WO1998047034A1 - Zweiachsige schwenkvorrichtung - Google Patents

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WO1998047034A1
WO1998047034A1 PCT/EP1998/002152 EP9802152W WO9847034A1 WO 1998047034 A1 WO1998047034 A1 WO 1998047034A1 EP 9802152 W EP9802152 W EP 9802152W WO 9847034 A1 WO9847034 A1 WO 9847034A1
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swivel
lens
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pivoting
swivel device
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PCT/EP1998/002152
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Inventor
Wilfried Donner
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/14—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses adapted to interchange lenses

Definitions

  • the invention relates to a swivel device for swiveling a swivel lens arranged concentrically therein, about two swivel axes perpendicular to one another and intersecting in the optical axis of the swivel lens at an axis intersection, the swivel lens being held in a lens holder and this being swivel-mounted in bearings in two degrees of freedom of a spherical surface and these bearings are arranged on a fixed holding frame, on which two swivel actuating means are firmly held, one of which is in each case drivingly connected to a meridian tooth segment and the other to an equatorial tooth segment of the lens holder, the latter being pivotable and displaceable in a meridian plane on the lens holder is arranged.
  • Such a swivel device is known from US 5,502,598 A.
  • the spherical lens holder is mounted on its spherical surface. It has a meridian-directed toothed segment drive and an orthogonal equatorial toothed segment drive, the toothed segment of which is located on a spherical section which can be pivoted about the axis of the equatorial drive and whose pivot axis is displaceable in a groove in a meridional plane in the spherical section.
  • the drive pinion can be conically complementary to the toothed segment, and the gearwheel axis is guided in an equatorial groove on the ball section.
  • the drive torque of the gear on the tooth segment leads in each case depending on its direction to a migration of the spherical section in the groove, so that there is no clear relationship between the meridian and equatorial lens pivoting to the setting rotations of the two drives, which is sufficient for the purpose of object tracking but is insufficient for a targeted camera lens setting.
  • a camera adjustment device in which a cylindrical bearing for pivoting the frame about an axis that crosses the lens axis is provided at the foot of a lens frame and a pivot bearing about a vertical axis is provided on the mounted cylinder section, which intersects with the other pivot axis in the optical axis.
  • the bellows adjoining the lens standard are often disruptive to the beam path when the lens is swung out sharply, and the bellows is also mechanically stressed by the buckling that occurs. Avoiding this in many cases requires a new idea of the entire camera setup. These problems are particularly serious when using wide-angle lenses.
  • the solution is given in that the meridian and the equatorial tooth segments each with respect to the Holding frame are guided against rotation by an anti-rotation device on a circle around the axis intersection and the equatorial tooth segment is pivotable in a pivot bearing and is slidably mounted on the lens holder in a guide on a meridian circle in a guide.
  • the anti-twist device is preferably formed by a guide skid which is fixed in place in cooperation with a guide groove made in the pivot bearing of the toothed segment.
  • the pivot bearing of the toothed segment is preferably designed as a round spherical cap plate or cap which is rotatably mounted about a central axis, preferably in a recess in the lens holder.
  • the bearing recess in the lens holder is elongated on a meridian.
  • two equatorial tooth segments with associated bevel gears and two meridian tooth segments with associated further bevel gears are mirrored at the center of the axis, the tooth segments swiveling in opposite directions on the swivel lens holder, arranged in pairs, attacking them in the same direction, and the bevel gears in each case a bearing pin in a bearing housing located in the holding frame with lateral openings are supported, and the bearing housing with the guide runners protrudes and guides into the guide groove, which is each formed in one of the associated spherical cap plates, the meridian tooth segments each in one of the round ones Spherical cap plates are formed, each of which is only pivotably mounted in the lens holder, and each of the equatorial tooth segments are each formed in one of the round spherical cap plates, which are each pivotable in the lens holder in the guide designed as a pivot compensation recess and are meridian displaceably
  • the annular lens holder is advantageously designed as a spherical section and the two annular bearing shells are complementarily designed as hollow spherical sections.
  • the two spherical surfaces provide guidance and support and light sealing of the two parts of the device lying one inside the other.
  • the two complementary spherical surfaces are advantageously only partially formed, but overall so that their mutual guidance is clearly guaranteed by a sufficient number of support points or better line or surface contact in all swivel positions.
  • the tooth segments of the swivel drives of the lens holder are advantageously manufactured separately from the latter and inserted into spherical cap plates, which are embedded in matching recesses in the surface of the lens holder. It is advantageously provided to mount the spherical cap plate rotatably about its central axis in one pivot axis and to provide a rotation and a meridional compensation displacement in the second pivot axis, which is necessary if pivoting has already taken place in the first axis and then in the second axis the further pivoting is to be carried out.
  • This second axis then points according to the respective pivoting about the first axis in the manner of the different equatorial position to the ecliptic, ie the fixed swivel axis position in the holder, on the inner ball with increasing pivoting of the second axis an increasing inclination to the starting position.
  • the structure of the spherical shell sections makes it possible to embed the drive elements between them. It is particularly advantageous to transmit the drive emanating from the setting elements to the drive pinions via coaxial adjusting rings which adjust the toothed segments of the specimen slide.
  • the two coaxial adjusting rings are slidably mounted on one another in an annular recess in one of the spherical shells and provided with ring gear segments.
  • One of the sprocket segments comes into contact with the associated adjusting drive and two opposing sprocket sectors each drive an associated adjusting bevel gear symmetrically to the center of the ball.
  • the two setting rings have toothed ring sectors which are arranged offset with respect to one another, and these are guided in associated recesses in the spherical shell.
  • the further gear ring sector on the drive side is in each case attached at the edge on the end face and joins with one Spur gear in operative connection, which is preferably adjustable from the adjusting knob via an angular gear.
  • the entire gear ratio is appropriately selected so that approximately one turn of the knob covers the entire swivel range. Accordingly, the adjustment knob is scaled by +/- 15 °; because this is expedient the maximum swivel range in each axis.
  • the bevel gears which engage in the tooth segments of the spherical cap plates, are conical to the center, i.e. the axis intersection.
  • the complementary toothing of the adjusting ring GS acts on one part of the bevel gear toothing, and on another part the bevel gear drives the complementary toothed segment of the spherical cap and thus causes the ball section to pivot.
  • the bevel gears are each advantageously mounted in small bushings, which are penetrated by a bearing pin.
  • This bevel gear housing is each provided with lateral openings into which the associated tooth segments or tooth sectors of the input or output engage.
  • the housing of the bevel gear is fixed on the one hand between the bearing shells and, on the other hand, engages with its inwardly directed end, which is designed like a skid, in a guide groove of the associated spherical cap plate, which carries the toothed segment on the edge.
  • the guide runners are each held fixed in the holder in one of the two swivel directions, and accordingly the guide grooves on the spherical cap plates are always guided in these spatially fixed, large, perpendicular circles on which the pivoting takes place.
  • the individual components are preferably made of glass fiber reinforced plastic, so-called GRP, and dimensionally stabilized by tempering or made of metal investment casting, in particular light metal investment casting.
  • Fig. 1 shows a side view of the device
  • Fig. 2 shows a front view, half
  • Fig. 3 shows a top view
  • Fig. 4 shows a bearing shell in section
  • Fig. 5 shows the same bearing shell in a front view
  • Fig. 6 shows a central section vertically partially loaded
  • Fig. 7 shows a section through the upper half
  • Fig. 8 shows a horizontal section equipped
  • Fig. 9 shows a knob processing
  • Fig. 10 shows an axial section through an actuator
  • Fig. 11 shows the two collars in half in supervision
  • Fig. 12 shows a spherical cap in supervision
  • Fig. 13 shows the spherical cap in longitudinal section
  • Fig. 14 shows the spherical cap in cross section
  • FIG. 15 a to d show the bevel gear with the bearing housing in an exploded view from different sides.
  • the overall device can be seen in a side view in FIG. 1.
  • the swivel drive of the Z-axis KZ is led upwards out of the holding frame HR and ends in an adjustment button.
  • Two bearing shell halves L1, L2 are inserted in the holding frame HR, in which the object holder OH in the form of a spherical section is pivotably mounted in two axes.
  • a spherical cap plate KK2 which is circularly shaped, is inserted and held both rotatably and displaceably in the swivel compensation recess SA.
  • the toothed segment SY2 which works for pivoting with a bevel gear, which is rotatably supported in the spherical shell with the bearing pin LS.
  • the emigration of the spherical cap plate KK2 in the swivel compensation recess SA when the objective holder OH is swiveled twice can be read off on a scale SAS located in the recess SA and can be easily converted to a coordinate system for corrective conversion of the swivel dimension, which is obtained at the setting knob KY with a fixed location reference Use OH on the swiveled spherical surface of the lens holder.
  • FIG. 2 The half view from the front of the device is shown in FIG. 2, where in turn the pivoting adjustment means KZ for the vertical axis on the holding frame HR and the lens holder OH for the lens 0 are arranged concentrically in the bearing shell half L1.
  • FIG. 3 shows a top view of the two swivel actuating means KY, KZ for the two swivel axes and the upper spherical cap plate KK3, which carries the tooth segment SZl for swiveling about the horizontal axis and is embedded in the lens holder OH.
  • the bearing pin LS for the bevel gear and its bearing housing can also be seen, which is inserted in the bearing shells Ll, L2.
  • Figure 4 shows a section through the one bearing shell L1, which has a radial recess A, which also extends axially parallel in sectors, which can be seen from the dashed lines.
  • FIG. 5 shows a top view of the one bearing shell L1, and this also shows the cutout A in dashed lines, in which the ring gear segment moves when pivoted when it drives the associated bevel gear.
  • Four bearing recesses are provided for the bevel gear, two of which correspond opposite each other and form a complementary symmetrical swivel drive.
  • Figure 6 shows a section through the structure of the device in the vertical direction, the bevel gears and adjusting rings are not equipped.
  • the inner lens holder OH is on the top and bottom with a
  • the lens holder is preferably provided with a bayonet connection for holding interchangeable lenses.
  • This arrangement as a whole is pivotally mounted in the two spherical shell sections L1, L2.
  • the latter are fastened in the holding frame HR, which in turn is composed of two frame parts.
  • One of these, for example the holding frame, is a lens standard into which the other frame with the entire adjusting device is removably received.
  • Figure 7 shows the upper half of the section with the assembly of the drive elements.
  • the two adjusting rings STY, STZ are mounted so that they can move in a circular, coaxial manner.
  • the one of the SLellringe STZ knows in the line-up pattern an angle smile-arm sector, which has bevel gear teeth on the end face, which meshes in the bevel gear R3.
  • This bevel gear R3 is rotatably mounted on a bearing pin LS in a bearing housing G which extends into the spherical cap plate KK3 and the toothing can emerge there laterally, which engages in the segment toothing of the spherical cap plate on one side.
  • the bevel gear R3 is designed so that its flanks run towards the center of the spherical surface of the lens holder.
  • the bevel gear R3 forms an angular gear both with the toothed segment of the spherical cap KK3 and with the toothing of the adjusting ring STZ.
  • Figure 8 shows a horizontal section equipped with the gear elements.
  • the second adjusting ring STY is shown provided with the angled segment extension, which has the toothing on the front, which cooperates with the bevel gear R2.
  • This drive serves to pivot the Y axis, that is to say the horizontal axis around the center M, in which the central axis X of the lens holder OH and also the vertical axis Z intersect.
  • FIG. 9 shows a development of the SKY adjustment button surface, which has recessed handles and in particular a scale of +/- 15 °, which corresponds to the pivoting angles of this drive.
  • a drive axle leads to an angular gear WY, which is mounted in the holding frame HR and drives a gear RY toothed on the end face.
  • WY angular gear
  • One of the spider segments SSI can be seen on the sprocket section ZAY, which looks out on the inside.
  • a corresponding toothed ring section is preferably arranged opposite one another, not shown.
  • the further adjusting ring STZ shown on the front can be seen with its two ring gear sections ZAZ and the tooth segments SS3, SS4 located on top and bottom of the picture.
  • An edge-side drive tooth segment is located on the invisible half of the collar.
  • FIG. 12 shows a spherical cap plate KKl in top view, which has a guide groove FN running across it which carries the toothed segment SY1 on one side.
  • Fig. 13 shows a longitudinal section through the spherical cap plate KKl seen on the tooth-free leading edge.
  • the 15 shows in partial image a the bearing housing G for the bevel gear R1 and the latter itself.
  • the housing has on the underside a guide runner FK, to the side of which two cutouts F1, F2 are located, from which a portion of the toothing of the bevel gear emerges in the inserted state.
  • the partial picture b shows the housing from the opposite side, where a further detail can be seen, which can also be seen in the picture c rotated by 90 ° with F3. This third cutout is provided for the engagement of the toothed segments of the adjusting ring.
  • the bevel gear is supported in the housing with the bearing pin LS.
  • the cover plate on the bearing pin provides another secure hold in the housing.
  • the partial image d shows the whole Bevel gear holder assembly again a plan that clarifies the details. A centering recess on the side of the housing serves to prevent rotation after installation.

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Abstract

Schwenkvorrichtung zum Verschwenken eines darin konzentrisch angeordneten Schwenkobjektivs (O), um zwei zueinander senkrechte sich in der optischen Achse (X) des Schwenkobjektivs in einem Achsenschnittpunkt (M) kreuzenden Schwenkachsen (Y, Z), wobei das Schwenkobjektiv (O) in einem Objektivhalter (OH) gehaltert ist, der in Lagern (L1, L2) in zwei Freiheitsgraden einer Kugeloberfläche schwenkbar gelagert ist; die Lager (L1, L2) sind an einem Halterahmen (HR) angeordnet, an dem Schwenkstellmittel (KY, KZ) gehaltert sind, von denen jeweils das eine mit einem meridianen Zahnsegment (SZ1, SZ2) und das andere mit einem äquatorialen Zahnsegment (SY1, SY2) des Objektivhalters (OH) antriebsmässig verbunden ist und die Zahnsegmente (SZ1, SZ2; SY1, SY2) jeweils bezüglich des Halterahmens (HR) durch eine Verdrehsicherung (FK, FN) auf jeweils einem Kreis um den Achsenschnittpunkt (M) verdrehgesichert geführt sind und jeweils das äquatoriale Zahnsegment (SY1, SY2) in einem Schwenklager (KK1, KK2) verschwenkbar und in einer Führung (SA) auf einem meridianen Kreis auf dem Objektivhalter (OH) verschieblich gelagert ist.

Description

Zweiachsige Schwenkvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Schwenkvorrichtung zum Verschwenken eines darin konzentrisch angeordneten Schwenkobjektivs, um zwei zueinander senkrechte sich in der optischen Achse des Schwenkobjektivs in einem Achsenschnittpunkt kreuzenden Schwenkachsen, wobei das Schwenkobjektiv in einem Objektivhalter gehaltert ist und dieser in Lagern in zwei Freiheitsgraden einer Kugeloberfläche schwenkbar gelagert ist und diese Lager an einem feststehenden Halterahmen angeordnet sind, an dem zwei Schwenkstellmittel fest gehaltert sind, von denen jeweils das eine mit einem meridianen Zahnsegment und das andere mit einem äquatorialen Zahnsegment des Objektivhalters antriebsmäßig verbunden ist und letzteres verschwenkbar und in einer meridianen Ebene verschieblich am Objektivhalter angeordnet ist.
Eine derartige Schwenkvorrichtung ist aus der US 5,502,598 A bekannt. Der kugelförmige Objektivhalter ist auf seiner Kugeloberfläche gelagert. Er weist einen meridian gerichteten Zahnsegmentantrieb und einen orthogonal dazu liegenden äquatorialen Zahnsegmentantrieb auf, dessen Zahnsegment sich auf einem Kugelabschnitt befindet, der um die Achse des äquatorialen Antriebes verschwenkbar ist und dessen Schwenkachse in einer in einer meridianen Ebene gelegenen Nut im Kugelabschnitt verschieblich ist. Das Antriebsritzel kann konisch komplementär zum Zahnsegment ausgebildet sein, und die Zahnradachse ist in einer äquatorialen Nut auf dem Kugelabschnitt geführt. Das Antriebsmoment des Zahnrades am Zahnsegment führt jeweils abhängig von seiner Richtung zu einem Auswandern des Kugelabschnittes in der Nut, so daß keine eindeutige Beziehung der meridianen und äquatorialen Objetivverschwenkung zu den Einstelldrehungen der beiden Anriebe besteht, was dem Zweck einer Objektverfolgung genügt aber für eine gezielte Kameraobjektiveinstellung unzureichend ist.
Weiterhin ist aus der DE 296 096 Ul eine Kameraeinstellvorrichtung bekannt, bei der am Fuß eines Objektivrahmens eine zylindrische Lagerung zur Verschwenkung des Rahmens um eine Achse, die die Objektivachse kreuzt, vorgesehen ist und auf dem gelagerten Zylinderabschnitt eine Schwenklagerung um eine vertikale Achse vorgesehen ist, die sich mit der anderen Schwenkachse in der optischen Achse schneidet. Wegen des großen Abstandes der Schwenklager von der optischen Achse ist der an die Objektivstandarte anschließende Balgen bei starken AusSchwenkungen derselben häufig störend für den Strahlengang, und außerdem ist der Balgen mechanisch stark belastet durch eine dabei auftretende Einknickung. Dies zu vermeiden erfordert in vielen Fällen eine neue Vorstellung der gesamten Kameraeinrichtung. Diese Probleme sind beim Einsatz von Weitwinkelobjektiven besonders gravierend.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die eingangs bezeichnete Verschwenkvorrichtung, bei der der Halter, die daran befindlichen Bedienelemente zur Einstellung der Verschwenkung und der Balgen feststehend sind und im wesentlichen nur das Schwenkobjektiv darin verschwenkt wird, so zu verbessern, daß die Verschwekung eindeutig mit der Verstellung der Stellelemente zusammenhängt.
Die Lösung ist dadurch gegeben, daß die meridianen und die äquatorialen Zahnsegmente jeweils bezüglich des Halterahmens durch eine Verdrehsicherung auf jeweils einem Kreis um den Achsenschnittpunkt verdrehgesichert geführt sind und jeweils das äquatoriale Zahnsegment in einem Schwenklager verschwenkbar und zu einem ekliptischen Schwenkausgleich in einer Führung auf einem meridianen Kreis auf dem Objektivhalter verschieblich gelagert ist.
Die Verdrehsicherung ist vorzugsweise durch eine halte- rungsfeste Führungskufe im Zusammenwirken mit einer im Schwenklager des Zahnsegmentes eingebrachten Führungsnut gebildet.
Das Schwenklager des Zahnsegmentes ist vorzugsweise als eine runde Kugelkalottenplatte oder -kappe ausgebildet, die um eine zentrale Achse, vorzusweise in einer Vertiefung des Objektivhalters, drehbar gelagert ist.
Für den ekliptischen Schwenkausgleich ist die Lagervertiefung im Objektivhalter auf einem Meridian langgezogen ausgebildet .
In einer besonders leicht antreibbaren Ausgestaltung der Schwenkvorrichtung sind jeweils zwei äquatoriale Zahnsegmente mit zugehörigen Kegelrädern und zwei meridiane Zahnsegmente mit zugehörigen weiteren Kegelrädern zum Achsenmittelpunkt gespiegelt, wobei die Zahnsegmente einander gegenüberliegend an dem Schwenkobjektivhalter jeweils diesen paarweise angreifend gleichgerichtet schwenken, angeordnet sind und die Kegelräder jeweils auf einem Lagerstift in einem im Halterahmen befindlichen Lagergehäuse mit seitlichen Öffnungen gelagert sind, und das Lagergehäuse mit der Führungskufe jeweils in die Führungsnut, die jeweils in einer der zugehörigen Kugelkalottenplatten ausgebildet ist, abstützend und führend hineinragt, wobei jeweils die meridianen Zahnsegmente je in einer der runden Kugelkalottenplatten ausgebildet sind, die jeweils in dem Objektivhalter nur verschwenkbar eingelagert sind, und jeweils die äquatorialen Zahnsegmente je in einer der runden Kugelkalottenplatten ausgebildet sind, die jeweils in dem Objektivhalter in der als eine Schwenkausgleichsvertiefung ausgebildeten Führung verschwenkbar und meridian verschieblich zu einem ekliptischen Schwenkausgleich eingelagert sind.
Vorteilhaft ist der ringförmige Objektivhalter als ein Kugelabschnitt ausgebildet und sind die beiden ringförmigen Lagerschalen komplementär dazu als Hohlkugelabschnitte ausgebidet. Die beiden Kugelobeflachen geben Führung und Stütze und Lichtabdichtung der beiden ineinanderliegenden Vorrichtungsteile. Um die Gleiteigenschaften der Lagerung zu erhöhen, sind die beiden komplementären Kugeloberflächen vorteilhaft nur teilweise ausgebildet, jedoch insgesamt so daß deren gegenseitige Führung durch eine hinreichende Anzahl von Stützpunkten oder besser Linien- oder Flächenberührungen in allen Schwenklagen eindeutig gewährleistet ist.
Vorteilhaft werden die Zahnsegmente der Schwenkantriebe des Objektivhalters getrennt von diesem gefertigt und in Kugelkalottenplatten eingebracht, die in dazu passenden Ausnehmungen des Objektivhalters in dessen Oberfläche eingebettet werden. Es ist vorteilhaft vorgesehen, in der einen Schwenkachse die Kugelkalottenplatte um ihre Mittelachse drehbar zu lagern und in der zweiten Schwenkachse eine Drehung und eine meridiane Ausgleichsverschiebung vorzusehen, die notwendig ist, wenn in der erste Achse bereits eine Verschwenkung stattgefunden hat und danach in der zweiten Achse die weitere Verschwenkung vorgenommen werden soll. Diese zweite Achse weist dann gemäß der jeweiligen verschwenkung um die erste Achse nach Art der unterschiedlichen Äquatorlage zur Ekliptik, d.h. der ortsfesten Schwenkachsläge im Halter, auf der inneren Kugel mit zunehmender Verschwenkung der zweiten Achse eine zunehmende Neigung zur Ausgangslage auf. Es tritt also ein meridiane Auswanderung der Achslage der im Halter feststehenden zweiten Schwenkachse auf der Innenkugel, d. h. dem Objek-tivhalter, auf, wenn eine Schwenkung um beide Achsen erfolgt ist.
Der Aufbau der Kugelschalenabschnitte ermöglicht es, zwischen diesen die Antriebselemente einzubetten. Besonders vorteilhaft ist es, den von den Einstellelementen ausgehenden Antrieb über koaxiale Stellringe auf die Antriebsritzel zu übertragen, welche die Zahnsegmente des Objektträgers verstellen. Die beiden koaxialen Stellringe sind aufeinander gleitend in einer Ringausnehmung in einer der Kugelschalen gelagert und mit Zahnkranzsegmenten versehen. Eines der Zahnkranzsegmente tritt jeweils mit dem zugehörigen EinStellantrieb in Kontakt und zwei einander gegenü- bliegende Zahnkranzsektoren treiben jeweils ein zugehöriges Einstellkegelrad symmetrisch zum Mittelpunkt der Kugel an. Die beiden Einstellringe haben gegeneinader versetzt angeordnete Zahnkranzsektoren, und diese sind in zugehörigen Ausnehmungen der Kugelschale geführt.
Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die kegelrad- seitigen Zahnkranzsektoren an vom Einstellring sich senkrecht erstreckenden Stegen anzuordnen, so daß in diesen Sektoren jeweils durch einen Zylinderabschnitt ein L-för- mig und gekrümmt verstärktes Profil gegeben ist.
Der weitere, antriebsseitige Zahnkranzsektor ist jeweils randseitig stirnseitig angebracht und tritt mit einem Stirnrad in Wirkverbindung, welches vorzugsweise über ein Winkelgetriebe von dem Einstellknopf aus verstellbar ist. Die gesamte Getriebeübersetzung ist zweckmäßig so gewählt, daß annährernd eine Einstellknopfumdrehung den gesamten Schwenkbereich abdeckt. Demgemäß ist eine Skalierung des Einstellknopfes mit +/- 15° vorgesehen; denn das ist zweckmäßig der maximale Schwenkbereich in jeder Achse.
Die Kegelräder, die in die Zahnsegmente der Kugelkalottenplatten eingreifen, sind konisch zur Mitte, d.h. dem Achsenschnittpunkt, ausgebildet. Auf einem Teil der Kegelradverzahnung greift jeweils die komplementäre Verzahnung des EinstcllringGS an, und auf einem weiteren Teil treibt das Kegelrad das komplementäre Zahnsegment der Kalotte an und bewirkt somit die Verschwenkung des Kugelabschnittes.
Vorteilhaft sind die Kegelräder jeweils in kleinen Buchsen gelagert, die von einem Lagerstift durchsetzt sind. Dieses Kegelradgehäuse ist jeweils mit seitlichen Öffnungen versehen, in die die zugehörigen Zahnsegmente oder Zahnsektoren des An- oder Abtriebes eingreifen. Das Gehäuse des Kegelrades ist zum einen zwischen den Lagerschalen fixiert und greift zum anderen mit seinem nach innen gerichteten Ende, das kufenartig ausgebildet ist, in eine Führungsnut der zugehörigen Kugelkalottenplatte ein, die randseitig das Zahnsegment trägt. Die Führungskufen sind jeweils im Halter feststehend in jeweils eine der beiden Schwenkrichtungen orientiert gehalten, und demgemäß sind auch die Führungsnuten auf den Kugelkalottenplatten stets in diesen räumlich festen senkrecht aufeinanderstehenden Großkreisen, auf denen die Verschwenkung erfolgt, orientiert geführt. Durch die Verdrehbarkeit der Kugelkalottenplatten und die meridiane Verschiebkichkeit eines gegenüberliegenden Paares der Kugelkalottenplatten auf dem Objektivhalter verlagern sich diese Großkreise bezüglich eines objektiv- halterbezogenen Koordinatensystems in definierter Weise.
Die einzelnen Bauteile sind vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, sogenanntem GFK, hergestellt und durch Tempern formstabilisiert oder aus Metallfeinguß, insbes. Leichtmetallfeinguß, hergestellt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Figuren 1 bis 15 dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung;
Fig. 2 zeigt eine Frontansicht, hälftig;
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht;
Fig. 4 zeigt eine Lagerschale im Schnitt;
Fig. 5 zeigt dieselbe Lagerschale in Frontansicht;
Fig. 6 zeigt einen mittigen Schnitt vertikal teilbestückt;
Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch die obere Hälfte;
Fig. 8 zeigt einen horizontalen Schnitt bestückt;
Fig. 9 zeigt eine Stellknopfabwicklung;
Fig. 10 zeigt einen Axialschnitt durch einen Stellantrieb;
Fig. 11 zeigt die beiden Stellringe in Aufsicht hälftig;
Fig. 12 zeigt einen Kugelkalotte in Aufsicht;
Fig. 13 zeigt die Kugelkalotte im Längsschnitt;
Fig. 14 zeigt die Kugelkalotte im Querschnitt;
Fig. 15 a bis d zeigen das Kegelrad mit dem Lagergehäuse in Eplosionsdarstellung von verschiedenen Seiten. Die Gesamtvorrichtung ist in einer Seitenansicht in Figur 1 zu sehen. Der Schwenkantrieb der Z-Achse KZ ist nach oben aus dem Halterahmen HR herausgeführt und endet in einem Einstellknopf. In dem Halterahmen HR sind zwei Lagerschalenhälften Ll, L2 eingesetzt, in denen der kugel- abschnittförmige Objekthalter OH in zwei Achsen schwenkbar gelagert ist. In dieser Kugel ist eine Kugelkalottenplatte KK2, die kreisförmig ausgebidet ist, eingelegt und sowohl drehbar als auch verschieblich in der Schwenkausgleichsvertiefung SA gehalten. In der Kugelkalottenplatte KK2 befindet sich das Zahnsegment SY2, welches für das Verschwenken mit einem Kegelrad zusammenarbeitet, das mit dem Lagerstift LS in der Kugelschale drehbar gelagert ist. Die Auswanderung der Kugelkalottenplatte KK2 in der Schwenkausgleichsvertiefung SA bei einer Doppelverschwenkung des Objektivhalters OH läßt sich an einer in der Vertiefung SA befindlichen Skala SAS ablesen und in einfacher Weise zur korrigierenden Umrechnung des Verschwenkmaßes, das am Einstellknopf KY mit festem Ortsbezug gewonnen wird, auf ein Koordinatensystem auf der verschwenkten Kugeloberfläche des Objektivhalters OH nutzen.
Die Halbansicht von der Vorderseite der Vorrichtung ist in Figur 2 darstellt, wo wiederum das Verschwenkstellmittel KZ für die vertikale Achse an dem Halterahmen HR sowie der Objektivhalter OH für das Objektiv 0 in der Lagerschalenhälfte Ll konzentrisch angeordnet sichtbar sind.
Figur 3 zeigt in der Aufsicht die beiden Schwenkstellmittel KY, KZ für die beiden Schwenkachsen und die obere Kugelkalottenplatte KK3, die für die Schwenkung um die horizontalen Achse das Zahnsegment SZl trägt und in den Objektivhalter OH eingelagert ist. Weiterhin ist der Lagerstift LS für das Kegelrad sowie dessen Lagergehäuse zu erkennen, welches in die Lagerschalen Ll, L2 eingesetzt ist.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch die eine Lagerschale Ll , welche eine radiale Ausnehmung A aufweist, die sektorweise sich auch achsparallel erstreckt, was durch die gestrichelten Linien ersichtlich ist.
In Figur 5 ist eine Aufsicht auf die eine Lagerschale Ll gezeigt, und auch in dieser ist gestrichelt jeweils die Ausparung A zu sehen, in der sich das Zahnkranzsegment beim Verschwenken verschiebt, wenn es das zugehörige Kegelrad antreibt. Es sind vier Lagerausnehmungen für die Kegelradgetriebe vorgesehen, von denen jeweils zwei miteinander gegenüberliegend korrespondieren und einen symmetrischen Schwenkantrieb komplementär bilden.
Figur 6 zeigt einen Schnitt durch den Aufbau der Vorrichtung in vertikaler Richtung, wobei die Kegelräder und Einstellringe nicht bestückt sind. Der innere Objektivhalter OH ist oben- und untenseitig mit einer
Kugelkalottenplatte KK3, KK4 bestückt. Der Objektivhalter ist vorzugsweise zur Aufnahme von Wechselobjektiven mit einem Bajonettanschluß versehen. Diese Anordnung insgesamt ist in den beiden Kugelschalenabschnitten Ll, L2 verschwenkbar gelagert. Letztere sind in dem Halterahmen HR befestigt, der wiederum aus zwei Rahmenteilen zusammengesetzt ist. Von diesen ist einer beispielsweise der Halterahmen eine Objektivstandarte, in die der andere Rahmen mit der ganzen Versteilvorrichtung herausnehmbar aufgenommen ist.
Figur 7 zeigt die obere Hälfte des Schnittes mit der Bestückung der Antriebselemente. In der L-förmigen Tasche der Lagerschale Ll sind die beiden Stellringe STY, STZ zirkulär verschieblich koaxial gelagert. Der eine der SLellringe STZ weiab im •Schniütbild einen Wink lachenkel- sektor auf, der stirnseiig eine Kegelradverzahnung trägt, welche in dem Kegelrad R3 kämmt. Dieses Kegelrad R3 ist auf einem Lagerstift LS drehbar gelagert in ein Lagerhäuse G eingesetzt, welches sich bis in die Kugelkalottenplatte KK3 erstreckt und die Zahnung dort seitlich austreten läßt, welche in die Segmentverzahnung der Kugelkalottenplatte auf einer Seite eingreift. Das Kegelrad R3 ist so ausgebildet, daß seine Flanken auf den Mittelpunkt der Kugeloberfläche des Objektivhalters zulaufen. Das Kegelrad R3 bildet sowohl mit dem Zahnsegment der Kugelkalottenplatte KK3 als auch mit der Verzahnung des Stellrings STZ jeweils ein Winkelgetriebe.
Figur 8 zeigt einen horizontalen Schnitt mit den Getriebeelementen bestückt. Hierbei ist der zweite Stellring STY mit dem winkligen Segmentfortsatz versehen gezeigt, der stirnseitig die Verzahnung trägt, welche mit dem Kegelrad R2 zusammenarbeitet. Dieses ragt zusammen mit dem Lagergehäuse in die Kugelkalottenplatte KK2 hinein, welche wiederum in den Objektivhalter OH eingebettet ist. Dieser Antrieb dient der Verschwenkung der Y-Achse, also der horizontalen Achse um den Mittelpunkt M, in dem sich die zentrale Achse X des Obejektivhalter OH und auch die vertikale Achse Z schneiden.
Figur 9 zeigt eine Abwicklung der Einstellknopfoberfläche SKY, die GriffVertiefungen und insbes. eine Skalierung von +/- 15° trägt, was den Schwenkwinkeln dieses Antriebes entspricht. Von dem Einstellknopf KY aus führt eine Antriebsachse zu einem Winkelgetriebe WY, das in dem Halterahmen HR gelagert ist und ein stirnseitig gezahntes Zahnrad RY antreibt. Dieses greift in das Zahnsegment ZSY des Stellringes STY, welcher in Halbansicht in Fig. 11 zum größten Teil verdeckt hinter den weiteren Stellring STZ angeordnet ist. Eines der Zahnkranzsegmente SSI ist an dem Zahnkranzabschnitt ZAY zu sehen, welcher innenseitig hervorschaut. Vorzugsweise ist ein entsprechender Zahnkranzabschnitt gegenüberliegend, nicht dargestellt, angeordnet. Der vorderseitig gezeigte weitere Stellring STZ ist mit seinen beiden Zahnkranzabschnitten ZAZ und den darauf befindlichen Zahnsegmenten SS3, SS4 oben und unten im Bild zu sehen. Ein randseitiges Antriebszahnsegment befindet sich an der unsichtbaren Hälfte des Stellringes.
Fig. 12 zeigt eine Kugelkalottenplatte KKl in Aufsicht, welche quer darüber verlaufend eine Führungsnut FN aufweist, die an einer Seite das Zahnsegment SYl trägt.
Fig. 13 zeigt einen Längsschnitt durch die Kugelkalottenplatte KKl auf die zahnfreie Führungskante gesehen.
Fig. 14 zeigt einen Querschnitt durch die Kugelkalottenplatte KKl, wobei auf der einen Seite des Einschnittes die Verzahnung des Zahnsegmentes SYl sichtbar ist.
Fig. 15 zeigt im Teilbild a das Lagergehäuse G für das Kegelras Rl und dieses selbst. Das Gehäuse weist untenseitig eine Führungskufe FK auf, seitlich derer zwei Ausschnitte Fl, F2 liegen, aus denen ein Teilbereich der Zahnung des Kegelrades im eingesetzten Zustand heraustritt. Das Teilbild b zeigt das Gehäuse von der entgegengestzten Seite, wo ein weiterer Ausschnitt zu erkennen ist, der auch bei dem um 90° gedrehten Bild c mit F3 bezeichnet zu sehen ist. Dieser dritte Ausschnitt ist für das Eingreifen der Zahnsegmente des Stellringes vorgesehen. Mit dem Lagerstift LS wird das Kegelrad in dem Gehäuse gelagert. Die Deckplatte am Lagerstift gibt einen weiteren sicheren Halt im Gehäuse. Das Teilbild d zeigt von der gesamten Kegelradhalteranordnung nochmals eine Aufsicht, die die Einzelheiten verdeutlicht. Eine Zentriervertiefung auf der Seite des Gehäuses dient dessen Verdrehschutz nach dem Einbau.

Claims

Patentansprüche
1. Schwenkvorrichtung zum Verschwenken eines darin konzentrisch angeordneten Schwenkobjektivs (O), um zwei zueinander senkrechte sich in der optischen Achse (X) des Schwenkobjektivs in einem Achsenschnittpunkt (M) kreuzenden Schwenkachsen (Y, Z), wobei das Schwenkobjektiv (0) in einem Objektivhalter (OH) gehaltert ist und dieser in Lagern (Ll, L2) in zwei Freiheitsgraden einer Kugeloberfläche schwenkbar gelagert ist und diese Lager (Ll, L2 ) an einem feststehenden Halterahmen (HR) angeordnet sind, an dem zwei Schwenkstellmittel (KY, KZ) fest gehaltert sind, von denen jeweils das eine mit einem meridianen Zahnsegment (SZl, SZ2) und das andere mit einem äquatorialen Zahnsegment (SYl, SY2) des Objektivhalters (OH) antriebsmäßig verbunden ist und letzteres und in einer meridianen Ebene verschieblich am Objektivhalter (OH) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die meridianen und die äquatorialen Zahnsegmente (SZl, SZ2; SYl, SY2 ) jeweils bezüglich des Halterahmens (HR) durch eine Verdrehsicherung (FK, FN) auf jeweils einem Kreis um den Achsenschnittpunkt (M) verdrehgesichert geführt sind und jeweils das äquatoriale Zahnsegment (SYl, SY2) in einem Schwenklager (KKl, KK2) verschwenkbar und zu einem ekliptischen Schwenkausgleich in einer Führung (SA) auf einem meridianen Kreis auf dem Objektivhalter (OH) verschieblich gelagert ist.
2. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung (FK, FN) jeweils aus einer Führungskufe (FK), die in eine Führungsnut (FN) des Schwenklagers (KKl - KK4 ) eingreift, besteht'.'
3. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenklager (KKl - KK4 ) jeweils als eine Kugelkalottenplatte oder -kappe (KKl, KK2 ) ausgebildet sind.
4. Schwenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei äquatoriale Zahnsegmente (SYl, SY2) mit zugehörigen Kegelrädern (Rl, R2) und zwei meridiane Zahnsegmente (SZl, SZ2) mit zugehörigen weiteren Kegelrädern (R3, R4) zum Achsenmittelpunkt (M) gespiegelt, wobei die Zahnsegmente (SYl, SY2 ; SZl, SZ2) einander gegenüberliegend an dem Schwenkobjektivhalter (OH) jeweils diesen paarweise angreifend gleichgerichtet schwenken, angeordnet sind und die Kegelräder (Rl - R ) jeweils auf einem Lagerstift (LS) in einem im Halterahmen (HR) befindlichen Lagergehäuse (G) mit seitlichen Öffnungen (Fl, F2, F3) gelagert sind, und das Lagergehäuse (G) mit der Führungskufe (FK) jeweils in die Führungsnut (FN), die jeweils in einer der zugehörigen Kugelkalottenplatten (KKl, - KK4 ) ausgebildet ist, abstützend und führend hineinragt, wobei jeweils die meridianen Zahnsegmente (SZl, SZ2) je in einer der runden Kugelkalottenplatten (KK3, KK4) ausgebildet sind, die jeweils in dem Objektivhalter (OH) nur verschwenkbar eingelagert sind, und jeweils die äquatorialen Zahnsegmente (SYl, SY2 ) je in einer der runden Kugelkalottenplatten (KKl, KK2) ausgebildet sind, die jeweils in dem Objektivhalter (OH) in der als eine Schwenkausgleichsvertiefung (SA) ausgebildeten Führung (SA) verschwenkbar und meridian verschieblich zu einem ekliptischen Schwenkausgleich eingelagert sind.
5. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnsegmente (SYl, SY2 ; SZl, SZ2) über die mit ihren Achsen und Flanken zum Achsenschnittpunkt (M) gerichteten Kegelräder (Rl - R4 ) angetrieben sind, die jeweils in einer der als ringförmige hohlkugelabsclmiLL- förmige Lagerschalen (Ll, L2) ausgebildeten Lagern drehbar gelagert sind und mit einem gezahnten Teilbereich jeweils mit einem Stellringzahnsegment (SSI - SS4) eines von zwei Stellringen (STY, STZ) kämmen, die koaxial in einer der Lagerschalen (Ll, L2 ) drehbar gelagert sind.
6. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 25 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stellringe (STY, STZ) jeweils mit einem daran angebrachten Zahnsegment (ZSY, ZSZ) mit einem Einstellzahnrad (RY, RZ) kämmen.
7. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellzahnräder (RY, RZ ) jeweils über ein Winkelgetriebe (WY, WZ) mit einem zugehörigen skalierten Stellknopf (KY, KZ) antriebsmäßig verbunden sind.
8. Schwenkvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterahmen (HR) eine Objektivstandarte oder ein Frontrahmen einer Kamera ist und die Schwenkvorrichtung mit einer Lichtdichtung abgedichtet ist.
9. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß an dem Frontrahmen oder der Objektivstandarte ein Auszugsbalgen oder ein Kameragehäuse lösbar lichtdicht angeschlossen ist.
10. Schwenkvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwenkwinkel des Schwenkobjektivs (0) jeweils mindestens +/- 15° betragen.
11. Schwenkvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkobjektiv (OH) ein Wechselobjektiv ist.
12. Schwenkvorrichtung nach einem der Ansprüche b bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (Ll, L2 ) , die Stellringe (STY, STZ), der Objektivhalter (OH) und/oder die Kugelkalottenplatten (KKl - KK4) aus getempertem GFK oder Leichtmetallfeinguß bestehen.
13. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkstellmittel (KY, KZ) jeweils eine derartige Gesamtuntersetzung aufweisen, daß annähernd eine Umdrehung des Stellknopfes (KY, KZ) einer Verschwenkung des Objektivhalters (OH) um den maximalen Schwenkwinkel entspricht.
14. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellringe (STY, STZ) radial gerichtet angeordnet flach ausgebildet sind und deren Stellring- Zahnsegmente (SSI, SS2; SS3, SS4 ) auf dazu senkrechten Zahnkranzabschnitten (ZAY, ZAZ ) angeordnet sind, die mit dem jeweils zugeordneten Kegelrad (Rl - R4 ) je ein Winkelgetriebe bilden.
15. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellringe (STY, STZ) aufeinander gleitend und mit zirkulär gegeneinander versetzten Zahnkranzabschnitten (ZAY, ZAZ) in jeweils einer radialen und sek- toriell achsparallel erweiterten zylinderabschnittformigen Ausnehmung (A) der Lagerschale (Ll) zirkulär verschieblich gelagert sind.
16. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schwenkausgleichsvertiefung (SA) eine Skalierung (SAS), die ein Maß der Achsauswanderung angibt, eingebracht ist.
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