CN101796446B - 镜头装置和摄像设备 - Google Patents

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Abstract

一种镜头装置，其包括：能够分别沿光轴方向移动的第一透镜单元和第二透镜单元；第一凸轮筒；直进移动引导筒，其被配置于第一凸轮筒的内周侧并且被构造成在光轴方向上引导第二透镜单元；引导构件，其被构造成在光轴方向上引导直进移动引导筒；圆筒构件，其被设置于第一透镜单元的外周侧；以及第二凸轮筒。第一透镜单元包括被构造成在光轴方向上引导圆筒构件的引导部。

Description

镜头装置和摄像设备
技术领域
本发明涉及适用于比如紧凑型数字式照相机等摄像设备的镜头装置。
背景技术
上述摄像设备包括一种具有变焦镜筒的摄像设备，该变焦镜筒具有通过沿光轴方向移动多个透镜单元(包括透镜及其保持构件)来改变摄像倍率的变焦功能(参见日本特开2001-324663号公报)。
在日本特开2001-324663号公报中所公开的变焦镜筒中，多个透镜单元通过形成于能绕光轴转动的凸轮筒的凸轮而沿光轴方向移动。这里，防止多个透镜单元转动，从而不与凸轮筒一起绕光轴转动。换句话说，多个透镜单元在沿光轴方向被引导的状态下通过凸轮筒的转动而在光轴方向上被驱动。
希望摄像设备具有更高的放大倍率，但是，另一方面，希望它们小型化并且特别地薄型化，使得它们能够易于携带。可以想到采用缩短变焦镜筒中的各筒构件在光轴方向上的尺寸的多级(multistage)伸缩结构以用于实现高放大倍率和小轮廓化。然而，多级伸缩结构使得难以不彼此干涉地配置用于驱动多个透镜单元的凸轮。
日本特许第3842087号公报公开了一种变焦镜筒，其在回转筒的外周面和内周面分别设置用于沿光轴方向移动第一和第二透镜单元的第一和第二凸轮，使得所设置的第一和第二凸轮不彼此干涉(交叉)。
在日本特许第3842087号公报公开的变焦镜筒中，配置于最接近被摄体配置的第一透镜单元的外周侧的外周筒和配置于凸轮筒的内周侧的内周筒由共用固定筒沿光轴方向引导(或直进移动)。以这种方式，固定筒需要长的直进移动引导槽，并且外周筒和内周筒需要与该槽接合。因此，由于空间增大和布局效率，难以减小镜筒的尺寸。
即使被构造成用于高变焦倍率的三级伸缩型镜筒也需要沿光轴方向直进地移动和引导外周筒和内周筒的构件，为了维持该构件用的空间，使得镜筒的尺寸增加。
发明内容
本发明提供镜头装置和整合了该镜头装置的摄像设备，所述镜头装置能够实现多级伸缩型变焦并直进地引导多个沿光轴方向移动的构件，同时又具有紧凑的结构。
根据本发明的一方面的镜头装置包括：第一透镜单元和第二透镜单元，该第一透镜单元和第二透镜单元分别能够沿光轴方向移动；第一凸轮筒，其包括形成于该第一凸轮筒的外周面的第一凸轮部和形成于该第一凸轮筒的内周面的第二凸轮部，所述第一凸轮筒在绕光轴转动的同时利用所述第一凸轮部使所述第一透镜单元沿所述光轴方向移动且利用所述第二凸轮部使所述第二透镜单元沿所述光轴方向移动；直进移动引导筒，其被配置于所述第一凸轮筒的内周侧并且被构造成在所述光轴方向上引导所述第二透镜单元；引导构件，其被构造成在所述光轴方向上引导所述直进移动引导筒；圆筒构件，其被设置于所述第一透镜单元的外周侧；以及第二凸轮筒，其被构造成在绕所述光轴转动的同时使所述第一凸轮筒与所述直进移动引导筒和所述圆筒构件一起沿所述光轴方向移动。所述第一透镜单元包括被构造成在所述光轴方向上引导所述圆筒构件的引导部。
从下面结合附图给出的说明中，本发明的其它特征和优点将变得明显，在各附图中，相同的附图标记指示相同或类似的部分。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的镜筒(收纳时)的截面图。
图2是根据该实施方式的镜筒(在广角端)的截面图。
图3是根据该实施方式的镜筒的分解立体图。
图4是具有根据该实施方式的镜筒的照相机(电源OFF状态)的立体图。
图5是上述照相机(电源ON状态)的立体图。
图6是上述照相机的俯视图。
图7是上述照相机的后视图。
图8是上述照相机的仰视图。
图9是示出上述照相机的电气结构的框图。
具体实施方式
现在将参考附图给出对本发明的实施方式的说明。
第一实施方式
图4到图8是作为具有根据本发明的第一实施方式的变焦镜筒(镜头装置)的摄像设备的紧凑型数字式静态照相机的外观图。
照相机12包括能够改变摄像倍率(magnification)的变焦镜筒(下文中称为“镜筒”)100。
图4示出了处于电源OFF状态的照相机12，在该状态中，镜筒100被收纳到照相机主体内。图5示出了处于电源ON状态的照相机12，在该状态中，镜筒100从照相机主体突出(准备摄像)。另外，图6、图7及图8分别示出了照相机12的俯视图、后视图及仰视图。图9示出了照相机12的电气结构。
如这些附图所示，在照相机12的前面侧，设置有确定被摄体的构图的取景器17、发出用于测光和调焦的辅助光的发光部16、照射被摄体的闪光灯18及镜筒100。
在照相机12的顶面侧，设置有释放按钮13、电源ON/OFF按钮15及变焦开关14。在照相机12的底面侧设置有三角架安装部27和未示出的用于将记录介质(卡式半导体存储器)及电池插入到其中的槽。这些槽由盖28遮盖。
另外，在照相机12的后面侧，配置有各种操作按钮21、22、23、24、25及26，以能够设定各种照相机功能和切换模式(静态图像摄像模式、动态图像摄像模式、再现模式等)。20是比如LCD等显示器，并且19是取景器的目镜部。
在图9中，显示器12显示通过摄像产生并存储在存储器40中的图像数据或从记录介质中读出的图像数据。
CPU 46、ROM 45和RAM 47经由总线44分别连接到释放按钮13、驱动控制电路43、操作按钮21至26、显示器20、存储器40及记录部42中的每一部分。
变焦马达驱动电路29、调焦马达驱动电路31、快门驱动电路32、光圈驱动电路35、包括CCD传感器或CMOS传感器的摄像元件37、及闪光灯18连接到驱动控制电路43。驱动控制电路43响应于来自CPU 46的信号操作各电路。
ROM 45存储允许CPU 46控制上述各部分和电路的计算机程序。RAM 47存储控制各部分和电路所需要的数据。
一旦电源ON/OFF按钮15被接通，则CPU 46从ROM 45读出所需要的程序，并开始初期操作。此时，CPU 46将镜筒100从在照相机主体内的收纳状态转换到突出状态(广角状态)。当操作变焦开关14时，CPU 46通过变焦马达驱动电路29驱动镜筒100作伸缩运动，以通过改变后述的第一透镜单元和第二透镜单元之间的距离来执行变焦操作。
当半压释放按钮13时，CPU 46基于来自摄像元件37的信号进行测光，并且基于测光值确定光圈值、快门速度和是否需要闪光灯18发光。CPU 46还测量距离被摄体的距离，并通过调焦马达驱动电路31将调焦透镜30(对应于将在下面描述的第一透镜单元和第二透镜单元)驱动到对好焦的位置以获得对好焦状态。
当压下释放按钮13时，CPU 46通过光圈驱动电路35控制光圈34的开/闭，并通过快门驱动电路32控制快门33的开/闭，以曝光摄像元件37。来自摄像元件37的输出信号通过模拟信号处理电路36和A/D转换器38被输入到数字信号处理电路39。数字信号处理电路39对从摄像元件37输入的信号进行各种处理，并产生图像信号(图像数据)。图像数据被存储于存储器40。
存储于存储器40的图像数据由压缩扩展(companding)电路41压缩并通过记录部42存储于记录介质。图像数据还显示于显示器20。
现在参考图1到图3，将给出对镜筒100的结构的说明。图1和图2是镜筒100的截面图，分别示出收纳状态和广角状态。图3是镜筒100的分解立体图。
在图1到图3中，1是第一透镜单元，其包括第一透镜和保持该透镜的筒状构件。三个凸轮从动件1b绕光轴以120°的间隔在光轴方向的后端(或者像侧端)处形成于第一透镜单元1的内周面。
2是第二透镜单元，其包括配置为比第一透镜接近像侧的第二透镜和保持该透镜的构件。三个凸轮从动件2a绕光轴以120°的间隔在光轴方向的后端(或者像侧端)处形成于第二透镜单元2的外周面。
5是第三透镜单元，其包括配置为比第二透镜接近像侧的第三透镜和保持该透镜的构件。三个凸轮从动件5a绕光轴以120°的间隔形成于第三透镜单元5的外周面。
3是凸轮筒(第一凸轮筒)，其包括与三个凸轮从动件1b接合并沿圆周方向形成于外周面的三个第一凸轮(槽)部3a，凸轮筒3还包括与三个凸轮从动件2a接合并沿圆周方向形成于内周面的三个第二凸轮(槽)部3b。凸轮筒3进一步包括与三个凸轮从动件5a接合并沿圆周方向形成于凸轮筒3的内周面的三个第三凸轮(槽)部3c。
直进移动引导筒4被配置于凸轮筒3的内周侧。凸轮筒3能够沿着直进移动引导筒4的外周面绕光轴转动。另一方面，联接到固定于照相机12的机架(未示出)的固定筒9的引导板(或引导构件)6防止直进移动引导筒4绕光轴转动。引导板6与固定筒9接合，从而能在被防止绕光轴转动的状态下沿光轴方向移动。
在第一透镜单元1的内周面上，沿光轴方向延伸的引导槽部1a形成于三个周向位置。形成于直进移动引导筒4的光轴方向的前端(被摄体侧端部)的外周面的三个引导凸起部4a分别与三个引导槽部1a接合。
沿光轴方向延伸的引导突起部2b形成于第二透镜单元2的外周面上的三个位置处。三个引导突起部2b与形成于三个周向位置处的引导槽部4b接合，从而三个引导突起部2b能够沿直进移动引导筒4的光轴方向延伸。
沿光轴方向延伸的引导突起部5b形成于第三透镜单元5的外周面的三个位置处。三个引导突起部5b与形成于三个周向位置的引导槽部4c接合，从而三个引导突起部5b能够沿直进移动引导筒4的光轴方向延伸。
凸轮筒3和直进移动引导筒4能够通过卡口结构(bayonetstructure)而彼此相对转动，并且被彼此联接以能够沿光轴方向一体地移动。由于直进移动引导筒4被阻止转动，如上所述，在实践中，凸轮筒3相对于直进移动引导筒4转动，并沿光轴方向与直进移动引导筒4一体地移动。
移动凸轮筒(第二凸轮筒)8被配置于固定筒9的内周侧。凸轮从动件8b形成于移动凸轮筒8的光轴方向上的后部的外周面。凸轮从动件8b与形成于固定筒9的内周面的凸轮(槽)部9a接合。转动传递突起8a形成于移动凸轮筒8的后端的外周面。转动传递突起8a与驱动环10接合，驱动环10被配置于固定筒9的外周侧并能够绕光轴相对于固定筒9转动。因此，移动凸轮筒8随驱动环10的转动而转动。
移动凸轮筒8和引导板6也能够通过卡口结构而彼此相对转动，并彼此联接以能沿光轴方向一体地移动。由于引导板6被如上所述地防止转动，在实践中，移动凸轮筒8相对于引导板6和固定筒9转动，并沿光轴方向与引导板6一体地相对于固定筒9移动。
作为外侧构件的圆筒构件7被配置于凸轮筒3和第一透镜单元1的外周侧。圆筒构件7与移动凸轮筒8一起形成镜筒100的外侧面，并封闭第一透镜单元1和凸轮筒3之间的间隙，以防止外界的污物和灰尘侵入镜筒100。
圆筒构件7和凸轮筒3能够通过卡口结构彼此相对转动，并彼此联接以能沿光轴方向一体地移动。
凸轮从动件7a形成于圆筒构件7的后端的外周面。凸轮从动件7a与形成于移动凸轮筒8的内周面的凸轮(槽)部8c接合。
由形成于第一透镜单元1的外周面的引导突起部(引导部)1c在光轴方向上引导圆筒构件7(防止圆筒构件7绕光轴转动)。例如，由引导板6在光轴方向上引导圆筒构件7需要圆筒构件7和引导板6之间的如下接合，该接合使圆筒构件7能够沿光轴方向相对于引导板6移动。结果，该接合占用了镜筒100中的空间，这使得镜筒100较大。相反，由形成于第一透镜单元1的外周面的引导突起部1c引导圆筒构件7省掉了镜筒100中的该接合空间，并提高了空间利用率(space efficiency)。结果，能够使镜筒100更小。
当随着圆筒构件7沿光轴方向以直进移动的方式被引导而移动凸轮筒8转动时，圆筒构件7由于凸轮部8c和凸轮从动件7a之间的凸轮作用而与凸轮筒3和直进移动引导筒4一起沿光轴方向移动。此时，由于凸轮筒3的突起部3d与移动凸轮筒8的内周面接合并且凸轮筒3被构造成与移动凸轮筒8一体地转动，凸轮筒3在绕光轴转动的同时沿光轴方向移动。
11标注了覆盖筒，其覆盖驱动环10的外周面。覆盖筒11由固定筒9保持。
在图9中示出的变焦马达驱动电路29使所连接的变焦马达M转动时，转动经由动力传递机构(未示出)而被传递到驱动环10，以使驱动环10绕光轴转动。当驱动环10转动时，移动凸轮筒8绕光轴转动，并且由于凸轮从动件8b和固定筒9的凸轮部9a之间的凸轮作用而相对于固定筒9和驱动环10沿光轴方向移动。引导板6也与移动的凸轮筒8一起相对于固定筒9沿光轴方向移动。
当移动凸轮筒8随着自身的转动而沿光轴方向移动时，圆筒构件7如上所述地相对于移动凸轮筒8沿光轴方向移动，这使得凸轮筒3在与移动凸轮筒8一体地转动的同时也与圆筒构件7一起沿光轴方向移动。直进移动引导筒4不转动地与凸轮筒3和圆筒构件7一起沿光轴方向移动。
由于第一凸轮部3a和第二凸轮部3b与凸轮从动件1b和凸轮从动件2a之间的凸轮作用，凸轮筒3的转动分别在光轴方向上和在绕光轴的方向上向第一透镜单元1和第二透镜单元2提供驱动力。由于第三凸轮部3c与凸轮从动件5a之间的凸轮作用，第三透镜单元5也受到沿光轴方向和沿绕光轴的方向的驱动力。此时，通过引导槽部1a、引导突起部2b和引导突起部5b分别与直进移动引导筒4的引导突起部4a和引导槽部4b和引导槽部4c接合，防止了第一透镜单元1、第二透镜单元2及第三透镜单元5绕光轴转动。因此，第一透镜单元1、第二透镜单元2及第三透镜单元5仅沿光轴方向移动。
根据本实施方式，由单个直进移动引导筒4在光轴方向上引导第一透镜单元1、第二透镜单元2及第三透镜单元5(换句话说，防止第一透镜单元1、第二透镜单元2及第三透镜单元5绕光轴转动)。因此，与传统地由分开的(separate)构件在光轴方向上引导第一透镜单元1、第二透镜单元2及第三透镜单元5的情况相比，减小了第一透镜单元1、第二透镜单元2及第三透镜单元5之间的相对偏心。这相应地提高了由第一透镜单元1、第二透镜单元2及第三透镜单元5形成的摄像光学系统的光学性能，并使得能够通过照相机12获得高品质图像。
此外，根据本实施方式，由于凸轮筒3和直进移动引导筒4相对于固定筒9在光轴方向上伸出，能够实现具有大的全长、即具有高的可变放大倍率的镜筒。
上述的实施方式仅是典型的示例，当实施本发明时，可以作出各种改变和变型。
例如，虽然在上述实施方式中说明的一个示例中，由单个直进移动引导筒4引导第一透镜单元1和第二透镜单元2两者直进移动，但是可以提供与直进移动引导筒4独立的用于直进地引导第一透镜单元1的构件。
本申请要求2007年10月4日提交的日本专利申请No.2007-261089的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。
工业应用的领域
本发明提供镜头装置和整合了该镜头装置的摄像设备，所述镜头装置能够实现多级伸缩型变焦并且直进地引导多个沿光轴方向移动的构件，同时又具有紧凑的结构。

Claims (3)

1.一种镜头装置，其包括：
第一透镜单元和第二透镜单元，该第一透镜单元和第二透镜单元分别能够沿光轴方向移动；
第一凸轮筒，其包括形成于该第一凸轮筒的外周面的第一凸轮部和形成于该第一凸轮筒的内周面的第二凸轮部，所述第一凸轮筒在绕光轴转动的同时利用所述第一凸轮部使所述第一透镜单元沿所述光轴方向移动且利用所述第二凸轮部使所述第二透镜单元沿所述光轴方向移动；
直进移动引导筒，其被配置于所述第一凸轮筒的内周侧并且被构造成在所述光轴方向上引导所述第二透镜单元；
引导构件，其被构造成在所述光轴方向上引导所述直进移动引导筒；
圆筒构件，其被设置于所述第一透镜单元的外周侧；以及
第二凸轮筒，其被构造成在绕所述光轴转动的同时使所述第一凸轮筒与所述直进移动引导筒和所述圆筒构件一起沿所述光轴方向移动，
其中，所述第一透镜单元包括被构造成在所述光轴方向上引导所述圆筒构件的引导部。
2.根据权利要求1所述的镜头装置，其特征在于，由所述直进移动引导筒在所述光轴方向上引导所述第一透镜单元。
3.一种摄像设备，其包括根据权利要求1或2所述的镜头装置。
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