DE4104548A1 - Zoomobjektivtubus - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zoomobjektiv­ tubus, insbesondere einen Mechanismus zum Nachjustieren der Brennweite des Zoomobjektivtubus bei der Montage einer Kamera.

Im allgemeinen wird die Justierung des Brennpunktes eines Zoomobjektives bei der Montage einer Kamera in zwei Schritten wie folgt durchgeführt: Einem ersten Schritt für eine Zoom-Justierung, bei welchem das Zoom­ objektiv so einjustiert wird, daß der Scharfpunkt (in- focus-Position) durch eine Zoombetätigung nicht verän­ dert wird, und einem zweiten Schritt für eine Brennwei­ ten-Nachjustierung, bei welchem der Scharfpunkt, der durch eine Zoombetätigung nicht verändert wurde, so einjustiert wird, daß er mit der Filmschichtebene zu­ sammenfällt. Die Brennweiten-Nachjustierung wird im folgenden einfach Nachjustierung genannt. Die Zoom-Ju­ stierung, d. h. der erste Schritt, wird gewöhnlich so durchgeführt, daß eine erste Linsengruppe entlang der optischen Achse verstellt wird; die Nachjustierung, d. h. der zweite Schritt, wird dadurch ausgeführt, daß alle Linsengruppen entlang der optischen Achse ver­ stellt werden.

Herkömmlicherweise wird die Nachjustierung durch Ver­ stellen eines Kulissenringes ausgeführt, durch den die Stellungen aller Linsengruppen entlang der optischen Achse bestimmt werden; wenn jedoch die Zoombetätigung automatisch erfolgt, d. h. über einen in einem Zoomob­ jektivtubus angeordneten Motor sowie eine Batterie durchgeführt wird, treten folgende Probleme auf. Um den Motor und die Batterie innerhalb des Zoomobjektivtubus zu installieren, muß der Kulissenring eine Ausnehmung bekommen, in welcher der Motor und die Batterie ange­ ordnet werden können. Wenn eine derartige Ausnehmung nicht vorgesehen ist, müssen der Motor und die Batterie außerhalb des Kulissenringes angeordnet werden, so daß die Abmessungen des Zoomobjektivtubus sich vergrößern. Die Ausnehmung muß andererseits groß genug sein, um si­ cherzustellen, daß der Kulissenring mit dem Motor und der Batterie über den gesamten Drehbereich des Kulis­ senringes, d. h. von der Tele-Endlage bis zur Weitwin­ kel-Endlage nicht kollidiert. Als Folge davon verrin­ gert sich die mechanische Festigkeit des Kulissenrin­ ges, so daß dieser leicht verformt werden kann. Wenn der Kulissenring verformt wird, werden nicht nur die Positionen der Linsengruppen ungenau, sondern es ergibt sich auch eine Änderung des Verstell-Drehmomentes, so daß eine ruckfreie Verstellung des Objektivtubus nicht mehr möglich ist, und daß darüberhinaus bei einer elek­ trischen Zoombetätigung die Motorgeschwindigkeit bzw. Zoomverstellgeschwindigkeit während des Zoomvorganges schwankt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zoomobjektivtubus zu schaffen, bei welchem eine Nachjustierung ohne jede Verformung des Kulissenringes ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen, der folgenden Beschrei­ bung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenba­ rung aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. In der Zeichnung sind Aus­ führungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zoom­ objektivtubus gemäß einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Vorderansicht eines in einen Zahnkranz eingreifenden Justierrin­ ges;

Fig. 3 eine Abwicklung eines Justierringes sowie eines inneren stationären Zy­ linders, mit einer Blickrichtung auf den Justierring entsprechend den Pfeilen III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Justier­ scheibe und den damit verbundenen Um­ laufstift;

Fig. 5 in einer Längssschnittdarstellung einen wesentlichen Teil eines Zoom­ objektivtubus in einer anderen Ausge­ staltung.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele genauer beschrieben.

Wie Fig. 1 zeigt, sind ein innerer stationärer Zylinder 12 und ein äußerer stationärer Zylinder 13 so mit einem Kupplungsring 11 verbunden, daß diese Teile eine Bau­ einheit bilden. Ein Kulissenring 14 ist auf einer äuße­ ren Umfangsfläche des inneren stationären Zylinders 12 drehbar gelagert; ein Linsenverstellring 15 ist auf einer äußeren Umfangsfläche des Kulissenringes 14 auf­ gepaßt, welcher drei Kulissennuten A, B und C aufweist. Ein Scharfeinstellring 16 ist über ein Schraubverstell­ gewinde H (Helicoid) auf einer Außenfläche des Linsen­ verstellringes 15 angeordnet; ein erster Linsenrahmen 17, mit welchem eine erste Linsengruppe L1 verbunden ist, ist in den Scharfeinstellring 16 eingeschraubt. Der erste Linsenrahmen 17 wird durch Verdrehen relativ zum Scharfeinstellring 16 in Richtung der optischen Achse verstellt, wodurch eine Zoom-Justierung ausge­ führt wird. Der Scharfeinstellring 16 ist mit einer Ma­ denschraube 18 versehen.

Ein zweiter Linsenrahmen 19, mit welchem eine zweite Linsengruppe L2 verbunden ist, sowie ein dritter Lin­ senrahmen 20, mit welchem eine dritte Linsengruppe L3 verbunden ist, sind jeweils in den inneren stationären Zylinder 12 an dessen Innenumfangsfläche anliegend ein­ gesetzt. Ein Stift b ist mit dem zweiten Linsenrahmen 19 und ein Stift c mit dem dritten Linsenrahmen 20 ver­ bunden. Ein Stift a ist am Linsenverstellring 15 befe­ stigt. Diese Stifte a, b und c greifen in die Kulissen­ nuten A, B und C des Kulissenringes 14 sowie jeweils unabhängig voneinander in geradlinige, am inneren sta­ tionären Zylinder 12 ausgebildete Führungsnuten ein. Wenn der Kulissenring 14 verdreht wird, werden infolge der gewählten (nicht dargestellten) Form der Kulissen­ nuten A, B und C der Linsenverstellring 15 (und damit die erste Linsengruppe L1), der zweite Linsenrahmen 19 (und damit die zweite Linsengruppe L2) und der dritte Linsenrahmen 20 (und damit die dritte Linsengruppe L3) geradlinig in Richtung der optischen Achse verstellt, wodurch ein Zoomvorgang ausgeführt wird. Wenn anderer­ seits der Scharfeinstellring 16 verdreht wird, dann führt in Abhängigkeit von der Form des Schraubverstell­ gewindes H der Scharfeinstellring 16 (und damit die erste Linsengruppe L1) eine Drehverschiebung entlang der optischen Achse aus und bewirkt damit einen Scharf­ einstellvorgang. Wenn bei der oben beschriebenen Anord­ nung eine Position des Kulissenringes 14 in Richtung der optischen Achse feinjustiert wird, werden auch die Positionen aller Linsengruppen, d. h. der ersten, der zweiten und der dritten Linsengruppe L1 bis L3 in Rich­ tung der optischen Achse präzise eingestellt.

Der Kulissenring 14 ist mit einem Handbetätigungsstift 21 versehen, welcher in einen Schlitz 23 eingreift, der an einem manuellen Zoomverstellring 22 ausgebildet ist und sich in Richtung der optischen Achse erstreckt. Der manuelle Zoomverstellring 22 ist drehbar auf einer Außenumfangsfläche des äußeren stationären Zylinders 13 gelagert. Wenn der manuelle Zoomverstellring 22 ver­ dreht wird, bewirkt der Handbetätigungsstift 21, daß der Kulissenring 14 sich zusammen mit dem manuellen Zoomverstellring 22 dreht.

Ein Zahnkranz 24 ist am hinteren Ende des Kulissenrin­ ges 14 angesetzt und mit einem Justierring 25 gekup­ pelt, welcher auf einer Außenfläche eines hinteren Ab­ schnittes des inneren stationären Zylinders 12 gelagert ist, wie weiter hinten genauer beschrieben wird. Der Justierring 25 ist mit einem Schlitz 26 versehen, wel­ cher sich in Richtung der optischen Achse erstreckt; der innere stationäre Zylinder 12 trägt eine Führungs­ schraube 27, die in den Schlitz 26 eingreift. Der Ju­ stierring 25 ist demnach gegenüber dem inneren statio­ nären Zylinder 12 in Richtung der optischen Achse ver­ schiebbar, ein Verdrehen des Justierringes 25 gegenüber dem inneren stationären Zylinder 12 ist jedoch unter­ bunden.

Am vorderen Ende des Justierringes 25 sind, wie Fig. 2 zeigt, radiale Vorsprünge 28 mit vorgegebenen Winkelab­ ständen über den Umfang des Justierringes 25 verteilt angeordnet. Der Zahnkranz 24 hat eine Innenringnut 29, in die die radialen Vorsprünge 28 eingreifen und umlau­ fen können, sowie Ausnehmungen 30, durch die die radia­ len Vorsprünge 28 in die Ringnut 29 eingeführt werden können. Da die radialen Vorsprünge 28 in die Ringnut 29 eingreifen, sind demnach der Zahnkranz 24 und der Ju­ stierring 25 so miteinander verbunden, daß sie gegen­ einander verdrehbar sind, jedoch in Richtung der opti­ schen Achse als eine Baueinheit verschiebbar sind.

Die radialen Vorsprünge 28, die Ausnehmungen 30 und die Ringnut 29 sind so ausgebildet und zueinander ausge­ richtet, daß im gesamten Verstellbereich von der Tele- Endlage bis zur Weitwinkel-Endlage die radialen Vor­ sprünge 28 und die Ausnehmungen 30 nicht miteinander zur Deckung kommen. Außerdem ist die Drehung des Kulis­ senringes 14 in der Tele-Endlage sowie der Weitwinkel- Endlage durch Eingriff des Handbetätigungsstiftes 21 in einen Schlitz 13a begrenzt, welcher im äußeren statio­ nären Zylinder 13 ausgebildet ist und sich in Umfangs­ richtung des äußeren stationären Zylinders 13 von einem der Tele-Endlage entsprechenden Punkt bis zu einem der Weitwinkel-Endlage entsprechenden Punkt erstreckt.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der Justierring 25 mit einer Durchbrechung 31 größeren Durchmessers sowie mit einem Langloch 32 versehen, welches sich in Umfangsrichtung des Justierringes 25 erstreckt und mit der Durchbre­ chung 31 in Verbindung steht. Der innere stationäre Zy­ linder 12 hat eine Lagerungsausnehmung 33 an der glei­ chen Stelle in Richtung der optischen Achse, an der auch die Durchbrechung 31 größeren Durchmessers ange­ ordnet ist. Eine Justierscheibe 34 ist drehbar in der Lagerungsausnehmung 33 angeordnet. Die Justierscheibe 34 trägt einen Umlaufstift 35, welcher gegenüber dem Zentrum der Justierscheibe 34 um einen Betrag "e" ver­ setzt angeordnet ist, wie Fig. 4 zeigt; der Umlaufstift 35 greift in das Langloch 32 ein. Wie Fig. 1 zeigt, ist an der Innenseite des rückwärtigen Endes des äußeren stationären Zylinders 13 eine Motormontageplatte 37 vorgesehen; an der Motormontageplatte 37 ist ein Motor 38 für den Verstellantrieb des Kulissenringes 14 zum Zwecke einer Zoombetätigung befestigt. Die Drehbewegung des Motors 38 wird über ein Getriebe 39 auf ein Ritzel 40 übertragen. Das Ritzel 40 kämmt mit einer Verzahnung 24a, die an einer Außenfläche des Zahnkranzes 24 ausge­ bildet ist.

Der innere stationäre Zylinder 12 ist mit einer Ausneh­ mung 41 (Fig. 1) und der Justierring 25 mit einer Aus­ nehmung 42 (Fig. 3) versehen. Der Motor 38 ist in den Ausnehmungen 41 bzw. 42 angeordnet. Die Ausnehmung 42 erstreckt sich annähernd über 4/5 der axialen Länge des Justierringes 25. Es ist demnach nicht erforderlich, auch am Kulissenring 14 eine Ausnehmung vorzusehen, in welcher der Motor 38 angeordnet werden kann.

Der äußere stationäre Zylinder 13 ist mit Zugangsöff­ nungen 43 und 44 versehen, deren Anordnung der Anord­ nung des Umlaufstiftes 35 bzw. der Führungsschraube 27 entspricht. Die Zugangsöffnungen 43 und 44 sind durch einen Abdeckzylinder 45 abgedeckt, welcher auf das rückwärtige Ende des äußeren stationären Zylinders auf­ gesetzt ist und mit dem der manuelle Zoomverstellring 22 in Eingriff gelangt, so daß dieser in axialer Rich­ tung festgelegt ist.

Bei einem Zoomobjektivtubus mit dem beschriebenen Auf­ bau werden eine Zoom-Justierung sowie eine Nachjustie­ rung in folgender Weise ausgeführt:

Zuerst wird eine Zoom-Justierung in einer Weise ausge­ führt, daß der erste Linsenrahmen 17 gegenüber der Ma­ denschraube 18 so verdreht wird, daß eine Scharfpunkt­ lage bei einer Zoombetätigung nicht verändert wird. Nach dieser Zoom-Justierung wird die Madenschraube 18 angezogen. Sodann wird der Umlaufstift 35 gedreht, um die Position des Justierringes 25 in Richtung der opti­ schen Achse zu justieren. Diese Verdrehung des Umlauf­ stiftes 35 ermöglicht es, den Justierring 25 in Rich­ tung der optischen Achse maximal um das Doppelte seines Exzentermaßes "e" zu verstellen, welches dem Abstand zwischen den Mittelpunkten der Justierscheibe 34 und des Umlaufstiftes 35 entspricht. Da die am vorderen Ende des Justierringes 25 ausgebildeten radialen Vor­ sprünge 28 in die Ringnut 29 des Zahnkranzes 24 ein­ greifen, wird der Zahnkranz 24 in Richtung der opti­ schen Achse zusammen mit dem Justierring 25 als eine Baueinheit verstellt; dementsprechend werden alle Lin­ sengruppen L1 bis L3 entlang der optischen Achse ver­ stellt. Die Positionen der Linsengruppen L1 bis L3 be­ züglich der optischen Achse werden durch die jeweilige Position des Zahnkranzes 24 bezüglich dieser optischen Achse bestimmt, so daß die Nachjustierung in einer Weise durchgeführt werden kann, daß der Scharfpunkt mit der Filmschichtseite zusammenfällt.

Wenn die Nachjustierung beendet ist, wird die Führungs­ schraube 27 angezogen und der Justierring 25 auf diese Weise mit dem inneren stationären Zylinder 12 fest ver­ bunden. Es sei bemerkt, daß die Breite der Verzahnung 24a des Zahnkranzes 24 ausreichend dimensioniert ist, um einen Eingriff des Ritzels 40 mit der Verzahnung 24a beim Nachjustierungsvorgang in jedem Fall aufrechtzuer­ halten.

Wenn die beschriebenen Justierungen beendet sind, kann wegen des Eingriffes der radialen Vorsprünge 28 in die Ringnut 29 der Kulissenring 14 entlang der optischen Achse nicht mehr verstellt, sondern nur noch um die op­ tische Achse verdreht werden.

Es kann demnach eine Motorzoombetätigung über den Motor 38 sowie eine manuelle Zoombetätigung unter Verwendung des manuellen Zoomverstellringes 22 ruckfrei ausgeführt werden. Da der Kulissenring 14 keine Ausnehmung zur Aufnahme des Motors 38 hat, die die Festigkeit des Ku­ lissenringes 14 vermindern würde, wird die Möglichkeit einer Verformung des Kulissenrings 14 und eine damit einhergehende Fehlpositionierung der Linsengruppen sowie Schwankungen der Zoomverstellgeschwindigkeit des Motors 38 ausgeschaltet. Da der Justierring 25 nur zum Zwecke der Nachjustierung in Richtung der optischen Achse verstellt wird und nach dieser Justierung mit dem inneren stationären Zylinder 12 fest verbunden wird, ist die Länge der Ausnehmung 42 in Richtung des Umfan­ ges des Justierringes 25 kurz, so daß das Problem der Festigkeit bzw. einer nachteiligen Wirkung auf diese Festigkeit nicht auftritt.

Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung, bei welchem der Zahnkranz 24 mit einer an dessen Innenseite ausgebildeten Verzahnung 24b versehen ist, mit welcher das Ritzel 40 im Eingriff ist. Die Verzahnung 24a beim ersten Ausführungsbeispiel und die Verzahnung 24b beim zweiten Ausführungsbeispiel können auch direkt am Kulissenring 14 ausgebildet sein.

Der Mechanismus zum Verstellen des Justierringes 25 in Richtung der optischen Achse kann in unterschiedlicher Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann der Ju­ stierring 25 in einer vorgegebenen Position mittels einer Justiervorrichtung (adjusting jig) mit einem an ihrem Ende angeordneten versetzten Stift fixiert werden oder indem der Justierring 25 in Richtung der optischen Achse verstellbar angeordnet und von Hand verstellt wird.

Wenn auch die vorliegende Erfindung bei den oben be­ schriebenen Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit einem Zoomobjektivtubus mit elektrischem Antrieb ver­ wendet wird, so kann sie doch auch bei einem Zoomobjek­ tivtubus Anwendung finden, bei welchem statt des Motors 38 und der Batterie andere Bauteile im Objektivtubus angeordnet werden.

Claims (9)

1. Zoomobjektivtubus, bei welchem die Positionen aller Linsengruppen entlang der optischen Achse durch die Position eines Kulissenringes in Rich­ tung der optischen Achse bestimmt werden, welcher drehbar auf einem stationären Zylinder gelagert ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der stationäre Zylinder (12) mit einem Ju­ stierring (25) versehen ist derart, daß der Ju­ stierring (25) relativ zum stationären Zylinder (12) entlang der optischen Achse verstellbar ist, und
• - daß der Justierring (25) und der Kulissenring (14) so miteinander verbunden sind, daß der Ju­ stierring (25) und der Kulissenring gegeneinander verdrehbar sind, in Richtung der optischen Achse jedoch fest miteinander verbunden und gemeinsam verschiebbar sind.

2. Zoomobjektivtubus nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichet, daß der Kulissenring (25) mit einem Zahn­ kranz (24) versehen ist, wobei der Zahnkranz (24) und der Justierring (25) so miteinander verbunden sind, daß der Justierring (25) und der Kulissen­ ring (14) relativ zueinander verdrehbar sind, in Richtung der optischen Achse jedoch fest mitein­ ander verbunden und gemeinsam verschiebbar sind.

3. Zoomobjektivtubus nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Justierring (25) entlang seinem Außenumfang in vorgegebenen Winkelabständen Vor­ sprünge (28) trägt, und daß der Zahnkranz (24) eine Ringnut (29) hat, in die die Vorsprünge so eingreifen, daß sie in dieser Ringnut (29) umlau­ fen können, sowie Ausnehmungen (30), durch die die Vorsprünge (28) in die Ringnut (29) einführbar sind.

4. Zoomobjektivtubus nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorsprünge (28), die Ausnehmun­ gen (30) und die Ringnut (29) so ausgebildet sind, daß im gesamtem Verstellbereich von der Tele-End­ lage bis zur Weitwinkel-Endlage die Vorsprünge (28) und die Ausnehmungen (30) nicht zur Deckung kommen.

5. Zoomobjektivtubus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (24) an einer Außenumfangsfläche mit einer Verzahnung (24a) versehen ist, und daß über diese Verzahnung (24a) die Drehbewegung eines Motors (38) für den Verstellantrieb der Linsengruppen (L1, L2, L3) auf den Zahnkranz (24) übertragbar ist.

6. Zoomobjektivtubus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (24) an einer Innenumfangsfläche mit einer Verzahnung (24b) versehen ist, und daß über diese Verzahnung (24b) die Drehbewegung eines Motors für den Ver­ stellantrieb der Linsengruppen auf den Zahnkranz (24) übertragbar ist.

7. Zoomobjektivtubus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Justierring (25) einen in Richtung der optischen Achse verlau­ fenden Schlitz (26) hat, und daß der stationäre Zylinder (12) eine Führungsschraube (27) trägt, die in den Schlitz (26) eingreift, so daß der Ju­ stierring (25) in Richtung der optischen Achse ge­ genüber dem stationären Zylinder (12) verschieb­ bar, seine Verdrehung gegenüber dem stationären Zylinder (12) jedoch unterbunden ist.

8. Zoomobjektivtubus nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Justierring (25) eine Durchbrechung (31) mit größerem Durch­ messer und ein in Umfangsrichtung des Ju­ stierringes (25) verlaufendes, mit der Durchbre­ chung (31) größeren Durchmessers in Verbindung stehendes Langloch (32) hat, daß der stationäre Zylinder (12) an der gleichen Stelle entlang der optischen Achse, an der die Durchbrechung (31) größeren Durchmessers liegt, eine Lagerungsausneh­ mung (33) hat, in welcher eine Justierscheibe (34) angeordnet ist, welche an einer gegenüber ihrem Mittelpunkt versetzten Stelle einen Umlaufstift (35) trägt, der in das Langloch (32) eingreift.

9. Zoomobjektivtubus nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Justierring (25) mit einer Ausnehmung (42) versehen ist, in welcher ein Motor (38) zum Verstellen des Kulis­ senringes (14) für die Zoombetätigung angeordnet ist.