ДЕТСКИЙ ФОТОАППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК G03B19/00 

Изобретение относится к устройству фотоаппаратов, конкретнее детских фотоаппаратов, т.е. являющихся предметом детской игры.

Известны фотоаппараты, предназначенные для начинающих фотолюбителей, такие как "Любитель", "Смена" и др. [1]
Эти аналоги состоят, как правило, из корпуса с крышкой, в котором установлены объектив с диафрагмой и центральным затвором, приемная и подающая катушки со светочувствительной пленкой, механизм перемотки с рукояткой, счетчик кадров, устройство взвода затвора, кнопка спуска, видеоискатель, система фокусировки объектива, органы управления установкой экспозиции.

Упомянутые аналоги представляют собой достаточно сложные и дорогие устройства, эксплуатация которых требует специальных навыков и знаний. Это выражается в необходимости точного определения экспозиции и правильного подбора и установки выдержки и диафрагмы, фокусировке объектива, а также правильной последовательности выполнения действий перемотки пленки, взвода затвора, установки экспозиции, наводки на резкость, выбора кадра, спуска затвора.

Таким образом, высокая стоимость и эксплуатационная сложность не обеспечивают упомянутым аналогам возможности функционирования в качестве объекта детской игры
Указанных недостатков частично лишен детский фотоаппарат "Этюд" производства Вилейского завода "Зенит" [2] который может быть принят в качестве прототипа. Конструктивное решение прототипа отличается простотой.

Применен пластмассовый однолинзовый жестковстроенный объектив, не требующий фокусировки. Количество рабочих отверстий фиксированной диафрагмы сокращено до трех. Затвор отрабатывает две фиксированные выдержки "в" и "1/60". Затвор с диафрагмой и объективом в оправе смонтирован на плате, которая четырьмя винтами крепится в корпусе. В корпусе винтами также закреплены камера с кадровым окном и пружинные прижимы приемной и подающей катушек. Механизм перемотки выполнен в виде рукоятки, установленной в корпусе соосно с приемной катушкой.

Видоискатель состоит из двух пластмассовых линз. По периметру крышки выполнено лабиринтное светонепроницаемое уплотнение и имеется окно счетчика кадров в виде отверстия, закрытого красным светофильтром.

Обладая простотой конструкции и низкой стоимостью, прототип имеет ряд недостатков. Высока сложность его эксплуатации Оператору необходимо осуществлять выбор параметров экспозиции из двух значений выдержки и трех значений диафрагмы, что может быть затруднительно для ребенка. Конструкция затвора, механизма спуска и взвода не предотвращает повторное экспонирование при непереведенном кадре. Не исключен непреднамеренный спуск взведенного затвора при случайном воздействии на кнопку спуска.

Целью изобретения является дальнейшее упрощение конструкции, улучшение ее эксплуатационных параметров.

Возможность достижения технического результата обусловлена повышенной фотографической широтой современных фотоматериалов, что позволяет с учетом функционального назначения фотоаппарата-игрушки упростить узлы и детали, связанные с обработкой экспозиции, без существенного ухудшения качества получаемых снимков.

Цель достигается благодаря тому, что в фотоаппарате, содержащем светонепроницаемый корпус с крышкой, объектив, средства отработки экспозиции в виде затвора и диафрагмы, камеру с кадровым окном, приемную и подающую катушки со светочувствительной пленкой, механизм перемотки пленки, механизм взвода и устройство спуска затвора, затвор выполнен в виде цилиндра со сквозным окном и усеченного конуса со стороны одного из своих оснований, ось цилиндра параллельна осям приемной и подающей катушек и цилиндр установлен с возможностью осевого перемещения и вращения вокруг оси, причем в начале осевого хода затвора сквозное окно размещено вне зоны окна объектива, обращенного к затвору, а в конце осевого хода затвора его сквозное окно размещено с полным перекрытием зоны окна объектива и проекция сквозного окна на плоскость, перпендикулярную оси затвора, расположена вне зоны проекции окна объектива на плоскость, перпендикулярную оси затвора, в начальном и в конечном угловых положениях затвора при заданных соотношениях угловых и осевых размеров сквозного окна затвора, окна объектива и осевого и углового ходов затвора. Затвор подпружинен относительно неподвижных элементов фотоаппарата в осевом направлении введенной витой цилиндрической пружиной сжатия, а в направлении вращения спиральной пружиной.

Устройство спуска выполнено в виде кнопки, расположенной соосно с затвором с возможностью осевого перемещения в отверстии корпуса и взаимодействующем в осевом направлении с краем конической части затвора, а на внутренней поверхности светонепроницаемого корпуса, обращенной к затвору, выполнен фигурный выступ, расположенный с возможностью взаимодействия с введенным пружинным упором-фиксатором, закрепленным в дне затвора, и расположенный тангенциально цилиндрической поверхности затвора, при этом протяженность фигурного выступа в осевом направлении меньше длины осевого хода затвора.

В осевом направлении затвор выполнен из трех участков, причем сквозное окно расположено в среднем участке затвора, выполненном в сечении, перпендикулярном оси вращения затвора, в виде сегмента, меньший диаметр участка затвора в виде усеченного конуса обращен к кнопке спуска, на поверхности конуса равномерно размещены элементы зацепления в виде впадин, другой крайний участок выполнен в виде стакана цилиндрической формы с вставным дном, в выемке которого расположена спиральная пружина, а по оси стакан снабжен штоком с глухим осевым отверстием, в котором расположена витая цилиндрическая пружина сжатия. Механизм взвода затвора выполнен в виде цилиндрической зубчатой пары, один из элементов которой установлен с возможностью вращения совместно с рукояткой перемотки пленки, а второй установлен с возможностью взаимодействия с затвором через фрикцион. Фрикцион выполнен в виде внутреннего и наружного колец, в коническом зазоре между которыми установлена прокладка конической формы из фрикционного материала, причем кольца установлены с возможностью взаимодействия между собой с образованием осевого натяга, фрикцион снабжен фланцем, расположенным на внутреннем кольце со стороны меньшего диаметра и упирающимся в соответствующий торец наружного кольца. Элемент зубчатой пары в виде цилиндрического зубчатого колеса размещен на внешней поверхности наружного кольца фрикциона, внутреннее кольцо которого снабжено равномерно размещенными на его внутренней поверхности, обращенной к конической части затвора, элементами зацепления в виде выступов, выполненных с возможностью взаимодействия с соответствующими впадинами на поверхности конической части затвора.

На фиг.1 показан фотоаппарат, со стороны задней крышки в разрезе, общий вид (на изображении ниже осевой линии затвора кнопка спуска и связанные с ней элементы находятся в исходном положении, выше осевой линии в нажатом положении); на фиг.2 то же, вид со стороны рукоятки перемотки в разрезе; на фиг.3 общий вид в разрезе по оси затвора и оптической оси объектива; на фиг. 4 фрагмент нижней части затвора (крепление пружинного фиксатора), вид по оси затвора; на фиг.5 вид по оси затвора со стороны спиральной пружины (в исходном положении затвора); на фиг.6 то же, но во взведенном положении затвора; на фиг. 7 развертка рабочей поверхности затвора в исходном положении (сплошная линия) и в нажатом состоянии кнопки спуска (штрихпунктирная линия); на фиг.8 то же, но в спущенном положении затвора (штрихпунктирная линия с двумя точками) и при опущенной кнопке спуска (штрихпунктирная линия с тремя точками); на фиг.9 то же, в исходном положении затвора; на фиг.10, 11 осевые сечения затвора в крайних угловых положениях.

Фотоаппарат состоит из корпуса 1, крышки 2, световой камеры 3 с кадровым окном 4, приемной 5 и подающей 6 катушек, светочувствительной пленки 7, затвора 8, прижимов 9 и 10 катушек. В выступающей части 11 корпуса расположен видоискатель, содержащий рассеивающую линзу 12. В крышке видоискателя 13 установлена собирающая линза 14. Крышка 2 удерживается в корпусе 1 с помощью захватов 15 и защелки 16. По периметру линии стыка корпуса 1 и крышки 2 имеется лабиринтное светонепроницаемое уплотнение 17. Световая камера 3 закреплена в корпусе 1 четырьмя винтами 18. В отверстии 19 выступающей передней части 20 корпуса установлена линза объектива 21 и шайба, выполняющая функцию диафрагмы 22, закрепленные пружинным кольцом 23. Снаружи линза 23 защищена стеклом 24 в оправе 25. Соосно с приемной катушкой 5 расположена pучка 26 перемотки, внутри которой расположен штифт 27 квадратного сечения, нижний конец которого имеет форму центра 28, взаимодействующего с центральным углублением 29 приемной катушки 5. Другой конец штифта 27 термически осажен с образованием шляпки 30, которая прикрыта в углублении рукоятки заглушкой 31. На штифт 27 насажено своим центральным квадратным отверстием малое зубчатое колесо. Ось 32 рукоятки 26 вращается в отверстии 33 корпуса. На оси 32 навита пружина 34, один конец которой отогнут и заневолен в пазу 35 корпуса. Зубчатое колесо 36 находится в зацеплении с большим зубчатым венцом, выполненным на внешнем кольце 37 фрикциона. Внутреннее кольцо 38 фрикциона связано с наружным кольцом 37 с помощью фланца 39 с образованием необходимого натяга. Между обращенными друг к другу коническими поверхностями внешнего 37 и внутреннего 38 колец зажата, благодаря натягу, прокладка 40 из фрикционного материала, например технической кожи. На внутренней поверхности внутреннего кольца 38 имеются элементы 41 зацепления в виде выступов, равнорасположенных по окружности. С выступами 41 взаимодействуют элементы 42 зацепления в виде ответных впадин, также равнорасположенных по наружной конической поверхности 43 затвора 8. С кромкой конической части затвора 43 взаимодействует в осевом направлении кнопка 44 спуска, расположенная соосно затвору в отверстии 45 корпуса. Средняя часть затвора 8 имеет в сечении форму сегмента 46 и содержит сквозное окно 47 прямоугольной формы. Нижняя часть затвора имеет форму цилиндрического стакана 48, по оси которого имеется шток 49 с глухим осевым отверстием. Стакан 48 закрыт дном 50, в углублении которого расположена спиральная пружина 51, внутренний конец 52 которой закреплен в стенке штока 49, а наружный конец 53 входит в отверстие 54 камеры 3. В глухом осевом отверстии штока 49 расположена пружина 55 сжатия, которая при сборке вставляется через соосное затвору отверстие в нижней стенке корпуса, заглушенное пробкой 56 с пазом 57 и замковым шипом 58. В стенке нижней части затвора имеется тангенциальный паз 59, через который выходит наружу пружинный упор-фиксатор 60, внутрениий загнутый в кольцо конец 61 которого насажен на цилиндрический шип 62 дна 50. К стенке 63 световой камеры 3 прикреплена заклепками 64 пружина 65 нижнего центра 66 приемной катушки 5. На внутренней поверхности корпуса 20, обращенной к затвору 8, имеется фигурный выступ 67, взаимодействующий с пружинным упором-фиксатором 60 затвора.

Устройство работает следующим образом.

Вращением рукоятки 26 в направлении, допускаемом пружиной 34, осуществляется вращение приемной катушки 5, в пазу (на чертеже не показан) оси которой закреплен конец светочувствительной пленки 7. В результате пленка протягивается в щелевом зазоре, образованном кадровым окном и внутренней поверхностью крышки 2. Натяжение пленки 7 осуществляется подтормаживанием подающей катушки 6 пружинным прижимом 10. Аналогичный прижим 9 предотвращает ослабление натяжки пленки со стороны приемной катушки 5. Перемотка осуществляется до тех пор, пока в специально предусмотренном окне (на чертеже не показано) в крышке 2 не установится индекс кадра, нанесенный на светонепроницаемую бумажную подложку пленки (на чертеже подложка и пленка условно показаны как одно целое). В процессе вращения рукоятки 26 вращается и связанный с ней зубчатый венец 36, находящийся в зацеплении с зубчатым венцом внешнего кольца фрикциона 37. Вращение передается с внешнего кольца фрикциона 37 на внутреннее 38 через фрикционную прокладку 40. С внутреннего кольца фрикциона 38 вращение посредством элементов 41 и 42 зацепления, взаимодействующих в осевом направлении под действием пружины 55, передается на затвор 8, который вращается, преодолевая усилие спиральной пружины 51.

В процессе вращения затвора пружинный упор 60 из исходного положения (фиг.5), скользя по криволинейной поверхности фигурного выступа 67, приходит в положение (фиг.6), в котором он, распрямляясь, взаимодействует со стенкой вершины фигурного выступа 67, стопоря таким образом затвор от обратного раскручивания под действием пружины 51. Дальнейшее вращение затвора прекращается вследствие утыкания его в упор-ограничитель (на чертежах не показан).

В этом положении затвор оказывается во взведенном положении. Однако стопорение затвора не препятствует дальнейшему вращению рукоятки 26 и перемотке пленки благодаря проскальзыванию внешнего 37 и внутреннего 38 колец фрикциона относительно прокладки 40. Поэтому перемотка пленки может продолжаться после взведения затвора вплоть до появления необходимого индекса кадра в окне счетчика кадров. После взвода затвора и перемотки пленки, описанных выше, подготовка к экспозиции заключается в визуальном выборе сюжета через видоискатель 12 и 14 в условиях достаточной освещенности. Установка значения выдержки не требуется, так как в фотоаппарате предусмотрена только одна фиксированная выдержка продолжительностью порядка 1/30-1/60 с. Установка отверстия диафрагмы также не требуется, так как в объективе предусмотрена только одна фиксированная диафрагма с относительным отверстием порядка 1/16-1/22, задаваемая отверстием в шайбе 22. Не требуется также фокусировка объектива, так как линза 21 вместе с диафрагмой 22 жестко встроены в корпус и обеспечивают достаточную глубину резкости в диапазоне расстояний от нескольких метров до бесконечности.

Таким образом, после перемотки пленки затвор оказывается взведен и фотоаппарат полностью готов к съемке в условиях хорошей освещенности. Экспозиция выбранного кадра осуществляется нажатием на спусковую кнопку 44. При этом кнопка 44 перемещает, преодолевая усилие пружины 55, в осевом направлении затвор 8.

В процессе этого перемещения элементы 42 зацепления затвора перестают взаимодействовать с элементами 41 зацепления внутреннего кольца 38, отсоединяя таким образом затвор от кинематической цепи его взвода и перемотки пленки. В процессе этого осевого перемещения, кроме того пружинный упор 60 перемещается своим концом по гребню фигурного выступа 67. В конце осевого хода кнопка 44 спуска оказывается утоплена в корпус, а пружина 55 полностью сжата и ось симметрии окна 47 затвора устанавливается в плоскости оптической оси объектива, совпадающей с осью отверстия объектива 68. (Это положение затвора и связанных с ним элементов иллюстрируется верхней частью изображения на фиг. 1, левой частью изображения на фиг.3 и штрихпунктирной линией контура развертки затвора на фиг.7).

Эта фаза работы устройства заканчивается тем, что вследствие ограниченной осевой протяженности фигурного выступа 67 (фиг.3), длина которого меньше величины осевого хода затвора, конец пружинного упора выходит из зацепления с вершиной фигурного выступа и под действием спиральной пружины 51 затвор раскручивается в обратном (по отношению к направлению взвода) направлении вплоть до упора в выступ-ограничитель (на чертежах не показан). В процессе этого вращения затвора под действием пружины 51 сквозное окно затвора 47 в течение определенного промежутка времени (времени экспозиции) перекрывается с отверстием, расположенным в корпусе со стороны объектива 68, и таким образом отрабатывается выдержка. После отработки выдержки затвор продолжает вращение до упора и останавливается в положении, когда отверстие объектива 68 оказывается полностью перекрыто стенкой сегментообразной части затвора 46.

В результате затвор из положения, показанного на фиг.10 и 7 (штрихпунктирная линия), переходит в положение, показанное на фиг.11 и 8 (штрихпунктирная линия с двумя точками). После того, как спуск затвора осуществлен и выдержка отработана (соответственно экспонирована светочувствительная пленка, находящаяся в проеме кадрового окна), спусковая кнопка 44 отпускается и под действием пружины 55 перемещается вместе с затвором 8 в осевом направлении в исходное положение. На фиг.8 это положение показано штрихпунктирной линией с тремя точками. В этом положении окно 47 затвора расположено выше отверстия объектива 68 и не пересекается с ним, а элементы 42 зацепления верхней конической части затвора 43 вновь вступают во взаимодействие с ответными им элементами 41 зацепления внутреннего конуса фрикциона 38.

В процессе этого осевого перемещения затвора пружинный упор-фиксатор 60, как видно на фиг.5, расположен так, что не взаимодействует с фигурным выступом 67 и не препятствует движению затвора. Таким образом, по окончании осевого перемещения под действием пружины 55 затвор 8 оказывается опять подключен к кинематической цепи взвода и перемотки пленки, связанной с рукояткой 26. В дальнейшем взвод затвора осуществляется его вращением вокруг оси, как это было описано выше. При этом в процессе осевого вращения затвора его окно 47 не пересекается с отверстием объектива 68, благодаря чему не происходит засветка светочувствительного материала в процессе перемотки пленки. В результате этого осевого вращения затвор опять устанавливается в положение, показанное на фиг. 6,9 и 10. После установки индекса кадра фотоаппарат снова готов к работе.

Благодаря такой конструкции достигается технический результат, поставленный при создании заявляемого технического решения: упрощается конструкция фотоаппарата при одновременном придании ей новых качеств, улучшающих те потребительские свойства, которые представляются существенными для детского фотоаппарата-игрушки. Упрощение конструкции конкретно выразилось в значительном сокращении количества составляющих фотоаппарат деталей: их около 30-ти, что меньше, чем в одном только узле затвора прототипа. Одновременно с упрощением конструкции и благодаря ему обеспечена блокировка взвода затвора с перемоткой пленки, т.е. взвод затвора осуществляется той же рукояткой и одновременно с перемоткой пленки. Вследствие этого спуск затвора при непереведенном кадре и, таким образом, повторное экспонирование одного кадра исключаются.

Другим новым качеством является блокировка от случайного спуска взведенного затвора при непреднамеренном воздействии на кнопку спуска (например, при случайных воздействиях в процессе переноски и хранения). Эта блокировка обеспечена также без конструктивного усложнения, а лишь за счет значительно увеличенного (до 10 мм) осевого хода кнопки причем спуск затвора происходит только при достижении кнопкой своего крайнего положения (когда кнопка полностью утоплена), что маловероятно при нецеленаправленном воздействии. Таким образом, благодаря увеличенному холостому осевому ходу кнопки удается реализовать спуск взведенного затвора только в качестве продуманного и целенаправленного действия.

В изобретении достигнуто еще одно новое качество: выравнивание относительных размеров и параметров точности составляющих элементов устройства и в результате отсутствия миниатюрных и сложных деталей и повышенной точности изготовления и сборки. Это позволяет при необходимости потребителю осуществлять самостоятельную сборку разборку фотоаппарата, а изготовителю дает возможность реализовывать фотоаппарат в виде набора узлов и деталей для самостоятельной сборки (по типу конструктора).

Технический результат от реализации заявляемого технического решения выражается в снижении затрат в производстве как следствие конструктивного и технологического упрощения.

Другой эффект может выражаться в более раннем и всестороннем приобщении детей к фотографии, привитии им необходимых навыков и знаний.

Использование: в фотографии, точнее в детких фотоаппаратах, предназначенных для использования детьми в игровых ситуациях и обеспечивающих в условиях хорошего освещения получение снимков удовлетворительного качества. Изобретение позволяет упростить конструкцию фотоаппарата, уменьшив количество его деталей, и одновременно упрощает эксплуатацию его до такой степени, что после перемотки пленки фотоаппарат снова готов к фотографированию. Предусмотренные в конструкции блокировки исключают случайный спуск взведенного затвора и повторное экспонирование уже отснятого кадра. Кроме того, конструктивно фотоаппарат решен таким образом, что его сборка и разборка могут самостоятельно осуществляться потребителем без ущерба для его работоспособности. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с крышкой. Внутри корпуса расположена световая камера с кадровым окном, в зазоре между которым и упомянутой крышкой транспортируется светочувствительная пленка, намотанная на приемную и подающую катушки. Перемотка пленки осуществляется с помощью рулетки, которая одновременно посредством зубчатой пары и элементов фрикциона связана через элементы зацепления с цилиндрическим затвором, который обладает возможностью вращения и осевого перемещения. Затвор снабжен в средней своей части сквозным экспозиционным окном и взаимодействует с кнопкой спуска, осевой пружиной сжатия и спиральной пружиной. 6 з.п.ф-лы, 11 ил.

1. ДЕТСКИЙ ФОТОАППАРАТ, содержащий светонепроницаемый корпус с крышкой, объектив, средства отработки экспозиции в виде затвора и диафрагмы, камеру с кадровым окном, приемную и подающую катушки со светочувствительной пленкой, механизм перемотки пленки, механизм взвода и устройство спуска затвора, отличающийся тем, что в нем затвор выполнен в виде цилиндра со сквозным окном и усеченного конуса со стороны одного из своих оснований, ось которого параллельна осям приемной и подающей катушек, и установлен с возможностью осевого перемещения и вращения вокруг оси, причем в начале осевого хода затвора сквозное окно размещено вне зоны окна объектива, обращенного к затвору, а в конце осевого хода сквозное окно затвора размещено с полным перекрытием зоны окна объектива, проекция сквозного окна затвора на плоскость, перпендикулярную оси затвора, расположена вне зоны проекции окна объектива на плоскость, перпендикулярную к оси затвора, в начальном и в конечном угловых положениях затвора, при заданных соотношениях угловых и осевых размеров сквозного окна затвора, окна объектива и осевого и углового ходов затвора. 2. Фотоаппарат по п.1, отличающийся тем, что затвор подпружинен относительно неподвижных элементов фотоаппарата в осевом направлении введенной витой цилиндрической пружиной сжатия, а в направлении вращения спиральной пружиной. 3. Фотоаппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что устройство спуска затвора выполнено в виде кнопки, расположенной соосно с затвором с возможностью осевого перемещения в отверстии корпуса и взаимодействующей в осевом направлении с краем конической части затвора, а на внутренней поверхности светонепроницаемого корпуса, обращенной к затвору, выполнен фигурный выступ, расположенный с возможностью взаимодействия с введенным пружинным упором-фиксатором, закрепленным в дне затвора, и расположенный тангенциально цилиндрической поверхности затвора, при этом протяженность фигурного выступа в осевом направлении меньше длины осевого хода затвора. 4. Фотоаппарат по пп. 1 3, отличающийся тем, что в осевом направлении затвор выполнен из трех участков, причем сквозное окно расположено в среднем участке затвора, выполненном в сечении, перпендикулярном к оси вращения затвора, в виде сегмента, меньший диаметр участка затвора в виде усеченного конуса обращен к кнопке спуска, на поверхности конуса равномерно размещены элементы зацепления в виде впадин, другой крайний участок выполнен в виде стакана цилиндрической формы с вставным дном, в выемке которого расположена спиральная пружина, а по оси стакан снабжен штоком с глухим осевым отверстием, в котором расположена витая цилиндрическая пружина сжатия. 5. Фотоаппарат по пп. 1 3, отличающийся тем, что механизм взвода затвора выполнен в виде цилиндрической зубчатой пары, один из элементов которой установлен с возможностью вращения совместно с рукояткой перемотки пленки, а второй установлен с возможностью взаимодействия с затвором через фрикцион. 6. Фотоаппарат по п.5, отличающийся тем, что в нем фрикцион выполнен в виде внутреннего и наружного колец, в коническом зазоре между которыми установлена прокладка конической формы из фрикционного материала, причем кольца установлены с возможностью взаимодействия между собой с образованием осевого натяга, фрикцион снабжен фланцем, расположенным на внутреннем кольце со стороны меньшего диаметра и упирающимся в соответствующий торец наружного кольца. 7. Фотоаппарат по пп. 5 и 6, отличающийся тем, что элемент зубчатой пары в виде цилиндрического зубчатого колеса размещен на внешней поверхности наружного кольца фрикциона, внутреннее кольцо которого снабжено равномерно размещенными на его внутренней поверхности, обращенной к конической части затвора, элементами зацепления в виде выступов, выполненных с возможностью взаимодействия с соответствующими впадинами на поверхности конической части затвора.