CN102375202A - 镜筒 - Google Patents

Abstract

一种镜筒，能够在受到例如跌落等的冲击时将力矩载荷分布成不集中在用于使筒构件直进移动的特定直进键和槽上，从而抑制故障的发生。所述镜筒具有固定筒(8)和第三透镜组筒(3)。在相对于固定筒(8)沿光轴方向移动的第三透镜组筒(3)的移动区域中，第一直进槽(8c)和第一直进键(3c)的组以及第二直进槽(8d)和第二直进键(3d)的组中的每一组都具有能够相互接合的区域和能够相互脱离接合的区域，并且槽(8e)和突出部(3e)的组不具有能够相互接合的区域。

Description

镜筒

技术领域

本发明涉及一种安装在诸如摄像机(camera)等摄像设备的镜筒(lens barrel)，更具体地，本发明涉及包括在摄像设备的光轴方向上直进地进退的筒构件的镜筒。

背景技术

一些用于摄像设备的镜筒可以包括变焦机构，并且该变焦机构包括直进机构，该直进机构被构造成使镜筒沿摄像设备的光轴方向从镜筒容纳在摄像设备的主体中的缩回位置移动到拍摄位置而不转动镜筒。

传统地，在镜筒中使用的直进机构可以包括通过形成于直进筒的直进键与形成于固定筒的直进槽之间的相互作用而在光轴方向上相对于固定筒直进地引导直进筒的类型。在这种直进机构中，如果直进槽在从缩回区域到拍摄区域的整个区域内形成于固定筒，则直进槽与形成于固定筒的凸轮槽和/或贯通槽交叉，从而不利地使得直进筒不能够被直进地引导。

因此，在这种直进机构中，固定筒具有相应地形成在拍摄区域和缩回区域中的第一直进槽和第二直进槽，另外，直进筒具有相应地形成在拍摄区域和缩回区域中的第一直进键和第二直进键；因此，改变直进键与直进槽的接合使得直进筒能够在光轴方向上被直进地引导。另外，根据该直进机构，形成于直进筒的第一直进键在拍摄区域中与形成于固定筒的第一直进槽接合，而在缩回区域中以少量的间隙与第一直进槽脱离接合；形成于直进筒的第二直进键在缩回区域中与形成于固定筒的第二直进槽接合，而在拍摄区域中以少量的间隙与第二直进槽脱离接合(例如参见日本特开(Kokai)2010-048967号公报)。

然而，在直进机构的上述结构中，形成于固定筒的凸轮槽和/或贯通槽限制了直进键的形状，从而使得难以确保直进键的刚性。

另外，如果直进筒在受到例如跌落等的冲击时受到力矩，则该冲击产生的力矩被施加到彼此接合的第一直进键和第二直进槽。另外，如果冲击产生的力矩大到以致固定筒变形，则彼此脱离接合的第二直进键和第二直进槽也受到力矩。

如果第二直进键位于第二直进槽的与凸轮槽和/或贯通槽交叉的部分，则由于冲击而受到较大力矩的直进筒仅仅使第一直进键和第一直进槽受到力矩，从而导致转动力集中在第一直进键，如果没有为直进键提供确保的刚性，这可能导致故障。

发明内容

本发明提供一种镜筒，其能够在受到例如跌落等的冲击时将力矩载荷分布成不集中在用于使筒构件直进移动的特定的直进键和槽，从而抑制故障的发生。

在本发明的一个方面，提出了一种镜筒，其包括：直进引导构件，其具有都沿所述镜筒的光轴方向延伸的第一直进槽、第二直进槽以及槽；具有凸轮槽的凸轮筒，所述凸轮筒在旋转的同时沿所述光轴方向移动；以及其内具有透镜的直进移动单元，所述直进移动单元能够相对于所述直进引导构件在所述光轴方向上移动，并且所述直进移动单元具有与所述凸轮槽接合的凸轮销、与所述第一直进槽接合的第一直进键、与所述第二直进槽接合的第二直进键以及与所述槽接合的突出部，其中，在所述直进移动单元相对于所述直进引导构件在所述光轴方向上移动的移动区域中，所述第一直进槽和所述第一直进键的组以及所述第二直进槽和所述第二直进键的组中的每一组都具有能够相互接合的区域和能够相互脱离接合的区域，并且所述槽和所述突出部的组不具有能够相互接合的区域。

根据本发明，能够在受到例如跌落等的冲击时将力矩分布成不集中在用于使筒构件直进移动的特定的直进键和槽，从而抑制故障的发生。

本发明的进一步的特征和优点将从下面参照附图对示例性实施方式的详细描述中变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的镜筒的纵向截面图，其示出了镜筒处于拍摄状态的情况；

图2是图1的镜筒的分解立体图；

图3A是图1的镜筒中的第一透镜组筒、第三透镜组筒和凸轮筒的组件的立体图；以及图3B是图3A中的凸轮筒的主要部分的放大视图；

图4是图1的镜筒中的第三透镜组筒和固定筒的组件的立体图；

图5A是图1的镜筒中的凸轮筒的展开图；以及图5B是图1的镜筒中的固定筒的展开图；以及

图6A是图1的镜筒中的固定筒的后视图；以及图6B是图6A的固定筒的主要部分的放大视图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明。

图1是根据本发明的实施方式的镜筒的纵向截面图，其示出了镜筒处于拍摄状态的情况。图2是图1的镜筒的分解立体图。

现在，将参照图1和图2描述根据本发明的实施方式的镜筒的主要部分。

在图1中，根据本发明的实施方式的镜筒包括四透镜组光学系统，该光学系统包括第一透镜组L1、第二透镜组L2、第三透镜组L3和第四透镜组L4。

第一透镜组L1由第一透镜组筒1保持，第一透镜组筒1在其内周面具有六个凸轮销1a。凸轮销1a与形成在凸轮筒6的外周面的凸轮槽6a相应地接合。另外，第一透镜组筒1具有位于其内周面的三个位置处的直进槽(未示出)。直进槽与形成在直进筒7的外周面的直进键7a相应地接合。

第二透镜组L2由第二透镜组筒2保持。第二透镜组筒2在其外周面具有三个凸轮销2a。凸轮销2a与形成在凸轮筒6的内周面的凸轮槽6b相应地接合。另外，第二透镜组筒2具有分别形成在与凸轮销2a的位置对应的位置处的直进键2b。直进键2b与形成于直进筒7的直进槽7b相应地接合。

第三透镜组L3由第三透镜组筒3(直进移动单元)保持。第三透镜组L 3仅需包括在第三透镜组筒3中，因此可以由包括在第三透镜组筒3中的其它构件保持而不由第三透镜组筒3直接保持。第三透镜组筒3在其外周面具有三个凸轮销3a。三个凸轮销3a与形成在凸轮筒6的内周面的凸轮槽6c相应地接合。另外，第三透镜组筒3具有分别形成在与凸轮销3a的位置对应的位置处的直进键3b。直进键3b与形成于直进筒7的直进槽7c相应地接合。另外，如图4所示，第三透镜组筒3具有位于其外周面的后端处的三个直进键3c、三个直进键3d和三个突出部3e。

直进键3c和3d与形成在固定筒8的内周面的三个直进槽8c和三个直进槽8d相应地接合。

突出部3e分别以少量间隙面对形成在固定筒8的内周面的三个槽8e。

固定筒8具有三组的直进槽8c、直进槽8d和槽8e。

类似地，第三透镜组筒3在其外周面的后端处具有三组的直进键3c、直进键3d和突出部3e。相应的直进键3c和直进槽8c的组等距(120°)地布置。对于相应的直进键3d和直进槽8d的组以及相应的突出部3e和槽8e的组，情况也分别如此。彼此相邻的直进键3c和直进键3d以60°的角度布置。

在本说明书中，“一组直进槽8c”意指“一个或多个直进槽8c”。对于“一组直进槽8d”和“一组槽8e”，情况也分别如此。

另外，在本说明书中，“一组直进键3c”意指“一个或多个直进键3c”。对于“一组直进键3d”和“一组突出部3e”，情况也分别如此。

另外，光圈快门装置5经由螺钉(未示出)紧固于第三透镜组筒3。

凸轮筒6具有形成在其内周面的槽6d，并且槽6d与形成在直进筒7的外周面的三个突出部7d相应地接合，从而使凸轮筒6可旋转地由直进筒7支撑，从而与直进筒7一体地移动。布置在凸轮筒6的外周面的三个凸轮销6e与形成在固定筒8的内周面的凸轮槽8a接合。布置在凸轮筒6的外周面的三个驱动销6f在贯穿布置于固定筒8的槽8b的状态下与形成于驱动筒9的内周面的直进槽9a接合。

直进筒7以不可旋转的方式支撑第一透镜组筒1和第二透镜组筒2。另外，第三透镜组筒3以使得直进筒7不能够转动的方式支撑直进筒7。

形成在驱动筒9的外周面的齿轮9b联接于包括DC马达和多个齿轮部的驱动装置10。驱动装置10使驱动筒9旋转，从而使得驱动销6f能够沿着驱动筒9的直进槽9a被引导，并使得凸轮销6e能够沿着固定筒8的凸轮槽8a被引导，这导致凸轮筒6在光轴方向上移动而不旋转。

凸轮销1a沿着凸轮筒6的凸轮槽6a被引导，并且直进筒7的直进键7a沿着直进槽1b被引导，这导致第一透镜组筒1在光轴方向上移动而不旋转。

凸轮销2a沿着凸轮筒6的凸轮槽6b被引导，并且直进键2b沿着直进筒7的直进槽7b被引导，这导致第二透镜组筒2在光轴方向上移动而不旋转。

凸轮销3a沿着凸轮筒6的凸轮槽6c被引导，并且直进键3c和3d分别沿着固定筒8的直进槽8c和8d被引导，这导致第三透镜组筒3在光轴方向上移动而不旋转。

固定筒8具有交叉部，在该交叉部处，形成在固定筒8的内周面的凸轮槽8a和贯通槽8b与直进槽8d交叉。因此，第三透镜组筒3的直进键3c和3d以如下方式在光轴方向上直进移动：使键与槽的接合在槽彼此交叉的相应交叉部处在直进键3c和3d与相应的直进槽8c和8d之间进行切换。

第三透镜组筒3的直进键3c在拍摄区域8Z1中与固定筒8的直进槽8c接合，但是在缩回区域8S1中具有少量间隙地与直进槽8c不接合。另外，第三透镜组筒3的直进键3d在缩回区域8S2中与固定筒8的直进槽8d接合，但是在拍摄区域8Z2中具有少量间隙地与直进槽8d不接合。

第三透镜组筒3的直进键3c和3d分别等角度间隔(120°)地形成，这使得第三透镜组筒3能够稳定地直进移动，并且使得固定筒8的凸轮槽8a和贯通槽8b能够分别等角度间隔(120°)地形成。

另外，直进键3c和3d分别以60°角形成，并且固定筒8的直进槽8c和8d也分别以60°角形成，这使得能够无需底部切口(undercut)地利用六个内部滑动件(图6A中的内部滑动件D8)形成期望的直进槽8c和8d。

第四透镜组L4由具有定位部4a和中心架部(steady restportion)4b的第四透镜组保持架4保持，定位部4a和中心架部4b与布置于图像传感器基板11的引导杆13a和13b接合，从而能够在光轴方向上移动地被引导。

另外，第四透镜组保持架4包括螺母(未示出)，该螺母可与布置于STM马达15的输出轴的进给螺杆轴螺纹连接。当驱动STM马达15以使进给螺杆轴旋转时，与进给螺杆轴螺纹连接的螺母受到进给操作，从而使定位部4a和中心架部4b沿着引导杆13a和13b被引导，这使得第四透镜组保持架4能够在光轴方向上直进移动而不旋转。

在该镜筒中，图像传感器16和光学滤波器17保持在经由螺钉紧固于固定筒8和盖筒12的图像传感器基板11。

现在，将参照图3A至6B对如上所述地构建的镜筒在镜筒受到例如跌落等的冲击时的行为进行描述。

这里，将分别描述第一透镜组筒1的凸轮销1a位于凸轮槽6a的拍摄区域中的三个代表位置的三种情况。

(情况1)第一透镜组筒1的凸轮销1a位于凸轮筒6的凸轮槽6a中的拍摄区域中的位置P1c的情况(图5A)。

在该情况1中，当第一透镜组筒1在镜筒受到例如跌落等的冲击时受到沿光轴方向的外力F时(图3A)，凸轮筒6受到反作用力F。这里，在凸轮槽急剧倾斜的位置P1c处，反作用力F被分成沿与凸轮槽相切的方向的反作用力Fc(图3B)，这使得凸轮筒6能够通过反作用力Fc的分力Fh受到转动力矩M1，从而在R1方向上旋转(在镜筒的前视图中沿逆时针旋转)。

同时，与凸轮筒6凸轮接合的第一透镜组筒1通过转动力矩M1的反作用力受到转动力矩M2，从而在R2方向上旋转(在镜筒的前视图中沿顺时针旋转)。图5A中所示的箭头R1和R2指示第一透镜组筒1的旋转方向，而图5B中所示的箭头R1和R2指示第三透镜组筒3的旋转方向。

当第一透镜组筒1如上所述地旋转时，与第一透镜组筒1直进接合的直进筒7和与直进筒7直进接合的第三透镜组筒3在旋转方向R2上旋转，这最终使得固定筒8的与第三透镜组筒3的直进键3c接合的直进槽8c能够由于转动力矩M2而受到力矩。

在该情况1中，第三透镜组筒3的直进键3c和3d以及突出部3e分别位于直进槽8c、8d和槽8e中的位置P1f(图5B)。在受到大的冲击的镜筒使固定筒8由于直进键3c和直进槽8c受到的力矩被不利地变形的情况下，彼此不接合的直进键3d和直进槽8d也由于冲击而受到力矩。

另外，第三透镜组筒3在其外周面具有三个突出部3e，这些突出部3e以少量间隙面对形成在固定筒8的内周面的槽8e。因此，在受到上述大的冲击后，突出部3e和槽8e也受到力矩。

(情况2)第一透镜组筒1的凸轮销1a位于凸轮筒6的凸轮槽6a中的拍摄区域中的位置P2c的情况(图5A)。

在该情况2中，当第一透镜组筒1在镜筒受到例如跌落等的冲击时受到沿光轴方向的外力F时(图3)，第三透镜组筒3受到转动力矩F。这里，在凸轮槽具有与情况1中的倾斜等同的倾斜的位置P2c处，第三透镜组筒3受到与情况1中的转动力矩等同的力矩，这使得第三透镜组筒3等能够在旋转方向R2上旋转(图3A)。

在情况2中，第三透镜组筒3的直进键3c和3d以及突出部3e分别位于直进槽8c、8d和槽8e中的位置P2f(图5B)。在位置P2f处，固定筒8的直进槽8d与凸轮槽8a交叉。因此，在受到上述大的冲击之后，第三透镜组筒3的直进键3d关于第三透镜组筒3的旋转方向R2不被固定筒8的直进槽8d锁定，因为直进键3d位于槽彼此交叉所在的交叉部处。

因此，镜筒构造成使得第三透镜组筒3的突出部3e在直进槽8d和凸轮槽8a彼此交叉所在的交叉部处关于第三透镜组筒3的旋转方向R2被固定筒8的槽8e锁定，这防止了由于冲击产生的力矩集中在第三透镜组筒3的直进键3c和固定筒8的直进槽8c。

另外，构造成在受到沿旋转方向R2的力矩后锁定突出部3e的槽8e的壁面8e1形成为与旋转方向R2正交(图6B)，从而使得难以将突出部3e与槽8e彼此解锁，这使得力矩能够被有效地接收。

在镜筒中，槽8e形成在形成直进槽8c的内部滑动件D8中(图6A)。每个槽8e的壁面8e1形成为与旋转方向R2正交，因此，每个槽8e沿旋转方向R1与相应的直进槽8c隔开(图6B)。

(情况3)第一透镜组筒1的凸轮销1a位于凸轮筒6的凸轮槽6a中的拍摄区域中的位置P3c的情况(图5A)。

在情况3中，当第一透镜组筒1在镜筒受到例如跌落等的冲击时受到沿光轴方向的外力F时(图3A)，第三透镜组筒3受到转动力矩F。这里，在凸轮槽沿与情况1中的倾斜方向相反的方向倾斜的位置P3c，第三透镜组筒3受到沿与情况1中的转动力矩的方向相反的方向的转动力矩，这使得第三透镜组筒3能够在旋转方向R1上旋转。

在情况3中，第三透镜组筒3的直进键3c和3d以及突出部3e分别位于直进槽8c、8d和槽8e中的位置P3f(图5B)处。在位置P3f处，固定筒8的直进槽8d与贯通槽8b交叉。因此，在受到上述大的冲击之后，第三透镜组筒3的直进键3d关于第三透镜组筒3的旋转方向R1不被固定筒8的直进槽8d锁定。

因此，镜筒构造成使得第三透镜组筒3的突出部3e在直进槽8d和贯通槽8b彼此交叉所在的交叉部处关于第三透镜组筒3的旋转方向被固定筒8的槽8e锁定。

这防止了由于冲击产生的力矩集中在第三透镜组筒3的直进键3c和固定筒8的直进槽8c。

另外，镜筒构造成使得当第三透镜组筒3受到沿旋转方向R1的力矩时，第三透镜组筒3的突出部3e被槽8e的壁面8e2锁定(图6B)。因此，槽8e的壁面8e2构造成略小于与旋转方向R1正交，从而使得当突出部3e抵靠槽8e时，突出部3e难以与槽8e解锁，从而接收力矩。

在镜筒中，槽8e利用内部滑动件D 8形成。每个槽8e的壁面8e2以略小于与R1方向正交(以减少底部切口)的方式配置在相应的直进槽8c的附近。

本发明的实施方式提供了一种镜筒，其包括：固定筒8，其具有均沿镜筒的光轴方向延伸的直进槽8c、直进槽8d和槽8e；具有凸轮槽6c的凸轮筒6，该凸轮筒6在旋转的同时沿光轴方向移动；以及其内具有透镜的第三透镜组筒3，该第三透镜组筒3能够相对于固定筒8在光轴方向上移动，并且具有与凸轮槽6c接合的凸轮销3a、与直进槽8c接合的直进键3c、与直进槽8d接合的直进键3d以及与槽8e接合的突出部3e。

该镜筒的特征在于，在第三透镜组筒3沿光轴方向相对于固定筒8的移动区域中，直进槽8c和直进键3c的组以及直进槽8d和直进键3d的组中的每一组都具有能够相互接合的区域和能够相互脱开接合的区域，并且槽8e和突出部3e的组不具有能够相互接合的区域。

利用这种配置，能够在受到例如跌落等的冲击时将力矩分布成不集中在用于使筒构件直进移动的特定的直进键和槽，从而抑制故障的发生。

尽管上面已经描述了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于该实施方式，并且在本发明的范围和精神内，多种变型和修改都是可能的。

例如，已经在包括四透镜组光学系统(包括透镜组L1、L2、L3和L4)的镜筒方面描述了本发明的上述实施方式，但是本发明不限于这种类型的镜筒，并且能够应用于包括三透镜组光学系统的镜筒。

尽管已经在受到例如跌落等的冲击时第三透镜组筒3的行为方面描述了本发明的上述实施方式，但是本发明不限于该示例，并且能够应用于其他的移动筒。

另外，尽管已经在第三透镜组筒3在缩回区域和拍摄区域之间切换其直进移动接合的情况方面描述了本发明的上述实施方式，但是本发明不限于该情况，并且能够应用于直进移动接合在缩回区域内切换的情况和直进移动接合在拍摄区域内切换的情况。

尽管已经参照示例性实施方式描述了本发明，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应当被给予最广义的诠释，从而涵盖所有的修改、等同结构和功能。

本申请要求2010年8月18日提交的日本专利申请No.2010-183293和2011年8月4日提交的日本专利申请No.2011-171031的权益，在此通过引用的方式将这两个日本专利申请的内容全部并入。

Claims (4)

1.一种镜筒，其包括：

直进引导构件，其具有都沿所述镜筒的光轴方向延伸的第一直进槽、第二直进槽以及槽；

具有凸轮槽的凸轮筒，所述凸轮筒在旋转的同时沿所述光轴方向移动；以及

其内具有透镜的直进移动单元，所述直进移动单元能够相对于所述直进引导构件在所述光轴方向上移动，并且所述直进移动单元具有与所述凸轮槽接合的凸轮销、与所述第一直进槽接合的第一直进键、与所述第二直进槽接合的第二直进键以及与所述槽接合的突出部，

其中，在所述直进移动单元相对于所述直进引导构件在所述光轴方向上移动的移动区域中，所述第一直进槽和所述第一直进键的组以及所述第二直进槽和所述第二直进键的组中的每一组都具有能够相互接合的区域和能够相互脱离接合的区域，并且所述槽和所述突出部的组不具有能够相互接合的区域。

2.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，由于施加于所述镜筒的外力而旋转的所述直进移动单元使所述突出部抵靠所述槽。

3.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述直进引导构件具有在交叉部处与所述第一直进槽交叉的凸轮槽，在所述交叉部处，所述第二直进键与所述第二直进槽接合。

4.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述直进引导构件包括在交叉部处与所述第二直进槽交叉的凸轮槽，在所述交叉部处，所述第一直进键与所述第一直进槽接合。

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