CN102207602B - 镜筒和摄像设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及镜筒和摄像设备。镜筒能够保持稳定的变焦操作，增大构造简单的摄像设备的摄影倍率，以及减小照相机的厚度。镜筒能够沿光轴方向在摄影位置与缩回位置之间移动以改变摄影倍率。透镜保持构件保持透镜并且具有从动部。直进限定构件限制透镜保持构件的相对转动，并且具有位于外周面的凸部和比凸部靠近像面侧的直进肋。凸轮筒在内表面具有用于与从动部接合的凸轮槽以及用于与凸部接合的槽。凸轮筒具有朝向像面侧延伸的凸轮部，凸轮槽的一部分形成于凸轮部的内表面。

Description

镜筒和摄像设备

技术领域

本发明涉及一种被设置于诸如胶片照相机(film camera)、数字式照相机等摄像设备的镜筒(lens barrel)，并且涉及一种设置有镜筒的摄像设备。

背景技术

传统上，已知设置有如下变焦驱动机构的镜筒：该变焦驱动机构通过直进筒分别限制保持透镜的透镜保持架的转动，使形成于透镜保持架的凸轮从动件与形成于凸轮筒的凸轮槽接合，以及通过使凸轮筒转动而使透镜保持架移动以将透镜移动到预定位置。

近年来，使摄影倍率增大的需求趋于使伸出状态下的全长增大，并且趋于使镜筒大型化。另一方面，要求使照相机在镜头缩回状态下的厚度最小化。

尽管短镜筒的多段连接可以有效地减小照相机在镜头缩回状态下的厚度，但是，因为当与镜筒对应的凸轮槽在不交叉的情况下形成于凸轮筒时存在诸多限制，因此，难以通过镜筒的多段连接来有效地减小照相机在镜头缩回状态下的厚度。

日本特开2004-085934号公报(JP 2004-085934A)提出一种具有如下的凸轮筒和直进筒的镜筒：在凸轮筒中，具有相同轨迹的凸轮槽形成在光轴方向和周向上的不同位置，在直进筒中，凸轮从动件以与相应的凸轮槽接合的方式形成在光轴方向和周向上的不同位置。

在该提案中，由于由直进筒引导的透镜组在光轴方向上的移动量可比凸轮筒在光轴方向上的长度长，所以可缩短凸轮筒在光轴方向上的长度，从而可减小照相机在镜头缩回状态下的厚度。

日本特开2009-9115号公报(JP 2009-9115A)提出如下的技术：在镜筒的在光轴方向上朝向像面侧突出的突出部形成凸轮槽，以增大凸轮槽沿光轴方向的行程，从而减小照相机在镜头缩回状态下的厚度。

然而，在JP 2004-085934A的技术中，由于当直进筒的凸轮从动件离开凸轮筒的凸轮槽时，由直进筒引导的透镜组在光轴方向上的运动变得不稳定，结果，镜筒的变焦操作会变得不稳定。

在JP 2009-9115A的技术中，由于镜筒需要被配置在凸轮筒的内部的直进筒和限制直进筒的转动的筒状构件，即，镜筒需要三段以上的筒，因此，镜筒的构造变得复杂，并且该技术不能应用于两段的筒构造。

发明内容

本发明提供如下一种技术：该技术能够保持稳定的变焦操作，增大使用构造简单的镜筒的摄像设备的摄影倍率，以及减小摄像设备在镜头缩回状态下的厚度。

因此，本发明的第一方面提供一种镜筒，其通过变焦驱动机构能沿光轴方向在摄影位置与缩回位置之间移动以改变摄影倍率，所述镜筒包括：透镜保持构件，其被构造成保持透镜并且被构造成具有从动部；直进限定构件，其被构造为用于限制所述透镜保持构件的相对转动的筒，并且被构造成具有位于所述直进限定构件的外周面的凸部以及比所述凸部靠近像面侧的直进肋；以及凸轮筒，其被构造成具有与所述从动部接合的凸轮槽以及与所述凸部接合的槽，所述凸轮槽和所述槽形成于所述凸轮筒的内表面，并且所述凸轮筒被构造成具有从所述凸轮筒的像面侧的端部沿所述光轴方向朝向像面侧延伸的凸轮部，所述凸轮槽的一部分形成于所述凸轮部的内表面。所述凸轮筒能在相对于所述透镜保持构件和所述直进限定构件相对转动的同时在所述光轴方向上移动。所述透镜保持构件能通过所述从动部与所述凸轮槽的接合而相对于所述凸轮筒在所述光轴方向上相对移动。所述直进限定构件能通过所述凸部与所述槽的接合而与所述凸轮筒一起在所述光轴方向上移动，并且所述直进限定构件能通过所述直进肋与所述凸轮部的接合而相对于所述凸轮筒在所述光轴方向上相对移动。

因此，本发明的第二方面提供一种摄像设备，其设置有根据第一方面的镜筒。

本发明可提供如下一种技术：该技术能够保持稳定的变焦操作，增大使用构造简单的镜筒的摄像设备的摄影倍率，以及减小摄像设备在镜头缩回状态下的厚度。

从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是示出从正面观察时数字式照相机在电源OFF状态下的外观立体图，其中，该数字式照相机为设置有根据本发明的镜筒的摄像设备的实施方式。

图2是示出图1所示的数字式照相机在电源ON状态下的外观立体图。

图3是示出图1所示的数字式照相机的后视图。

图4是示出图1所示的数字式照相机的仰视图。

图5是示意性地示出图1所示的数字式照相机的控制系统的方框图。

图6是示出图1所示的数字式照相机在镜筒处于WIDE位置的状态下的截面图。

图7是示出图1所示的数字式照相机在镜筒处于TELE位置的状态下的截面图。

图8是示出图6所示的镜筒的凸轮筒和直进筒的分解立体图。

图9A是示出在缩回位置沿光轴方向观察时图6所示的镜筒的凸轮筒与直进筒之间的位置关系的图。

图9B是示出在缩回位置图6所示的镜筒的凸轮筒与直进筒之间的位置关系的侧视图。

图10A是示出在WIDE位置沿光轴方向观察时图6所示的镜筒的凸轮筒与直进筒之间的位置关系的图。

图10B是示出在WIDE位置图6所示的镜筒的凸轮筒与直进筒之间的位置关系的侧视图。

图11A是示出在TELE位置沿光轴方向观察时图6所示的镜筒的凸轮筒与直进筒之间的位置关系的图。

图11B是示出在TELE位置图6所示的镜筒的凸轮筒与直进筒之间的位置关系的侧视图。

图12是示出包含在图6所示的镜筒中的凸轮筒的内周的展开图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细说明根据本发明的实施方式。

图1是示出从正面观察时数字式照相机在电源OFF状态下的外观立体图，其中，该数字式照相机为设置有根据本发明的镜筒的摄像设备的实施方式。图2是示出图1所示的数字式照相机在电源ON状态下的外观立体图。图3是示出图1所示的数字式照相机的后视图。图4是示出图1所示的数字式照相机的仰视图。

如图1和图2所示，本实施方式的数字式照相机18设置有变焦驱动机构，该变焦驱动机构使镜筒19沿光轴方向在摄影位置和缩回位置之间移动以改变摄影倍率。用于确定被摄体的构图的取景器16、用于测光和测距的辅助光源15、电子闪光灯17以及镜筒19被安装于数字式照相机18的正面。释放按钮12、电源切换按钮14和变焦开关13被配置于数字式照相机18的上表面。

如图3所示，取景器目镜20、诸如LCD等显示器21以及操作按钮22-27被配置于数字式照相机18的背面。如图4所示，三脚架装配部28、存储卡驱动器42(参见图5)以及电池插入部(未示出)的盖29被配置于数字式照相机18的底面。

图5是示意性地示出本实施方式的数字式照相机18的控制系统的方框图。

CPU 46、ROM 45、RAM 47、释放按钮12、操作按钮22-27、显示器21、电源切换按钮14、变焦开关13、存储器40、压缩-扩展单元41、存储卡驱动器42以及驱动电路43与总线44连接。

用于驱动镜筒19以进行变焦的变焦驱动机构30、用于驱动聚焦透镜7的聚焦驱动机构31、用于驱动快门35的快门驱动机构32以及用于驱动光圈36的光圈驱动机构34与驱动电路43连接。

诸如CCD传感器、CMOS传感器等摄像器件8以及电子闪光灯17也与驱动电路43连接。基于来自CPU 46的信号经由驱动电路43控制与驱动电路43连接的各单元。

ROM 45存储各种控制程序等，RAM 47存储各种控制程序所需的数据。模拟信号处理单元37对从摄像器件8输出的图像数据施加模拟处理，并且将处理后的图像数据输出至A/D转换单元38。

A/D转换单元38将从摄像器件8获得的模拟数据转换成数字数据，并且将转换后的数据输出至数字信号处理单元39。数字信号处理单元39对由A/D转换单元38转换的数字数据施加预定处理，并且将处理后的数字数据作为图像数据输出至存储器40。

压缩-扩展单元41响应于操作按钮23的操作而对存储在存储器40中的图像数据施加如JPEG或TIFF等压缩处理。然后，处理后的数据被输出并存储到存储卡中，该存储卡被设置于存储卡驱动器42。

压缩-扩展单元41对存储在存储器40中的图像数据或存储在存储卡中的图像数据施加扩展处理。然后，处理后的图像数据可经由总线44而显示于显示器21。当使用者观看在显示器21上显示的图像并且判断出不需要所显示的图像时，使用者可通过操作操作按钮24而删除该图像数据。

接着，将参照图6至图12说明镜筒19的构造。

图6是示出镜筒19处于WIDE位置(广角位置)的截面图。图7是示出镜筒19处于TELE位置(远摄位置)的截面图。

如图6和图7所示，镜筒19设置有保持第一透镜1的第一透镜保持架3和保持第二透镜2的第二透镜保持架4，第二透镜2被配置成比第一透镜1靠近像面侧(摄像器件8所在的一侧)。

第一透镜保持架3具有从动销3a，第二透镜保持架4具有从动销4a，从动销3a和4a跟随(follow)形成于凸轮筒5的内表面的凸轮槽5c(参见图12)。从动销3a和4a与本发明的从动部的示例对应。第一透镜保持架3和第二透镜保持架4以能够在由被配置于凸轮筒5的内侧的直进筒6限制转动的情况下沿光轴方向直进移动的方式被保持。直进筒6与本发明的直进限定构件的示例对应。这里，第一透镜保持架3和第二透镜保持架4均与本发明的透镜保持构件的示例对应。

凸轮筒5具有从动销5d(参见图8)，该从动销5d跟随形成于固定筒9的内表面的凸轮槽9a，凸轮筒5借助于从变焦驱动机构30传递的动力在转动的同时沿光轴方向移动。直进筒6具有直进键6c，该直进键6c与形成于固定筒9的内表面的直进槽9b接合，在由直进槽9b引导直进键6c的状态下，直进筒6在转动被限制的情况下沿光轴方向直进移动。

保持第三透镜7的第三透镜保持架10被配置在第二透镜保持架4与摄像器件8之间，摄像器件8由被固定于固定筒9的摄像器件保持架11保持。应当注意的是，第三透镜7用作本实施方式中的聚焦透镜。

由于变焦驱动机构30使凸轮筒5转动，所以凸轮筒5在光轴方向上伸出，并且第一透镜保持架3和第二透镜保持架4在光轴方向上向前(即，朝向被摄体侧)移动。此时，直进筒6通过卡口式连接(bayonet connection)而与凸轮筒5连接，并且与凸轮筒5一起在光轴方向上直进移动。

这里，在本实施方式中，如图8和图12所示，在光轴方向上朝向像面侧延伸的三个凸轮部5a在周向上以近似相等的间隔形成于凸轮筒5的像面侧的端部。应当注意的是，三个直进肋6a在周向上以近似相等的间隔形成于直进筒6的像面侧的端部的外周面。直进肋6a不总是与凸轮部5a接合。

接着，在本实施方式中，根据后面所述的凸轮筒5与直进筒6之间的卡口式连接，凸轮筒5相对于直进筒6在光轴方向上相对移动。应当注意的是，凸轮部5a可以与直进肋6a在周向上接合，该凸轮接合使凸轮筒5相对于直进筒6在光轴方向上相对移动。

在镜筒19的缩回位置(未示出)，凸轮筒5的筒状部分和直进筒6的筒状部分几乎重叠。在镜筒19的WIDE位置(图6)，凸轮筒5的筒状部分与直径筒6的筒状部分在光轴方向上稍微错开。在镜筒19的TELE位置(图7)，凸轮筒5的筒状部分和直进筒6的筒状部分几乎重叠。

将参照图9A至图11B说明镜筒19的操作。图9A是示出在缩回位置沿光轴方向观察时镜筒的凸轮筒5与直进筒6之间的位置关系的图。图9B是图9A的侧视图。

如图9A和图9B所示，在镜筒19的缩回位置，凸轮筒5的筒状部分与直进筒6的筒状部分几乎重叠，凸轮筒5的凸轮部5a被配置成在周向上与直进筒6的直进肋6a面对。这减小了镜筒19处于缩回位置时在光轴方向上的长度，从而减小了照相机在镜头缩回状态下的厚度。

图10A是示出在WIDE位置(图6)沿光轴方向观察时镜筒19的凸轮筒5与直进筒6之间的位置关系的图。图10B是图10A的侧视图。

如图10A和图10B所示，在镜筒19的WIDE位置，直进筒6的直进肋6a爬上凸轮筒5的凸轮部5a。因此，直进筒6相对于凸轮筒5向像面侧相对移动，凸轮筒5的筒状部分与直径筒6的筒状部分在光轴方向上稍微错开。

图11A是示出在TELE位置(图7)沿光轴方向观察时镜筒19的凸轮筒5与直进筒6之间的位置关系的图。图11B是图11A的侧视图。

如图11A和图11B所示，在镜筒19的TELE位置，凸轮筒5的凸轮部5a爬过直进筒6的直进肋6a，并且凸轮筒5的凸轮部5a被配置成在周向上与直进筒6的直进肋6a面对。因此，凸轮筒5的筒状部分与直进筒6的筒状部分几乎重叠。

应当注意的是，当镜筒19处于TELE位置时，通常，第一透镜保持架3趋于移动到被摄体侧的前端位置。在这种情况下，由于直进筒6相对于凸轮筒5向被摄体侧移动，所以直进筒6精确地限制第一透镜保持架3的转动。在镜筒19的TELE位置，第一透镜1和第二透镜2相对地接近，并相对于凸轮筒5移动到被摄体侧的前端位置。

如图8所示，三个卡口凸部6b在周向上以近似相等的间隔形成于直进筒6。在卡口凸部6b在周向上的两侧均形成有螺旋部(helicoid part)6A和螺旋部6B。

图12是示出凸轮筒5的内表面的展开图。如图12所示，当凸轮筒5转动时供卡口凸部6b跟随的周向槽5b在凸轮筒5的像面侧的端部区域的内表面沿周向延伸并形成。在周向槽5b的中间区域，形成螺旋槽5A和5B，其中，当凸轮筒5转动时，卡口凸部6b跟随螺旋槽5A和5B。

螺旋槽5A被形成为与卡口凸部6b的螺旋部6A对应，并且在朝向被摄体侧远离周向槽5b的方向上倾斜地延伸。另一方面，螺旋槽5B被形成为与卡口凸部6b的螺旋部6B对应，并且在朝向被摄体侧远离周向槽5b并且远离螺旋槽5A的方向上倾斜地延伸。即，螺旋槽5A和螺旋槽5B关于周向槽5b对称地配置，并且被配置成以朝向被摄体侧彼此远离的方式倾斜。

螺旋槽5B的距周向槽5b最远的端部是卡口凸部6b跟随螺旋槽5B的跟随起始部位。螺旋槽5A的距周向槽5b最远的端部是卡口凸部6b跟随螺旋槽5A的跟随结束部位。

于是，在镜筒19的缩回位置(SINK)中，卡口凸部6b被配置在螺旋槽5B的跟随起始部位，并且凸轮筒5和直进筒6通过卡口式连接而连接。此时，如图9A和图9B所述的那样，凸轮筒5的筒状部分与直进筒6的筒状部分几乎重叠，凸轮筒5的凸轮部5a被配置成在周向上与直进筒6的直进肋6a面对。

接着，随着凸轮筒5相对于直进筒6的转动，卡口凸部6b沿着螺旋槽5B跟随螺旋槽5B，并到达周向槽5b。此时，镜筒19处于WIDE位置，如图10A和图10B所述的那样，直进筒6相对于凸轮筒5向像面侧移动，凸轮筒5的筒状部分与直径筒6的筒状部分在光轴方向上稍微错开。

当镜筒19处于WIDE位置时，第一透镜1与第二透镜2之间的在光轴方向上的距离最大，并且第二透镜保持架4相对于凸轮筒5位于最靠近像面的位置。

这里，在本实施方式中，凸轮筒5的凸轮槽5c延伸至凸轮部5a的内表面，其中，在镜筒19的WIDE位置，第二透镜保持架4的从动销跟随凸轮槽5c。因此，凸轮槽5c的一部分形成于凸轮筒5的内表面。这使第一透镜1的行程和第二透镜2的行程延长图9B中的差(Y-X)。结果，可增大照相机的摄影倍率。

接着，当凸轮筒5相对于直进筒6相对地转动时，卡口凸部6b从周向槽5b进入到螺旋槽5A中，跟随螺旋槽5A，并且到达螺旋槽5A的跟随结束部位。此时，镜筒19处于TELE位置，如图11A和图11B所述的那样，凸轮筒5的凸轮部5a爬过直进筒6的直进肋6a，凸轮部5a被配置成在周向上与直进肋6a面对，并且凸轮筒5的筒状部分与直进筒6的筒状部分几乎重叠。应当注意的是，镜筒19从TELE位置至缩回位置的操作将与上述操作相反。

如上所述，在本实施方式中，由于在变焦操作期间第一透镜保持架3的从动销和第二透镜保持架4的从动销不从凸轮筒5的凸轮槽5c释放，所以能够保持稳定的变焦操作。

在镜筒19的缩回位置，由于凸轮筒5的凸轮部5a被配置成在周向上与直进筒6的直进肋6a面对，所以能够缩短镜筒19在缩回位置时在光轴方向上的长度，从而能够使照相机薄型化。

由于第一透镜1和第二透镜2在光轴方向上的行程延长，所以能够增大照相机的摄影倍率。

由于凸轮筒5仅需要形成凸轮部5a以及槽5b、5A和5B，其中，在凸轮部5a的内表面形成凸轮槽5c，并且当凸轮筒5转动时直进筒6的卡口凸部6b跟随槽5b、5A和5B，所以可简化镜筒19的结构。

虽然已经参照示例性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示例性实施方式。所附的权利要求书的范围符合最宽泛的解释，以包含所有的变型、等同结构和功能。

本申请要求2010年3月31日提交的日本专利申请No.2010-081921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 (5)

1.一种镜筒，其通过变焦驱动机构能沿光轴方向在摄影位置与缩回位置之间移动以改变摄影倍率，所述镜筒具有被摄体侧和与所述被摄体侧相反的像面侧，所述镜筒包括：

透镜保持构件，其被构造成保持透镜并且被构造成具有从动部；

直进限定构件，其被构造为用于限制所述透镜保持构件的相对转动的筒，并且被构造成具有位于所述直进限定构件的外周面且位于所述被摄体侧的凸部以及位于所述像面侧的直进肋；以及

凸轮筒，其被构造成具有与所述从动部接合的凸轮槽以及与所述凸部接合的槽，所述凸轮槽和所述槽形成于所述凸轮筒的内表面，并且所述凸轮筒被构造成具有从所述凸轮筒的像面侧的端部沿所述光轴方向朝向所述像面侧延伸的凸轮部，所述凸轮槽的一部分形成于所述凸轮部的内表面，

其中，所述直进限定构件能通过所述凸部与所述槽的接合而与所述凸轮筒一起在所述光轴方向上移动，在所述摄影位置，通过所述直进肋和所述凸轮部在所述镜筒的周向上相对转动，所述直进限定构件能相对于所述凸轮筒在所述像面侧移动，并且在所述缩回位置，通过所述直进肋和所述凸轮部在所述周向上相对转动，所述直进限定构件和所述凸轮筒在所述被摄体侧在所述光轴方向上移动。

2.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述凸轮部能在所述周向上与形成于所述直进限定构件的所述直进肋接合，所述凸轮部被形成为使得：当所述直进限定构件相对于所述凸轮筒在所述光轴方向上移动时，所述直进肋爬上所述凸轮部。

3.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述摄影位置包括远摄位置和广角位置，在所述缩回位置以及在所述远摄位置，所述凸轮筒的筒状部分与所述直进限定构件的筒状部分重叠；在所述广角位置，所述凸轮筒的筒状部分与所述直进限定构件的筒状部分在所述光轴方向上错开。

4.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述摄影位置包括远摄位置和广角位置，在所述广角位置，所述透镜保持构件的所述从动部与所述凸轮槽的形成于所述凸轮部的内表面的所述一部分接合。

5.一种摄像设备，其设置有权利要求1所述的镜筒。

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