CN101866041A - 镜筒、摄像设备、镜筒控制方法及摄像方法 - Google Patents

Abstract

镜筒、摄像设备、镜筒控制方法及摄像方法。当镜筒处于收纳状态时，组筒和透镜组的一部分被插入到光圈单元的开口部，并且快门单元的快门叶片被闭合以遮光。利用这种配置，收纳状态下的筒长被缩短，并且也能够防止图像传感器和被设置于图像传感器前侧的光学组件的性能劣化。

Description

镜筒、摄像设备、镜筒控制方法及摄像方法

技术领域

本发明涉及镜筒(lens barrel)、具有该镜筒的摄像设备、镜筒控制方法及摄像方法。

背景技术

传统地，对于在摄像状态被伸长以及在收纳状态下被收缩的变焦镜筒，已经提出了各种用于缩短收纳状态下沿光轴方向的尺寸(筒长)的技术。

日本特开2004-347615号公报公开了如下技术：镜筒被设置成能够通过在收纳状态下打开透镜快门以将透镜组插入到开口部内，从而缩短该镜筒的筒长；并且还公开了设置有这种镜筒的照相机。

另外，在上述日本特开2004-347615号公报、日本专利No.3496667号公报中，也公布了用于在收纳状态下缩短筒长以及通过使用作为遮光构件的透镜防护器(lens barrier)来防止图像传感器和滤色器被外部光辐照而保护图像传感器和滤色器的技术。

然而，日本特开2004-347615号公报中公开的传统技术没有考虑在收纳状态下由到达图像传感器和滤色器的外部光引起的图像传感器和滤色器等的恶化。另外，日本专利No.3496667号公报中公开的传统技术不能利用在收纳状态下用作遮光构件的透镜防护器实现完全的遮光。结果，即使当被设置于镜筒的前端的透镜防护器处于闭合状态时，也不能获得充分的遮光。因为从透镜防护器的空间稍微进入的光到达图像传感器，所以可能发生图像传感器和被设置于该图像传感器的前侧的光学组件的性能劣化。

发明内容

根据本发明的一个方面的镜筒包括：透镜，该透镜在摄像状态和收纳状态之间在沿着透镜的光轴的方向上移动；光圈单元，该光圈单元被构造成限制在摄像状态下允许光通过的开口直径；以及快门单元，该快门单元被构造成在摄像状态下被打开以不遮挡通过透镜的光，其中，光圈单元和快门单元中的一方被设置成，能够相对于透镜在沿着光轴的方向上相对移动，并且在收纳状态下打开以将透镜的至少一部分配置在开口部内；光圈单元和快门单元中的另一方在收纳状态下闭合开口部以遮挡通过透镜的光。

根据本发明的另一个方面的摄像设备，包括：前述的镜筒；以及摄像单元，该摄像单元被构造成拍摄由镜筒获得的被摄体像。

根据本发明的再一个方面的镜筒控制方法，其包括：使透镜在摄像状态和收纳状态之间在沿着透镜的光轴的方向上移动；由光圈单元限制在摄像状态下允许光通过的开口直径；以及在摄像状态下打开快门单元以不遮挡通过透镜的光，其中，光圈单元和快门单元中的一方设置成：能够相对于透镜在沿着光轴的方向上相对移动，并且在收纳状态下打开以将透镜的至少一部分配置在开口部内；光圈单元和快门单元中的另一方在收纳状态下闭合开口部以遮挡通过透镜的光。

根据本发明的再一方面的摄像方法，其包括：根据前述方法的方法；和由摄像单元拍摄由镜筒获得的被摄体像。

根据本发明的再一方面的镜筒，其包括：透镜，该透镜在摄像状态和收纳状态之间在沿着透镜的光轴的方向上移动；光圈单元，该光圈单元被构造成限制在摄像状态下允许光通过的开口直径；以及快门单元，该快门单元被构造成在摄像状态下打开以不遮挡通过透镜的光，其中，光圈单元被设置成，能够相对于透镜在沿着光轴的方向上相对移动，并且在收纳状态下打开以将透镜的至少一部分配置在开口部内；快门单元在收纳状态下闭合开口部以遮挡通过透镜的光

根据本发明的再一个方面的摄像设备，其包括：根据先前的镜筒；和摄像单元，该摄像单元被构造成拍摄由镜筒获得的被摄体像。

从下面参照附图对典型性实施方式的说明中，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出设置有根据本发明的镜筒的摄像设备的摄像状态的剖视图。

图2是示出该摄像设备的收纳状态的剖视图。

图3示出了从被摄体侧观察的处于摄像状态的第二组单元101。

图4是沿图3中的X-X线截取的处于摄像状态的第二组单元101和第一透镜组L1的放大剖视图。

图5示出了从被摄体侧观察的光圈盖303被移除的光圈单元301的内部配置。

图6是示出光圈单元301的分解立体图。

图7是示出第二组单元101的分解立体图。

图8示出了从被摄体侧观察到的在摄像状态下的光圈打开(diaphragm open state)状态下的第二组单元101。

图9是沿图8中的Y-Y线截取的处于摄像状态下的光圈打开状态的第二组单元101和第一透镜组L1的放大剖视图。

图10示出了从被摄体侧观察到的在收纳状态下的第二组单元101。

图11是沿图10中的Z-Z线截取的处于收纳状态的第二组单元101和第一透镜组L1的放大剖视图。

具体实施方式

下文，将参考附图说明用于实现本发明的最佳实施方式。

如下所述，各图是示意图，并且为了容易理解，各部分的尺寸和形状都可能被夸大。

在以下的说明中，示出了具体的数值、形状和操作，它们都能够被适当地修改。

图1是示出设置有根据本发明的镜筒的摄像设备的摄像状态的剖视图。

图2是示出该摄像设备的收纳状态的剖视图。

本实施方式的摄像设备包括：镜筒1；和照相机主体2。

镜筒1包括的摄像光学系统具有三个透镜组：第一透镜组L1；第二透镜组L2；以及第三透镜组L3。第一透镜组L1、第二透镜组L2以及第三透镜组L3的任一方均可以构造有单个透镜或多个透镜。

另外，镜筒1是被称为“可伸缩镜筒”的镜筒，并且镜筒1的状态响应于摄像设备的电源ON/OFF而在图1所示的摄像状态和图2所示的收纳状态之间转换。在摄像状态下，镜筒1的筒长较长。在收纳状态下，镜筒1的筒长变得比摄像状态下的筒长短，以由此将镜筒1收纳到照相机主体2内。

镜筒1包括：固定筒20；移动凸轮筒30(shifting camcylinder)；直进限制筒(linear regulation cylinder)31；以及第一组筒40。

固定筒20被固定到固定于照相机主体2的图像传感器基座(base)10，固定筒20是在变焦操作期间和调焦操作期间不移动的大致筒状的构件。螺旋状凸轮槽(未示出)和平行于光轴形成的直进引导槽(linear guide grooves)(未示出)被设置于固定筒20的内周侧。

移动凸轮筒30是被配置于直进限制筒31的外周侧以及固定筒20的内周侧位置的大致筒状的构件。移动凸轮筒30在其内周侧具有多个凸轮槽，并且在其外周侧具有凸轮随动部和齿轮部。移动凸轮筒30的凸轮随动部与固定筒20的凸轮槽凸轮接合。另外，移动凸轮筒30被设置成能够相对于直进限制筒31绕光轴转动并且能够沿光轴方向一体地移动。

直进限制筒31是被配置于固定筒20的内周侧的大致筒状的构件。具有外周延伸突起部31a的直进限制筒31由于突起部31a与固定筒20的直进引导槽的接合而以可移动的方向与光轴平行的方式被限制。另外，直进限制筒31具有多个形成为与光轴平行的直进引导孔(未示出)。

第一组筒40是被配置于直进限制筒31的内周侧并保持第一透镜组L1的构件。第一组筒40具有外周延伸凸轮随动部(未示出)。第一组筒40的凸轮随动部延伸经过直进限制筒31的直进引导孔，以与移动凸轮筒30的凸轮槽凸轮接合。所以，第一组筒40以可移动方向与光轴平行的方式被限制。防护器机构41(barrier mechanism)被设置成靠近第一组筒40的被摄体侧末端。

第二组单元101是被配置于直进限制筒31内周侧并保持第二透镜组L2的构件。第二组单元101具有绕光轴O大致均匀地配置在周向上的三个外周延伸凸轮随动部101a(参见图3)。第二组单元101的凸轮随动部101a延伸经过直进限制筒31的直进引导孔，以与移动凸轮筒30的凸轮槽凸轮接合。所以，第二组单元101以可移动方向与光轴平行的方式被限制。

第三组框架102是保持第三透镜组L3的构件。在本实施方式的摄像光学系统中，第三透镜组L3起在调焦操作期间沿光轴方向移动的调焦透镜组的作用。第三组框架102被设置成由固定于图像传感器基座10的AF引导轴(未示出)引导，以能够通过螺杆和螺母(未示出)在沿光轴的方向上移动。

图像传感器105a包括CCD(电荷耦合器件)图像传感器或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。图像传感器105a被固定到图像传感器基座10，以将由镜筒1获得的光学被摄体像转换成电模拟信号。

诸如滤色器、低通滤波器、保护过滤器等的光学组件105b被设置于图像传感器105a的被摄体侧。

利用上述配置，当转动驱动力从变焦马达(未示出)被传递到移动凸轮筒30时，移动凸轮筒30在依照固定筒20的凸轮槽转动的同时沿光轴移动。

另外，直进限制筒31被固定筒20的直进引导槽引导，并且无转动地沿光轴与移动凸轮筒30一起移动。此外，第一组筒40和第二组单元101依照移动凸轮筒30的凸轮槽并且在直进限制筒31的直进引导孔的引导下无转动地沿光轴移动。

图3示出了从被摄体侧观察的处于摄像状态的第二组单元101。

图4是沿图3中的X-X线截取的处于摄像状态的第二组单元101和第一透镜组L1的放大剖视图。

第二透镜组L2被固定到第二组透镜框架103。第二组透镜框架103被构造成与快门基座202分开的构件，并且被保持为在垂直于光轴O的平面内能移动的状态。第二组透镜框架103被致动器(未示出)驱动，以执行图像振动校正(shake correction)操作。第二组透镜框架103和快门基座202可以由同一构件构造成。

快门单元201和光圈单元301被独立地形成，并且被与光轴O平行地配置，第二透镜组L2介于快门单元201与光圈单元301之间。快门单元201被配置为将第二透镜组L2夹持在距离图像传感器105a比距离光圈单元301近的位置。快门单元201包括：快门基座202；快门叶片203；快门盖204；以及快门致动器205。

快门叶片203取决于空间而可以是单个快门叶片或多个快门叶片。快门叶片203通过利用快门致动器205的动力而打开和闭合，并且即使没有电流流过，快门叶片203也能够被保持在完全打开状态和完全闭合状态。在图3和图4所示的摄像状态下，快门叶片203处于完全打开状态，在通过按压释放按钮(未示出)来执行拍摄时，采用图形传感器105a的电子快门，而不用打开和闭合快门叶片203的操作。

快门叶片203可以起被称为“机械快门”的作用，在拍摄时，其执行打开和闭合快门叶片203的操作，或者，快门叶片203可以是机械快门和电子快门一起使用的形式。

图5示出了从被摄体侧观察的光圈盖303被移除的光圈单元301的内部配置。

图6是示出光圈单元301的分解立体图。

图7是示出第二组单元101的分解立体图。

光圈单元301包括：光圈基座302；光圈盖303；光圈环305；光圈叶片308；光圈致动器311；以及齿轮312，并且光圈单元301限制通过镜筒1的光路的开口直径。

齿轮312被安装到光圈致动器311的驱动轴。另外，光圈致动器311被固定到光圈基座302。

与被设置于光圈盖303的孔304接合的转动轴309被设置于光圈叶片308的被摄体侧。与被设置于光圈环305的凸轮槽306接合的销310被设置于光圈叶片308的图像传感器105a侧。光圈环305的多个(在本实施方式中为6个)凸轮槽306和光圈叶片308的转动轴309分别绕光轴O大致均匀地间隔配置。

与固定于光圈致动器311的齿轮312啮合的齿轮部307被设置于光圈环305。光圈致动器311的动力经由齿轮312和齿轮部307被传递到光圈环305，以驱动光圈叶片308绕光轴O转动。

光圈叶片308的转动轴309被插入到光圈盖303的孔304中。另外，光圈叶片308的销310被插入到光圈环305的凸轮槽306中。

多个光圈叶片308绕光轴O均匀地间隔，以形成开口部313，在该配置中，开口部313的开口直径的尺寸能够被灵活地调整。

当光圈环305绕光轴O转动时，光圈叶片308绕转动轴309沿凸轮槽306转动移动，以将光圈单元301的开口部313改变到期望的尺寸。

在图3和图4中，基于被拍摄的被摄体较亮的假设，光圈叶片308被窄化到比光圈打开状态时的开口直径小的开口直径。

快门基座202包括用于光圈单元301的主引导件206、防振构件207和引导轴209。

主引导件206和防振构件207分别被配置成大致与光轴O平行。主引导件206和防振构件207支撑光圈单元301以能够平行于光轴方向地平移，并且被配置成关于光轴O大致对称。主引导件206和防振构件207分别被插入到均被设置于光圈基座302的主引导件用孔314和防振构件用孔315。

此外，引导轴209和防振构件207以绕光轴O在周向上大致均匀地间隔的方式被配置于快门基座202。引导轴209被插入到设置于光圈基座302的引导轴用孔317。

两个与延伸通过主引导件206和防振构件207的线208大致平行并且对称的平行面316a和316b被形成于防振构件用孔315。面316a和316b限制光圈单元301绕主引导件206转动，以大致平行于光轴O地线性地引导光圈单元301。

防振构件用孔315可以具有U型轮廓等，可以依据构造删除面的一部分，只要形成与延伸通过主引导件206和防振构件207的线208大致平行的面316a和316b。

虽然，在本实施方式中，主引导件206和防振构件207被设置于快门基座202，主引导件206和防振构件207依据构造可以被设置于光圈基座302或其它的组件。

弹簧106是被压缩的卷簧并且被与光轴O大致平行地配置于光圈单元301和快门单元201之间。分别引导弹簧106的引导轴209和防振构件207均被插入到弹簧106的内径中。

虽然，在本实施方式中，与引导轴209一样，光圈单元301的防振构件207也被用作用于弹簧106的引导件。防振构件207可以依据光圈单元301和快门单元201的构造而被单独地配置。

引导轴209和防振构件207分别被插入的引导轴用孔317和防振构件用孔315、以及主引导件206插入的主引导件用孔314被设置于光圈基座302。

虽然，在本实施方式中，引导轴用孔317和防振构件用孔315被设置于光圈基座302，这些形状依据空间或构造不需要是狭槽形状。

另外，尽管引导轴209和防振构件207被设置于快门基座202并且引导轴用孔317和防振构件用孔315被设置于光圈基座302，但是，如果配置出现任何困难，它们也可以被设置于其它组件。

弹簧106在被摄体侧抵接光圈单元301的组件的一部分，并在图像传感器105a侧抵接快门单元201的组件的一部分。所以，弹簧106施加使光圈单元301和快门单元201彼此远离的力。

用于限制光圈单元301的光轴位置的止动件211被设置于快门单元201。抵接止动件211的钩319被设置于光圈单元301。光圈单元301被弹簧106施加沿远离快门单元201的方向的力。在摄像状态下，光圈单元301被快门单元201的止动件211保持在光轴方向上的预定位置。

图8示出了从被摄体侧观察的处于摄像状态下的光圈打开状态的第二组单元101。

图9是沿图8中的Y-Y线截取的处于摄像状态下的光圈打开状态的第二组单元101和第一透镜组L1的放大剖视图。

图3和图4示出了光圈叶片308被窄化到比光圈打开状态时的开口直径小的开口直径的状态。然而，因为在图8和图9中光圈叶片308处于光圈打开状态，由光圈叶片308形成的开口直径比图3和图4所示的开口直径大。

如这里所使用的，术语“光圈打开状态”指的是如下状态：光圈叶片308被打开，使得有效的开口直径成为被设定为用于包括第一透镜组L1、第二透镜组L2和第三透镜组L3的摄像光学系统的在摄像状态下的最大直径的光圈值。在传统的摄影装置中，处于摄像状态下的光圈打开状态的直径是光圈叶片能够打开的最大直径。另一方面，本实施方式的光圈单元301处于开口直径比光圈打开状态的开口直径大的收纳状态。下文将说明收纳状态。

图10示出了从被摄体侧观察的处于收纳状态的第二组单元101。

图11是沿图10中的Z-Z线截取的处于收纳状态的第二组单元101和第一透镜组L1的放大剖视图。

当镜筒1从摄像状态转换到收纳状态时，光圈叶片308被收缩得比设置于光圈盖303的开口部320靠近外周侧，以防止光圈叶片308与第二透镜组L2和第二组透镜框架103的干涉。此时，光圈叶片308被转换成如下的状态(下文称为“超打开状态”)：光圈叶片308被打开成比摄像状态期间的光圈打开状态的开口直径321宽，并且被保持在该状态。图9示出了以下将说明的开口部320以及开口部323和324。

另外，被设置于光圈盖303的开口部320和被设置于光圈基座302的开口部323中的任一开口直径均比第二透镜组L2和第二组透镜框架103的被摄体侧部的外径大。此外，被设置于光圈环305的开口部324的开口直径比设置于光圈盖303的开口部320以及设置于光圈基座302的开口部323的开口直径大。

因此，第二透镜组L2和第二组透镜框架103的被摄体侧部能够插入到光圈单元301的开口部，而不会与其它构件干涉。

当从摄像状态连续地转换到收纳状态时，被配置成比光圈单元301靠近被摄体侧的第一透镜组L1沿朝向图像传感器105a的方向移动以靠近光圈盖303。结果，用于保持第一透镜组L1的第一组筒40抵接光圈盖303，以由此朝向图像传感器105a压光圈单元301。

该施压使得弹簧106经由光圈单元301被压缩。然后，光圈单元301沿由快门单元201支撑的主引导件206和防振构件207与光轴O大致平行地向图像传感器105a侧移动。

在本实施方式中，由用于保持第一透镜组L1的第一组筒40压光圈单元301。然而，依据透镜构造和其它机构，可以由其组件压光圈单元301。

利用光圈单元301向图像传感器105a侧的移动，第二透镜组L2和第一组筒40的至少一部分(在本实施方式中为被摄体侧的突出部)进入光圈单元301的开口部(313，320，323，324)。利用这种配置，能够缩短镜筒1在收纳状态下的筒长。

另外，无论镜筒的状态如何，快门叶片203能够被打开和闭合。因此，能够通过在收纳状态下闭合快门叶片203来防止设置于图像传感器105a且位于图像传感器105a的被摄体侧的诸如滤色器、低通滤波器、保护过滤器等光学组件105b的性能劣化。

如上所述，根据本实施方式，第二透镜组L2和第一组筒40的一部分被插入到光圈单元301的开口部(313，320，323，324)，并且快门单元201的快门叶片203被闭合以保证遮光。因此，缩短了收纳状态下的筒长，也能防止图像传感器105a和被设置于图像传感器的前侧的光学组件105b的性能劣化。

在本实施方式中，已经说明了如下示例：光圈叶片308处于超打开状态并且快门叶片203处于完全闭合的状态。本发明不限于此，并且本发明也适用于如下构造：光圈叶片和快门叶片中的一方在收纳状态下能够相对于透镜相对移动并且被打开以插入透镜的至少一部分，而光圈叶片和快门叶片中的另一方被闭合。例如，快门叶片可以被完全打开并且光圈叶片308可以被完全闭合。

(其它实施方式)

本发明的方面也能够通过系统或设备的读出并且执行记录在存储装置中的程序以执行上述实施方式的功能的计算机(或诸如CPU或MPU等装置)并通过如下方法实现，由系统或设备的例如通过读出并且执行记录在存储装置中的程序以执行上述实施方式的功能的计算机来执行该方法的步骤。为了这个目的，该程序例如经由网络或从用作存储装置(例如，计算机可读介质)的各种类型的记录介质而被设置到计算机。

虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，应当理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。以下的权利要求书的范围符合最宽泛的解释，以包含所有这些变型、等同结构和功能。

本申请要求2008年12月27日递交的日本专利申请No.2008-335558的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。

Claims (12)

1.一种镜筒，其包括：

透镜，所述透镜在摄像状态和收纳状态之间在沿着所述透镜的光轴的方向上移动；

光圈单元，所述光圈单元被构造成限制在所述摄像状态下允许光通过的开口直径；以及

快门单元，所述快门单元被构造成在所述摄像状态下被打开以不遮挡通过所述透镜的光，

其中，所述光圈单元和所述快门单元中的一方被设置成，能够相对于所述透镜在沿着所述光轴的方向上相对移动，并且在所述收纳状态下打开以将所述透镜的至少一部分配置在开口部内；所述光圈单元和所述快门单元中的另一方在所述收纳状态下闭合开口部以遮挡通过所述透镜的光。

2.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述光圈单元和所述快门单元中的在所述收纳状态下打开以将所述透镜的至少一部分配置在开口部内的一方，在所述收纳状态下打开到比在所述摄像状态下的最大开口直径大的开口直径。

3.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述光圈单元和所述快门单元与所述镜筒的状态无关地独立地进行开闭驱动。

4.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述光圈单元和所述快门单元中的在所述收纳状态下闭合开口部以遮挡通过所述透镜的光的另一方，被保持成在沿着所述光轴的方向上与所述透镜的移动一体地移动。

5.一种摄像设备，其包括：

根据权利要求1所述的镜筒；以及

摄像单元，所述摄像单元被构造成拍摄由所述镜筒获得的被摄体像。

6.一种镜筒控制方法，其包括：

使透镜在摄像状态和收纳状态之间在沿着所述透镜的光轴的方向上移动；

由光圈单元限制在所述摄像状态下允许光通过的开口直径；以及

在所述摄像状态下打开快门单元以不遮挡通过所述透镜的光，其中，所述光圈单元和所述快门单元中的一方设置成：能够相对于所述透镜在沿着所述光轴的方向上相对移动，并且在所述收纳状态下打开以将所述透镜的至少一部分配置在开口部内；所述光圈单元和所述快门单元中的另一方在所述收纳状态下闭合开口部以遮挡通过所述透镜的光。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光圈单元和所述快门单元中的在所述收纳状态下打开以将所述透镜的至少一部分配置在开口部内的一方，在所述收纳状态下打开到比在所述摄像状态下的最大开口直径大的开口直径。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光圈单元和所述快门单元与所述镜筒的状态无关地独立地进行开闭驱动。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光圈单元和所述快门单元中的在所述收纳状态下闭合开口部以遮挡通过所述透镜的光的另一方，被保持成在沿着所述光轴的方向上与所述透镜的移动一体地移动。

10.一种摄像方法，其包括：

根据权利要求6所述的方法；和

由摄像单元拍摄由所述镜筒获得的被摄体像。

11.一种镜筒，其包括：

透镜，所述透镜在摄像状态和收纳状态之间在沿着所述透镜的光轴的方向上移动；

光圈单元，所述光圈单元被构造成限制在所述摄像状态下允许光通过的开口直径；以及

快门单元，所述快门单元被构造成在所述摄像状态下打开以不遮挡通过所述透镜的光，

其中，所述光圈单元被设置成，能够相对于所述透镜在沿着所述光轴的方向上相对移动，并且在所述收纳状态下打开以将所述透镜的至少一部分配置在开口部内；所述快门单元在所述收纳状态下闭合开口部以遮挡通过所述透镜的光。

12.一种摄像设备，其包括：

根据权利要求11所述的镜筒；和

摄像单元，所述摄像单元被构造成拍摄由所述镜筒获得的被摄体像。

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