DE3049322A1 - Kamera mit automatischer fokussiereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kamera mit einer selbsttätig arbeitenden bzw. automatischen Fokussiereinrichtung und insbesondere auf eine Filmkamera oder eine Fernsehkamera, die mit einem optischen Entfernungsmeßsystem zum automatischen Fokussieren unabhängig von der Bildaufnahmelinse bzw. vom

25 Objektiv versehen ist.

Kameras mit automatischer Fokussierfunktion, insbesondere Filmkameras mit dieser Funktion, sind in den vergangenen Jahren auf den Markt gebracht worden. Diese Kameras haben jedoch sämtlich deutlich größere Abmessungen als die herkömmlichen Kameras. Wie allgemein bekannt ist, basiert das automatische Fokussierverfahren, das bei den gegenwärtig im Handel befindlichen Filmkameras mit automatischer Fokussiereinrichtung verwendet wird, auf dem gleichen Arbeitsprinzip wie beim herkömmlichen Doppelbildentfernungsmesser, wobei mit

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zwei einfallenden Strahlen gearbeitet wird, die über zwei Spiegel, von denen der eine bewegbar ist, zu lichtempfindlichen Sensorelementen geleitet werden, und wobei ein Fokussierungssignal in Abhängigkeit von der Zeit erzeugt wird, die benötigt wird, um die zwei Bilder zur Deckung zu bringen, und die dem Abstand zum Objekt entspricht, zum Steuern eines Schalters, der im Zusammenhang mit der Verschiebung der Fokussierungslinse im Bildaufnahmesystem zu betätigen ist. Eine solche automatisch fokussierende Kamera erfordert daher zusätzlich zu den Mechanismen der herkömmlichen Kamera eine automatische Fokusfeststellungseinheit, die aus einem automatischen optischen Fokussierungssystem und Fotodetektorelementen besteht, einen Motor zum Antrieb des Spiegels im optischen Entfernungsmeßsystem, einen Antriebsmechanismus für die Fokussierungslinse des Objektivs, einen Antriebsmotor dafür, einen Mechanismus zum Feststellen des Ausmaßes der Verschiebung der Fokussierungslinse, elektrische Schaltungen zum Steuern der automatischen Steuerung usw.. Das Hinzufügen dieser Elemente und Einrichtungen führt zwangsläufig zu einer Vergrößerung der Abmessungen und verschlechtert dadurch die Handhabbarkeit solcher automatisch fokussierenden Filmkameras .

Bei einem anderen Verfahren sind der Entfernungsmeßmechanismus und die Fokussierungslinse mechanisch getrennt, jedoch verbunden und gesteuert durch Vergleich elektrischer Signale, wie dies in der US-Patentanmeldung Nr. 944 974 vom 22. September 1978 und der US-Patentanmeldung"Nr. 121 69 0 vom 15. Februar 1980 beschrieben ist. Aufgrund des Fehlens einer mechanischen Verbindung zwischen dem Entfernungsmeßmechanismus und der Fokussierungslinse hat dieses Verfahren'den Vorteil, daß es eine unabhängige Einstellung ermöglicht und größere Freiheit bei der Auslegung mit sich bringt. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine Signalerzeugungseinrichtung zum Anzeigen des Einstellabstandes, d.h. des Abstandes, auf

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den die Fokussierungslinse eingestellt ist. Zu diesem Zweck wird in der Regel ein Potentiometer als Meßwandler benutzt, das mit der Drehung der Fokussierungslinse gekoppelt ist. Unter Berücksichtigung der Genauigkeit, der Kosten und des erforderlichen Raumes kann diese Lösung jedoch nicht als ideal angesehen werden.

Eine weitere Lösung liegt in der Verwendung einer digitalen Schalttafel, die eine gedruckte Schaltungsplatte mit Code-Markierungen aufweist, die der Anzahl der erforderlichen Schritte entsprechen, die zur Widergabe des Einstellabstandes des Objektivs mit gewünschter Genauigkeit von Unendlich bis zum nächsten Einstellabstand benötigt werden. In Kombination damit kommt eine Schleifbürste zur Anwendung, die über die Code-Markierungen entsprechend der Verschiebung der Fokussierungslinse gleiten kann. Dieses Vorgehen wird in Anbetracht der erreichbaren Genauigkeit und der Kosten für das zweckmäßigste für normale Filmkameras gehalten. Bei einer solchen digitalen Schalttafel hängt die Anzahl der Schritte, in die der Einstellabstand zwischen Unendlich und dem nächsten Einstellabstand unterteilt ist, von der vom Objektiv verlangten Genauigkeit ab. Beispielsweise wird ein 5-bit-Code-Muster für eine Unterteilung des Einstellabstandes auf 32 Schritte benötigt.

In der Regel,wird ein solcher digitaler Schalter vorzugsweise als kreisförmiger Meßwandler bzw. Codierer ausgebildet, der nahe dem Objektiv angeordnet ist. Bei einer Filmkamera oder einer Fernsehkamera ist jedoch.ein Linsentubusdurchmesser, der größer als die Breite des Kamerakörpers ist, unter praktischen Gesichtspunkten und unter ästhetischen Gesichtspunkten nicht wünschenswert. Aus diesem Grunde ist es schwierig, einen flachen digitalen Schalter iahe dem Objektiv anzuordnen. Es wäre zwar auch möglich, eine rohrförmige gedruckte Schaltungsplatte mit einem solchen Code-Muster um

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den Linsentubus herum anzuordnen. Die Herstellung eines billigen Code-Musters mit ausreichender Glattheit der Oberfläche und ausreichendem Abriebwiderstand ist jedoch bisher noch nicht gelungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatisch fokussierende Kamera zu schaffen, bei der die Fokussierungslinse automatisch mittels eines Ausgangssignals einer Entfernungsmeßvorrichtung zum Feststellen des Abstandes von einem Objekt sowie mittels eines Einstellabstandssignals der Fokussierungslinse fokussiert wird, wobei die Entfernungsmeßvorrichtung, der digitale Schalter, der zur Erzeugung des Einstellabstandssignals benutzt wird, der Antriebsmechanismus für die Fokussierungslinse usw. so angeordnet sind, daß sich Kameraabmessungen ergeben, die sich nicht wesentlich von denen einer herkömmlichen Kamera ohne diese automatische Fokussierfunktion unterscheiden, wobei jedoch befriedigende Leistung und Handhabbarkeit der Kamera erhalten bleiben sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Kamera gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Vorderansicht einer gemäß der Erfindung

ausgebildeten Kamera/ 30

Figur 2 eine Seitenansicht der Kamera;

Figur 3 eine perspektivische Darstellung, die die automatische Fokussiereinrichtung der Kamera zeigt;

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Figur 4 eine Schnittdarstellung der Fokussierein-

richtung; und

Figuren 5 Darstellungen einer weiteren Ausführungs-^1S form der erfindungsgemäßen Fokussierein-

richtung in perspektivischer Ansicht im zerlegten Zustand im Längsschnitt bzw. im. Querschnitt.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Kamerakörper 1, einen Linsentubus 2 für eine Fokussierungslinse 3, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel die Bildaufnahmelinse und somit das Objektiv ist, so daß der Linsentubus auch als Objektivtubus bezeichnet werden kann, einen Gehätaseabschnitt 4 für eine selbsttätig arbeitende bzw. automatische Fokussiereinrichtung, der durch die Schraffierung angedeutet ist und sich im vorderen Bereich des Kamerakörpers oberhalb des Linsentubus befindet, sowie Fenster 4a und 4b für eine Entfernungsmeßvorrichtung.

Figur 3 zeigt perspektivisch den Linsentubus sowie die automatische Fokussiereinrichtung gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung. Es sind eine Grundplatte 14, die am Kamerakörper 1 befestigt ist und dazu dient, die automatische Fokussiereinrichtung zu tragen, sowie die Entfernungsmeßvorrichtung 15 dargestellt, die zur Fokussiereinrichtung gehört und an der Grundplatte 14 befestigt ist.

Die Entfernungsmeßvorrichtung 15 umfaßt zwei Spiegel oder Prismen, die zwei Bilder zu lichtempfindlichen Sensorelementen leiten, ein optisches Entfernungsmeßsystem, das aus zwei Abbildungslinsen besteht, und die lichtempfindlichen Sensorelemente, die aus Liniensensoren bestehen, wie sie ladungsgekoppelte Vorrichtungen darstellen. Die Sensorelemente sind so ausgebildet, daß sie ein elektrisches Ausgangssignal

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erzeugen, das den Abstand der zwei Bilder auf den Sensorelementen wiedergibt und dem Abstand zum Objekt entspricht, ohne daß die Spiegel bewegt zu werden brauchen, so daß die Entfernungsmeßvorrichtung 15 mit Ausnahme der elektrischen Eingangs- und Ausgangssignale vollständig unabhängig von Verbindungen mit anderen Einheiten ist. Auf der Außenseite der Entfernungsmeßvorrichtung befindet sich ein Einstellelement 22' zum Einstellen des nicht dargestellten optischen Entfernungsmeßsystems der Entfernungsmeßvorrichtung. Ein Motor 16 zum Antreiben des Linsentubus 2 ist mit einem Schneckenritzel 17 versehen, das mit erneut Schneckenrad 18 kämmt, das drehbar auf einer Achse 19 gelagert ist und dazu dient, die Drehung des Motors über eine Reibungsfeder 20, die ebenfalls auf der Achse sitzt, zu einem Ritzel 5 zu übertragen. Am hinteren Ende des Linsentubus 2 befindet sich ein Zahnrad 2', das mit dem Ritzel kämmt, damit der Linsentubus 2 vom Motor 16 gedreht werden kann und dadurch wiederum der Linsentubus 2 mittels eines nicht dargestellten Gewinderinges zum Fokussieren in Axialrichtung verschoben werden kann.

Seitlich neben der Grundplatte 14 ist eine seitliche Grundplatte 21 vorgesehen, die dazu dient, eine gedruckte Schaltungsplatte 22 mit einem digitalen Code-Muster zu tragen. Ein mit dem Ritzel 5 kämmendes Kronenrad 23 ist mittels einer Welle 23' und eines in der Grundplatte 21 angeordneten Lagers drehbar gelagert. Auf der Stirnseite der Welle 23' ist mit Hilfe von Schrauben eine drehbare Scheibe 24 befestigt, die auf ihrer Innenseite eine kammartige Schleifbürste 25 aufweist, die mit mehreren Kontakten versehen ist, die in gleitender Berührung mit dem digitalen Code-Muster der gedruckten Schaltungsplatte 22 gehalten werden, damit Signale erzeugt werden, die aufgrund der Drehung des Kronenrades 23 der Fokusεierungsstellung der Fokussierungslinse entsprechen. Die drehbare Scheibe ist am Kronenrad mit Hilfe von Langlöehern 24' befestigt, damit die Relativstellung zwischen dem

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digitalen Code-Muster und der Schleifbürste eingestellt werden kann.

In Figur 3 ist die drehbare Scheibe 24 teilweise weggebrochen dargestellt, damit die Schleifbürste 25 erkennbar ist. Eine Schaltungsplatte 26 dient als Träger einer integrierten Steuerschaltung 27 zum automatischen. Fokussieren sowie anderer elektrischer Komponenten, die aus Gründen der Einfachheit in Figur 3 weggelassen sind. Die Schaltungsplatte 26 ist mit einem Loch 26' versehen, das dem Ort des Einstellelementes der darunter angeordneten Entfernungsmeßvorrichtung 15 entspricht, so daß diese durch die Scha]tungsplatte 26 hindurch eingestellt werden kann, selbst wenn dii- Schaltungsplatte so ausgebildet ist, daß sie die Entfernungsmeßvorrichtung 15 bedeckt, wie dies in Figur 3 gezeigt ist.

Figur 4 zeigt einen Teil der automatischen Fokussiereinrichtung gemäß Figur 3 bei Betrachtung von der Vorderseite der Filmkamera, wobei ein Kameragehäuse 28 und eine Motorgrundplatte 29 erkennbar sind, die an der Grundplatte 14 befestigt ist und den Motor 16 trägt. In einen umgebogenen Schenkel 14b der Grundplatte 14 ist eine Stellschraube 30 geschraubt, die mit einem Anschlag 31 aus Kunststoff versehen ist und so eingestellt wird, daß sie eine axiale Ver-Schiebung der Welle des Motors 16 verhindert. Eine Mutter 32 dient zum Sichern der Stellschraube 30, nachdem diese eingestellt worden ist.

Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, wird die Drehung des Motors 16 über das Schneckenritzel 17, das Schneckenrad 18, die Reibungsfeder 20 und das Ritzel 5 zum äußeren Zahnrad 2¹ des Linsentubus übertragen. Das Ritzel 5 kämmt auch mit dem Kronenrad 23, so daß der Linsentubus 2 der Fokussierungslinse und die digitale Schalttafel, die aus den Bauteilen 22, 24 und 25 besteht, in einem bestimmten Drehstellungsverhältnis

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zueinander gehalten werden. Wenn der Linsentubus 2 außen von Hand betätigt wird, bilden die mit dem äußeren Zahnrad 2' kämmenden Zahnräder und Ritzel einen Widerstand gegen die manuelle Drehung des Linsentubus, wobei jedoch die manuelle Drehung durch geeignete Einstellung der Reibungsfeder 20 in der Weise erleichtert werden kann, daß sich das Ritzel 5 allein drehen kann. Wie bereits vorstehend erläutert wurde, ermöglicht die Anordnung des Motors 16 derart, daß seine Welle senkrecht zu dem mit dem äußeren Zahnrad 2' kämmenden Zahnrad sowie senkrecht zur Seitenfläche der Kamera verläuft, daß der Untersetzungsmechanismus, der Reibungsmechanismus und der Übertragungsmechanismus zur digitalen Schalttafel in einem sehr kleinen Raum eingebaut werden können. Ferner ist aus Figur 4 leicht erkennbar, daß die manuelle Drehung des Linsentubus 2 über das Ritzel 5 und das Schneckenrad 18 zu einer axialen Kraft auf das Schneckenritzel 17 führt und aufgrund des normalerweise im Motor 16 vorhandenen axialen Spiels eine axiale Verschiebung des Schneckenritzels 17 verursachen würde, so daß der Benutzer am Linsentubus ein gewisses Spiel fühlen würde; erfindungsgemäß ist es jedoch möglich, das axiale Spiel im Motor zu beseitigen, indem die Stellschraube 30 in einer Stellung nahe der Welle des Motors fixiert wird.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem Elemente mit gleicher Funktion wie beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit gleichem Bezugszeichen bezeichnet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 5 bis 7 wird eine Gummilinse mittels eines Führungsringes in einem feststehenden Linsentubus bewegt, damit keine bewegbaren Teile auf dessen Außenseite vorhanden sind, wobei die automatische Fokussiereinrichtung direkt auf dem feststehenden Linsentubus angebracht ist.

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Wie Figur 6 zeigt, ist ein feststehender Linsentubus 36, der aus verstärktem Kunststoffmaterial, beispielsweise glasfaserverstärktem Polycarbonat, besteht, einstückig mit einem Flansch 36a an seinem hinteren Ende ausgebildet. Der Linsentubus 36 ist mit Hilfe von Schrauben an einer Objektivgrundplatte 35 befestigt, die am Kamerakörper 1 angebracht ist. Einstückig am Linsentubus ist ein Gehäuseteil 36b angeformt, das mit Gewindelöchern 36e und Paßstiften 36d zum Befestigen der Grundplatte 14 der automatischen Fokussiereinrichtung versehen ist.

In den Linsentubus 36 ist drehbar ein Führungsring 37 eingesetzt, der mit Führungsrillen versehen ist, in die Stifte von Linsenfassungen 38 bzw. 39 eingesetzt sind, die die bewegbaren Elemente 7 bzw. 8 der Gummilinse tragen, so da3 eine Drehung des Führungsringes 37 mittels eines Brennweitenstellhebels 40 zu einer Verschiebung der bewegbaren Elemente führt, wobei die Verschiebung in durch die Führungsrillen bestimmter Beziehung so erfolgt, daß dadurch die Brennweite versteilt wird. Ferner sind Führungsstangen 41 für die Linsenfassungen 38 und 39 sowie ein Schlitz 36c im Linsentubus 36 für den Brennweiten-Stellhebel 40 vorgesehen.

Am vorderen Ende des Linsentubus 36 befindet sich ein Gewindering 42 mit Innengewinde, in den der Linsentubus der Fokussierungslinse 3 drehbar eingeschraubt ist, so daß die Fokussierungslinse 3 zum Fokussieren in'Axialrichtung mittels des Gewinderinges verschoben wird, wenn der Linsentubus 2 gedreht wird. . .

Wie Figur 5 zeigt, ist die Grundplatte 14 auf die Oberseite des Gehäuses am feststehenden Linsentubus geschraubt, wobei die Ausrichtung durch mit den Paßstiften 36d in Eingriff tretende Passlöcher 14c errolgt und zur Befestigung mehrere Befestigungslöcher 14d dienen.

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Die Motorgrundplatte 29 ist mit Hilfe von Schrauben an senkrecht nach oben stehenden Abschnitten der Grundplatte befestigt und trägt den Motor 16, das Schneckenritzel 17, das Schneckenrad 18, das Ritzel 5 sowie die seitliche Grundplatte 21 über Abstandshalter 13. Die seitliche Grundplatte trägt die gedruckte Schaltungsplatte 22, das Kronenrad 23 und die drehbare Scheibe 24 mit der Schleifbürste 25 zum Erzeugen der Einstellabstandssignale. Die Entfernungsmeßvorrichtung 15 ist mit Hilfe von Schrauben direkt an einem vorderen Abschnitt 14a der Grundplatte 14 befestigt, wogegen die Schaltungsplatte 26 an der Grundplatte 14 mittels mehrerer Stützen 12 so befestigt ist, daß sie sich im wesentlichen auf gleicher Höhe wie die oberen Teile der übrigen Kamera befindet, so daß die gesamte automatische Fokussiereinrichtung im schraffierten Gehäuseabschnitt 4 gemäß den Figuren 1 und 2 untergebracht werden kann.

Bei der Erfindung handelt es sich somit um eine Filmkamera oder Fernsehkamera, die mit einer automatischen Fokussiereinrichtung versehen ist und sich dadurch auszeichnet, daß die automatische Fokussiereinrichtung oberhalb des Objektivs auf der Vorderseite der Kamera angeordnet ist und daß ein digitaler Schalter zur Erzeugung der Einstellabstandssignale der Fokussierungslinse seitlich an' bzw. in der Kamera angebracht ist.

Bei der erfindungsgemäßon Kamera mit automatischer Fokussiereinrichtung wird die Fokussierungslinse mittels des Ausgangssignals einer Entfernungsmeßvorrichtung und des Einstellab-Standssignals der Fokussierungslinse gesteuert, wobei der digitale Schalter, der aus der gedruckten Schaltungsplatte mit dem digitalen Code-Muster und der drehbaren Scheibe besteht, die die Schleifbürste aufweist, die in gleitender Berührung mit dem Code-Muster steht, und der das Einstellab-Standssignal liefert, so angeordnet ist, daß die drehbare

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Scheibe um eine zur seitlichen Oberfläche des Kamerakörpers senkrechte Achse drehbar ist und vom Antriebsmotor der Fokussierungslinse in Abhängigkeit von der Verschiebung der.'Fokussierungslinse gedreht wird. Auf diese Weise sind die Entfernung smeßvorrichtung, der dahinter angeordnete Motor und der digitale Schalter als selbständige, automatische Fokussiereinrichtung ausgebildet, die oberhalb des Linsentubus auf der Vorderseite des Kamerakörpers angeordnet werden kann, ohne daß die Kameraabmessungen nennenswert vergrößert werden.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Kamera mit einer automatischen Fokussiereinrichtung, die eine Entfernungsmeßvorrichtung, die den Abstand von der Kamera zu einem Objekt feststellen und ein diesem Abstand entsprechendes Signal erzeugen kann, eine Signalerzeugungseinrichtung, die ein dem eingestellten Einstellabstand der Fokussierungslinse entsprechendes Signal liefert, und Mittel zum Antreiben der Fokussierungslinse in Abhängigkeit von den zwei Signalen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Schalter (22, 24, 25) als Signaierzeu-5 gungseinrichtung des Einstellabstandssignals der Fokussierungslinse (3) vorgesehen ist und daß der Schalter aus einer gedruckten Schaltungsplatte (22), die parallel zur seitlichen Fläche der Kamera angeordnet ist und mit einem digitalen Code-Muster versehen ist, sowie einer drehbaren Schei-

3'· be (24) aufgebaut ist, die eine Schleifbürste (25) aufweist, die in Gleitberührung mit dem Code-Muster gehalten wird.

2. Kamera nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß der Linsentubus (2) der Fokussierungslinse (3) mittels

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einer Gewindevorrichtung in Axialrichtung verlagerbar ist, wenn er gedreht wird, daß auf der Außenseite des Linsentubus ein Zahnrad (2') vorgesehen ist und daß die drehbare Scheibe (24) mit einem Kronenrad (23) verbunden ist, das drehbar an einer Grundplatte (21) gelagert ist, und in Abhängigkeit von der Drehung der Fokussierungslinse über das Kronenrad (23) und das Zahnrad (2') am Linsentubus gedreht wird.

3. Kamera nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv mit einem feststehenden Linsentubus (3 6) versehen ist und daß die automatische Fokussiereinrichtung als integrale Einheit am feststehenden Linsentubus angebracht ist.

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