CN101950062A - 镜筒和摄像设备 - Google Patents

Abstract

镜筒和摄像设备。该镜筒(3)包括：驱动环(72)，其具有中空圆筒形状并且被构造成能绕光轴转动；和透镜保持件(83)，其被构造成能在光轴方向上相对于驱动环(72)移动，该透镜保持件(83)包括位于驱动环(72)的内侧并且被构造成保持透镜(82)的主体(83a)和延伸到驱动环(72)的外侧的臂(83b)。驱动环(72)具有槽口(72c)，并且透镜保持件(83)的臂(83b)被构造成能进入驱动环(72)的槽口(72c)。

Description

镜筒和摄像设备

技术领域

本发明涉及一种镜筒和摄像设备。

背景技术

日本特开平7-13059号公报提出了一种被构造成通过为凸轮环设置齿轮而利用小结构驱动镜筒的驱动方法。日本特开2004-233925号公报提出了一种被构造成增大聚焦透镜的驱动量而不影响镜筒中的驱动单元的技术。

然而，日本特开平7-13059号公报没有提及减小第三筒单元在光轴方向上的长度，其中该第三筒单元包括驱动环和被构造成从被摄体侧保持第三透镜的透镜保持件。另外，在日本特开2004-233925号公报中，存在包括第三组透镜框架的第三筒单元在光轴方向上长的问题。因此，存在进一步小型化镜筒的需要。

发明内容

本发明提供了一种小型镜筒和摄像设备。

根据本发明的一个方面的镜筒包括：驱动环，其具有中空圆筒形状并且被构造成能绕光轴转动；透镜保持件，其被构造成能在光轴方向上相对于所述驱动环移动，所述透镜保持件包括位于所述驱动环的内侧并且被构造成保持透镜的主体和延伸到所述驱动环的外侧的臂，其特征在于，所述驱动环具有槽口(notch)，并且所述透镜保持件的所述臂被构造成能进入所述驱动环的所述槽口。

通过下面参照附图对示例性实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是根据本实施方式的镜筒的部分立体图。

图2是根据本实施方式的摄像设备的立体图。

图3是图1所示的镜筒的前视图。

图4是图2所示的镜筒的分解立体图。

图5是图4所示的镜筒的聚焦单元的分解立体图。

图6是图4所示的驱动环和聚焦透镜保持件的前视图。

图7是图5所示的聚焦透镜保持件和引导轴的侧视图。

图8是图1所示的侧视图。

图9是图1所示的从-Z方向观察的立体图。

图10是图1的后视图。

具体实施方式

图2是本实施方式的照相机(摄像设备)1的立体图。如图2所示，照相机1包括照相机壳体2和镜筒3。镜筒3是可伸缩镜筒，其被构造成在摄像(image pickup)时从照相机壳体2的前表面伸出或突出并且在不摄像时缩回到照相机壳体2中，并且要求镜筒小型化。照相机壳体2容纳包括聚焦机构(focus station)在内的各种组件。镜筒3可以改变摄像透镜的焦距。

图3是镜筒3的前视图，图4是镜筒3的分解立体图。在图3中，右侧被定义为+X方向，上侧被定义为+Y方向。在图4中，被摄体侧的光轴方向被定义为+Z方向。

镜筒3是两级可伸缩式镜筒，并且在摄像时和缩回时之间能够在图4中的长短交替的虚线所示的光轴方向(Z方向)上改变长度。镜筒3包括摄像透镜组，该摄像透镜组包括三个组，即第一透镜22、第二透镜26、以及聚焦透镜82。通过用作第一筒单元的第一透镜保持件21保持第一透镜22，通过用作第二筒单元的第二透镜单元25保持第二透镜26，以及通过用作第三筒单元的聚焦透镜保持件83保持聚焦透镜82。

如图4所示，第二筒单元包括互相卡口式联接(bayonet-coupled)的凸轮环(凸轮筒)23、直进筒24、以及第二透镜单元25。

凸轮环23被构造成驱动第一透镜保持件21，并且直进筒24被构造成限制第一透镜保持件21的在光轴方向上的直进移动。由于卡口式联接，凸轮环23由直进筒24可转动地支撑，凸轮环23和直进筒24在Z方向上一体地移动。

在凸轮环23的内周面上形成用于驱动第一透镜保持件21的驱动凸轮(凸轮槽)23a，并且第一透镜保持件21在其外周面上具有可以与凸轮环23的驱动凸轮23a接合的三个凸轮销21a。驱动凸轮23a控制第一透镜保持件21在光轴方向上的移动(量)。

另外，在凸轮环23的内周面上形成用于驱动第二透镜单元25的驱动凸轮(凸轮槽)23b。驱动凸轮23b与第二透镜单元25的凸轮销25a接合，并且驱动凸轮23b能够控制第二透镜单元25在光轴方向上的移动(量)。

在凸轮环23的外周面上设置：三个凸轮销23d，各凸轮销23d都能与第三筒单元的固定筒71的三个驱动凸轮71a中对应的一个接合；以及三个驱动销23e，该驱动销23e能与驱动环72接合。凸轮销23d和驱动销23e被分别以120°的间隔围绕光轴设置。各凸轮销23d都与固定筒71的驱动凸轮71a接合，并且凸轮环23被构造成跟随各驱动凸轮71a的轨迹在光轴方向上移动。驱动销23e与驱动环72的驱动槽(键槽)72a接合，并且凸轮环23和驱动环72一起转动。

直进筒24具有：直进槽24a，其被构造成限制第一透镜保持件21在光轴方向上的移动(量)；直进槽24b，其被构造成限制第二透镜单元25在光轴方向上的移动(量)；以及限制构件24c，其被构造成限制固定筒71在光轴方向上的移动(量)。

第二透镜单元25包括第二透镜26、位于第二透镜26后面的快门单元、被构造成向快门单元供电的柔性印刷电路板27、以及设置在第二透镜单元25的外周面上并且与凸轮环23的驱动凸轮23b接合的三个凸轮销25a。

柔性印刷电路板27从第二透镜单元25插入固定筒71的孔(未示出)中，并且经由第三筒单元的驱动环72中的槽72d被从驱动环72的内侧导出到(镜筒3的)外侧。

由于第一透镜保持件21和第二透镜单元25在光轴方向上的移动被直进筒24限制，所以当凸轮环23转动时，第一透镜保持件21和第二透镜单元25跟随驱动凸轮23a和驱动凸轮23b的凸轮轨迹在Z方向(光轴方向)上移动。驱动凸轮23a和驱动凸轮23b的突出量和转动角度之比(或所谓的凸轮导程(cam lead))随着凸轮环23的转动角度变大而变小，并且能够稳定地驱动镜筒。

第三单元包括盖构件70、固定筒71、驱动环(转动筒)72、以及聚焦单元80。聚焦单元80包括聚焦驱动马达81、变焦驱动马达90、摄像器件等。

盖构件(盖筒)70覆盖整个镜筒3，并且承受驱动环72的推力不稳定性(thrust unsteadiness)。

固定筒71设置于凸轮环23的外周。在固定筒71的内周设置有：驱动凸轮(凸轮槽)71a，该驱动凸轮71a能与凸轮销23d接合并且被构造成限制凸轮环23的移动；以及直进限制槽(凸轮槽)71b，其被构造成限制直进筒24的直进移动。固定筒71具有驱动槽71c，该驱动槽71c具有贯穿的孔形和与驱动凸轮71a相同的凸轮轨迹。凸轮环23的驱动销23e插入驱动槽71c中。

驱动环72设置于固定筒71的外周，并且为中空圆筒形状，并且被构造成转动凸轮环23。驱动环72包括能与凸轮环23的驱动销23e接合的驱动槽72a。凸轮环23的驱动销23e经由固定筒71的驱动槽71c与驱动环72的驱动槽72a接合。当驱动环72转动时，驱动力被传递到凸轮环23。齿轮72b设置在驱动环72的中空圆筒形状的外周面上，并且经由齿轮72b使驱动环72绕光轴转动。

日本特开平7-13059号公报和特开2004-233925号公报不太可能实现高倍率的镜筒，因为它们螺旋地驱动凸轮环并且凸轮环在光轴方向上的驱动自由度低。另一方面，因为齿线(tooth trace)(或者谷部延伸方向)平行于光轴方向，所以齿轮72b确保凸轮环在光轴方向上的驱动自由度。

聚焦单元80在Z方向上位于固定筒71的后面。图5是聚焦机构的分解立体图。图6是聚焦单元80的前视图。如图5所示，聚焦单元80包括聚焦驱动马达81、连接到聚焦驱动马达81的聚焦机构、变焦驱动马达90、以及连接到变焦驱动马达90的减速齿轮单元。

聚焦机构包括聚焦透镜82、聚焦透镜保持件83、引导轴84、施力弹簧(bias spring)85、以及基部构件88。

聚焦驱动马达81适于驱动聚焦透镜82，并且被设置在图3中的由-X方向和+Y方向限定的区域。驱动螺杆(drive screw)86被设置在聚焦驱动马达81的马达转动轴上。驱动螺杆86通过使得聚焦驱动马达81通电而转动。

聚焦透镜82适于在调整摄像透镜的焦点时沿光轴方向移动。

聚焦透镜保持件83包括：主体83a，其位于驱动环72内并且被构造成保持聚焦透镜82；以及臂83b，其从主体83a沿径向延伸到驱动环72(和固定筒71)的外侧。聚焦透镜保持件83经由臂83b与引导轴84接合，并且适于沿光轴方向相对于驱动环72移动。

引导轴(第一轴)84限制聚焦透镜保持件83的转动，并且引导聚焦透镜保持件83在光轴方向(Z方向)上的移动。引导轴84被固定到基部构件88上。

施力弹簧85是安装到聚焦透镜保持件83的张力弹簧。施力弹簧85悬挂在基部构件88和聚焦透镜保持件83之间，并且沿+Z方向对聚焦透镜保持件83施力。

驱动螺母87被设置为使得其可以被驱动螺杆86拧旋(screw)，并且如图6所示，其转动被聚焦透镜保持件83的定位轴83c限制。因为聚焦透镜保持件83的转动被引导轴84限制并且被施力弹簧85在+Z方向上施力，所以当驱动螺杆86转动时由于拧旋作用，驱动螺母87能够在Z方向上移动。当驱动螺母87移动时，聚焦透镜保持件83能够在Z方向上移动。

基部构件88保持例如聚焦透镜保持件83和聚焦驱动马达81等的变焦单元和聚焦机构。基部构件88与固定筒71联接。同时，为了图示方便，图6仅仅示出了基部构件88的稳定轴(stabilization shaft)(第二轴)88a。

根据特开2004-233925号公报，引导轴和稳定轴布置在镜筒的外侧，因此镜筒变大。另外，透镜保持件的臂变长，并且透镜保持件的强度变得不足。因此，在驱动过程中很可能出现偏心、倾斜等，使得图像模糊。

另一方面，根据本实施方式，如图5和图6所示，稳定轴88a被固定至基部构件88，并且与聚焦透镜保持件83的主体83a接合。引导轴84和稳定轴88a适于引导聚焦透镜保持件83在光轴方向上的移动并且限制其绕光轴的转动。引导轴84比稳定轴88a长。因为引导轴84靠近稳定轴88a，所以能够减轻聚焦透镜保持件83在移动时的振动。另外，稳定轴88a被配置在驱动环72的内侧的结构对于镜筒3的小型化很有效。

变焦驱动马达90被配置在图3中由+X方向和-Y方向限定的区域，并且被构造成使驱动环72转动。如图5所示，变焦驱动马达90被安装到基部构件88。

如图5所示，减速齿轮单元包括：涡轮91、减速齿轮列92、以及齿轮罩93。涡轮91被一体地安装到变焦驱动马达90的马达转动轴的末端，并且安装减速齿轮列92以便其可以被连接到涡轮91。减速齿轮列92被连接到驱动环72的齿轮72b。能与齿轮72b接合的减速齿轮列92的齿轮的齿线(或谷部)平行于光轴方向。齿轮罩93被安装到基部构件88，并且限制减速齿轮列92在Z方向上的不稳定性。

在变焦时，当照相机1开机时，变焦驱动马达90被通电，并且经由减速齿轮列92使驱动环72转动。当驱动环72转动时，由于驱动槽72a和凸轮环23的驱动销23e之间的接合，凸轮环23转动。随后，凸轮环23转动并且按照固定筒71的凸轮槽71a的轨迹在光轴方向上伸出或者缩回。当凸轮环23转动时，第一透镜保持件21和第二透镜单元25根据凸轮环23内侧的驱动凸轮23a和驱动凸轮23b的轨迹在光轴方向上伸出或者缩回。因此，镜筒3能够将摄像透镜伸出或者缩回到要求的位置，并且驱动聚焦透镜82以用于摄像。

图7是聚焦透镜保持件83和引导轴84的侧视图。聚焦机构需要保持大的接合长度L1以使聚焦透镜82正确地沿着Z方向直进移动。由于施力弹簧85的影响，小的接合长度L1可能引起聚焦透镜保持件83倾斜，导致在驱动聚焦透镜保持件83时出现粘滑现象(stick-slip phenomenon)，使精度和高速驱动性能劣化。

在这种情况下，当在固定筒71的内部设定接合长度L1时，随着接合长度L1的变长会限制第二透镜单元25等的配置。因此，镜筒3在径向和厚度方向上都需要变大，这与小型化的要求相反。因此，本实施方式将聚焦机构配置在驱动环72的外部，并且增大固定筒71在驱动环72内的配置自由度，从而使镜筒3小型化。

另一方面，能与稳定构件88a接合的长度L2较少地受到粘滑现象的影响，L2可以制造得比接合长度L1小，所以即使将该长度L2设置在驱动环72的内部，也不会妨碍镜筒3的小型化。

图1是聚焦透镜保持件83和驱动轴84在-Z方向上的立体图。图8是图1的侧视图。图9是从-Z方向观察的立体图。图1和图8是照相机1的缩回状态的图，图9是驱动环72转动之后的摄像状态。

驱动环72在图1的斜线所示的位置具有槽口72c。如图8所示，在照相机1缩回时，聚焦透镜保持件83沿-Z方向缩回，并且与驱动环72的槽口72c的端面对应的表面和臂83b之间的距离变成L3。

如图9所示，当照相机1开机时，驱动环72沿A方向转动，并且镜筒3伸出。当驱动环72转动时，槽口72c转动，并且聚焦透镜保持件83的臂83b能够沿Z方向在驱动环72的槽口72c的宽度L4的范围内进入槽口72c以及从槽口72c退回。在缩回状态，臂83b从槽口72c退回，并且能够在摄像状态时进入槽口72c。当臂83b进入驱动环72的槽口72c时，聚焦透镜82能够调整焦点。

传统的驱动环没有槽口72c，因此需要在-Z方向上在驱动环的外侧保持宽度L4。因此，镜筒3必须大。另一方面，本实施方式提供了具有槽口72c的驱动环72，保持了聚焦行程，并且使得镜筒3小型化。

图10是驱动环72和聚焦透镜保持件83的后视图。以与齿轮72b不同的相位配置槽口72c。换言之，驱动环72的槽口72c被配置成使其在光轴方向上不能与齿轮72b重叠。因此，可以将驱动环72制成：在Z方向上驱动环72在具有槽口72c的区域内短并且在具有齿轮72b的区域内长，同时驱动环72的转动角可以设置得大。

驱动环72具有以120°的等间隔设置的三个驱动槽72a。由于两个驱动槽72a与凸轮环23接合并且由于转动角变大时驱动载荷降低，所以即使当驱动环72具有槽口72c时，对凸轮环23的驱动也是稳定的。

由于能够通过在驱动环72长的区域中驱动凸轮环23来保持凸轮环23的大的伸出量，所以能够实现高倍率的镜筒3。

在本实施方式中，齿轮72b和槽口72c被配置成旋转对称，但是本发明不限于本实施方式的配置，只要它们不在Z方向上重叠即可。因此，本实施方式能够增加齿轮72b和槽口72c的配置自由度。

柔性印刷电路板27被安装到第二透镜单元25以便为快门单元等通电。为了将柔性印制电路板27从镜筒3的内侧引导至镜筒3的外侧，驱动环72需要贯穿孔(贯穿槽)。另一方面，需要将驱动环72的刚度保持在能够稳定地伸出和缩回的程度。因此，本实施方式将驱动环72的槽72d配置在槽口72c的区域之外(即，使得它们不在Z方向上互相重叠)。由于驱动环72在Z方向上除槽口72c的区域之外的区域均较长，所以即使当形成槽72d时，也可以保持驱动环72的刚度。

因此，增大聚焦透镜82的驱动的需求和增大镜筒3的驱动量的需求可以相协调。虽然本实施方式讨论了聚焦透镜82的驱动，本发明也可以应用于任何类似于聚焦透镜82的驱动的单元，只要该单元需要将驱动从镜筒3的外侧(或者驱动环72的外侧)传递到镜筒3的内侧即可。

虽然参照示例性实施方式说明了本发明，应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求的范围应当被给予最宽的解释，以便包含所有这些变型、等同结构和功能。

摄像设备适用于拍摄被摄体。

Claims (6)

1.一种镜筒(3)，其包括：

驱动环(72)，其具有中空圆筒形状并且被构造成能绕光轴转动；

透镜保持件(83)，其被构造成能在光轴方向上相对于所述驱动环移动，所述透镜保持件(83)包括位于所述驱动环的内侧并且被构造成保持透镜(82)的主体(83a)和延伸到所述驱动环的外侧的臂(83b)，

其特征在于，所述驱动环具有槽口(72c)，并且所述透镜保持件的所述臂被构造成能进入所述驱动环的所述槽口(72c)。

2.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述透镜保持件的所述臂被构造成能从所述驱动环的所述槽口中退出。

3.根据权利要求1所述的镜筒，所述镜筒还包括：

基部构件(88)，其被构造成保持所述透镜保持件；

第一轴(84)，其被固定到所述基部构件，并且与所述透镜保持件的所述臂接合；以及

第二轴(88a)，其被固定到所述基部构件，并且与所述透镜保持件的所述主体接合，

其特征在于，所述第一轴和所述第二轴被构造成引导所述透镜保持件在所述光轴方向上的移动，并且限制所述透镜保持件绕所述光轴的转动。

4.根据权利要求3所述的镜筒，其特征在于，所述第一轴比所述第二轴长。

5.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述透镜是聚焦透镜，该聚焦透镜被构造成利用所述透镜保持件的所述臂进入所述驱动环的所述槽口而调整焦点。

6.一种摄像设备(1)，其包括权利要求1至5中任一项所述的镜筒。

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