DE2749324A1

DE2749324A1 - Fokussiervorrichtung fuer optische geraete, insbesondere fuer kameras

Info

Publication number: DE2749324A1
Application number: DE19772749324
Authority: DE
Inventors: Peter T Quinn
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1978-05-11
Also published as: US4083057A; JPS5358231A

Description

Wird ein Objektiv zunächst auf einen weit entfernt befindlichen Gegenstand und anschließend auf einen nahen Gegenstand fokussiert, so ändert sich mit der Fokussierung zugleich die Vergrößerung und, da die Bildfläche in der Kamera oder im Einblick des Objektivs vorgegeben ist, zugleich das Blickfeld des Objektivs. Dies bedeutet aber, daß Bildteile, welche zunächst am Rand des Bildausschnitts liegen, bei Änderung der Fokussierung aus dem Bildfeld herauswandern und somit nicht mehr sichtbar sind. Eine bewußte Änderung des Bildausschnitts durch Änderung der Brennweite des Objektivs ist mit Hilfe sogenannter Zoomobjektive bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei der Änderung der Fokussierung eines Objektivs die hierdurch bedingte Änderung der Vergrößerung und damit des Bildfeldes zu kompensieren. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Sie erweist sich als besonders vorteilhaft bei Anwendung in Film- und Fernsehkameras mit automatischer Fokussierung. Jede durch sine Verstellung des Aufnahmeobjektivs im Zuge der Scharfeinstellung hervorgerufene Änderung der Vergrößerung des bildausschnittes wird kompensiert durch eine angepaßte Brennweitenänderung der Zoomeinrichtung, wodurch auch bei Änderungen der Fokussierung der gewählte Bildausschnitt beibehalten wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels eines Kameraobjektivs erläutert.

Im Kameragehäuse 10 sind längs der optischen Achse 12 mehrere Linsensysteme angeordnet, mit deren Hilfe das aufzunehmende Bild auf die Filmebene 14 fokussiert wird. Eine Objektivlinse 16 v/ird vom Objektivtubus 17 getragen, der in ein Feingewinde 18 des Kameragehäuses 10 eingeschraubt und in diesem Gewinde verstellbar ist. Der Objektivtubus 17 ist mit einem Zahnkranz 20 versehen, mit dessen Hilfe er im Gewinde 18 längs der optischen Achse 12 hin- und hergeschraubt werden kann. Ein Fokussiemotor 2 4 treibt

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über sein Antriebszahnrad 26 und ein Zwischenzahnrad 28 den Zahnkranz 20 an. Der Motor 24 ist über zwei Leitungen 30 und 32 an eine Steuereinrichtung 34 zur selbsttätigen Fokussierung angeschlossen, wie sie beispielsweise in den älteren DT-OS 27 28 215 und 27 28 235 beschrieben ist. Die Steuerschaltung 34 kann über einen Schalter 36 an eine Spannungsquelle 38 angeschlossen werden, deren zweiter Pol bei 39 an Masse gelegt ist. Auch der Motor ist mit einer Anschlußleitung 40 an Bezugspotental angeschlossen. Beim Schließen des Schalters 36 liefert die Steuerschaltung 34 auf einer der beiden Leitungen 30 und 32 einen Antriebsstrom für den Motor 24, so daß dieser über die Zahnräder 26 und 28 den Objektivtubus 17 in der einen oder anderen Richtung im Gewinde 18 verstellt. Diese Verstellung durch Drehen des Objektivtubus 17 im Gewinde 18 hält solange an, bis die Objektivlinse 16 in Bezug auf die gehäusefeste Linsensysteme 44 und 45 diejenige Stellung einnimmt, in der das einfallende Bild auf die Filmebene 14 fokussiert ist.

Beim Hin- und Herbewegen des Objektivs 16,17 ändert sich auch die Vergrößerung, was insbesondere bei Film- und Fernsehkameras störend ist, weil sich damit auch das Bildfeld ändert und am Rand liegende Bildfeldteile aus dem Blickfeld heraus- und wieder hineinv/andern. Außerdem kann dies bei Kameras mit automatischer Fokussierung zu Defokussierungen führen. Um dies zu vermeiden, ist im vorliegenden Fall eine Zoomeinrichtung 48 vorgesehen, welche aus den beiden in einem Zoomlinsenhalter 56 angeordnete Zoomlinsensystemen 50 und 54 besteht. Beim Verschieben der Zoomeinrichtung 48 längs der optischen Achse 12 ändert sich die Bildvergrößerung durch das Zoomlinsensystem zwar derart, daß die beim Verstellen des Objektivs 16,17 sich ergebenden Vergrößerungsänderungen gerade kompensiert werden.

Zu diesem Zweck ist der Zoomlinsenhalter 56 in einen toroidf örmigen Träger 58 eingeschraubt, v/elcher hierzu ein Innengewinde 92 aufweist. Die Verschiebung des Zoomträgers 58 innerhalb des Gehäuses 10 ist dadurch ermöglicht, daß seine zylindrische Außen-

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fläche in einer Ausnehmung des Gehäuses in Richtung der optischen Achse 12 verschiebbar geführt ist. Durch wenigstens eine Feder 59, welche sich mit ihrem in der Zeichnung unteren Ende am Boden dieser zylindrischen Ausnehmung abstützt, wird der Zoomträger 58 derart in Richtung auf die Objektivlinse 16 gedrückt, daß sein Nocken 62 an der Kurvenbahn 65 des Objektivtubus 17 anliegt. In der praktischen Ausführung sind vorzugsweise mehrere Federn 59 gleichmäßig über den Umfang des Zoomträgers 58 verteilt, um hierdurch Kippmomente zu vermeiden. Wird der Objektivtubus 17 gedreht, so gleitet seine Kurvenbahn 65 am unteren Ende am Stift 62 entlang und verschiebt über diesen den Zoomträger 58 entweder mit oder gegen die Kraft der Federn 59. Beim Einstellen der Fokussierung mit Hilfe des Objektivtubus 17 wird also gleichzeitig die Zoomeinrichtung 48 verstellt, welche aus dem Zoomträger 58 und dem von diesem gehaltenen Zoomlinsenhalter 56 mit den beiden Linsensystem 50.und 54 besteht. Die Form der Kurvenbahn 65 hängt von der Art des optischen Systems ab und ist derart gewählt, daß die gemeinsame Bewegung der Linsensysteme 50 und 54 eine genügend große Vergrößerungsänderung bewirkt, um die beim Einstellen des Objektivs sich ergebenden Vergrößerungsänderungen zu kompensieren. Wenn also der Fokussiermotor 24 das Objektiv 16,17 verstellt,so werden über die Kurvenbahn 65 und den Stift 6 2 zugleich die Linsensysteme 50 und 54 der Zoomeinrichtung 48 mit verstellt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel trägt der Zoomträger 58 darüberhinaus noch einen Zoommotor 70, welcher über Leitungen 72 und 73 an die Festkontakte 7 4 und 75 eines Zoomantriebsschalters angeschlossen ist. Je nachdem ob dar bewegliche Kontakt 76 dieses Schalters gegen den einen oder Jen anderen der beiden Festkontakte 74 und 75 gelegt wird, dreht sich der Motor 70 in der einen oder anderen Richtung. Der bewegliche Kontakt 76 ist über eine Leitung 79 mit der Batterie 38 verbunden. Der Motor 70 ist mit einem Wicklungsende bei 80 an Masse gelegt. Auf der Antriebswelle 85 des Motors 70 sitzt ein Zahnrad 87, welches über ein Ubertragungsrad 89 in einen Zahnkranz 80 eingreift, der am Zoomlinsenhalter 56 vorgesehen ist. Wie bereits erwähnt, ist der Zoomlinsenhalter 56

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im Gewinde 92 des Zoomträgers 58 längs der optischen Achse 12
hin- und herschraubbar, so daß beim Drehen des Zoomlinsenhalters 56 die Linsensysteme 50 und 54 längs der optischen Achse 12 verschoben werden. Auf diese Weise kann die Zoomeinrichtung 48 in
bekannter Weise für die Wahl des gewünschten Bildausschnittes
eingestellt werden. Dies geschieht unabhängig von der Fokussierung, indem die Bedienungsperson lediglich den Kontakt 76 mit
einem der beiden Zoomeinstellkontakte 74 oder 75 in Verbindung
bringt und damit den Motor 7O in der einen oder anderen Richtung anlaufen läßt. Hierdurch ändert sich in bekannter Weise die Vergrößerung des Abbildungssystems und es entsteht der bekannte
Zoomeffekt. Die mittels des Objektivs 17 vorgenommene Scharfeinstellung bleibt dabei erhalten.

Die Erfindung fxUirt somit zu einer wirkungsvollen Kompensation von Vergrößerungsänderungen beim Fokussieren der Kamera auf ferne und nahe Objekte. Sie ist besonders vorteilhaft bei optischen Geräten mit selbsttätiger Scharfeinstellung und hat den Vorteil, daß die Zoomeinstellung unabhängig ist von der Scharfeinstellung, so daß der Zoomeffekt vom Benutzer frei wähl- und veränderbar ist, ohne dabei die Scharfeinstellung zu beeinflussen. Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich. Beispielsweise hängt Reihenfolge und Anordnung der verschiedenen
Linsensysteme vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Anstelle von Zahnrädern können auch andere mechanische Übertragungsmittel eingesetzt werden. Die Neigung der Kurvenbahn 65 hängt vom Aufbau des jeweiligen optischen Systems ab, sie kann, wie dargestellt, gerade oder gekrümmt sein. Die Erfindung ist nicht nur bei Film- und
Fernsehkameras, sondern beispielsweise auch bei Entfernungsmessern, Fernrohren und Mikroskopen anwendbar.

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Claims

Patentansprüche:

1. Fokussiervorrichtung für optische Geräte mit einem zur Fokussierung längs der optischen Achse gegenüber der Bildebene verschiebbaren Objektiv, dadurch gekenn- ". e ichnet, daß im Strahlengang des Objektivs (16,17) <?una"fczlic:h eine Zoomeinrichtung (48) angeordnet und längs der optischen Achse (I2) verstellbar ist

und daß zwischen dem Objektiv (16,17) und der Zoomeinrichtung (48) eine Mechanische übertragungsainrichtung (62,65) wirksam jiit, welche bei Verstellung des Objektivs eine gleichzeitige Verstellung der Zoomeinrichtung bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv aus zwei feststehenden Linsensystem (44,45) sowie einem längs der optischen Achse (12) verschiebbaren Linsensystem (16,17) besteht und die Zocmeinrichtung (48) zwei gleichzeitig verschiebbare Linsensysterne (50,54) enthält, welche längs der optischen Achse einerseits (54) zwischen den beiden feststehenden Objektivlinsensystemen (44,45) und andererseits (50) zwischen dem beweglichen (16,17) und dem einen feststehenden Objektivlinsensystem (44) angeordnet sind.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Übertragungseinrichtung aus einer Kurvenbahn (55) und einem an dieser anliegenden Nocken (62) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zoomeinrichtung (48) im Gewinde eines im optischen Gerät längs der optischen Achse (12)verschiebbar geführten Trägers (58) verstellbar ist, welcher den Nocken (62) trägt und mit diesem unter der Kraft wenigstens einer Feder (59) gegen die am Einstelltubus (17) des Objektivs (16,17) vorgesehene Kurvenbahn (65) gedruckt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichne t, daß die Zoomeinrichtung (48) mit einem Antriebsmotor (70) in Antriebsverbindung steht und durch diesen unabhängig von der Verstellung den Objektivs (16,17) längs der optischen Achse (12) verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Zoommotor (70) am Träger (50) befestigt ist und sein Antriebszahnrad (87) mit einem Zahnkranz (90) des Zoomlinsenhalters (56) in Wirkverbindung steht,

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Zoomlinsenhalter als Tubus (56) ausgebildet und mit einem Außengewinde versehen ist, welches im Innengewinde des Zoomträgers (58) verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zoomträger (58) toroidförrnig ausgebildet und mit seiner äußeren Zylinderaußenfläche im Gehäuse (10) des optischen Gerätes geführt ist.

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9. Vorrichtung nach Anspx-uch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Zylinderaußenfläche des Zoomträgers (58) als Führungsfläche für den Objektivtubus (17) dient und die innere Zylinderinnenwand das Verstellgewinde für den Zoomlinsenhalter (56) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (16,17) mit einem Antriebsmotor (24) in Antriebsverbindung steht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektivmotor (24) an die Ausgänge (3O,32) einer Steuerschaltung (34) zum selbsttätigen Fokussieren des optischen Gerätes angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Gerät eine Kamera, vorzugsweise eine Filmkamera ist.

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