DE3003462A1

DE3003462A1 - Elektromagnetisch betaetigter verschluss

Info

Publication number: DE3003462A1
Application number: DE19803003462
Authority: DE
Inventors: Michio Hirohata; Yukio Ogawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1980-01-31
Publication date: 1980-08-07
Also published as: US4415252A; DE3003462C2

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetisch betätigten Verschluß mit einer Spulenanordnung in einer zu einem Sektorring parallelen Ebene, welcher Ring mittels einer Lorentz-Kraft gedreht wird, die dadurch erzeugt wird, daß an die Spulenanordnung ein Magnetfeld in Richtung der optisehen Achse angelegt wird, wobei durch das Drehen des Sektorrings Verschlußlamellen geöffnet und geschlossen werden.

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Bei KameraverSchlüssen, bei welchen Verschlußlamellen durch Drehen eines Sektorrings geöffnet und geschlossen werden, wird der Sektorring durch eine Gruppe von Permanentmagneten gedreht, die so angeordnet sind, daß ein Magnetfeld in Richtung einer optischen Achse ausgebildet wird. Die Drehkraft (in Dyn) des Sektorrings des elektromagnetisch betätigten Verschlusses der vorbeschriebenen Art ist durch die magnetische Flußdichte Bg (in Gauß) des durch den Magneten erzeugten Magnetfeldes, durch einen Treiberstrom I (in Ampere), welcher durch die Spule fließt,und die Länge eines wirksamen Teils des Magnetfeldes der Spule, d.h. in der Spulenwicklung, nämlich die Länge Lu (in Meter) dieses Bauelements in radialen Richtungen festgelegt, die zu der

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(Mundu'nj KIo .V-i.

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Drehachse des Sektorrings hin mittig eingestellt sind. Die Drehkraft F kann dann folgendermaßen ausgedrückt werden:

F = Bg · γί- . Lu

Die Drehkraft F kann daher größer gemacht werden, indem entweder die magnetische Flußdichte Bg, der Strom I oder die wirksame Länge Lu erhöht wird. Jedoch erzwingt der begrenzte, in der Kamera verfügbare Raum und die begrenzte Kapazitat der Energiequelle in der Kamera bei dem Versuch, die magnetische Flußdichte Bg und den Strom I zu erhöhen, eine Beschränkung. Insbesondere muß bei einem in einer kompakten Kamera vorgesehenen, elektromagnetisch betätigten Verschluß daher die Länge des wirksamen Teils der Spule soweit wie möglich vergrößert werden, während die zu verwendenden Magnete eine wirksame Form haben und wirksam angeordnet werden müssen.

Ferner wird bei einem elektromagnetisch betätigten Verschluß, der durch eine Feder immer in die Schließrichtung gedrängt wird und der durch die Federkraft, nachdem er geöffnet worden ist, geschlossen werden soll, der Verschluß durch eine Rückholfeder maximal belastet, wenn der Verschluß ganz geöffnet ist. Wenn daher die e,lektromagnetische Antriebskraft während des öffnens des Verschlusses konstant bleibt, wird der Unterschied zwischen der elektromagnetischen Antriebskraft und der Federkraft der Rückholfeder minimal, wenn der Verschluß ganz geöffnet ist.

^ou Wenn sich bei einem derartigen Verschluß die Energiequelle für die elektromagnetische Betätigung verschlechtert, wirkt sich die Verschlechterung der Energiequelle besonders nachteilig aus, da sich der Verschluß oft nicht mehr vollständig öffnet. Oder mit anderen Worten, entweder die Ver-

schlußlamellen öffnen sich nicht bis auf einen vorgeschriebenen maximalen Wert oder die Verschlußlamellen werden in

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] dem voll geöffneten Zustand unstabil. Ferner ist in der Anfangsstufe beim Öffnen des Verschlusses die Federkraft der Rückholfeder schwach. Folglich werden die Verschlußlamellen dann durch die elektromagnetische Antriebskraft

c stark beschleunigt. Selbst wenn die angelegte elektromagnetische Kraft durch eine Steuerschaltung abgeschaltet wird, wird der Verschluß nicht sofort geschlossen und folglich wird die Ansprechempfindlichkeit des Verschlusses unbefriedigend.

Gemäß der Erfindung soll daher eine wirksame Spulenanordnung in einem elektromagnetisch betätigten Verschluß der vorbeschriebenen Art geschaffen werden. Ferner soll gemäß der Erfindung eine Spulenwicklungsanordnung geschaffen werden, bei welcher die Länge eines wirksamen Teils der Spuwicklungen oder eines Spulenmusters bzw. eines spulenähnlichen Leitungsmusters vergrößert wird, um eine Lorentz-Kraft in einem elektromagnetisch betätigten Verschluß der vorbeschriebenen Art zu erzeugen..Darüber hinaus soll ein Spulenmuster bzw. ein spulenähnliches Leitungsmuster geschaffen werden, bei welchem das Verhältnis einer wirksamen Länge zu der Gesamtlänge eines Spulenmusters in einem elektromagnetisch betätigten Verschluß der vorbeschriebenen Art größer ist.

Darüber hinaus soll durch die Erfindung eine Spulen-Magnet-Anordnung geschaffen werden, welche eine stabile Steuerung bei der Drehbewegung eines Sektorrings in einem elektromagnetisch betätigten Verschluß der vorbeschriebenen Art ermöglicht. Darüber hinaus soll eine Spulen-Magnet-Anordnung geschaffen werden, bei welcher ein Sektorring eine gleichförmig beschleunigte Drehbewegung in einem elektromagnetisch betätigten Verschluß der vorbeschriebenen Art ermöglicht. Ferner soll eine Spulen-

¹^ Magnet-Anordnung geschaffen werden, bei welcher die Drehbewegung eines Sektorrings bei einer verhältnismäßig

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niedrigen Geschwindigkeit stabilisiert ist und, nachdem die Energiezufuhr an die Spulenaordnung abgeschaltet ist, das Verschlußschließen ohne eine Zeitverzögerung durchgeführt werden kann. Schließlich soll durch dieErfindung eine Spulen-Magnet-Anordnung geschaffen werden, welche nicht ohne weiteres durch eine Verschlechterung einer als Energiequelle verwendeten Batterie beeinflußt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind Spulenwicklungen oder ein Spulenmuster bzw. spulenähnliches Leitungsmuster in Richtung der Diagonallinien eines quadratischen oder rechteckigen Raumes zwischen einem Filmmagazin und einer FilmaufWickelkammer ausgebildet, so daß die Länge des wirksamen Teils jeder Spule, die eine Lorenzt-Kraft erzeugt, vergrößert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat ein spulenähnliches Leitungsmuster, welches annähernd in einer Sektor- oder Trapezform über einem Sektorring ausgebildet ist, die Form, die einer Rechteckform nahekommt, so daß das Verhältnis der Länge des wirksamen Teils der Spule zu deren ganzen Länge vergrößert werden kann und somit die Spule in einem begrenzten Raum angeordnet werden kann_;um in größerem Umfang innerhalb der begrenzten Länge einen

^iJ wirksamen Teil zu haben.

Ferner kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Drehbewegung eines Sektorrings ständig gesteuert werden,

da eine Feder die Verschlußlamellen in die Schließrichtung 30

des Verschlusses drängt, während ein spulenähnliches Leitungsmuster und Permanentmagnete so angeordnet sind, daß eine elektromagnetische Antriebskraft entsprechend größer wird, wenn sich der Verschluß öffnet. Ferner macht diese Anordnung den Verschluß bezüglich des Einflusses bei einer

Verschlechterung der Energiequelle unempfindlich.

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Mit derErfinching ist somit ein elektromagnetisch betätigter Verschluß geschaffen, in dem ein leitendes Teil vorgesehen ist, welches viele Bestandteile aufweist, die von dem Drehmittelpunkt eines Sektorrings aus in radialer' Richtung ange-5 ordnet sind, welches in einer Ebene parallel zu dem Sektorring angeordnet ist und an dem Sektorring angebracht ist; eine Lorentz-Kraft wird mittels eines Magnetfeldes in der Richtung einer optischen Aufnahmeachse erzeugt, die an diesem leitenden Teil vorgesehen ist; der Sektorring wird durch diese Lorentz-Kraft gedreht, um einen optischen Aufnahmeweg mit Hilfe von Verschlußlamellen zu öffnen und zu schließen. An dem leitenden Teil sind die radialen Bestandteile so angeordnet, daß sie sich in der Nähe der Diagonalen eines rechteckigen Raumes in einer Kamera konzen-

15trieren. Das leitende Teil ist innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs in der Nähe der Diagonalen des rechteckigen Raums drehbar angeordnet. In Fällen, wo das leitende Teil als ein gedrucktes Leitungsmuster ausgebildet ist, kann das Muster so angeordnet sein, daß innerhalb einer begrenzten Spulenlänge die Länge des wirksamen Teils zum Erzeugen der Lorentz-Kraft größer wird. Um die Arbeitsweise des Verschlusses zu stabilisieren, ist eine Feder vorgesehen, welche den Sektorring in der Schließrichtung bewegen will, und die gesamte,auf den Sektorring wirkende

■"Lorentz-Kraft ist so ausgerichtet, daß sie entsprechend größer wird, wenn sich der Verschluß öffnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich-

nungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform des elektromagnetisch betätigten Verschlusses gemäß der Erfindung in einer Lage, in welcher

er an einer Kamera angebracht ist;

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Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Kamera entlang der optischen Achse;

Fig. 3 eine schematische Schrägansicht der'in Fig. 1 und 2 dargestellten Kamera;

Fig. 4 eine Schrägansicht eines wesentlichen Teils einer zweiten Ausführungsform des elektromagnetisch betätigten Verschlusses gemäß der Erfindung; 10

Fig. 5 eine in Einzelteile aufgelöste ., perspektivische Darstellung des elektromagnetisch betätigten Verschlusses in Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen dem spulenähnlichen Muster, den Magneten, den Verschlußlamellen usw. des in Fig. 5 dargestellten, elektromagnetisch betätigten Verschlusses;

Fig. 7(a) und 7(b) schematische Darstellungen des spulenähnlichen Musters des elektromagnetisch betätigten Verschlusses;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer■überdeckung des spulenähnlichen Musters und der Dauermagnete des elektromagnetisch betätigten Verschlusses gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine schematische Darstellung der über.deckung des spulenähnlichen Musters und der Dauermagneten, wenn der elektromagnetisch betätigte Verschluß gemäß der Erfindung vollständig geschlossen ist;

Fig.10 eine schematische Darstellung der überdeckung des spulenähnlichen Musters und der Dauermag-

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nete, wenn der elektromagnetisch betätigte Verschluß gemäß der Erfindung vollständig geöffnet ist; und

Fig. 11 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Steuerschaltung des elektromagnetisch betätigten Verschlusses gemäß der Erfindung.

In Fig. 1, in welcher eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer Kamera dargestellt ist, bei welcher die Erfindung angewendet ist, in Fig. 2, in welcher eine Schnittansicht durch den mittleren Teil der Kamera dargestellt ist, und in Fig. 3, welche eine Schrägansicht einer Ausführungsform der Kamera ist, welche den erfindungsgemäßen, elektromagnetisch betätigten Verschluß aufweist, bei welchem die Stellung der Verschlußteile wiedergegeben ist, ist eine Kammer 1 für ein Filmmagazin vorgesehen, durch welche ein zylindrischer Raum zur Unterbringung des Filmmagazins geschaffen ist. Eine Kammer 2, in welcher der Film aufgewickelt wird, hat die Form eines zylindrischen Raumes, in dessen Mitte eine Aufwickelspule angeordnet ist. Der erfindungsgemäße, elektromagnetisch betätigte Verschluß ist in einem rechteckigen Raum untergebracht, welcher durch die einander gegenüberliegenden Seiten-

wände der Filmmagazinkammer und der FilmaufWickelkammer, eine Suchergrundplatte 11 und den unteren Deckel des Kameragehäuses umschlossen ist, was nachstehend noch beschrieben wird. Eine Antriebsspulenanordnung 3 des elektromagnetisch betätigten Verschlusses weist mindestens ein Paar Spulen auf, die jeweils in Rechteckform in radialer Richtung senkrecht zu der optischen Aufnahmeachse gewickelt sind und drehbar zwischen den Magnetfeldern von Statoren mit Magneten 4 angeordnet sind. Die Antriebs spulenanordnung 3 ist an einem Sektorring 5 ange-

bracht. Auf dem Sektorring 5 ist eine gedrucktes Lei-

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] tungsmuster 5c vorgesehen, durch welches die Spulen miteinander verbunden sind. An dem Sektorring 5 sind Stifte 6 angebracht, welche entsprechend angeordnet sind, um die Drehkraft des Sektorrings 5 an Verschlußlamellen zu übertragen. Es sind eine Anzahl Verschlußlamellen 7 vorgesehen, welche die Funktion einer Blende haben und angeordnet sind, um eine Blendenöffnung und damit die Objektivöffnung zu öffnen und zu schließen. Diese Verschlußlamellen 7 sind zwischen Jochen 20, welche die Statoren bilden, und einer Grundplatte 21 des Verschlusses angeordnet. Die Verschlußlamellen 7 sind durch Wellen 8 drehbar gehaltert. Eine dunkle Kairtner ist durch einen Lichtschutzzylinder 9 gebildet. Ferner sind folgende Teile dargestellt: ein Kameragehäuse 10, die Suchergrundplatte 11, ein auf der Suchergrundplatte 1 1 gehaltertes optisches Suchersystem 12 und 13, eine Entfernungsmeßeinrichtung 14, welche entweder ein zweiäuiger Entfernungsmesser oder eine automatische Scharfeinstelleinrichtung ist, ein optisches Aufnahmesystern 15, ein Film 16 und obere, hintere und untere Deckel 17, 18 und 19, welche die Außenflächen des Kameragehäuses bilden.

Jeder Magnet 4 ist fest an einem Joch20 angeordnet, wodurch ein Magnetkreis gebildet ist, der zum Betätigen der Verschlußlamellen erforderlich ist. Die Joche 20 sind mittels einer nicht dargestellten Halterungseinrichtung an der Verschlußgrundplatte 21 angebracht. Außer der elektromagnetischen Antriebseinrichtung, welche somit an der Verschlußgrundplatte angeordnet ist, sind auch ein Objektivtubus usw. an der Verschlußgrundplatte 21 angebracht. Die Verschlußgrundplatte ist an dem Kameragehäuse 10 mittels nicht dargestellter Befestigungsmittel angebracht. Ferner sind ein Filmbelichtungsfenster 22 sowie eine Rückholfeder 23 vorgesehen, welche zwischen dem Sektorring 3 und der Verschlußgrundplatte 21 oder dem Joch 20 angebracht ist und vorgesehen ist, um den Sektorring 5 im Uhrzeigersinn zu drehen, wie in Fig. 1 darge-

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stellt ist. Die Spulen 3 sind über Leitungen 24a und 24b mit nicht dargestellten Anschlüssen verbunden.

In Fig. 4 ist eine Schrägansicht des wesentlichen Teils einer weiteren Ausführungsform des elektromagnetisch betätigten Verschlusses gemäß der Erfindung dargestellt. In Fig. 5 ist eine in Einzelteile aufgelöste Schrägansicht des in Fig. 4 wiedergegebenen Verschlusses dargestellt. Fig. 6 ist eine Draufsicht, in welcher die Stellungen des spulenähnlichen Musters, der Magnete und der Verschlußlamellen dargestellt sind. In dieser Ausführungsform ist ein gedrucktes Spulenmuster anstelle der in Fig. 1 wiedergegebenen Antriebsspulenaordnung verwendet. Bei dem gedruckten Spulenmuster sind zwei Paar Spulen in radialer Richtung auf dem Sektorring angeordnet, welcher sich in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene dreht.

In Fig. 4 bis 6 ist ein spulenähnliches Leitungsmuster auf den Sektorring 5 gedruckt. Die Spulen, welche auf die Oberfläche gedruckt sind, und die Rückseite des Sektorrings sind miteinander mittels der an dem Sektorring 5 vorgesehenen Stifte 6 verbunden. Von der Anzahl Verschlußlamellen 7 sind nur zwei dargestellt. Eine zμsätzliche Blende 7a ist an einer der Verschlußlamellen, vorgesehen. Ein lichtempfindliches Element 50 ist so angeordnet, daß das auf das Lichtelement 50 auffallende Licht entsprechend geändert wird, wenn sich die zusätzliche Blende entsprechend dem öffnen und Schließen der Verschlußlamellen ändert.

In Fig. 6 sind die Verschlußlamellen 7, welche eine kombinierte bzw. doppelte Funktion als Blende haben, aus einem nichtleitenden Material hergestellt, wie beispiels-

° weise aus einem lichtabschirmenden thermoplastischen Harz oder einem Duroplast. Der Sektorring 5 ist aus einem nicht

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leitenden Material hergestellt, wie beispielsweise einem nicht magnetischen Glas-Epoxiharz oder anderen Kunstharzen. Spulenähnliche Leitungsmuster 5a und 5b sind auf die Oberfläche und die Rückseite des Sektorrings 5 gedruckt. Feststehende Magnete sind vorgesehen, um den Sektorring zu drehen, wenn in ihnen ein Antriebsstrom fließt. Die Verschlußlamellen 7 werden betätigt, wenn sich der Sektorring 5 dreht. Mit anderen Worten, mittels der gedruckten Muster 5a und 5b wird eine Kraft erzeugt, um den Sektorring entsprechend der Dreifingerregel in dem aus festen Polen gebildeten Magnetfeld zu drehen. Ferner wird der Sektorring 5 durch eine Verschluß-Schließfeder 23 in der Verschluß-Schließrichtung gedreht. Folglich sind die Verschlußlamellen normalerweise in geschlossenem Zustand gehalten.

Die Drehbewegung jeder Verschlußlamelle 7 findet um eine feststehende Welle 8 statt, welche an einem Joch 20 befestigt ist. Die Drehkraft des Sektorrings 5 wird an die Verschlußlamellen 7 durch eine Anzahl Stifte 6 übertragen, welche aus leitendem Material hergestellt und an dem Sektorring 5 befestigt sind. Diese Stifte 6 sind an dem Sektorring 5 entweder verstemmt oder mit diesem verschweißt und sind so angeordnet, daß die auf die Oberfläche und die Rückseite des Sektorrings gedruckten Leitungsmuster durch einen von ihnen elektrisch miteinander verbunden sind.

Ferner sind die zusätzliche Blende 7a, durch.welche auf das photoempfindliche Element 50 auffallendes Licht zur Belichtungssteuerung gesteuert wird, und das .Joch 20 vorgesehen, welches angeordnet ist, um Magnetflußbahnen zu bilden, und welches aus weichmagnetischem Material hergestellt ist. Feststehende Magnete 4 sind einer nach dem anderen in Umfangsrichtung an dem Sektorring so angeordnet, daß sie mit ihren abwechselnd beieinander angeordneten N- und S-Polen dem gedruckten Leitungsmuster' gegenüberliegen. Die von ihnen erzeugten Magnetflüsse gehen durch

die leitenden Teile des gedruckten Leitungsmuster hindurch, welche in radialer Richtung verlaufen.

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Der in Fig. 4 bis 6 dargestellte, elektromagnetisch betriebene Verschluß arbeitet folgendermaßen: Wenn ein nicht dargestellter Auslöser betätigt wird, wird dadurch eine Antriebs- bzw. Treiberschaltung ausgelöst, welche in Fig. 11 dargestellt ist und nachstehend noch beschrieben wird. Es fließt dann ein Strom von einem ersten Anschluß 24 der aus den Leitungsmustern bestehenden Spulenanordnung zu deren zweiten Anschluß. Eine Drehkraft F₁ wird dann durch den Strom, der in den radialen Teilen der Leitungsmuster fließt, in den Magnetfeldern der feststehenden Magnete 4 entsprechend der Dreifingerregel erzeugt, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Durch diese Kraft F. wird der Sektorring 5 entgegen der Federkraft der Verschlußschließfeder 23 gedreht. Die Drehbewegung des Sektorrings 5 wird

'5 durch die Stifte 6 an die Verschlußlamellen 7 übertragen, die dadurch allmählich geöffnet werden. Die Lichtmenge, die über die zusätzliche Blende 7a auf das lichtempfindliche Element 50 fällt, nimmt entsprechend zu, wenn die Verschlußlamellen geöffnet werden. Wenn diese Lichtmenge ei-

^Λυ nen vorbestimmten Wert erreicht, wird der aus der Antriebsschaltung fließende Strom abgeschaltet. Durch die Rückstellkraft der Feder 23 wird dann der Sektorring 5 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, und dadurch werden

die Verschlußlamellen 7 geschlossen. 25

Das leitende Spulenmuster bzw. das spulenähnliche Leitungsmuster, das aus zwei Paar sektorförmigen Spulenteilen besteht, ist in Fig. 7(a) und (b) dargestellt. Hierbei ist in Fig.7(a) ein herkömmliches Muster und in Fig. 7(b) ein

Beispiel für das gemäß der Erfindung angeordnete Muster dargestellt. Das in einer praktischen Ausführung der Erfindung verwendete Muster besteht aus vielen Leitern, die in einer Ebene angeordnet sind, wie in Fig. 6 dargestellt ist. In Fig.71a)ist mit O eine optische Achse bezeichnet. Wenn sich die optische Achse in der Mitte des Leitungsmusters befindet, dann ist der Innendurchmesser

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des Musters beispielsweise 22mm, während sein Außendurchmesser beispielsweise 48mm ist. Das Muster besteht aus Sektorteilen von 30°, die symmetrisch zur Mitte angeordnet sind. Bei der herkömmlichen, in Fig. 7(a) dargestellten Musteranordnung stimmen die Leiter, die in radialer Richtung des sektorförmigen Musters angeordnet sind, vollständig mit radial verlaufenden Linien überein, die sich in der optischen Achse schneiden. Dagegen ist bei dem Leitungsmuster gemäß der Erfindung, das in Fig. 7(b) dargestellt ist, jeder Sektorteil des Leitungsmusters so angeordnet, daß er mehr einer Rechteckform angenähert, ist, indem er um 7,5° zu der Mittellinie der Sektorform hin abweicht. Wie in Fig. 7(b) dargestellt, wird bei dieser Anordnung die Länge des Leitungsmusters in der ümfangsrichtung der Sektorform kürzer als die entsprechende Länge des herkömmlichen, in Fig. 7(a) dargestellten Leitungsmusters .

Wenn das Magnetfeld zwischen den Stellen R mit 12,25 mm und R mit 22,75mm angelegt wird, wie in Fig. y(a) dargestellt ist, ist die wirksame Länge einer Seite jeder Spule 22,75 - 12,25 = 10,5 mm, und die wirksame Gesamtlänge pro Wicklungswindung von 4 Spulen ist 10,5 χ 8 = 84 mm. Da die Gesamtspulenlänge 200,3 mm ist, ist das Verhältnis des wirksamen Spulenteils zu der Gesamtspulenlänge 41,9%.

Wenn bei der Fig. 7 (b) die wirksame Länge einer Seite ebenfalls mit 10,5mm angenommen wird, dann ist die wirksame Länge pro Wicklungswindung von 4 Wicklungen 84mm. Da ^O die Gesamtspulenlänge 191,6 mm beträgt, ist das Verhältnis des wirksamen Spulenteils zu der Gesamtspulenlänge 43,8%, welcher Wert größer ist als bei der herkömmlichen, in Fig. 7(a) dargestellten Anordnung.

Die Momentkomponente einer Lorentz-Kraft in dem wirksamen Teil des in Fig. 7(b) dargestellten Spulenmusters wirkt. i_m Vergleich zu dem herkömmlichen, in Fig. 7(a)

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dargestellten Leitungsmuster mit einem Wert, der mit cos 7,5° = 0,9914 multipliziert wird. Wenn folglich das Verhältnis der Länge, über welche die Lorentz-Kraft auf den wirksamen Teil wirkt, zu der Gesamtlänge der Spulen ein Effektivwert ist, dann ist dieser Effektivwert

⁴³'^{8 x} °'⁹⁹¹⁴ =1,036. 41 ,9

Somit ist das Leitungsmuster der Fig. 7(b) um den Effektivwert von 3,6% besser. Wenn der Winkel θ der vorerwähnten Abweichung bzw. Ablenkung größer wird, wird die Länge in der Umfangsrichtung kleiner; dann nimmt jedoch der Unterschied zwischen der Lorentz-Kraft und der Momentrichtung zu. Folglich nimmt der mit dem cos θ multiplizierte Wert _1£. ab, und es ist keine weitere Verbesserung bei dem Effektivwert mehr möglich. Der Ablenkwinkel θ ist daher vorzugsweise zwischen 0° und 15° oder etwa in diesem Bereich eingestellt.

2Q Bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist der Winkel zwischen benachbarten sektoriellen Musterteilen bei 30° eingestellt. Dieser Winkel ist in Anbetracht der Bewegungshübe eingestellt und um zu verhindern, daß eine Radialkomponente des Leiters jeweils in ein benach-

2j bartes Magnetfeld hineinkommt. Dieser Winkel kann folglich bei einem Winkel um 30° herum eingestellt werden. Ferner hat bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform das spulenähnliche Leitungsmuster keine sektoriellen Musterteile in vertikaler Richtung. Dies hat zum Teil den Zweck,eine Anordnung von einigen Mechanismen zum Antrieb eines Objektivtubus usw. zuzulassen.

In Fig. 8 ist die Arbeitsweise des in Fig. 6 dargestellten, elektromagnetisch betätigten Verschluß gezeigt, wobei dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 6 bezeichnet sind. In Fig. 6 soll der Ablenkwinkel des Sektorrings 5 al (rad) sein, der Abstand von der Mitte

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des Sektorrings 5 zu dem wirksamen Punkt A der Schließfeder 23 soll a sein; die Schließfeder 23 soll so angeordnet sein, daß sie annähernd in einer Richtung senkrecht zu der Richtung OA wirkt, und die Federkonstante der Schließfeder 23 soll k sein. Wenn dann die Verschlußlamellen geschlossen sind (d.h. al = 0), und wenn das Drehmoment bei der Anfangszugkraft der Schließfeder 2 3 To ist, kann das Drehmoment T, das durch die Schließfeder auf den Sektorring 5 ausgeübt wird, folgendermaßen ausgedrückt werden, wenn K = ka ist:

T = kaal + To = KcI + To (1 )

Wenn dann der Magnet 4 eine Sektorform aufweist, wie sie ■5 in Fig. 8 dargestellt ist, ist der Winkel dieser Sektorform des Magneten 4ßo rad ; wenn al = 0 ist, ist die Überdeckung des Leitungsmuster 5a und des Magneten 4 ßO; eine überdeckung ß des Magneten 4 bezüglich der Verstellung a.2 des Sektorrings 5 ist dann, wenn der Verschluß ganz ge- ^iKJ öffnet ist, mit ß = a.2 + ßO festgesetzt, und die Breite des Teils des Leitungsmusters 5 in radialer Richtung ist ebenfalls mit ß festgesetzt. Die Lorentz-Kraft, die durch einem in dem Leitungsmuster fließenden Strom I erzeugt wird, kann dann ausgedrückt werden durch F-^-BIl, wobei

B die Magnetflußdichte und 1 die wirksame Länge des Leiters darstellt. Da die wirksame Länge 1 des Leiters ausgedrückt werden kann durch

. ßO + al
χ —

ß
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wird in Fällen, wo η Gruppen von Leitern in dem Magnetfeld angeordnet sind, die Lorentz-Kraft F :

₊ nBIal , '

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ß ß
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Wenn der Mittelwert des Abstandes von der Mitte O des Sektorrings 5 a' ist, wird über die Beziehung —=— = K', da n, B, I ß und ßO Konstante sind, K' eine Konstante. Folglich kann ein Drehmoment T', das durch die Lorentz-Kraft F erzeugt wird, ausgedrückt werden durch:

T' = K'ßO + K'al = To' + K'al . . . (3)

Ferner kann To¹ = K'ßO angenommen werden. Da aus der Gl.(1) das Schließdrehmoment T der Schließfeder 2 3 T = To + Kai ist, kann die Differenz zwischen diesem Schließmoment T und dem Moment T", das durch die Lorentz-Kraft erzeugt wird, wenn der Äntriebsstrom I in dem Leiter fließen kann, ausgedrückt werden durch:

T" - T = To' - To + (K¹ - K) al . . . . (4)

Wenn in Gl.(4) K' = K ist, dann hat das auf den Sektorring 5 ausgeübte Drehmoment unabhängig von der Verschiebung 1 einen festen Wert, und unter dieser Voraussetzung führt dann der Sektorring 5 eine gleichförmig beschleunigte Bewegung aus. Um die Voraussetzung K¹ = K zu erhalten, wird die Schließfeder 23 so ausgewählt, daß ihre Federkon-

Ά'nBI k
stante der Bedingung ^— = — genügt. Das Drehmoment

des Ausgangs kann dann auch durch Einstellen 'der Anfangszugkraft der Schließfeder 23 eingestellt werden.

Wenn der Verschluß einer Kamera zu betätigen ist, brauchen die Verschlußlamellen nicht eine genau gleichförmig

or« beschleunigte Bewegung auszuführen. Es müssen daher keine sektorförmigen Magnete verwendet werden, um genau der vorstehend angeführten Voraussetzung zu genügen; vielmehr können rechteckige Magneten verwendet werden, die im Hinblick auf die Herstellungskosten vorteilhaft sind,

nc wobei die Breite des Leiters kleiner ist als die Breite dieser Magnete. Wenn eine derartige Anordnung verwendet

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wird, ist die Lorentz-Kraft in der Nähe der voll geöffneten Stellung des Verschlusses gesättigt. Da jedoch die Verschlußlamellen eine ausreichend große Trägheitskraft haben, wird die Verschlußbetätigung durch die Sättigung der Lorentz-Kraft nicht sehr beeinflußt. Folglich kann, selbst wenn eine derartige Anordnung verwendet wird, eine Wirkung erhalten werden, die gleich einer Zunahme der Lorentz-Kraft ist, indem das Uberdeckungsverhältnis des Leiters und des Magnetfeldes nach dem Anfangsstadium des Betriebs allmählieh erhöht wird.

In Fig. 9 ist die Lagebeziehung des Leitungsmusters zu den Magneten dargestellt, wenn der erfindungsgemäße, elektromangetisch betätigte Verschluß geschlossen ist, während in Fig. 10 dieselbe Beziehung bei einem vollständig geöffneten Verschluß dargestellt ist. Wie in Fig. 9 dargestellt, überdeckt der Leitungsmusterteil in radialer Richtung den Magneten in einem geringeren Maße, wenn der Verschluß geschlossen ist. Wenn jedoch der Sektorring gedreht wird um den Verschluß vollständig zu öffnen, wie in Fig. 10 dargestellt ist, überdeckt der gesamte in radialer Richtung verlaufende Teil des Leitungsmusters das Magnetfeld, so daß das Verhältnis, mit welchem der Leiter in dem Magnetfeld liegt.in dieser Lage einen maximalen Wert erreicht.

Eine Ausführungsform der Steuerschaltung für den erfindungsgemäßen, elektromagnetisch betätigten Verschluß ist in Fig. 11 dargestellt. In Fig. 11 sind als Energiequelle eine Batterie 100 und ein Hauptschalter 101 vorgesehen,

welcher normalerweise offen ist und welcher durch den ersten Bewegungshub eines Auslösers betätigt.wird. Ein Auslöseschalter 102, der normalerweise geschlossen ist, wird entweder durch den zweiten Bewegungshub des Auslösers oder durch ein das Scharfeinstellen beendigendes 35

Signal einer Kamera mit automatischer Scharfeinstellung

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] betätigt. Eine Zeitkonstantenschaltung ist durch einen Widerstand 103 und einen Kondensator 104 gebildet. Durch die Zeitkonstantenschaltung wird eine Zeitgeberschaltung 105 betätigt, durch welche ein Vibrieren während einer Ver-Schlußauslösung verhindert wird. Ferner sind eine eine konstante Spannung liefernde Schaltung 110 und ein lichtempfindliches Element 50 zur Lichtmessung vorgesehen. in der speziellen Ausführungsform ist eine Silizium-Photozelle als lichtempfindliches Element 50 verwendet. Die Silizium-Photozelle 50 ist zwischen zwei Eingangsanschlüsse eines Operationsverstärkers 112 geschaltet. Die zwei Anschlüsse eines Kondensators 119 sind über einen Schalttransistor 133 kurzgeschlossen. Der Kollektor des Schalttransistors 133 ist mit einem nichtinvertierendenEingangsanschluß eines Vergleichers 121 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Vergleichers 121 ist mit einer eine veränderliche Spannung liefernden Quelle verbunden, welche ein Signal erzeugt, das die Empfindlichkeit des -verwendeten Films darstellt. Ferner sind Schalttransistoren 131 und 132 zum Steuern eines Transistors 129 vorgesehen, welcher die Stromversorgung zu den gedruckten Leitungsspulen 5a und 5b an- und abschaltet. Die vorstehend beschriebene Schaltung arbeitet folgendermaßen: Wenn der Hauptschalter 101 angeschaltet wird, ist der Ausgang der Zeitgeberschaltung niedrig (L) und der Transistor 108 bleibt abgeschaltet, da der Auslöseschalter 102 geschlossen ist. Da der Transistor 133 deswegen angeschaltet wird,ist die Spannung an dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 121 beinahe null, und der Ausgang des Vergleichers 121 ist niedrig (L). Da der Transistor 108 abgeschaltet bleibt, wird der Schalttransistor 132 angeschaltet, und folglich wird der Transistor 129 abgeschaltet und die elektromagnetische Einrichtung des Verschlusses wird nicht betätigt, da die gedruckten Leitungsspulen 5a und 5b nicht mit Strom versorgt werden.

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' Wenn dann der Auslöseschalter 102 durch einen Auslösevorgang geöffnet wird, wird die Zeitgeberschaltung 105 angeschaltet, wodurch nach einer durch den Widerstand und den Kondensator 104 festgelegten Zeit deren Ausgang von dem Pegel L auf einen hohen Pegel (H) umgekehrt wird. Dadurch wird dann der Transistor 108 angeschaltet. Wenn der Transistor 108 angeschaltet ist, werden die Transistoren 132 und 133 abgeschaltet. In diesem Zustand bleibt dann der Ausgang des Vergleichers 121 noch auf dem Pegel L, und der Transistor 131 bleibt ebenfalls abgeschaltet. Folglich wird dann der Transistor 129 angeschaltet, wodurch ein Strom an die Spulen 5a und 5b abgegeben wird und der Verschluß sich zu öffnen beginnt. Gleichzeitig hiermit fällt durch das öffnen der zusätz-

'** liehen Blende Licht auf die das Licht messende Silizium-Photozelle 50. Hierdurch fließt dann ein zu dem einfallenden Licht proportionaler Strom in den Kondensator 119. Wenn die Anschlußspannung des Kondensators 119 einen entsprechend der Filmempfindlichkeit an der

Spannungsquelle 120 eingestellten Spannungswert erreicht, ändert sich der Ausgang des Vergleichers 121 von dem Pegel L auf den Pegel H. Dadurch wird dann der Schalttransistor 131 durchgeschaltet. Folglich wird auch der Transistor 129 abgeschaltet, welcher die Stromver-

sorgung zu den Spulen abschaltet.

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Claims

Patentanwälte (DrA und FPA) P Dip'.-Ing H T'ed'ke ELLMÄNW Dipl.-Chem. G. Bühling i/fio Dipl.-Ing. R. Kinne '^ 0^ Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Bavariaring4, Postfach 20 2403 8000 München 2 Tel.: 0 89-53 96 Telex: 5-24 845 tipat cable: Germaniapatent München 31. Januar 198 DE 0192 Patentansprüche

1. Elektromagnetisch betätigter Verschluß mit_ einer An-

_on zahl Verschlußlamellen, mit einem Sektorring, welcher um eine optische Aufnahmeachse drehbar ist, um dadurch die Verschlußlamellen zu öffnen und zu schließen, mit einer Rückholfeder, welche den Sektorring in der Richtung drehen will, in welcher die Verschlußlamellen den optischen Auf-

nr nahmeweg verschließen, mit einem leitenden Teil, welches eine Anzahl Teile aufweist, die in radialer Richtung zur Mitte des Sektorrings hin angeordnet sind, welches in einer zu dem Sektorring parallelen Ebene angeordnet ist, und welches fest an dem Sektorring angebracht ist, und mit Dauermagneten, deren Magnetfelder in Richtung der optischen Aufnahmeachse auf die in radialer Richtung angeordneten Teile des leitenden Teils wirken, wobei die Polarität der Dauermagneten so ausgebildet ist, daß die Magnetfelder und die Lorentz-Kräfte, die durch Ströme erzeugt werden, die in den in radialer Richtung verlaufenden Teilen des leitenden Teils fließen, in derselben Richtung bezüglich des Sektorrings

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wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Daumagneten (4) so angeordnet sind, daß der Gesamtwert der Lorentz-Kraft an den in radialer Richtung verlaufenden Teilen des leitenden Teils (5a, 5b) entsprechend größer wird, wenn der Verschluß durch Drehen des Sektorrings (5) geöffnet wird.

2. Elektromagnetisch betätigter Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante der Rückholfeder (2 3) entsprechend festgelegt ist, damit die Drehbewegung des Sektorrings (5) gleichförmig beschleunigt wird, wenn ein vorbestimmter Strom in dem leitenden Teil (5a, 5b) fließt.

3. Elektromagnetisch betätigter Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sektorring (5) aus einem nichtleitenden Material hergestellt ist, und daß das leitende Teil (5a, 5b) ein auf den Sektorring (5) gedrucktes Muster ist.

4. Elektromagnetisch betätigter Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in radialer Richtung verlaufenden Teile des leitenden Teils (5a, 5b) in der Nähe der Diagonalen eines rechteckigen

^ZJ Raums konvergieren, der von den Wänden eines- Kammergehäuses umgeben ist, und daß das leitende Teil (5a, 5b) und der Sektorring (5) sich drehen und ihre Lagen innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs in der Nähe der

Diagonalen ändern.
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