CN101226264B - 镜头装置和摄像设备 - Google Patents

Abstract

一种镜头装置，其包括第一镜筒构件和经由凸轮机构与第一镜筒构件联接的第二镜筒构件。第一镜筒构件包括止动部和齿轮部。当沿光轴方向从第二镜筒构件突出的第一镜筒构件受到来自第一镜筒构件的突出方向的前端侧的外力时，止动部与形成在第二镜筒构件中的第一接触面接触，以限制第一镜筒构件由于外力相对于第二镜筒构件的位移。齿轮部与形成在第二镜筒构件中的第二接触面接触，以限制由于外力导致的位移。

Description

镜头装置和摄像设备

技术领域

本发明涉及一种利用多个镜筒构件沿光轴方向的相对移动而伸缩的镜头装置以及包括该镜头装置的摄像设备。

背景技术

传统地，已知设置有镜筒的照相机，其包括沿光轴方向移动以改变摄像倍率并进行调焦的多个光学镜头。

该镜筒由形成有凸轮槽的凸轮环和设置有与凸轮槽接合的凸轮从动部的镜筒构件组成(例如，参照日本特开平7-27962号公报)。

当该照相机被使用者跌落而与地面撞击时，其突出的(伸长的)镜筒可能被损坏。因而，镜筒必须具有高的耐冲击性和高的承载性的构造。

通常，为了使镜筒被构造成更可靠地抵抗外力，必须使镜筒更大。因此也增大了照相机的尺寸。

另外，对于日本特开2001-324663号公报所公开的镜筒，在凸轮环上形成凸缘部，并且在可与凸缘部接触的固定筒上形成接收部。

当向具有上述形状的镜筒施加外力时，该镜筒的接收部受到外力，由此，凸轮环不容易与固定筒分离。

然而，在该形状的镜筒中，凸缘部和与凸轮槽接合的从动销的在光轴方向上的位置是不同的，从而凸轮环和固定筒之间的接合长度增大。结果，镜筒的沿光轴方向的厚度(长度)增大，由此增大了照相机的尺寸。

从而，日本特开2006-106463号公报提出了一种沿光轴方向的厚度减小的镜筒。在该镜筒中，除了日本特开2001-324663号公报中所公开的镜筒的构造之外，凸轮销和止动肋(stopperrib)布置在光轴方向上的相同位置，由此减小了包括凸轮环的镜筒的缩回长度，从而减小了照相机的厚度。

然而，在通常的摄像位置，日本特开2006-106463号公报中所公开的镜筒没有足够的止动肋彼此接合的接合面积。因此，当向镜筒施加外力时，不能充分地防止凸轮环与固定筒的分离。

发明内容

本发明提供一种在减小其沿光轴方向的长度的同时具有高的抵抗外力的能力(强度)的镜头装置，以及一种包括该镜头装置的摄像设备。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种镜头装置，其包括第一镜筒构件和经由内周面上的凸轮机构与第一镜筒构件联接并且在内周面上设有第一接触面和第二接触面、并且沿光轴方向可动地保持第一镜筒构件的第二镜筒构件，第一镜筒构件和第二镜筒构件可沿光轴方向相对移动。第一镜筒构件包括止动部和接收来自转动地驱动第一镜筒构件的致动器的驱动力的齿轮部，沿第一镜筒构件的圆周方向，齿轮部被设置在与设置止动部的区域不同的区域中。当沿光轴方向比第二镜筒构件突出的第一镜筒构件受到来自第一镜筒构件的突出方向的前端侧的外力时，通过使止动部与位于第二镜筒构件上的第一接触面接触并且使齿轮部与位于第二镜筒构件上的第二接触面接触，来限制第一镜筒构件由于外力相对于第二镜筒构件的位移。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种包括上述镜头装置的摄像设备。

从以下参照附图对实施例的说明中，本发明的其它方面将变得明显。

附图说明

图1A是本发明的实施例1的镜筒的外观的立体图。

图1B是图1所示的镜筒的剖视图。

图2是图1所示的镜筒的正视图。

图3是包括在图1所示的镜筒中的凸轮环的侧视图。

图4是图3所示的凸轮环的正视图。

图5是包括在图1所示的镜筒中的固定筒的外观的立体图。

图6是在缩回状态下镜筒的分解图。

图7是在摄像状态前瞬间状态下镜筒的分解图。

图8是在广角端状态下镜筒的分解图。

图9是在远摄端状态下镜筒的分解图。

图10是在缩回状态下，包括图1所示的镜筒的数字照相机的外观的立体图。

图11是在广角端状态下，包括图1所示的镜筒的数字照相机的外观的立体图。

图12是图10所示的数字照相机的俯视图。

图13是图10所示的数字照相机的后视图。

图14是图10所示的数字照相机的仰视图。

图15是示出图10所示的数字照相机的内部构造的方框图。

图16是示出图10所示的数字照相机从开始摄像操作到结束摄像操作的处理的流程图。

图17是示出本发明的实施例2的镜筒的分解图。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的典型实施例。

实施例1

图1A和图1B示出用于本发明的摄像设备的实施例1的镜筒(镜头装置)。如图所示，镜筒包括作为第一镜筒构件的凸轮环1和作为第二镜筒构件的固定筒2。

固定筒2经由凸轮机构与凸轮环1联接，以保持凸轮环1，使得凸轮环1绕光轴L转动从而沿光轴L方向移动。

在凸轮环1的内周面上形成凸轮槽部1e，该凸轮槽部1e用于沿光轴L方向移动镜头单元(未示出)以进行变焦。

在固定筒2的后端侧(图像侧)部分形成安装部2a，该安装部2a被安装到摄像设备(以下称作照相机)的主体。当从照相机的正面看镜筒时，如图2所示，安装部2a从固定筒2的外周面突出。

图3示出凸轮环1的外观。如图3所示，在凸轮环1的外周面的后端侧部分形成凸轮从动部1a，该凸轮从动部1a与形成在固定筒2上的稍后说明的凸轮槽部2b接合。另外，在凸轮环1的外周面的后端侧部分形成止动部1b。

在凸轮环1从固定筒2突出的状态(图1的状态)下，当凸轮环1受到来自突出方向的前端侧的外力时，止动部1b与形成在固定筒2上的第一接触面2c1(参照图5)接触，以限制(换句话说，抑制或阻止)凸轮环1由于外力相对于固定筒2的位移。

止动部1b形成为具有沿凸轮环1的圆周方向延伸的肋状。接收来自转动地驱动凸轮环1的致动器的驱动力的齿轮部1c也形成在凸轮环1的后端侧部分。

齿轮部1c与由作为致动器的电动机(图3未示出)转动驱动的筒状齿轮3啮合。筒状齿轮3沿光轴方向足够长，从而，即使当凸轮环1沿光轴方向移动时，筒状齿轮3也能在任何时候都与齿轮部1c啮合。

在本实施例中，凸轮从动部1a、止动部1b和齿轮部1c在凸轮环1的筒体1d(参照图4)的后端侧部分与凸轮环1一体形成。在凸轮环1上，凸轮从动部1a、止动部1b和齿轮部1c形成(设置)在沿凸轮环1的圆周方向的互不相同的区域中。

此外，凸轮从动部1a的至少一部分、止动部1b的至少一部分和齿轮部1c的至少一部分形成在光轴方向上的相同位置。

特别地，在本实施例中，整个凸轮从动部1a、整个止动部1b和整个齿轮部1c形成在光轴方向上的相同位置。

如上所述布置凸轮从动部1a、止动部1b和齿轮部1c使得在凸轮环1相对于固定筒2突出到最前端侧的状态下凸轮环1和固定筒2的接合长度(重叠量)减小。因此，即使凸轮环1沿光轴方向的长度短，也可以增大凸轮环1从固定筒2突出的最大突出长度。这也可以增大镜筒的倍率。

此外，这还可以缩短凸轮环1沿光轴方向的长度，从而可以减小镜筒在凸轮环1缩回到固定筒2中的状态下沿光轴方向的长度。因此，可以减小照相机在缩回凸轮环1的状态下沿光轴方向的厚度。

而且，与凸轮从动部1a和止动部1b相比，考虑到用于传递驱动力的机械强度，齿轮部1c沿光轴方向需要一定的宽度。因此，即使凸轮从动部1a和止动部1b形成为具有和齿轮部1c相同的宽度，也不会改变凸轮环1的总宽度。从而，可以充分确保凸轮从动部1a和止动部1b的机械强度。

如图3、图4、图6至图9所示，在止动部1b处形成两个转动止动面1b1和1b2。在凸轮环1被转动到缩回端位置和最大突出位置的状态下，转动止动面1b1和1b2分别与形成在固定筒2上的转动止动部2d和40的接触面2d1和40a接触。

与转动止动面1b1和1b2接触的转动止动部2d和40分别限制凸轮环从缩回端位置沿缩回方向进一步转动以及从最大突出位置沿突出方向进一步转动。如上所述，由于止动部1b还用作凸轮环1的转动限制部，因此，除了止动部1b之外不必形成如突出部等转动限制部，由此使凸轮环1的构造更简单。

图4示出当从正面看时凸轮环1的构造。如图所示，在凸轮环1的筒体1d的外周面上的绕凸轮环1的中心间隔120度的三个位置处，凸轮从动部1a与凸轮环1一体形成。形成凸轮从动部1a，使得具有圆锥形状的凸轮从动部形成在基部1a1上。

此外，具有肋状的止动部1b分别形成在凸轮环1的外周面上的三个凸轮从动部之间的两个间隙中。此外，具有肋状的齿轮部1c形成在另一个间隙中。

图5示出固定筒2的外观。在固定筒2的内周面上，形成与凸轮环1的凸轮从动部1a接合以将凸轮环1的转动转变成沿其光轴方向的移动的凸轮槽部2b。

接收部2c形成在固定筒2的内周面上，该接收部2c包括第一接触面2c1，当从固定筒2突出的凸轮环1受到来自前端的外力时，该第一接触面2c1与凸轮环1的止动部1b的后表面接触。在固定筒2的内周面的前端侧部分(被摄体侧部分)，形成与止动部1b的转动止动面1b1接触的转动止动部2d。

此外，在固定筒2中形成开口2e，使得筒状齿轮3与凸轮环1的齿轮部1c啮合。

图6至图9是分别示出凸轮环1的外周面和固定筒2的内周面的分解图。图中，实线代表固定筒2，虚线代表凸轮环1。

图6示出当凸轮环1缩回到固定筒2中的状态，即缩回状态。在该状态下关闭照相机的电源。

形成在凸轮环1上的凸轮从动部1a、止动部1b和齿轮部1c位于图中的下端侧(成像侧)。止动部1b和齿轮部1c的后表面位于沿光轴方向的相同位置。

因此，可以减小凸轮环1沿光轴方向的长度，并且也可以减小在凸轮环1的最大突出位置凸轮环1和固定筒2的接合长度。而且，由于第一接触面2c1可形成为沿与光轴方向垂直的方向延伸，因此，可以容易地设计和制造凸轮环1。

固定筒2形成有限制凸轮环1的沿缩回方向的转动范围的转动止动部40。转动止动部40可与安装到其上的固定筒2分别形成，或与固定筒2一体形成。

从图6的状态绕光轴方向转动凸轮环1，通过图7所示的凸轮槽部2b与凸轮从动部1a的接合作用使凸轮环1相对于固定筒2突出。在该状态下，凸轮环1和固定筒2位于即将到达摄像位置的状态(广角端状态)。

此时，凸轮从动部1a(基部1a1)、止动部1b和齿轮部1c位于固定筒2的接收部2c的前面。接收部2c被布置成使凸轮环1的移动不受凸轮从动部1a、止动部1b和齿轮部1c的干涉。

当没有外力从突出方向的前端侧施加到凸轮环1上时，在止动部1b和齿轮部1c的后端面与接收部2c的前端面(第一接触面2c1和第二接触面2c2)之间形成小的间隙。

由于当外力从突出方向的前端侧施加到凸轮环1时，止动部1b和齿轮部1c的后端面与接收部2c的前端面(2c1和2c2)接触，因此，凸轮环1由于外力相对于固定筒2朝后端侧的位移被限制。

在图7所示的状态下，即使止动部1b和接收部2c(第一接触面2c1)的接触面积小，齿轮部1c仍与另一接收部2c(第二接触面2c2)接触。因此，当外力施加到凸轮环1上时，凸轮环1朝后端侧的位移被有力地限制。此时，维持凸轮从动部1a和凸轮槽部2b之间的接合状态。

图8示出凸轮环1从图7的状态稍微转动的状态。这是照相机的摄像状态(广角端状态)。在该状态下，可充分获得止动部1b和齿轮部1c的后端面与接收部2c(第一接收部2c1和第二接收部2c2)的前端面的接触面积。

在该状态下，当由于照相机跌落等导致外力从突出方向的前端侧施加到凸轮环1上时，接收部2c受到该外力。因此，可防止凸轮从动部1a与凸轮槽部2b分离。

图9示出从图8的状态进一步转动凸轮环1的另一摄像状态(远摄端状态)。在凸轮环1的转动过程中，布置在凸轮环1内的镜筒构件和镜头单元被驱动到被摄体侧或图像侧，由此可以变焦。

在该状态下，转动止动部2d的端面2d1与止动部1b的转动止动面1b1接触，由此限制凸轮环1进一步转动。

图10至图12示出包括图1至图9所示的镜筒的本发明的另一实施例的作为摄像设备的数字式静态照相机4。

图10示出处于电源关闭且镜筒11缩回的状态的照相机4。照相机4设置有用于确定被摄体组成的取景器5和用于发射AF辅助光的发光口6。

此外，照相机4设置有利用闪光照亮被摄体的闪光单元7。释放按钮8、变焦开关9和电源开/关按钮10布置在照相机4的顶面上。图12是在图10的状态下数字照相机4的俯视图。

图11示出电源打开并且处于广角端状态的照相机4。在该状态下，镜筒11从照相机主体的前表面突出。构成镜筒11的一部分的凸轮环1也相对于布置在照相机主体中的固定筒2突出。

在该状态下，变焦开关9的操作使得当凸轮环1绕光轴转动时镜筒11沿光轴方向伸缩，由此进行变焦。

图13示出照相机4的设置有液晶显示屏(LCD)12的后表面。该液晶显示屏12显示储存在存储器中的数据和从存储卡读取的图像数据。

在液晶显示屏12的周围设置多个操作按钮13至18。

使用这些操作按钮13至18可在数字照相机4中进行摄像模式、播放模式、移动摄像模式等的选择。取景器目镜5a布置在液晶显示屏12的上方。

图14示出数字照相机4的设置有电池盖19和三角架安装部20的底面。

图15是示出数字照相机4的内部构造的方框图。如图所示，释放按钮8、电源开/关按钮10、液晶显示屏(LCD)12和操作按钮13至18与总线连接。

另外，总线与储存用于控制各种组件的程序的ROM21、暂时储存用于控制程序的数据的RAM22和进行各种处理的CPU23连接。而且，总线还与存储卡驱动24、压缩/解压缩部25、存储器26和驱动电路27连接。

释放按钮8的全压操作使CPU23经由总线和驱动电路27控制摄像元件(例如，CCD传感器或CMO传感器)28的驱动。摄像元件28的输出信号经由模拟信号处理部29被输入到A/D转换部30。

A/D转换部30将来自摄像元件28的模拟信号转换成数字信号。来自A/D转换部30的输出信号经由数字信号处理部31被储存在存储器26中。

存储器26的输出信号被输入到压缩/解压缩部25，其中，根据JPEG系统、TIFF系统等对数据进行压缩处理。压缩处理后的输出信号被储存在插在存储卡驱动24中的存储卡中。当从存储卡驱动24中获得数据时，压缩/解压缩部25对被压缩的图像数据进行解压缩处理。

驱动电路27与变焦电动机驱动部32、调焦电动机驱动部33、快门驱动部34和孔径光阑驱动部35连接。变焦电动机驱动部32驱动镜筒电动机M1以使镜筒11伸缩(即，使凸轮环1转动和移动)。

调焦电动机驱动部33驱动调焦电动机M2，从而驱动调焦镜头36。快门驱动部34驱动快门37，而孔径光阑驱动部35驱动孔径光阑38。

在该构造中，当使用者按下电源开/关按钮10来打开电源时，CPU23从ROM21中读取开始初始操作所需的控制程序。具体地，使凸轮环1转动到与摄像位置对应的位置，由此将照相机设定到待机状态。

当按下用于摄像的释放按钮8时，CPU23检测通过摄像元件28的被摄体的亮度并基于检测到的亮度计算适当的孔径值和适当的快门速度，以判断是否使用闪光单元7。使用者也可通过操作按钮14选择是否强制使用闪光单元7。

此外，释放按钮8的半压操作使CPU23利用来自摄像元件28的输出，控制调焦电动机驱动部33以进行自动调焦(移动调焦镜头36)。

释放按钮8的全压操作使快门驱动部34开闭快门37，以通过摄像元件28拍摄被摄体图像。根据入射光量将电荷储存在摄像元件28中，然后基于电荷产生图像信号。

可以经由总线在液晶显示屏12上显示储存在存储器26中的图像数据。也可以经由压缩/解压缩部25和总线在液晶显示屏12上显示储存在插入到存储卡驱动24中的存储卡中的图像数据。

在使用者判断不必在液晶显示屏12上显示图像的情况下，使用者可以通过操作按钮16的操作删除图像数据。此外，变焦开关9的按压操作使CPU23经由总线、驱动电路27和变焦电动机驱动部32来驱动镜筒电动机M1，从而驱动镜筒11(凸轮环1)。

图16示出从摄像开始至摄像结束，CPU23所进行的处理流程。首先，当在步骤S1中使用者接通照相机4的电源时，在步骤S2中，CPU23经由驱动电路27和变焦电动机驱动部32驱动镜筒电动机M1。

利用该操作，在步骤S3中，镜筒11(凸轮环1)从图10所示的缩回位置移动到图11所示的摄像位置。

接着，在步骤S4中，使用者半按压释放按钮8的操作使CPU23进行测光，然后在步骤S5中计算被摄体的亮度。

在步骤S6中，CPU23判断所计算的亮度是否高于预定值。如果所计算的亮度高于预定值，则过程前进到步骤S7，在步骤S7中，CPU23经由孔径光阑驱动部35减小孔径光阑38的开口面积，从而降低入射光量。

另一方面，如果所计算的亮度低于预定值，则CPU23不驱动孔径光阑38，从而完全打开孔径光阑38。

接着，在步骤S8中，CPU23经由调焦电动机驱动部33驱动调焦电动机M2以移动调焦镜头36。当调焦镜头36被移动至被摄体的焦点位置时，在步骤S9中，CPU23开始通过摄像元件28获取被摄体的图像。

最后，在步骤S10中，CPU23经由快门驱动部34将快门37从打开状态驱动至关闭状态，并在步骤S11中完成图像的获取。之后，在步骤S12中，CPU23使孔径光阑38完全打开，然后，在步骤S13中，使调焦镜头36返回初始位置以完成摄像操作。

实施例2

图17是示出构成作为本发明的实施例2的镜筒的一部分的凸轮环1和固定筒2的分解图。实施例2的镜筒也可用于实施例1中所述的照相机4。在实施例2中，用相同的附图标记表示与实施例1的组件相同的组件，并省略其说明。

实施例1说明了当外力施加到凸轮环1时，止动部1b和齿轮部1c的后端面与接收部2c的前端面接触的情况。

除此之外，在本实施例中，凸轮从动部1a的基部1a1与形成在固定筒2的内周面上的接收部2f的前端面(第三接触面2f1)接触。接收部2f与固定筒2在接收部2c的相对于凸轮槽部2b的相反侧一体形成。

根据本实施例，当外力从突出方向的前端侧施加到凸轮环1时，止动部1b、齿轮部1c和基部1a1分别与接收部2c和2f接触。因此，在防止凸轮从动部1a与凸轮槽部2b分离的状态下，凸轮环1相对于固定筒2的位移受到限制。因此，可以进一步提高镜筒抵抗外力的阻力。

根据上述各实施例，当第一镜筒构件受到外力时，止动部与第二镜筒构件的第一接触面接触。除此之外，齿轮部也与第二镜筒构件的第二接触面接触。由此，防止第一镜筒构件相对于第二镜筒构件的位移(凸轮机构的分离)。

从而，在减小止动部沿光轴方向的厚度的同时，可以获得足够的抵抗外力的阻力(强度)。因此，在减小沿光轴方向的长度的同时，可以增大第一镜筒构件沿同一方向的突出量。

减小第一镜筒构件沿光轴方向的长度使得也可以减小在缩回状态下镜头装置沿同一方向的长度，由此可减小包括镜头装置的摄像设备的厚度。

虽然已经参照典型实施例说明了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以覆盖所有的变形、等同结构和功能。

例如，上述实施例中的每一个均示出第一镜筒构件与凸轮环1对应、而第二镜筒构件与固定筒2对应的例子。然而，本发明不限于此。当镜筒包括多个镜筒构件时，本发明可以应用于邻近的两个镜筒构件的任意组合。

而且，上述实施例中的每一个均示出数字式静态相机作为摄像设备的例子。然而，本发明也可应用于如胶片相机和摄影机等其它摄像设备。

此外，上述实施例中的每一个均示出凸轮从动部1a、止动部1b和齿轮部1c与凸轮环1一体形成的例子。然而，它们也可以形成为与凸轮环1分离并被安装到凸轮环1的独立构件。

上述实施例中的每一个均示出接收部2c和2f与固定筒2一体形成的例子。然而，它们也可形成为独立的构件并被安装到固定筒2。

而且，上述实施例中的每一个均示出形成在凸轮环1上的凸轮从动部1a与形成在固定筒2上的凸轮槽部2b接合的情况。然而，本发明不限于此。凸轮从动部可与突出凸轮接合。

此外，本发明不限于这些实施例，在不背离本发明的范围的前提下，可进行各种修改和变形。

Claims (7)

1.一种镜头装置，其包括：

第一镜筒构件，其包括止动部和接收来自转动地驱动所述第一镜筒构件的致动器的驱动力的齿轮部，沿所述第一镜筒构件的圆周方向，所述齿轮部被设置在与设置所述止动部的区域不同的区域，和

第二镜筒构件，其经由内周面上的凸轮机构与所述第一镜筒构件联接并且在所述内周面上设有第一接触面和第二接触面，并且所述第二镜筒构件沿光轴方向可动地保持所述第一镜筒构件，所述第一镜筒构件和所述第二镜筒构件可沿所述光轴方向相对移动，

其中，

当沿所述光轴方向比所述第二镜筒构件突出的所述第一镜筒构件受到来自所述第一镜筒构件的突出方向的前端侧的外力时，通过使所述止动部与位于所述第二镜筒构件上的所述第一接触面接触并且使所述齿轮部与位于所述第二镜筒构件上的所述第二接触面接触，来限制所述第一镜筒构件由于所述外力而相对于所述第二镜筒构件的位移。

2.根据权利要求1所述的镜头装置，其特征在于，在联接所述第一镜筒构件和所述第二镜筒构件的所述凸轮机构未被分离的状态下，所述止动部和所述齿轮部分别与所述第一接触面和所述第二接触面接触。

3.根据权利要求1所述的镜头装置，其特征在于，所述止动部的与所述第一接触面接触的端面和所述齿轮部的与所述第二接触面接触的端面位于光轴方向上的相同位置。

4.根据权利要求1所述的镜头装置，

其特征在于，所述第一镜筒构件包括沿圆周方向设置在与设置所述止动部和所述齿轮部的区域不同的区域中的凸轮从动部，所述凸轮从动部与形成在所述第二镜筒构件中的凸轮接合，以及

其中，所述凸轮从动部的基部与形成在所述第二镜筒构件中的第三接触面接触，以限制所述第一镜筒构件由于所述外力相对于所述第二镜筒构件的所述位移。

5.根据权利要求4所述的镜头装置，其特征在于，所述凸轮从动部的至少一部分在光轴方向上位于与所述止动部和所述齿轮部的位置相同的位置。

6.根据权利要求1所述的镜头装置，其特征在于，在所述止动部上形成转动止动面，所述转动止动面沿所述第一镜筒构件的转动方向与形成在所述第二镜筒构件上的接触面接触，以限制所述第一镜筒构件相对于所述第二镜筒构件的转动范围。

7.一种摄像设备，其包括：

根据权利要求1所述的镜头装置，和

获取通过所述镜头装置形成的被摄体图像的摄像元件。

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