Brevet FR2648572A1 — publié le 19901221

MECANISME D'AVANCEMENT D'UN OBJECTIF ZOOM La présente invention concerne un mécanisme d'avancement d'un objectif zoom. Un objectif zoom comporte au moins deux groupes de lentilles qui sont déplacés de manière indépendante dans une direction d'axe optique. Au moins l'un des groupes de lentilles est déplacé de manière non linéaire dans la direction de l'axe optique pour modifier la longueur focale des lentilles tout en conservant un point de focalisation constant. On utilise d'une part comme moyen de déplacement linéaire un filetage multiple et, d'autre part, comme moyen de déplacement non linéaire un moyen de déplacement habituellement constitué d'un mécanisme de came qui comprend un chemin de came placé sur la paroi cylindrique du tube et une broche de guidage placée sur un cadre de lentille qui s'adapte dans le chemin de came de façon à permettre le guidage du cadre de lentille dans la direction de l'axe optique. La surface de paroi du chemin de came s'étend dans une direction simllailre à celle de la broche de guidage en un emplacement quelconque du chemin de came. De manière générale, la broche de guidage s'étend dans une direction radiale depuis le centre du tube et, ainsi, la surface de paroi du chemin de came doit être formée pour s'étendre vers le centre du tube en un emplacement quelconque de celui-ci. Un chemin de came présentant un tel profil peut être usiné. L'usinage du chemin de came est toutefois très coûteux. La formation de chemins de came multiples présentant différents profils de came complexes qui amènent les lentilles à se déplacer de manière non linéaire est plus coûteuse. Une solution vers une réduction du coût de fabrication consiste à réaliser le chemin de came par moulage de matière plastique. Toutefois, dans le cas o le chemin de came est formé sur la paroi cylindrique du tube, une filière de moulage pour mouler le chemin de came doit être libérée ou éliminée dans une direction perpendiculaire à l'axe du tube. Il en résulte que la direction du chemin de came est parallèle à la direction de l'élimination de la filière de moulage sur la longueur totale du chemin de came et que par suite le chemin de came ne peut pas être formé de manière à être orienté vers le centre du tube sur sa longueur totale, ce qui conduit à un défaut d'engagement de la broche de guidage faisant saillie hors du centre du tube avec le chemin de came associé. De plus, dans un tube d'objectif zoom conventionnel, dans le cas d'un ample déplacement des groupes de lentilles, en particulier du premier groupe de lentilles, il est nécessaire d'augmenter la longueur axiale du tube fixe afin d'açcro tre l'ampleur du déplacement linéaire de l'anneau qui supporte le premier groupe de lentilles, conduisant à un tube de lentille important dans la direction axiale. Le but principal de la présente invention est de créer un mécanisme de commande qui peut commander la position de l'objectif sans utiliser l'engagement du chemin de came et de la broche de guidage. Un autre but de la présente invention est de créer un mécanisme d'avance d'objectif qui peut assurer un plus grand déplacement de l'objectif sans augmenter la longueur axiale du tube fixe. L'une des caractéristiques les plus significatives de la présente invention est dirigée vers la commande de la position des lentilles par une surface de came (came de face d'extrémité) qui est formée sur la face d'extrémité de l'anneau de came, non par l'engagement du chemin de came ni de la broche de guidage, comme dans la technique antérieure telle que mentionnée précédemment. Le mécanisme de commande de position des lentilles en conformité avec la présente invention comprend un cadre de lentille qui est supporté de manière à pouvoir se déplacer dans la direction de l'axe optique, un anneau de came qui peut être tourné relativement sans changer la position de l'axe optique relative par rapport au cadre de lentille, une surface de came qui est formée sur une face d'extrémité de l'anneau & came, une broche de guidage qui est placée sur le cadre de lentille pour s'engager avec la surface de came et un moyen de sollicitation servant à solliciter de manière continue le cadre de lentille afin d'amener en permanence la broche de guidage en contact avec la surface de came. Dans le mécanisme de commande de position d'objectif mentionné ci-dessus, du fait que la surface de came de l'anneau à came est formée sur la face d'extrémité de celui-ci, le tout peut être moulé en matière plastique, ce qui conduit ainsi à un coût de fabrication réduit. Le mécanisme d'avance d'objectif en conformité avec la présente invention est caractérisé par un anneau à déplacement linéaire intermédiaire prévu entre le tube fixe et un anneau à déplacement linéaire, de façon que le déplacement obtenu de l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire et de l'anneau à déplacement linéaire peut assurer un déplacement ample des lentilles. Le mécanisme d'avance d'objectif en conformité avec la présente invention comprend un tube fixe, un anneau à déplacement linéaire intermédiaire qui est supporté de manière à pouvoir être déplacé linéairement par l'anneau fixe, un anneau à déplacement linéaire qui est supporté de manière à pouvoir être déplacé linéairement par l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire, un anneau rotatif qui peut tourner par rapport à l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire et qui se déplace dans la direction de l'axe optique en même temps que l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire et un groupe de lentilles qui est supporté par l'anneau à déplacement linéalre, dans lequel ledit anneau rotatif est situé entre le tube fixe et est respectivement relié & ces deux derniers par des hélicoïdes. Le mécanisme de commande de position de l'objectif et le mécanisme d'avance d'objectif en combinaison rend possible de mouler l'anneau à came comportant la surface de came de résine 'synthétlque et de réaliser un tube d'objectif zoom de faibles dimensions présentant un plus grand déplacement des lentilles. Le tube d'objectif zoom comprend de préférence un anneau à déplacement linéaire qui est déplacé linéairement dans la direction de l'axe optique, un premier groupe de lentilles qui est supporté par l'anneau à déplacement linéaire, un cadre de lentille d'un deuxième groupe de ientilles qui est supporté de manière à pouvoir être déplacé dans la direction de l'axe optique par l'anneau à déplacement linéaire, un anneau de came qui est supporté de manière à pouvoir être mis en rotation par l'anneau à déplacement linéaire, une surface de came qui est formée sur une face d'extrémité de l'anneau à came, une broche de guidage qui est placée sur le cadre de lentille du deuxième groupe de lentilles pour porter contre la surface de came et un mécanisme rotatif d'anneau de came qui fait tourner l'anneau à came en conformité avec le déplacement linéaire de l'anneau à déplacement linéaire. Le mécanisme de déplacement linéaire de l'anneau à déplacement linéaire comprend un tube fixe, un anneau à déplacement linéaire intermédiaire qui est supporté de manière à pouvoir être déplacé linéairement par le tube fixe, un anneau à déplacement linéaire qui est supporté de manière à pouvoir être déplacé linéairement par l'anneau à déplacement linéaire intermédlalre et un anneau rotatif qui tourne par rapport à l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire et qui se déplace dans la direction de l'axe optique en même temps que l'anneau à déplacement linéaire lntermédiaire. L'anneau rotatif est situé entre le tube fixe et l'anneau à déplacement linéaire qui est respectivement relié à ces deux derniers par des héilicodes. Le mécanisme rotatif de l'anneau à came peut être constitué par exemple d'une broche de guidage qui est placée sur l'anneau à came et d'un chemin en spirale qui est prévu sur l'anneau à déplacement llnéaire Intermédiaire de façon que la broche de guidage s'adapte dans le chemin en spirale. La présente invention sera expliquée de manière détaillée sur la base de modes de réalisation représentés sur les dessins annexés, sur lesquels: La fig. 1 est une vue en coupe longltudinale d'un tube d'objectif zoom en conformité avec un mode de réalisation de la présente invention. La fig. 2 est une vue en perspective d'un anneau de came représenté & la fig. 1. La fig. 3 est une vue développée d'un anneau de came représenté à la fig. 2. La fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'un tube d'objectif zoom en conformité avec un autre mode de réalisation de la présente invention, et La fig. 5 est une vue en coupe longitudinale d'un tube d'objectif zoom en conformité avec encore un autre mode de réalisation de la présente invention. A la fig. 1, qui représente un premier mode de réalisation de la présente invention, un corps d'appareil photographique 1 comporte un tube fixe 2 qui lui est fixé par des vis 2b. En variante, il est possible de relier de manière amovible le tube fixe au corps d'appareil photographique 1 au moyen, par exemple, d'une monture à baïonnette. Le tube fixe 2 est pourvu, sur la surface périphérique interne de son extrémité avant, d'un premier hélicoïde (filetage multiple) 2a et sur son extrémité arrière d'un premier chemin de guidage à déplacement linéaire 2c qui s'étend dans la direction-de l'axe optique. Sur la périphérie interne de l'anneau fixe 2 sont fixés un anneau rotatif 4 et un anneau à déplacement linéaire 3 qui est constitué de plusieurs composants en combinaison, bien que ceux-ci soient représentés sous la forme d'une pièce unique à des fins de clarté. L'anneau à déplacement linéaire 3 se présente sous la forme d'un doublre tube comportant un cylindre externe 30 et un cylindre interne 31. Le cylindre externe 30 est pourvu, sur sa périphérie arrière et extérieure d'un deuxième hélicoide (filetage multiple) 3b qui comporte un filetage à droite (ou un flletage à gauche) faisant face au premier hélicoïde comportant un filetage à gauche (ou un filetage à droite). Le cylindre externe 30 est pourvu sur sa périphérie interne d'un deuxième chemin de guidage à déplacement linéaire 3c qui s'étend dans la direction de l'axe optique. Le cylindre interne 31 de l'anneau à déplacement linéaire 3 comporte un obturateur annulaire 11 qui lui est fixé. L'obturateur 11 est pourvu d'un filetage périphérique interne lla dans lequel un premier cadre de lentille 12 qui supporte le premier groupe de lentilles 10 est vissé à travers un filetage périphérique externe 12a formé sur la périphérie externe du premier cadre de lentille 12. L'obturateur 11 comporte une broche d'entraînement de focalisatlon automatique 13 et un secteur d'obturateur 15. La broche 13 est solidaire d'une plaque fonctionnelle 14 fixée au premier cadre de lentille 12 dans la direction circonférentlelle. L'obturateur 11 entraîne la broche de commande 13 par un déplacement angulaire prédéterminé en conformité avec des signaux de distance qui sont générés à partir d'un dispositif de mesure de distance du sujet pour entraîner le premier cadre de lentille 12 en rotation.à travers la plaque opérationnelle 14. Il en résulte que le premier cadre de lentille 12 et, par suite, le premier groupe de lentilles se déplacent dans la direction de l'axe optique en conformité avec les flletages lla et 12a pour effectuer la focalisation. Le secteur de l'obturateur 15 s'ouvre ensuite pour effectuer l'exposition. L'anneau rotatif 4 est pourvu, sur sa périphérie extérieure,-d'un hélicoXde-(filetage multiple) 4a qui est engagé par le premier hélicoïde 2a et sur sa périphérie interne d'un hélicoïde (filetage multiple) 4b qui est engagé par le deuxième hélicoide 3b. Sur la surface arrière et interne de l'anneau rotatif 4 est supporté de manière à pouvoir faire tourner une partie de bride Sa d'un anneau à déplacement linéaire intermédiaire 5 à travers une bague d'arrêt 6. L'anneau à déplacement linéaire lntermédlaire 5 peut tourner par rapport à l'anneau rotatif 4 et est déplacée dans la direction de l'axe optique en même temps que l'anneau rotatif 4 par l'engagement de la partie de bride 5a et de la bague d'arrêt 6. L'extrémité avant de l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire 5 est insérée dans le cylindre externe de l'anneau à déplacement linéaire 3, de façon que la broche de guidage radiale 7 faisant saillie de la surface extérieure avant de l'anneau à déplacement linéaire lntermédlaire 5 est engagée dans le chemin de guidage déplacement linéaire 3c. L'engagement de la broche de guidage 7 dans le chemin de guidage à déplacement linéaire 3c permet à l'anneau à déplacement linéaire lntermédiaire 5 de se déplacer linéairement par rapport à l'anneau à déplacement linéaire 3 et empêche l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire 5 de tourner. C'est-à-dire que l'anneau à déplacement linéaire lntermédliailre 5 et l'anneau à déplacement linéaire 3 peuvent se déplacer linéairement dans la direction de l'axe optique sans entrer en rotation. Lorsque l'anneau rotatif 4 tourne, celui-ci est avancé par rapport au tube fixe 2 en conformité avec les hélicoïdes 2a et 4a et l'anneau à déplacement linéaire 3 est avancé par rapport à l'anneau rotatif 4 en conformité avec les hélicoides 3b et 4b. Le déplacement (avance) du premier groupe de lentilles 10 est égal à un déplacement prédéterminé obtenu (somme des déplacements) de l'anneau rotatif 4 par rapport au tube fixe 2 et de l'anneau à déplacement linéaire 3 par rapport à.l'anneau rotatif 4. Dans le mode de réalisation illustré, le déplacement maximal du premier groupe de lentilles 10 est (Ll+L2) & la fig. 1. En d'autres termes, les angles d'inclinaison et les directions des hélicoides 2a (4a) et 3b (4b) sont déterminés de façon à permettre d'obtenir la valeur maximale (Ll+L2). L'anneau rotatif 4 et l'anneau à déplacement linéaire 3, présentant touts deux de faibles longueurs axiales, assurent en conséquence un plus grand déplacement axial du premier groupe de lentilles 10. Ceci est l'une {première caractéristique) des caractéristiques les plus importantes de la présente invention. On notera que le déplacement axial du premier groupe de lentilles 10 dans la direction de l'axe optique est un déplacement linéaire proportionnel au déplacement angulaire de l'anneau rotatif 4. Le deuxième groupe de lentilles 16 est flxé à un deuxième cadre de lentille 17 qui s'adapte dans une périphérie intérieure d'un cylindre de faibles dimensions 3s qui est formé à l'extrémité arrière de l'anneau à déplacement linéaire 3 pour présenter un plus petit diamètre. Le deuxième cadre de lentille 17 comporte des trous 19 dans lesquels sont insérées des tiges de guidage axiales espacées 18 qui sont fixées à l'anneau à déplacement linéaire 3 à une distance angulaire par exemple de 120 de sorte que le deuxième cadre de lentille 17 est déplacé dans la direction de l'axe optique. Le deuxième cadre de lentille 17 est sollicité de manière continue vers l'arrière par des ressorts de pression qui sont disposés pour entourer les tiges de guidage respectives 18. Des broches de guidage radiales 21 sont prévues à une distance angulaire de 120' sur la périphérie extérieure de l'extrémité avant du deuxième cadre de lentille 17. Les broches de guidage 21 se projettent vers l'extérieur à travers les chemins de guidage à déplacement linéaire 23 formés sur le petit cylindre 3s de l'anneau à déplacement linéaire 3. Un anneau de came 24 est adapté de manière à pouvoir tourner sur le petit cylindre 3s. L'anneau à came 24 comprend une surface de came 25 formée sur son extrémité avant. Les broches de guidage 21 portent contre la surface de came 25. C'est-à-dire que le deuxième cadre de lentille 17 qui est sollicité vers l'arrière par les ressorts de pression vient en contact avec la surface de came 25 à travers les broches de guidage 21 de façon que l'anneau à came 24 est sollicité vers l'arrière à travers les broches de guidage 21. Le déplacement vers l'arrière de l'anneau à came 24 est limité par la borne extérieure 3f formée à l'extrémité arrière du petit cylindre 3s, de sorte que l'anneau à came 24 ne peut pas être déplacé dans la.direction de l'axe optique. La surface de came 25 comporte trois parties de surface de came identiques qui sont espacées à une distance angulaire de 120 , correspondant aux broches de guidage 21, comme représenté aux fig. 2 et 3. La position axiale du deuxième cadre de lentille 17 (deuxième groupe de lentilles 16) est en conséquence déterminée par le profil de la surface de came 25. Si l'anneau à came 24 est constitué d'un moulage de matière plastique, la surface de came 25 peut être une surface plane verticale perpendiculaire à l'axe optique, cette surface pouvant être formée par une filière de moulage qui est éliminée dans la direction de l'axe optique. L'anneau à came 24 est pourvu sur sa périphérie extérieure d'une broche de guidage radiale 27 qui s'adapte dans un chemin de spirale 26 formé sur la périphérie interne de l'anneau à déplacement linéaire lntermédiaire 5. Le chemin de spirale 26 présente un angle d'lnclinaison constant. Lorsque l'anneau à déplacement linéaire 3 est déplacé par rapport à l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire 5 qui ne peut pas tourner, l'anneau à came 24, supporté de manière à pouvoir tourner par l'anneau à déplacement linéaire 3, entre ainsi en rotation. Le déplacement rotatif de l'anneau à came 24 est linéairement proportionnel au déplacement linéaire de l'anneau à déplacement linéaire 3. Lorsque l'anneau à came 24 tourne, le deuxième cadre de lentille 17 (deuxième groupe de lentilles 16) , qui est actionné par la surface de came 25, se déplace dans la direction de l'axe optique. Le déplacement du deuxième groupe de lentilles 16 est déterminé par le profil de came de la surface de came 25 et n'est pas proportionnel au déplacement angulaire de l'anneau à came 24. C'est-&-dire que lorsque le premier groupe de lentilles 10 se déplace linéairement dans la direction de l'axe optique du fait de la rotation de l'anneau rotatif 4, il se produit un déplacement non linéaire du deuxième groupe de lentilles 16 en conformité avec le profil de came de la surface de came 25, de sorte que la longueur focale.'peut être modifiée par le déplacement des premier et deuxième groupes de lentilles 10 et 16. On notera que l'anneau rotatif 4 est entrainé en rotation au moyen, par exemple, d'un mécanisme d'engrenage de zoom (non représenté). Une autre caractéristique (deuxième caractéristique) de la présente invention réside dans la détermination de la position du deuxième groupe de lentilles 16 par la position angulaire de l'anneau à came 24 comportant la surface de came à son extrémité avant. Dans le tube d'objectif zoom en conformité avec la présente invention, en plus du tube fixe 2, de l'anneau à déplacement linéaire 3, de l'anneau rotatif 4, du premier cadre de lentille 12, du deuxième cadre de lentille 17, etc. qui sont habituellement moulés en matière plastique également dans la technique antérieure, l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire 5 et l'anneau à came 24 peuvent être moulés en matière plastique. C'est-à-dlre que le chemin en spirale 25 qui est formé dans l'anneau à déplacement linéaire intermédlaire 5 présente un angle d'incllnaison constant et un profil linéaire 3 dans une vue développée et que par suite une filière de moulage peut être éliminée ou libérée en entralnant celle-ci en rotation le long du chemin de spirale 26. Le moulage de matière plastique est rendu possible par la formation de la surface de came 25 de l'anneau à came 24 à l'extrémité avant de celui-ci. La fig. 4 représente un autre mode de réalisatlon de la présente invention, dans lequel seule la deuxième caractérlstique mentionnée précédemment dans le premier mode de réalisation est réalisée sans la première caractéristique. Dans le deuxième mode de réalisation représenté à la fig. 4, l'anneau à déplacement linéaire lntermédiaire 5 du premier mode de réalisation est supprimé, de façon que la plaque de guidage 8 est directement placée à l'extrémité arrière du petit cylindre 3s de l'anneau à déplacement linéailre 3'. Du fait qu'aucun anneau à déplacement linéaire lntermédliaire 5 n'est prévu, l'anneau à déplacement linéaire 3' n'est pas de construction en double tube à la différence du premier mode de réalisation représenté aux fig. 1 à 3. De plus, la broche de guidage 27' de l'anneau à came 24 est adaptée dans le chemin de guidage à déplacement linéaire 4b' formé à l'extrémité arrière de l'anneau rotatif 4'. l'anneau à camne 24 tourne ainsi sur un déplacement angulaire identique à celui de l'anneau rotatif 4', de façon que le déplacement rotatif amène le deuxième cadre de lentille 17 à se déplacer non linéairement dans la direction de l'axe optique en conformité avec le profil de came de la surface de came 25. La structure restante du deuxième mode de réalisation est similaire à celle du premier mode de réalisation. Les composants du deuxième mode de réalisation correspondant à ceux du premier mode de réalisation sont désignés par des numéros de référence correspondants. Les avantages mentionnés ci-dessus dérivés de la formation de la surface de came 25 sur l'extrémité avant de l'anneau à came 24 dans le premier mode de réalisation peuvent ainsi être également présents dans le deuxième mode de réalisation. On note toutefois que le déplacement axial de l'anneau à déplacement linéaire 3' est limité par la longueur du premier chemin de guidage à déplacement linéaire 2c formé sur le tube fixe 2. Le deuxième mode de réalisation peut par suite être plus avantageusement appliqué à un tube d'objectif zoom dans lequel le déplacement axial des lentilles est plus court que dans le premier mode de réalisation. La fig. 5 représente un autre mode de réalisation {troisième mode de réalisation) de la présente invention, dans lequel seule la première caractéristique mentionnée ci-dessus dans le premier mode de réalisation est réalisée sans la deuxième caractéristique, au contraire du deuxième mode de réalisation représenté à la fig. 4. Aucune caractéristique constitutive n'est par suite appliquée à l'anneau de came 24. De plus, dans le troisième mode de réalisation représenté à la fig. 5, l'anneau de came 4" comporte un cylindre externe 40 qui est situé à l'extérieur du tube fixe 2, de sorte que l'anneau rotatif 4" peut être tourné manuellement. Du fait que le troisième mode de réalisation est dirigé vers un mécanisme de déplacement du premier groupe de lentilles 10, Il n'y a aucune limitation concernant le deuxième groupe de lentilles ou autre groupe de lentilles sur l'anneau à déplacement linéaire 3. Conformément au troisième mode de réalisation représenté à la fig. 5, le déplacement axial maximal du premier groupe de lentilles 10 est donné par le déplacement linéaire L1 de l'anneau à déplacement linéaire 3 qui est entraîné par la rotation de l'anneau rotatif 4" et par le déplacement linéaire L2 de l'anneau à déplacement linéaire intermédiaire 5. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation illustrés mentionnés ci-dessus et peut être modifiée sans sortir de l'esprit de l'invention. REVENDI CATIONS 1. Mécanisme d'avancement d'un objectif caractérisé en ce qu'il comprend un tube fixe {2), un anneau à déplacement linéaire lntermédlaire (5) qui est supporté par le tube flxe (2) de manière à pouvoir être déplacé linéalrement, un anneau à déplacement linéaire (3) qul est supporté par l'anneau à déplacement linéaire lntermédiaire (5) de manière & pouvoir être déplacé linéairement, un anneau rotatif (4) qui est apte à tourner par rapport à l'anneau à déplacement linéaire Ilntermédiaire (5) et à se déplacer en même temps que l'anneau !0 à déplacement linéaire lntermédiaire (5) dans une direction de l'axe optique et un groupe de lentllles (12) qui est supporté par l'anneau à déplacement linéaire (3), ledit anneau rotatif (4) étant situé entre le tube flxe (2) et l'anneau à déplacement linéaire (3) et étant relié à la fois au tube fixe (2) et à l'anneau à déplacement linéaire (3} par un engagement à filetage, respectivement. 2. Mécanisme selon la revendication'l, caractérisé en ce qu'll comprend en outre des hélicoides (4a, 3b) entre l'anneau rotatif et le tube fixe et entre l'anneau rotatif et l'anneau à déplacement linéaire pour relier l'anneau rotatif et le tube fixe et pour relier l'anneau rotatif et l'anneau à déplacement linéaire, respectivement. 3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérlsé en ce que ledit hélicoïde (4a) entre l'anneau rotatif et le tube fixe et ledit hélicoIde (3b) entre l'anneau rotatif et l'anneau à déplacement linéaire comportent des filetages à droite et à gauche opposés. 4. Mécanisme selon la revendlcation 1, caractérisé en ce que ledit anneau à déplacement linéaire (3) se présente sous la forme d'un double tube comportant un cylindre externe (30) et un cylindre interne (31). 5. Mécanisme selon la revendlcation 4, caractérlsé en ce que ledit cylindre externe (30) est pourvu, sur la surface interne, d'un chemin de guidage (3c) à déplacement linéaire lntermédiaire (5).