CN102967917B - 变焦镜筒和具有该变焦镜筒的摄像设备 - Google Patents

Abstract

变焦镜筒和具有该变焦镜筒的摄像设备。即使变焦镜筒具有图像抖动校正机构和光圈机构，该变焦镜筒也能够缩短镜筒的拍摄光学系统的透镜组之间的距离，由此能够减小镜筒的尺寸并且增大倍率，并且当振动、冲击等被施加至镜筒时，该变焦镜筒能够防止光圈机构的光圈叶片与透镜组之间产生碰撞。当图像抖动校正透镜的一部分侵入到光圈叶片的开口内时，透镜保持构件的被限制部和光圈的限制部限制透镜保持构件的沿垂直于光轴的方向的最大移动量，由此限制图像抖动校正透镜的沿垂直于光轴的方向的最大移动量。

Description

变焦镜筒和具有该变焦镜筒的摄像设备

技术领域

本发明涉及变焦镜筒和设置有该变焦镜筒的摄像设备（image pickup apparatus）。

背景技术

安装有变焦镜筒的诸如数字式相机等摄像设备一直被要求具有高的拍摄倍率和薄的厚度。这引起必须在减小镜筒（lensbarrel）的尺寸的同时增大拍摄透镜组的移动行程的问题。

但是，已广泛使用着具有如下镜筒的相机：该镜筒设置有用于使入射光的量改变以应对各种拍摄条件的虹彩光圈（irisdiaphragm）。在这样的相机中，拍摄透镜组的移动受到设置在镜筒中的虹彩光圈的限制。

在例如虹彩光圈布置在拍摄透镜组之间的情况中，这些透镜组不能朝向彼此相对移动得比虹彩光圈的厚度近。在拍摄透镜组中的一个拍摄透镜组包括能够沿垂直于光轴的方向移动的图像抖动校正透镜的另一情况中，必须考虑图像抖动校正透镜的最大移动量来布置拍摄透镜组。

传统地，已提出一种具有如下镜筒的摄像设备：在所述镜筒中，光圈设置在透镜（透镜组）的被摄体侧透镜表面的一部分上（见日本特开2004-053633号公报）。

然而，所提出的摄像设备的光圈具有直径固定的开口，因此，如果确定出广角端和远摄端中的一方的设计上的目标F数（target F number），则广角端和远摄端中的另一方的F数由焦距确定。因此，如果做出增大广角端的光圈开口直径的尝试，那么远摄端的光圈开口直径也增大。为了避免这种情况，必须增加透镜的数量，从而无法减小镜筒的尺寸。

还提出了一种包括具有凸球面部的透镜的镜筒架（日本特开平10-111444号公报）。

然而，在于所提出的镜筒架内使用可沿垂直于光轴的方向移动的图像抖动校正透镜的情况中，当在透镜的凸球面部侵入到光圈叶片的开口内的状态下振动、冲击等被施加至镜筒架时，在图像抖动校正透镜与光圈叶片之间可能产生干涉，导致图像抖动校正透镜和/或光圈叶片被损坏的担忧。因此难以将日本特开平10-111444号公报中公开的构造应用于设置有图像抖动校正透镜的镜筒。

发明内容

本发明提供如下一种变焦镜筒和具有该变焦镜筒的摄像设备：即使镜筒具有图像抖动校正机构和光圈机构，该变焦镜筒和该摄像设备也能够缩短镜筒的拍摄光学系统的透镜组之间的距离，由此能够减小镜筒的尺寸并能够增大拍摄倍率，并且在振动、冲击等被施加至镜筒时，该变焦镜筒和该摄像设备能够防止光圈机构的光圈叶片与透镜组之间产生碰撞。

根据本发明的一个方面，提供一种变焦镜筒，其具有能沿光轴的方向在拍摄位置和缩回位置之间移动的拍摄光学系统，所述变焦镜筒包括：图像抖动校正机构，其具有构成所述拍摄光学系统的一部分的图像抖动校正透镜，并且具有被构造为保持所述图像抖动校正透镜并且能沿垂直于所述光轴的方向移动的透镜保持构件；和限制单元，其被构造成限制所述透镜保持构件的沿垂直于所述光轴的方向的最大移动量，由此限制所述图像抖动校正透镜的沿垂直于所述光轴的方向的最大移动量。

根据本发明的另一方面，提供一种摄像设备，所述摄像设备包括如上所述的变焦镜筒。

根据本发明，即使镜筒具有图像抖动校正机构和光圈机构，也能够缩短镜筒的拍摄光学系统的透镜组之间的距离，由此能够减小镜筒的尺寸并且能够增大拍摄倍率。此外，当振动、冲击等被施加至镜筒时能够防止光圈机构的光圈叶片与透镜组之间发生碰撞。

从以下参照附图对示例性实施方式的描述，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1A是作为根据本发明的一个实施方式的摄像设备的示例的数字式相机的外观前视立体图；

图1B是数字式相机的后视图；

图2是示出数字式相机的控制系统的方框图；

图3是数字式相机的镜筒的截面图，其中镜筒的拍摄光学系统位于远摄位置；

图4是拍摄光学系统位于广角位置时镜筒的截面图；

图5是拍摄光学系统位于缩回位置时镜筒的截面图；

图6是镜筒的虹彩光圈和防振基板的立体图；和

图7是虹彩光圈和防振基板的另一立体图。

具体实施方式

现在在下文中将参照示出了本发明的优选实施方式的附图详细地描述本发明。

图1A和图1B相应地在外观前视立体图和后视图中示出数字式相机，其中该数字式相机是根据本发明的一个实施方式的摄像设备的示例。

如图1A所示，本实施方式的数字式相机20在其前表面布置有测光测距用的辅助光源19、用于确定被摄体的构图的取景器21、闪光灯22和镜筒23。镜筒23是如下的变焦镜筒：该变焦镜筒具有能够沿光轴的方向在拍摄位置（在本示例中为远摄位置、广角位置以及远摄位置和广角位置之间的中间位置）和缩回位置之间移动的拍摄光学系统并且能够改变拍摄倍率。

在数字式相机20的上表面布置有释放钮16、变焦开关17和电源开关钮18。如图1B所示，取景器目镜24、诸如LCD等显示器25以及操作钮26至31布置于数字式相机20的后表面。

图2示出数字式相机20的控制系统的方框图。

前述的释放钮16、变焦开关17、电源开关钮18、显示器25以及操作钮26至31连接至总线45。存储器41、压缩/解压缩单元42、存储卡驱动器43、驱动电路44、ROM46、CPU47以及RAM48也连接至总线45。

驱动电路44与对镜筒23进行变焦驱动的变焦机构32、驱动聚焦透镜12的聚焦驱动机构33、驱动快门34的快门驱动机构35、驱动光圈3的光圈驱动机构36以及驱动图像抖动校正透镜的校正透镜驱动机构49连接。在本示例中，校正透镜驱动机构49经由第二透镜保持机构2驱动第二透镜1（图像抖动校正透镜），其中在图3至图5中示了第二透镜1和第二透镜保持机构2。

摄像器件15（如CCD传感器或COMS传感器）和闪光灯22也连接至驱动电路44。在CPU47的控制下，驱动电路44对相机的连接至驱动电路44的各个部件的驱动进行控制。

ROM46存储控制程序等，RAM48存储用于执行控制程序所需的数据。模拟信号处理器37对从摄像器件15输出的图像数据进行模拟处理，并且将经过处理的图像数据输出至A/D转换器38。

A/D转换器38将从摄像器件15接收的模拟数据转换成数字数据，并且将数字数据输出至数字信号处理器39。数字信号处理器39对数字数据进行预定的处理，并且将经过处理的数据作为图像数据输出至存储器41。

存储在存储器41中的图像数据通过压缩/解压缩单元42被压缩成例如JPEG或TIFF数据，该数据然后被输出至并且被存储在安装于存储卡驱动器43的存储卡中。

存储在存储器41中的图像数据和存储在存储卡中的图像数据可以通过压缩/解压缩单元42被解压缩，然后解压缩了的图像数据可以显示在显示器25上。当使用者观看显示在显示器25上的图像数据并判断该图像数据无需为了记录的目的而保留时，该图像数据可由使用者通过操作操作钮31而删除。

接下来将参照图3至图7描述镜筒23。

图3至图5相应地示出拍摄光学系统位于TELE（远摄）位置、WIDE（广角）位置和缩回位置时镜筒23的截面图。图6和图7均示出镜筒23的虹彩光圈3和防振基板4的立体图。

如图3至图5所示，镜筒23包括对布置在镜筒的最靠近被摄体侧的第一透镜5进行保持的第一透镜保持构件6。具有光圈叶片3b的虹彩光圈3布置在第一透镜保持构件6的像面侧。换言之，光圈3布置在透镜保持构件6的后方。保持第二透镜1的第二透镜保持构件2布置在虹彩光圈3的像面侧，并且防振基板4布置在第二透镜保持构件2的像面侧。第二透镜保持构件2可沿垂直于光轴的方向相对于第一透镜保持构件6和相对于防振基板4移动。快门34安装于防振基板4的像面侧。

虹彩光圈3设置在拍摄光学系统中，并且是本发明的虹彩光圈的示例。虹彩光圈3和光圈驱动机构36（图2）构成光圈机构。

第二透镜1构成拍摄光学系统的一部分，并且是本发明的图像抖动校正透镜的示例。第二透镜1、第二透镜保持构件2和校正透镜驱动机构49（图2）构成图像抖动校正机构。

第一凸轮筒7布置于第一透镜保持构件6的外周侧，并且第一凸轮筒7的内周部形成有凸轮槽。直进引导筒8布置于第一透镜保持构件6的内周侧并且与第一凸轮筒7卡合式连接（bayonet-connect）。

第二凸轮筒9布置于第一凸轮筒7的外周侧。在第二凸轮筒9的内周部形成有凸轮槽，第一凸轮筒7的从动件沿着该凸轮槽移动。致动筒10布置于第二凸轮筒9的外周侧，并且罩构件11在致动筒10的外周部保持致动筒10。

当致动筒10被变焦机构32可转动地驱动时，伴随着致动筒10的转动，第一凸轮筒7在第一凸轮筒7的从动件沿着第二凸轮筒9的凸轮槽移动的状态下绕光轴转动并沿光轴方向移动。

与第一凸轮筒7卡合式连接的直进引导筒8与第一凸轮筒7一体地沿光轴方向移动，同时直进引导筒8通过与形成在第二凸轮筒9的内周部的直进槽的接合而被防止转动。

第二透镜保持构件2、虹彩光圈3和防振基板4沿着形成在第一凸轮筒7的内周部的凸轮槽在光轴方向上移动，同时通过与直进引导筒8的接合而被防止转动。

保持聚焦透镜12的聚焦透镜保持构件13布置在防振基板4和摄像器件15之间。聚焦透镜12和聚焦透镜保持构件13通过聚焦驱动机构33而沿光轴方向移动，由此进行调焦操作。摄像器件15由摄像器件保持构件14保持。

为了增大拍摄倍率，当镜筒23的拍摄光学系统处于TELE位置（图3）时第二透镜1必须尽可能地靠近第一透镜5，以由此增大第二透镜1的在WIDE位置（图4）与TELE位置之间的沿光轴方向的移动距离。

为此，在本实施方式中，当镜筒23的拍摄光学系统处于TELE位置时，第二透镜1的一部分（即，图3中用附图标记1a表示的凸球面部）侵入到布置在第一透镜5与第二透镜1之间的虹彩光圈3的光圈叶片3b的开口内，以便使第二透镜1尽可能地靠近第一透镜5。

在图4所示的镜筒23的拍摄光学系统处于WIDE位置的状态下，通过透镜驱动机构49可以使第二透镜保持构件2沿径向（即，沿与光轴垂直的方向）移动，直到设置于第二透镜保持构件2的第一被限制部2c与设置于防振基板4的第一限制部4c径向接触。换言之，通过第一被限制部2c与第一限制部4c之间的接合来限制第二透镜保持构件2的进一步移动，由此在拍摄光学系统处于WIDE位置的状态下限制第二透镜保持构件2和第二透镜1的在垂直于光轴的方向上的最大移动量。

但是，由于第二透镜1的最大移动量较大，所以当如图3所示镜筒23的拍摄光学系统处于TELE位置时，即使第二透镜1的最大移动量受到限制，也存在着第二透镜1与光圈叶片3b碰撞的可能性。

为了避免这种情况，在本实施方式中，如图3和图6所示，在虹彩光圈3中设置第二限制部3a，并且如图3和图7所示，在第二透镜保持构件2中设置第二被限制部2a。当在图3所示的镜筒23的拍摄光学系统处于TELE位置的状态下第二透镜1侵入到光圈叶片3b的开口内时，虹彩光圈3的第二限制部3a布置在第二透镜保持构件2的第二被限制部2a的外周侧。

在该状态下，如果第二透镜保持构件2由于施加于镜筒23的振动、冲击等而沿垂直于光轴的方向移动，则第二被限制部2a与第二限制部3a径向接触以防止第二透镜1移动。第二透镜1的通过第二被限制部2a和第二限制部3a之间的接合而受到限制的最大移动量小于当如图4所示镜筒23的拍摄光学系统处于WIDE位置时第二透镜1的通过第一被限制部2c与第一限制部4c而受到限制的最大移动量。

以如下方式设定光圈叶片3b的开闭范围：即使第二透镜保持构件2沿垂直于光轴的方向移动直到第二被限制部2a与第二限制部3a接触，第二透镜1也不与光圈叶片3b发生干涉。

结果，当如图3所示镜筒23的拍摄光学系统处于TELE位置时，即使在第二透镜1的球面部1a侵入到光圈叶片3b的开口内的状态下施加振动、冲击等，也能够防止第二透镜1与光圈叶片3b发生碰撞。

当如图5所示镜筒23的拍摄光学系统处于缩回位置时，光圈3被光圈驱动机构36以如下方式驱动：使得光圈叶片3b的开口的直径大于拍摄光学系统处于TELE位置时所限定的该开口的直径，由此增大第二透镜1的球面部1a侵入到开口内的侵入长度。结果，缩短了第一透镜5和第二透镜1之间的距离，由此使得能够减小拍摄光学系统处于缩回位置时镜筒23的尺寸。

当镜筒23的拍摄光学系统处于缩回位置时，和图3所示的镜筒23的摄像光学系处于TELE位置时的情况一样，虹彩光圈3的第二限制部3a布置在第二透镜保持构件2的第二被限制部2a的外周侧。因此，如果第二透镜保持构件2由于振动、冲击等而沿垂直于光轴的方向移动，则第二被限制部2a与第二限制部3a接触以由此防止第二透镜1移动，从而能够防止第二透镜1与光圈叶片3b发生碰撞。第二被限制部2a和第二限制部3a是本发明的限制单元的示例。

当电源开关钮18由使用者操作以接通时，镜筒23的拍摄光学系统从图5的缩回位置向图4的WIDE位置移动。此时，在第二透镜1从光圈叶片3b的开口退避之后，检测第二透镜1的初始位置。

应该注意的是，与利用第二限制部3a（与图像抖动校正机构分开）和第二被限制部2a来检测第二透镜1的初始位置的情况相比，利用第一限制部4c和图像抖动校正机构（第二透镜保持构件2）的第一被限制部2c来检测第二透镜1的初始位置能够提高检测精度和相机的光学性能。

应该注意的是，虽然已经在本实施方式中描述了具有虹彩光圈的镜筒23，但是本发明也适用于不具有虹彩光圈的镜筒。限制单元可以设置于例如第一透镜保持构件。在这种情况下，获得了没有过度的冲击被施加到图像抖动校正机构的优点。

如上所述，在本实施方式中，以如下方式通过第二透镜保持构件2的第一被限制部2c与防振基板4的第一限制部4c之间的接合或者通过第二透镜保持构件2的第二被限制部2a与虹彩光圈3的第二限制部3a之间的接合来限制第二透镜保持构件2的沿垂直于光轴的方向的移动：使得第二透镜1（其是本发明的图像抖动校正透镜的示例）的沿垂直于光轴的方向的最大移动量根据拍摄光学系统在光轴方向上的位置而改变。结果，即使镜筒23具有图像抖动校正机构和光圈机构，也能够缩短透镜组之间的距离，使得能够减小镜筒的尺寸并且增大拍摄倍率。还能够避免由于施加至镜筒的振动、冲击等引起的光圈叶片3b与第二透镜1之间的碰撞。

尽管已经参照示例性实施方式描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求书的范围应符合最宽泛的阐释，以包含所有变型、等同结构和功能。

本申请要求2011年8月29日提交的日本专利申请No.2011-185974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 (8)

1.一种变焦镜筒，其具有能沿光轴的方向在拍摄位置和缩回位置之间移动的拍摄光学系统，所述变焦镜筒包括：

图像抖动校正机构，其具有构成所述拍摄光学系统的一部分的图像抖动校正透镜，并且具有被构造为保持所述图像抖动校正透镜并且能沿垂直于所述光轴的方向移动的透镜保持构件，

其中，所述透镜保持构件能够在广角位置和远摄位置之间沿所述光轴的方向移动，

所述透镜保持构件能够从所述广角位置或所述远摄位置移动到缩回位置，

其特征在于，所述变焦镜筒还包括：

第一限制单元，其被构造成限制所述透镜保持构件的沿垂直于所述光轴的方向的第一最大移动量，由此限制所述图像抖动校正透镜的沿垂直于所述光轴的方向的第一最大移动量；和

第二限制单元，其被构造成限制所述透镜保持构件在垂直于所述光轴的方向的第二最大移动量，由此限制所述图像抖动校正透镜的沿垂直于所述光轴的方向的第二最大移动量，

其中，在所述透镜保持构件处于所述广角位置的情况中，所述第一限制单元限制所述透镜保持构件的沿垂直于所述光轴的方向的所述第一最大移动量，

在所述透镜保持构件处于所述远摄位置的情况中，所述第二限制单元限制所述透镜保持构件的沿垂直于所述光轴的方向的所述第二最大移动量，以及

所述透镜保持构件的所述第二最大移动量小于所述透镜保持构件的所述第一最大移动量。

2.根据权利要求1所述的镜筒，其中，所述镜筒进一步包括：

光圈机构，所述光圈机构包括具有光圈叶片的虹彩光圈，

其中，所述第二限制单元设置在所述虹彩光圈的像面侧。

3.根据权利要求2所述的镜筒，其中，所述第二限制单元被布置于所述虹彩光圈和所述透镜保持构件，并且被构造成在所述图像抖动校正透镜的一部分侵入到所述光圈叶片的开口内的状态下限制所述透镜保持构件的沿垂直于所述光轴的方向的第二最大移动量。

4.根据权利要求3所述的镜筒，其中，所述第二限制单元具有设置于所述虹彩光圈的第二限制部和设置于所述透镜保持构件的用于与所述第二限制部接触的第二被限制部。

5.根据权利要求2所述的镜筒，其中，所述镜筒进一步包括：

防振基板，所述防振基板被布置在所述透镜保持构件的像面侧，并且被构造成限制所述透镜保持构件的沿垂直于所述光轴的方向的第一最大移动量，

其中，所述第一限制单元设置于所述防振基板的被摄体侧。

6.根据权利要求2所述的镜筒，其中，在所述透镜保持构件位于所述缩回位置或所述远摄位置的情况中，所述图像抖动校正透镜的一部分侵入到所述光圈叶片的开口内，并且

在所述透镜保持构件位于所述缩回位置的情况中获得的所述图像抖动校正透镜的一部分侵入到所述开口内的侵入长度大于在所述透镜保持构件处于所述远摄位置的情况中获得的所述图像抖动校正透镜的一部分侵入到所述开口内的侵入长度。

7.根据权利要求2所述的镜筒，其中，在所述透镜保持构件从所述缩回位置向所述广角位置移动的情况中，在所述图像抖动校正透镜从所述光圈叶片的开口退避之后检测所述图像抖动校正透镜的初始位置。

8.一种摄像设备，其特征在于，其包括权利要求1至7中的任一项所述的镜筒。