DE2344566A1 - Fokussiereinrichtung - Google Patents

Description

DIPL.-ING. A. GRÜN ECKER DR.-ING. H. KINKELDEY D R.-1 N G. W. STOCKMAIR, Ae. E. <cauf i.^r of PATENTANWÄLTE

8000 MÖNCHEN 22 Maximiliansiruße 43 Telefon 2971 00/ 29 67 M Telegramme Monapat München Telex 05-23380

4-. September 1975

ρ 7003

BELL & HOWELL COKEAlTY 7IOO McCoxmick Road Chicago, Illinois 60645, USA.

Fokussiereinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine nach dem Prinzip der Triangulierung arbeitende Fokussiereinrichtung für ein optisches Instrument, welches ein fokussierbares Objektiv sowie ein Gehäuse aufweist, welches um eine vorbestimmte Achse verdrehbar ist, um die optische Achse des Instruments um einen V/inkel zu verschwenken, so daß sie die Hypotenuse eines Dreiecks bildet, mit einem im Gehäuse aufgehängten

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und zum Fokussieren des Objektivs "bewegbaren Pendelglied.

Bei einer Anordnung der genannten Art dient das Pendelglied zum Bestimmen der Entfernung nach dem Prinzip der Triangulierung und damit als Entfernungsgeber zum Fokussieren des Objektivs. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Kopplungsanordnung zwischen einem gegenüber einer Entfernungsskala bewegbaren Anzeigeglied und einem Fokussierglied des Objektivs zur Lieferung einer genauen Anzaige der eingestellten Entfernung nach dem Fokussieren des Objektivs.

Nach dem Prinzip der Triangulierung läßt sich die Länge einer Seite eines rechtwinkligen Dreiecks, beispielsweise der Abstand von einer Kamera zu einem Aufnahmegegenstand, ermitteln. Zu diesem Zweck muß entweder die Höhe der senkrechten Seite oder die Länge der Hypotenuse sowie neben dem rechten ein weiterer Winkel des Dreiecks bekannt sein. Für die Anwendung dieses Prinzips in einer Fokussiereinrichtung einer Kamera kann man als Höhe der senkrechten Seite des Dreiecks die Höhe eines durchschnittlich großen Erwachsenen über der Standfläche zugrunde legen. Die senkrechte Seite hat also in den meisten Fällen beim Gebrauch der Kamera im wesentlichen die gleiche Länge. Visiert nun der Benutzer den Fußpunkt eines Aufnahmegegenstandes mit einer im Sucher der Kamera vorhandenen Bezugsmarke an, so wird die Kamera um einen bestimmbaren Winkel verschwenkt. Der Benutzer visiert also einen Punkt an, an welchem eine durch den Aufnahme ge genstand verlaufende Senkrechte die Standfläche schneidet. Damit wird die optische Achse des Objektivs der Kamera in einem bestimmten Winkel zur senkrechten Seite des Dreiecks sowie zu seiner Grundlinie eingestellt, wodurch man die zur Berechnung der unbekannten Länge der Grundlinie benötigten Werte erhält.»

Die Erfindung geht aus von verschiedenen Anordnungen, welche eine mathematische Berechnung der Entfernung durch den Benutzer der Kamera erübrigen, was mittels einer Einrichtung zum halbautomatischen Fokussieren des Objektivs ei^zielbar ist.

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Eine Anordnung dieser Art ist in der US-PS 3 7^5 Anmelderin unter dem Titel " Lens Focussing Mechanism With Manual Control" beschrieben. Darin dient sum Bestimmen des Neigungswinkels der optischen. Achse ein unter dem Einfluß der Schwerkraft um eine quer zur optischen Achse verlaufende Achse schwingendes Pendelglied. Solange der Benutzer den Fußpunkt eines sehr vielt entfernten Aufnahmegegenstandes anvisiez't, verläuft die optische Achse praktisch waagerecht, also im wesentlichen parallel zur Standfläche des Benutzers und des Aufnahmegegenstandes. Dabei bleibt das Pendelglied senkrecht hängen, so daß es mit der praktisch waagerecht verlaufenden optischen Achse einen rechten Winkel bildet. Visiert der Benutzer jedoch den Fußpunkt eines Aufnahmegegenstandes in geringer Entfernung an, so wird das Kameragehäuse und die optische Achse gegenüber der waagerechten Grundlinie geneigt, wobei das Pendelglied unter dem Einfluß der Schwerkraft weiterhin senkrecht zu hängen bestrebt ist und dabei eine andere Winkelstellung gegenüber der optischen Achse einnimmt. Durch Abstimmung des Bewegungsbereichs des Pendelgliedes auf den Fokussierbereich des Objektivs läßt sich eine Fkussiereinrichtung zum Einstellen des Objektivs auf die jeweiligen Entfernungen ausbilden.

Bei bekannten nach dem Prinzip der Triangulierung arbeitenden Fokussiereinrichtung mit Pendelglied geschieht die Einstellung eines Anzeigers gegenüber einer Entfernungsskala unmittelbar in Abhängigkeit von der Stellung des Pendelgliedes. Dabei ist es jedoch möglich, daß die Stellung des Pendelgliedes aufgrund herstellungsbedingter Toleranzen nicht ausreichend genau mit der Entfernungseinstellung des Objektivs übereinstimmt, um ein sicheres Fokussieren desselben von Hand zu ermöglichen. Die einander addierenden Toleranzen zwischen Bezugsflächen des Objektivs, dem Pendelglied und dem Anzeigeteil können dazu führen, daß zwischen der Entfernungsanzeige und der tatsächlichen Einstellung des Objektivs beträchtliche Differenzen entstehen. Bei größeren Entfernungen ist der dadurch bedingte

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Einstellfehler unerheblich, wirkt sich jedoch bei kürzeren Entfernungen abträglich aus. Eine genaue Abstimmung und Einstellung der Entfernungsanzeige würde wegen der Anzahl der beteiligten Teile der Fokussiereinrichtung zu einer Verteuerung der Kamera führen. Der angeführte Mangel ließe sich indessen durch eine direkte Kopplung des Anzeigeteils mit dem Objektiv beheben.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anordnung für die genaue Anzeige der Entfernungseinstellung eines mittels einer halbautomatisch arbeitenden und/oder von Hand betätigbaren Fokussiereinrichtung einstellbaren Objektivs zu schaffen, welche die Stellung eines Pendelgliedes sowie die Fokussierstellung eines Objektivs in Form eines Einstellwerts auf eine Entfernungsskala überträgt.

Gemäß der Erfindung ist eine Fokussiereinrichtung der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch eine Entfernungsskala und durch ein in Abhängigkeit von der Einstellung des fokussierbaren Objektivs und unabhängig von der Stellung des Pendelgliedes einstellbares Anzeigeteil.

Bei der erfindungsgemäßen Fokussiereinrichtung hat das Pendelglied eine Kurvenfläche mit einer feinen Zahnung für den Eingriff einer entsprechenden Zahnung auf einer mit dem Fokussierglied des Objektivs verbundenen Rolle. Diese Anordnung dient zum Fokussieren des Objektivs und zum Feststellen desselben nach dem Fokussieren und ermöglicht ein Fokussieren von Hand mittels eines auswärts hervorstehenden Einstellknopfs. Die Erfindung gewährleistet eine genaue Nachführung des Anzeigeteils gegenüber der Entfernungsskala in Abhängigkeit von der über das Pendelglied bewirkten Einstellung des Objektivs.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, in welcher gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und in der

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Pig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Teil-Schrägansicht eines optischen Geräts mit der erfindungsgemäßen Fokussiereinrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht der Pokussiereinrichtung entsprechend einer Linie 2-2 in Pig. 3 und

Pig. 3 eine Ansicht der Pokussiereinrichtung im Schnitt entlang einer Linie 3-3 in Pig. 2 zeigt.

In der Zeichnung erkennt man einen Teil einer Kamera 10 mit einem Gehäuse 12. Dieses weist u.A. eine Seitenwand und eine Vorderwand 16 auf, aus welcher ein Objektiv 18 hervorsteht. Das Objektiv hat ein Torderglied 20, welches im wesentlichen konzentrisch in einem.eine optische Achse 24 umgebenden Tubus 22 sitzt. Der Tubus 22 enthält ferner ein in Richtung der optischen Achse 24 verschiebliches Pokussierglied 26 zum Fokussieren eines Abbilds eines entfernten Aufnahmegegenstandes in einer nicht gezeigten Filmebene innerhalb des Gehäuses. Im fokussierten Zustand fällt also die Brennebene des Objektivs, und" somit das Abbild des Gegenstandes, mit der Filmebene zusammen. Bei einer Änderung der Entfernung zwischen der Kamera und dem Gegenstand oder der Brennweite bzw. Fokuslänge des Objektivs liegt das scharfe Abbild in einer anderen als der Pilmebene. Das Objektiv muß sich also über einen bestimmten Bereich von Entfernungen zwischen der Kamera und dem Gegenstand einstellen lassen.

Die Seitenwand 14 des Gehäuses 12 trägt eine Fokussiereinrichtung 30 zum halbautomatischen Fokussieren des Objektivs 18. Die Fokussiereinrichtung enthält ein Pendelglied 36, welches zu frei schwingender Bewegung um eine an einer Grundplatte innerhalb des Kameragehäuses sitzende Welle freigebbar ist.

Im frei schwingenden Zustand ist das Pendelglied bestrebt, eine durch die Schwerkraft bestimmte hängende Stellung ein-

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zunehmen, in der es bei einer Neigung der optischen Achse 24 der Kamera, in welcher diese die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks bildet, einen bestimmten Winkel mit dieser bildet. Die senkrechte Seite des Dreiecks verläuft von der Kamera abwärts und schneidet die durch die Standfläche des Benutzers der Kamera und des Aufnähmegegenstandes gebildete waagerechte Grundseite desselben.

Für die Umwandlung der Winkelstellung des Pendelglieds 36 gegenüber der optischen Achse 24 in eine Entfernungsbestimmung hat das Pendelglied einen eine Kurvenfläche bildenden Rand 44. Bei einer Bewegung des Pendelgliedes aus einer vorgegebenen Stellung läßt sich aus dem unterschiedlichen Radialabstand zwisehen der Kurvenfläche 44 und der Welle 38 eine Entfernungsbestimmung ableiten. An einer Seite ist der Schwenkbereich des Pendelgliedes durch einen festen Anschlag 42 begrenzt, welcher der Stellung des Pendelglieds mit seiner Kurvenfläche 44 in der Einstellung auf "unendlich" entspricht. Der veränderliche Radius der Kurvenfläche ermöglicht von dieser Stellung an das Fokussieren des Objektivs bis zu den kürzesten Einstellentfernungen.

Die Kurvenfläche 44 des Pendelglieds 36 trägt eine feine Verzahnung 46-für-den-Eingriff einer entsprechenden Verzahnung 52 an einer Rolle 50· Durch den Eingriff der Verzahnungen an der Rolle und am Pendelglied ergibt sich eine formschlüssige Bewegungsübertragung zwischen den beiden Teilen, so daß eine gegenseitige Gleitverschiebung ausgeschlossen ist.

Zum Übertragen der Stellung des Pendelglieds 36 mit seiner Kurvenfläche 44 auf die Fokussierstellung des Objektivs 18 ist zwischen dem Pendelglied und einer Verstelleinrichtung 58 des Objektivs eine Schwenkplatte 54 angeordnet. Diese trägt einen Wellenzapfen 60, auf welchem die Rolle 50 drehbar gelagert ist. Die Schwenkplatte 54 ist ihrerseits schwenkbar auf einem an der Grundplatte 40 sitzenden Zapfen 62 angeordnet. Ein aus dem Gehäuse hervorstehendes

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Griffteil 64 der Schwenkplatte 5^ dient zum Verschwenken derselben mit der daran sitzenden Rolle 50 von Hand.

Auf dem der Rolle 50 gegenüber liegenden Ende trägt der Wellenzapfen 60 einen Haltering 61. Zwischen diesem und einer den Wellenzapfen 60 an der Rückseite der Rolle 50 umgebenden Buchse 63 ist eine elastische Bremsscheibe 62 eingesetzt, welche einen Zug auf den Wellenzapfen ausübt und damit ein unerwünschtes Verdrehen der Rolle 50 verhindert.

Ein an der Schwenkplatte 5^ hervorstehender Mitnehmer 66 wirkt mit der Verstelleinrichtung 58 des Objektivs zusammen. Diese enthält ein in einem Führungsschlitz 70 im Tubus 22 des Objektivs 18 verschiebliches Gleitstück 68, welches mit dem Einstellglied 26 verbunden ist und zwei in gegenseitigem Abstand hervorstehende Laschen 72, 74-aufweist, zwischen denen der Mitnehmer 66 der Schwenkplatte gehalten ist. Eine gleichzeitig als Anschlag wirksame Schraube 76 dient der Befestigung des Gleitstücks 64 am Einstellglied 26 sowie der Anlage einer Belastungseinrichtung in Form einer Biegefeder 78. Das andere Ende der Feder 78 stützt sich an einem an der Grundplatte 40 hervorstehenden Stift 80 ab.

Das Gleitstück 64 läßt sich mittels des Mitnehmers 66 der Schwenkplatte 54 in Axialrichtung des Objektivs verschieben, um damit das Einstellglied 26 in eine bestimmte Fokusstellung zu bringen. Bei Betätigung der Schwenkplatte 5^ zum Abheben der Rolle 50 vom Pendelglied 36 verschiebt der Mitnehmer 66 das Gleitstück 64 gegen die Belastung durch die Feder 78 und damit das Einstellglied in Richtung auf das eine Ende des Einstellbereichs des Objektivs. Bei Freigabe der Schwenkplatte 5^ führt die Feder 78 das Gleistück 64 und das Einstellglied "26 in Richtung auf das andere Ende des Einstellbereichs zurück. Die Größe dieser Rückführbewegung ist durch die Bewegungsfreiheit der Rolle 50 bis zu Aufsetzen auf die Kurven-

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fläche 44 des Pendelglied bestimmt.

Für die Umwandlung der Fokusstellung des Objektivs in eine vom Benutzer der Kamera ablesbare Anzeige ist ein Entfernungsanseiger 84 schwenkbar auf einer gegebenenfalls mit der Welle 38 des Pendelglieds 56 koaxialen Welle 86 angeordnet. Das Anzeigeteil 84 ist gegenüber einer Entfernungsskala 88 beweglich. Diese ist im dargestellten Beispiel an der Seite des Kameragehäuses sichtbar, sie kann jedoch auch durch den (nicht gezeigten) Sucher der Kamera hindurch ablesbar sein. An dem dem Anzeigeteil 84 zugewandten Ende trägt das Gleitstück 68 eine hervorstehende Zunge 90 zum Bewegen des Anzeigeteils. Die mit dem Gleitstück 68 einstückige Zunge 90 stößt an einem Vorsprung 92 des Anzeigeteils 84 an. Ein Belastungsteil in Form einer das Gleitstück mit dem Anzeigeteil verbindenden Zugfeder 96 hält das letztere in Anlage an der Zunge 90, so daß das Anzeigeteil 84 sicher mit dem Gleitstück gekoppelt ist. Beim Verstellen des Einstellglieds und des Gleitstücks in Abhängigkeit von der Stellung des Pendelgliedes erfolgt daher auch ein sicheres Einstellen des Anzeigeteils. Dieses erfolgt also nicht in Abhängigkeit von der Stellung des Pendelgliedes sondern in im wesentlichen direkter Abhängigkeit von der Stellung des Einstellgliedes. Die Anzeige gibt also die genaue Einstellung des Objektivs wieder und nicht, wie bei der bekannten Anordnung, in der das Anzeigeteil mit dem Pendelglied verbunden ist, die Stellung des letzteren.

Wie man insbesondere in Fig. 3 erkennt, hat die Fokussiereinrichtung einen von Hand betätigbaren Einstellknopf 100 außerhalb des Gehäuses. Dieser ist in einer Lagerbuchse in der Seitenwand des Gehäuses gelagert Der Einstellknopf ist über ein gelenkig darin eingesetztes, die Buchse 102 durchsetzendes Verbindungsglied 104 bewegungsübertragend mit der Rolle 50 verbunden.

Für die halbautomatische Betätigung der Fokussiereinrichtung 30 wird zunächst die Schwenkplatte 54 mittels des

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Griffteils 64 um den Zapfen 62 verschwenkt, wobei der Mitnehmer 66 das Einstellglied 26 des Objektivs 18 in seine Stellung für kürzeste Entfernung verschiebt. Durch das Verschwenken der Platte 54 hebt die Rolle 50 von der Verzannung 46 des Pendelgliedes 36 ab, so daß dieses freigegeben wird und unter dem Einfluß der Schwerkraft um die Welle 38 schwingen kann. Bei der Bewegung des Pendelglieds in seine von der Lage der Kamera abhängige Ruhestellung verstellt sich die ansteigende Kurvenfläche 44 gegenüber der Rolle 50, welche nach Freigabe des Griffteils 64 wieder auf dieser aufsetzt. Dabei kommt dann die Verzahnung der Rolle 50 mit der der Kurvenfläche in Eingriff, um das. Pendelglied in der neu gefundenen Stellung festzuhalten. Gleichzeitig damit verschiebt der Mitnehmer 66 das Einstellglied 26 über das Gleitstück 68 in die entsprechende Entfernungseinstellung, wobei das Anzeigeteil 84 ebenfalls gegenüber der Skala 88 eingestellt wird. Die Kamera kann nun in Betrieb genommen werden, bis eine erneute Einstellung der Entfernung notwendig wird, Vielehe in vorstehend beschriebene!» Weise halbautomatisch oder auch von Hand ausgeführt werden kann.

Zum Fokussieren von Hand wird der Einstellknopf 100 verdreht, um damit das Pendelglied 36 über die Rolle 50 zu verschwenken. Dabei läuft die Rolle 50 mit ihrer Verzahnung an der Kurvenfläche 44 entlang, wodurch die Schwenkplatte um den Zapfen 62 herum verschwenkt wird. Dies bewirkt wiederum das Verschieben des Gleitstücks 68 und des Einstellglieds 26 des Objektivs 18 mittels des Mitnehmers 66 sowie das Verstellen des Entfernungsanzeigers 84 gegenüber der Skala

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1/ Nach dem Prinzip der Triangulierung arbeitende Fokussiereinrichtung für ein optisches Instrument, \\^relches ein fokussierbares Objektiv, sowie ein Gehäuse aufweist, welches um eine vorbestimmte Achse verdrehbar ist, um die optische Achse des Instruments um einen Winkel zu schwenken, so daß sie die Hypotenuse eines Dreiecks bildet, mit einem im Gehäuse aufgehängten und zum Fokussieren des Objektivs bewegbaren Pendelglied, gekennzeichnet durch eine Entfernungsskala (88) und durch ein in Abhängigkeit von der Einstellung des fokussierbaren Objektivs (18) und unabhängig von der Stellung des Pendelgliedes (36) einstellbares Anzeigeteil (84).

   2«. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (90, 92, 96) für eine bewegungsübertragende Verbindung zwischen dem Objektiv (18) und dem Anzeigeteil (84) zum Einstellen des letzteren in Abhängigkeit von der Fokuseinstellung des Objektivs.

   3. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegungsübertragenden Verbindungseinrichtungen ein an dem Anzeigeteil (84) angreifendes Teil (90) und ein das Anzeigeteil in Anlage an diesem belastendes Teil (96) aufweisen.

   4. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeteil (84) durch eine Zugfeder (96) in Anlage an den daran angreifenden Teil (90) belastet ist.

   5. Fokussiereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeteil (84) gegenüber der Entfernungsskala (88) bewegbar ist, sowie ferner durch mit dem Anzeigeteil zusammenwirkende, zwangsweise mit dem Objektiv (18, 20, 26) bewegbare Einrichtungen (68, 90) zum Bewegen des Anzeige-

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   teils beim Verstellen des Objektivs über einen dem Bewegungsbereich des Pendelgliedes (36) entsprechenden Einstellbereich.

   6. Fokussiereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch mit dem Pendelglied (36) zusammenwirkende Einrichtungen (50, 54, 66) zum Bewegen des Objektivs (18, 20, 26) in eine von der jeweiligen Stellung des Pendelgliedes abhängige Fokussierstellung, durch ein getrennt von dem Objektiv angeordnetes und gegenüber der Entfernungsskala (88) bewegliches Anzeigeteil (84-) und durch eine das Anzeigeteil bewegungsübertragend mit dem Objektiv verbindende Anordnung (68, 90, 92, 96) zum Verstellen des Anzeigeteils in Abhängigkeit von der Stellung des Objektivs beim Einstellen des letzteren in Abhängigkeit von der Lage des Pendelgliedes.

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