DE10227862A1

DE10227862A1 - Steuerungssystem eines Objektivs mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras

Info

Publication number: DE10227862A1
Application number: DE10227862A
Authority: DE
Inventors: Oshima Shigeru
Original assignee: Arc Design Inc
Current assignee: Arc Design Inc
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2003-01-16
Also published as: US6453123B1; GB0215017D0; GB2377032A; TW556038B

Abstract

Ein System zur Verwendung in einer digitalen Photokamera, um die Veränderung der Brennweite des Objektivs mit veränderlicher Brennweite zu steuern, welches programmierte Daten verwendet, welche in einer Mikrosteuerungseinheit (MCU) geschrieben sind, anstatt Nocken, die gewöhnlich verwendet werden, um die Veränderung der Brennweite des Objektivs mit veränderlicher Brennweite von digitalen Photokameras mechanisch zu kontrollieren, und um die selbsttätige Fokussierung des Objektivs mit veränderlicher Brennweite zu steuern mit demselben Mechanismus, welcher zur Steuerung der Veränderung der Brennweite verändert wird durch Empfang von elektronischen Signalen (Pulsen) von der MCU oder dem elektronisch gesteuerten Abstandsmesssystem der digitalen Photokamera.

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

die Erfindung bezieht sich auf das System zur Steuerung der Verstellung der Brennweite des Objektivs für digitale Photokameras, welches elektronische Signale (Pulse) von einer Mikrosteuerungseinheit (MCU) erhält, in welcher das Programm der Bewegung des Objektivs mit veränderlicher Brennweite basierend auf den Objektivkonstruktionsdaten geschrieben ist, und außerdem zur automatischen Steuerung der Fokussierung des Objektivs mit veränderlicher Brennweite unter Verwendung gerade des Mechanismus, welcher die Veränderung der Brennweite des Objektivs antreibt bei Empfang von elektronischen Signalen (Pulsen) von der MCU oder dem elektronisch kontrollierten Abstandsmesssystem der digitalen Photokamera.

2. Hintergrund Technik

Im Fall von digitalen Photokameras ist es bei Objektiven mit veränderlicher Brennweite üblich, dass sich das vordere (vorderste) Linsenelement oder die erste Gruppe an Linsen, die an der vordersten Position der Objektivbaugruppe mit veränderlicher Brennweite befestigt ist, nicht bewegt. Und die zweite Gruppe und die dritte Gruppe der Linsen bewegen sich gleichzeitig, um zu erreichen, dass das gesamte Objektiv als ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite arbeitet. Die Bewegungen der zweiten und dritten Gruppen an Linsen verändern die Brennweite in durchgehender Folge, so dass sie als Objektiv mit veränderlicher Brennweite arbeiten. Von der Weitwinkeleinstellung (kürzeste Brennweite des Objektivs) bis zur Teleobjektiveinstellung (längste Brennweite des Objektivs) müssen die zwei Gruppen an Linsen korrespondierend zueinander bewegt werden. Von einer Brennweitenposition zur einer anderen Brennweitenposition werden die Bewegungshübe der zwei Gruppen an Linsen durch die Konstruktion des Objektivs bestimmt. Gewöhnlich werden die Bewegungshübe dieser zwei Gruppen an Linsen mechanisch durch Nocken gesteuert, welche in den meisten Fällen Nutnocken sind.

Fig. 1 zeigt eine typische Konstruktion eines Objektivs mit veränderlicher Brennweite mit einem 2X (zweimal) Vergrößerungsverhältnis für digitale Photokameras. Wie dort gezeigt, ist die erste Gruppe an Linsen (1) an der vorderen (vordersten) Position befestigt und bewegt sich nicht. Die zweite Gruppe an Linsen (2) und die dritte Gruppe an Linsen (3) bewegt sich nach hinten und nach vorne in Übereinstimmung mit der Veränderung der Brennweite, und die Linsen (4, 5) zeigen die Bewegungen (Bahnen) dieser zwei Gruppen. Die gerade Linie (4) zeigt die Bewegung (Bahn) der zweiten Gruppe an Linsen (2), und die gebogene Linie (5) zeigt die Bewegung (Bahn) der dritten Gruppe an Linsen (3). Jede Gruppe bewegt sich gleichzeitig korrespondierend zueinander, wobei sie den vorherbestimmten Bahnen von einem Brennweitenpunkt zu einem anderen folgen. In Fig. 1 sind fünf Brennweitenpunkte gezeigt als Beispiele für Zoom-Positionen. Die Position #1 zeigt die Positionen der zwei Gruppen an Linsen bei einer Brennweite von 11,0 mm (die längste, die Teleobjektiv-Position), #2 bei einer Brennweite von 9,615 mm, #3 bei einer Brennweite von 8,319 mm, #4 bei einer Brennweite von 6,913 mm und #5 bei einer Brennweite von 5,505 mm (die kürzeste, die Weitwinkel-Position).

Um zu erreichen, dass die zwei Gruppen an Linsen in effektiver Weise korrespondierende Bewegungen ausführen, wird gewöhnlich ein Mechanismus mit Nutnocken verwendet. Fig. 2 und Fig. 2-a zeigen das konventionelle und mechanische Steuerungssystem von Objektiven mit veränderlicher Brennweite, welches sechs Nutnocken aufweist. Eine Gruppe der Linsen wird gesteuert durch drei Nutnocken derselben Kurve und Dimensionen als eine Reihe, die am Rand der äußersten Linsenröhre (eine Röhre zum Halten der ganzen Linsenbaugruppe) vorgesehen ist, und eine weitere Reihe von drei Nutnocken derselben Kurve und Dimensionen, die am selben Rand der Linsenröhre vorgesehen ist, steuert die andere Gruppe der Linsen.

Die erste Reihe der Nutnocken (6), die an der äußersten Linsenröhre (7) vorgesehen ist, steuert die zweite Gruppe der Linsen (2), und die zweite Reihe der Nutnocken (8), die an der äußersten Linsenröhre (7) vorgesehen ist, steuert die dritte Gruppe der Linsen (3). An der unteren Fassung der äußersten Linsenröhre (7) sind Zahnradzähne (9) vorgesehen, welche im Eingriff stehen mit den Antriebszahnrädern (10) des Schrittmotors (11). Wenn der Zoom-Schalter betätigt wird, beginnt der Schrittmotor (11) sich zu drehen, und dann beginnt die äußerste Linsenröhre (7) sich zu drehen. Während die äußerste Linsenröhre (7) sich dreht, bewegen sich ebenfalls die Nutnocken (6, 8), und die zwei Gruppen der Linsen (2, 3) bewegen sich ebenfalls nach hinten und nach vorne (nach oben und nach unten) durch die Bewegungen der Nadeln (12), welche an der Linsenröhre jeder Linsengruppe befestigt sind und in den Schlitzen der Nutnocken eingeführt sind, welche sich entsprechend der Kurven der Nutnocken (6, 8) bewegen. Die Kurven der Nutnocken (6, 8) sollen akkurat konstruiert sein in Übereinstimmung mit den Konstruktionsdaten des Objektivs mit veränderlicher Brennweite, nämlich in Übereinstimmung mit den Bahnen wie den in Fig. 1 gezeigten Bahnen (4, 5). Die Richtung der Linsenbewegung (nach hinten oder nach vorne) wird bestimmt durch die Richtung der Drehung des Schrittmotors. Bei dieser Art an mechanischer Steuerung der Veränderung der Objektivbrennweite ist die Genauigkeit der Nutnocken in hohem Maße erforderlich, und es ist sehr schwer, Linsenröhren herzustellen mit solch akkuraten Nutnocken, und folglich sind die Kosten von solch akkuraten Teilen und Komponenten ziemlich hoch. Die Zusammensetzung und Justierung des Objektivs mit solch einem Steuerungsmechanismus ist ebenfalls ziemlich schwer.

Um das Objektiv automatisch zu fokussieren, das sogenannte Auto-Fokussieren, ist es weiter gewöhnlich notwendig, die Position von einer der Linsengruppen zu justieren ohne Berücksichtigung des Mechanismus zur Veränderung der Brennweite des Objektivs. Beim Empfang von Signalen vom Auto-Fokussierungs- System der MCU oder des elektronischen Abstandsmesssystems der digitalen Photokamera muss sich eine der Linsengruppen sehr nuanciert nach hinten und nach vorne bewegen. Im Falle des vorher beschriebenen mechanischen Systems zur Veränderung der Objektivbrennweite des Nockentyps ist dies jedoch physikalisch unmöglich, da alle bewegenden Linsengruppen verbunden sind mit dem Nockenmechanismus zur Verstellung der Objektivbrennweite. Wenn sich eine der Linsengruppen zu bewegen beginnt, beginnen andere Linsengruppen, sich ebenfalls zu bewegen, und es ist unmöglich für eine der Gruppen sich alleine zu bewegen separat von dem System zur Veränderung der Objektivbrennweite. Im Fall von mechanischen Nockensystemen zur Veränderung der Objektivbrennweite von digitalen Photokameras bewegt sich so gewöhnlich der Bildsensor wie ein CCD oder C-MOS, um die Objektivbrennweite zu justieren, anstatt irgendeine der Linsengruppen oder irgendein Linsenelement anzutreiben.

Jedoch ist es ebenfalls extrem schwer, den gesamten Bildsensor zu bewegen, welcher mit der Kopier-Schaltkreis-Platine (PCB) verbunden ist, und das bedeutet, dass der Bildsensor zusammen bewegt werden muss mit einem Teil der PCB oder mit Verbindungsdrähten.

Die Objektivfokussierung von digitalen Photokameras muss justiert sein mit einer sehr kleinen Maßeinheit eines Hundertstels eines Millimeters, und wenn die Fokussierung eingestellt ist durch Bewegen des Bildsensors, muss die Horizontalität des Bildsensors gegenüber der Linse ebenfalls extrem hoch sein, und der Bildsensor muss in perfekter Weise eben gehalten werden mit den Linsen. Diese Art der Methode der Objektivfokussierung ist ebenfalls sehr schwer durchzuführen im Vergleich mit der Methode der Bewegung des Linsenelements oder einer der Linsengruppen, welche in Linsenröhren gehalten werden und sich reibungslos und leicht nach hinten und nach vorne (nach oben und nach unten) bewegen können. Fig. 3 zeigt den Fokussierungsmechanismus durch Bewegen des Bildsensors. Der Bildsensor (13) wird gerade hinter der hintersten Linse platziert und der Bildsensor wird auf der Basis (14) befestigt. Die Gewindelagerung (15) wird gebildet als ein Teil der Bildsensorbasis (13). Der Schrittmotor (16) ist vorgesehen, um den Auto-Fokussierungs-Mechanismus anzutreiben, und der Schrittmotor weist die Gewindestange (17) auf als eine Verlängerung der Motorwelle. Die Gewindestange steht im Eingriff mit dem Innenschraubengewinde, das an der inneren Wand der Gewindelagerung (15) vorgesehen ist.

Wenn der Schalter des Auto-Fokussierungs-Systems angeschaltet ist, dreht sich der Schrittmotor (16), und die Gewindestange (17) dreht sich, und die Gewindelagerung (15) bewegt sich nach hinten und nach vorne (nach oben und nach unten). Damit bewegt sich der Bildsensor (13) nach hinten und nach vorne (nach oben und nach unten) ohne Rücksicht auf die Bewegung der Veränderung der Objektivbrennweite.

Die erforderliche Genauigkeit für solch eine Bewegung des Bildsensors und die Justierung der Objektivbrennweite durch solch eine empfindliche Methode ist sehr hoch, und sogar wenn es möglich ist, muss es sehr teuer sein.

Um die oben erwähnten Schwierigkeiten der Steuerung der Veränderung der Objektivbrennweite durch mechanische Nocken und der Justierung der Objektivbrennweite durch Bewegen des Bildsensors zu vermeiden, ist es vorteilhaft, ein viel einfacheres System zu haben mit viel weniger und weniger teuren Teilen und Komponenten, und mit einer viel einfacheren Weise der Montage.

Zusammenfassung der Erfindung

In dieser Erfindung sind die Nutnocken, welche in herkömmlichen Mechanismen der Steuerung der Verstellung der Brennweite verwendet werden, beseitigt, und statt den Nocken werden die beiden Linsengruppen durch zwei Schrittmotoren gesteuert, und ein Schrittmotor treibt die erste Gruppe an Linsen an, und der andere Schrittmotor treibt die zweite Gruppe an Linsen an. Die Gewindelagerung ist gebildet als ein Teil der Linsenröhre von jeder bewegenden Linsengruppe auf der Seite der Röhre. Der Schrittmotor weist eine Gewindestange als eine Verlängerung der Motorwelle auf, und die Gewindestange steht im Eingriff mit dem Innenschraubengewinde, das auf der inneren Wand der Gewindelagerung vorgesehen ist. Die Gewindestange stützt die Linsenröhre zusammen mit einer Art von Positionsstabilisierungsmittel, um die Rotation der Linsenröhre selbst zu stoppen.

Wenn sich die Schrittmotoren gleichzeitig zu drehen beginnen, beginnen sich beide Gewindestangen zu drehen, und durch die Drehung der Stangen werden die Gewindelagerungen auf dem Außengewinde der Gewindestangen angetrieben, und die zwei Linsengruppen beginnen sich nach hinten und nach vorne (nach oben und nach unten) zu bewegen, wenn sich die Gewindelagerungen nach hinten und nach vorne (nach oben und nach unten) bewegen, in Abhängigkeit von der Richtung der Motordrehung.

Anstatt Nutnocken zu verwenden zur mechanischen Steuerung der Veränderung der Brennweite des Objektivs müssen im Fall dieser Erfindung die Objektivbewegungsdaten, um jede Gruppe an Linsen für jede Brennweitenposition zu steuern, namentlich die Daten der Linsengruppenbewegungsbahnen, wie den in Fig. 1 gezeigten Bahnen (4, 5), als elektronische Positionssignaldaten programmiert werden und in die MCU (Mikrosteuerungseinheit) der digitalen Photokamera geschrieben werden. In dem Moment, wenn der Zoom-Stromschalter von entweder Teleobjektiveinstellung oder Weitwinkelobjektiveinstellung angeschaltet ist, beginnen sich die Schrittmotoren gleichzeitig zu bewegen, und die Linsengruppen beginnen sich zu bewegen, um die Veränderung der Brennweite des gesamten Objektivs zu steuern in Richtung Teleobjektiveinstellung oder in Richtung Weitwinkelobjektiveinstellung unter Empfang von Signalen von der MCU in Übereinstimmung mit den konstruierten Objektivbewegungsbahnen.

Während entweder der Teleschalter oder der Weitwinkelschalter eingeschaltet ist, sendet die MCU stetig Signale zu jedem Schrittmotor, um die Linsengruppen von einem Punkt zu einem nächsten zu bewegen, und wenn der Schalter ausgeschaltet ist, stoppt die Objektivbewegung sofort an Ort und Stelle. Die Position, wo das Objektiv angehalten hat, muss durch die MCU gespeichert werden, und wenn entweder der Teleschalter oder der Weitwinkelschalter das nächste Mal betätigt wird, beginnt die Veränderung der Objektivbrennweite von der Brennweitenposition, wo das Objektiv das letzte Mal angehalten hat.

Zu der selben Zeit ist überhaupt keine Nocke vorhanden, welche die Objektivfokussierung getrennt vom Mechanismus zur Veränderung der Objektivbrennweite verhindert. Aber stattdessen kann ein Teil des Mechanismus zur Veränderung der Brennweite, namentlich einer der Schrittmotoren verwendet werden, um eine der sich bewegenden Linsengruppen anzutreiben. Durch Bewegen von einer der sich bewegenden Linsengruppen, entweder der zweiten Gruppe an Linsen oder der dritten Gruppe an Linsen, kann die Objektivfokussierung eingestellt werden. Nachdem oder bevor die Veränderung der Brennweite gesteuert wird, wird die MCU ein Signal senden, wo eine von beiden Linsengruppen platziert werden sollte, um den Fokus einzustellen, und der Schrittmotor beginnt sich zu bewegen und bewegt die Linsengruppe zu der richtigen Position.

Durch Verwendung von zwei Schrittmotoren, welche mechanische Nutnocken beseitigen, welche eine extrem hohe Herstellungsgenauigkeit erfordern, kann damit die Veränderung der Brennweite ziemlich leicht gesteuert werden nur durch elektronische Signale, welche vorprogrammiert sind und in die Kamera-MCU geschrieben sind, und weiter kann die Auto-Fokussierung eingestellt werden durch einen der beiden Schrittmotoren, der eine der Linsengruppen bewegt, und die sehr schwierige Methode der Linsenfokussierung durch Bewegen des Bildsensors eliminiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Zeichnung einer typischen Konstruktion eines Objektives mit veränderlicher Brennweite für eine digitale Photokamera, welche die Bewegungsbahnen der zweiten und der dritten Linsengruppe zeigt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen Systems zur Steuerung der Veränderung der Brennweite durch Nocken.
Fig. 2a ist eine perspektivische Ansicht der zwei Linsengruppen, zusammengesetzt in jeder Linsenröhre, welche in dem herkömmlichen System zur Steuerung der Veränderung der Brennweite mit Nocken, wie in Fig. 2 gezeigt, platziert werden.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen Systems zur Steuerung der Veränderung der Brennweite mit Nocken und des Auto- Fokussierungsmechanismus, um den Bildsensor für die Fokuseinstellung zu bewegen.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des Steuerungssystems des Objektivs mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras nach dieser Erfindung.
Fig. 5 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Beispiels des Steuerungssystems eines Objektivs mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras nach dieser Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen ein Beispiel dieser Erfindung, namentlich das Steuerungssystem eines Objektivs mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras, welches eine vordere (erste) Gruppe an Linsen (1) (oder erstes Element) umfasst, welche an der vordersten Position der Objektivbaugruppe mit veränderlicher Brennweite befestigt ist, eine Gruppe an Linsen (2), welche neben der ersten Gruppe an Linsen (1) platziert ist (im Folgenden bezeichnet als die zweite Gruppe an Linsen), eine Gewindelagerung (3) (im Folgenden bezeichnet als erste Gewindelagerung), welches gebildet ist als ein Teil der Linsenröhre (4) von der zweiten Gruppe an Linsen (2) (im Folgenden bezeichnet als die zweite Linsenröhre), eine Positionsstabilisierungsgabel (5) (im Folgenden bezeichnet als die erste Positionsstabilisierungsgabel), welche gebildet ist auf der entgegengesetzten Seite der zweiten Linsenröhre (4) der zweiten Gruppe an Linsen (2) von der ersten Gewindelagerung (3), einen Schrittmotor (6) (im Folgenden bezeichnet als der erste Schrittmotor) mit einer Gewindestange (7) (im Folgenden bezeichnet als die erste Gewindestange), die als eine Verlängerung der Motorwelle vorgesehen ist, welche in das Lagerloch der ersten Gewindelagerung (3) der zweiten Gruppe an Linsen (2) eingeschraubt ist und im Eingriff steht mit dem Gewinde, das auf der inneren Wand des Lagerloches der ersten Gewindelagerung (3) vorgesehen ist, eine Gruppe an Linsen (8), welche neben der zweiten Gruppe an Linsen (2) platziert ist (im Folgenden bezeichnet als die dritte Gruppe an Linsen), eine Gewindelagerung (9) (im Folgenden bezeichnet als die zweite Gewindelagerung), die gebildet ist als ein Teil der Linsenröhre (10) der dritten Gruppe an Linsen (8) (im Folgenden bezeichnet als die dritte Linsenröhre), eine Positionsstabilisierungsgabel (11) (im Folgenden bezeichnet als die zweite Positionsstabilisierungsgabel), welche gebildet ist auf der entgegengesetzten Seite der dritten Linsenröhre (10) der dritten Gruppe an Linsen (8) von der zweiten Gewindelagerung (9), und ein Schrittmotor (12) (im Folgenden bezeichnet als der zweite Schrittmotor) mit einer Gewindestange (13) (im Folgenden bezeichnet als die zweite Gewindestange), die als eine Verlängerung der Motorwelle vorgesehen ist, welche in das Lagerloch der zweiten Gewindelagerung (9) der dritten Gruppe an Linsen (8) eingeschraubt ist und im Eingriff steht mit dem Gewinde, das auf der inneren Wand des Lagerloches der zweiten Gewindelagerung (9) vorgesehen ist. All diese Komponententeile werden zusammengesetzt auf der Montagegrundplatte (14), auf welcher der Bildsensor (15) wie ein CCD oder ein C-MOS platziert ist gerade unterhalb des hintersten Elementes der Objektivbaugruppe.
Die zweite Gruppe an Linsen (2) ist in der zweiten Linsenröhre (4) montiert, und die zweite Linsenröhre (4) wird gestützt durch die erste Gewindestange (7), die sich von der Welle des ersten Schrittmotors (6) erstreckt, und welche in dem Loch der ersten Gewindelagerung (3), die als ein Teil der zweiten Linsenröhre (4) gebildet ist, eingeschraubt ist und steht im Eingriff mit dem Innengewinde der ersten Gewindelagerung (3). Die zweite Linsenröhre (4) wird ebenfalls gestützt durch die erste Positionsstabilisierungsgabel (5), welche vorgesehen ist als ein Positionsstabilisierungsmittel der zweiten Linsenröhre (4), welche auf der entgegengesetzten Seite der zweiten Linsenröhre (4) von der ersten Gewindelagerung (3) gebildet ist, und welche über der zweiten Gewindestange (13) platziert ist, welche sich von der Welle des zweiten Schrittmotors (12) erstreckt, wodurch die zweite Gewindestange (13) zwischen den Enden (Schlitz) der ersten Positionsstabilisierungsgabel (5) gehalten wird, so dass die zweite Linsenröhre sich nicht drehen kann. Die zweite Linsenröhre (4) kann nach hinten und nach vorne (nach oben und nach unten) bewegt werden entlang der sich drehenden ersten Gewindestange (7) und der zweiten Gewindestange (13).
Die dritte Gruppe an Linsen (8) ist in der dritten Linsenröhre (10) montiert, und die dritte Linsenröhre (10) wird gestützt durch die zweite Gewindestange (13), die sich von der Welle des zweiten Schrittmotors (12) erstreckt, und welche in dem Loch der zweiten Gewindelagerung (9) eingeschraubt ist, die als ein Teil der dritten Linsenröhre (10) gebildet ist, und steht im Eingriff mit dem Innengewinde der zweiten Gewindelagerung (9). Die dritte Linsenröhre (10) wird ebenfalls gestützt durch die zweite Positionsstabilisierungsgabel (11), welche vorgesehen ist als ein Positionsstabilisierungsmittel der dritten Linsenröhre (10), welche gebildet ist auf der entgegengesetzten Seite der dritten Linsenröhre (10) von der zweiten Gewindelagerung (9), und welche über der ersten Gewindestange (7) platziert ist, die sich von der Welle des ersten Schrittmotors (6) erstreckt, wodurch die erste Gewindestange (7) zwischen den Enden (Schlitz) der zweiten Positionsstabilisierungsgabel (11) gehalten wird, so dass die dritte Linsenröhre sich nicht drehen kann.
Die dritte Linsenröhre (10) kann nach hinten oder nach vorne (nach oben und nach unten) bewegt werden entlang der sich drehenden zweiten Gewindestange (13) und der ersten Gewindestange (7).
In dem Moment, wenn der Stromschalter für die Veränderung der Brennweite auf entweder Teleobjektiveinstellung oder Weitwinkelobjektiveinstellung eingeschaltet wird, beginnen die Schrittmotoren (6, 12) sich gleichzeitig zu bewegen, und die Linsengruppen (2, 8) beginnen sich zu bewegen, um die Veränderung der Brennweite des gesamten Objektivs in Richtung Teleobjektiv oder in Richtung Weitwinkelobjektiv zu steuern, unter Empfang der Positionssignale des Objektivs mit veränderlicher Brennweite, welche im Voraus programmiert werden müssen und in die MCU der digitalen Photokamera geschrieben werden müssen als die Objektivbewegungsdaten, um jede Gruppe an Linsen für jede Brennweitenposition zu steuern, namentlich die Daten der Linsengruppenbewegungsbahnen, wie die in Fig. 1 gezeigten Bahnen (4, 5).
Während entweder der Teleschalter oder der Weitwinkelschalter an ist, sendet die MCU stetig Signale an jeden Schrittmotor (6, 12), um die Linsengruppen von einem Punkt zu einem anderen zu bewegen, und wenn der Schalter ausgeschaltet ist, stoppen die Bewegungen von beiden Linsengruppen sofort an Ort und Stelle. Die Positionen, wo die beiden Linsengruppen (2, 8) angehalten haben, müssen durch die MCU gespeichert werden, und wenn entweder der Teleschalter oder der Weitwinkelschalter das nächste Mal eingeschaltet ist, beginnt die Veränderung der Brennweite des Objektivs von der Brennweitenposition, wo die Linsengruppen das letzte Mal angehalten haben.
Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, ist die gesamte Baugruppe auf der Montagegrundplatte (14) aufgebaut, und der Bildsensor (15) ist gerade hinter (unterhalb) des hintersten Elements des Objektivs mit veränderlicher Brennweite platziert und befestigt, und in dieser Erfindung ist es nicht notwendig zur Fokussierung, den Bildsensor (15) überhaupt zu bewegen. Durch alleiniges Drehen einer der zwei Schrittmotoren (6, 12) kann eine der zwei Linsengruppen (2, 8) präzise nach hinten und nach vorne bewegt werden, und durch alleiniges Bewegen einer der zwei Linsengruppen (2, 8) kann das gesamte Objektiv mit veränderlicher Brennweite sauber auf den Bildsensor (15) fokussiert werden. Wenn die Auto- Fokussierungssignale von der MCU der digitalen Kamera gesendet werden, um das Objektiv sauer zu fokussieren unter Verwendung des Durch-die-Linsen-Auto- Fokussierungs-Systems, beginnt so sich die eine der Linsenröhren (4, 10) alleine zu bewegen und stoppt, wenn das Bild, das auf dem Bildsensor (15) erhalten wird, scharf in Fokus kommt. Ohne Verwendung irgendeines Steuerungsmechanismus, der abhängig ist von der Bildsensorbewegung, kann daher in dieser Erfindung einer von allen Schrittmotoren (6, 12), die für die Steuerung der Veränderung der Brennweite verwendet werden, eine der Linsengruppen (2, 8) bewegen, um das gesamte Objektiv mit veränderlicher Brennweite automatisch zu fokussieren unter Empfang der Auto-Fokussierungssignale von der Kamera-MCU, aber unabhängig von dem Steuerungsmechanismus zur Veränderung der Brennweite.
Wie zuvor erläutert, werden in dieser Erfindung Nutnocken zur Steuerung der Veränderung der Brennweite, die eine sehr hohe Herstellungsgenauigkeit erfordern, nicht verwendet, und außerdem wird kein problematischer Mechanismus verwendet, der zur Fokussierung des Objektivs den Bildsensor bewegt. Stattdessen steuern in dieser Erfindung nur zwei Schrittmotoren (6, 12) die Veränderung der Brennweite, und weiter kann einer der zwei Schrittmotoren (6, 12) verwendet werden zur Auto-Fokussierung. Daher ist das gesamte System und Mechanismus dieser Erfindung viel einfacher, weniger teuer und leicht zu montieren.

Bezugszeichen

Fig. 1

1
Erste Gruppe an Linsen
2
Zweite Gruppe an Linsen
3
Dritte Gruppe an Linsen
4
Gerade Linie, um die Bewegungsbahn der zweiten Gruppe an Linsen zu zeigen
5
Gebogene Linie, um die Bewegungsbahn der dritten Gruppe an Linsen zu zeigen

Fig. 2

1
Erste Gruppe an Linsen
2
Zweite Gruppe an Linsen
3
Dritte Gruppe an Linsen
6
Erste Reihe an Nutnocken
7
Äußerste Linsenröhre
8
Zweite Reihe an Nuten
9
Zahnradzähne
10
Antriebszahnräder des Schrittmotors
11
Schrittmotor

Fig. 2-a

1
Zweite Gruppe an Linsen
2
Dritte Gruppe an Linsen
12
Nadeln

Fig. 3

1
Erste Gruppe an Linsen
2
Zweite Gruppe an Linsen
3
Dritte Gruppe an Linsen
6
Erste Reihe der Nutnocken
7
Äußerste Linsenröhre
8
Zweite Reihe der Nuten
9
Zahnradzähne
10
Antriebszahnräder des Schrittmotors
11
Schrittmotor
12
Nadeln
13
Bildsensor
14
Grundplatte
15
Gewindelagerung
16
Schrittmotor
17
Gewindestange

Fig. 4

1
Vordere (erste) Gruppe an Linsen
2
Zweite Gruppe an Linsen
3
Erste Gewindelagerung
4
Zweite Linsenröhre
5
Erste Positionsstabilisierungsgabel (erstes Positionsstabilisierungsmittel)
6
Erster Schrittmotor
7
Erste Gewindestange
8
Dritte Gruppe an Linsen
9
Zweite Gewindelagerung
10
Dritte Linsenröhre
11
Zweite Positionsstabilisierungsgabel (zweites Positionsstabilisierungsmittel)
12
Zweiter Schrittmotor
13
Zweite Gewindestange
14
Montagegrundplatte
15
Bildsensor

Fig. 5

Claims

1. Ein Steuerungssystem für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras, welches die Veränderung der Brennweite des Objektivs mit veränderlicher Brennweite steuert unter Verwendung von programmierten Daten, die in die Mikrosteuerungseinheit (MCU) von digitalen Photokameras geschrieben ist, und gleichzeitig die selbsttätige Fokussierung des Objektivs mit veränderlicher Brennweite steuert mit dem selben Mechanismus, welcher zur Steuerung der Veränderung der Brennweite verwendet wird, durch Empfang elektronischer Signale (Pulse) von der Mikrosteuerungseinheit oder dem elektronisch gesteuerten Abstandsmesssystem der digitalen Photokamera, umfassend:

a) Eine Montagegrundplatte, auf welcher das Steuerungssystem für das Objektiv mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras montiert ist;

b) eine vordere (erste) Gruppe an Linsen, welche in einer Linsenröhre montiert und an der vordersten Position der Linsenbaugruppe mit veränderlicher Brennweite platziert ist;

c) eine Gruppe an Linsen als zweite Gruppe an Linsen, welche in einer Linsenröhre als zweite Röhre montiert und neben der ersten Gruppe an Linsen platziert ist;

d) eine Gewindelagerung als erste Gewindelagerung, welche gebildet ist als ein Teil der zweiten Linsenröhre der zweiten Gruppe an Linsen;

e) ein Mittel zur Positionsstabilisierung als erstes Mittel zur Positionsstabilisierung, damit die zweite Linsenröhre sich nicht dreht;

f) ein Schrittmotor als erster Schrittmotor, um die zweite Linsenröhre anzutreiben;

g) eine Gewindestange als erste Gewindestange, welche auf der Welle des ersten Schrittmotors als eine Verlängerung der Motorwelle vorgesehen ist und mit dieser verbunden ist, und welche in das Lagerloch der ersten Gewindelagerung der zweiten Linsenröhre der zweiten Gruppe an Linsen eingeschraubt ist, und welche im Eingriff steht mit dem Gewinde, das auf der inneren Wand der ersten Gewindelagerung der zweiten Linsenröhre der zweiten Gruppe an Linsen vorgesehen ist;

h) eine Gruppe an Linsen als dritte Gruppe an Linsen, welche in einer Linsenröhre als dritte Linsenröhre montiert und neben der zweiten Gruppe an Linsen platziert ist;

i) eine Gewindelagerung als zweite Gewindelagerung, welche gebildet ist als ein Teil der dritten Linsenröhre der dritten Gruppe an Linsen;

j) ein Mittel zur Positionsstabilisierung als zweites Mittel zur Positionsstabilisierung, damit sich die dritte Linsenröhre nicht dreht;

k) ein Schrittmotor als zweiter Schrittmotor, um die dritte Linsenröhre anzutreiben; und

l) eine Gewindestange als zweite Gewindestange, welche auf der Welle des zweiten Schrittmotors als eine Verlängerung der Motorwelle vorgesehen und mit dieser verbunden ist, und welche in das Gewindeloch der zweiten Gewindelagerung der dritten Linsenröhre der dritten Gruppe an Linsen eingeschraubt ist, und welche im Eingriff steht mit dem Gewinde, das auf der inneren Wand der zweiten Gewindelagerung der dritten Linsenröhre der dritten Gruppe an Linsen vorgesehen ist.

2. Ein Steuerungssystem für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras gemäß Anspruch 1, wobei, während sich die zweite Linsenröhre nach hinten und nach vorne bewegt, die zweite Linsenröhre gestützt und durch die erste Gewindestange stabilisiert wird, die im Eingriff steht mit der ersten Gewindelagerung und dem ersten Positionsstabilisierungsmittel für die zweite Linsenröhre, um sich nicht zu drehen, wobei erreicht wird, dass sich die zweite Linsenröhre sanft ohne jegliche schädliche Drehung bewegt.

3. Ein Steuerungssystem für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras gemäß Anspruch 1, wobei, während sich die dritte Linsenröhre nach hinten und nach vorne bewegt, die dritte Linsenröhre gestützt und durch die zweite Gewindestange stabilisiert wird, die mit der zweiten Gewindelagerung und dem zweiten Positionsstabilisierungsmittel im Eingriff steht, damit sich die dritte Linsenröhre nicht dreht, wobei erreicht wird, dass sich die dritte Linsenröhre sanft ohne jegliche schädliche Drehung bewegt.

4. Ein Steuerungssystem für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Linsenröhre, in welcher die zweite Gruppe an Linsen montiert ist, verbunden ist mit der ersten Gewindestange des ersten Schrittmotors über die erste Gewindelagerung, so dass sich die zweite Röhre nach hinten und nach vorne (nach oben und nach unten) bewegt, wenn sich der erste Schrittmotor dreht unter Empfang der Datensignale zur Veränderung der Brennweite des Objektivs mit veränderlicher Brennweite, welche vorprogrammiert sind und in die Mikrosteuerungseinheit (MCU) der digitalen feststehenden Kamera geschrieben sind.

5. Ein Steuerungssystem für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras gemäß Anspruch 1, wobei die dritte Linsenröhre, in welcher die dritte Gruppe an Linsen montiert ist, verbunden ist mit der zweiten Gewindestange des zweiten Schrittmotors über die zweite Gewindelagerung, so dass sich die dritte Röhre nach hinten und nach vorne (nach oben und nach unten) bewegt, wenn sich der zweite Schrittmotor dreht unter Empfang der Datensignale zur Veränderung der Brennweite des Objektivs mit veränderlicher Brennweite, welche vorprogrammiert und in die Mikrosteuerungseinheit (MCU) der digitalen Photokamera geschrieben sind.

6. Ein Steuerungssystem für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras gemäß Anspruch 1, wobei, wenn einer der ersten und zweiten Schrittmotoren sich zu drehen beginnen, exakt zu der selben Zeit oder strikt simultan der andere Schrittmotor sich zu drehen beginnt, so dass die zweite und dritte Linsengruppe beginnen sich gleichzeitig zu bewegen in Übereinstimmung mit Bewegungsdaten für das Objektiv mit veränderlicher Brennweite, die erhalten wurden von der Mikrosteuerungseinheit der digitalen Photokamera, um zu erreichen, dass alle Linsengruppen insgesamt als ein vollständiges Objektiv mit veränderlicher Brennweite zusammenarbeiten.

7. Ein Steuerungssystem für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras gemäß Anspruch 1, wobei, wenn der erste Schrittmotor Signale zur selbsttätigen Fokussierung von der Mikrosteuerungseinheit der digitalen Photokamera empfängt, der erste Schrittmotor alleine beginnt sich zu bewegen, und die Drehung des ersten Schrittmotors die zweite Linsenröhre nach hinten und nach vorne bewegt bis das gesamte Objektiv mit veränderlicher Brennweite sauber im Brennpunkt steht, und stoppt, wenn der erste Schrittmotor ein Signal zum Stoppen von der Mikrosteuerungseinheit empfängt.

8. Ein Steuerungssystem für ein Objektiv mit veränderlicher Brennweite für digitale Photokameras gemäß Anspruch 1, wobei, wenn der zweite Schrittmotor alleine Signale zur selbsttätigen Fokussierung von der Mikrosteuerungseinheit der digitalen Photokamera erhält, der zweite Schrittmotor alleine beginnt sich zu bewegen, und die Drehung des zweiten Schrittmotors bewirkt, dass die dritte Linsenröhre sich nach hinten und nach vorne bewegt bis das gesamte Objektiv mit veränderlicher Brennweite sauber im Brennpunkt steht, und stoppt, wenn der zweite Schrittmotor ein Signal zum Stoppen von der Mikrosteuerungseinheit erhält.