Вариообъектив Советский патент 1992 года по МПК G02B7/10 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам с переменным фокусным расстоянием, и может быть использовано в объективострое- нии,

Известны объективы с одним управляющим рабочим элементом как для изменения фокусного расстояния, так и для изменения фокусировки. Фокусировка объектива осуществляется вращением рабочего элемента, а изменение фокусного расстояния - за счет перемещения рабочего элемента вдоль оси. Эти объективы очень громоздки и имеют низкое качество, так как подвижные ком- поненты вращаются и перемещаются одновременно.

Наиболее близким к изобретению является объектив, имеющий неподвижный корпус, соединенный с ним кулачок с пазами, неподвижный, фокусирующий и подвижные оптические компоненты, установленные в корпусе, а также рабочий элемент, соединенный с одним из подвижных компонентов. Рабочий элемент выполнен в виде цилиндра с круговым и линейными пазами. В круговом пазу расположен щуп, выполненный в виде винта, который западает в паз кулачка и жестко соединен с подвижным оптическим компонентом, участвующим в изменении фокусного расстояния Другой подвижный оптический компонент, также участвующий в изменении фокусного ftacvi

СА) Ю СА) СА) СЛ

стояния, расположен внутри первого подвижного оптического компонента. На нем жестко закреплен щуп, выполненный в виде винта, западающего в линейный паз первого подвижного компонента и криволинейный паз кулачка. В линейном пазу рабочего элемента расположен винт, жестко соединенный с поворотным кольцом, расположенным на корпусе. Поворотное кольцо посредством окулярной резьбы связано с фокусирующим компонентом. При перемещении рабочего элемента вдоль оптической оси при изменении фокусного расстояния происходит одновременно перемещение и вращение подвижных оптических компонентов с соответствующими группами линз. При этом не происходит фокусировки объектива из-за перемещения винта, жестко закрепленного на поворотном кольце, по линейному пазу рабочего элемента. При вращении рабочего элемента вокруг оптической оси с целью фокусировки объектива посредством винта, западающего в линейный паз рабочего элемента, происходит вращение поворотного кольца и через окулярную резьбу одновременные перемещение и вращение фокусирующего компонента. При этом не происходит изменения фокусного расстояния, так как щуп, жестко связанный с подвижным компонентом, скользит по круговому пазу рабочего элемента.

К недостаткам данного объектива относятся низкое качество изображения вследствие децентрировки оптических компонентов за- счет их одновременного перемещения и вращения вокруг оптической оси, а также большие габариты и масса из-за наличия промежуточных оправ.

Целью изобретения является повышение качества изображения за счетснижения децентрировки оптических компонентов при перемещении их вдоль оптической оси без вращения, а также уменьшение габаритов и массы.

Поставленная цель достигается тем, что в вариообъектив, содержащий неподвижный и фокусирующий оптические компоненты, два подвижных оптических компонента, установленных с возможностью перемещения первого из .них по линейному закону, а второго - по нелинейному закону с помощью кулачка, выполненного с линейными и криволинейными пазами и установленного в корпусе, на котором размещен рабочий элемент с возможностью перемещения вдоль оптической оси и вращения вокруг нее, связанный по крайней мере с одним из подвижных компонентов, а также с поворотным кольцом, установленным на корпуса и связанным с фокусирующим компонентом, дополнительно введен держатель цилиндрической формы с двумя выступами, на которых выполнены сквозные отверстия, а

на цилиндрической поверхности держателя выполнены два круговых паза, в каждом из которых размещен винт, жестко закрепленный на рабочем элементе, в сквозных отверстиях выступов держателя посредством

0 безлюфтового соединения размещены щупы, жестко закрепленные на первом подвижном оптическом компоненте и взаимодействующие с линейными пазами кулачка и линейными пазами, выполненны5 ми в корпусе, при этом на оправе второго подвижного оптического компонента выполнены два щупа, размещенные в криволинейных пазах кулачка и линейных пазах корпуса. Все линейные пазы корпуса распо0 ложены параллельно оптической оси. Таким образом, все подвижные компоненты и в процессе изменения фокусного расстояния и в процессе фокусировки перемещаются только вдоль оптической оси, без вращения.

5 Оба подвижных оптических компонента, изменяющие фокусное расстояние, расположены непосредственно в кулачке.

На фиг. 1 изображена конструкция ва- риообъектива; на фиг. 2 - схема пространст0 венного взаимного расположения основных частей вариообъектива; на фиг. 3 - конструкция основных отдельных частей; на фиг. 4 - корпус вариообъектива, общий вид; на фиг. 5 - вариант осуществления вариообъектива.

5Вариообъектив выполнен из неподвижного корпуса 1 с расположенными в нем фокусирующим оптическим компонентом 2, двумя подвижными оптическими компонентами 3 и 4 и неподвижным оптическим ком0 понентом 5. При этом корпус 1 выполнен в виде удлиненного цилиндрического элемента с линейными пазами 1 а и 1 б, расположен- ными вдоль оптической оси, внутри которого находится кулачок 6, выполненный

5 в виде цилиндра с линейными 6а и криволинейными 66 пазами. Непосредственно внутри кулачка 6 расположены подвижные оптические компоненты 3 и 4, каждый из них выполнен в виде оправы с четырьмя высту0 пами, на двух концах которых находятся щупы, жестко соединенные с выступами и представляющие собой винты с втулками: с подвижным оптическим компонентом жестко соединены зинты 7 с втулками 8, запа55 дающие в криволинейные пазы 66 кулачка 6 и линейные пазы 1 б корпуса 1, с подвижным оптическим компонентом 3 соединены жестко винты 9 -с втулками 10, западающие в линейные пазы ба кулачка 6, линейные пазы

1а корпуса 1, а также в сквозные отверстия

11а держателя 11, расположенного на корпусе 1.

Держатель 11 представляет собой цилиндрическую оправу„с круговыми пазами

116 и двумя выступами с отверстиями 11 а. На держателе 11 находится рабочий элемент 12, выполненный в виде цилиндра с линейными пазами 12а. Винты 13, жестко соединенные с рабочим элементом 12, западают в круговые пазы 116 держателя 11, для ограничения вращения рабочего элемента 12. В линейные пазы 12а рабочего элемента 12 задают щупы, выполненные в виде винтов 14 со шпонками 1S, жестко закрепленных на поворотном кольце 16, расположенном на корпусе 1. Внутри поворотного кольца 16 установлен фокусирующий оптический компонент 2, соединенный с ним посредством окулярной резьбы. С целью удержания фокусирующего оптиче- ского компонента 2 от разворота вокруг оптической оси используются шпонки 17, западающие в пазы оправы фокусирующего оптического компонента 2 и установленные жестко на корпусе 1.

Вариообъектив работает следующим образом.

При изменении фокусного расстояния, рабочий элемент 12 за счет винтов 13, жестко установленных на нем и западающих в круговые пазы 116 держателя 11. перемещается совместно с держателем 11 вдоль оптической оси. При этом происходит перемещение подвижного оптического компонента 3 вдоль оптической оси за счет винтов 9 с втулками 10, жестко установленных на нем и размещенных посредством безлюф- тового соединения в сквозных отверстиях 11 а держателя 11. Кроме того, из-за взаимодействия винтов 9 с втулками 10с линейны- ми пазами 1а корпуса 1 и линейными пазами 6а кулачка 6 происходит вращение кулачка 6 вокруг оптической оси.

В результате вращения кулачка 6 происходит перемещение подвижного оптическо- го компонента 4 вдоль оптической оси при взаимодействии винтов 7 с втулками 8, установленными жестко на подвижном оптическом компоненте 4, с линейными пазами 16 корпуса 1 и криволинейными пазами 66 кулачка 6. При этом из-за линейных пазов 1а и 16 в корпусе, расположенных параллельно оптической оси, подвижные оптические компоненты 3 и 4 также перемещаются вдоль оптической оси без вращения. Изме- нения фокусировки вариообъектива не происходит вследствие перемещения винтов 14 со шпонками 15, жестко расположенными на поворотном кольце 16 по линейным пазам 12а рабочего элемента 12, поэтому поворотное кольцо 16 остается неподвижным. а следовательно, остается неподвижным фокусирующий оптический компонент 2, соединенный посредством окулярной резьбы с поворотным кольцом 16.

Фокусировка вариообьектива осуществляется вращением рабочего элемента 12 вокруг оптической оси. В результате происходит вращение поворотного кольца 16 за счет винтов 14 со шпонками 15, жестко установленных на нем и расположенных в линейных пазах 12а рабочего элемента 12. Поворотное кольцо 16, соединенное посредством окулярной резьбы с фокусирующим оптическим компонентом 2, вызывает его перемещение. При этом не происходит вращения фокусирующего оптического компонента 2 вокруг оптической оси из-за удержания его шпонками 17 от разворота, жестко установленными на корпусе 1 и расположенными в пазах оправы фокусирующего оптического компонента 2. Кроме того, не происходит изменения фокусного расстояния вследствие перемещения винтов 13, жестко закрепленных на рабочем элементе 12 по круговым пазам 116 держателя 11, оставляя его неподвижным.

Другой вариант осуществления изобретения в части фокусировки может быть следующим (фиг. 5). Поворотное кольцо 16 содержит линейные пазы 16а, в которых расположены винты 14 со шпонками 15, жестко соединенные с рабочим элементом 12. При фокусировке вариообьектива происходит вращение рабочего элемента 12 вокруг оптической оси. В результате посредством винтов 14 со шпонками 15, расположенных в линейных пазах 16а поворотного кольца 16, вращение передается поворотному кольцу 16 и посредством окулярной резьбы происходит перемещение фокусирующего оптического компонента 2 вдоль оптической оси. Шпонки 17, установленные неподвижно на корлусе 1, перемещаются по пазам оправы фокусирующего оптического компонента 2, удерживая его от разворота.

При изменении фокусного расстояния винты 14 со шпонками 15, жестко соединенные с рабочим элементом 12, перемещаются по линейным пазам 16а поворотного кольца 16 вдоль оптической оси вариообъектива, При этом повороте кольцо 16 остается неподвижным, и поэтому не происходит фокусировки вариообъектива.

Конструкция предлагаемого вариообъектива позволяет улучшить качество изображения вследствие снижения децентри- ровки фокусирующего и подвижных оптических компонентов за счет их перемещения вдоль оптической оси без вращения.

Формула изобретения Вариоообъектив, содержащий неподвижный и фокусирующий оптические компоненты, два подвижных оптических компонента, установленных с возможно- стью перемещения первого из них по линейному закону, а второго - по нелинейному закону с помощью кулачка, выполненного с линейными и криволинейными пазами и установленного в корпусе, на котором разме- щен рабочий элемент с возможностью перемещения вдоль оптической оси и вращения вокруг нее, связанный по крайней мере с одним из подвижных компонентов, а также с поворотным кольцом, установлен- ным на корпусе и связанным с фокусирующим компонентом, отличающийся гем, что, с целью повышения качества изображения за счет снижения децентрировки оптических компонентов при перемещении

их вдоль оптической оси, в вариообьектив дополнительно введен держатель цилиндрической формы с двумя выступами, на которых выполнены сквозные отверстия, а на цилиндрической поверхности держателя выполнены два круговых паза, в каждом из которых размещен винт, жестко закрепленный на рабочем элементе, в сквозных отверстиях выступов держателя посредством безлюфтового соединения размещены щупы, жестко закрепленные на первом подвижном оптическом компоненте и взаимодействующие с линейными пазами кулачка и с линейными пазами, выполненными в корпусе, при этом на оправе второго подвижного оптического компонента выполнены два щупа, размещенных в криволинейных пазах кулачка и линейных пазах корпуса, причем все линейные пазы корпуса расположены параллельно оптической оси.

Использование: оптическое приборостроение. В настоящее время нашли широкое применение вариообъективы с одним управляющим рабочим элементом как для изменения фокусного расстояния, так и для изменения фокусировки. Это очень удобно при съемке быстроменяющихся событий (полет птиц, соревнования и т. д.). Сущность изобретения: вериообъектив включает неподвижную группу линз, фокусирующую группу лиыз, а также две подвижные группы линз, участвующие в изменении фокусного расстояния, с возможностью перемещения одной по линейному закону, другой по нелинейному с помощью тубуса кулачка, имеющего соответственно линейные и криволинейные пазы и установленного в корпусе, на котором расположен рабочий элемент. При этом подвижные группы линз расположены непосредственно внутри тубуса кулачка, а не одна в другой. При перемещении рабочего элемента вдоль оптической оси происходит движение подвижных групп линз, участвующих в изменении фокусного расстояния, при вращении рабочего элемента вокруг оптической оси происходит перемещение фокусирующей группы линз. Кроме того, с целью повышения качества изображения, уменьшения децентрировок групп линз их перемещение происходит только вдоль оптической оси без вращения. 5 ил сл С

16 12 а ц к д ц) # &п

(Pfftf

Фиг.2

/ - /

ФигЛ

./л

л

5

С

7