DE102005057511A1

DE102005057511A1 - Abbildungsvorrichtung mit einem optischen Bildstabilisierer

Info

Publication number: DE102005057511A1
Application number: DE102005057511A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nomura
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2006-06-08
Also published as: TW200632527A; GB2420928B; US20060115258A1; TWI375113B; US7574121B2; KR101197085B1; GB0524535D0; GB2420928A; KR20060061273A

Abstract

Eine Abbildungsvorrichtung umfasst einen Bildsensor mit einer Abbildungsfläche, auf der über eine Aufnahmeoptik ein Objektbild erzeugt wird; eine Führungsvorrichtung zum Führen des Bildsensors in einer Richtung parallel zu dessen Abbildungsfläche und eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des durch die Führungsvorrichtung geführten Bildsensors in Abhängigkeit eines Ausgangssignals einer Erfassungsvorrichtung, die die Richtung und die Größe einer auf die Aufnahmeoptik einwirkenden Schwingung erfasst. Die Führungsvorrichtung oder die Antriebsvorrichtung ist in Richtung der optischen Achse der Aufnahmeoptik vor einer Bildstabilisierungsebene, die mit der Abbildungsfläche des Bildsensors zusammenfällt, angeordnet, während die jeweils andere Vorrichtung hinter der Bildstabilisierungsebene angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abbildungsvorrichtung, insbesondere eine Abbildungsvorrichtung mit einem optischen Bildstabilisierer, der eine Bildstabilisierung vornimmt, indem er einen Bildsensor, z.B. einen CCD, antreibt, um einer Bildverwacklung infolge von Schwingungen, z.B. infolge einer Handzitterbewegung (Kameraverwacklung), entgegenzuwirken.

Aus dem Stand der Technik sind Abbildungsvorrichtungen wie Kameras bekannt, die Bildstabilisierer aufweisen, die eine Kameraverwacklung (Bildverwacklung) korrigieren, wenn Schwingungen, wie z.B. eine Handzitterbewegung, auf den Kamerakörper einwirken. Beispielsweise wird in einer digitalen Kamera, die mit einem Bildsensor wie einem CCD oder einem CMOS als Abbildungsmedium arbeitet, eine Bildstabilisierung in der Weise ausgeführt, dass der Bildsensor in Abhängigkeit von Daten, die auf die Winkelgeschwindigkeit der erfassten Kameraverwacklung bezogen sind, in einer Ebene (parallel zur Abbildungsfläche des Bildsensors) bewegt wird, die senkrecht zur optischen Eintrittsachse des Bildsensors liegt.

Da der Positionsfehler infolge einer Verkippung des Bildsensors, die beispielsweise durch eine Kameraverwacklung verursacht wird, die Bildqualität deutlich beeinträchtigt, muss der Bildsensor mit hoher Genauigkeit angetrieben werden, um die Bildverwacklung zu korrigieren. Primäre Ursachen für eine nachteilige Beeinflussung der Antriebsgenauigkeit sind das Spaltmaß oder Spiel, das an den zum Führen des Bildsensors bestimmten Führungsachsen vorhanden ist, sowie der Totgang, das innerhalb des Kraftübertragungsmechanismus auftritt, der die aus einer Antriebsvorrichtung, wie z.B. einem Motor, stammende Antriebskraft überträgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Abbildungsvorrichtung mit einem optischen Bildstabilisierer anzugeben, mit der eine hochgenaue Bildstabilisierung durch Antreiben eines Bildsensors möglich ist und die kostengünstig bereitgestellt werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung stellt eine kompakte Abbildungsvorrichtung mit einem optischen Bildstabilisierer bereit, der durch Antreiben eines Bildsensors eine hochgenaue Bildstabilisierung ermöglicht. Diese Abbildungsvorrichtung kann kostengünstig bereitgestellt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines einfahrbaren Varioobjektivs nach der Erfindung in dessen eingefahrenem Zustand;

2 eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Varioobjektivs in dessen Aufnahmezustand;

3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Varioobjektivs in dessen Weitwinkelgrenzeinstellung;

4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Varioobjektivs in dessen Telegrenzeinstellung;

5 ein Blockdiagramm, das den Aufbau von elektrischen Schaltungen einer Kamera zeigt, die mit dem Varioobjektiv nach den 1 und 2 ausgestattet ist;

6 eine schematische Darstellung, die die Bewegungswege eines Mehrfachgewinderings und eines Nockenrings sowie die durch Bewegen des Nockenrings entstehenden Bewegungswege einer ersten Linsengruppe und einer zweiten Linsengruppe zeigen;

7 eine schematische Darstellung, die die zusammengesetzten Bewegungswege der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe zeigt, in denen die Bewegungswege des Mehrfachgewinderings und des Nockenrings enthalten sind;

8 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht des in den 1 und 2 gezeigten Varioobjektivs;

9 eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht von Elementen eines Bildstabilisierungsmechanismus und eines Rückziehmechanismus, die in 8 gezeigt sind;

10 eine perspektivische Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus, die den eingefahrenen Zustand eines CCD-Halters in dem in 1 gezeigten eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs zeigt;

11 eine perspektivische Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus, die den ausgefahrenen Zustand des CCD-Halters im Aufnahmezustand des Varioobjektivs zeigt;

12 eine perspektivische Rückansicht eines Teils des Bildstabilisierungsmechanismus (in den 10 und 11 von hinten betrachtet);

13 eine Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in dem in 10 gezeigten Zustand (in Richtung der optischen Achse von vorn betrachtet);

14 eine Vorderansicht des Bildstabilisierungsmechanismus und des Rückziehmechanismus in dem in 11 gezeigten Zustand (in Richtung der optischen Achse von vorn betrachtet);

15 eine perspektivische Vorderansicht eines Horizontalverstellrahmens und eines Vertikalverstellrahmens, die den CCD-Halter tragen, sowie zugehöriger Elemente;

16 eine Vorderansicht des Horizontalverstellrahmens, des Vertikalverstellrahmens und der zugehörigen Elemente nach 15;

17 eine Rückansicht des Horizontalverstellrahmens, des Vertikalverstellrahmens und der zugehörigen Elemente nach den 15 und 16;

18 eine Querschnittsansicht des CCD-Halters, des Horizontalverstellrahmens, des Vertikalverstellrahmens und anderer Elemente längs der in 16 gezeigten Linie D1-D1;

19 eine Vorderansicht der in den 15 bis 18 gezeigten Elemente sowie anderer zugehöriger Elemente zur Illustration einer in horizon taler Richtung wirkenden Bildstabilisierung durch Betätigen eines Horizontalantriebshebels;

20 eine Vorderansicht von in 19 gezeigten Elementen zur Illustration der Beziehung zwischen dem Horizontalantriebshebel und der vertikalen Bewegung des CCD-Halters, des Horizontalverstellrahmens und des Vertikalverstellrahmens;

21 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die die räumliche Anordnung des CCD-Halters und der Antriebsvorrichtungen zueinander in Richtung der fotografischen optischen Achse zeigt;

22 eine Seitenansicht, die die räumliche Anordnung des in Richtung der y-Achse wirkenden Antriebsmechanismus (einschließlich des Schrittmotors und der vertikalen Führungsachse) und des CCDs zueinander in Bezug auf vorne und hinten zeigt;

23 eine Seitenansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels, bei dem der zweite Schrittmotor und die vertikale Führungsstange in Bezug auf vorne und hinten entgegengesetzt zu der in 22 gezeigten Anordnung angeordnet sind;

24 eine Seitenansicht eines Vergleichsbeispiels, die die Anordnung des CCDs, des zweiten Schrittmotors und der vertikalen Führungsachse zueinander in Bezug auf vorne und hinten zeigt;

25 eine Seitenansicht eines anderen Vergleichsbeispiels, die die Anordndung des CCDs, des zweiten Schrittmotors und der vertikalen Führungsstange zueinander in Bezug auf vorne und hinten zeigt; und

26 eine Seitenansicht eines weiteren Vergleichsbeispiels, die die Anordnung des CCDs, des zweiten Schrittmotors und der vertikalen Führungsachse zueinander in Bezug auf vorne und hinten zeigt.

Die 1 und 2 zeigen Querschnitte eines Varioobjektivs 10, das in eine Varioobjektivkamera eingebaut ist. Das Varioobjektiv 10 hat ein kastenförmiges Gehäuse 11 und einen einfahrbaren Tubusteil 12, der im Inneren des Gehäuses 11 einfahrbar gehalten ist. Das Äußere des Gehäuses 11 ist von äußeren Komponenten der Kamera bedeckt; diese äußeren Komponenten sind in den Figuren nicht gezeigt. Eine Foto- oder Aufnahmeoptik des Varioobjektivs 10 enthält eine erste Linsengruppe 13a, einen Verschluss 13b, eine Blende 13c, eine zweite Linsengruppe 13d, eine dritte Linsengruppe 13e, ein Tiefpassfilter 13f und einen CCD-Bildsensor 13g (im Folgenden als CCD bezeichnet), die in dieser Reihenfolge von der Objektseite, d.h. in den 1 und 2 von der linken Seite her, angeordnet sind. Wie in 5 gezeigt, ist das CCD 13g mit einer Steuerschaltung 14a elektrisch verbunden, die eine Bildverarbeitungsschaltung aufweist. So kann ein elektronisches Bild auf einem LCD-Monitor 14b, der an der Außenfläche der Kamera vorgesehen ist, dargestellt werden, und die elektronischen Bilddaten können in einem Speicher 14c aufgezeichnet werden. In einem in 2 gezeigten Aufnahmezustand (aufnahmebereiter Zustand) des Varioobjektivs 10 sind sämtliche der die Fotooptik bildenden optischen Elemente auf der gleichen fotografischen optischen Achse Z1 ausgerichtet. Dagegen sind in einem in 1 gezeigten eingefahrenen (radial zurückgezogenen) Zustand des Varioobjektivs 10 die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g so von der fotografischen optischen Achse Z1 weg bewegt, dass sie in dem Gehäuse 11 radial aufwärts zurückgezogen sind, während die zweite Linsengruppe 13d linear in den Raum eingefahren ist, der durch die nach oben gerichtete radiale Rückziehbewegung der dritten Linsengruppe 13e, des Tiefpassfilters 13f und des CCDs 13g entsteht, wodurch die Länge des Varioobjektivs 10 in dessen eingefahrenem Zustand verringert wird. Der Gesamtaufbau des Varioobjektivs 10, der einen Rückziehmechanismus umfasst, um optische Elemente radial aufwärts zurückzuziehen, wird nachstehend beschrieben. In der folgenden Beschreibung ist, wenn man vorn auf den mit dem Varioobjektiv 10 ausgestatteten Kamerakörper blickt, dessen vertikale Richtung als y-Achse und dessen horizontale Richtung als x-Achse definiert.
Das Gehäuse 11 hat einen hohlen, kastenförmigen Teil 15 und eine hohlen, festen Ringteil 16, der so an einer Stirnwand 15a des kastenförmigen Teils 15 ausgebildet ist, dass er die Aufnahmeoptik um die fotografische optische Achse Z1 herum einschließt. Eine Drehmittelachse Z0, die die Mittelachse des festen Ringteils 16 bildet, liegt parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 und ist exzentrisch unterhalb derselben angeordnet. Innerhalb des kastenförmigen Teils 15 und oberhalb des festen Ringteils 16 ist ein Rückziehraum (Unterbringungsraum) SP ausgebildet (vergl. 1 und 2).
Ein Zoom- oder Variozahnrad 17 (vergl. 8, 10 und 11) ist auf der Seite der Innenumfangsfläche des festen Ringteils 16 auf einer Drehachse drehbar gehalten, die parallel zur Drehmittelachse Z0 liegt. Das Variozahnrad 17 wird von einem Zoom- oder Variomotor MZ (vergl. 5, 10 und 11), der an dem Gehäuse 11 gehalten ist, vorwärts und rückwärts gedreht. Zudem hat der feste Ringteil 16 an seiner Innenumfangsfläche ein Innenmehrfachgewinde 16a, eine Ringnut 16b und mehrere Geradführungsnuten 16c (von denen in 8 nur eine gezeigt ist). Die Ringnut 16b ist eine umlaufende Nut, deren Mittelachse auf der Drehmittelachse Z0 liegt, während die Geradführungsnuten 16c parallel zur Drehmittelachse Z0 angeordnet sind (vergl. 3, 4 und 8).
Ein Mehrfachgewindering 18 ist innerhalb des festen Ringteils 16 um die Drehmittelachse Z0 drehbar gelagert. Der Mehrfachgewindering 18 hat ein Außenmehrfachgewinde 18a, das in Eingriff mit dem Innenmehrfachgewinde 16a des festen Ringteils 16 ist, und kann so durch das Ineinandergreifen der beiden Mehrfachgewinde 16a und 18a rotierend in Richtung der optischen Achse vorgeschoben und eingefahren werden. Der Mehrfachgewindering 18 hat ferner auf seiner Außenumfangsfläche vor dem Innenmehrfachgewinde 18a mehrere Drehführungsvorsprünge 18b (von denen in 8 nur zwei gezeigt sind). In dem in den 2 bis 4 gezeigten Zustand, in dem der Mehrfachgewindering 18 bezüglich des festen Ringteils 16 in seine vorderste Position vorgeschoben ist, sind das Innen mehrfachgewinde 16a und das Außenmehrfachgewinde 18a voneinander gelöst, während die Drehführungsvorsprünge 18b gleitend in der Ringnut 16b sitzen, so dass der Mehrfachgewindering 18 an einer weiteren Bewegung in Richtung der optischen Achse gehindert ist und nur in einer in Richtung der optischen Achse festen Position rotieren kann. Der Mehrfachgewindering 18 hat ferner auf Gewindegängen des Außenmehrfachgewindes 18a ein ringförmiges Stirnrad 18c, das in Eingriff mit dem Variozahnrad 17 ist. Die Zähne des Stirnrads 18c sind parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 ausgerichtet. Das Variozahnrad 17 ist in seiner axialen Richtung so lang gestreckt, dass es über den gesamten Bewegungsbereich des Mehrfachgewinderings 18 ausgehend von dessen in den 1 und 10 gezeigtem eingefahrenen Zustand bis in dessen in den 2 und 11 gezeigtem ausgefahrenen Zustand stets in Eingriff mit dem Stirnrad 18c bleibt. Der Mehrfachgewindering 18 ist aus zwei Ringelementen zusammengesetzt, die in Richtung der optischen Achse voneinander trennbar sind. In den 10 und 11 ist nur der hintere Ringteil des Mehrfachgewinderings 18 gezeigt.
Innerhalb des Mehrfachgewinderings 18 ist ein Geradführungsring 20 gelagert. Der Geradführungsring 20 hat nahe seinem hinteren Ende einen Geradführungsvorsprung 20a und ist längs der Drehmittelachse Z0 (und der fotografischen optischen Achse Z1) geradegeführt, indem der Geradführungsvorsprung 20a und die Geradführungsnut 16c des festen Ringteils 16 gleitend ineinander greifen, wie in 4 gezeigt ist. Zwischen der Innenumfangsfläche des Mehrfachgewinderings 18 und der Außenumfangsfläche des Geradführungsrings 20 ist ein Drehführungsteil 21 vorgesehen. Der Mehrfachgewindering 18 ist über den Drehführungsteil 21 so an dem Geradführungsring 20 gehalten, dass er bezüglich des Geradführungsrings 20 drehbar und zusammen mit diesem in Richtung der optischen Achse bewegbar ist. Der Drehführungsteil 21 besteht aus mehreren Ringnuten, die in axialer Richtung in verschiedenen Positionen angeordnet, d.h. axial zueinander versetzt sind, sowie radialen Vorsprüngen, von denen sich jeder in gleitendem Eingriff mit der zugehörigen Ringnut befindet (vergl. 3 und 4).
Der Geradführungsring 20 hat an seiner Innenumfangsfläche mehrere Geradführungsnuten 20b (von denen in den 1 bis 4 jeweils nur eine gezeigt ist), die parallel zur Drehmittelachse Z0 (und zur fotografischen optischen Achse Z1) verlaufen. Mehrere Geradführungsvorsprünge 22a (von denen in den 1 bis 4 jeweils nur einer gezeigt ist), die von einem ersten Geradführungsring 22 radial nach außen abstehen, und mehrere Geradführungsvorsprünge 23a (von denen in den 1 bis 4 jeweils nur einer gezeigt ist), die von dem zweiten Geradführungsring 23 radial nach außen abstehen, befinden sich in gleitendem Eingriff mit den Geradführungsnuten 20b. Der erste Geradführungsring 22 führt über mehrerer Geradführungsnuten 22b (von denen in den 2 und 3 jeweils nur eine gezeigt ist), die an der Innenumfangsfläche des ersten Geradführungsrings 22 ausgebildet sind, eine erste Linsenfassung 24 geradlinig in einer Richtung parallel zur Drehmittelachse Z0 (und zur fotografischen optischen Achse Z1). Der zweite Geradführungsring 23 führt über mehrere Geradführungskeile 23b (von denen in den 1 bis 4 jeweils nur einer gezeigt ist) eine zweite Linsenfassung 25 geradlinig in einer Richtung parallel zur Drehmittelachse Z0 (und zur fotografischen optischen Achse Z1). Die erste Linsenfassung 24 hält über eine Fokussierfassung 29 die erste Linsengruppe 13a, während die zweite Linsenfassung 25 die zweite Linsengruppe 13d hält.
Innerhalb des Geradführungsrings 20 ist ein Kurven- oder Nockenring 26 so angeordnet, dass er um die Drehmittelachse Z0 drehbar ist. Der Nockenring 26 ist an dem ersten Geradführungsring 22 und dem zweiten Geradführungsring 23 so gehalten, dass er über Drehführungsteile 27 und 28 bezüglich jedes der Geradführungsringe 22 und 23 drehbar und zusammen mit diesen in Richtung der optischen Achse bewegbar ist (vergl. 4). Wie in den 3 und 4 gezeigt, besteht der Drehführungsteil 27 aus einer unterbrochenen Ringnut 27a (in 3 nicht gezeigt), die an der Außenumfangsfläche des Nockenrings 26 ausgebildet ist, und einem inneren Flansch 27b, der von dem ersten Geradführungsring 22 so radial nach innen steht, dass er sich in gleitendem Eingriff mit der unterbrochenen Ringnut 27a befindet. Wie in den 3 und 4 gezeigt, besteht der Drehführungsteil 28 aus einer unterbrochenen Ringnut 28a (in 3 nicht gezeigt), die an der Innenumfangsfläche des Nockenrings 26 ausgebildet ist, und einem äußeren Flansch 28b, der von dem zweiten Geradführungsring 23 radial so nach außen absteht, dass er sich in gleitendem Eingriff mit der unterbrochenen Ringnut 28a befindet.
Wie in 4 gezeigt, sind auf dem Nockenring 26 mehrere Mitnehmervorsprünge 26a vorgesehen (von denen in 4 nur einer gezeigt ist), die radial nach außen stehen. Die Mitnehmervorsprünge 26a durchsetzen mehrere Mitnehmerführungsschlitze oder -nuten 20c (von denen in 4 nur einer gezeigt ist), die an dem Geradführungsring 20 ausgebildet sind, so dass sie in mehrere Drehübertragungsnuten 18d greifen (von denen in 4 nur eine gezeigt ist), die an der Innenumfangsfläche des Mehrfachgewinderings 18 ausgebildet sind. Jede Drehübertragungsnut 18d liegt parallel zur Drehmittelachse Z0 (und zur fotografischen optische Achse Z1), und jeder Mitnehmervorsprung 26a befindet sich in gleitendem Eingriff mit der zugehörigen Drehübertragungsnut 18d, so dass er daran gehindert ist, sich in Umfangsrichtung relativ zu dieser Drehübertragungsnut 18d zu bewegen. Indem die Drehübertragungsnuten 18d und die Mitnehmervorsprünge 26a ineinander greifen, wird so die Drehbewegung des Mehrfachgewinderings 18 auf den Nockenring 26 übertragen. Die abgewickelte Form der jeweiligen Mitnehmerführungsnut 20c geht aus den Figuren nicht hervor. Dabei ist die jeweilige Mitnehmerführungsnut 20c eine Führungsnut, die einen Ringnutabschnitt, dessen Mittelpunkt auf der Drehmittelachse Z0 liegt, sowie einen schrägen Steigungsnutabschnitt aufweist, der parallel zu dem Innenmehrfachgewinde 16a angeordnet ist. Durch Drehen des Mehrfachgewinderings 18 rotiert der Nockenring 26, während er sich längs der Drehmittelachse Z0 (und der fotografischen optischen Achse Z1) vorwärts und rückwärts bewegt, wenn der jeweilige Mitnehmervorsprung 26a in den Steigungsnutabschnitt der zugehörigen Mitnehmerführungsnut 20c greift. Dagegen rotiert der Nockenring 26 ohne eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung in einer in Richtung der optischen Achse festen Position, wenn der jeweilige Mitnehmervorsprung 26a in den Ringnutabschnitt der zugehörigen Mitnehmerführungsnut 20c greift.
Der Nockenring 26 ist ein doppelseitiger Nockenring, der an seiner Außenumfangsfläche mehrere äußere Nocken- oder Kurvennuten 26b (von denen in 3 nur eine gezeigt ist) und an seiner Innenumfangsfläche mehrere innere Nocken- oder Kurvennuten 26c (von denen in den 3 und 4 jeweils nur eine gezeigt ist) aufweist. Die äußeren Kurvennuten 26b befinden sich in gleitendem Eingriff mit mehreren Kurveneingriffsgliedern 24a (von denen in 3 nur eines gezeigt ist), die von der ersten Linsenfassung 24 radial nach innen stehen, während sich die inneren Kurvennuten 26c in gleitendem Eingriff mit mehreren Kurveneingriffsgliedern 25a (von denen in den 3 und 4 jeweils eines gezeigt ist) befinden, die von der zweiten Linsenfassung 25 radial nach außen abstehen. Wird der Nockenring 26 gedreht, so bewegt sich die erste Linsenfassung 24, die durch den ersten Geradführungsring 22 in Richtung der optischen Achse geradegeführt ist, längs der Drehmittelachse Z0 (und der fotografischen optischen Achse Z1) in einer vorbestimmten Bewegung entsprechend den Konturen oder Profilen der äußeren Kurvennuten 26b vorwärts und rückwärts. Entsprechend bewegt sich, wenn der Nockenring 26 gedreht wird, die zweite Linsenfassung 25, die durch den zweiten Geradführungsring 23 in Richtung der optischen Achse gerade geführt ist, in einer vorbestimmten Bewegung entsprechend den Konturen der inneren Kurvennuten 26c längs der Drehmittelachse Z0 vorwärts und rückwärts.
Die zweite Linsenfassung 25 hat einen zylindrischen Teil 25b (vergl. 1 und 2), der die zweite Linsengruppe 13d hält. Die zweite Linsenfassung 25 hält den Verschluss 13b und die Blende 13c vor dem zylindrischen Teil 25b so, dass sowohl der Verschluss 13b als auch die Blende 13c geöffnet und geschlossen werden können. Der Verschluss 13b und die Blende 13c können über ein Verschlussstellglied MS bzw. einen Blendenstellglied MA geöffnet und geschlossen werden, die an der zweiten Linsenfassung 25 gehalten sind (vergl. 5).
Die Fokussierfassung 29, die die erste Linsengruppe 13a hält, ist an der ersten Linsenfassung 24 so gelagert, dass sie längs der Drehmittelachse Z0 (und der fotografischen optischen Achse Z1) bewegbar ist. Die Fokussierfassung 29 kann über einen Fokussiermotor MF (vergl. 5) vorwärts und rückwärts bewegt werden.
Der Betrieb des Variomotors MZ, des Verschlussstellgliedes MS, des Blendenstellgliedes MA und des Fokussiermotors MF werden von der Steuerschaltung 14a gesteuert. Mit Einschalten eines Hauptschalters 14d (vergl. 5) der Kamera wird der Variomotor MZ so angesteuert, dass er das Varioobjektiv in den in 2 gezeigten Aufnahmezustand bringt. Mit Ausschalten des Hauptschalters 14d wird das Varioobjektiv 10 aus dem Aufnahmezustand in den in 1 gezeigten eingefahrenen Zustand bewegt.
Die oben beschriebene Funktionsweise des Varioobjektivs 10 kann wie folgt zusammengefasst werden. Mit Einschalten des Hauptschalters 14d in dem in 1 gezeigten eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 wird das Variozahnrad 17 so angetrieben, dass es in Tubusausfahrrichtung rotiert. Dementsprechend bewegt sich der Mehrfachgewindering 18 rotierend in Richtung der optischen Achse vorwärts, und gleichzeitig bewegt sich der Geradführungsring 20 zusammen mit dem Mehrfachgewindering 18 geradlinig in Richtung der optischen Achse vorwärts. Durch das Drehen des Mehrfachgewinderings 18 wird zudem der Nockenring 26 in Richtung der optischen Achse vorwärts bewegt, während er relativ zu dem Geradführungsring 20 rotiert. Der erste Geradführungsring 20 und der zweite Geradführungsring 23 bewegen sich zusammen mit dem Nockenring 26 geradlinig in Richtung der optischen Achse vorwärts. Jede der Linsenfassungen 24 und 25 bewegt sich in einer vorbestimmten Bewegung in Richtung der optischen Achse relativ zu dem Nockenring 26. Den Bewegungsbetrag der ersten Linsengruppe 13a in Richtung der optischen Achse beim Ausfahren des Varioobjektivs 10 aus dessen eingefahrenem Zustand erhält man deshalb, indem man den Bewegungsbetrag des Nockenrings 26 relativ zu dem festen Ringteil 16 auf den Bewegungsbetrag der ersten Linsenfassung 24 relativ zu dem Nockenring 26 addiert (Ausfahr/Einfahrbetrag der ersten Linsenfassung 24 infolge der Kurvennut 26b). Den Bewegungsbetrag der zweiten Linsengruppe 13d in Richtung der optischen Achse beim Ausfahren des Varioobjektivs 10 aus dessen eingefahrenem Zustand erhält man, indem man den Bewegungsbetrag des Nockenrings 26 relativ zu dem festen Ringteil 16 auf den Bewegungsbetrag der zweiten Linsenfassung 25 relativ zu dem Nockenring 26 addiert (Ausfahr/Einfahrbetrag der zweiten Linsenfassung 25 infolge der Kurvennut 26c).
6 zeigt die Bewegungswege des Mehrfachgewinderings 18 und des Nockenrings 26 sowie die Bewegungswege der ersten Linsengruppe 13a und der zweiten Linsengruppe 13d relativ zu dem Nockenring 26 (Kurvendiagramme der Kurvennuten 26b und 26c). Die vertikale Achse stellt den Drehbetrag (Winkelposition) des Objektivtubus ausgehend von dem eingefahrenen Zustand des Varioobjektivs 10 bis zu dessen Telegrenzeinstellung dar, während die horizontale Achse den Bewegungsbetrag des Objektivtubus in Richtung der optischen Achse angibt. Wie in 6 gezeigt, wird der Mehrfachgewindering 18 in Richtung der optischen Achse vorwärts bewegt, während er bis zu einem Drehwinkel θ1 rotiert, der im Erstreckungsbereich des Varioobjektivs 10 ausgehend von der eingefahrenen Stellung (in 1 gezeigt) bis zur Weitwinkelgrenzeinstellung (in 2 durch die über der fotografischen optischen Achse Z1 liegende Hälfte des Varioobjektivs 10 gezeigt) etwa in der Mitte liegt. In dem Erstreckungsbereich des Varioobjektivs 10 ausgehend von dem Drehwinkel θ1 bis zur Telegrenzeinstellung (in 4 durch die über der fotografischen optischen Achse Z1 liegende Hälfte des Varioobjektivs 10 gezeigt) rotiert der Mehrfachgewindering 18 an einer in Richtung der optischen Achse festen Position in oben beschriebener Weise. Dagegen wird der Nockenring 26 in Richtung der optischen Achse vorwärts bewegt, während er bis zu einem Drehwinkel θ2 rotiert, der sich in dem Erstreckungsbereich des Varioobjektivs 10 ausgehend von der eingefahrenen Stellung in die Weitwinkelgrenzeinstellung unmittelbar hinter der Weitwinkelgrenzeinstellung des Varioobjektivs 10 befindet. In dem Erstreckungsbereich des Varioobjektivs 10 ausgehend von dem Drehwinkel θ2 bis zur Telegrenzeinstellung rotiert dagegen der Nockenring 26 in einer in Richtung der optischen Achse festen Position in oben beschriebener Weise. In dem Zoom- oder Variobereich ausgehend von der Weitwinkelgrenzeinstellung bis zur Telegrenzeinstellung ergibt sich der Bewegungsbetrag der ersten Linsengruppe 13a in Richtung der optischen Achse aus dem Bewegungsbetrag der ersten Linsenfassung 24 relativ zum Nockenring 26, der in einer in Richtung der optischen Achse festen Position rotiert (Ausfahr/Einfahrbetrag der ersten Linsenfassung 24 über die Kurvennut 26b). Dagegen ergibt sich der Bewegungsbetrag der zweiten Linsengruppe 13d in Richtung der optischen Achse aus dem Bewegungsbetrag der zweiten Linsenfassung 25 relativ zum Nockenring 26, der in einer in Richtung der optischen Achse festen Position rotiert (Aus fahr/Einfahrbetrag der zweiten Linsenfassung 25 infolge Kurvennut 26c). Die Brennweite des Varioobjektivs 10 wird durch die Relativbewegung zwischen der ersten Linsengruppe 13a und der zweiten Linsengruppe 13d in Richtung der optischen Achse variiert. 7 zeigt den tatsächlichen Bewegungsweg der ersten Linsengruppe 13a, der sich ergibt, indem die Bewegungsbeträge des Mehrfachgewinderings 18 und des Nockenrings 26 mit dem Bewegungsbetrag der ersten Linsengruppe 13a infolge der Kurvennut 26b kombiniert werden. Ferner zeigt 7 den tatsächlichen Bewegungsweg der zweiten Linsengruppe 13d, der sich ergibt, indem die Bewegungsbeträge des Mehrfachgewinderings 18 und des Nockenrings 26 mit dem Bewegungsbetrag infolge der Kurvennut 26c kombiniert werden.
In dem Variobereich von der Weitwinkelgrenzeinstellung in die Telegrenzeinstellung wird eine Fokussierung vorgenommen, indem die erste Linsengruppe 13a unabhängig von den anderen optischen Elementen von dem Fokussiermotor MF in Richtung der optischen Achse bewegt wird.
Die Funktionsweise der ersten Linsengruppe 13a und der zweiten Linsengruppe 13d wurde vorstehend beschrieben. In dem Varioobjektiv 10 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die optischen Elemente von der dritten Linsengruppe 13e bis zum CCD 13g aus der Aufnahmeposition auf der fotografischen optischen Achse Z1 in eine außeraxiale zurückgezogene Position (radial zurückgezogene Position) Z2 weg bewegbar, die wie oben beschrieben oberhalb der Aufnahmeposition liegt. Indem die optischen Elemente von der dritten Linsengruppe 13e bis zum CCD 13g in einer Ebene senkrecht zur fotografischen optischen Achse Z1 bewegt werden, kann auch einer Bildverwacklung entgegengewirkt werden. Der Rückziehmechanismus und der Bildstabilisierungsmechanismus werden nachfolgend beschrieben.
Wie in den 8 und 18 gezeigt, werden die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g von einem CCD-Halter 30 gehalten und bilden so eine Einheit. Der CCD-Halter 30 hat einen Halterkörper 30a, ein Dichtelement 30b und eine Druckplatte 30c. Die dritte Linsengruppe 13e wird von dem Halterkörper 30a an dessen vorderer Endöffnung gehalten. Das Tiefpassfilter 13f wird zwischen einem Flansch, der an der Innenfläche des Halterkörpers 30a ausgebildet ist, und dem Dichtelement 30b gehalten. Das CCD 13g wird zwischen dem Dichtelement 30b und der Druckplatte 30c gehalten. Der Halterkörper 30a und die Druckplatte 30c sind über drei Befestigungsschrauben 30d (vergl. 17 und 18) aneinander befestigt, die separat um die Mittelachse des CCD-Halters 30 (d.h. im Aufnahmezustand des Varioobjektivs 10 um die fotografische optische Achse Z1) angeordnet sind. Die drei Befestigungsschrauben 30d sichern auch einen Endabschnitt einer zur Bildübertragung vorgesehenen flexiblen Schaltungsplatte 31 an der hinteren Fläche der Druckplatte 30c, so dass ein Trägersubstrat des CCDs 13g elektrisch mit der flexiblen Schaltungsplatte 31 verbunden ist.
Die zur Bildübertragung vorgesehene flexible Schaltungsplatte 31 erstreckt sich von ihrem Anschlussende an dem CCD 13g bis zu dem in dem Gehäuse 11 vorgesehenen Rückziehraum SP. Die flexible Schaltungsplatte 31 hat einen ersten geraden Abschnitt 31a, einen U-förmigen Abschnitt 31b, einen zweiten geraden Abschnitt 31c und einen dritten geraden Abschnitt 31d (vergl. 1 und 2). Der erste gerade Abschnitt 31a liegt im Wesentlichen senkrecht zur fotografischen optischen Achse Z1 und erstreckt sich nach oben. Der U-förmige Abschnitt 31b ist von dem ersten geraden Abschnitt 31a weg nach vorne gebogen. Der zweite gerade Abschnitt 31c erstreckt sich von dem U-förmigen Abschnitt 31b nach unten. Der dritte gerade Abschnitt 31d ist von dem zweiten geraden Abschnitt 31c weg nach oben geknickt. Der dritte gerade Abschnitt 31d ist längs der Innenfläche der Stirnwand 15a des Gehäuses 11 befestigt. Der erste gerade Abschnitt 31a, der U-förmige Abschnitt 31b und der zweite gerade Abschnitt 31c (mit Ausnahme des dritten geraden Abschnitts 31d) bilden einen frei verformbaren Teil, der sich mit der Bewegung des CCD-Halters 30 elastisch frei verformt.
Der CCD-Halter 30 wird von einem horizontal bewegten Rahmen 32, im Folgenden als Horizontalverstellrahmen bezeichnet, über drei Einstellschrauben 33 (vergl. 17 und 18) gehalten, die separat um die Mittelachse des CCD-Halters 30 (d.h. im aufnahmebereiten Zustand des Varioobjektivs um die optische Achse Z1) angeordnet sind. Drei Schraubendruckfedern 34 sind zwischen dem CCD- Halter 30 und dem Horizontalverstellrahmen 32 montiert. Die Schaftabschnitte der drei Einstellschrauben 33 sind in die drei zugehörigen Schraubendruckfedern 34 eingesetzt. Werden die Anzugsmomente der drei Einstellschrauben 33 geändert, so ändern sich die Druckwirkungen der Schraubendruckfedern 34. Die Einstellschrauben 33 und die Schraubendruckfedern 34 sind um die optische Achse der dritten Linsengruppe 30e herum in drei verschiedenen Positionen angeordnet. Indem die Anzugsmomente der drei Einstellschrauben 33 geändert werden, kann so die Neigung des CCD-Halters 30 bezüglich des Horizontalverstellrahmens 32 oder die Neigung der optischen Achse der dritten Linsengruppe 13e bezüglich der fotografischen optischen Achse Z1 eingestellt werden.
Wie in 15 gezeigt, wird der Horizontalverstellrahmen 32 von einem vertikal bewegten Rahmen 36, im Folgenden als Vertikalverstellrahmen bezeichnet, so gehalten, dass er gegenüber diesem über eine sich in Richtung der x-Achse erstreckende horizontale Führungsachse 35 bewegbar ist. Dabei hat der Horizontalverstellrahmen 32 einen rechteckigen Rahmenteil 32a, der den CCD-Halter 30 einschließt, sowie einen Armteil 32b, der horizontal an den Rahmenteil 32a anschließt. Ein Federstützvorsprung 32c ist auf der oberen Fläche des Rahmenteils 32a ausgebildet. An einem Endabschnitt des Armteils 32b sind eine schräge Fläche 32d und eine der Positionsbegrenzung dienende Begrenzungsfläche 32e ausgebildet. Die Begrenzungsfläche 32e ist eine ebene, zur y-Achse parallele Fläche. Dagegen hat der Vertikalverstellrahmen 36 ein Paar Begrenzungsrahmen 36a und 36b, die der Bewegungsbegrenzung dienen, einen Federstützabschnitt 36c, einen oberen Lagerabschnitt 36d und einen unteren Lagerabschnitt 36e. Die beiden Begrenzungsrahmen 36a und 36b sind in Richtung der x-Achse voneinander beabstandet. Der Federstützabschnitt 36c ist zwischen den beiden Begrenzungsrahmen 36a und 36b angeordnet. Der obere Lagerabschnitt 36d ist auf einer Linie angeordnet, die sich von dem Federstützabschnitt 36c in Richtung der x-Achse erstreckt. Der untere Lagerabschnitt 36e ist unterhalb des Lagerabschnitts 36d angeordnet. Wie in 16 gezeigt, wird der Horizontalverstellrahmen 32 von dem Vertikalverstellrahmen 36 in einem Zustand gehalten, in dem der Rahmenteil 32a in dem Raum zwischen den beiden Begrenzungsrahmen 36a und 36b angeordnet ist und in dem die schräge Fläche 32d und die Begrenzungsflä che 32d des Armteils 32b zwischen dem Begrenzungsrahmen 36b und dem oberen Lagerabschnitt 36d angeordnet sind.
Ein Ende der horizontalen Führungsachse 35 ist an dem Begrenzungsrahmen 36a des Vertikalverstellrahmens 36 befestigt, während das andere Ende der horizontalen Führungsachse 35 an dem oberen Lagerabschnitt 36d des Vertikalverstellrahmens 36 befestigt ist. Zwei Durchgangslöcher, die in dem Begrenzungsrahmen 36b und dem Federstützabschnitt 36c ausgebildet sind, sind horizontal so aufeinander ausgerichtet, dass die horizontale Führungsachse 35 durch den Begrenzungsrahmen 36b und den Federstützabschnitt 36c treten kann. Horizontale Durchgangslöcher 32x1 und 32x2 (vergl. 16), in die die horizontale Führungsachse 35 eingesetzt ist, sind in dem Armteil 32b bzw. dem Federstützvorsprung 32c des Horizontalverstellrahmens 32 ausgebildet. Die horizontalen Durchgangslöcher 32x1 und 32x2 des Horizontalverstellrahmens 32 und die oben genannten beiden Durchgangslöcher, die in dem Begrenzungsrahmen 36b bzw. dem Federstützabschnitt 36c ausgebildet sind, sind horizontal aufeinander ausgerichtet. Da die horizontale Führungsachse 35 verschiebbar in den horizontalen Durchgangslöchern 32x1 und 32x2 sitzt, wird der Horizontalverstellrahmen 32 von dem Vertikalverstellrahmen 36 so gehalten, dass er in Richtung der x-Achse gegenüber dem Vertikalverstellrahmen 36 bewegbar ist. Eine für den Horizontalverstellrahmen 32 bestimmte Vorspannfeder 37 ist auf der horizontalen Führungsachse 35 zwischen dem Federstützvorsprung 32c und dem Federstützabschnitt 36c montiert. Die Vorspannfeder 37 ist eine Schraubendruckfeder und spannt den Horizontalverstellrahmen 32 in eine Richtung (in 16 nach links) vor, in der sich der Federstützvorsprung 32 dem Begrenzungsrahmen 36a annähert.
Vertikale Durchgangslöcher 36y1 und 36y2 (vergl. 15) sind in dem oberen Lagerabschnitt 36d bzw. dem unteren Lagerabschnitt 36e des Vertikalverstellrahmens 36 ausgebildet. Die vertikalen Durchgangslöcher 36y1 und 36y2 erstrecken sich in einer Linie längs der y-Achse, die senkrecht zur fotografischen optischen Achse Z1 liegt. Die Durchgangslöcher 36y1 und 36y2 sind vertikal aufeinander ausgerichtet. Eine vertikale Führungsachse 38 (vergl. 8 und 9) geht durch die beiden vertikalen Durchgangslöcher 36y1 und 36y2. Beide Enden der vertikalen Führungsachse 38 sind an dem Gehäuse 11 befestigt. Deshalb kann sich der Vertikalverstellrahmen 36 innerhalb der Kamera in Richtung der y-Achse längs der vertikalen Führungsachse 38 bewegen. Insbesondere kann sich der Vertikalverstellrahmen 36 zwischen der in 1 gezeigten Aufnahmeposition und der in 2 gezeigten eingefahrenen Position bewegen. Ist der Vertikalverstellrahmen 36, wie in 2 gezeigt, in der Aufnahmeposition angeordnet, so sind die Mittelpunkte der dritten Linsengruppe 13e, des Tiefpassfilters 13f und des CCDs 13g in dem Halter 30 auf der fotografischen optischen Achse Z1 angeordnet. Ist der Vertikalverstellrahmen 36 dagegen in der in 1 gezeigten radial zurückgezogenen Position angeordnet, so sind die Mittelpunkte der dritten Linsengruppe 13e, des Tiefpassfilters 13f, des CCDs 13g in der außeraxialen zurückgezogenen Position Z2 angeordnet, die sich oberhalb des festen Ringteils 16 befindet.
Der Vertikalverstellrahmen 36 hat einen Federeinhakteil 36f, der von einer Seitenfläche des Vertikalverstellrahmens 36 in einer von dem vertikalen Durchgangsloch 36y1 weg weisenden Richtung horizontal absteht. Eine Vorspannfeder 39 befindet sich gestreckt zwischen dem Federeinhakteil 36f und einem Federeinhakteil 11a (vergl. 8), der in dem Gehäuse befestigt ist. Die Vorspannfeder 39 ist eine Schraubenzugfeder und spannt den Vertikalverstellrahmen 36 nach unten vor (d.h. in seine in 2 gezeigte Aufnahmeposition).
Wie oben beschrieben, ist der Horizontalverstellrahmen 32, der den CCD-Halter 30 hält, an dem Vertikalverstellrahmen 36 so gelagert, dass er gegenüber dem Vertikalverstellrahmen 36 in Richtung der x-Achse bewegbar ist. Der Vertikalverstellrahmen 36 ist über die vertikale Führungsachse 38 an dem Gehäuse 11 so gelagert, dass er gegenüber dem Gehäuse 11 in Richtung der y-Achse bewegbar ist. Indem der CCD-Halter 30 in Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse bewegt wird, kann einer Bildverwacklung entgegengewirkt werden. Zu diesem Zweck ist das Varioobjektiv mit einer Antriebsvorrichtung ausgestattet, die für eine solche Bewegung des CCD-Halters 30 sorgt. Diese Antriebsvorrichtung wird im Folgenden beschrieben.
Die Antriebsvorrichtung hat einen Horizontalantriebshebel 40. Wie in den 9 und 19 gezeigt, ist der Horizontalantriebshebel 40 an seinem unteren Ende schwenkbar auf einer Schwenkachse 42 gelagert, die in dem Gehäuse 11 angeordnet und parallel zur fotografischen optischen Achse Z1 an diesem befestigt ist. Das obere Ende des Horizontalantriebshebels 40 bildet ein Kraftbeaufschlagungsende 40a. Der Horizontalantriebshebel 40 hat in der Nähe seines Kraftbeaufschlagungsendes 40a einen Betätigungsstift 40b, der in Richtung der optischen Achse nach hinten absteht, sowie einen Federeinhakteil 40c, der in Richtung der optischen Achse nach vorn absteht. Wie in 12 gezeigt, liegt das Kraftbeaufschlagungsende 40a des Horizontalantriebshebels 40 gegen eine Nase 43a eines bewegten Elementes 43 an. Das Element 43 wird von einem Paar paralleler Führungsstangen 44 (44a, 44b) so gehalten, dass es auf diesen in Richtung der x-Achse verschiebbar ist. Eine angetriebene Mutter 45 liegt gegen das Element 43 an. Die angetriebene Mutter 45 hat ein Schraubloch 45b und eine Drehbegrenzungsnut 45a (vergl. 9), die verschiebbar auf der Führungsstange 44b sitzt. Eine Antriebswelle (Vorschubspindel) 46a eines ersten Schrittmotors 46 ist in das Schraubloch 45b geschraubt. Wie in den 13 und 14 gezeigt, liegt die angetriebene Mutter 45 von der linken Seite her gegen das bewegte Element 43 an. Ein Ende der Schraubenzugfeder 47 ist an dem Federeinhakteil 40c des Horizontalantriebshebels 40 eingehakt, während das andere Ende der Feder 47 an einem Federeinhakteil 11b eingehakt ist, der von der Innenfläche des Gehäuses 11 absteht (vergl. 12). Die Schraubenspannfeder 47 spannt den Horizontalantriebshebel 40 in eine Richtung vor, in der das Element 43 gegen die angetriebene Mutter 45 anliegt, d.h. in den 13, 14 und 19 im Gegenuhrzeigersinn. Wird bei dieser Konstruktion der erste Schrittmotor 46 angetrieben, so wird die Mutter 45 längs der beiden Führungsstangen 44 bewegt und gleichzeitig das Element 43 zusammen mit der Mutter 45 bewegt, wodurch der Horizontalantriebshebel 40 um die Schwenkachse 42 geschwenkt wird. Wird die angetriebene Mutter 45 wie in den 13 und 14 nach rechts bewegt, so drückt sie das Element 43 entgegen der Vorspannkraft der Schraubenspannfeder 47 in die gleiche Richtung, wodurch der Horizontalantriebshebel 40 in den 13 und 14 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Wird dagegen die angetriebene Mutter 45 in den 13 und 14 nach links bewegt, so wird das Element 43 infolge der Vorspannkraft der Schraubenspannfeder 47 in die gleiche Richtung bewegt, während es der nach links gerichteten Bewegung der angetriebenen Mutter 45 folgt. Dadurch wird der Horizontalantriebshebel 40 in den 13 und 14 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt.
Wie in 19 gezeigt, liegt der Betätigungsstift 40b des Horizontalantriebshebels 40 gegen die Begrenzungsfläche 32e an, die am Ende des Armteils 32b des Horizontalverstellrahmens 32 vorgesehen ist. Da der Horizontalverstellrahmen 32 durch die Vorspannfeder 37 in 19 nach links vorgespannt wird, bleibt der Betätigungsstift 40b in Kontakt mit der Begrenzungsfläche 32e. Schwenkt der Horizontalantriebshebel 40, so ändert sich die Position des Betätigungsstifts 40b längs der durch die x-Achse vorgegebenen Richtung, so dass sich der Horizontalverstellrahmen 32 längs der Horizontalführungsachse 35 bewegt. Wird der Horizontalantriebshebel 40 in 19 im Uhrzeigersinn geschwenkt, so drückt der Betätigungsstift 40b auf die Begrenzungsfläche 32e, wodurch der Horizontalverstellrahmen 32 entgegen der Vorspannkraft der Vorspannfeder 37 in 19 nach rechts bewegt wird. Wird dagegen der Horizontalantriebshebel 40 in 19 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt, so wird der Betätigungsstift 40b in eine von der Begrenzungsfläche 32e weg weisende Richtung bewegt (in 19 nach links), wodurch der Horizontalverstellrahmen 32 infolge der Vorspannkraft der Vorspannfeder 37 in die gleiche Richtung bewegt wird, während er der nach links gerichteten Bewegung des Betätigungsstifts 40b folgt.
Wie in den 8 bis 11, 13 und 14 gezeigt, sind ein zweiter Schrittmotor (gemeinsamer Antrieb) 70 und eine angetriebene Mutter (geradlinig bewegbares Element) 71 in enger räumlicher Nähe der vertikalen Führungsachse 38 angeordnet. Der zweite Schrittmotor 70 hat eine Antriebswelle (Vorschubspindel) 70a, die sich parallel zu vertikalen Führungsachse 38 erstreckt und auf die die Mutter 71 geschraubt ist. Wie in 9 gezeigt, hat die angetriebene Mutter 71 eine Drehbegrenzungsnut 71a, die verschiebbar auf der vertikalen Führungsachse 38 sitzt, sowie ein Schraubloch 71b, das sich in Schraubeingriff mit der Antriebswelle 70a befindet. Wird die Antriebswelle 70a durch Betreiben des zweiten Schrittmotors 70 vorwärts und rückwärts gedreht, so wird die angetriebene Mutter 71 längs der vertikalen Führungsachse 38 in Richtung der y-Achse nach oben und nach unten bewegt. Wie in den 10, 11, 13 und 14 gezeigt, befindet sich die angetriebene Mutter 71 in Kontakt mit der Unterseite eines Vertikalverstellrahmens 36. Wird bei dieser Konstruktion der zweite Schrittmotor 70 angetrieben, so wird die Mutter 71 längs der vertikalen Führungsachse 38 bewegt, wodurch wiederum der Vertikalverstellrahmen 36 längs der vertikalen Führungsachse 38 bewegt wird. Wird die Mutter 71 nach oben bewegt, so drückt sie einen unteren Lagerabschnitt 36e des Vertikalverstellrahmens 36 nach oben, so dass sich letzterer entgegen der Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 nach oben bewegt. Wird dagegen die Mutter 71 nach unten bewegt, so wird der Vertikalverstellrahmen 36 durch die Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 zusammen mit der Mutter 71 nach unten bewegt.
Bei der oben beschriebenen Konstruktion kann der Horizontalverstellrahmen 32 in Richtung der x-Achse nach links oder rechts bewegt werden, indem der erste Schrittmotor 46 vorwärts oder rückwärts angetrieben wird. Ferner kann der Vertikalverstellrahmen 36 in Richtung der y-Achse nach oben oder nach unten bewegt werden, indem der zweite Schrittmotor 70 vorwärts oder rückwärts angetrieben wird.
Der CCD-Halter 30 wird von einem Horizontalverstellrahmen 32 gehalten. Der Horizontalverstellrahmen 32 hat einen Plattenteil 32f, der einen Teil des Armteils 32b bildet und sich von diesem nach unten erstreckt. Blickt man von vorn auf die Kamera, so hat der Plattenteil 32f im Wesentlichen die Form eines umgekehrten L. Der Plattenteil 32f ist in Richtung der y-Achse so lang gestreckt, dass sein unteres Ende bis in die unmittelbare Nähe des unteren Lagerabschnitts 36e nach unten reicht. Außerdem hat der Vertikalverstellrahmen 36 am Ende des unteren Lagerabschnitts 36e einen Plattenteil 36s. Wie in den 8 bis 11 sowie 13 und 14 gezeigt, sind in dem Gehäuse 11 zwei Fotosensoren 55 und 56 montiert, die jeweils einen Lichtsender und einen Lichtempfänger aufweisen, die voneinander beabstandet sind. Die Anfangsposition des Horizontalverstellrahmens 32 kann von dem Fotosensor 55 erfasst werden, wenn der Plattenteil 32f zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger des Fotosensors 55 vorbeiläuft. Der Plattenteil 32f und der Fotosensor 55 bilden einen Lichtunterbrecher. Entsprechend kann die Anfangsposition des Vertikalverstellrahmens 36 von dem Fotosensor 56 erfasst werden, wenn der Plattenteil 36s zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger des Fotosensors 56 vorbeiläuft. Der Plattenteil 36s und der Fotosensor 56 bilden einen Lichtunterbrecher.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Varioobjektivkamera hat einen zur Erfassung einer Bildverwacklung bestimmten Sensor 57 (vergl. 5), der die Winkelgeschwindigkeit um zwei zueinander senkrechten Achsen (vertikale und horizontale Achse der Kamera) in einer Ebene senkrecht zur fotografischen optischen Achse Z1 erfasst. Der Bildverwacklungssensor 57 erfasst Größe und Richtung der Kameraverwacklung, d.h. der Schwingungen. Die Steuerschaltung 14a bestimmt einen Verstellwinkel durch Zeitintegration der von dem Bildverwacklungssensor 57 erfassten Winkelgeschwindigkeit der Kameraverwacklung in den beiden axialen Richtungen. Anschließend berechnet die Steuerschaltung 14a aus dem Verstellwinkel die Verstellbeträge des Bildes in einer Bildebene (Abbildungsfläche/Lichtempfangsfläche des CCDs 13g) in Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse. Die Steuerschaltung 14a berechnet ferner die Antriebsbeträge und die Antriebsrichtungen des Horizontalverstellrahmens 32 und des Vertikalverstellrahmens 36 für die jeweiligen axialen Richtungen (Antriebsimpulse für den ersten Schrittmotor 46 und den zweiten Schrittmotor 70), um der Kameraverwacklung entgegenzuwirken. Anschließend werden der erste Schrittmotor 46 und der zweite Schrittmotor 70 betätigt und in Abhängigkeit der berechneten Werte angesteuert. Auf diese Weise werden sowohl der Horizontalverstellrahmen 32 als auch der Vertikalverstellrahmen 36 um den berechneten Verstellbetrag in der berechneten Richtung angetrieben, um der Verwacklung der fotografischen optischen Achse Z1 entgegenzuwirken und dadurch das Bild in der Bildebene zu stabilisieren. Die Kamera kann in diese Betriebsart der Bildstabilisierung gebracht werden, indem ein Aufnahmemodus-Auswahlschalter 14e (vergl. 5) eingeschaltet wird. Ist der Schalter 14e ausgeschaltet, so ist die Bildstabilisierungsfunktion deaktiviert, und es wird eine normale Aufnahme ausgeführt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Varioobjektivkamera nutzt einen Teil des oben beschriebenen Bildstabilisierungsmechanismus zur Ausführung der Rückziehoperation, in der die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g radial in Richtung der außeraxialen zurückgezogenen Position Z2 in den Rückziehraum SP bewegt werden, wenn das Varioobjektiv 10 aus dem Aufnahmezustand eingefahren wird. Wie in den 8 bis 11, 13 und 14 gezeigt, ist der zweite Schrittmotor 70 so montiert, dass sein Körper auf der Unterseite angeordnet ist. Die Antriebswelle 70a des zweiten Schrittmotors 70, die sich von dessen Körper nach oben erstreckt, hat eine Länge, die größer ist als der Betrag der Rückziehbewegung des Vertikalverstellrahmens 36 in Richtung der y-Achse. Die vertikale Führungsachse 38, die parallel zur Antriebswelle 70a angeordnet ist, ist länger als die Antriebswelle 70a. Diese Konstruktion ermöglicht es, den Vertikalverstellrahmen 36 weit über dessen vorbestimmten Bewegungsbereich, der zur Bildstabilisierung, d.h. zur Vermeidung einer Bildverwacklung, erforderlich ist, hinaus in Richtung der y-Achse zu bewegen. So können die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g, die an dem Vertikalverstellrahmen 36 gehalten sind, aus ihrer Position auf der fotografischen optischen Achse Z1 (in den 11 und 14 gezeigt) in ihre außeraxiale zurückgezogene Position Z2 (in den 10 und 13 gezeigt) bewegt werden.
Die Steuerschaltung 14a steuert die Position des Vertikalverstellrahmens 36, indem sie den zweiten Schrittmotor 70 in Abhängigkeit des Zustands des Varioobjektivs 10 ansteuert. Befindet sich das Varioobjektiv 10 im Aufnahmezustand (d.h. ist die Brennweite des Varioobjektivs 10 auf einen Wert zwischen der Weitwinkelgrenzeinstellung und der Telegrenzeinstellung eingestellt), so wird zunächst die angetriebene Mutter 71 in der Nähe des unteren Endes der Antriebswelle 70a angeordnet, so dass der Vertikalverstellrahmen 36 (gemeinsam mit der dritten Linsengruppe 13e, dem Tiefpassfilter 13f und dem CCD 13g) auf der fotografischen optischen Achse Z1 angeordnet wird. In diesem Aufnahmezustand kann die oben beschriebenen Bildstabilisierung in der Weise ausgeführt werden, dass der erste Schrittmotor 46 und der zweite Schrittmotor 70 geeignet in Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse angetrieben werden. Die Bildstabilisierung erfolgt dabei in der Weise, dass die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g auf der fotografischen optischen Achse Z1 bleiben. Dies bedeutet, dass während der Bildstabilisierung die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpass filter 13f und das CCD 13g nicht wesentlich über die fotografische optische Achse Z1 hinaus in Richtung der außeraxialen zurückgezogenen Position Z2 bewegt werden.
Das Varioobjektiv 10 gelangt mit Einschalten des Hauptschalters 14d (vergl. 5) in den in 2 gezeigten Aufnahmezustand. Mit Ausschalten des Hauptschalters 14d gelangt es in den in 1 gezeigten eingefahrenen Zustand. Wechselt das Varioobjektiv mit Ausschalten des Hauptschalters 14d aus dem Aufnahmezustand in den eingefahrenen Zustand, so steuert die Steuerschaltung 14a den Variomotor MZ so an, dass dieser das Einfahren des Varioobjektivs 10 bewirkt. Gleichzeitig steuert die Steuerschaltung 14a den zweiten Schrittmotor 70 so an, dass dieser die angetriebene Mutter 71 nach oben in eine Position in unmittelbarer räumlicher Nähe des oberen Endes der Antriebswelle 70a bewegt. Daraufhin hebt die Mutter 71 den Vertikalverstellrahmen 36 entgegen der Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 an, wodurch der Vertikalverstellrahmen 36 in die in 1 gezeigte außeraxiale zurückgezogene Position Z2 bewegt wird, während er längs der vertikalen Führungsachse 38 geführt ist. Dementsprechend werden die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g aus ihrer Position auf der fotografischen optischen Achse Z1 radial nach außen in die außeraxiale zurückgezogene Position Z2 bewegt.
Das Zurückziehen des Vertikalverstellrahmens 36, d.h. der Betrieb des zweiten Schrittmotors 70, wird so gesteuert, dass es bei dem Drehwinkel θ3 (vergl. 6 und 7) abgeschlossen ist, bevor das Varioobjektiv 10 vollständig eingefahren ist. Anschließend bewegen sich der Mehrfachgewindering 18 und der Nockenring 26 ausgehend von dem Drehwinkel θ3 rotierend in Richtung der optischen Achse weiter rückwärts. Erreichen der Mehrfachgewindering 18 und der Nockenring 26 ihre jeweiligen in 1 gezeigten eingefahrenen Positionen, so wird der zylindrische Teil 25b der zweiten Linsenfassung 25, der die zweite Linsengruppe 13d hält, in den in dem Gehäuse 11 vorhandenen Raum eingefahren, den zuvor im aufnahmebereiten Zustand des Varioobjektivs der Vertikalverstellrahmen 36 eingenommen hat. Auf diese Weise kann die in Richtung der optischen Achse gemessene Dicke der Aufnahmeoptik im eingefahrenen Zustand des Varioobjek tivs verringert werden. Dadurch können wiederum die Dicke des Varioobjektivs 10 sowie die Dicke der das Varioobjektiv 10 enthaltenden Kamera reduziert werden. Der Zeitpunkt, zu dem das Zurückziehen des Vertikalverstellrahmens 36 beginnt, kann innerhalb des in den 6 und 7 gezeigten Bereichs zwischen der Weitwinkelgrenzeinstellung und dem Drehwinkel θ3 frei festgelegt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Zurückziehen des Vertikalverstellrahmens 36, das von dem zweiten Schrittmotor 70 ausgeführt wird, so gesteuert, dass es in der Nähe des Drehwinkels θ gestartet wird, bei dem der Betriebszustand des Nockenrings 26 zwischen einem Zustand, in dem der Nockenring 26 in einer festen Position rotiert, und einem Zustand wechselt, in dem der Nockenring 26 rotiert und sich dabei gleichzeitig vorwärts oder rückwärts bewegt.
Wechselt das Varioobjektiv 10 aus dem in 1 gezeigten eingefahrenen Zustand in den in 2 gezeigten Aufnahmezustand, so führt es die oben beschriebenen Schritte in umgekehrter Reihenfolge aus. Mit Einschalten des Hauptschalters 14d betätigt die Steuerschaltung 14a zunächst den Variomotor MZ, um mit dem Ausfahren des Varioobjektivs 10 zu beginnen. In dieser Phase ist der zweite Schrittmotor 70 noch nicht in Betrieb genommen worden. Das durch den Variomotor MZ bewirkte Ausfahren führt dazu, dass die zweite Linsenfassung 25, die die zweite Linsengruppe 13d hält, aus ihrer in 1 gezeigten am weitesten hinten liegenden Position vorwärts bewegt wird. Diese Vorwärtsbewegung der zweiten Linsenfassung 25 öffnet den Raum unterhalb des in der zurückgezogenen Position angeordneten Vertikalverstellrahmens 36 (und oberhalb der fotografischen optischen Achse Z1). Das Ausfahren der zweiten Linsenfassung 25 in eine Position, in der der Vertikalverstellrahmen 36 der zweiten Linsenfassung 25 in Richtung der y-Achse räumlich nicht überlagert ist, ist zu dem Zeitpunkt abgeschlossen, zu dem das Varioobjektiv 10 den in den 6 und 7 gezeigten Drehwinkel θ3 erreicht. Ausgehend von diesem Zustand beginnt die Steuerschaltung 14a, den zweiten Schrittmotor 70 so anzusteuern, dass sich die angetriebene Mutter 71 in eine Position nahe dem unteren Ende der Antriebswelle 70a bewegt, während sie längs der vertikalen Führungsachse 38 geführt ist. Gleichzeitig folgt der Vertikalverstellrahmen 36 infolge der Vorspannkraft der Vorspannfeder 39 der Mutter 71 nach unten in eine Position auf der optischen Achse Z1, die in den 11 und 14 gezeigt ist.
Wird der Vertikalverstellrahmen 36, wie in 20 gezeigt, nach oben in die außeraxiale zurückgezogene Position Z2 bewegt, so löst sich die Begrenzungsfläche 32e, die an dem Armteil 32b des Horizontalverstellrahmens 32 vorgesehen ist, von dem Betätigungsstift 40b, der an dem Horizontalantriebshebel 40 vorgesehen ist. Indem sich die Begrenzungsfläche 32e von dem Betätigungsstift 40b löst, wird der Horizontalverstellrahmen 32 durch die Vorspannkraft der Vorspannfeder 37 in 20 nach links bis zu einem Punkt bewegt, in dem der Rahmenteil 32a des Horizontalverstellrahmens 32 gegen den Begrenzungsrahmen 36a des Vertikalverstellrahmens 36 anliegt. Wird in diesem Zustand der Vertikalverstellrahmen 36 nach unten auf die fotografische optische Achse Z1 bewegt, so kommt die schräge Fläche 32d des Horizontalverstellrahmens 32 in Kontakt mit dem Betätigungsstift 40b, wie in 20 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Fläche 32d ist so geneigt, dass sie den Betätigungsstift 40b entsprechend der nach unten gerichteten Bewegung des Vertikalverstellrahmens 36 auf die Seite der Begrenzungsfläche 32e führt. Wird der Vertikalverstellrahmen 36 in die Aufnahmeposition nach unten bewegt, so wird deshalb der Betätigungsstift 40b wieder in Anlage mit der Begrenzungsfläche 32e gebracht, wie in 19 gezeigt ist, und der Rahmenteil 32a des Horizontalverstellrahmens 32 kehrt in seine neutrale Stellung zwischen den zur Bewegungsbegrenzung bestimmten Begrenzungsrahmen 36a und 36b zurück.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Vertikalverstellrahmen 36 durch die Antriebskraft des zweiten Schrittmotors 70 aus einer Position auf der fotografischen optischen Achse Z1 angehoben, um eine zurückziehbare optische Einheit, die aus der dritten Linsengruppe 13e, dem Tiefpassfilter 13f und dem CCD 13g besteht, in die außeraxiale zurückgezogene Position Z2 (in den Rückziehraum SP) zu bringen, wenn das Varioobjektiv in seine eingefahrene Position bewegt wird. Die zweite Linsengruppe 13d tritt in den Raum auf der fotografischen optischen Achse Z1 ein, der erzeugt wird, nachdem die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g, wie in 1 gezeigt, in die außeraxiale zurückgezogene Position Z2 bewegt worden ist. Dadurch kann die in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1 gemessene Dicke des Varioobjektivs 10 verringert werden. Dies wiederum ermöglicht es, eine das Varioobjektiv 10 enthaltende Kamera anzugeben, die im Nichtaufnahmezustand besonders kompakt ist, obgleich sie einen optischen Bildstabilisierer enthält.
21 zeigt, wie die den Bildstabilisierungsmechanismus bildenden Komponenten in Richtung der optischen Achse, d.h. auf die Vorderseite und die Rückseite bezogen, zueinander angeordnet sind. Wie in 21 gezeigt, sind der erste Schrittmotor 46, der eine Antriebswelle zum Antreiben des CCD-Halters 30 in Richtung der x-Achse bildet, und der zweite Schrittmotor 70, der eine Antriebswelle zum Antreiben des CCD-Halters in Richtung der y-Achse bildet, vor, d.h. objektseitig einer Ebene (Bildstabilisierungsebene) Pi angeordnet, die mit der Abbildungsfläche des CCDs 13g zusammenfällt (d.h. in der gleichen Ebene wie diese liegt) und die im Folgenden als Abbildungsebene bezeichnet wird. Dabei erstrecken sich die Achse Pf1 der Antriebswelle 46a des ersten Schrittmotors 46 und die Achse Pf2 der Antriebswelle 70a des zweiten Schrittmotors 70 parallel zur Abbildungsebene Pi. Die Achse Pf1 der Antriebswelle 46a befindet sich bezogen auf die Vorwärtsrichtung der fotografischen optischen Achse Z1 in einem Abstand Df1 vor, d.h. objektseitig der Abbildungsebene Pi. Die Achse Pf2 der Antriebswelle 70a befindet sich bezogen auf die Vorwärtsrichtung der fotografischen optischen Achse Z1 in einem Abstand Df2 vor, d.h. objektseitig der Abbildungsebene Pi. Nicht nur die beiden Schrittmotoren 46 und 70, sondern auch das erste bewegte Element 43, das einen Übertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebskraft des Schrittmotors 46 auf den Horizontalverstellrahmen 32 bildet, der Horizontalantriebshebel 40 und die angetriebene Mutter 45 sind vor, d.h. objektseitig der Abbildungsebene Pi angeordnet. Ein größerer Teil der angetriebenen Mutter 71, der die Antriebskraft des zweiten Schrittmotors 7 auf den Vertikalverstellrahmen (Trägerelement für den Bildsensor) 36 überträgt, ist ebenfalls bezogen auf die Vorwärtsrichtung der optischen Achse Z1 vor der Abbildungsebene Pi angeordnet. Lediglich für den Endabschnitt der Mutter 71, der die Drehbegrenzungsnut 71a aufweist, gilt dies nicht.
Wie in 21 gezeigt, sind dagegen sowohl die horizontale Führungsachse 35, die den Horizontalverstellrahmen 32 in Richtung der x-Achse führt, als auch die vertikale Führungsachse 38, die den Vertikalverstellrahmen 36 in Richtung der y-Achse führt, in Rückwärtsrichtung der fotografischen optischen Achse Z1 hinter der Abbildungsebene Pi und damit hinter der Abbildungsfläche angeordnet. Dabei erstrecken sich die Achslinien der beiden Führungsachsen 35 und 38 parallel zur Abbildungsebene Pi und liegen in einer Ebene Pr, die sich in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1 in einem rückwärtigen Abstand Dr hinter der Abbildungsebene Pi befindet. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Betrag der "Verschiebung", um den die Achslinien der Führungsachsen 35 und 38 von der Abbildungsebene Pi beabstandet sind, gleich. Die Achslinie der horizontalen Führungsachse 35 geht durch die Ebene Pr. Dabei ist die horizontale Führungsachse 35 hinter einem Federeinhakteil 36f angeordnet und deshalb in 21 nicht gezeigt. Wie oben erwähnt, ist der größere Teil der angetriebenen Mutter 71, der das Schraubloch 71b aufweist, in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1 vor der Abbildungsebene Pi angeordnet. Da jedoch die Drehbegrenzungsnut 71a und die vertikale Führungsachse 38 ineinandergreifen, erstreckt sich der Endabschnitt, der die Drehbegrenzungsnut 71a aufweist, in Richtung der optischen Achse nach hinten über die Abbildungsebene Pi hinaus.
In dem oben beschriebenen Bildstabilisierungsmechanismus, der den CCD-Halter 30 (und damit die dritte Linsengruppe 13, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g) längs einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur fotografischen optischen Achse Z1 liegt, antreibt, um zum Einen die Operation zur Bildstabilisierung, d.h. der Kameraverwacklung entgegenzuwirken, und zum Anderen die Rückziehoperation auszuführen, sind die Antriebsvorrichtungen wie der erste und der zweite Schrittmotor 46, 70 in einem Bereich vor, d.h. objektseitig der Abbildungsebene Pi angeordnet, während die Führungsmechanismen wie die horizontale Führungsachse 35 und die vertikale Führungsachse 38 in einem Bereich hinter der Abbildungsebene Pi angeordnet sind. Infolge dieser Anordnung kann der CCD-Halter 30 mit hoher Genauigkeit angetrieben werden, um einer Kameraverwacklung entgegenzuwirken; der Grund hierfür wird nachfolgend noch genauer diskutiert.
Im Allgemeinen sollte in einer Führungsvorrichtung, die ein bewegliches Element führt, das Spiel oder Spaltmaß möglichst klein sein, um das Element gleichmäßig und sanft bewegen zu können. Außerdem tritt in einer Antriebsvorrichtung wie einem Motor unvermeidlich ein Spiel auf, während sie ihre Antriebskraft auf das Element überträgt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Spaltmaß oder Spiel zum Einen zwischen der horizontalen Führungsachse 35 und dem Horizontalverstellrahmen 32 und zum Anderen zwischen der vertikalen Führungsachse 38 und dem Vertikalverstellrahmen 36 (vertikale Durchgangslöcher 36y1 und 36y2) vorhanden. Außerdem existiert ein Spiel zum Einen in dem Antriebsweg, der von dem ersten Schrittmotor 46 (über den Horizontalantriebshebel 40, das erste bewegte Element 43 und die angetriebene Mutter 45) bis zum dem Horizontalverstellrahmen 32 reicht, und in dem Antriebsweg, der von dem zweiten Schrittmotor 70 (über die angetriebene Mutter 71) bis zu dem Vertikalverstellrahmen 36 reicht. Ein solches Spaltmaß oder Spiel wird in der Entwurfsphase so festgelegt, dass es in der praktischen Anwendung die Antriebsgenauigkeit nicht beeinträchtigt. Im Hinblick auf mögliche Fertigungsfehler, die in den verschiedenen Komponenten auftreten können, ist es jedoch wünschenswert, einen Bildstabilisierungsmechanismus zu konstruieren, in dem ein solches Spaltmaß oder Spiel eine möglichst geringe Beeinträchtigung der Antriebsgenauigkeit zur Folge hat. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die bewegten Elemente, die während der Bildstabilisierung angetrieben werden, in dem CCD-Halter 30 enthalten. Da die Verkippung und die Positionsverschiebung der Abbildungsfläche des CCDs 13g die Bildqualität stark beeinflusst, müssen diese wirksam vermieden werden. Ferner werden der erste und der zweite Schrittmotor 46, 70 als Antriebsquelle des Bildstabilisierungsmechanismus genutzt. Wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist, dreht ein Schrittmotor entsprechend zugeführten Impulsen schrittweise um eine Drehachse. Nun kann das Spiel, das in dem Antriebsmechanismus vorhanden ist, der eine solche Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umsetzt, in der Bildstabilisierung eine Zeitverzögerung in der Steuerung der mit hoher Geschwindigkeit hin- und hergehenden Bewegung verursachen. Es ist deshalb erforderlich, die Genauigkeit des Bildstabilisierungsme chanismus zu erhöhen und die Fähigkeit, der Bewegung des CCD-Halters 30 während das Antriebs des Schrittmotors zu folgen, zu verbessern.
In einer Antriebsvorrichtung zum Antreiben eines beweglichen Elementes haben diejenigen Teile, in denen die Ungenauigkeiten wie ein Spaltmaß oder Spiel auftreten, einen umso größeren Einfluss auf die Antriebsgenauigkeit des beweglichen Elementes, je weiter dieses bewegt wird. Betrachtet man sich beispielsweise eine Führungsachse und ein verschiebbares Element, wobei das verschiebbare Element einen Kippfehler um einen Punkt auf der Führungsachse aufweist, so weist dieses Element bei gleich großer Verkippung einen umso größeren Positionsfehler infolge dieser Verkippung auf, je weiter es radial vom Kippzentrum beabstandet ist. Ist ferner der Abstand des beweglichen Elementes von der Führungsvorrichtung und/oder der Antriebsvorrichtung groß, so muss jedes zwischengeordnete Element länger ausgebildet sein, was wiederum die Gefahr erhöht, dass die Antriebsgenauigkeit infolge einer Biegung dieser zwischengeordneten Elemente und infolge von Fertigungsfehlern nachteilig beeinflusst wird. Je länger die zwischengeordneten Elemente sind, umso größer ist der benötigte Raum, was zu einer unerwünschten Vergrößerung der Vorrichtung, z.B. des Varioobjektivs 10, führt. Deshalb ist es wünschenswert, die Führungsvorrichtung und die Antriebsvorrichtung des bewegbaren Elementes so nah wie möglich an letzterem vorzusehen. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Schrittmotor 46, 70, die die Antriebsvorrichtungen bilden, auf einer Seite, nämlich vor der Abbildungsebene Pi angeordnet, während die horizontale Führungsachse 35 und die vertikale Führungsachse 38, die die Führungsvorrichtungen bilden, auf der anderen Seite, d.h. hinter der Abbildungsebene Pi angeordnet sind. So ist es einfach, die Antriebsvorrichtungen und die Führungsvorrichtungen in der Nähe der Abbildungsfläche des CCDs 13g, das das zur Bildstabilisierung zu bewegende Elemente bildet, anzuordnen.
Dieser Sachverhalt wird im Folgenden noch genauer unter Bezugnahme auf 22 erläutert, in der die Erfindung wiedergegeben ist. Dabei wird auf die in den 24 und 26 gezeigten Vergleichsbeispiele Bezug genommen. 22 zeigt die Hauptkomponente des in Richtung der y-Achse wirkenden Teils des für das CCD vorgesehenen Bildstabilisierungsmechanismus (in Richtung der y-Achse wirkender Bildstabilisierungsmechanismus) nach der Erfindung. In 22 ist zur Verdeutlichung die angetriebene Mutter 71 weggelassen. Es sind lediglich der zweite Schrittmotor 70 und die vertikale Führungsachse 38 gezeigt, die eine Führungsvorrichtung bildet, die das bewegbare Element, d.h. das CCD 13g, in Richtung der y-Achse führt. Wie in 22 gezeigt, sind der zweite Schrittmotor 70 (auf der Achse Pf2) und die vertikale Führungsstange 38 (in der Ebene Pr) räumlich vor und hinter der Abbildungsebene Pi verteilt. Dadurch können der zweite Schrittmotor 70 und die vertikale Führungsachse 38 in der Nähe der Abbildungsebene Pi angeordnet werden, ohne einander zu stören.
In den in den 24 und 25 gezeigten Vergleichsbeispielen sind jeweils ein zweiter Schrittmotor 170 bzw. 270 (und eine Antriebswelle 170a bzw. 270a) sowie eine vertikale Führungsachse 138 bzw. 238 auf der Rückseite der Abbildungsebene Pi eines jeweiligen CCDs 113g bzw. 213g angeordnet.
Bei der in 24 gezeigten Konstruktion kann die vertikale Führungsachse 138 nicht in der Nähe der Abbildungsebene Pi angeordnet werden, da sie auf der dem CCD 113g (das vor, d.h. objektseitig des Schrittmotors 170 angeordnet ist) abgewandten Seite (Rückseite) des zweiten Schrittmotors 170 angeordnet ist. So beeinträchtigt ein Fehler in der Genauigkeit, der in dem gleitenden Abschnitt der aus der vertikalen Führungsachse 138 und einem Vertikalverstellrahmen (Trägerelement für den Bildsensor) 136 gebildeten Anordnung auftritt, die Bewegungsgenauigkeit des CCDs 113g stark. Da mit anderen Worten das tolerierbare Spiel des vorstehend genannten gleitenden Abschnitts zwischen vertikaler Führungsachse 138 und Vertikalverstellrahmen 136 klein ist, ist eine hohe Genauigkeit hinsichtlich der Verstellteile, d.h. der vertikalen Führungsachse 138 und des Vertikalverstellrahmens 136, erforderlich, was die Fertigungskosten erhöht.
Da bei der in 25 gezeigten Konstruktion der zweite Schrittmotor 270 und damit die Antriebswelle 270a auf der von dem CCD 213g (das vor, d.h. objektseitig der vertikalen Führungsachse 238 angeordnet ist) abgewandten Seite, d.h. auf der Rückseite der vertikalen Führungsachse 238 angeordnet ist, kann der zweite Schrittmotor 270 nicht in der Nähe der Abbildungsebene Pi positioniert werden. Ein Spiel oder Totgang, der innerhalb des die Drehantriebskraft der Antriebswelle 270a auf das CCD 213g übertragenden Vorrichtung vorhanden ist, beeinträchtigt deshalb die Antriebsgenauigkeit des CCDs 213g deutlich. Dies bedeutet, dass ähnlich wie bei der in 24 gezeigten Konstruktion die Anforderungen an die Genauigkeit der Verstellteile, nämlich der vertikalen Führungsachse 238 und des Vertikalverstellrahmens 236, hoch sind, was wiederum die Fertigungskosten erhöht.
In einem anderen in 26 gezeigten Vergleichsbeispiel sind sowohl ein zweiter Schrittmotor 370 und damit eine Antriebswelle 370a als auch eine vertikale Führungsachse 338 vor der Abbildungsebene Pi eines CCDs 313g angeordnet. Da bei der in 26 gezeigten Konstruktion der zweite Schrittmotor 370 und damit die Antriebswelle 370a auf der anderen Seite der vertikalen Führungsachse 338, nämlich vor dieser, angeordnet ist, kann der zweite Schrittmotor 370 nicht in der Nähe der Abbildungsebene Pi positioniert werden. Ist innerhalb des Mechanismus, der die Drehantriebskraft der Antriebswelle 370a auf das CCD 313g überträgt, ein Totgang vorhanden, so beeinträchtigt dieser die Antriebsgenauigkeit des CCDs 313g stark, ähnlich wie bei der in 25 gezeigten Konstruktion. Würden bei der in 26 gezeigten Konstruktion der zweite Schrittmotor 370 und die vertikale Führungsachse 338 räumlich vertauscht, so würden in der Nähe der vertikalen Führungsachse 338 die gleichen Probleme wie bei der in 24 gezeigten Konstruktion auftreten, d.h. ein Fehler in der Genauigkeit des gleitenden Abschnitts der aus der vertikalen Führungsachse 338 und dem Vertikalverstellrahmen 336 gebildeten Anordnung.
Wie aus den in den 24 bis 26 gezeigten Vergleichsbeispielen hervorgeht, wird bei einer Konstruktion, bei der sowohl eine Antriebsvorrichtung (zweiter Schrittmotor 170, 270, 370) als auch eine Führungsvorrichtung (vertikale Führungsachse 138, 238, 338) in einem Bereich vor der Abbildungsebene Pi oder in einem Bereich hinter der Abbildungsebene Pi angeordnet sind, entweder die Antriebsvorrichtung oder die Führungsvorrichtung letztendlich von der Abbildungsvorrichtung des CCDs (113g, 213g, 313g) entfernt angeordnet sein. Mit einer solchen Kon struktion ist es schwierig, eine hochgenaue Bildstabilisierung zu geringen Kosten zu erzielen. Dagegen sind bei der in 22 gezeigten Konstruktion nach der Erfindung der zweite Schrittmotor 70 und die Vertikalführungsachse 38 räumlich vor und hinter der Abbildungsebene Pi verteilt (d.h. nicht auf der gleichen Seite der Abbildungsebene Pi angeordnet). Die Antriebsvorrichtung und die Führungsvorrichtung beeinträchtigen deshalb die Positionsgenauigkeit der Abbildungsfläche des CCDs 13g nur minimal, so dass eine Bildstabilisierung mit hoher Genauigkeit zu geringen Kosten möglich ist.
Das CCD 13g kann auch dann mit hoher Genauigkeit angetrieben werden, wenn die Anordnung der Achslinie der vertikalen Führungsachse 38 und der Achse des zweiten Schrittmotors 70 bezüglich der Abbildungsebene Pi auf der Vorderseite bzw. der Rückseite gegenüber der in 23 gezeigten Anordnung vertauscht wird. Im Hinblick auf die Raumeffizienz innerhalb des Varioobjektivs ist jedoch die in 22 gezeigte Konstruktion günstiger als die in 23 gezeigte Konstruktion. Dies liegt daran, dass nach 2 die rotierenden Elemente wie der Mehrfachgewindering 18 und der Nockenring 26 vor dem CCD-Halter 30, d.h. objektseitig desselben, angeordnet sind und eine Störung zwischen diesen vorderen rotierenden Elementen einerseits und dem Bildstabilisierungsmechanismus andererseits vermieden werden muss. Da sich außerdem die hintere Wandfläche der Kamera in der Nähe der Rückseite des CCD-Halters 30 befindet, ist es schwierig, in Richtung der Dicke der Kamera, d.h. in den 1 und 2 in Links-/Rechtsrichtung oder in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1, einen ausreichend großen Raum bereitzustellen. Vergleicht man die vertikale Führungsachse 38 und den zweiten Schrittmotor 70 in 22, so ist die vertikale Führungsachse 38 in Richtung der y-Achse vergleichsweise lang, jedoch ihr Durchmesser, d.h. ihre horizontale Abmessung in 22, vergleichsweise klein. Demgegenüber ist die Antriebswelle 70a des zweiten Schrittmotors 70 in Richtung der y-Achse vergleichsweise kurz, jedoch der Durchmesser, d.h. in 22 die horizontale Abmessung, des zweiten Schrittmotors 70 vergleichsweise groß. Demnach ist es von Vorteil, nicht die vertikale Führungsachse 38, sondern den zweiten Schrittmotor 70, dessen Gesamtlänge in Richtung der y-Achse vergleichsweise klein ist, in dem Bereich vor der Abbildungsebene Pi anzuordnen, in dem die rotierenden Elemente wie der Mehrfachgewindering 18 und der Nockenring 26 vorgesehen sind. So ist es einfacher, eine gegenseitige Störung zwischen dem zweiten Schrittmotor 70 und den rotierenden Elementen wie dem Mehrfachgewindering 18 und dem Nockenring 26 zu vermeiden. Außerdem ist es günstiger, die vertikale Führungsachse 38, die einen kleineren Durchmesser als der zweite Schrittmotor 70 hat, in dem Bereich auf der Rückseite der Abbildungsebene Pi anzuordnen, der in Richtung der Dicke der Kamera, d.h. in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1, schmal bemessen ist. Indem die vertikale Führungsachse 38 hinter der Abbildungsebene Pi angeordnet wird, kann die Kamera (in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1) dünner ausgebildet werden. In dem Bereich hinter dem CCD 13g ist ein Raum vorhanden, in den weder der Mehrfachgewindering 18 noch der Nockenring 26 eintreten (vergl. 1). Selbst wenn die vertikale Führungsachse 38 in Richtung der y-Achse lang bemessen ist, kann sie deshalb leicht hinter der CCD 13g angeordnet werden, ohne den Mehrfachgewindering 18 oder den Nockenring 26 zu stören.
In 22 sind die in Längsrichtung (Vorwärts-/Rückwärtsrichtung) gemessenen Abstände der Achse Pf2 und der Ebene Pr von der Abbildungsebene Pi gleich groß dargestellt. Wie in 21 gezeigt, sind in der Praxis der Abstand Dr von der Abbildungsebene Pi rückwärts zu den Achslinien der beiden Führungsachsen 35 und 38 sowie die Abstände Df1 und Df2 von der Abbildungsebene Pi vorwärts zu den Achsen der Antriebswellen 46a und 70a der beiden Schrittmotoren 46 bzw. 70 so bemessen, dass sie folgende Beziehung erfüllen: Df > Dr, und Df2 > Dr.
Dies bedeutet, dass in Längsrichtung des CCDs 13g, d.h. in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1, die horizontale Führungsachse 35 und die vertikale Führungsachse 38 näher an der Abbildungsebene Pi angeordnet sind als der erste und der zweite Schrittmotor 46 und 70. Wie oben erwähnt, ist der Raum hinter dem CCD 13g besonders beschränkt, was die Verringerung der Kameradicke in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1 betrifft. Es ist deshalb von Vorteil, wenn die horizontale Führungsachse 35 und die vertikale Führungsachse 38 so nah wie möglich an der Abbildungsebene Pi angeordnet sind, wie in 21 gezeigt ist.
Die obige Beschreibung ist auf die Merkmale der vertikalen Führungsachse 38 und des zweiten Schrittmotors 70 gerichtet, die den in Richtung der y-Achse wirkenden Bildstabilisierungsmechanismus bilden. Die horizontale Führungsachse 35 und der erste Schrittmotor 46, die einen in Richtung der x-Achse wirkenden Bildstabilisierungsmechanismus bilden, sind nach dem gleichen technischen Prinzip angeordnet wie die vertikale Führungsachse 38 und der zweite Schrittmotor 70. So sind der erste Schrittmotor 46 und die horizontale Führungsachse 35 räumlich vor und hinter der Abbildungsebene Pi des CCDs 13g verteilt, so dass es ebenso möglich ist, sowohl den ersten Schrittmotor 46 als auch die horizontale Führungsstange 35 in Richtung der fotografischen optischen Achse Z1 jeweils in der Nähe des CCDs 13g anzuordnen. Die Fertigungskosten für den Bildstabilisierungsmechanismus können so gesenkt werden. Außerdem kann der CCD-Halter 30, der das CCD 13g enthält, mit hoher Genauigkeit in Richtung der x-Achse angetrieben werden.
Ähnlich dem in 3 gezeigten abgewandelten Ausführungsbeispiel des in Richtung der y-Achse wirkenden Bildstabilisierungsmechanismus kann auch der in Richtung der x-Achse wirkende Bildstabilisierungsmechanismus so abgewandelt werden, dass die horizontale Führungsachse 35 vor und der erste Schrittmotor 46 hinter der Abbildungsebene Pi angeordnet wird. Wie jedoch aus den 13 und 14 deutlich wird, ist bei dem in Richtung der x-Achse wirkenden Bildstabilisierungsmechanismus ein Teil der horizontalen Führungsachse 35 in der Vorderansicht auf das Varioobjektiv 10 innerhalb der Innenumfangsfläche des Mehrfachgewinderings 18 angeordnet. Es ist deshalb von Vorteil, den ersten Schrittmotor 46 in einem Bereich vor und die horizontale Führungsachse in einem Bereich hinter der Abbildungsebene Pi anzuordnen, um eine gegenseitige Störung zwischen der horizontalen Führungsachse 35 und dem Mehrfachgewindering 18 zu vermeiden. Da die Gesamtlänge des ersten Schrittmotors 46 in Richtung der x-Achse kleiner als die der horizontalen Führungsachse 35 ist, kann der erste Schrittmotor 46 raumsparend in einem Bereich vor der Abbildungsebene Pi untergebracht werden, ohne den Mehrfachgewindering 18 zu stören (vergl. 13 und 14).
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So weist in den beschriebenen Ausführungsbeispielen die fotografische optische Achse Z1 keine Knicke auf. Die Erfindung ist jedoch auch auf eine Optik anwendbar, deren fotografische optische Achse in einem oder mehreren Achspunkten geknickt ist. Ferner werden in den beschriebenen Ausführungsbeispielen die dritte Linsengruppe 13e, das Tiefpassfilter 13f und das CCD 13g während der Bildstabilisierung als integrale Einheit bewegt. Die Erfindung ist jedoch auch auf eine Ausführungsform anwendbar, bei der nur das CCD (und dessen Deckglas) während der Bildstabilisierung bewegt wird.

Claims

Abbildungsvorrichtung, umfassend: einen Bildsensor (13g) mit einer Abbildungsfläche, auf der über eine Aufnahmeoptik ein Objektbild erzeugt wird; eine Führungsvorrichtung (35, 38) zum Führen des Bildsensors in einer Richtung parallel zu dessen Abbildungsfläche; und eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des durch die Führungsvorrichtung geführten Bildsensors in Abhängigkeit eines Ausgangssignals einer Erfassungsvorrichtung (57), die die Richtung und die Größe einer auf die Aufnahmeoptik einwirkenden Schwingung erfasst, wobei die Führungsvorrichtung oder die Antriebsvorrichtung in Richtung der optischen Achse der Aufnahmeoptik vor einer Bildstabilisierungsebene und die andere dieser beiden Vorrichtungen hinter der Bildstabilisierungsebene angeordnet ist, die mit der Abbildungsfläche des Bildsensors zusammenfällt.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Antriebsvorrichtung in Richtung der optischen Achse vor der Bildstabilisierungsebene und die Führungsvorrichtung in Richtung der optischen Achse hinter der Bildstabilisierungsebene angeordnet ist.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Führungsvorrichtung und die Antriebsvorrichtung eine erste Führungsvorrichtung und eine erste Antriebsvorrichtung, die den Bildsensor in der Bildstabilisierungsebene in einer ersten Richtung geradlinig bewegen, sowie eine zweite Führungsvorrichtung und eine zweite Antriebsvorrichtung umfassen, die den Bildsensor in der Bildstabilisierungsebene in einer zweiten Richtung geradlinig bewegen.
Abbildungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich die Führungsvorrichtung in einer Richtung parallel zur Bildstabilisierungsebene erstreckt und eine gerade Führungsachse umfasst, die verschiebbar durch ein Trägerelement geht, das den Bildsensor trägt.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Antriebsvorrichtung umfasst: einen Motor (46, 70) mit einer rotierenden Welle (46a, 70a), die parallel zu der geraden Führungsachse angeordnet ist; und eine Kraftübertragungsvorrichtung (40, 43, 45, 71), die eine Drehbewegung der rotierenden Welle des Motors in eine geradlinige Bewegung des Trägerelementes parallel zur geraden Führungsachse umsetzt.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Motor ein Schrittmotor ist.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung eine angetriebene Mutter (45, 71) umfasst, die entsprechend der Drehung der rotierenden Welle des Motors in einer Richtung parallel zur geraden Führungsachse bewegt wird.
Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung ferner umfasst: ein geradlinig bewegtes Element (43), das über die angetriebene Mutter in einer Richtung parallel zur geraden Führungsachse bewegt wird; und ein Schwenkelement (40), das um eine zur optischen Achse der Aufnahmeoptik parallele Schwenkachse (42) schwenkbar ist und gegen das Trägerelement (32), das den Bildsensor trägt, drückt, um dieses längs der Führungsrichtung der geraden Führungsachse zu bewegen.