CN101533140A - 镜头镜筒和摄像设备 - Google Patents

Abstract

一种镜头镜筒和摄像设备。该镜头镜筒包括：第一筒和第二筒，该第一筒能通过第二筒的转动而相对于第二筒移动；接合部，其被布置在第二筒上；以及挡板驱动单元，其被布置在第一筒的被摄体侧且用于开闭挡板。第一筒通过与接合部接合而在光轴方向上进行相对移动。当配置在挡板驱动单元上的第一连动部和配置在第二筒上的第二连动部从非连动状态转换到连动状态时，挡板闭合，当配置在挡板驱动单元上的第一连动部和配置在第二筒上的第二连动部从连动状态转换到非连动状态时，挡板打开。当第一连动部和第二连动部处于连动状态时，第一连动部的至少一部分与接合部在第二筒的径向上彼此重叠。

Description

镜头镜筒和摄像设备

技术领域

本发明涉及一种设置在胶片照相机、数字式照相机等上的镜头镜筒以及具有该镜头镜筒的摄像设备。

背景技术

传统地，使用卤化银胶片的胶片照相机广泛地普及。然而，近年来，无需使用胶片就能够将图像捕捉到存储器中的数字式照相机迅速普及。这些数字式照相机中的一些具有用于使多个光学透镜在光轴方向上移动而改变摄像倍率的变焦机构。日本特开2001-324663号公报论述了变焦镜头镜筒构造的一个例子。

在日本特开2001-324663号公报中论述的构造中，由凸轮环使保持多个透镜的多个透镜保持单元在光轴方向上移动，并且由转动限制单元限制透镜保持单元在转动方向上的移动。该构造允许光学透镜移动到指定位置。

近年来，随着高倍率化的快速发展，透镜组的数量和伸出的总镜头长度增加，使得照相机趋于大型化。与此同时，强烈要求照相机薄型化，从而需要当将镜头镜筒收容在照相机中时使照相机尽可能薄。使照相机薄型化的一种方法是缩短镜筒的各筒在光轴方向上的尺寸并且以多段构造连接这些筒。然而，由于该构造在不使多个凸轮交叉的情况下配置筒时存在许多限制，因此，难以实现该构造。

日本专利No.3842087和日本特开2002-258378号公报论述了解决该问题的方法。

近年来，照相机小型化且照相机的光学系统具有更大的倍率，使得镜头伸出移动的量增加。结果，挡板(barrier)的移动必须与镜筒的伸出量连动(interlock)，并且许多转动角度需要跟随挡板与镜筒的连动运动。同时，必须配置避开凸轮槽的挡板连动部。

发明内容

本发明旨在提供一种即使当挡板驱动单元存在时也可以显著地提高如凸轮槽等接合部的设计自由度并且可以被可靠且高效地驱动的镜头镜筒。

根据本发明的一个方面，一种镜筒包括：第一筒和第二筒，该第一筒能通过第二筒的转动而相对于第二筒移动；接合部，其被布置在第二筒上；以及挡板驱动单元，其被布置在第一筒的被摄体侧且用于开闭挡板，其中，第一筒通过与接合部接合而在光轴方向上进行相对移动，当配置在挡板驱动单元上的第一连动部和配置在第二筒上的第二连动部从非连动状态转换到连动状态时，挡板闭合，当配置在挡板驱动单元上的第一连动部和配置在第二筒上的第二连动部从连动状态转换到非连动状态时，挡板打开，当第一连动部和第二连动部处于连动状态时，第一连动部的至少一部分与接合部在第二筒的径向上彼此重叠且不相互干涉。

通过下面参照附图对典型实施方式的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出本发明的典型实施方式、特征和方面，用于解释本发明的原理。

图1是示出本发明的典型实施方式中的镜头镜筒的挡板闭合状态的立体图。

图2是示出本发明的典型实施方式中的镜头镜筒的挡板打开状态的立体图。

图3是示出在本发明的典型实施方式中的镜头镜筒中使用的凸轮环单元的立体图。

图4是示出本发明的典型实施方式中的镜头镜筒的分解立体图。

图5示出本发明的典型实施方式中的突出部。

图6是在本发明的典型实施方式中的镜头镜筒中使用的第二筒的展开图。

图7是示出具有本发明的典型实施方式的镜头镜筒的摄像设备的电源OFF状态的立体图。

图8是示出具有本发明的典型实施方式的镜头镜筒的摄像设备的电源ON状态的立体图。

图9是示出具有本发明的典型实施方式的镜头镜筒的摄像设备的背面图。

图10是示出构成数字式照相机、即具有本发明的典型实施方式的镜头镜筒的摄像设备的主要单元的方框图。

图11是示出具有根据本发明的典型实施方式的镜头镜筒的摄像设备从数字式照相机的电源ON到摄像时的操作顺序的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明的各典型实施方式、特征和方面。

图7至图9示出作为设置有根据本发明的典型实施方式的镜头镜筒的设备的数字式照相机12。数字式照相机12具有可以改变摄像倍率的变焦机构。

图7是示出数字式照相机12的电源OFF状态的外观立体图。图8是示出数字式照相机12的电源ON状态的外观立体图。

图9示出数字式照相机12的背面图。

图10示出构成数字式照相机12的主要单元。在数字式照相机12的前表面上，配置有用于确定被摄体的构成的取景器17、进行测光和测距时补充光源的辅助光单元16、闪光单元18以及镜头镜筒A。

在数字式照相机12的上表面上，配置有释放按钮13、电源切换按钮15、变焦开关14、存储卡驱动器42(未示出)以及设置有电池插入单元(未示出)的卡电池盖(card battery cover)28(未示出)。

在数字式照相机12的背面上配置允许使用者在多种功能之间切换的操作按钮21、22、23、24、25和26。此外，在数字式照相机12的背面上配置由液晶显示器(LCD)形成的显示器20和取景器目镜单元19。

使用者通过使用操作按钮21、22、23、24、25和26来选择数字式照相机12的操作模式，例如摄像模式、重放模式以及动态画面拍摄模式。

显示器20、即图像显示单元在屏幕上显示存储在存储器40中的图像数据以及从存储卡驱动器42读取的图像数据。此外，如果选择适当的模式，则可以在屏幕上显示尺寸减小的多条摄像数据。

控制单元50包括中央处理器(CPU)46、只读存储器(ROM)45以及随机存取存储器(RAM)47。经由总线44将控制单元50连接到如释放按钮13、操作按钮21至26、显示器20、存储器40以及存储卡驱动器42等多个部件。

变焦马达驱动单元29、聚焦马达驱动单元31、快门驱动单元32、光圈驱动单元35、如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)等图像传感器37以及闪光单元18被连接到驱动电路43，该驱动电路43经由总线44被连接到控制单元50。由控制单元50的信号控制各驱动单元。

ROM45存储用于控制上述各功能部件的程序。RAM47存储各控制程序所需的数据。

当使用者通过操作电源切换按钮15将电源从OFF切换到ON时，CPU46从ROM45读取必要的控制程序以开始初始操作。更具体地，CPU46将镜头镜筒A移动到可以摄像的预定区域并且起动摄像功能，使得数字式照相机12切换到摄像待机状态。

当使用者按压释放按钮13进行摄像时，CPU46使图像传感器37检测被摄体的亮度，并且基于所检测出的测光值确定孔径值、快门速度以及判断是否将闪光单元18设定成发光。此外，使用者可以通过预先操作操作按钮21来选择是否将闪光单元18设定成强制发光或者设定成不发光。接着，CPU46进行测距操作以测量到被摄体的距离，并且通过驱动聚焦马达驱动单元31使聚焦单元30移动到预定聚焦位置。然后，CPU46开闭快门单元33以在图像传感器37上拍摄期望的图像。

在图像传感器37上积聚与基于曝光控制值的入射光的量对应的电荷。将积聚的电荷作为图像信号输出到模拟信号处理单元36。

由模拟信号处理单元36对拍摄的图像数据进行模拟处理，然后，将该模拟数据输出到模数(A/D)转换单元38。A/D转换单元38将接收到的模拟数据转换成数字数据。将该数字数据输出到数字信号处理单元39以进行数字处理，最后，在存储器40中存储该数字数据。

通过操作操作按钮22，由压缩/解压缩单元41以如联合图像专家组(JPEG)、标签图像文件格式(TIFF)等格式对存储在存储器40中的数据进行压缩或者解压缩，然后，将该数据输出到存储卡驱动器42并且存储在存储卡驱动器42中。

如果数字式照相机12不具有存储器40，则由数字信号处理单元39处理过的数字数据被输出到压缩/解压缩单元41，并且被存储在存储卡驱动器42中。

由压缩/解压缩单元41对存储在存储器40中的图像数据和存储在存储卡驱动器42中的图像数据进行解压缩，并且可以经由总线44在显示器20上显示这些图像数据。如果使用者观察到显示器20上的数据并且确定与该数据对应的图像是不必要的，则使用者可以通过操作操作按钮23来删除该图像。

当使用者操作变焦开关14时，CPU46通过经由驱动电路43控制变焦马达驱动单元29而使镜头镜筒A在透镜的光轴方向上移动。此外，可以通过操作变焦开关14来放大或缩小在显示器20上显示的存储图像，也就是说，可以进行“数字变焦”。

将说明设置在数字式照相机12中的镜头镜筒A的构造。图1示出在收容镜头镜筒A的状态下的挡板单元100和用作凸轮环单元的第二筒3的立体图。图2示出在镜头镜筒A可以摄像的状态下的第二筒3和挡板单元100的立体图。如图2所示，当镜头镜筒A可以摄像时，挡板单元100与第二筒3彼此分离。

本典型实施方式的挡板单元100由四个叶片形成，并且被构造成使得可以通过开闭四个挡板叶片2和4来开闭挡板前表面的镜头开口。挡板叶片2和挡板叶片4以平面状被配置在挡板驱动单元5的前表面上，并且如图1所示被闭合。如图2所示，当挡板单元100和第二筒3彼此分离时，挡板叶片2和挡板叶片4处于打开状态。

图4示出镜头镜筒A的一部分的分解立体图。在第一筒1中设置透镜11。此外，在第一筒1上配置从动件1a。在本典型实施方式中，设置6个从动件1a。在第三筒10上，设置有三个从动件10a。在第二筒3的外周上配置作为接合部的凸轮槽3a，在第二筒3的内周上配置作为接合部的凸轮槽3b。当第一筒1的从动件1a与作为接合部的凸轮槽3a接合时，通过使第二筒3转动将驱动力传递到第一筒1，并且第一筒1可以相对于第二筒3移动。此外，当第三筒10的从动件10a与作为接合部的凸轮槽3b接合时，通过使第二筒3转动将驱动力传递到第三筒10，并且第三筒10可以相对于第二筒3移动。更具体地，通过使第二筒3转动，第一筒1和第三筒10沿着作为各自接合部的凸轮槽的轨迹在光轴方向上移动。此外，由将筒限制为仅在直线方向上移动的限制单元(未示出)限制第一筒1和第三筒10在转动方向上的移动。

在第一筒1的被摄体侧的前端上配置挡板驱动单元5。挡板驱动单元5可以在预定角度范围内移动。在挡板驱动单元5的前表面上配置两个挡板叶片2和两个挡板叶片4。

在挡板叶片2和挡板驱动单元5之间设置作为弹性构件的挡板弹簧8，使得挡板叶片2与挡板驱动单元5可以彼此牵引。挡板弹簧8沿挡板叶片2绕配置在第一筒1上的转动中心打开的方向推挡板叶片2。

此外，由作为弹性构件的挡板弹簧9沿挡板叶片4绕配置在第一筒1上的另一转动中心闭合的方向推挡板叶片4。挡板弹簧9对挡板叶片4的推力小于挡板弹簧8对挡板叶片2的推力。挡板叶片4被加重以跟随挡板叶片2。在挡板叶片2和挡板叶片4的前表面上配置作为保护构件的挡板罩7，以防止挡板叶片2和挡板叶片4从第一筒1脱落。在挡板罩7的附近固定作为保持构件的挡板盖6。

如图1、图2和图3所示，在挡板驱动单元5上设置作为第一连动部的突出部5a。当突出部5a通过与设置在第二筒3上的作为第二连动部的壁部3c连动而接收到转动力(驱动力)时，使挡板驱动单元5转动。更具体地，当在摄像状态时，由于挡板单元100与第二筒3彼此分离，因此，壁部3c与突出部5a处于非连动状态。另一方面，随着镜头镜筒移动接近收容状态，挡板单元100与第二筒3彼此接近地移动，使得壁部3c与突出部5a处于连动状态。

在第二筒3的内周上配置作为接合部的凸轮槽3b。因此，突出部5a被配置成当壁部3c与突出部5a从非连动状态向连动状态移动时突出部5a不干涉凸轮槽3b。

如果在壁部3c与突出部5a处于连动状态的区域中沿径向完全切除第二筒3，则从该区域去除了配置在第二筒3的外周上的作为接合部的凸轮槽3a。

从而，在保留凸轮槽3a的同时，在凸轮底的内周设置了用于突出部5a的缺口部(relief portion)。

图5示出突出部5a的与壁部3c连动的区域。如图5所示，突出部5a具有在基部5b比在梢部宽的与壁部3c连动的宽度。

因此，随着镜头镜筒更接近于收容状态地移动，挡板单元100和第二筒3彼此接近地移动，使得壁部3c与突出部5a从非连动状态向连动状态移动。通过突出部5a与壁部3c连动，从突出部5a的窄宽度区域开始连动状态。此外，随着镜头镜筒更接近于收容状态地移动，作为突出部5a的较宽区域的基部5b也处于与壁部3c的连动状态。当设备从收容状态切换到摄像状态时，发生相反的状态变化。

通过如此构造，可以在宽连动区域上传递抵抗作为弹性构件的挡板弹簧8的推力而闭合挡板叶片所需的挡板驱动单元5的转动力。

换句话说，如图1所示，当挡板单元100和第二筒3彼此接近地移动时，对突出部5a施加大载荷，以闭合挡板叶片2和挡板叶片4。如图2所示，突出部5a具有比设置在其底端的梢部厚一个台阶的基部5b以防止突出部5a被损坏。此外，基部5b被配置在不与凸轮槽3a或3b重叠的位置。

此外，当突出部5a与壁部3c处于连动状态时，突出部5a的至少一部分与凸轮槽3a在第二筒3的径向上重叠。另一方面，由于突出部5a的基部5b比梢部宽，因此，突出部5a的比梢部宽的基部5b与凸轮槽3a在第二筒3的径向上不重叠。

图6示出第二筒3的展开图。如图6所示，壁部3c与凸轮槽3b在径向上不重叠且不干涉凸轮槽3b。另一方面，壁部3c被配置在沿径向与凸轮槽3a重叠的位置。然而，壁部3c不干涉凸轮槽3a。这是因为，如上所述，在第二筒3的径向上的给定厚度处，凸轮槽3a被设置在外表面上，而壁部3c被与凸轮槽3a分开地设置在与该外表面重叠的内表面上。通过如此构造，可以增加凸轮槽3a的设计自由度，这能够使镜筒小型化。

传统地，通过设置切口(壁部)使得凸轮槽3a与凸轮槽3b彼此不干涉来产生连动状态以将驱动力传递给挡板驱动单元5。从而，内侧和外侧二者的凸轮的轨迹施加影响。然而，根据本典型实施方式，可以通过仅考虑内侧的凸轮来增加设计自由度。

此外，虽然在上述典型实施方式中对内侧进行切口，但是当保留内表面的凸轮而对外表面进行切口时，可以实现相同的效果。更具体地，在第二筒3的径向上的给定厚度处，凸轮槽3a被设置在内表面上，而壁部3c被与凸轮槽3a分开地设置在与该内表面重叠的外表面上。

利用凸轮槽3a和凸轮槽3b被配置在外表面和内表面上的情况示出了本典型实施方式。然而，即使当仅设置内表面凸轮或者外表面凸轮时，也可以实现相同的效果，而不受凸轮轨迹的影响。通过在未设置凸轮槽的侧面上设置的壁部3c，可以实现与挡板驱动单元5的连动状态。

关于凸轮槽，除了要求移动精度的凸轮以外，可以由用于接收落下等冲击的冲击凸轮(shock cam)获得相同的效果。更具体地，在上述典型实施方式中，与壁部3c重叠的凸轮槽3a的凸轮槽宽度增加。结果，从动件1a与凸轮槽3a通常不彼此接触，仅当施加外力时才彼此接触。通过该构造，仅利用6个凸轮槽3a中的一些凸轮槽3a就可以实现准确的移动，其它凸轮槽3a实现当施加冲击时防止凸轮脱落的功能。为此，代替增加凸轮槽3a的宽度，也可以相比于其它从动件1a减小对应于与壁部3c重叠的凸轮槽3a的从动件1a的尺寸。

图11示出作为根据本发明的典型实施方式的摄像设备的数字式照相机12的从接通电源开始到完成摄像的操作的流程图。在步骤S1中，如果使用者接通摄像设备的电源，则处理前进到步骤S2。在步骤S2中，CPU46向变焦马达驱动单元29发送指令以使挡板驱动马达沿顺时针方向转动。然后，CPU46进行预定操作。在步骤S3中，一旦CPU46确认镜头镜筒A已经移动到摄像位置，CPU46使镜头镜筒A停止。在该阶段，镜头镜筒A的状态从图7所示的状态改变到图8所示的状态。

接着，在步骤S4中，如果使用者按压释放按钮12，则处理前进到步骤S5。在步骤S5中，CPU46开始测光以获得关于被摄体的亮度值信息。如果所获得的亮度值信息具有比预定亮度值高的亮度(在步骤S6中为“是”)，则处理前进到步骤S7。在步骤S7中，CPU46将光圈单元34插入到光路中以改变入射光量。如果所获得的亮度值信息具有比预定亮度值低的亮度(在步骤S6中为“否”)，则CPU46不操作光圈单元34，并且使光圈单元34处于从光路退避的状态。

然后，在步骤S8中，CPU46将聚焦单元30移动到可以对被摄体进行聚焦的位置。在步骤S9中，CPU46开始拍摄图像。接着，在步骤S10中，CPU46将快门单元33从打开状态移动到闭合状态以遮蔽入射光量。在步骤S11中，CPU46完成摄像。然后，在步骤S12中，CPU46使光圈单元34从光路退避。在步骤S13中，CPU46将聚焦单元30移动到初始位置以完成操作。

根据上述构造，可以不管凸轮环的凸轮轨迹而配置挡板的连动，从而提高设计效率。

此外，上述典型实施方式中的接合部与连动部的内外关系在设计上可以互换。

虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围将符合最宽的解释，以包含所有变型、等同结构和功能。

Claims (7)

1.一种镜头镜筒，其包括：

第一筒和第二筒，所述第一筒能通过所述第二筒的转动而相对于所述第二筒移动；

接合部，其被布置在所述第二筒上；以及

挡板驱动单元，其被布置在所述第一筒的被摄体侧且用于开闭挡板，

其中，所述第一筒通过与所述接合部接合而在光轴方向上进行相对移动，

当配置在所述挡板驱动单元上的第一连动部和配置在所述第二筒上的第二连动部从非连动状态转换到连动状态时，所述挡板闭合，当配置在所述挡板驱动单元上的第一连动部和配置在所述第二筒上的第二连动部从连动状态转换到非连动状态时，所述挡板打开，并且

当所述第一连动部和所述第二连动部处于连动状态时，所述第一连动部的至少一部分与所述接合部在所述第二筒的径向上彼此重叠且不相互干涉。

2.根据权利要求1所述的镜头镜筒，其特征在于，所述接合部被配置在所述第二筒的外表面上。

3.根据权利要求1或2所述的镜头镜筒，其特征在于，所述镜头镜筒还包括第三筒，该第三筒通过所述第二筒的转动而相对于所述第二筒移动，

其中，所述第三筒能够借助配置在所述第二筒的内表面上的另一接合部而相对于所述第二筒移动。

4.根据权利要求1所述的镜头镜筒，其特征在于，所述接合部被配置在所述第二筒的内表面上。

5.根据权利要求1所述的镜头镜筒，其特征在于，所述第一连动部具有在基端比在梢端宽的与所述第二连动部连动的宽度。

6.根据权利要求1所述的镜头镜筒，其特征在于，所述第一连动部的比该第一连动部的梢端宽的部分的至少一部分与所述接合部在所述第二筒的径向上不重叠。

7.一种摄像设备，其包括权利要求1至6中任一项所述的镜头镜筒。

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