CN102466843A - 透镜镜筒和图像拾取装置 - Google Patents

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Abstract

一种透镜镜筒包括：第一筒体；第二筒体，其构造为相对于第一筒体绕着光轴旋转并且在光轴方向上移动透镜保持框架；布置于第二筒体外部的力单元；布置于第二筒体外面且构造为接触力单元的力中继元件；第一辊，其固定至力中继元件并且构造为接触第二筒体的第一表面，并将力传递至第二筒体的第一表面，所述力由力单元施加并且由力中继元件中继；以及第二辊，其固定至第一筒体，并且构造为接触第二筒体内部的第二表面，并限制第二筒体在光轴方向由于所述力引起的运动。以及一种包括这种透镜镜筒的图像拾取装置。

Description

透镜镜筒和图像拾取装置
技术领域
本发明涉及透镜镜筒和图像拾取装置。
背景技术
安装于图像拾取装置(比如单透镜反射照相机)上的透镜镜筒包括构造成在光轴方向上移动保持透镜的透镜保持框架的机构。例如，日本专利申请公开No.(JP)2009-251265经由滚珠将第一保持件布置在构造成在光轴方向上移动透镜保持框架的凸轮筒体的一端处，将力单元、环、滚珠、以及第二保持件布置在凸轮筒体的另一端处。凸轮筒体、力单元和环可相对于第一保持件旋转。
然而，根据JP 2009-251265，力单元和中继由力单元施加的力的环与凸轮筒体一起旋转，当在光轴方向上驱动透镜保持框架时，施加大的驱动负载(惯性力矩)。结果，在驱动力恒定时，加速或减速都需要很长时间并且需要长的驱动时间。替代地，在驱动时间恒定时，需要更大的能耗。
发明内容
于是，本发明提供了一种透镜镜筒和图像拾取装置，其能在较小的负载下驱动透镜。
根据本发明的透镜镜筒包括：第一筒体；第二筒体，其构造为相对于第一筒体绕着光轴旋转并且通过旋转在光轴方向上移动透镜保持框架，透镜保持框架构造为保持透镜；布置于第二筒体外部的力单元；布置于第二筒体外面且构造为接触力单元的力中继元件；第一辊，其固定至力中继元件并且构造为接触第二筒体的第一表面，并将力传递至第二筒体的第一表面，所述力由力单元施加并且由力中继元件中继；以及第二辊，其固定至第一筒体，并且构造为接触第二筒体内部的第二表面，并限制第二筒体在光轴方向由于所述力引起的运动。
本发明的其他特点从以下参照附图对示例性实施例的描述中将变得明显。
附图说明
图1A至1C是每个都示出根据本实施例的透镜镜筒的主要结构的框图。
图2是根据第一实施例的图像拾取装置的剖视图。
图3是根据第一实施例的图2中示出的透镜镜筒的局部透视图。
图4是根据第一实施例的图2中示出的透镜镜筒的局部剖视图。
图5是根据第二实施例的图3中示出的透镜镜筒的变型的局部透视图。
图6是根据第二实施例的图4中示出的透镜镜筒的变型的局部透视图。
图7是根据第三实施例的图4中示出的透镜镜筒的另一变型的局部透视图。
具体实施方式
图1A至1C是根据本实施例的透镜镜筒的不同的主要结构的框图。
图1A中示出的透镜镜筒包括第一筒体202A、第二筒体204A、第一辊206A、第二辊208、力单元210以及力中继元件212A。
第二筒体204A(比如凸轮筒体)、第二辊208、第一辊206A、力单元210以及力中继元件212A设置于第一筒体202A(比如导向筒体)中。
第二筒体204A与构造成保持透镜的透镜保持框架(未示出)相接合，并且在固定的位置处如箭头所示相对于第一筒体202A旋转，并且能通过旋转在光轴方向上移动透镜保持框架。
第二辊208设置于第二筒体204A内，并且第一辊206A、力单元210以及力中继元件212A布置于第二筒体204A外面。常规地，旋转体包括第二筒体、力单元和力中继元件，并且在透镜被驱动时引起较大的负载(惯性力矩)。另一方面，在透镜保持框架(第二筒体204A)被驱动时本实施例的透镜镜筒通过将力单元和力中继元件布置于旋转体外面降低负载。
第一辊206A和第二辊208接触第二筒体204A。第二筒体204A的被第一辊206A接触的表面205a是第二筒体204A的外表面，并且第二筒体204A的被第二辊208接触的表面205b是第二筒体204A的内表面。
外表面205a和内表面205b是第二筒体204A的同一部分的前、后表面。前、后表面可垂直于光轴方向，或前、后表面中的一个可以是圆锥表面。在其形成为圆锥表面时，下面的偏压作用不仅能扩展至光轴方向，而且还能扩展至第二筒体的直径方向。第一辊206A施加于外表面205a上的滚动负载和第二辊208施加于内表面205b上的滚动负载取决于滚动摩擦并且因而很小。
第一辊206A和第二辊208包括例如滚珠轴承或滚珠座圈，其旋转轴线垂直于透镜镜筒的光轴。
第一辊206A固定到力中继元件212A上，并且第二辊208固定到第一筒体202A上。力单元210的一端接触第一筒体202A的侧壁203，并且其另一端接触构造成中继由力单元210施加的力的力中继元件212A。由力单元210施加的力经由第一辊206A传递至第二筒体204A。第二辊208限制第二筒体204A由于这个力而在光轴方向上的运动。与现有技术不同，本实施例无需构造成保持第一辊的保持件，并且能减小透镜镜筒的尺寸。
图1B中示出的透镜镜筒包括第一筒体202B、第二筒体204B、第一辊206B、第二辊208、力单元210以及力中继元件212B。图1B中示出的透镜镜筒与图1A中示出的透镜镜筒的不同之处在于第一辊206B定位于第二筒体204B内部。
换言之，第一辊206B和第二辊208定位于第二筒体204B内部，并且力单元210和力中继元件212B设置于第二筒体204B外面。第一辊206B和第二辊208接触第二筒体204B。第二筒体204B的被第二辊208接触的表面205b和第二筒体204B的被第一辊206B接触的表面205c是侧壁的彼此相对的不同内表面。当然，如上所述，这些内表面可垂直于光轴方向，或者其中一个内表面可以是圆锥表面。
虽然第一辊206B固定到力中继元件212B上，力中继元件212B的形状和布置不同于力中继元件212A，原因是第一辊206B布置于第二筒体204B内部。第一筒体202B可具有与第一筒体202A相同的形状或者具有与第一筒体202A不同的形状和尺寸。
图1C中示出的透镜镜筒与图1B中示出的透镜镜筒的不同之处在于第二筒体204C形成为较短并且第二辊208和第一辊206C在相位方向上交错布置以使得它们在光轴方向上至少部分地彼此重叠。
换言之，第一辊206C和第二辊208设置于第二筒体204C内部但是它们至少部分地彼此重叠。在此情况下，第二辊208和第一辊206C可在圆周方向上交错布置。
类似于第一辊206B，第一辊206C固定到力中继元件212C上。然而，第一辊206C在第二筒体204C中的位置与第一辊206B在第二筒体204B中的位置不同，并且因而力中继元件212C的形状和布置可与力中继元件212B的形状和布置不同。第一筒体202C可制成为比第一筒体202B更小，原因是第二筒体204C被制成为更小。
第一实施例
图2是当根据第一实施例的透镜镜筒(可更换透镜)应用于可更换透镜型数码单透镜反射照相机(图像拾取装置)时主要部件的剖视图。
图2将Z方向设置为透镜光轴AXL(“图像拾取光轴”或下文中简称为“光轴”)的方向，并且在与图像拾取元件6的图像拾取表面平行且正交于透镜光轴AXL的两个方向中，将X方向设置为横向并且将Y方向设置为纵向。
参考数字1标识照相机本体(下文中简称为“照相机”)。参考数字2标识可更换地附接至照相机1的可更换透镜。现在将描述照相机1的结构。在图2中示出的状态下，主反射镜3布置于源自可更换透镜2的光通量的光路上，并且构造成将部分光通量朝着取景器光学系统7，8反射并且透射剩余的光通量。
子反射镜4布置于主反射镜3的后面(图像侧)，并且将已经透过主反射镜3的光通量反射至对焦检测单元5。主反射镜3和子反射镜4由驱动器(未示出)一体地插入光路中和从光路撤出。对焦检测单元5使用已知的相差检测方法提供对焦检测(或检测可更换透镜2的对焦状态)。
参考数字6标识图像拾取元件，比如CCD传感器或CMOS传感器，并且物体图像借助于来自可更换透镜2的光通量形成于图像拾取元件6的光接收表面(图像拾取表面)上。图像拾取元件6对所形成物体图像执行光电转换，并且输出图像拾取信号。参考数字9标识显示面板，并且用来显示多种图像拾取信息以及来自已经从图像拾取元件6接收信号的信号处理器(未示出)的图像输出。
可更换透镜2按照从物体侧到图像侧的顺序包括第一透镜单元101、第二透镜单元102、第三透镜单元103、第四透镜单元104、第五透镜单元105、第六透镜单元106、以及光阑单元107。第一透镜单元101至光阑单元107形成图像拾取光学系统的一部分。可更换透镜2能通过相对地移动导向筒体24和凸轮筒体25而在光轴方向上移动对焦(或变焦)透镜，这将在后面描述。
第二透镜单元102包括可借助于由对焦透镜单元108施加的驱动力而在光轴方向上移动的对焦透镜，用于自动对焦。第四透镜单元104可借助于由图像稳定单元(未示出)施加的驱动力而在垂直于光轴的方向上移动。第六透镜单元106能在Y方向上撤出和插入，并且能用偏光滤光镜等替换，如果需要的话。光阑单元107布置于第三透镜单元103的物体侧上，并且构造成调节前往照相机1的光通量的光量。本实施例的可更换透镜2是具有单焦距的图像拾取透镜，但是也可以是具有变焦功能的变焦透镜。
在可更换透镜2中，参考数字21标识可更换地固定到照相机1的支架38上的外环。参考数字22标识固定到外环21上的固定筒体。参考数字23标识固定到固定筒体22上的中间筒体。
参考数字24是固定到对焦单元108上的导向筒体(第一筒体)，并且包括导向槽24a、用于第二辊28的附接段24b、与力单元29接触的接触段24c。导向槽24a引导第二组透镜单元(透镜保持框架)32的正直运动，用于自动对焦。
参考数字25标识凸轮筒体(第二筒体)，并且包括凸轮槽25a、与对焦单元108的输出部分相接合的槽(未示出)、构造成接触第一辊27的第一表面25b、以及构造成接触第二辊28的第二表面25c。凸轮筒体25布置于导向筒体24的外周侧上，并且在前后端处与导向筒体径向接合。
参考数字26标识凸轮从动件，并且包括与导向筒体24的导向槽24a相接合的第一接合元件26a、与凸轮筒体25的凸轮槽25a相接合的第二接合元件26b、以及第二组镜筒32固定到其上的轴元件26c。当对焦单元108被驱动时，作为对焦单元108的输出部分的键段(未示出)绕着光轴旋转，并且该旋转经由键段和凸轮筒体25的槽传递至凸轮筒体25。在凸轮筒体25旋转时，第二组镜筒32经由凸轮从动件26依照导向槽24a和凸轮槽25a在光轴方向上移动。
可更换透镜2包括与导向槽24a和凸轮槽25a相接合并且相位与凸轮从动件26不同的施力凸轮从动件(未示出)。施力凸轮从动件包括与导向筒体24的导向槽24a相接合的第一接合元件、与凸轮筒体25的凸轮槽25a相接合的第二接合元件、以及附接至力块的轴元件。
力单元(未示出)布置于力块和第二组镜筒32之间，并且将排斥力施加至凸轮从动件26和施力凸轮从动件。从而，凸轮从动件26被偏压抵靠导向槽24a和凸轮槽25a之一的表面。这里使用的“偏压”意思是将部件之间的间隙挪开(比如在光轴方向上或直径方向上)。
参考数字27标识第一辊，并包括接触段，该接触段构造成接触凸轮筒体25的第一表面25b并且经由第二间隔件42借助于第二轴元件44和紧固方法等固定到力中继元件30的附接段30a上。
参考数字28标识第二辊，并且包括接触段28a，接触段28a构造成接触凸轮筒体25的第二表面25c并且经由第一间隔件41借助于第一轴元件43和紧固方法等固定到导向筒体24的附接段24b上。
参考数字29标识布置于导向筒体24的接触段24c和力中继元件30的接触段30b之间的力单元，并且在光轴方向(-Z方向)上使力中继元件30受力。
参考数字30标识力中继元件，并且包括构造成与附接至第一辊27的第二轴元件44相接触的接触段30a、以及构造成接触力单元29的接触元件30b。
参考数字32标识用于对焦的第二组镜筒，是第二透镜单元102的部件，并且包括用来固定凸轮从动件26的底座32a。
参考数字45标识对焦环，并且包括与固定到对焦单元108上的辊46相接合的圆周槽45a。对焦环45构造成限制辊46在光轴方向上的运动，并且可旋转地保持辊46。对焦环45还包括用于被构造成将对焦环45的旋转传递至对焦单元108的轴元件(未示出)的附接段(未示出)。
对焦单元108包括驱动源(未示出)、键段(未示出)、与附接至对焦环45的轴元件相接合的轴元件(未示出)、以及安装有构造成检测角速度的检测器的附接单元(未示出)。
当照相机1的释放按钮(未示出)在如此构造的透镜镜筒中被压下时，执行自动对焦和自动曝光，并且随后是图像拾取元件的曝光和所获得图像的记录。
图3和4是可更换透镜2围绕导向筒体24和凸轮筒体25的主要部件的透视图和剖视图。该图示对应于图1A的结构。
凸轮筒体25包括在圆周方向上具有预定宽度的凸轮槽25a，并且凸轮槽25a构造成在凸轮槽25a绕着光轴旋转时在光轴方向上移动第二组镜筒32。凸轮筒体25的端面是第一表面25b，并且凸轮筒体25的内表面是第二表面25c。本实施例在三个部位均提供第一辊27和第二辊28并且使得它们每个作为可绕着与光轴垂直的轴旋转的轴承。
虽然本实施例的力单元29是波形垫圈、但也可使用板簧或卷簧。构造成在将导向筒体24与力中继元件30分离和将它们带向彼此的这两个方向上施力的力单元也能提供偏压作用。
凸轮筒体25具有用于组装的开口25d，并且第二辊28、第一间隔件41以及第一轴元件43通过开口25d组装。开口25d可设置于第二辊28的移动范围外以及凸轮槽25a外侧的相位处。这是因为，当槽由于开口25d的工作而产生局部变形时，变形影响第二组镜筒32的定位精度。
力中继元件30被保持成使得其相对于导向筒体24仅能在光轴方向上移动。当力中继元件30在-Z方向上被施力元件29压下时，附接至力中继元件30的第一辊27接触凸轮筒体25的第一表面25b并在-Z方向上压下凸轮筒体25。当凸轮筒体25在-Z方向上受力时，其在该方向上移动，但是接着凸轮筒体25在光轴方向上的运动受到限制，原因是固定到导向筒体24上的第二辊28接触凸轮筒体25的第二表面25c。结果，凸轮筒体25在-Z方向上被偏压抵靠导向筒体24。
由于凸轮筒体25一直被偏压抵靠导向筒体24，透镜保持框架能被高度精确地保持和移动。另外，当凸轮筒体25绕着光轴旋转时，力中继元件30、力单元29、第二辊28和第一辊27不绕着光轴旋转，并且因而能使得惯性力矩(驱动负载)较小。因此，在驱动力恒定时，使透镜加速或减速所需的时间能缩短并且驱动时间能缩短。
虽然本实施例使用了三个第一辊27和三个第二辊28用于偏压，但是本发明不限于这种结构。不过，三组对于偏压是有效的。
虽然本实施例将第一辊27和第二辊28中的每个作为轴承使用，但是也可以沿相位方向布置滚珠并且由保持件保持所述滚珠。不过，前述轴承能改进组装操作并降低驱动噪音。
第二实施例
图5和6是根据第二实施例的透镜镜筒的主要部件的透视图和剖视图。本实施例修改了第一实施例的可更换透镜2的导向筒体24和力中继元件30的形状。第二实施例对应于图1C。本实施例提供了被第一辊27接触的第一表面25b，其是与凸轮筒体25的槽的第二表面25c相对的表面，并且本实施例在相位方向上交错地布置第一辊27和第二辊28以使得它们在光轴方向上彼此重叠。
力中继元件30在第二轴元件44的附接段之间的相位处具有各第一轴元件43插入其中的孔30c，并且在孔30c与第一轴元件43相接合时，绕着光轴的旋转受到限制。另外，类似于第一实施例，凸轮筒体25具有开口25d，第一辊27、第二辊28、第一间隔件41、第二间隔件42、第一轴元件43和第二轴元件44通过开口25d组装进来。
本实施例通过将第一辊27布置于第二辊28之间的相位处而在凸轮筒体25的与导向槽相对的表面上具有偏压结构，并且能在光轴方向上实现小型化。另外，由于在维持空间时能确保较大的透镜驱动量，就能减小最小图像拾取距离。
第三实施例
图7是第三实施例的透镜镜筒的剖视图。第三实施例通过将凸轮筒体25的构造成被第一辊27接触的第一表面25b变为向垂直于光轴的表面倾斜的圆锥表面修改了第一实施例的可更换透镜2的凸轮筒体25的形状。从而，能限制凸轮筒体25和导向筒体24之间在直径方向上的位置波动，并且透镜保持框架能被高度精确地驱动。而且，能消除由于凸轮筒体25和导向筒体24之间在直径方向上的滑动所引起的摩擦并且能缩短驱动时间。
虽然本发明已经参照示例性实施例进行了描述，但是将理解到，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将遵循最宽泛的解释以涵盖所有这些变型以及等同结构和功能。

Claims (11)

1.一种透镜镜筒，包括：
第一筒体；以及
第二筒体，其被构造成相对于第一筒体绕着光轴旋转并且通过旋转在光轴方向上移动透镜保持框架，所述透镜保持框架被构造成保持透镜；
其特征在于，所述透镜镜筒还包括：
布置于第二筒体外部的力单元；
布置于第二筒体外部且被构造成接触力单元的力中继元件；
第一辊，其固定至力中继元件并且被构造成接触第二筒体的第一表面，并将力传递至第二筒体的第一表面，所述力由力单元施加并且由力中继元件中继；以及
第二辊，其固定至第一筒体，并且被构造成接触第二筒体内部的第二表面，并限制第二筒体在光轴方向由于所述力引起的运动。
2.根据权利要求1的透镜镜筒，其中第一表面是第二筒体的外表面。
3.根据权利要求2的透镜镜筒，其中第二筒体包括槽，该槽包括被构造成接触第二辊的所述第二表面，并且所述第一表面在光轴方向上与所述第二表面相对。
4.根据权利要求1的透镜镜筒，其中所述第一表面是第二筒体的内表面。
5.根据权利要求4的透镜镜筒，其中第二筒体包括槽，该槽包括被构造成接触第一辊的所述第一表面和被构造成接触第二辊的所述第二表面，并且所述第一表面在光轴方向上与所述第二表面相对。
6.根据权利要求5的透镜镜筒，其中第一辊和第二辊在第二辊的圆周方向上交错布置，并且在光轴方向上彼此部分地重叠。
7.根据权利要求1的透镜镜筒，其中第一辊和第二辊之一具有相对于光轴方向倾斜的圆锥表面。
8.根据权利要求1的透镜镜筒，其中力单元是波形垫圈。
9.根据权利要求1的透镜镜筒，其中第一辊和第二辊均是滚珠轴承。
10.根据权利要求1的透镜镜筒，其中第一筒体和第二筒体之一包括与设置于所述透镜保持框架的凸轮从动件相接合的凸轮槽，并且第一筒体和第二筒体中的另一个包括与所述凸轮从动件相接合的导向槽。
11.一种图像拾取装置，包括根据权利要求1至10中的任何一个的透镜镜筒。
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