antriebsmutter 30 in Gewindeeingriff mit einer sich aus dem Antriebsmotor 34 erstreckenden Welle 32. Ein Ende der Achse 32 steht mit Bewegungsfreiheit in Eingriff mit einem Sackloch in der Gewindemutter 30. Das andere Ende der Welle 32 ist an die Welle (nicht dargestellt) des Motors 34 gekoppelt. Das gegenüberliegende Ende der Motorwelle steht hervor und ist geschlitzt, um ein manuelles Positionieren bzw. Anordnen der Linse 14 in der nominalen Fokusposition während optischer und elektrischer Ausrichtungen zu ermöglichen. Der Motor 34 ist aufgrund der optischen Wegeinschränkung unter einem Winkel von 37º zur optischen Achse an dem Gehäuse 11 starr angebracht. Die Kopplung 28 und 30 ist also eine mit zwei Stiften versehene Kopplung, um die außerachsige Anordnung des Motors anzupassen.
• Ein Zapfen 36 befindet sich diametrisch gegenüber des Gabelkopfs 26 an der Trägervorrichtung 18. Wie in der Rückansicht von Fig. 4 gezeigt ist, wird der Zapfen 36 zwischen zwei exzentrischen Lagern 38 zurückgehalten. Die exzentrischen Lager 38 sind über Stellschrauben 40 am Gehäuse 11 drehbar montiert, ermöglichen die Zentrierung der Trägervorrichtung 18 (bezüglich der Längsachse 16) und wirken deren Drehung entgegen. Die bei diesem Ausführungsbeispiel zur Befestigung der Kopplung 28 am Gabelkopf 26 verwendeten Paßstifte wurden präzise eingepaßt. Wie nachfolgend erörtert wird, vereinigen die Kopplungen des alternativen Ausführungsbeispiels zu diesem Zweck eine neuartige und vorteilhafte Anwendung von Walzen-(Spiral-) Spannstifte. Positions- und Temperatursensoren können auf die technisch bekannte Art und Weise eingebaut werden. (Ein linear variabler Umwandler-LVDT und ein Thermistor bzw. Heißleiter wurden bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet, wie sie in der Technik weitverbreitet sind).
• Die Einheit bzw. Vorrichtung 10 kann auf herkömmliche Art und Weise ausgerichtet werden. Eine ruhige und präzise axiale Translationsbewegung bzw. Verschiebung der Linsenzelle 20 wird während der Fokus-Einstellung durch Einschalten des Motors 34 gewährt. Bei Betrieb des Motors 34 dreht sich der Gewindestift bzw. die Gewindewelle 32 und bewegt die Antriebsmutter 30. Die Antriebsmutter 30 wiederum bewegt die H-Kopplung 28. Die Bewegung der H-Kopplung 28 wird über den Vorsprung 26 auf der Führung 22 der Linsenzelle 20 auf die Linsenzelle 20 übertragen.
• Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines ersten alternativen Ausführungsbeispiels der Kopplung für das erfindungsgemäße Autofokus-System 10, bei der die H-förmige Kopplung durch eine Kugelgelenk-Kopplung ersetzt ist. Das Kugelgelenk paßt Winkelversetzungen in zwei Richtungen an und dient der primären Funktion, das Gleitlager mit der Linsenzelle 20 zu verbinden. Die Kugelgelenk-Kopplung 50 weist ein Gehäuse 52, das im Inneren eine mit einem Gewinde versehene, geschlitzte, C-förmige Buchsenmutter 54 in einem kugelförmigen Sitz unterbringt, und am Ende einer mit einem Gewinde versehenen Stange 56 ein Lager auf, mit einem Augbolzen 58 an dessen einem Ende. Das Gehäuse 52 hat einen U-förmigen Querschnitt über seine Längsachse.
• Fig. 6(a) ist eine Draufsicht, Fig. 6(b) eine Schnitt- Draufsicht und Fig. 6(c) eine Ansicht der Kugelgelenk- Kopplung 50 des alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Autofokus-Systems.
• In der geschnittenen Draufsicht von Fig. 6(b) wird in Durchsicht veranschaulicht, wie die C-Mutter 54 im Sitz 55 des Gehäuses 52 sitzt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbei- spiel ist die C-Mutter aus Nylon gestaltet und hat eine mit einem Gewinde versehene Öffnung, um eine mit einem Gewinde versehene Messingwelle aus dem Motor 34 aufzunehmen. Die Spielpassung der C-Mutter um die Motorwelle 32 und die Spielpassung der C-Mutter im Sitz 55 wird mittels einer Mutter-Scheibe-Anordnung 60 oben am Gehäuse 52 gesteuert. Wie in Fig. 6(c) gezeigt wird, weist die Scheiben-Anordnung 60 ein Blatt 62 auf, das mit dem Schlitz der C-Mutter 54 in Eingriff steht und eine Drehsicherung zur Einschränkung der Winkelauslenkung der geschlitzten C-förmigen Mutter um eine Längsachse des Motors 34 vorsieht. Eine Gewindeschraube 64 erstreckt sich durch eine erste nichtrostende Stahlbeilagscheibe 66, durch eine Seite des Gehäuses 52, durch eine Scheibe 68, durch das Blatt 62 und durch eine zweite Beilagscheibe 69 über bzw. in Gewindeeingriff in die zweite Seite des Gehäuses 52. Somit kann das Spiel in der C-Mutter und um die C-Mutter 54 durch Anziehen der Schraube 64 und/oder Entfernen von Scheiben von den Scheiben 66 und 69 eingestellt werden. Das Gehäuse 52 fungiert grundlegend wie eine C-förmige Klemmbacke bzw. eine C-förmige Klammer um die C-Mutter herum. Das Gehäuse 52 preßt die C-Mutter 54 solange zusammen, bis ihr Gewinde mit einer Gewindelehre bzw. einem Gewindering in festem Kontakt steht. Die Einstellung wird dann in dieser Stellung gesichert. Diese Einstellung schließt nicht nur das aus der Gewindetoleranz resultierende Spiel aus, sondern sieht auch einen festen Kontakt und eine verbesserte Steifigkeit der Kopplung vor, ohne daß sich die Reibung in der Autofokus-Einheit nachteilig erhöht. Die Einstellung schafft geringe Spielwerte, ohne dabei extrem enge Toleranzen bei den einzelnen Teilen zu erfordern.
• In der Fig. 6(a) ist mittels eines ersten Bolzens 72, der sich aus dem Motorgehäuse parallel zur Motorwelle oder zum Motorbolzen 32 erstreckt, eines zweiten Bolzens 74, der sich aus dem Gehäuse 52 quer zum ersten Bolzen 72 erstreckt, und eines Nylon-Gleitklotzes 76, der den ersten und zweiten Bolzen 72 und 74 zusammen koppelt bzw. miteinander verbindet eine einer Drehung entgegenwirkende Anordnung bzw. eine Drehsicherungsanordnung vorgesehen. Die Fig. 6(d) und (e) zeigen die Vorder- bzw. die Seitenansicht des Gleitklotzes 76. Der Gleitklotz 76 bewegt sich während der Fokus-Einstellung frei bzw. ist frei beweglich, und hält sich selbst auf den Bolzen 72 und 74 zurück.
• In Fig. 6(a) ist das Kopplungsgehäuse 52 an seinem in Bezug auf das Motorende fernen Ende mit einem Gewinde versehen, um den mit einem Gewinde versehenen Endabschnitt der Stange 56 aufzunehmen. Dies gewährt während des Zusammenbauens eine genaue Einstellung des axialen Spiels. Gewöhnlich wird der mit einem Gewinde versehene Endabschnitt der Stange dort eingeklebt, sobald es eingestellt wurde.
• Das ferne Ende der Stange 56 weist den Augbolzen 58 auf. Der Augbolzen 58 enthält in einer Fassung in der Stange 56 eine Kugel 59. Der Augbolzen 58 ist mittels eines Paßstiftes an den Gabelkopf 26 der Zelle 14 unter Verwendung eines eng gewickelten Spiralspannstifts 80 befestigt. Wie aus der Technik bekannt ist, sind Spiralspannstifte, die von Spirol International Co. hergestellt werden, derart gestaltet, so daß sie in ein großzügig toleriertes Loch, wie z.B. ein vorgebohrtes Loch, gut einpassen. Wenn sie in ein Loch eingebaut werden, das kleiner ist, als der Stift, paßt sich der spiralförmig gewickelte Stift der Größe, und eingeschränktermaßen auch der Form des Loches an. Dieses Merkmal wird bei dieser Gestaltung bzw. Ausführung effektiv ausgenutzt, um es zu ermöglichen, daß der Stift 80 auch in die beiden äußeren Löcher des U-förmigen Gabelkopfes 26 festsitzend paßt, obwohl er eigentlich nur in das innere Loch des Augbolzens 80 gut paßt. Das Bolzenloch ist leicht bzw. etwas größer, als die auf einer Linie liegenden Löcher des Gabelkopfes 26. Nach dem Einbau wird der mittlere Abschnitt des Stifts 80 tonnenförmig, so daß er mit dem größeren Durchmesser des Augbolzens 58 in Eingriff steht. Diese Passung wird sowohl durch die Toleranzen der Teile, als auch dadurch gesteuert, daß der Monteur die Spirale dreht (kurbelt), nachdem der Stift angebracht ist, um die gewünschte Passung zu erreichen.
• In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Kugel 59 des Stangenendes 58 aus gehärtetem Stahl und die Stange 56 aus mittelhartem Stahl gestaltet. Das Gehäuse 52 und das einer Drehung entgegenwirkende Blatt 62 sind aus einer Aluminiumlegierung, die C-Mutter 54 ist aus Nylon und die Bolzen 72 und 74 sind aus nichtrostendem Stahl gestaltet. Technisch begabte Menschen werden sich bewußt sein, daß auch andere Materialien verwendet werden können, ohne dabei vom Umfang bzw. Bereich der Erfindung abzuweichen.
• Die Arbeitsweise des ersten alternativen (Kugelgelenk) Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen die gleiche, wie die des anschaulichen (H-Kopplung) Ausführungsbeispiels Die Aktivierung des Motors 34 veranlaßt die C-Mutter 54 sich auf dem Gewindestift bzw. auf der Gewindewelle 32 zu bewegen und über den Sitz 55 eine Kraft auf das Gehäuse 52 auszuüben. Die Bewegung des Gehäuses 52 wird über das Führungslager 22 und über das Stangenende 58 zu einer Axialbewegung der Linsenzelle 20 übertragen.
• Die Verwendung von zwei kugelförmigen Buchsen, wie z.B. die C-Mutter 54 und das Stangenende 58, ermöglicht es, daß bei beiden eine schlechte Winkelausrichtung und eine schlechte Versetzungsausrichtung in der Autofokus-Einheit auftreten kann, ohne daß ein Binden oder eine Zunahme der Reibung in der Kopplung geschaffen wird. Die Eingriffslinie der Kugelgelenkkopplung 50 plaziert die beiden Drehzentren dort, wo sie eine sehr ruhige Wirkungsweise beim Verschieben der Linsenzelle 20 schaffen. Die C-Mutter 50 enthält ihr Drehzentrum direkt an der Mitte bzw. beim Zentrum der Motorwelle. Das Lager am Ende der Stange 58 enthält sein Drehzentrum direkt in der Mitte bzw. beim Zentrum des Drehstifts im Gabelkopf 26 der Linsenzelle 20. Diese Anordnung schließt die Exzentrizitäten während des Einsatzes bzw. des Betriebs aus, die bei einem Kopplungssystem mit zwei Stiften und einer gesonderten Gewindemutter auftreten, und schafft eine viel ruhigere Arbeitsweise.
• Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines zweiten (flaches Blatt bzw. flache Zunge) alternativen Ausführungsbeispiels der Kopplung für das erfindungsgemäße Autofokus-System 10. Fig. 8 ist eine Rückansicht der flachen-Zunge-Kopplung des erfindungsgemäßen Autofokus-Systems 10. Das flache-Zunge- Ausführungsbeispiel bietet im Vergleich zur Kugelgelenkkopplung geringere Kosten und im Vergleich zur H-Kopplung ein verbessertes Funktionieren bzw. eine verbesserte Ausführung. Die flache-Zunge-Kopplung 90 weist eine Mutter 92 und das flache-Zunge-Verbindungselement bzw. die flache- Zunge-Kopplung 94 auf. Die Mutter 92 steht in Gewindeeingriff mit einer sich aus dem Motor 34 erstreckenden Welle. Das ferne Ende der Mutter 92 weist einen Gabelkopf 96 auf. Der Gabelkopf 96 der Mutter 92 befindet sich im Eingriff mit dem nächstgelegenen Ende des flachen-Zungen-Verbindungselement 94. Das ferne Ende der flachen-Zunge-Kopplung 94 ist über einen Spiralspannstift 98 mit dem Gabelkopf 26 der Linsenzelle 20 verbunden.
• Somit wurde die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme eines besonderen Ausführungsbeispiels für eine besondere Anwendung beschrieben. Diejenigen, die ein durchschnittliches technisches Verständnis besitzen und die vorliegenden Ausführungen verstehen, werden zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsbeispiele innerhalb des Bereiches der Erfindung erkennen. Beispielsweise ist, wie oben offensichtlich, die Erfindung nicht auf die Ausführung der Kopplung oder des Antriebsmotors beschränkt. Die Erfindung ist auch nicht auf die besondere Ausführung des Führungslagers oder auf die hierin abgebildete Gestaltung oder Anwendung beschränkt.
• Mit den angefügten Ansprüchen sollen daher beliebige und alle derartigen Anwendungen, Modifikationen und Ausführungsbeispiele, die im Rahmen bzw. im Bereich der vorliegenden Erfindung liegen, abgedeckt werden.

Claims (14)

1. Automatische Schärfeeinstellungsvorrichtung für eine Linse (14) mit einer primären optischen Achse (16), die in deren radialem Zentrum verläuft, wobei die automatische Schärfeeinstellungsvorrichtung

eine die Linse eingrenzende Trägereinrichtung (18) zum Zurückhalten der Linse und

eine Antriebsvorrichtung (34) zum Verschieben der Linse entlang der optischen Achse aufweist,

gekennzeichnet durch

eine Lagereinrichtung (22), die an der Trägereinrichtung angebracht und bezüglich der Linse exzentrisch angeordnet ist, und derart wirksam ist, daß die Linse entlang deren optischen Achse verschiebbar ist, wobei

die Antriebsvorrichtung zum Bewegen der Lagereinrichtung eine Achse (24) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Lagereinrichtung ebenfalls außerhalb eines durch die Linsenperiphene bestimmten zylindrischen Volumens befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Lagereinrichtung ein auf der Achse gelagertes Lager (22) aufweist, wobei die Achse eine zur optischen Achse der Linse paralelle Längsachse hat.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Kopplung (28, 30, 32; 50; 90) zwischen der Lagereinrichtung und der Antriebsvorrichtung.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kopplung ein Gehäuse (52) aufweist, das mit der Antriebsvorrichtung und der Trägereinrichtung in Gewindeeingriff steht und über seine Längsachse einen U-förmigen Querschnitt hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kopplung ein Kugelgelenk (58, 80) aufweist, das an dem Gehäuse an einem Ende und an der Lagereinrichtung an einem zweiten Ende angebracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Kugelgelenk schraubbar (56) mit dem Gehäuse in Eingriff steht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei die Kopplung eine mit einem Gewinde versehene, geschlitzte, C- förmige Mutter (54) aufweist, die in dem Gehäuse angeordnet ist und mit der Antriebsvorrichtung in Gewindeeingriff steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Kopplung ein erstes einer Drehung entgegenwirkendes Mittel (62) aufweist, um die Winkelauslenkung der geschlitzten C-förmigen Mutter um die Längsachse der Antriebsvorrichtung einzugrenzen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei dieses erste einer Drehung entgegenwirkende Mittel ein flaches Blatt (62) ist, das für einen Eingriff in den Schlitz der C-Mutter am Gehäuse angebracht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, mit einem zweiten einer Drehung entgegenwirkenden Mittel (72, 74, 76), um die Winkelauslenkung des Gehäuses um der Längsachse der Antriebsvorrichtung einzugrenzen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das zweite einer Drehung entgegenwirkende Mittel einen ersten (72) und zweiten (74) Bolzen aufweist, die quer zueinander in Eingriff mit dem Gehäuse der Antriebsvorrichtung und dem Gehäuse der Kopplung angebracht sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei die Kopplung mittels eines Spiralspannstifts (80) sicher an der Lagereinrichtung befestigt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kopplung eine Mutter (92), die derart gestaltet ist, daß sie die Antriebsvorrichtung an einem Ende und eine flache Zunge bzw. ein flaches Blatt (94) am anderen Ende aufnimmt, und eine als flache Zunge ausgebildete Kopplung aufweist, die die Mutter mit der Lagereinrichtung verbindet.