DE3810504A1

DE3810504A1 - Scharfstellvorrichtung fuer zoomobjektive

Info

Publication number: DE3810504A1
Application number: DE3810504A
Authority: DE
Inventors: Takashi Maruyama; Osamu Watanabe; Hidehiko Kitahara; Tomoo Fujimori; Akihiko Soya; Katsuhiko Ootsuki
Original assignee: Kodak Digital Product Center Japan Ltd
Current assignee: Kodak Digital Product Center Japan Ltd
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1989-10-19
Also published as: US4816859A

Description

Die Erfindung betrifft eine Scharfstellvorrichtung für Zoomobjektive nach dem Gattungsbegriff von Anspruch 1, welche in fotografischen Kameras oder dgl. verwendet werden kann.

In Zoomobjektiven, in denen die Scharfstellung dadurch bewerkstelligt wird, daß eine bewegliche Linse in einer Hauptlinsengruppe bewegt wird, ändert sich die Brennpunktlage der Hauptlinsengruppe, wenn die Vergrößerung in einer Zoomlinsengruppe geändert wird, auch, wenn die Entfernung zum Objekt konstant bleibt. Wenn die Brennpunktlage konstant gehalten werden soll, ist es daher erforderlich, die Brennweite so zu berechnen, daß die Position der beweglichen Linse der Hauptlinsengruppe automatisch korrigiert wird. Hierzu kann z. B, wie in den Japanischen Offenlegungsschriften 57-186872, 52-114321 u. a. beschrieben, eine Bewegungsrechenschaltung (moving-range calculating circuit) vorgesehen sein, in welcher Positionsinformationen der beweglichen Linse der Hauptlinsengruppe in Abhängigkeit von der Brennweite und der Objektentfernung in Form einer Berechnungsformel oder einer Tabelle gespeichert sind, um die Brennweite zum Zweck der Korrektur der Position der beweglichen Linse berechnen zu können. Im allgemeinen wird eine Digitalschaltung benutzt, um die Positionsinformation in Form einer Berechnungsformel oder einer Tabelle bereit zu halten.

Soweit hierbei eine Digitalschaltung benutzt wird, wird die Steuergenauigkeit vom Auflösungsvermögen der verwendeten Analog- Digital- und Digital-Analog-Umwandler beeinflußt. Wenn das Auflösungsvermögen erhöht wird, werden die Umwandlungsschaltungen entsprechend aufwendig, während, falls das Auflösungsvermögen niedrig gehalten wird, eine stetige Steuerung unmöglich wird, wodurch die Bildqualität leidet. Bei automatischer Scharfstellung kommt es selten vor, daß die Bildqualität schlecht wird, da die Information bezüglich Brennweite und Öffnung in eine Regelschleife eingespeist werden, welche die gesamte Scharfstellung steuert. Bei manueller Scharfstellung, bei der keine Korrekturmittel vorgesehen sind, besteht dagegen eine starke Tendenz, daß die Bilder schlecht werden. Darüber hinaus sind die Umwandlungsschaltungen unstabil und lassen sich nicht vereinfachen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die vorstehenden Probleme zu lösen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Scharfstellvorrichtung für Zoomobjektive zu schaffen, die einfach in der Herstellung ist und genau arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung die in einer Lade- und Entladeeinrichtung gespeicherte elektrische Ladung entladen und die Entladungszeit wird mittels eines Abtastimpulses, der von einer Abtastimpulsschaltung zu einem von der Position der Linsen abhängigen Zeitpunkt erzeugt wird, geändert, so daß eine der Linsenposition entsprechende Spannung entsteht. Auf diese Weise entsteht eine Scharfstellvorrichtung die einfach aufgebaut, unaufwendig und genau in der Arbeitsweise ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt folgende Kombination:

a) eine Zoomlinsengruppe (A) mit einem mittels eines Zoomrings (14) einstellbaren, drehbaren Kurvenmechanismus (C) zum Vorwärts- oder Rückwärtsbewegen einer verschieblichen Linse, wobei der Kurvenmechanismus (C) so ausgelegt ist, daß der Drehwinkel des Zoomrings (14) eine logarithmische Funktion der Brennweite der Zoomlinsengruppe darstellt,
b) eine Hauptlinsengruppe (B), welche mit einer Antriebsvorrichtung (23) zum Vorwärts- und Rückwärtsbewegen einer darin verschieblichen Linse ausgestattet ist,
c) eine elektrische Lade- und Entladeeinrichtung (70),
d) eine Stromquelle zum Aufbringen eines Ladestroms auf die Lade- und Entladeeinrichtung (70), deren Spannung von der Entfernung eines aufzunehmenden Objekts vom Aufnahmeapparat abhängt,
e) eine Abtastimpulsgeneratorschaltung (60) zum Erzeugen eines Abtastimpulses (sampling pulse), wobei sich der Zeitpunkt des Auftretens des Abtastimpulses mit der Stellung des Zoomrings (14) ändert,
f) eine Abtast- und Halteschaltung (sampling-and-hold circuit means) (65, 75) zum Halten einer Ausgangsspannung der Lade- und Entladeeinrichtung (70) in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt des Auftretens des besagten Abtastimpulses und zum Steuern der Antriebsvorrichtung (32) der Hauptlinsengruppe (B) mittels der Ausgangsspannung der besagten Lade- und Entladeeinrichtung.

Bei der erfindungsgemäßen Scharfstellvorrichtung wird der Kurvenmechanismus C durch Drehen des Zoomrings 14 in Drehung versetzt, wodurch die bewegliche Linse der Zoomlinsengruppe (A) mittels des Kurvenmechanismus C vorwärts und rückwärts bewegt wird. Aufgrund der Tatsache, daß der Zoomring 14 entsprechend einer logarithmischen Funktion der Brennweite der Zoomlinsengruppe A eingeteilt ist, bewegt sich die bewegliche Linse mittels des Kurvenmechanismus C entsprechend der logarithmischen Funktion relativ zur Drehung des Zoomrings 14 vorwärts und rückwärts. Die Position des Zoomrings 14 wird abgetastet während sich die bewegliche Linse vorwärts und rückwärts bewegt, und die Abtastimpulsgeneratorschaltung 60 erzeugt einen der Position des Zoomrings 14 entsprechenden Impuls. Eine Spannung, die sich in Abhängigkeit von der über die Objektentfernung erhaltenen Information ändert, wird an der Lade- und Entladeeinrichtung 70 angelegt und die Ausgangsspannung der Lade- und Entladeschaltung, die sich durch Entladungen ändert, wird konstant gehalten. Die Antriebsvorrichtung 23 wird mit der gehaltenen Ausgangsspannung angetrieben um die bewegliche Linse der Hauptlinsengruppe B anzutreiben und dadurch die Scharfstellung zu bewirken.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung, in der im folgenden anhand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele erörtert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scharfstelleinrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Scharfeinstelleinrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung,

Fig. 4 die perspektivische Darstellung eines Teils der Einrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 5 ein zeitliches Diagramm der in der Schaltung gemäß Fig. 1 erzeugten Wellenformen,

Fig. 6 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Spannung im Entladungsstromkreis,

Fig. 7 ein Diagramm der Ausgangsspannung der Abtast- und Halteschaltung,

Fig. 8 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scharfstelleinrichtung, und

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scharfstelleinrichtung.

Gemäß den Fig. 1 bis 4 ist ein zylindrischer Basistubus 1 an seinem hinteren Ende mit einem Anschlußstück 2 ausgestattet, mit welchem er mittels eines Adapters o. dgl. mit einem Kameragehäuse verbunden werden kann. Ein zylindrisches Fassungsrohr 4 ist über einen zylindrischen, feststehenden Tubus 3 am vorderen Teil des Basistubus 1 befestigt. Eine erste Linsengruppe, die von einer ersten, zweiten und dritten Linse L₁, L₂ und L₃ gebildet wird, ist im Inneren des vorderen Teils des zylindrischen Fassungsrohrs 4 in einer ersten Linsengruppenfassung 5 angeordnet.

Weiterhin sind eine zweite Linsengruppe, die als Änderungsglied (variator) wirkt und von einer vierten, fünften und sechsten Linse L₄, L₅ und L₆ gebildet wird, und eine dritte Linsengruppe, die als Kompensator wirkt und von einer siebten Linse L₇ gebildet wird, im Inneren des Fassungsrohrs 4 in einer zweiten Linsengruppenfassung 6 und einer dritten Gruppenfassung 7 angeordnet, mit denen sie in axialer Richtung vorwärts und rückwärts bewegt werden können. Hierzu sind die zweite Linsengruppenfassung 6 und die dritte Linsengruppenfassung 7 in axialer Richtung vor- und zurückbewegbar an einer Anzahl von Führungsstangen 8 geführt, die parallel zueinander verlaufen und im Inneren des unteren und oberen Teils des Fassungsrohrs 4 angeordnet sind.

Aus den Oberseiten der zweiten und dritten Linsengruppenfassung 6 bzw. 7 ragen Eingriffsmittel 9 und 10 heraus, die mit entsprechenden Steuerkurven 11 a und 11 b eines zylindrischen Kurvenrohrs 11 in Eingriff stehen. Das Kurvenrohr 11 ist im Inneren des Fassungsrohrs 4 konzentrisch zu dessen Achse drehbar gelagert. Ein Mitnehmer 13 ist an der Oberseite des Kurvenrohrs 11 angeordnet und ragt durch eine Umfangsöffnung 12 des Fassungsrohrs 4. Das Kurvenrohr 11 und die Steuerkurven 11 a und 11 b bilden zusammen einen Kurvenmechanismus C.

Am äußeren Umfang des hinteren Teils des Fassungsrohrs 4 ist ein zylindrischer Zoomring 14 konzentrisch mit dem Fassungsrohr drehbar gelagert. Der Mitnehmer 13 des Kurvenrings 11 steht mit dem inneren Umfang des Zoomrings 14 in Eingriff. An der Außenseite des Zoomrings 14 ist ein Zoomhebel 15 befestigt und am hinteren Ende des Zoomrings 14 ist ein mit dem Zoomring beweglicher, rohrförmiger Ansatz 16 so angeformt, daß er dem äußeren Umfang des festen Tubus 3 gegenübersteht.

Des weiteren sind die Steuerkurven 11 a und 11 b so geformt, daß der Drehwinkel R des Zoomrings 14 folgende logarithmische Funktion der Brennweite darstellt:

R = F log f - G

wobei f eine Brennweite und F und G Konstanten darstellen.

Wenn der Zoomring 14 mittels des Zoomhebels 15 in Drehung versetzt wird, nimmt er das Kurvenrohr 11 über den mit dem Zoomring 14 in Eingriff stehenden Mitnehmer 13 mit und bewegt auf diese Weise die zweite und die dritte Linsengruppenfassung 6 bzw. 7 über die mit den Steuerkurven 11 a und 11 b in Eingriff stehenden Eingriffsmittel 9 und 10 in axialer Richtung entlang den Führungsstangen 8 vorwärts und rückwärts. Auf diese Weise werden die Linsen L₁-L₇ der zweiten und dritten Linsengruppe, die als bewegliche Linsen wirken, vorwärts und rückwärts bewegt.

Eine vierte Linsengruppe, die von einer achten und neunten Linse L₈ und L₉ gebildet wird, ist in einer vierten Linsengruppenfassung 17 im Inneren des hinteren Teils des Fassungsrohrs 4 angeordnet.

Eine fünfte Linsengruppe, die von einer zehnten, elften und zwölften Linse L₁₀, L₁₁ und L₁₂ gebildet wird, ist im Inneren des Vorderteils des Basistubus 1 in einer fünften Linsengruppenfassung 18 angeordnet. Die fünfte Linsengruppenfassung 18 weist im hinteren Teil einen festen Tubus 19 auf. Des weiteren ist eine sechste Linsengruppe vorgesehen, die von einer dreizehnten und vierzehnten Linse L₁₃ und L₁₄ gebildet wird. Diese Linsen sind im Inneren des Basistubus 1 in einer Linsengruppenfassung 20 in axialer Richtung vor- und zurückbewegbar angeordnet. Die sechste Linsengruppenfassung 20 ist an einer im Inneren des Basistubus 1 angeordneten Führungsstange 21 vorwärts und rückwärts beweglich gelagert. Ein Betätigungsansatz 22 ragt von der Oberseite der sechsten Linsengruppenfassung 20 nach oben. Der Betätigungsansatz 22 ist mit der Antriebsstange 24 eines Linearmotors 23 verbunden, der den Antrieb übernimmt. Am vorderen Teil der sechsten Linsengruppenfassung 20 ist ein beweglicher Tubus 25 so angeformt, daß er der Innenseite des festen Tubus 19 gegenübersteht.

Auf diese Weise wird die sechste Linsengruppenfassung 20 mittels des Betätigungsansatzes 22 in axialer Richtung entlang der Führungsstangen 21 vorwärts und rückwärts bewegt, sobald der Linearmotor 23 eingeschaltet wird, um die Antriebsstange 24 vorwärts und rückwärts zu bewegen. Dadurch werden auch die Linsen L₁₃ und L₁₄ der Linsengruppe, die als bewegliche Linsen wirken, vorwärts und rückwärts bewegt.

Die erste bis neunte Linse L₁-L₉ bilden eine Zoomlinsengruppe A, und die zehnte bis vierzehnte Linse L₁₀-L₁₄ bilden eine Hauptlinsengruppe B.

Zwischen dem Basistubus 1 und dem Zoomring 14 ist ein Lagefühler 31 für die Position des Zoomrings 14 und zwischen dem festen Tubus 19 des Basistubus 1 und der sechsten Linsengruppenfassung 20 ein Lagefühler 32 für die Erfassung der Position der Hauptlinsengruppe B vorgesehen.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Lagefühler 31 ein Elektrodenpaar 33 und 34 auf, die jeweils in Umfangsrichtung einen halbkreisförmigen Querschnitt haben und so am äußeren Umfang des festen Tubus 3 vor dem Basistubus 1 befestigt sind, daß sie umfangsmäßig benachbart und voneinander isoliert sind. Eine Elektrode 35, die in Umfangsrichtung einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist und deren Länge gleich oder größer dem vom Umfang des Zoomrings 14 während seiner Drehung zurückgelegten Weg ist, ist an der Innenseite des beweglichen Tubus 16 im hinteren Teil des Zoomrings 14 befestigt. Die Elektroden 33 und 34 des festen Tubus 3 sind von der Elektrode 35 durch einen schmalen Spalt getrennt, so daß zwei variable Kondensatoren 36 und 37 entstehen.

Beim Lagefühler 32 für die Hauptlinsengruppe, wie er in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist, ist ein Paar von zylindrischen Elektroden 38 und 39 so am inneren Umfang des festen Tubus 19 am inneren Vorderteil des Basistubus 1 befestigt, daß sie sich axial gegenüberstehen und voneinander isoliert sind. Eine zylindrische Elektrode 40, deren Breite gleich oder größer dem Verschiebeweg der sechsten Linsengruppenfassung 20 ist, ist am äußeren Umfang des beweglichen Tubus 25 vor der sechsten Linsengruppenfassung 20 befestigt. Die Elektroden 38 und 39 des festen Tubus 19 sind so angeordnet, daß sie durch einen schmalen Spalt von der Elektrode 40 des beweglichen Tubus 25 und dadurch zwei variable Kondensatoren 41 und 42 bilden.

Gemäß Fig. 1 ist ein Referenzsignalgenerator 51 vorgesehen, um Viereckswellen Φ₁ und Φ₂ zu erzeugen, die in ihrer Polarität entgegengesetzt sind, sowie eine Dreieckswelle Φ₃ und einen Zeitimpuls Φ₄. Ein Ausgang des Referenzsignalgenerators 51 für die Viereckswelle Φ₁ ist mit der einen inneren Elektrode 33 des Lagefühlers 31 für den Zoomring unter Zwischenschaltung eines Widerstands 52 verbunden. Ein Ausgang für die Viereckswelle Φ₂ ist mit der anderen inneren Elektrode 34 des Lagefühlers 31 für den Zoomring über einen Widerstand 53 verbunden, und ein Ausgang für die Dreieckswelle Φ₃ ist mit den Elektroden 33 und 34 über entsprechende Widerstände 54 bzw. 55 verbunden. Eine Abtastimpulsgeneratorschaltung 60 ist mit der äußeren Elektrode 35 des Lagefühlers 31 für den Zoomring verbunden. In der Abtastimpulsgeneratorschaltung 60 ist der Ausgang eines Verstärkers 61 über einen Kondensator 62 mit dem normalen Eingang eines Funktionsverstärkers 63 verbunden, der als Nulldurchgangskomparator (zero crossing comparator) wirkt, wobei ein inverser Eingang und ein Ausgang des Funktionsverstärkers 63 an Masse gelegt bzw. mit einem monostabilen Multivibrator 64 verbunden ist.

Mit einer Lade- und Entladeschaltung 70 ist eine variable Spannungsquelle 66 verbunden, deren Ausgangsspannung mittels eines Entfernungseinstellmittels 67 verändert werden kann. Die Lade- und Entladeschaltung 70 wird von einem Kondensator 72 und einem Widerstand 73 gebildet, die parallel zueinander geschaltet sind, wobei beide Enden der Parallelschaltung über einen Schalter 71 an der variablen Spannungsquelle 66 und an Masse liegen. Der Ausgang für den Zeitimpuls Φ₄ des Referenzsignalgenerators 51 ist so mit dem Schalter 71 verbunden, daß der Schalter durch den Zeitimpuls Φ₄ geschlossen wird. Die Lade- und Entladeschaltung 70 ist mit einer Abtast- und Halteschaltung 75 verbunden. Die Abtast- und Halteschaltung 75 wird von einem Funktionsverstärker 78 gebildet, der als Spannungsfolgeregler (voltage follower) wirkt. Der normale Eingang des Funktionsverstärkers 78 ist mit der Lade- und Entladeschaltung 70 mittels eines Schalters 76 und mit Erde mittels eines Haltekondensators 77 verbunden. Ferner liegt ein inverser Eingang des Funktionsverstärkers an seinem Ausgang. Die Abtastimpulsgeneratorschaltung 60 ist so mit dem Schalter 76 verbunden, daß der Schalter durch den Abtastimpuls geschlossen wird.

Die Abtast- und Halteschaltung 75 ist an eine Linsenantriebsschaltung 81 angeschlossen, welche von einem Funktionsverstärker 82, einem Sensor 83, der eine der Position der Hauptlinsengruppe B entsprechende Spannung liefert, und der vorher erwähnten Antriebsvorrichtung 23 zum Antrieb der Hauptlinsengruppe B gebildet wird. Ein normaler Eingang des Funktionsverstärkers 82 ist an die Abtast- und Halteschaltung 75 angeschlossen. Ein inverser Eingang, der mit dem Lagefühler 32 für die Position der Hauptlinsengruppe verbunden ist, stellt den Sensor 83 dar. Ein Ausgang ist mit dem Antrieb 23 verbunden. Die Linsenantriebsschaltung 81 bildet ein Servosystem, welches die Hauptlinsengruppe solange vorwärts oder rückwärts bewegt, bis die Ausgangsspannung der Abtast- und Halteschaltung 75 mit der des Lagefühlers 32 für die Stellung der Hauptlinsengruppe gleich ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird die Funktion der betreffenden Ausführungsform der Erfindung wie folgt beschrieben:

Das Bild eines aufzunehmenden Objekts wird mittels der Linsen L₁ bis L₁₄ der ersten bis sechsten Linsengruppe auf dem Film bzw. in der Bildebene einer Kamera abgebildet.

Beim Aufnehmen eines Bildes wird zunächst der Zoomring 14 gedreht, um die zweite und dritte Linsengruppe vorwärts und rückwärts zu bewegen, so daß die vierte, fünfte, sechste und siebte Linse L₄, L₅, L₆ und L₇, die bewegliche Linsen der Zoomlinsengruppe A darstellen, vorwärts oder rückwärts bewegt, um die Vergrößerung zu ändern. Gleichzeitig wird der Lagefühler 31 für den Zoomring in Tätigkeit gesetzt. Dabei sind in dem Augenblick, in dem der Zoomring auf eine Standardbrennweite S eingestellt wird, die in der Mitte der Verschiebung liegt, die einander gegenüberliegenden Flächen der Elektrodenpaare 33 und 34 des festen Tubus 3 und der Elektrode 35 des beweglichen Tubus 16 des Zoomrings 14 untereinander gleich, so daß auch die Paare von variablen Kondensatoren 36 und 37 dieselbe Kapazität besitzen.

Von dieser Ausgangslage aus werden die jeweils einander gegenüberliegenden Flächen der Elektrodenpaare 33 und 34 des festen Tubus relativ zueinander verändert, wenn die Elektrode 35 gleichzeitig mit dem beweglichen Tubus 16 des Zoomrings 14 gedreht wird. Wenn z. B. die Vergrößerung größer gemacht werden soll als sie war, um eine Telefoto-Brennweite einzustellen, wird die Kapazität des einen variablen Kondensators 36 vergrößert, während die Kapazität des anderen variablen Kondensators 37 verkleinert wird. Wenn dagegen die Vergrößerung kleiner gemacht werden soll als sie war, um z. B. eine Weitwinkel-Brennweite W einzustellen, wird die Kapazität des einen variablen Kondensators 36 verkleinert, während die Kapazität des anderen variablen Kondensators vergrößert 37 wird. Auf diese Weise werden die Kapazitäten der variablen Kondensatoren 36 und 37 in Abhängigkeit von der Verschiebung der zweiten und dritten Linsengruppe verändert, und diese Änderungen der Kapazität werden als Informationen über die Position der zweiten und dritten Linsengruppe abgeleitet. Wenn die zweiten und dritten Linsengruppen durch Drehen des Zoomrings 14 verschoben werden, um die Vergrößerung des Zoomobjektivs zu verändern, werden die Verschiebepositionen der zweiten und dritten Linsengruppe mittels des Lagefühlers 31 für die Position des Zoomrings festgestellt.

Hierauf liefert der Referenzsignalgenerator 51 für das Referenzsignal eine zusammengesetzte Welle Φ₁+Φ₃ aus der Viereckswelle Φ₁ und der Dreieckswelle Φ₃ an die eine Elektrode 33, und eine andere zusammengesetzte Welle Φ₂+Φ₃ aus der Viereckswelle Φ₂ und der Dreieckswelle Φ₃ an die andere Elektrode. Wenn das Zoomobjektiv auf die Standardbrennweite S eingestellt ist, ist die Kapazität der Kondensatoren 36 und 37 untereinander gleich und die Viereckswellen Φ₁ und Φ₂, die ungleiche Komponenten darstellen, kompensieren sich gegenseitig, so daß nur noch die Dreieckswellenkomponente Φ₃ an die Elektrode 35 gelangt. Hierauf erzeugt der Komparator 63 der Abtastimpulsgeneratorschaltung 60 eine normale Ausgangsspannung, wenn die Spannung der Dreieckswelle Φ₃ nicht niedriger als 0 Volt ist und erzeugt eine inverse Ausgangsspannung, wenn die Spannung der Dreieckswelle Φ₃ nicht höher als 0 Volt ist. Der monostabile Multivibrator 64 gibt eines Abtastimpuls P _S aus, wenn die Ausgangsspannung des Komparators 63 von der normalen in die inverse oder von der inversen in die normale übergeht.

Wenn andererseits das Zoomobjektiv auf die Telefotobrennweite T eingestellt wird, vergrößert sich die dem Kondensator 36 gegenüberliegende Fläche, während die des Kondensators 37 vermindert wird, so daß die Kapazität des Kondensators 36 größer als die des Kondensators 37 wird. Als Folge davon ist die Spannung, die an der Elektrode 35 erscheint und an den Komparator 63 gelegt wird, die der Dreieckswelle Φ₃, die stark von der Viereckswelle Φ₁ beeinflußt ist. In diesem Fall liegt daher der Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Spannung der Dreieckswelle Φ₃, bei welcher der Komparator 63 von der inversen Ausgangsspannung zur normalen Ausgangsspannung oder von der normalen Ausgangsspannung zur inversen umschaltet, früher als im Fall der Standardbrennweite S, so daß auch der Zeitpunkt, in welchem der Abtastimpuls P _T vom monostabilen Multivibrator 64 ausgesandt wird, früher liegt.

Wenn dagegen das Zoomobjektiv auf die Weitwinkelbrennweite W eingestellt wird, verkleinert sich die dem Kondensator 36 gegenüberliegende Fläche, während die des Kondensators 37 sich vergrößert, so daß die Kapazität des Kondensators 36 kleiner als die des Kondensators 37 wird. Demzufolge entspricht die Spannung, die an der Elektrode 35 erscheint, um am Komparator 63 angelegt zu werden, der Dreieckswelle Φ₃, die stark von der Viereckswelle Φ₂ beeinflußt ist. In diesem Fall liegt daher der Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Spannung der Dreieckswelle Φ₃, bei welcher der Komparator 63 von der inversen Ausgangsspannung zur normalen oder von der normalen zur inversen umschaltet, später als im Fall der Standardbrennweite S, so daß auch der Zeitpunkt, zu welchem der Abtastimpuls P _W vom monostabilen Multivibrator 64 ausgesandt wird, später liegt.

Bei Benutzung des Apparats gemäß der vorstehenden Ausführungsform wird zunächst die Entfernung mittels des Entfernungseinstellmittels 67 auf den gewünschten Wert eingestellt, woduch auch das Spannungsniveau der veränderlichen Spannungsquelle 66 den der eingestellten Entfernung entsprechenden Wert annimmt.

Hierauf wird immer dann, wenn der Zeitimpuls Φ₄ des Referenzsignalgenerators 51 erzeugt wird, der Schalter 71 der Lade- und Entladeschaltung 70 geschlossen, um den Kondensator 72 zu laden. Wenn der Schalter 70 geöffnet wird, wird die im Kondensator 72 gespeicherte elektrische Ladung über eine RC-Schaltung entladen, welche von dem Kondensator 72 und dem Widerstand 73 gebildet wird. Dadurch nimmt die Ladung des Kondensators 72 nach der aus Fig. 6 ersichtlichen Exponentialfunktion ab. Andererseits wird in der Abtast- und Halteschaltung 75 durch den Impuls der Abtastimpulsgeneratorschaltung 60 der Schalter 76 geschlossen. Die vom Kondensator 72 zu dieser Zeit erreichte Spannung, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist, wird von dem Haltekondensator 77 gehalten und vom Ausgang des Funktionsverstärkers 78 ausgegeben, der den Spannungsfolgeregler bildet, so daß sie an den normalen Eingang des Funktionsverstärkers 82 geliefert werden kann.

Zur gleichen Zeit wird im Fall der Telefotobrennweite T, bei der der Impuls P _T bald nach dem Beginn der Entladung des Kondensators 72 gegeben wird, eine relativ hohe Spannung an den Haltekondensator 77 angelegt. Demgegenüber wird im Fall eines späten Impulses P _W eine relativ niedrige Spannung an den Haltekondensator 77 angelegt. Bei einem Impuls P _S für die Standardbrennweite S wird eine in der Mitte zwischen den vorgenannten Spannungen liegende Spannung an den Haltekondensator 77 angelegt.

Was die Hauptlinsengruppe B betrifft, so sind die der Elektrode 40 gegenüberliegenden Flächen der Elektroden 38 und 39 untereinander gleich, wenn sich die Hauptlinsengruppe B in ihrer mittleren Stellung befindet, so daß die veränderlichen Kondensatoren 41 und 42 in ihrer Kapazität untereinander gleich sind. Wenn sich die Hauptlinsengruppe B vorwärts bewegt, vergrößert sich die der Elektrode 40 gegenüberliegende Fläche der Elektrode 38, während sich die der Elektrode 40 gegenüberliegende Fläche der Elektrode 39 verkleinert, so daß die Kapazität des veränderlichen Kondensators 41 größer wird als die des veränderlichen Kondensators 42. Wenn sich dagegen die Hauptlinsengruppe B nach hinten bewegt, nimmt die der Elektrode 40 gegenüberliegende Fläche der Elektrode 38 ab, während sich die der Elektrode 40 gegenüberliegende Fläche der Elektrode 39 vergrößert, so daß die Kapazität des veränderlichen Kondensators 41 kleiner wird als die des veränderlichen Kondensators 42. Ähnlich wie im Fall der Zoomlinsengruppe A wird die Position der Hauptlinsengruppe B in eine Änderung der veränderlichen Kondensatoren 41 und 42 umgewandelt, d. h., die Position der Hauptlinsengruppe B wird in einen Spannungswert umgewandelt.

Dann wird die Spannung, die der Position der Zoomlinsengruppe A entspricht, an den normalen Eingang des Funktionsverstärkers 82 und die Ausgangsspannung des Sensors 83, die der Position der Hauptlinsengruppe B entspricht, an den inversen Eingang des Funktionsverstärkers 82 angelegt. Auf diese Weise wird die Hauptlinsengruppe B in die Richtung, vorwärts oder rückwärts, bewegt, die erforderlich ist, um die Differenz der beiden Eingangsspannungen des Funktionsverstärkers 82 zu Null werden zu lassen und dadurch die Scharfstellung zu bewerkstelligen.

Der Grund, warum die RC-Schaltung verwendet wird, und warum der Kurvenmechanismus C der Zoomlinsengruppe A nach einer logarithmischen Funktion eingestellt wird, ist folgender: Angenommen, x, a und f stellen den Betrag der Linsenverschiebung, eine Objektentfernung und eine Brennweite dar, dann wird folgende Gleichung erhalten:

x = f²/a (1)

Bei Zoomobjektiven, bei welchen der Drehwinkel R des Zoomrings 14 eine logarithmische Funktion der Brennweite f ist, wird folgende Gleichung erhalten:

R = F log f - G oder R = F′ ln f - G (2)

wobei F, F′ und G Konstanten sind.

Die Gleichung (2) läßt sich wie folgt umwandeln:

ln f = (R + G)/F′ (3)

Hieraus erhält man folgende Gleichung:

f = e^(R ^+G)/F′ (4)

Aus den Gleichungen (1) und (4) folgt:

x = (1/a) · e² ^(R ^+G)/F′

= (1/a) · e^2B/A′ · e² ^R ^/A′ (5)

Andererseits errechnet sich die in der RC-Entladeschaltung nach t Sekunden erreichte Entladespannung E _x wie folgt:

E _x = E₀ · e^-t/CR (11)

wobei E₀ der Anfangswert der Entladespannung ist.

Die Ladespannung in der RC-Entladeschaltung nach t Sekunden wird ausgedrückt durch

E _x = E₀ · (1 - e^-t/CR)

= E₀ - E₀ · e^-t/CR (12)

Substituiert man (E₀-E _x=E _x) in Gleichung (12), so erhält man folgende Gleichung:

E _x = E₀ · e^-t/CR (13)

Die Gleichungen (11) und (13) können durch ähnliche Funktionen ausgedrückt werden. Daher kann aus den Formeln (5) und (13) der Betrag x der Linsenverschiebung als eine Änderung der Ausgangsspannung Ex errechnet werden, wenn die betreffenden Konstanten so gewählt werden, daß folgende Gleichungen zutreffen:

E₀ = (1/a) · e^2G/F′

und

Obwohl das Ausführungsbeispiel für den Fall beschrieben ist, daß der Sensor 83 die Spannung auf der Basis der Entladungszeit des Kondensators 72 unter Verwendung der Lade- und Entladeschaltung 70 ermittelt, ist der Sensor 83 nicht auf eine solche Struktur beschränkt, sondern könnte auch so angeordnet werden, daß die Spannung über die Kapazität der variablen Kondensatoren 40 und 41 erhalten wird.

Ferner kann dadurch eine automatische Scharfstellung erhalten werden, daß die Längeneinstellmittel 67 durch einen Entfernungsmesser ersetzt werden.

Weiterhin ist die Lade- und Entladeschaltung 70 nicht auf die in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsform beschränkt. Vielmehr kann dieselbe Funktion erzielt werden, wenn irgend eine andere der bekannten, mit RC-Gliedern ausgestatteten Lade- und Entladeeinrichtungen verwendet wird.

Des weiteren kann auch gemäß der vorliegenden Erfindung eine Abtast- und Halteschaltung 65, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, als Positionsinformationsumwandler verwendet werden. Die Abtast- und Halteschaltung 65 wird von einem Operationsverstärker OP gebildet, dessen inverser Eingang in Form eines Kurzschlusses mit dem Ausgang verbunden ist, und dessen normaler Eingang über einen Kondensator Cap mit Erde verbunden ist. Ein Schalter SW, der normalerweise geöffnet ist, wird mit Hilfe eines monostabilen Multivibrators 64 geöffnet, der mit dem Funktionsverstärker 63 verbunden und zum Zeitpunkt seines Kurvenanstiegs in Tätigkeit tritt (which is motive at the time of a leading edge thereof), so daß die Abtast- und Halteschaltung 65 die Dreieckswelle Φ₃ empfängt.

Der monostabile Multivibrator 64 gibt zu dem Zeitpunkt der Vorderkante des Komparators 63 ein Abtastsignal aus, welches den Schalter SW schließt. Hierauf wird die Momentanspannung der Dreieckswelle Φ₃ von dem Kondensator Cap abgetastet und gehalten. Zur gleichen Zeit wird die Spannung der Dreieckswelle Φ₃ durch den Funktionsverstärker OP ausgegeben, der einen Spannungsfolgeregler bildet. Dadurch wird die Position des zu erfassenden Objekts auf der Basis der ausgewerteten Spannung festgestellt.

Wie oben beschrieben, entspricht bei der in Fig. 1 gezeigten Scharfstellvorrichtung für ein Zoomobjektiv die Grundspannung, d. h. OV, einer bestimmten Ausgangslage der Hauptlinsengruppe. Wenn sich die Hauptlinsengruppe in dieser Ausgangslage befindet, ist das Objektv auf unendlich (∞) eingestellt. Die Scharfstellvorrichtung für ein Zoomobjektiv gemäß Fig. 1 erfordert eine Arbeitsweise, bei welcher die Ausgangsposition der Verschiebung in Richtung der optischen Achse manuell eingestellt wird.

Andererseits ist in Fig. 9 eine Scharfstellvorrichtung für ein Zoomobjektiv gezeigt, bei welchem die Ausgangslage der Hauptlinsengruppe elektrisch nachstellbar ist. Das heißt, die Ausgangslage kann in einfacher Weise durch Einstellung eines variablen Widerstands in einer Einstellvorrichtung für die Ausgangslage eingestellt werden.

Claims

1. Scharfstellvorrichtung für Zoomobjektive, gekennzeichnet durch die folgende Kombination:

2. Scharfstellvorrichtung für Zoomobjektive nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch folgende Kombination:

g) Entfernungseinstellmittel (67) zum Einstellen einer gewünschten Entfernung,
h) eine variable Stromquelle (66), an deren Ausgang eine in Abhängigkeit von der Einstellung der Entfernungseinstellmittel veränderliche Vergleichsspannung liegt,
i) eine gemeinsame Stromquelle, die sowohl mit dem Ausgang der variablen Stromquelle (66) als auch mit dem Ausgang der Lade- und Enladeeinrichtung 70 verbunden ist, und deren Ausgangsspannung zum Einstellen einer Ausgangsposition der besagten Hauptlinsengruppe (B) veränderlich ist.

3. Scharfstellvorrichtung für Zoomobjektive, gekennzeichnet durch folgende Kombination:

k) ein Referenzsignalgenerator (51) zum Überlagern einer Dreieckswelle über zwei Viereckswellen verschiedener Polarität zum Erzeugen zweier verschiedener Referenzsignale,
l) Kapazitätsänderungsmittel (capacity change unit means), die zwei Referenzsignalelektroden umfassen, von denen jede eine Elektrodenfläche aufweist, die in Verschieberichtung eines abzutastenden Objekts liegt, und der jeweils eines der besagten Referenzsignale anliegt, sowie eine Detektionssignalelektrode, die eine Elektrodenfläche aufweist, die beiden Elektrodenflächen der Referenzsignalelektroden gegenüberliegt, um die Kapazität zwischen den Referenzsignalelektroden und der besagten Detektionssignalelektrode in Abhängigkeit von der Verschiebung des abzutastenden Objekts zu ändern,
m) eine Komparatorschaltung zum Vergleich der Ausgangsspannung der besagten Detektionssignalelektrode mit einem Einstellwert, und
n) eine Positionsinformations-Umwandlungsschaltung (position information converter circuit means) zur Umwandlung des Ausgangssignals der Komparatorschaltung in eine Positionsinformation.