DE3343712C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstellantrieb für die Objektivlinse einer Linsenanordnung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Der in Fig. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellter aus der EP 68 757 A1 bekannte Verstellantrieb für eine Objektivlinse ist als zweiachsige Objektiv-Antriebsvorrichtung ausgebildet, d. h. die Objektivlinse ist zur Fokussierung (Scharfeinstellung) axial bewegbar und außerdem für die Objektnachführung quer zu ihrer optischen Achse verstellbar.

Der bekannte Objektivverstellantrieb umfaßt gemäß Fig. 1 bis 3 einen Linsenhalter 1 mit einer zentral und koaxial darin be­ festigten Lagerbuchse 2, über die er drehbar und axial beweg­ lich auf einem Stift 4 geführt ist, dessen unteres Ende in einer im wesentlichen kreisrunden Grundplatte befestigt ist. Seitlich versetzt von aber achsparallel zu dem Stift 4 ist in einem von Schultern 1b ausgehenden Endabschnitt 1c des Linsenhalters 1 in einer Fassung 5 eine Objektivlinse 6 be­ festigt. An einer konzentrisch um eine Außenwand 1d des Lin­ senhalters 1 gewundenen Fokussierwicklung 7 sind außen an­ liegend und in gleichförmig über den Umfang verteilten Ab­ ständen vier im wesentlichen quadratische Nachführwicklungen 8A bis 8D so befestigt, daß ihre gegenüberliegenden Seiten a und b parallel zur Achse des Stifts 4 verlaufen.

Zu beiden Seiten von dem Stift 4 besitzt die Grundplatte 3 ein Paar Innenjoche 3a, 3c, zwischen denen seitlich vom Stift 4 ein Paar erste Ausschnitte gebildet sind. Auf einer Auflage­ fläche 3a aufliegend sind außerhalb des Linsenhalters 1 ein Ringmagnet 9 und darauf hülsenförmige Außenjoche 10a, 10b mit dazwischenliegenden zweiten Ausschnitten 10c, 10d so an­ geordnet, daß sie den Innenjochen 3b, 3c bzw. ersten Aus­ schnitten 3d, 3e durch die Außenwand 1d des Linsenhalters 1 hindurch jeweils gegenüberliegen.

Die Außenwand 1d des Linsenhalters 1 ist so positioniert, daß die Fokussierwicklung 7 und die Seiten a der Nachführwicklun­ gen 8A . . . 8D sich in dem Magnetspalt eines aus den Innen­ jochen 3b, 3c, Außenjochen 10a, 10b und dem Ringmagnet 9 ge­ bildeten Magnetsystems befinden. Das in diesem Magnetspalt existente Magnetfeld verläuft senkrecht zu der Außenwand 1d des Linsenhalters 1. Folglich wird durch einen die Fokussier­ wicklung 7 in der Umfangsrichtung der Außenwand 1d und kon­ zentrisch zu dem Stift 4 durchfließenden Strom eine Axial­ kraft in der Fokussierrichtung, und gleichzeitig durch die Seiten a der Nachführwicklungen 8A . . . 8D in gleicher und zu der Achse des Stifts 4 paralleler Richtung durchfließen­ de Ströme eine dazu senkrechte Querkraft in der Nachführ­ richtung auf den die Objektivlinse 6 enthaltenden Linsenhal­ ter 1 übertragen, um ihn in der betreffenden Richtung zu be­ wegen.

Ein zwischen dem Linsenhalter 1 und der Grundplatte 3 ein­ gesetzter Dämpfer 11 aus Gummi oder ähnlichem Material be­ wirkt, daß der Linsenhalter 1 nach Aufhebung der fokussieren­ den und nachführenden Antriebskräfte automatisch in seine Neutralposition zurückgeführt wird.

Der hier beschriebene bekannte Verstellantrieb für die Ob­ jektivlinse ist nicht für geringe Außendurchmesserbereiche und damit nicht für die Miniaturisierung geeignet, weil die Innenjoche wegen reduzierter Maße im Schulterbereich 1b des Linsenhalters zur Vermeidung von Kollision so weit unterdimen­ sioniert werden müßten, daß keine ausreichend großen Magnet­ kräfte mehr zu erzielen wären. Die Folgen wären ungenügende Fokussier- und Nachführstellkräfte, und das ganze System wäre zu unempfindlich für die Anforderungen der Praxis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verstellan­ trieb der eingangs angegebenen Art so zu verbessern, daß er auch bei besonders kleinen Abmessungen eine uneingeschränkte Ansprechempfindlichkeit aufweist.

Der erfindungsgemäße Verstellantrieb ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist in Unteranspruch 2 dargestellt.

Der erfindungsgemäße Verstellantrieb zeichnet sich demgemäß da­ durch aus, daß die Endplatte des Linsenhalters zumindest eine Öffnung aufweist, in der im wesentlichen in Axialrichtung zumin­ dest ein distales Ende des innerhalb des Linsenhalters angeord­ neten ersten Joches angeordnet ist, so daß die Außenwandung in ihrer gesamten axialen Längsstreckung beim Justiervorgang zur Verfügung steht.

Da zumindest ein Joch mit seinem freien Ende im Bereich der einen oder mehreren Öffnungen axial in den Linsenhalter eintau­ chen kann, ist es möglich, bei ungeschmälerten Abmessungen des Joches den Linsenhalter besonders dünn und mit reduzierten Ge­ samtabmessungen zu gestalten.

So wird an den bewegten Massen Gewicht eingespart, und trotz vermindertem Außendurchmesser der Vorrichtung wird die An­ sprechempfindlichkeit nicht nur erhalten sondern sogar noch erhöht.

Die vorhandenen Öffnungen in dem Linsenhalter bewirken eine Reduzierung der vorhandenen Fläche einer Endplatte des Linsen­ halters und haben damit die zusätzliche Wirkung einer akusti­ schen Geräuschdämpfung.

Zweckmäßig geformte Öffnungen im Linsenhalter können ferner zu­ sammen mit den in sie eintauchenden Joche als den Drehwin­ kel des Linsenhalters um den Tragzapfen begrenzende und somit ein, für die Einhaltung einer Linsenhalter-Neutral- Stellung zuständiges elastisches Element vor Überlastung schützende An­ schläge ausgenutzt werden. Dadurch erhält die ganze Vorrichtung eine höhere Zuverlässigkeit.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend in Verbindung mit einer Zeichnung in beispielsweiser Ausführungs­ form näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 je eine Explosions-, Perspektiv- und Schnitt­ ansicht zu dem eingangs erläuterten Stand der Technik,

Fig. 4A, 4B eine Explosionsdarstellung des nachstehend er­ läuterten Ausführungsbeispiels eines erfindungsge­ mäßen Verstellantriebs für eine Objektivlinse, und

Fig. 5 bis 8 je eine Perspektivansicht, eine Ansicht von unten sowie Schnittansichten im Verlauf von Linien VII-VII bzw. VIII-VIII von Fig. 6 zu dem Ausführungs­ beispiel der Erfindung.

Eine im wesentlichen quadratische Grundplatte 20 des erfin­ dungsgemäßen Verstelltriebs von Fig. 4 bis 8 trägt an seiner Unterseite 20a einen Hülsenansatz 20b mit einer Bohrung 21, in die ein Tragzapfen 22 eingepreßt ist, und auf der Oberseite 20c jeweils auf einem kleineren bzw. einem größeren Kreisbo­ gen um die Achse des Tragzapfens 22 als Mittelpunkt ein Paar sich gegenüberliegender erster Joche 20d, 20e mit zwischen ihnen gebildeten ersten Zwischenräumen 20A, 20B und ein Paar sich dazu versetzt gegenüberliegender zweiter Joche 20f, 20g (s. Fig. 4B). Alle Joche 20d bis 20g haben die Form kreisseg­ mentförmiger Platten; die ersten Joche 20d, 20e liegen inner­ halb und die zweiten Joche 20f, 20g außerhalb eines weiter unten erläuterten Linsenhalters 23. Der Hülsenansatz 20b und die beiden Paare erster und zweiter Joche 20d bis 20g sind integral aus einem magnetischen Material geformt. Ein Langloch in der Grundplatte 20 im Bereich des einen (24B) der ersten Zwischenräume bildet ein optisches Fenster 25 für einen Laser­ strahl.

Auf der Oberseite 20c der Grundplatte 20 sind in gleichen Ab­ ständen außerhalb der ersten Joche 20d, 20e, und auf noch einem anderen Kreisbogen um die Achse des Tragzapfens 22 sowie außer­ halb des Linsenhalters 23 ein Paar erste Magnete 26A, 26B mit einem Paar oben auf sie aufgesetzter dritter Joche 27A und 27B befestigt. Zwischen diesen Elemente-Paaren 26A, 27A und 26B, 27B ist ein Paar zweiter Zwischenräume gebildet. Ferner ist außerhalb des Linsenhalters 23 an den Innenoberflächen der zweiten Joche 20f und 20g je ein quaderförmiger zweiter Magnet 29A bzw. 29B befestigt.

Der als flaches zylindrisches Teil mit zylindrischer Außenwand 23a und oberer Endplatte 23b ausgebildete Linsenhalter 23 kann aus einem Leichtmetall wie Aluminium o. dgl. hergestellt sein, besteht aber zwecks Vermeidung von Wirbelströmen vorzugsweise aus einem nicht-metallischen Werkstoff wie Kunstharz oder Ke­ ramik. Mittels einer konzentrischen Lagerbohrung 30 ist der Linsenhalter 23 auf dem Tragzapfen 22 drehbar und axial ver­ schiebbar geführt.

Die freien Enden der ersten Joche 20d, 20e tauchen in zwei nierenförmige und der Außenwand 23a kreisbogenförmig folgende Durchbrüche 31A, 31B der Endplatte 23b des Linsenhalters 23 ein, welche zu beiden Seiten von der den Tragzapfen 22 auf­ nehmenden Lagerbohrung 30 eingeformt sind. Ferner ist in eine neben der Lagerbohrung 30 und zwischen den Durchbrüchen 31A, 31B eingeformte Objektivbohrung 32 mittels einer Fassung 34 eine Objektivlinse 33 so eingesetzt, daß ihre optische Achse parallel zur Achse des Tragzapfens 22 verläuft.

Außen auf einer konzentrisch zu der Achse des Lagerzapfens 22 um den zylindrischen Außenumfang 23a des Linsenhalters 23 ge­ wickelten Fokussierwicklung 35 sind sich gegenüberliegend, mit gleichen Abständen von der Achse des Lagerzapfens und an um 90° gegenüber den Durchbrüchen 31A, 31B versetzten Stellen zwei im wesentlichen quadratische Nachführwicklungen 36A und 36B so befestigt, daß (s. Fig. 6) ihre beiden Seiten a und b achsparallel zum Tragzapfen 22 verlaufen.

Ein aus den ersten Jochen 20d, 20e, dritten Jochen 27A, 27B und ersten Magneten 26A, 26B gebildeter erster magnetischer Kreis hat zwischen den ersten und dritten Jochen ein Paar Magnetspalte 37A, 37B, in denen sich die den Durchbrüchen 31A, 31B benachbarten Teile der Außenwand 23 jedoch keine Nachführ­ wicklungen 36 . . . befinden.

Die Seiten a der beiden Nachführwicklungen 36A, 36B befinden sich jeweils auf der dem Tragzapfen 22 zugekehrten Innenseite der zweiten Magnete 29A bzw. 29B, welche zusammen mit den zweiten Jochen 20f, 20g einen zweiten magnetischen Kreis bilden.

Wenn bei nach Fig. 8 ausgeführter Polung der ersten Magnete 26A und 26B die Fokussierwicklung 35 in Fig. 6 im Uhrzeigersinn von Strom durchflossen wird, dann wirkt auf den Linsenhalter 23 eine nach unten sowie senkrecht zur Zeichenebene gerichtete Kraft und bei Stromflußumkehr eine aufwärts gerichtete Kraft. So wird die Fokussierung elektromagnetisch verstellt.

Wenn bei gemäß Fig. 6 ausgebildeter Polung der zweiten Magnete 29A, 29B durch die Seiten a der Nachführwicklungen 36A und 36B ein nach oben und senkrecht zur Zeichenebene gerichteter Strom fließt, dann wird der Linsenhalter 23 im Uhrzeigersinn (und bei Stromumkehr entgegengesetzt) verdreht. So wird die Objek­ tivlinse elektromagnetisch nachgeführt.

Im stromlosen Zustand des Fokussier- und/oder Nachführ-Verstell­ antriebs wird der Linsenhalter 23 durch ein zwischen ihm und der Grundplatte 20 angeordnetes elastisches Element 38 auto­ matisch in seine Neutralstellung zurückbewegt und darin ge­ halten. Das elastische Element 38 besteht aus einem kleine Löcher 39A, 39B enthaltenden und damit beiderseits des Trag­ zapfens 22 auf in Löchern 40A, 40B der Grundplatte 20 befestig­ ten Stützen 41A, 41B angebrachten Halteteil 38a und einer da­ ran einendig anvulkanisierten elastischen Platte 38b aus Sili­ kongummi o. dgl., an deren Mittelabschnitt im Bereich eines kleinen Loches 42 in Verbindung mit einer Scheibe 44 der klei­ ne Zapfen 43a einer Säule 43 befestigt ist, deren dickes Haupt­ teil 43b in ein entgegengesetzt zur Objektivbohrung 32 in den Linsenhalter 23 eingearbeitetes Loch 45 eingeführt ist.

Ein den Linsenhalter 23 und andere Teile umschließender Deckel 46 mit einer Öffnung 47 als Objektiv-Lichtdurchlaß ist auf der ferner Befestigungslöcher 48 aufweisenden Grundplatte 20 befestigt.

Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel sind die zweiten Joche 20f, 20g nicht unbedingt erforderlich, um den zweiten Magnetkreis zu bilden, welcher seinerseits alternativ auch an den Seiten b der Nachführwicklungen 36A, 36B ausgebildet sein könnte.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils der erste und der zweite magnetische Kreis ausschließlich der Fokussierwicklung 35 bzw. ausschließlich den Nachführwicklungen 36A, 36B zuge­ ordnet. Daraus ergeben sich besonders enge Magnetspalte 37A und 37B zwischen den ersten und dritten Jochen 20d-27A und 20e-27B und der Vorteil, daß für die Fokussierung eine höhere Magnetkraft zur Verfügung steht.

Erfindungsgemäß sind die Fokussierwicklung 35 und Nachführ­ wicklungen 36A, 36B schichtartig übereinandergelegt und die zylindrische Außenwand 23a des Linsenhalters 23 einfach (nicht doppelwandig) ausgebildet, so daß nur geringe zu bewegende Gewichte und eine entsprechend große Fokussierempfindlichkeit vorhanden sind. Da der Linsenhalter 23 außer geringem Ge­ wicht auch noch einen sehr kleinen Außendurchmesser hat, ist bei minimaler Trägheit auch noch eine bessere Nachführempfind­ lichkeit vorhanden. Auch die Durchbrüche 31A, 31B wirken sich gewichtsvermindernd aus. Mit anderen Worten: Trotz geringem Außendurchmesser des Linsenhalters 23 bringt der Verstellan­ trieb eine hohe Verstellkraft auf und ist empfindlich genug.

Ein besonderer Vorteil der Durchbrüche 31A, 31B ist ferner darin zu sehen, daß damit die Gesamtlänge des Außenumfangs 23c des Linsenhalters 23 in der Achsrichtung des Tragzapfens 22 sich innerhalb der zwischen den ersten und dritten Jochen 20d, 20c und 27A, 27B gebildeten Magnetspalte 37A, 37B be­ findet und für die Unterbringung der Fokussier- und Nachführ­ wicklungen 35 und 36A, 36B voll verfügbar ist. Der Durch­ messer des Linsenhalters 23 kann somit noch weiter reduziert werden.

Die Verminderung der Fläche der Endplatte 23 des Linsenhal­ ters 23 in Verbindung mit den Durchbrüchen 31A und 31B hat auch noch einen geräuschvermindernden Effekt. Da ferner der Ausschwenkbereich des Linsenhalters 23 um den Tragzapfen 22 durch die in seine Durchbrüche 31A, 31B eintauchenden ersten Joche 20d, 20e begrenzt wird, kann das die Neutralstellung definierende elastische Element 38 nicht überlastet werden.

Claims (2)

1. Verstellantrieb mit

• - einer Grundplatte (20) mit Tragzapfen (22),
• - einem Linsenhalter (23) mit einer Außenwandung (23a) und einer zwischen der Außenwandung (23a) angeordneten Endplatte (23b)
• - wobei die Endplatte (23b) eine Lagerbohrung (30) auf­ weist, in der der Tragzapfen (22) im wesentlichen axial ver­ schiebbar angeordnet ist,
• - einem in der Endplatte (23b) angeordneten Linsensystem (33), wobei die Scharfstellung des Linsensystems (33) aufgrund der Axialverschiebung des Linsenhalters (23) entlang des Tragzapfens (22) justiert wird,
• - einer um die äußere Oberfläche der Außenwandung (23a) ge­ wickelten Fokussierwicklung (35) und
• - einem durch einen Magnet (26A, B), einem innerhalb der Außenwandung (23a) angeordneten ersten Joch (20d, e) und einem außerhalb der Außenwandung (23a) angeordnetem zweiten Joch (20f, g) gebildeten Magnetkreis, wobei
• - die Fokussierwicklung (35) in einem Magnetspalt (37A, B) des Magnetkreises angeordnet und die Justierung der Scharfstellung aufgrund des momentanen Magnetflusses durch die Wicklung (35) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatte (23b) des Linsenhalters (23) zumindest eine Öffnung (31A, B) aufweist, in der im wesentlichen in Axial­ richtung zumindest ein distales Ende des innerhalb des Lin­ senhalters (23) angeordneten ersten Joches (20d, e) angeord­ net ist, so daß die Außenwandung (23a) in ihrer gesamten axialen Längsstreckung beim Justiervorgang zur Verfügung steht.

2. Verstellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Linsenhalter (23) um die Achse des Tragzapfens (22) drehbar ist,
• - das Linsensystem (33) zum Nachführen in der Endplatte (23b) mit radialem Abstand zur Achse des Tragzapfens (22) angeordnet ist,
• - zumindest eine Nachführwicklung (36A, B) auf der Außen­ wand (23a) des Linsenhalters (23) angeordnet ist,
• - zum Durchführen der Nachführung zumindest ein zusätzli­ cher Magnet (29A, B) vorhanden ist,
• - die Nachführung aufgrund des momentanen Magnetflusses durch die Nachführwicklung (36A, B) bewirkt wird,
• - zwischen der Grundplatte (20) und dem Linsenhalter (23) ein elastisches Element (38) angeordnet ist, das den Linsen­ halter (23) hinsichtlich der Nachführung in eine neutrale Stellung zurückbewegt und
• - der Ausschwenkbereich des Linsenhalters (23) um den Tragzapfen (22) durch das in der zumindest einen Öffnung (31A, B) angeordnete erste Joch (20d, e) begrenzt wird, wo­ durch das elastische Element (23) nicht überbelastet wird.