CN100458489C - 光学设备 - Google Patents

Abstract

一个光学设备包含变焦光学系统，该变焦光学系统包含对焦透镜单元；在倍率改变操作中围绕光轴旋转并且沿着光轴移动的第一凸轮构件，该第一凸轮构件包含用于驱动对焦透镜单元的对焦凸轮部分；和速度改变机构，其在倍率改变操作中根据变焦光学系统的焦距改变对焦透镜单元和第一凸轮构件之间的相对旋转速度。速度改变机构在倍率改变操作中沿着光轴移动。另外，速度改变机构包含传动构件，该传动构件相对于第一凸轮构件可围绕光轴旋转，并且包含用于改变对焦透镜单元的旋转速度和旋转方向中的至少一个的速度改变凸轮部分。

Description

光学设备

技术领域

本发明涉及变焦镜头，更具体地，本发明涉及用于驱动称作内对焦变焦镜头或后对焦变焦镜头的光学变焦镜头的镜头驱动设备。

背景技术

其中移动不同于前透镜单元的透镜单元以进行对焦的内对焦(或后对焦)变焦镜头是已知的。

在典型的内对焦变焦镜头中，通过减少目标侧的前透镜单元的直径，能够减少总体镜头设备的尺寸。另外，通过减低对焦透镜的重量，能够提高自动对焦(此后简称AF)的速度。另外，通过使用非旋转前透镜单元能够改进滤镜的遮光效果和可操作性。

通常，在内对焦变焦镜头中，必须根据倍率改变操作中发生的焦距变化而改变对焦透镜的移动量。因此，如例如日本专利2561350中描述的，根据焦距变化自动校正对焦透镜的移动量。

然而，与变焦倍率的提高相对应地，出现了新的问题。在典型的内对焦变焦镜头中，当物距恒定时，对焦透镜的移动量从广角端到远摄端逐渐提高。尤其是，在高倍率变焦镜头(具有5x或更高倍率的变焦镜头)中，对焦透镜的移动量在广角端和远摄端之间大大不同，并且随着变焦位置接近远摄端，移动量迅速提高。

当上述日本专利2561350中公开的方法被应用于具有这样的特征的高倍率变焦镜头时，对焦凸轮的优化(通过组合不同焦距处对焦透镜的运动轨迹而实现单个的平滑凸轮)所导致的变焦参数偏移量得到提高。因此，变焦镜头运动轨迹的倾度在广角端和远摄端之间大大不同。这导致操作扭矩在倍率改变操作中提高或迅速变化的可操作性问题，或在倍率改变操作中必须承受超出可接受范围的对焦变化的问题。

因此，需要一种在不降低倍率改变操作的可操作性的情况下充分减少倍率改变操作中的对焦变化的镜头驱动方法。例如，根据日本专利待审公开说明书2001-188161，通过根据每个焦距改变对焦驱动凸轮和对焦透镜上提供的随动件的啮合位置的移动速度，来校正该焦距处对焦驱动凸轮和随动件的啮合位置和啮合范围。

根据上述日本专利待审公开说明书2001-188161中公开的技术，速度改变机构被用于根据焦距来改变对焦驱动凸轮和对焦透镜上提供的随动件的啮合位置的移动速度。速度改变机构包含具有键槽的对焦驱动构件，该键槽与对焦透镜上提供的键随动件(key follower)啮合并且以非直凸轮形状(non-straight cam shape)形成，使得至少一部分键槽不与光轴平行。由于键槽和键随动件之间的啮合，对焦驱动构件在对焦操作中旋转对焦透镜。

速度改变机构中包含的对焦驱动构件不沿光轴移动。因此，在进行倍率改变操作的对焦透镜的运动轨迹沿着光轴多次通过相同位置的情况下，对焦驱动凸轮和对焦透镜上提供的随动件的啮合位置的移动速度必须在所有这种位置处相同。因此，难以平滑校正每个焦距处对焦驱动凸轮和对焦透镜上提供的随动件的啮合位置和啮合范围。

发明内容

本发明涉及一种光学设备，其能够根据焦距变化平滑和充分地校正对焦透镜的移动。

根据本发明的一个方面，一个光学设备包含变焦光学系统，该变焦光学系统包含对焦透镜单元；在倍率改变操作中围绕光轴旋转并且沿着光轴移动的第一凸轮构件，该第一凸轮构件包含用于驱动对焦透镜单元的对焦凸轮部分；和速度改变机构，其在倍率改变操作中根据变焦光学系统的焦距改变对焦透镜单元和第一凸轮构件的相对旋转速度。速度改变机构在倍率改变操作中沿着光轴移动。另外，速度改变机构包含传动构件，该传动构件相对于第一凸轮构件可围绕光轴旋转，并且包含用于改变对焦透镜单元的旋转速度和旋转方向中的至少一个的速度改变凸轮部分。

通过下面参照附图对示例性实施例进行的详细描述可以理解本发明的其它特性。

附图说明

图1是在其变焦范围的广角端示出的根据本发明实施例的光学设备的剖视图。

图2是处于广角端的根据本发明实施例的光学设备的展开图。

图3的图例图解了根据本发明实施例的对焦凸轮优化和已知结构的对焦凸轮优化之间的差异。

图4是包含根据本发明实施例的光学设备的成像设备的外部视图。

具体实施方式

现在参考附图详细描述本发明的实施例。

图4图解了包含根据本发明实施例的光学设备(镜头设备)的单镜头反射照相机(成像设备)的外部结构。照相机包含充当光学设备的镜头设备1，和镜头设备1可拆卸地连接到的照相机机身2。通过使镜头设备1中包含的底座101与照相机卡座3接触，镜头设备1连接到照相机卡座3。图1图解了根据本发明实施例的镜头设备的总体结构，图2是处于广角端的图1所示镜头设备1的镜头驱动机构的展开图。

根据本实施例的镜头设备1具有包含6个透镜单元L1到L6的6单元结构。所有透镜单元L1到L6在倍率改变操作中沿着光轴移动。另外，第二透镜单元L2在对焦调节操作中沿着光轴移动。第三和第六透镜单元L3和L6一起移动，第五透镜单元L5不仅能够沿着光轴移动，而且能够在振动校正操作中沿着垂直于光轴的方向移动。

具有用于连接镜头设备1到照相机机身2的卡口部分的底座101用螺钉被固定到固定管102。外构件103被固定在底座101和固定管102之间，并且名牌105和开关(SW)面板106被连接到外构件103。SW面板106上提供的开关被用于选择功能，例如自动对焦功能和振动校正功能。

用螺钉将固定管102连接到导管107，于是导管107充当相对照相机机身2的固定部分。用卡口连接将凸轮管108安装在导管107周围，使得凸轮管108只能围绕光轴旋转。

当凸轮管108旋转时，沿着光轴的导管107中形成的导槽107a和107b与凸轮管(第二凸轮构件)108中形成的变焦凸轮(变倍组凸轮部分(variator cam portions))108a，108b，108c和108d之间的交点移动。由于交点的移动，第三透镜单元L3的保持框架109，第四透镜单元L4的保持框架110，振动校正单元111和直线管112被用螺钉连接的随动件113到116沿着光轴移动。

用螺钉将包含光阑驱动器和光阑叶片的电磁光阑单元117连接到第三透镜单元L3的保持框架109。另外，用螺钉将第六透镜单元L6的保持框架118和加强板119与弹簧垫圈120一起连接到保持框架109的后端。

保持框架110保持第四透镜单元L4并且在其前端具有钩子部分。用于决定全孔径和阻挡有害光的移动光阑121被从该前端弹性连接到钩子部分。因此，移动光阑121和保持框架110能够被插入其间的保持框架109容易地彼此连接。

振动校正单元111保持第五透镜单元L5，使得第五透镜单元L5能够在基本垂直于光轴的方向移动，并且用包含磁体和线圈的驱动机构驱动第五透镜单元L5。用螺钉将滤镜框架122固定到直线管112。在滤镜框架122的前端，分别在滤镜框架122的外和内边缘上提供卡口部分和螺旋部分，使得能够连接例如遮光罩、滤镜等等的附件。

用螺钉将保持第一透镜单元L1的保持框架123连接到滤镜框架122。滤镜框架122的邻接表面具有多个斜表面部分，并且保持框架123的邻接表面具有在圆周方向与滤镜框架122的斜表面部分接触的多个斜表面部分。因此，通过在连接保持框架123之前旋转保持框架123，能够改变保持框架123沿着光轴的安装位置。因此，能够校正由制造公差导致的广角端和远摄端的焦点位移。

在修饰环124的前表面上打印镜头名指示等等。用螺钉将对焦单元125固定到导管107。对焦单元125主要包含振动电机和差动机构，并且对应于振动电机中包含的转子的旋转量的对焦键(对焦驱动构件)127的旋转量，以及手工对焦环126的旋转量。

以在其间插入橡胶阻尼器(未示出)的方式用螺钉将陀螺电路板129连接到对焦单元125的前端。在陀螺电路板129上焊接用于检测水平和垂直方向上振动的角速度的一对振动陀螺128。另外，在其上形成有格雷码图案的编码器柔性电路板130被黏附地固定到从对焦单元125延伸的弧形凸起的外围。

另外，在没有振动陀螺128和编码器柔性电路板130的区域中，在对焦单元125的前端提供凸起，并且用螺钉将随动件131连接到该凸起。随动件131与沿着变焦操作环132的圆周在变焦操作环132中形成的槽啮合，使得变焦操作环132能够围绕光轴旋转，同时其沿着光轴的移动得到约束。

变焦操作环132在其内围具有凹陷，并且用螺钉连接到凸轮管108的变焦键133与凹陷啮合。于是，通过变焦键133使凸轮管108与变焦操作环132一起旋转。

中间管134在其外围具有凸起，该凸起与沿着光轴在变焦操作环132的内围形成的槽啮合。另外，中间管134在其外围具有引导槽，该引导槽与在滤镜框架122的外围形成的凸起啮合。因此，根据变焦操作环132的旋转位置和滤镜框架122沿着光轴的位置，中间管134和变焦操作环132一起旋转，并且沿着光轴移动。

在本实施例中，振动陀螺128被布置在远离照相机机身的位置(在对焦单元125的前端)。因此，照相机机身的振动(由快门运动和反射镜上/下移动导致的振动)不容易被传送到振动陀螺128。因此，不同于已知的结构，不必在外壳等等中放置振动陀螺。

另外，在没有振动陀螺128的区域提供约束变焦操作环132沿着光轴的运动的凸起，使得能够在不提高镜头直径的情况下布置振动陀螺。因此，在本实施例中，减少了镜头设备1的尺寸。

变焦橡胶135裹绕变焦操作环132，名称环136在变焦操作环132的前端被弹性连接到变焦操作环132。用螺钉将变焦刷(zoom brush)137连接到变焦操作环132。当变焦操作环132旋转时，变焦刷137在编码器柔性电路板130上的格雷码图案上滑动以检测变焦操作环132和编码器柔性电路板130之间的位置关系。

随动件139通过螺钉被连接到内凸轮管(第一凸轮构件)138，使得线圈弹簧被布置在其间。随动件139与沿着光轴在导管107中形成的变焦校正凸轮107c和在凸轮管108中形成的直线槽108e啮合。因此，当凸轮管108旋转时，根据变焦校正凸轮107c和直线槽108e之间和交点(即随动件139的啮合位置)的移动，内凸轮管138旋转并沿着光轴移动。

通过卡口结构使传动管(速度改变机构)145与内凸轮管138啮合，使得传动管145能够围绕光轴旋转。因此，传动管145沿着光轴与内凸轮管138一起移动。

另外，从传动管145延伸的键部分(键随动件)145b与对焦键127中形成的键槽127a啮合。保持框架140保持第二透镜单元L2。保持框架140和第二透镜单元L2形成对焦透镜单元。

在保持框架140的外围形成随动件140a。随动件140a与内凸轮管138的内围形成的对焦凸轮(对焦驱动凸轮)138a，以及在传动管(速度改变机构)145中形成并且具有非直形状以使得传动管145不平行于光轴的传动凸轮145a(速度改变凸轮)啮合。

因此，当传动管145旋转时，根据对焦凸轮138a和传动凸轮145a之间的交点(即随动件140a的啮合位置)的移动，保持框架(对焦透镜单元)140旋转并且沿着光轴移动。因此，当在对焦调节操作中旋转振动电机或手工对焦环126并且相应旋转对焦键127(停止凸轮管108)时，通过键部分145b将对焦键127的旋转传送到传动管145，从而旋转传动管145。

当传动管145旋转时，保持框架140上的随动件140a根据内凸轮管138中的对焦凸轮138a和传动管145中的传动凸轮145a之间的交点的移动而移动。相应，保持框架(对焦透镜单元)140旋转并沿着光轴移动。

在倍率改变操作中，振动电机和手工对焦环126不旋转。因此，对焦键127和传动管145均不旋转。相反，凸轮管108和内凸轮管138旋转。因此，保持框架(对焦透镜单元)140沿着光轴移动一个量，该量对应于以下移动量的和：内凸轮管138沿着光轴的移动量，该移动量由凸轮管108的旋转造成，并且对应于导管107中的变焦校正凸轮107c和凸轮管108中的直线槽108e之间的交点的移动；和对应于内凸轮管138中的对焦凸轮138a和传动管145中的传动凸轮145a之间的交点的移动、沿着光轴的移动量。

当倍率从图2所示的广角端经由中间区域改变到远摄端时，凸轮管108和内凸轮管138在图2中向左旋转。因此，在该图中，传动管145的键部分145b从不旋转的键槽127a的下端移动到接近上端的位置，并且保持框架140向上移动(沿着光轴向前)。

当倍率从远摄端改变到广角端时，在图2中凸轮管108和内凸轮管138向右旋转。因此，传动管145的键部分145b从不旋转的键槽127a的上端移动到接近下端的位置，并且对焦透镜单元向下移动(沿着光轴向后)。

在本实施例中，传动凸轮145a的下部(即广角区域中对应于保持框架140的可运动范围的随动件140a啮合范围)相对光轴，即图中的垂直方向向右上倾斜。传动凸轮145a的中间部分(即中间变焦区域中对应于保持框架140的可运动范围的随动件140a啮合范围)相对光轴，即图中的垂直方向向左上倾斜。换言之，在图2中，传动凸轮145a在对应于广角区域和中间变焦区域的区域中向右凸出。

传动凸轮145a的上部(即远摄区域中对应于保持框架140的可运动范围的随动件140a啮合范围)沿着光轴，即垂直方向直线延伸。于是，传动凸轮145a具有非直凸轮形状，其中至少一部分不平行于光轴。因此，当在远摄区域执行倍率改变操作时，由于随动件140a和传动凸轮145a的上部之间的啮合，保持框架140与凸轮管108和内凸轮管138一起旋转。

当在广角区域执行倍率改变操作时，由于随动件140a和传动凸轮145a的下部之间的啮合，保持框架140在与凸轮管108和内凸轮管138的旋转方向相反的方向旋转。因此，保持框架140相对凸轮管108和内凸轮管138的相对旋转速度，即对焦凸轮138a中随动件140a的旋转速度高于远摄区域中倍率改变操作时的速度。

当在中间区域执行倍率改变操作时，由于随动件140a和传动凸轮145a的中间部分之间的啮合，保持框架140在与凸轮管108和内凸轮管138的旋转方向相同的方向旋转。因此，保持框架140相对凸轮管108和内凸轮管138的相对旋转速度，即对焦凸轮138a中随动件140a的旋转速度低于远摄区域中倍率改变操作时的速度。

参照图1，作为对焦单元125的输出的距离刻度141与对焦键127一起旋转，并且通过刻度窗104指示聚焦位置。主电路板142直接或通过柔性电路板电气连接到对焦单元125，电磁光阑单元117，振动校正单元111，陀螺电路板129和编码器柔性电路板130，以便执行各种控制操作。

用于提供与照相机机身2的通信并且提供电能的触点组143通过螺钉被连接到底座101，并且通过柔性电路板被连接到主电路板142。后盖144被弹性连接到底座101以便阻挡有害光。

前面描述了根据本实施例的镜头设备(光学设备)1的结构。接着描述镜头设备1的操作。

通过对焦操作的自动对焦模式下振动电机的驱动力，以及通过对焦调节操作的手动模式下旋转手动对焦环126的操作力，用对焦键127旋转传动管145。当传动管145旋转时，保持框架140的随动件140a根据内凸轮管138中的对焦凸轮138a和传动管145中的传动凸轮145a之间的交点的移动而移动。因此，第二透镜单元L2旋转并且沿着光轴移动。

在倍率改变操作中，当变焦操作环132旋转时，凸轮管108被变焦键133旋转。当凸轮管108旋转时，导管107中的导槽107a和107b与凸轮管108中的变焦凸轮108a，108b，108c和108d之间的交点移动。随着交点移动，保持框架109和110，振动校正单元111和直线管112沿着光轴移动。因此，第一透镜单元L1，第三透镜单元L3，第四透镜单元L4，第五透镜单元L5和第六透镜单元L6(与透镜单元L3集成)沿着光轴移动。

另外，同时地，第二透镜单元L2沿着光轴移动一个量，该量对应于以下移动量的和：内凸轮管138沿着光轴的移动量，该移动量对应于导管107中的变焦校正凸轮107c和凸轮管108中的直线槽108e之间的交点的移动；和保持框架140的随动件140a的移动量，该移动量是内凸轮管138的旋转造成的，并且对应于内凸轮管138中的对焦凸轮138a和传动管145中的传动凸轮145a之间的交点的移动。因此，根据焦距变化执行对焦校正。

在本实施例中，内对焦系统的焦距变化导致的对焦透镜的移动量被沿着光轴可运动的传动管145平滑校正。因此，包含第二透镜单元L2和保持框架140的对焦透镜单元平滑移动。下面会更详细地对此进行描述。

在振动校正操作中，根据振动陀螺128和编码器柔性电路板130的输出控制振动校正单元。因此，第五透镜单元L5能够在抵消振动导致的薄膜表面上图像的偏移的方向上，沿着基本垂直于光轴的平面移动。

下面参照图3详细描述根据本实施例的镜头设备1中对焦凸轮138a的优化。在图3中，(a)示出了光学设计的状态，(b)示出了已知结构(日本专利2561350)中对焦凸轮优化的状态，(c)示出了根据本实施例的对焦凸轮优化的状态。

在图3示出的每个状态中，水平轴显示每个凸轮的旋转位置，其中在该图中，相应随动件随着凸轮从左向右旋转而通过中间位置(M)从广角位置(W)向远摄位置(T)地在凸轮中移动，并且垂直轴显示随动件在光轴上的位置。在图3中，根据(c)示出的本实施例，(a)和(b)示出的变焦凸轮，对焦凸轮和变焦校正凸轮分别对应于变焦凸轮108d，对焦凸轮138a和变焦校正凸轮107c。其中在广角位置W处物距为∞的状态被定义成每个凸轮的旋转位置和光轴上每个随动件的位置的参考(0)。

在(a)示出的原光学设计中，变倍组透镜单元中包含的第一透镜单元L1的变焦凸轮被表示成直线，该直线具有固定导程，并且通过在位置M处、其中旋转位置为θ1并且光轴上的位置为Z1的点，以及在位置T处、其中旋转位置为θ2并且光轴上的位置为Z2的点。

通过将对照位置W，M和T处的物距显示对焦透镜单元中的第二透镜单元L2的透镜位置轨迹的曲线布置到一个单曲线上，获得对焦凸轮。在与对应于位置W，M和T的变焦凸轮相同的旋转位置处，物距为∞，并且在图中向右减少(当在位置M处物距为∞时，光轴上的位置为F1，并且在位置T处物距为∞时，光轴上的位置为F2)。

在相应焦距区域的透镜位置曲线中，当相对对应于物距∞的角度的旋转角度在每个曲线中相同时，相应物体长度也相同。在每个焦距范围中，对应于物距∞的角度和对应于最小物距的角度之间的旋转角度为θf。

在(a)示出的原光学设计中，对焦凸轮不能被认为是单平滑曲线。在(b)示出的已知结构中的对焦凸轮优化的状态下，针对相对对应于物距∞的角度的旋转角度，第二透镜单元的透镜移动轨迹与(a)示出的原光学设计中的相同。偏移对应于位置M和T的透镜位置以使得对焦凸轮为更平滑曲线。更具体地，当在位置M处物距为∞时，旋转位置和光轴上的位置分别被设置成θ3和F3，并且当在位置T处物距为∞时，分别被设置成θ2和F4。

因此，在变焦凸轮中，在不改变光轴上的位置的情况下，对应于位置M的旋转位置被偏移到θ3，并且在倍率改变操作中一起旋转变焦凸轮和对焦凸轮。因此，相对原始设计，在每个焦距处对焦透镜的运动轨迹的偏移足够地小。

如下所述确定变焦校正凸轮。如上所述，第二透镜单元L2移动一个量，该量以下移动量的和：变焦校正凸轮导致的对焦凸轮的移动量，和对焦凸轮导致的第二透镜单元L2的移动。

因此，如果倍率改变操作中第二透镜单元L2的移动量当在位置M处物距为∞时为Z′1，并且当在位置T处物距为∞时为Z′2(当在位置M处物距为∞时的透镜位置为参考)，则变焦校正凸轮被设置成在位置M处通过对应于H1＝Z′1-F3的点，并且在位置T处通过对应于H2＝Z′2-F4的点的曲线。因此，对于所有物距，能够机械校正物距∞处的对焦变化，以及焦距差造成的透镜移动量的差。这是由于对于每个焦距处对焦凸轮的可用区域中的相对旋转速度，如果相对对应于物距∞的角度的旋转角度相同，则物距也相同。

通过这种方式，在已知结构中自动校正与焦距变化相关的对焦透镜的移动量。然而如上所述，在高倍率变焦镜头(倍率为5x或更高的变焦镜头)中，变焦凸轮中位置M处需要的旋转位置的偏移量较大。因此，位置W和T的凸轮倾度大大不同。

这导致操作扭矩在倍率改变操作中提高或迅速变化的可操作性问题，或在倍率改变操作中必须承受超出可接受范围的对焦变化以避免可操作性问题的问题。

相比较地，在根据(c)示出的本实施例的对焦凸轮优化中，位置M处变焦凸轮的旋转位置被设置成θ4(＞θ3)。另外，提供一个机构(随动件140a和具有非直凸轮形状的速度改变凸轮145a的啮合机构)，用于在倍率改变操作期间根据光轴上包含第二透镜单元L2的对焦透镜单元的位置(即根据焦距)改变对焦凸轮138a中随动件140a的旋转速度。因此，校正每个焦距处对焦凸轮138a的使用位置和使用范围。

因此，类似于已知结构，在每个焦距处对焦透镜的运动轨迹相对原始设计的偏移足够地小。另外，减少了位置W和T之间变焦凸轮108d的倾度差(D-C＜B-A)。更具体地，如此设置对焦凸轮138a的形状，使得旋转位置和光轴上的位置当在位置M处物距为∞时分别为θ5和F5，并且当在位置T处物距为∞时分别为θ6和F6。因此，变焦校正凸轮107c被设置成一个曲线，该曲线在位置M处通过对应于H3＝Z′1-F5的点，以及在位置T处通过对应于H4＝Z′2-F6的点(旋转位置与变焦凸轮中的相同)。因此，对于所有物距，能够机械校正物距∞处的对焦变化，以及焦距差造成的透镜移动量的差。

更具体地，对于每个焦距处对焦凸轮的可用区域中的相对旋转速度，如果相对对应于物距∞的角度的对焦键的旋转角度相同，则物距也相同。

在本实施例中，提供用于根据焦距改变对焦凸轮138a中的随动件140a的旋转速度的速度改变机构(传动管145)。在倍率改变操作中速度改变机构(传动管145)与具有对焦凸轮138a的内凸轮管138一起沿着光轴移动，并且在对焦调节操作中围绕光轴旋转。

因此，不同于已知结构(其中对应于本实施例中的对焦键127的部件，即不沿着光轴移动的分量被使用以取代用于改变对焦凸轮138a中随动件140a的旋转速度的机构的结构)，即使在倍率改变操作中光轴上对焦透镜单元(第二透镜单元L2)的运动轨迹多次通过光轴上的相同位置，也不必在这样的位置上将对焦凸轮138a和随动件140a的啮合位置的移动速度设置为相等。

因此，能够根据焦距来改变内凸轮管138和对焦透镜单元中提供的随动件140a的啮合位置的移动速度。因此，能够在倍率改变操作中平滑地移动对焦透镜单元，并且能够充分校正每个焦距处内凸轮管138和对焦透镜单元的随动件140a的啮合位置和啮合范围。于是，能够获得在倍率改变操作中提供良好可操作性，同时充分减低倍率改变操作期间的对焦变化的光学设备。

换言之，在倍率改变操作中沿着光轴移动的速度改变机构145根据焦距来改变对焦透镜单元相对对焦凸轮138a的旋转速度和旋转方向中的至少一个，从而校正对焦凸轮138a和随动件140a的啮合位置和啮合范围。因此，能够减少对焦凸轮138a的优化对变焦光学系统(变倍组透镜单元)的运动轨迹，即变倍组凸轮的形状的影响。

通过相对光轴倾斜速度改变凸轮145a，根据对焦透镜单元在光轴上的位置(即焦距)来改变对焦凸轮138a中的随动件140a的旋转速度，以便满足以下表达式：

θW＞θT＞θM。

因此，减少了对焦凸轮优化对变焦凸轮的运动轨迹的影响，该影响可归于高倍率变焦镜头(倍率为5x或更高的变焦镜头)的以下特征，即当考虑图3的(a)中基于位置T的平滑对焦凸轮时，移动量在位置M处变得非常大，并且在位置W处变得非常小。

更具体地，速度改变机构145改变相对旋转速度，使得(广角区域中的相对旋转速度Vw)＞(远摄区域中的相对旋转速度Vt)＞(中间区域中的相对旋转速度Vm)得到满足。因此，相对原始设计，对焦透镜的运动轨迹的偏移设置得较小。另外，能够减少广角区域和远摄区域之间变倍组凸轮相对光轴的倾度的差。此外，也可以减少广角区域和远摄区域之间操作扭矩的快速改变。

光学设备包含具有键槽127a的对焦键(对焦驱动构件)127，键槽127a与速度改变机构145中包含的键随动件145b啮合。在对焦调节操作中，由于键槽127a和键随动件145b之间的啮合，对焦键127相对不旋转的内凸轮管138旋转速度改变机构145。因此，沿着光轴驱动对焦透镜单元。另外，速度改变机构145包含非直凸轮，其中非直凸轮的与对焦透镜单元中提供的随动件140a啮合的至少一部分不平行于光轴。因此，能够容易地获得简单的速度改变机构145。

另外，具有变焦凸轮和变焦校正凸轮107c的凸轮管108中形成的直线槽108e形成移动机构，用于校正对焦透镜单元的对焦运动轨迹和变焦运动轨迹之间的差。因此，能够在不使用复杂机构的情况下减少对焦凸轮优化对变焦凸轮的运动轨迹的影响。

在上述实施例中，说明了其中使用具有6单元结构的拍摄镜头系统的情况。然而，本实施例的结构也可以被应用于其它类型的镜头系统。

另外，在上述实施例中，使当焦距从广角端改变到远摄端时对焦凸轮138a的使用位置的移动与当物距从无穷大距离改变到最小物距时的移动相同。然而，本发明不限于此，并且能够被应用于相对方向的组合。

另外，本实施例也可以被应用于这样的情况，其中凸轮管108被构造成在旋转的同时沿着与内凸轮管138相同的轨迹移动，并且凸轮管108和内凸轮管138被一起组合为单凸轮管。

另外，虽然前面描述了单镜头反射服相机的可互换镜头，然而本实施例也可以被应用于其它光学设备，例如不同于上述镜头设备的镜头设备(镜桶)，具有集成镜头的银盐照相机，数字照相机和摄像机。

根据上述实施例，在倍率改变操作中沿着光轴移动的速度改变机构根据焦距来改变第一凸轮构件和对焦透镜单元中形成的随动件的啮合位置的移动速度。固此，能够在倍率改变操作中平滑地移动对焦透镜单元，并且能够平滑和充分地校正每个焦距处内第一凸轮构件和对焦透镜单元的随动件的啮合位置和啮合范围。

因此，能够获得在倍率改变操作中提供良好可操作性，同时充分减低倍率改变操作期间的对焦变化的光学设备。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，然而应当理解，本发明不局限于公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应有最宽的解释，以便包括所有这种修改，等同结构，功能。

Claims (8)

1.一种光学设备，包括：

包含对焦透镜单元的变焦光学系统；

在倍率改变操作中围绕光轴旋转并且沿着光轴移动的第一凸轮构件，第一凸轮构件包含用于驱动对焦透镜单元的对焦凸轮部分；和

在倍率改变操作中根据变焦光学系统的焦距改变对焦透镜单元和第一凸轮构件之间的相对旋转速度的速度改变机构，

其中速度改变机构在倍率改变操作中沿着光轴移动，以及

其中速度改变机构包含传动构件，该传动构件可相对第一凸轮构件围绕光轴旋转并且包含用于改变对焦透镜单元的旋转速度和旋转方向中的至少一个的速度改变凸轮部分。

2.如权利要求1所述的光学设备，其中速度改变机构在对焦调节操作中改变对焦透镜单元和第一凸轮构件之间的相对旋转速度。

3.如权利要求1所述的光学设备，其中速度改变机构沿着光轴和第一凸轮构件一起移动。

4.如权利要求1所述的光学设备，其中变焦光学系统还包含变倍组透镜单元，其中光学设备还包括第二凸轮构件，该第二凸轮构件在倍率改变操作中结合第一凸轮构件围绕光轴旋转并且包含用于沿着光轴驱动变倍组透镜单元的变倍组凸轮部分。

5.如权利要求1所述的光学设备，其中速度改变机构根据焦距改变对焦透镜单元相对第一凸轮构件的旋转速度和旋转方向中的至少一个。

6.如权利要求1所述的光学设备，其中对焦透镜单元包含与对焦凸轮部分和速度改变凸轮部分啮合的凸轮随动件。

7.如权利要求1所述的光学设备，其中满足以下表达式：

Vw＞Vt＞Vm

其中Vw是广角区域中对焦透镜单元和第一凸轮构件之间的相对旋转速度，Vt是远摄区域中的相对旋转速度，Vm是中间区域中的相对旋转速度。

8.如权利要求1所述的光学设备，其中在变焦光学系统的对焦调节操作中，速度改变机构相对不旋转的第一凸轮构件旋转，并且沿着光轴驱动对焦透镜单元。

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