CN100416397C - 可伸缩镜头系统及其翻转式透镜收纳机构 - Google Patents

Abstract

一种可伸缩镜头系统及其翻转式透镜收纳机构包括构成摄影光学系统的第一、第二、第三透镜组及CCD。该翻转式透镜收纳机构包括第二透镜组活动框及借助于一回转轴而可转动地收容在第二透镜组活动框内的第二透镜组收容框。回转轴两端设置有扭转弹簧。当可伸缩镜头系统回缩至收纳状态时，第二透镜组可借助于该翻转式透镜收纳机构而被偏转到位于摄影光学系统的共同摄影光轴外侧的径向收纳位置，且其光轴在此位置时与摄影光轴相垂直，从而使可伸缩镜头系统在回缩位置时尺寸短小、结构紧凑。第二透镜组从收纳状态到工作状态的转换，可借助于扭转弹簧的弹性回复力而实现。

Description

可伸缩镜头系统及其翻转式透镜收纳机构

技术领域

本发明涉及一种可伸缩镜头系统及其光学组件收纳机构，特别是关于一种可伸缩镜头系统及其翻转式透镜收纳机构，当可伸缩摄影镜头系统完全缩回时该翻转式透镜收纳机构可把部分透镜收纳到一个与摄影光学系统的共同摄影光轴相偏离的位置。

背景技术

光学装置如数码相机的可伸缩摄影(成像)镜头通常都属变焦镜头，即借助于多组镜群彼此相对位置的改变来达成变焦的目的。这类镜头在光学装置关闭时可完全缩回机身，而打开时则伸出机身，因此相对于体积较大的固定变焦镜头而言，其具有轻薄、便携的优点。在现有的可伸缩摄影镜头中，其中的一组或多组可移动的镜群仅可以沿摄影光轴的方向移动。如第一图所示，这种可伸缩镜头在缩回之后，其长度不可能小于所有光学组件的总厚度，也因此使机身的厚度无法进一步减小。

有鉴于此，业界又提出了一种如美国专利号5166716及美国专利申请号20030156832所揭示的设计。在这些设计中，当摄影镜头完全缩回时，部分透镜可被收纳到一个偏离摄影光学系统的共同光轴的位置。此部分透镜的光轴在收纳位置时与光学系统的共同光轴相平行。这一设计可缩短机身的长度，但对轻薄型的机型而言，其高度却有可能比原来的设计有所增加。另，这些设计的透镜收纳机构的结构及驱动都较为复杂，装配繁琐，从而使成本增加。

因此，为克服上述现有技术存在的缺陷，有必要提供一种创新的光学组件收纳机构，其可减小可伸缩式光学装置的长度与厚度，以达到轻薄、短小的目的，且其结构简单、装配简便。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于可伸缩镜头系统的翻转式透镜收纳机构，当可伸缩镜头系统完全缩回时该翻转式收纳机构可把部分透镜收纳到一个与摄影光学系统的共同摄影光轴相偏离的位置，从而使可伸缩镜头系统在回缩位置时尺寸短小、结构紧凑。

本发明的另一目的在于提供一种用于可伸缩镜头系统的翻转式透镜收纳机构，其整体结构简单、装配简便。

本发明的又一目的在于提供一种具有翻转式透镜收纳机构的可伸缩镜头系统，其可根据需要伸出或回缩，在回缩位置时其尺寸短小、结构紧凑。

为实现上述目的，本发明可伸缩镜头系统包括多个光学组件，当该可伸缩镜头系统处于工作状态时，所有的多个光学组件位于一个共同的光轴上以构成一个光学系统；当该可伸缩镜头系统处于回缩状态时，多个光学组件中的一个可移动光学组件被移到位于共同光轴外侧的径向收纳位置。该可移动光学组件的运动独立于其它光学组件，且其光轴在径向收纳位置时垂直于共同光轴。该可移动光学组件固持在一收容框内，该收容框借助于一回转轴而可转动地设置于一活动框内。该回转轴将活动框分割为相对设置的一第一收容部与一第二收容部，并且该回转轴的延伸方向垂直于共同光轴。该收容框在靠近回转轴一端部之处设有一对接部，该对接部设有一圆弧面用于在可伸缩镜头系统的回缩过程中与另一光学组件的对接平面相抵接而使收容框在相互垂直的第一位置与第二位置之间转换。在第一位置时，该收容框容置于活动框的第一收容部内；在第二位置时，该收容框容置于活动框的第二收容部内。该收容框所在平面在第一位置与第二位置时分别与活动框的运动方向垂直和平行。

本发明翻转式透镜收纳机构包括：一活动框，具有轮缘、相对设置的第一收容部与第二收容部；一可转动地设置在活动框内的透镜收容框，该透镜收容框具有安装部，安装于安装部上的一回转轴，以及靠近回转轴一端而设的对接部；以及设置于回转轴两端的一对扭转弹簧，该扭转弹簧位于透镜收容框的安装部与活动框轮缘的内表面之间。其中，透镜收容框的对接部具有一圆弧面，用于在活动框的移动过程中与一对接平面相抵接而使透镜收容框在相互垂直的第一位置与第二位置之间转换。在第一位置时，该透镜收容框容置于活动框的第一收容部内；在第二位置时，该透镜收容框容置于活动框的第二收容部内。该透镜收容框所在平面在第一位置与第二位置时分别与活动框的移动方向垂直和平行。

与现有技术相比，本发明用于可伸缩镜头系统的翻转式透镜收纳机构采用了一种偏转与弹起装置，其结构简单、装配简便、作动顺畅。当可伸缩镜头系统依需要回缩时，其中的第二透镜组可借助于该翻转式透镜收纳机构而被偏转到位于摄影光学系统的共同光轴外侧的径向收纳位置，且其光轴在径向收纳位置时与共同光轴相垂直，从而使可伸缩镜头系统在回缩位置时尺寸短小、结构紧凑。将其应用于相机上时，可使得相机的整体结构紧凑，从而顺应了目前光学装置要求轻薄短小的趋势。

以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为具有一现有可伸缩镜头系统的相机在镜头回缩状态时的结构示意图，其中所有透镜组位于摄影光学系统的共同摄影光轴上。

图2为具有本发明可伸缩镜头系统的相机在镜头伸出状态时的结构示意图，其中所有透镜组位于摄影光学系统的共同摄影光轴上。

图3为具有本发明可伸缩镜头系统的相机在镜头回缩状态时的结构示意图，其中第二透镜组收纳于摄影光学系统的共同摄影光轴的径向外侧。

图4为本发明翻转式透镜收纳机构在第二图所示的镜头伸出状态时的状态示意图。

图5为本发明翻转式透镜收纳机构与CCD承座相接合的示意图。

图6为本发明翻转式透镜收纳机构的作动示意图。

图7为本发明翻转式透镜收纳机构的另一作动示意图，其中，为清楚起见，第二透镜组活动框被移除。

图8为本发明翻转式透镜收纳机构在第三图所示的镜头回缩状态时的状态示意图及其与其它光学组件的位置关系图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就结合附图说明如下：

请参阅第二图所示的具有本发明可伸缩镜头系统1的相机在镜头伸出状态时的结构示意图。由该图可见，在镜头伸出的工作(摄影)状态，所有透镜组均位于摄影光学系统的共同摄影光轴Z0上。当本发明可伸缩镜头系统1处于回缩的非工作(收纳)状态时，如第三图所示，其中的第二透镜组L2收纳于共同摄影光轴Z0的径向外侧，且其光轴Z2垂直于共同摄影光轴Z0。这样，可减小本发明可伸缩镜头系统1的尺寸，从而相应减小采用该可伸缩镜头系统1的相机的尺寸。

上述第二透镜组L2从位于共同摄影光轴Z0的工作位置到偏离共同摄影光轴Z0的收纳位置的转换可借助于翻转式透镜收纳机构2的作动而实现。该翻转式透镜收纳机构2配合可伸缩镜头系统1的回缩或伸出动作而相应翻转或弹起的动作原理将结合第四图至第七图所示的结构及作动示意图来描述，详见下文。

在本实施例中，本发明翻转式透镜收纳机构2是用于收纳第二透镜组L2。如第四图所示，翻转式透镜收纳机构2包括第二透镜组活动框21及用于收容第二透镜组L2的第二透镜组收容框22。第二透镜组活动框21可对应可伸缩镜头系统1的伸出或回缩动作而前后移动，以远离或靠近CCD(Charge Couple Device，电荷耦合器)承座3。第二透镜组收容框22可转动地设置于第二透镜组活动框21内。一快门单元4设于第二透镜收容框22上，在工作状态时，其位于第一透镜组L1和第二透镜组L2之间。

第二透镜组活动框21为一圆环结构，包含轮缘210、第一收容部211及第二收容部212。第一收容部211及第二收容部212分别用于收容位于工作位置(第四图)及收纳位置(第八图)的第二透镜组收容框22及其上的快门单元4。第二收容部212设有一抵靠部2120及一开口2121。轮缘210设有一通孔2100以及一底槽2101。当可伸缩镜头系统1处于向前伸出的工作状态时，如第四图所示，从CCD承座3向前延伸的用于曝光控制的PWB弹片5的自由端向前穿过第二收容部212的开口2121并与快门单元4电性接合，以在控制电路(未图示)和快门单元4之间建立电连接。

请参阅第五图，第二透镜组收容框22设有两个安装部220用于安装一回转轴221。该回转轴221的两端突伸出安装部220，以组设于第二透镜组活动框的轮缘210的内表面对应所设的安装孔内，从而使第二透镜组收容框22可转动地设于第二透镜组活动框21内。第二透镜组收容框22及其内的第二透镜组L2可绕回转轴221在第二图所示的轴向工作(摄影)位置及第三图所示的径向收纳位置之间转换。其中，在第二图所示的轴向工作位置，第二透镜组L2的光轴Z2与透镜组L1、L2、L3和CCD所组成的摄影光学系统的共同摄影光轴Z0相重合；在第三图所示的径向收纳位置，第二透镜组L2的光轴Z2则与摄影光轴Z0相垂直。

第二透镜组收容框22的安装部220由一抵靠部2201及一套置部2202组成，抵靠部2201的尺寸大于套置部2202。一扭转弹簧224套设于该套置部2202上，并位于第二透镜组收容框22的抵靠部2201与第二透镜组活动框21的轮缘210的内表面间，以提供第二透镜组L2从第三图所示的径向收纳位置回复到第二图所示的轴向工作位置的弹力。第二透镜组收容框22在两端部靠近安装部220之处进一步设有一对接部222及一抵靠杆223。该对接部222的底面2220为一圆弧面。

CCD承座3在其前表面上设有向前突伸的导引杆30以及接触部31。导引杆30用以导引第二透镜组活动框21的前后运动。接触部31为邻近导引杆30设置的一平板结构，其前端平面310用以与第二透镜组收容框22的对接部222的圆弧面2220相接触。

以下将详细说明本发明翻转式透镜收纳机构2的作动过程。

当可伸缩镜头系统1受驱动而从相机机身6伸出或回缩到机身6内时，第二透镜组活动框21也相应作前后运动，装设于其上的第二透镜收容框22也随同前后移动。因可伸缩镜头系统1的驱动可由现有的技术方式而实现，并非本发明的特征所在，所以在此不再赘述。如第五到第七图所示，如第二透镜组活动框21在回缩方向向后移动以接近CCD承座3，则第二透镜组收容框22的对接部222的圆弧面2220会与CCD承座接触部31的前端平面310相接触，因分力的关系，使第二透镜组收容框22连同其上的快门单元4一起向远离摄影光轴Z0的方向偏转(如第七图中箭头所示的逆时针方向)。偏转过程中，第二透镜组收容框22的对接部222的圆弧面2220先后沿CCD承座接触部31的前端平面310与圆角部311滑移，直至最后翻转到与摄影光轴Z0相平行的径向收纳位置(如第八图所示)。在此径向收纳位置，第二透镜组L2的光轴Z2与摄影光轴Z0相互垂直。CCD承座3的导引杆30及凸块32分别收容于第二透镜组活动框21的轮缘210的通孔2100及底槽2101内。第二透镜组收容框22的抵靠杆223此时与第二透镜组活动框21的抵靠部2120的内底面相抵接；对接部222的圆弧面2220与CCD承座接触部31的侧面312相抵接；从而使第二透镜组收容框22及快门单元4收容于第二透镜组活动框21的第二收容部212内。在此收纳位置，套置于回转轴221两端的扭转弹簧224的两端脚2240因被扭转而使其相互靠近，从而使第二透镜组收容框22具有一沿顺时针方向回复的趋势。

第三图清楚显示了第二透镜组L2的径向收纳位置及与其它透镜组的位置关系。由该图可见，在完全回缩状态下，可伸缩镜头系统1被完全置于相机机身6内，其前表面与相机机身6的前表面基本平齐。第二透镜组L2径向回缩到一个空间内，该空间位于第一、第三透镜组L1、L3的回缩空间的径向外侧，即第二透镜组L2径向回缩到一个轴向范围内，该范围基本等于第一、第三透镜组L1、L3在摄影光轴Z0方向的轴向范围。第二透镜组L2的这种翻转收纳方式可使可伸缩镜头系统1的长度缩短，从而减小了相机机身6在摄影光轴Z0方向，即第三图所示水平方向的厚度。同时，这种翻转收纳方式可使第二透镜组L2的光轴Z2在收纳位置与摄影光轴Z0相垂直，与将第二透镜组L2的光轴Z2在收纳位置设为与摄影光轴Z0相平行的现有设计相比较而言，更可有助于相机机身6高度的减小，从而更符合小型化的趋势。

当第二透镜组活动框21被驱动而向前运动以进入工作状态，即第二透镜组L2由第三图所示的径向收纳位置转换到第二图所示的轴向工作位置的过程中，第二透镜组收容框22的对接部222的圆弧面2220逐渐脱离与CCD承座3的接触部31的侧面312的接合，同时扭转弹簧224受扭转的两端脚2240释放，其弹性力使第二透镜组收容框22回复到第二图及第四图所示的位于摄影光轴Z0上的工作位置。

从前述可知，在本实施例的可伸缩镜头系统1中，第二透镜组L2回缩到偏离摄影光轴Z0，且其光轴与摄影光轴Z0相垂直的收纳位置，以定位于一个第一、第三透镜组L1、L3的轴上回缩空间的径向外侧。这使得可伸缩镜头系统1的长度减小很多，从而使相机机身6的厚度也相应减小。同时，也更有助于相机机身6高度的减小。这种排布方式充分利用了相机内部的已有空间，从而使得相机结构紧凑，实现小型化的目的。另，与现有技术相比较而言，本发明实现部分透镜由工作位置切换到收纳位置的翻转式透镜收纳机构2在确保作动顺畅的同时，整体结构简单、装配简便。

需要特别说明的是，本发明并不限于上述的具体实施例。如，虽然第二透镜组L2在上述实施例中是作为回缩到径向收纳位置的可翻转光学组件，但也可使任何其它的透镜组或光学组件作为可翻转光学组件。

本发明不仅可应用到可伸缩变焦透镜，而且也可应用到可伸缩的固定焦距透镜。当处于使用或不使用状态时，其透镜筒分别从机身伸出或回缩到机身内。

本发明的翻转式光学组件收纳机构不仅可组合到如本实施例的数码相机中，也可组合到其它光学装置中。

综上所述，由于本发明用于可伸缩镜头系统的翻转式透镜收纳机构采用了一种偏转与弹起装置，其结构简单、装配简便、作动顺畅。当可伸缩镜头系统依需要回缩时，其中的第二透镜组可借助于该翻转式透镜收纳机构而被偏转到位于摄影光学系统的共同光轴外侧的径向收纳位置，且其光轴在径向收纳位置时与共同光轴相垂直，从而使可伸缩镜头系统在回缩位置时尺寸短小、结构紧凑。将其应用于相机上时，可使得相机的整体结构紧凑，从而顺应了目前光学装置要求轻薄短小的趋势。

Claims (18)

1. 一种可伸缩镜头系统，具有多个光学组件，当该可伸缩镜头系统处于工作状态时，所述所有的多个光学组件位于一个共同的光轴上以构成一个光学系统；  当该可伸缩镜头系统处于回缩状态时，所述多个光学组件中的一个可移动光学组件被移到位于共同光轴外侧的径向收纳位置；其特征在于：所述可移动光学组件的运动独立于其它光学组件，且其光轴在径向收纳位置时垂直于共同光轴；该可移动光学组件固持在一收容框内，该收容框借助于一回转轴而可转动地设置于一活动框内；该回转轴将活动框分割为相对设置的一第一收容部与一第二收容部，并且该回转轴的延伸方向垂直于所述共同光轴；所述收容框在靠近回转轴一端部之处设有一对接部，该对接部设有一圆弧面用于在可伸缩镜头系统的回缩过程中与另一光学组件的对接平面相抵接而使收容框在相互垂直的第一位置与第二位置之间转换；在第一位置时，该收容框容置于活动框的第一收容部内；在第二位置时，该收容框容置于活动框的第二收容部内；该收容框所在平面在所述第一位置与第二位置时分别与活动框的运动方向垂直和平行。

2. 如权利要求1所述的可伸缩镜头系统，其特征在于所述可移动光学组件是一透镜组。

3. 如权利要求1所述的可伸缩镜头系统，其特征在于该活动框的运动方向与可伸缩镜头系统的运动方向相同。

4. 如权利要求1所述的可伸缩镜头系统，其特征在于所述回转轴的两端各设有一扭转弹簧。

5. 一种光学装置，包括一可伸缩镜头系统，该可伸缩镜头系统具有多个光学组件，当该可伸缩镜头系统处于工作状态时，所述所有的多个光学组件位于一个共同的光轴上以构成一个光学系统；当该可伸缩镜头系统处于回缩状态时，所述多个光学组件中的一个可移动光学组件被移到位于共同光轴外侧的径向收纳位置；其特征在于：所述可移动光学组件的运动独立于其它光学组件，且其光轴在径向收纳位置时垂直于共同光轴；该可移动光学组件固持在一收容框内，该收容框借助于一回转轴而可转动地设置于一活动框内；该回转轴将活动框分割为相对设置的一第一收容部与一第二收容部，并且该回转轴的延伸方向垂直于所述共同光轴；所述收容框在靠近回转轴一端部之处设有一对接部，该对接部设有一圆弧面用于在可伸缩镜头系统的回缩过程中与另一光学组件的对接平面相抵接而使收容框在相互垂直的第一位置与第二位置之间转换；在第一位置时，该收容框容置于活动框的第一收容部内；在第二位置时，该收容框容置于活动框的第二收容部内；该收容框所在平面在所述第一位置与第二位置时分别与活动框的运动方向垂直和平行。

6. 一种可伸缩镜头系统，可前伸和后缩而分别处于工作状态和收纳状态，该可伸缩镜头系统包括由第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组构成的光学系统，以及第二透镜组收纳机构；当可伸缩镜头系统处于工作状态时，所述所有的透镜组均位于光学系统的光轴上；其特征在于：当可伸缩镜头系统处于收纳状态时，第二透镜组可借助于所述第二透镜组收纳机构而被移动到位于光学系统的光轴外侧的径向收纳位置，且其光轴在此位置时与光学系统的光轴相垂直；所述第二透镜组收纳机构是一翻转式收纳机构，其由一第二透镜组活动框及一第二透镜组收容框组成，该第二透镜组收容框借助于一回转轴而可翻转地设置于第二透镜组活动框内；所述第二透镜组活动框具有一轮缘，以及被所述回转轴分隔而成的相对设置的一第一收容部与一第二收容部，该第一收容部与第二收容部分别用于容置位于轴上工作位置与径向收纳位置的第二透镜组及第二透镜组收容框。

7. 如权利要求6所述的可伸缩镜头系统，其特征在于：在径向收纳位置时，所述第二透镜组被收纳在第一透镜组和第三透镜组的收纳空间的径向外侧空间，即第二透镜组被径向收纳到一个轴向范围内，该范围基本等于第一透镜组和第三透镜组在光学系统的光轴方向的轴向范围。

8. 如权利要求6所述的可伸缩镜头系统，其特征在于该第二透镜组活动框的运动方向与可伸缩镜头系统的运动方向相同。

9. 如权利要求6所述的可伸缩镜头系统，其特征在于：其进一步包含一设置于第二透镜组收容框上的快门单元。

10. 如权利要求6所述的可伸缩镜头系统，其特征在于所述第二透镜组收容框具有一抵靠杆，当可伸缩镜头系统处于收纳状态时，该抵靠杆与第二透镜组活动框的第二收容部的底面相抵接。

11. 如权利要求6所述的可伸缩镜头系统，其特征在于该回转轴的延伸方向垂直于所述光学系统的光轴。

12. 如权利要求6所述的可伸缩镜头系统，其特征在于所述回转轴的两端各设有一扭转弹簧。

13. 如权利要求12所述的可伸缩镜头系统，其特征在于所述扭转弹簧位于第二透镜组收容框的轴安装部与第二透镜组活动框的内表面之间。

14. 如权利要求6所述的可伸缩镜头系统，其特征在于所述第二透镜组收容框在靠近回转轴一端部之处设有一对接部，该对接部设有一圆弧面用于在可伸缩镜头系统的收纳过程中与另一光学组件的对接平面相抵接。

15. 如权利要求14所述的可伸缩镜头系统，其特征在于所述另一光学组件是一CCD承座，该CCD承座具有一前伸的接触部，所述对接平面是接触部的前端平面。

16. 如权利要求15所述的可伸缩镜头系统，其特征在于：当可伸缩镜头系统处于收纳状态时，所述第二透镜组收容框的对接部的圆弧面抵接于CCD承座的接触部的侧面。

17. 如权利要求15所述的可伸缩镜头系统，其特征在于所述CCD承座具有一前伸的导引杆用于导引第二透镜组活动框的运动，当可伸缩镜头系统处于收纳状态时，该导引杆收容于第二透镜组活动框的对应槽内。

18. 一翻转式透镜收纳机构，用于一可伸缩式镜头系统，其特征在于：该翻转式透镜收纳机构包括：

一活动框，具有轮缘、相对设置的第一收容部与第二收容部；

一可转动地设置在活动框内的透镜收容框，该透镜收容框具有安装部，安装于安装部上的一回转轴，以及靠近回转轴一端而设的对接部；以及

设置于回转轴两端的一对扭转弹簧，该扭转弹簧位于透镜收容框的安装部与活动框轮缘的内表面之间；其中

透镜收容框的对接部具有一圆弧面，用于在活动框的移动过程中与一对接平面相抵接而使透镜收容框在相互垂直的第一位置与第二位置之间转换；在第一位置时，该透镜收容框容置于活动框的第一收容部内；在第二位置时，该透镜收容框容置于活动框的第二收容部内；该透镜收容框所在平面在所述第一位置与第二位置时分别与活动框的移动方向垂直和平行。

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