CN101203788A

CN101203788A - 凸轮驱动机构、镜筒和照相机

Info

Publication number: CN101203788A
Application number: CN200680022300.3A
Authority: CN
Inventors: 尾见淳一
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: US7623302B2; EP1895342A4; JP2006350189A; JP4622696B2; EP1895342B1; CN101203788B; EP1895342A1; US20090046377A1; WO2006137362A1

Abstract

一种凸轮驱动机构包括：圆筒，在该圆筒中利用成形模具从内周表面的一个端面朝向另一端形成凸轮槽；驱动目标物体，该驱动目标物体包括用于接合在所述凸轮槽中的凸轮从动件，并且在所述圆筒旋转时沿着圆筒的旋转轴被线性驱动；和按压部件，该按压部件将所述凸轮从动件压在构成所述凸轮槽的侧面的凸轮表面上。所述凸轮表面形成为具有变化的梯度，从而能够调节所述圆筒旋转的每单位旋转角的所述驱动目标物体的移位程度，并且所述凸轮槽以允许所述成形模具通过转动拔出而从圆筒拔出的形状形成。

Description

凸轮驱动机构、镜筒和照相机

技术领域

本发明涉及凸轮驱动机构、镜筒和照明机，该凸轮驱动机构通过转动圆筒来驱动驱动目标物体，在该圆筒的内周表面中形成有凸轮槽。

背景技术

在例如照相机的镜筒上，在内周表面处形成有凸轮槽的圆筒(以下称为凸轮圆筒)以可旋转的方式设置成绕光轴旋转。通过将从透镜单元凸出的凸轮从动件接合或配合于凸轮槽内，并且通过在凸轮圆筒旋转时驱动透镜单元沿着光轴前后移动，执行诸如变焦的操作。与凸轮槽的梯度对应地确定凸轮圆筒旋转的每单位旋转角的透镜移位程度，并且只要凸轮槽的梯度均匀，即只要凸轮槽在凸轮圆筒的平面展开图中形成单条直线，在透镜移位程度和旋转角单位之间的关系就保持恒定。有一种结构允许通过改变凸轮槽的梯度来使得相对于凸轮圆筒旋转的旋转角单位的透镜移位程度可变(见专利参考文献1)。专利参考文献1还公开了一种通过使用多个分体模具在凸轮圆筒的内周表面处形成这种凸轮槽的方法。

专利参考文献1：日本专利特开2001-221941。

发明内容

本发明要解决的问题

在具有小直径(大概20mm或更小)的凸轮圆筒的内周表面处必须通过整体模具而不是多个分体模具来形成凸轮槽，多个分体模具不能保证满意水平的强度。与分体模具不同，整体模具不能通过使整体模具向光轴偏移而拔出，而必须通过绕光轴旋转该模具的转动拔出沿着光轴拔出。用差不多和将螺丝旋出螺丝孔一样的方法，通过转动拔出而拔出该模具，因此，相当于螺丝螺纹槽的凸轮槽的梯度必须均匀，以允许该转动拔出。但是，如果凸轮槽改变了它的梯度，正如专利参考文献1中一样，不能通过转动拔出而拔出该模具。

解决问题的手段

根据本发明的第一方面的凸轮驱动机构包括：圆筒，在该圆筒中利用成形模具从内周表面的一个端面朝向另一端形成凸轮槽；驱动目标物体，该驱动目标物体包括用于接合在所述凸轮槽中的凸轮从动件，并且在所述圆筒旋转时沿着圆筒的旋转轴被线性驱动；和按压部件，该按压部件将所述凸轮从动件压在构成所述凸轮槽的侧面的凸轮表面上，其中所述凸轮表面形成为具有变化的梯度，从而能够调节所述圆筒旋转的每单位旋转角的所述驱动目标物体的移位程度，并且所述凸轮槽以允许所述成形模具通过转动拔出而从圆筒拔出的形状形成。

在根据第一方面的凸轮驱动机构中，优选所述凸轮槽的面对所述凸轮表面的另一侧面的梯度等于或浅于所述凸轮表面的在具有最浅梯度的区域上的梯度。优选的是：所述凸轮表面包括第一凸轮表面和具有比该第一凸轮表面浅的梯度的第二凸轮表面；并且所述凸轮槽处的面对所述凸轮表面的整个另一侧面的梯度等于所述第二凸轮表面的梯度，并且使所述另一侧面与第二凸轮表面彼此分开基本上和所述凸轮从动件的直径相等的距离。

在根据第一方面的凸轮驱动机构中，所述圆筒可以是通过利用整体成形模具来形成的具有等于或小于20mm的直径的凸轮圆筒。所述凸轮槽可以具有朝向所述一个端面较大的宽度。

在根据第一方面的凸轮驱动机构中，优选的是：所述驱动目标物体包括透镜；并且所述圆筒的旋转轴和所述透镜的光轴对准。所述凸轮表面可以具有第一区域和第二区域，在该第一区域上，所述透镜在缩回位置和第一驱动位置之间移动，在该第二区域上，所述透镜在所述第一驱动位置和第二驱动位置之间移动；并且所述第一区域处的梯度可以比所述第二区域处的梯度浅。所述第一区域可以是在通过使用所述透镜进行的拍摄操作的准备阶段期间使用的透镜设定/重设区域，而所述第二区域可以是在通过使用所述透镜进行的拍摄操作期间用于变焦的变焦区域。

根据本发明的第二方面的镜筒包括根据第一方面的凸轮驱动机构。

根据本发明的第三方面的照相机包括根据第二方面的镜筒。本发明的有利效果

根据本发明，通过利用设计形成在所述圆筒的内周表面中的特殊形状的凸轮槽的转动拔出型模具，能够形成允许改变圆筒旋转的每单位旋转角驱动物体的程度的凸轮槽。

附图说明

图1是在包含光轴的平面获取的本发明的实施例中所实现的照相机镜筒在缩回状态的截面图；

图2是图1中镜筒在垂直于光轴的平面获取的截面图；

图3是凸轮圆筒的平面展开图；

图4示出图1中的镜筒处于第一驱动状态；

图5示出图1中的镜筒处于第二驱动状态；

图6展示了凸轮表面梯度改变三级的凸轮槽的实例；

图7展示了凸轮表面的梯度渐变从而形成弯曲的表面的凸轮槽的实例；

图8展示了凸轮表面梯度和图3中所示的实例的梯度相反改变的凸轮槽的实例；

图9展示了面对凸轮表面的表面梯度被设成比凸轮表面的梯度浅的凸轮槽的实例；以及

图10是装有在实施例中实现的镜筒的照相机的透视图。

具体实施方式

参照图1至图5，解释在照相机的变焦镜筒中采用本发明而实现的实施例。图10是装有本实施例中所实现的镜筒10的照相机11的外视图。例如，照相机11可以是卤化银胶片照相机、数码相机或者摄像机。通过假定镜筒10安装在数码相机上来提供以下的解释。

图1是本实施例中所实现的镜筒10在包含光轴的平面上获取的截面图，而图2是在垂直于光轴的平面上获取的镜筒的截面图。保持部件1是由固定管1A和图像传感器6的保持单元1B构成的集成单元。在保持部件1处，形成多个凸出调整片1a，并且凸轮圆筒2的凸缘部分2a以可旋转的方式与该凸出组合件1a接合。凸轮圆筒2是具有在其内周表面处形成的三个凸轮槽20的小圆筒。凸轮圆筒2的直径大概为20mm或更小，因此该直径太小以至于不能在形成凸轮槽20时使用多个分体模具。

图3是凸轮圆筒2的展开图。所述凸轮槽20每个由从凸轮圆筒2的一个端面(图中低一些的端面，即该表面和保持部件1的保持单元1B相接触)朝向另一端延伸的凹槽构成，从而允许用来形成凸轮槽20的整体模具通过转动拔出而拔出。在通过使用该模具形成的凸轮槽20采用其能够让该模具通过转动拔出而拔出的形状，该凸轮槽的形状将在后面详细地描述。

保持透镜3的透镜保持管4位于凸轮圆筒2和固定管1A之间，该透镜保持管4在透镜保持管4处具有三个凸轮从动件4a，每个凸轮从动件4a分别和在凸轮圆筒2处的三个凸轮槽20中的一个接合。另外，形成作为固定管1A的集成部分的凸出部分1b和形成于透镜保持管4的内周表面的线性导槽4b相接合，从而使得透镜保持管4可以沿着光轴移动而不能相对于固定管1A转动。当由变焦电机(未示出)引起凸轮圆筒2转动时，凸轮槽20的移动通过凸轮从动件4a来驱动透镜保持管4，让该透镜保持管4和透镜3沿着光轴前后移动。需要指出的是凸轮圆筒2的中心轴(转轴)和该透镜3的光轴对准。

图1示出了具有处于最大驱进位置(即缩回位置)的透镜保持管4和透镜3的镜筒，图4示出了已经被驱出到第一驱动位置的透镜保持管4和透镜3的镜筒，而图5示出了已经被进一步驱出到第二驱动位置的透镜保持管4和透镜3的镜筒。当照相机11的电源关闭时，透镜3本身保持在缩回位置处，紧接着当电源打开时，它将自动驱出到第一驱动位置。接下来，响应于变焦按钮(没有示出)，在第一驱动位置和第二驱动位置之间的范围内进行变焦操作，并且如果透镜保持管4和透镜3采用第一驱动位置和第二驱动位置之间的位置，则就可以进行拍摄操作。响应于关机操作，该透镜3将自动驱进到缩回位置，然后电源真正关闭。

保持于弹簧保留位置的张力弹簧5在透镜保持管4和固定管1A处施加力，使得凸轮从动件4a压在图3中的较低侧上的凸轮槽20的侧面21上(向着保持部件1的保持单元1B)，如图3中所示。既然表面21的形状基本上决定了透镜3的运动，那么在下文中表面21就被称为凸轮表面。图中的Pr、Pw和Pt每个标示着凸轮从动件4a相对于相应的凸轮表面21的位置，并且分别对应于缩回位置、第一驱动位置和第二驱动位置。张力弹簧5是将凸轮从动件4a压在凸轮表面21上的按压部件。

凸轮表面21被形成为具有其凸轮表面梯度可变的弯曲表面而不是平面。即，该凸轮表面21采用可变梯度。第一驱动位置和第二驱动位置之间的范围(Pw和Pt之间)是透镜位置影响拍摄结果的变焦范围。因此，透镜位置必须用高水平的精度来控制。因此，为了使得驱动目标物体，即透镜3相对于由凸轮圆筒2旋转的单位旋转角以较小的增量移动，凸轮表面21采用在变焦范围内的相对浅的梯度(第一凸轮表面)。透镜3在缩回位置和第一驱动位置之间设置和重设(Pr和Pw之间)。既然这个范围不是变焦范围，透镜位置就不需要用非常高水平的精度来控制。因此，凸轮表面21在该范围采用更陡的梯度(第二凸轮表面)，使得相对于凸轮圆筒2的单位旋转角进一步驱动透镜。结果，透镜3可以在该范围驱动得更快，从而在电源开/关时，透镜可以设置和重设得更快，以提高可操作性。

需要指出的是变焦范围(Pw和Pt之间的范围)定义了在使用装有镜筒10的照相机11进行拍摄操作时凸轮从动件4a允许移动的范围，而设定/重设范围(Pr和Pw之间的范围)定义了凸轮从动件4a在照相机11没有进行拍摄操作的准备阶段允许移动的范围。在“浅梯度”中所用词“浅”是指使移动凸轮圆筒，即凸轮圆筒2的每单位旋转角的驱动目标物体的移位程度小。

既然凸轮圆筒2很小，具有低强度的分体模具就不能在形成该凸轮圆筒的内周表面时使用。替代分体模具，整体模具被用来形成该凸轮圆筒2的内周表面，然后该模具通过转动拔出而拔出。为了让该模具能够通过转动拔出而拔出，单独使凸轮表面21包括有弯曲，而位于图中的上侧的面对凸轮表面21的侧面22是直的。换句话说，在本实施例中，凸轮槽20在其整个长度上都不弯曲。整体模具被设计，使得在凸轮槽形成区域上获得一个特殊形状，以在凸轮槽20处形成弯曲的凸轮表面21和面对凸轮表面的直侧面22。

将对侧面22的梯度和凸轮表面21的梯度在变焦区域上设成相同，并且将在变焦区域上的表面21和22之间的距离，即在变焦区域上的凸轮槽20的宽度和凸轮从动件4a的直径基本上设成相同。因此，凸轮从动件4a在变焦区域上由表面21和22共同引导，和通过标准凸轮槽一样，从而保证透镜驱动的精确性。在设定/重设区域上，凸轮槽20向着图的底部采用较大的宽度，因此对侧面22不再用来引导该凸轮从动件4a。然而，既然该凸轮从动件4a通过张力弹簧5压在凸轮表面21上，透镜仍然可以在该区域被平稳地驱动，其中透镜位置不需要用高水平的精度来控制。

模具通过绕着凸轮圆筒2的中心轴(和透镜3的光轴对准)旋转而沿着轴向从凸轮圆筒2拔出。既然该模具的凸轮槽形成区域顺着图中箭头A指示的方向沿着表面22从凸轮槽20松出，那么模具就能够毫无困难地拔出。

为了确保模具可以毫无问题地通过转动拔出而拔出，在凸轮槽20处面对凸轮表面21的对侧面22的梯度就必须被设成与在该凸轮表面21采用最浅梯度的凸轮表面的区域的梯度相同或更小，如图3所示。该要求在图6至图9中存在的凸轮槽20的其它实例中满足。

图6展示了在凸轮槽120处的凸轮表面121的梯度改变三级的实例。对侧面122的梯度和对应于接近第二驱动位置的区域的凸轮表面121前端区域处的梯度相同(在梯度最浅的区域上)。图7示出了采用弯曲轮廓线的凸轮表面221的凸轮槽220。对侧面222的梯度和对应于第二驱动位置的凸轮表面221前端区域的梯度相同(在梯度最浅的区域上)。在图8中示出的凸轮槽320处的凸轮表面321的梯度和图3中示出的凸轮表面21的梯度变化方向相反时，对侧面322的梯度和接近于凸轮槽320的开端的凸轮表面的底端区域处的梯度被设成(在梯度最浅的区域上)相同。在图9中示出了采用基本上和图3中相同的形状的凸轮表面421的凸轮槽420时，其对侧面422为弯曲的，使得在底端侧上采用梯度较浅的形状。凸轮槽420可以具有直轮廓线的直对侧面422′，如双点链线所标示的，来替代弯曲的对侧面422。需要指出的是这种情况下在变焦区域上凸轮槽420的宽度要比凸轮从动件4a的直径要大。

虽然以上的解释是关于将根据本发明的凸轮驱动机构应用到镜筒10中的透镜驱动机构上的实施例，但根据本发明的凸轮驱动机构也可以应用于望远镜和双目望远镜中的透镜驱动机构。另外，该发明的应用不局限于透镜驱动机构，它还可能应用于各种凸轮驱动机构中，只要目标需要被形成于圆筒内周表面的凸轮槽线性驱动。

另外，虽然以上的解释是关于变焦操作通过镜筒10上的变焦电机来驱动的实例，但本发明并不局限于该实例，并且它可以应用于手动转动凸轮圆筒2来沿着光轴使透镜3和透镜保持管4移动的结构中。

虽然本发明已经通过参考附图相对于优选的实施例和其变化被特别地示出和描述，但本发明并不局限于这些实例，并且应该理解本领域的技术人员可以进行各种不同形式和细节上的改变，但不偏离本发明的范围和教导。

以下所公开的优先权申请在此引用作为参考：2005年6月20日提交的日本专利申请号：2005-179066。

Claims

1.一种凸轮驱动机构，包括：

圆筒，在该圆筒中利用成形模具从内周表面的一个端面朝向另一端形成凸轮槽；

驱动目标物体，该驱动目标物体包括用于接合在所述凸轮槽中的凸轮从动件，并且在所述圆筒旋转时沿着圆筒的旋转轴被线性驱动；和

按压部件，该按压部件将所述凸轮从动件压在构成所述凸轮槽的侧面的凸轮表面上，其中：

所述凸轮表面形成为具有变化的梯度，从而能够调节所述圆筒旋转的每单位旋转角的所述驱动目标物体的移位程度，并且所述凸轮槽以允许所述成形模具通过转动拔出而从圆筒拔出的形状形成。

2.根据权利要求1所述的凸轮驱动机构，其中：

所述凸轮槽的面对所述凸轮表面的另一侧面的梯度等于或浅于所述凸轮表面的在具有最浅梯度的区域上的梯度。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的凸轮驱动机构，其中：

所述凸轮表面包括第一凸轮表面和具有比该第一凸轮表面浅的梯度的第二凸轮表面；并且

所述凸轮槽处的面对所述凸轮表面的整个另一侧面的梯度等于所述第二凸轮表面的梯度，并且使所述另一侧面与第二凸轮表面彼此分开基本上和所述凸轮从动件的直径相等的距离。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的凸轮驱动机构，其中：

所述圆筒是通过利用整体成形模具来形成的具有等于或小于20mm的直径的凸轮圆筒。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的凸轮驱动机构，其中：

所述凸轮槽具有朝向所述一个端面较大的宽度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的凸轮驱动机构，其中：

所述驱动目标物体包括透镜；并且

所述圆筒的旋转轴和所述透镜的光轴对准。

7.根据权利要求6所述的凸轮驱动机构，其中：

所述凸轮表面包括第一区域和第二区域，在该第一区域上，所述透镜在缩回位置和第一驱动位置之间移动，在该第二区域上，所述透镜在所述第一驱动位置和第二驱动位置之间移动；并且

所述第一区域处的梯度比所述第二区域处的梯度浅。

8.根据权利要求7所述的凸轮驱动机构，其中：

所述第一区域是在通过使用所述透镜进行的拍摄操作的准备阶段期间使用的透镜设定/重设区域，而所述第二区域是在通过使用所述透镜进行的拍摄操作期间用于变焦的变焦区域。

9.一种镜筒，包括：

根据权利要求6-8中任一项所述的凸轮驱动机构。

10.一种照相机，包括：

根据权利要求9所述的镜筒。