DE4008154C2 - Varioobjektivtubus - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Varioobjektiv­ tubus und insbesondere einen Positionssteuermechanismus und Vorschubmechanismus für ein Varioobjektiv. Solche Objektive sind z. B. aus der US-A-4 307 951 und aus der US-A-3 437 404 bekannt.

Ein Varioobjektiv hat mindestens zwei Linsengruppen, die in Richtung der optischen Achse unabhängig vonein­ ander bewegt werden. Mindestens eine dieser Linsengrup­ pen wird nicht geradlinig durch Verdrehen in Richtung der optischen Achse bewegt, um die Brennweite des Objektivs zu ändern, wäh­ rend der Brennpunkt konstant gehalten wird. Auf der einen Seite wird zur Erzielung einer geradlinigen Bewegung ein Mehrfachgewinde benutzt. Auf der anderen Seite dient zur Erzielung einer nicht geradlinigen Bewe­ gung üblicherweise ein Nockenmechanismus mit einer in der zylindrischen Wand eines Objektivtubus ausgebildeten Steuernut und einem Führungszapfen, der an einem Lin­ senträger vorgesehen ist und in die Steuernut ein­ greift, so daß der Linsenträger durch seine Führung in der Steuernut in Richtung der opti­ schen Achse verstellt werden kann.

Die vorbekannten Varioobjektive haben einen stationären Objektivtubus, der am Kameragehäuse zu befestigen ist, und gegebenenfalls mehrere bewegliche Objektivtuben, die ineinander geführt sind und von denen einer in dem stationären Tubus geführt ist. Wenn eine lange Brennweite realisiert werden soll, werden diese Tuben auseinandergezogen, und damit noch eine ausreichende Stabilität des Objektivs gewährleistet ist, muß der stationäre Tubus dann relativ lang sein, so daß sich ein entsprechend langes Objektiv ergibt, auch wenn die beweglichen Tuben im Ruhezustand ineinandergeschoben und insgesamt relativ kurz sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Varioobjektivtubus anzugeben, dessen Linsengruppen über große Stellwege bewegt werden können, ohne dazu einen langen stationären Tubus zu benötigen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wie noch beschrieben wird, können bei einem Varioobjektiv nach der Erfindung der Drehtubus und der Haltetubus eine geringe Länge haben, wobei aber auch die Verwendung eines Zwischentubus jeweils ein großer Stellweg ermöglicht wird. Dies wirkt sich auch auf den stationären Tubus aus, in dem die beweglichen Tuben mit ihrer kurzen Länge durch Ineinanderschieben im Ruhezustand praktisch vollständig untergebracht werden können. Insgesamt ergibt sich damit eine kurze Gesamtlänge des Varioobjektivtubus bei größeren Stellwegen der beweglichen Tuben, als sie bisher möglich waren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be­ schreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweise schematischen Längs­ schnitt durch eine erste Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Varioob­ jektivtubus,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines in Fig. 1 dargestellten Nockenringes,

Fig. 3 eine in die Ebene abgewickelte Steu­ erkurve des in Fig. 2 dargestellten Nockenringes, und

Fig. 4 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch eine weitere Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Varioob­ jektivtubus.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung. Man erkennt ein Kameragehäuse 1, an dem ein stationärer Tubus 2 mit Schrauben 2b befestigt ist. Alternativ hierzu kann der stationäre Tubus beispiels­ weise mittels einer Bajonettverriegelung lösbar mit dem Kameragehäuse 1 verbunden sein.

Der stationäre Tubus 2 ist am Innenumfang seines vorderen Abschnittes mit einem ersten Mehrfachgewinde 2a und an seinem rückwär­ tigen Abschnitt mit einer ersten Führungsnut 2c für eine geradlinige Bewegung versehen, die sich parallel zur Richtung der optischen Achse erstreckt.

In den stationären Tubus 2 sind ein Drehtubus 4 und ein geradlinig bewegbarer Haltetubus 3 eingesetzt, der aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt ist, auch wenn er in der Figur der größeren Klarheit wegen als einziges Teil dargestellt ist. Der Haltetubus 3 hat die Gestalt eines Doppelrohres mit einem Außenzylinder 30 und einem Innenzylinder 31. Der Außenzylinder 30 ist im Bereich seines rückwärtigen Außenumfangs mit einem zweiten Mehrfachgewinde 4b versehen, das gegensinnig zu dem ersten Mehrfachgewinde verläuft. Der Außenzylinder 30 ist an seinem Innenumfang mit einer zweiten Führungsnut 3c für eine geradlinige Bewegung versehen, wobei sich auch diese Nut parallel zur optischen Achse erstreckt.

An dem Innenzylinder 31 des Haltetubus 3 ist eine ringförmige Verschlußeinheit 11 befestigt. Sie hat ein Innengewinde 11a, in das ein erster Linsenträger 12 mittels eines an seinem Außenumfang vorgesehenen Außengewindes 12a eingeschraubt ist. Der Linsenträger 12 trägt eine erste Linsengruppe 10. Die Verschlußeinheit 11 hat einen Auto­ focusantriebsstift 13 und einen Verschlußsektor 15. Der Autofocusantriebsstift 13 ist einstückig mit einer Betätigungs­ platte 14 ausgebildet, die an dem ersten Linsenträger 12 befestigt ist, so daß sie in Umfangsrichtung weist. Die Verschlußeinheit 11 dreht den Autofocusantriebsstift 13 um einen vorgegebenen Stellwinkel entsprechend Entfernungssignalen, die von einer Objektentfernungsmeßeinrichtung erzeugt werden, um den ersten Linsenträger 12 über die Betäti­ gungsplatte 14 zu drehen. Infolgedessen bewegt sich der erste Linsenträger 12 und damit auch die erste Lin­ sengruppe 10 in Richtung der optischen Achse entspre­ chend den Gewinden 11a und 12a, um die Scharfeinstel­ lung durchzuführen. Anschließend öffnet der Verschluß­ sektor 15, um die Belichtung zu ermöglichen.

Der Drehtubus 4 ist an seinem Außenumfang mit einem Mehrfachgewinde 4a versehen, das mit dem ersten Mehrfachgewinde 2a in Eingriff steht. An seinem Innenumfang hat der Drehtubus 4 ein Mehrfachgewinde 4b, das mit dem zweiten Mehrfachgewinde 3b in Eingriff steht.

An der rückwärtigen Innenfläche des Drehtubus 4 ist ein Flanschabschnitt 5a eines geradlinig be­ weglichen Zwischentubus 5 mittels eines Stoppringes 6 drehbar gelagert. Der Zwischentubus 5 ist re­ lativ zum Drehtubus 4 drehbar und bewegt sich zu­ sammen mit ihm in Richtung der optischen Achse durch das Anliegen des Flanschabschnit­ tes 5a an dem Stoppring 6.

Das vordere Ende des Zwischentubus 5 ist in den Außen­ zylinder 30 des Haltetubus 3 eingesetzt, so daß ein radialer Führungszapfen 7, der am vorderen Ende des Zwischentubus 5 von dessen Außenumfang absteht, in die Führungsnut 3c eingreift. Durch das Eingreifen des Führungszapfens 7 in die Führungsnut 3c kann der Zwischentubus 5 sich relativ zum Haltetubus 3 geradlinig bewegen. Gleich­ zeitig wird dadurch der Zwischentubus 5 an einer Drehung gehindert. Der Zwischentubus 5 und der Haltetubus 3 können sich somit in Richtung der optischen Achse geradlinig ohne eine Drehung bewegen. Wenn sich der Drehtubus 4 dreht, bewegt er sich re­ lativ zum stationären Tubus 2 in Übereinstimmung mit den Mehrfachgewinden 2a und 4a vorwärts, wobei der Haltetubus 3 relativ zum Drehtubus 4 entsprechend den Mehrfachgewinden 3b und 4b vorwärts bewegt wird. Die Vorschubbewegung der ersten Linsen­ gruppe 10 ist gleich der resultierenden Verschiebung, d.h. der Summe der Verstellbewegungen des Drehtubus 4 relativ zum stationären Tubus 2 und des Haltetubus 3 relativ zum Drehtubus 4. Bei der dargestellten Ausführungsform ergibt sich die maxi­ male Verstellung der ersten Linsengruppe 10 zu L1+L2 (Fig. 1). In anderen Worten heißt dies, daß die Stei­ gungswinkel und die Richtungen der Mehrfachgewinde 2a (4a) und 3b (4b) so bestimmt werden, daß man den maxi­ malen Wert für L1+L2 erhält. Infolgedessen erge­ ben der Drehtubus 4 und der Haltetubus 3, die beide eine geringe Länge haben, eine große Verstellung der ersten Linsengruppe 10 in Richtung der optischen Achse. Es ist zu bemerken, daß die Bewegung der ersten Linsengruppe 10 in Richtung der optischen Achse eine geradlinige Bewegung ist, die propor­ tional der Winkelverstellung des Drehtubus 4 ist.

Die zweite Linsengruppe 16 ist an einem zweiten Linsenträ­ ger 17 befestigt, der in einen kleinen Zy­ linder 3s eingesetzt ist, der seinerseits an dem rück­ wärtigen Ende des Haltetubus 3 ausgebil­ det ist und einen gegenüber diesem geringeren Durchmes­ ser besitzt. Der zweite Linsenträger 17 hat Löcher 19, in welche Führungsstifte 18 eingesetzt sind, die an dem Haltetubus 3 in Winkelabständen von bei­ spielsweise 120° befestigt sind, so daß der zweite Lin­ senträger 17 in Richtung der optischen Achse beweglich ist. Der zweite Linsenträger 17 wird mit Druckfedern 20 kontinuierlich nach rückwärts vorgespannt, wobei die Druckfedern 20 jeweils einen Führungsstift 18 umge­ ben.

In Winkelabständen von 120° sind an dem Außenumfang des vorderen Endes des zweiten Linsenträgers 17 radial gerichtete Führungszapfen 21 angeordnet. Sie ragen nach außen und greifen in Füh­ rungsnuten 23 für eine geradlinige Bewegung ein, die an dem kleinen Zylinder 3s des Haltetubus 3 ausgebildet sind. Auf dem kleinen Zylinder 3s ist ein Nockenring 24 drehbar gela­ gert. Der Nockenring 24 hat eine Steuer- oder Nocken­ fläche 25, die an seinem vorderen Ende ausgebildet ist. Die Führungszapfen 21 liegen an der Steuerfläche 25 an. Daher tritt der zweite Linsenträger 17, der durch die Druckfedern 20 rückwärts vorgespannt ist, über die Füh­ rungszapfen 21 in Berührung mit der Steuerfläche 25, so daß der Nockenring 24 durch die Führungszapfen 21 eben­ falls rückwärts vorgespannt wird. Die Rückwärtsbewegung des Nockenringes 24 wird durch einen äußeren Flansch 3f begrenzt, der an dem rückwärtigen Ende des kleinen Zy­ linders 3s ausgebildet ist, so daß der Nockenring 24 sich nicht in Richtung der optischen Achse bewegen kann.

Die Steuerfläche 25 hat drei identische Nockenflächen­ abschnitte, die um einen Winkel von jeweils 120° von­ einander entfernt sind entsprechend der Anordnung der Steuerzapfen 21, wie dies die Fig. 2 und 3 erkennen lassen. Infolgedessen wird die axiale Position des zweiten Linsenträgers 17 (zweite Linsengruppe 16) durch das Profil der Steuerfläche 25 bestimmt. Wenn der Noc­ kenring 24 aus einem Kunststoff gespritzt wird, kann die Steuerfläche 25 eine vertikale flache Fläche sein, die senkrecht zur optischen Achse gerichtet ist, wobei diese Fläche mittels einer Spritzgußform hergestellt werden kann, die in Richtung der optischen Achse ent­ fernt wird.

Der Nockenring 24 ist an seinem Außenumfang mit einem radialen Führungsstift 27 versehen, der in eine schraubenförmige Nut 26 eingreift, die ihrerseits an dem Innenumfang des Zwi­ schentubus 5 ausgebildet ist. Die schraubenför­ mige Nut 26 hat eine konstante Steigung. In­ folgedessen dreht sich der Nockenring 24, der drehbar auf dem Haltetubus 3 gelagert ist, wenn sich letzterer relativ zu dem nicht drehbaren Zwischentubus 5 bewegt. Die Drehbewegung des Nockenringes 24 ist proportional der Stellung des geradlinig beweglichen Haltetubus 3. Wenn sich der Nockenring 24 dreht, bewegt sich der zweite Linsenträ­ ger 17 (zweite Linsengruppe 16), der durch die Steuer­ fläche 25 betätigt wird, in Richtung der optischen Achse. Die Verstellung der zweiten Linsengruppe 16 wird durch das Nockenprofil der Steuerfläche 25 bestimmt und ist nicht notwendigerweise proportional der Winkelver­ stellung des Nockenringes 24. Wenn sich nämlich die erste Linsengruppe 10 in Richtung der optischen Achse aufgrund einer Drehung des Drehtubus 4 be­ wegt, findet eine nicht geradlinige Bewegung der zweiten Linsengruppe 16 entsprechend dem Nockenprofil der Steu­ erfläche 25 statt, so daß die Brennweite durch eine Be­ wegung der ersten und der zweiten Linsengruppe 10 und 16 verändert werden kann. Es ist zu bemerken, daß der Drehtubus 4 mittels eines nicht darge­ stellten Variogetriebes angetrieben werden kann.

Eine wichtige Eigenschaft des Varioobjektivs besteht in der Bestimmung der Position der zweiten Linsengruppe 16 mit Hilfe der Winkelstellung des Nockenringes 24, der an seinem vorderen Ende mit der Steuerfläche 25 versehen ist.

In dem Varioobjektivtubus können neben dem stationären Tubus 2, dem Haltetubus 3, dem Drehtubus 4, dem ersten Linsenträger 12, dem zweiten Linsenträger 17 etc., die auch im Stand der Technik bereits aus Kunststoff hergestellt wurden, auch der geradlinig bewegliche Zwischentubus 5 und der Noc­ kenring 24 aus Kunststoff geformt werden. Die schrau­ benförmige Nut 26, die in dem Zwi­ schentubus 5 ausgebildet ist, hat nämlich eine konstan­ Steigung und bei Abwicklung in die Ebene einen geradlinigen Verlauf. Infolgedessen kann die Spritz­ gußform durch Drehung entlang der schraubenförmigen Nut 26 entfernt oder abgenommen werden. Bei dem Nocken­ ring 24 wird die Herstellung als Spritzgußteil dadurch möglich, daß die Steuerfläche 25 an seinem Stirnende ausgebildet ist.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Nockenring 24 fehlt. Ferner hat bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Drehtubus 4′′ einen Außenzylinder 40, der außerhalb des stationären Tubus 2 angeordnet ist, so daß der Drehtubus 4′′ von Hand gedreht werden kann. Da diese Ausführungsform auf einen Verstellmechanismus für die erste Linsengruppe 10 gerichtet ist, gibt es keine Beschränkung auf die An­ ordnung der zweiten Linsengruppe oder einer anderen Linsengruppe an dem Haltetubus 3.

Gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungs­ form der Erfindung ist die maximale axiale Verstellung der ersten Linsengruppe 10 durch die Verstellung gege­ ben, die sich aus der geradlinigen Verschiebung L1 des Haltetubus 3 infolge einer Drehung des Drehtubus 4′′ und aus der geradlinigen Verschiebung L2 des Zwischentubus 5 als resultie­ rende Verstellung ergibt.

Claims (6)

1. Varioobjektivtubus mit mindestens zwei an jeweils einem Linsenträger (12, 17) gehaltenen Linsengruppen (10, 16), mit folgenden Merkmalen:

• a) ein um die optische Achse drehbarer Drehtubus (4) ist mit mindestens einem Abschnitt zwischen einem stationären Tubus (2) und einem nur entlang der optischen Achse verstellbaren Haltetubus (3) angeordnet und ist sowohl mit dem stationären Tubus (2) als auch mit dem Haltetubus (3) jeweils durch einen Gewindeeingriff verbunden, wobei die beiden Gewinde gegensinnig zueinander verlaufen;
• b) ein Zwischentubus (5) ist mit dem stationären Tubus (2), dem Haltetubus (3) und dem Drehtubus (4) beweglich verbunden, wobei der Drehtubus (4) bezüglich des Zwischentubus (5) nur drehbar ist und der Zwischentubus (5) bezüglich des stationären Tubus (2) sowie der Haltetubus (3) bezüglich des Zwischentubus (5) jeweils durch Geradführungen nur parallel zur optischen Achse bewegbar ist;
• c) die erste (10) der mindestens zwei Linsengruppen (10, 16) wird von dem Haltetubus (3) gehalten.

2. Varioobjektivtubus nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Haltetubus (3) die Form eines doppelwandigen Rohres mit einem Außenzylinder (30) und einem Innenzylinder (31) hat.

3. Varioobjektivtubus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenzylinder (30) an seiner inneren Oberfläche mit einer Geradführungsnut (3c) versehen ist, welche den Zwischentubus (5) bei seiner Bewegung führt.

4. Varioobjektivtubus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtubus (4′′) als doppelwandiges Rohr ausgebildet ist, zwischen dessen Wänden der stationäre Tubus (2) liegt.

5. Varioobjektivtubus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischentubus (5) über eine Dreheinrichtung mit einem Nockenring (24) verbunden ist, die den Nockenring (24) bei ihrer gemeinsamen geradlinigen Bewegung zusätzlich dreht, der Nockenring (24) eine als Steuerfläche (25) ausgebildete Stirnfläche hat, der Linsenträger (17) der zweiten Linsengruppe (16) mit dem Haltetubus (3) und bezüglich diesem nur parallel zur optischen Achse verschiebbar verbunden ist, und an diesem Linsenträger (17) mindestens ein Führungszapfen (21) angeordnet ist, der gegen die Steuerfläche (25) des Nockenrings (24) vorgespannt ist.

6. Varioobjektivtubus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmechanismus für den Nockenring (24) einen an diesem vorgesehenen Führungsstift (27) und eine schraubenförmige Nut (26) umfaßt, die an dem Zwischentubus (5) ausgebildet ist und in welche der Führungsstift (27) eingreift.