CN104714287A - 光学设备 - Google Patents

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Abstract

一种光学设备，其中的第一保持件和第二保持件中的一方保持件具有第一调整面组和第二调整面组。第一调整面组和第二调整面组分别包括多个第一调整面和多个第二调整面。第二调整面组从第一调整面组沿着第一转动方向设置。另一方保持件具有分别抵靠多个第一调整面和多个第二调整面中的任一个的第一抵接部和第二抵接部。多个第一调整面之中的配置在与第一转动方向相反的第二转动方向上的端部处的调整面的在光轴上的位置近似等于多个第二调整面之中的配置在第一转动方向上的端部处的调整面的在光轴上的位置。

Description

光学设备
技术领域
本发明涉及包括透镜保持机构的光学设备，该透镜保持机构用在诸如数字照相机和数字摄像机等的摄像设备、用于单镜头反光照相机的可更换镜头以及诸如双目镜、望远镜和观鸟镜(field scope)等的观察设备中。
背景技术
近年来，在进行着诸如照相机或摄像机等的光学设备的小型化和高倍率化。透镜的直径变得更大以便获得光学设备的高倍率。另外，随着光学设备的小型化，透镜的位置精度被改善以便满足光学性能。
即使改善了包括光学设备的组成部件的精度和透镜性能，也不能满足光学设备的光学性能。所以，需要根据各光学设备调整透镜位置。例如，提出了调整透镜轴线的偏心调整、调整透镜轴线的倾斜度的倾斜度调整以及调整透镜之间的距离的追踪调整(tracking adjustment)。
日本特开2013-125229号公报公开了一种使透镜框架转动180度以便增大追踪调整范围的追踪调整方法。
日本特开2005-49599号公报公开了一种照相机，其包括透镜框架和以透镜框架可沿着光轴移动的方式对透镜框架进行保持的移动筒。移动筒面对透镜框架并且具有沿着光轴的不平整环形调整面。另外，在透镜框架上形成抵靠调整面的抵接面。这些构造进行通过使透镜框架围绕光轴转动而使透镜框架沿着光轴移动的追踪调整。
因为日本特开2013-125229号公报中公开的方法使透镜组转动，所以保持框架需要接收表面的范围，结果是用于追踪调整的空间消失。此外，由于日本特开2005-49599号公报中公开的方法需要调整用的转动范围，所以调整机构需要空间。
发明内容
本发明提供了一种能够容易地进行透镜的追踪调整并且具有优异的空间效率的光学设备。
作为本发明的一个方面的光学设备具有多个透镜的光学系统并且被构造成能够沿着光轴调整一部分透镜，所述光学设备包括：第一保持件，其被构造成保持所述一部分透镜；和第二保持件，其被构造成保持所述第一保持件；所述第一保持件和所述第二保持件中的一方保持件具有第一调整面组和第二调整面组，所述一方保持件能够相对于与所述一方保持件不同的另一方保持件转动，所述第一调整面组包括多个第一调整面，各所述第一调整面的在所述光轴上的位置不同，所述第二调整面组包括多个第二调整面，各所述第二调整面的在所述光轴上的位置不同，所述第二调整面组从所述第一调整面组沿着第一转动方向设置，所述另一方保持件具有抵靠所述多个第一调整面中的任一个的第一抵接部和抵靠所述多个第二调整面中的任一个的第二抵接部，并且所述多个第一调整面之中的配置在与所述第一转动方向相反的第二转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置近似等于所述多个第二调整面之中的配置在所述第一转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置。
作为本发明的另一方面的光学设备具有多个透镜的光学系统并且被构造成能够沿着光轴调整一部分透镜，所述光学设备包括：第一保持件，其被构造成保持所述一部分透镜；和第二保持件，其被构造成保持所述第一保持件；所述第一保持件和所述第二保持件中的一方保持件具有第一调整面组、第二调整面组和第三调整面组，所述一方保持件能够相对于与所述一方保持件不同的另一方保持件转动，所述第一调整面组包括多个第一调整面，各所述第一调整面的在所述光轴上的位置不同，所述第二调整面组包括多个第二调整面，各所述第二调整面的在所述光轴上的位置不同，所述第三调整面组包括多个第三调整面，各所述第三调整面的在所述光轴上的位置不同，所述第二调整面组从所述第一调整面组沿着第一转动方向设置，所述第三调整面组从所述第二调整面组沿着所述第一转动方向设置，所述第一调整面组从所述第三调整面组沿着所述第一转动方向设置，所述另一方保持件具有抵靠所述多个第一调整面中的任一个的第一抵接部、抵靠所述多个第二调整面中的任一个的第二抵接部和抵靠所述多个第三调整面中的调整面的第三抵接部，并且所述多个第一调整面之中的配置在与所述第一转动方向相反的第二转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置近似等于所述多个第二调整面之中的配置在所述第一转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置和所述多个第三调整面之中的未配置在所述第一转动方向和所述第二转动方向上的两端处的调整面的在所述光轴上的位置。
附图说明
图1是作为根据本发明的实施方式的包括镜筒的光学设备的示例的数字照相机的立体图。
图2是镜筒的立体图。
图3A是处于拍摄位置的镜筒的截面图。
图3B是处于缩回位置的镜筒的截面图。
图4A和图4B是第一组筒和第一组保持件的分解立体图。
图5是关于调整面的配置的说明图。
图6A至图6C是追踪调整的模式图。
图7A和图7B是追踪调整用的间隙的说明图。
图8是当调整步数为五时的概念图。
具体实施方式
以下将参照附图说明本发明的示例性实施方式。在各图中，将采用相同的附图标记表示相同的元件，并将省略其重复说明。尽管说明了作为本发明的光学设备的示例的数字照相机，但是本发明不限于数字照相机。
图1是作为根据本发明的实施方式的光学设备的数字照相机的立体图，并且图2是安装于数字照相机的镜筒的立体图。
根据本实施方式的数字照相机具有设置在照相机主体2的前侧并且使用变焦方法的镜筒1。变焦驱动器3使摄像光学系统从拍摄位置沿着光轴移动至缩回位置，并且镜筒1由此改变拍摄倍率。
接下来，利用图3A和图3B说明镜筒1的构造。图3A是处于拍摄位置的镜筒1的截面图，图3B是处于缩回位置的镜筒1的截面图。
镜筒1包括保持第一组透镜20的第一组保持件21、保持第一组保持件21的第一组筒22、保持第二组透镜23的第二组保持件24、保持第三组透镜25的第三组保持件26和保持第四组透镜27的第四组保持件28。第一组透镜20、第二组透镜23、第三组透镜25和第四组透镜27构成镜筒1的拍摄光学系统。
第一组透镜20的成像面上的出射面是凹面、平面或近似平面的凸面。
直进筒30以能够相对转动的方式被保持在内凸轮筒29的内周部。在内凸轮筒29的外周部，沿周向大致等间隔地配置三个从动件、三个内凸轮盖接合部件和三个驱动键。
在固定筒31的内周部，沿周向大致等间隔地形成三个凸轮槽31a。在外凸轮筒32的外周部上沿周向大致等间隔地设置的三个从动件分别与三个凸轮槽31a接合。当变焦驱动器3转动地驱动外凸轮筒32时，外凸轮筒32相对于固定筒31转动以便在光轴方向上沿着凸轮槽31a移动。
沿着外直进筒33的外周部的周向与光轴方向这两个方向设置有与形成于外凸轮筒32的内周部的周向槽32a接合的九个卡合爪。另外，在外直进筒33的外周部设置有与固定筒31的直进键槽31b接合的直进键。外直进筒33相对于外凸轮筒32转动以便在光轴方向上沿着直进槽31b移动。
内凸轮盖34包括与内凸轮筒29的内凸轮盖接合部件接合的三个接合爪以及装配至内凸轮筒29的驱动键的三个转动止挡件，并且内凸轮盖34与内凸轮筒29一起以沿着光轴移动的方式围绕光轴转动。驱动键与形成于外凸轮筒32的内周部的三个键槽接合，由此内凸轮筒29以与外凸轮筒32相同的相位围绕光轴转动。
直进板35一体地安装于直进筒30。直进板35包括直进键，并且直进键与形成于外直进筒33的内周部的直进键槽33a接合。另外，直进筒30形成有第一组引导键30a、第二组引导槽30b和第三引导槽30c。直进筒30通过凸缘和直进板35以内凸轮筒29能够围绕光轴转动的方式对内凸轮筒29进行保持，并且在光轴方向上与内凸轮筒29一起移动。
在第一组筒22的内周部，沿周向以大致等间隔设置有六个第一组从动件22a。六个第一组从动件22a与形成于内凸轮筒29的外周部的六个第一凸轮槽29a接合，并且直进筒30的第一组引导键30a的引导使第一组保持件21和第一组筒22沿着光轴移动。
在第二组保持件24的外周部，沿周向以大致等间隔设置有三个第二组从动件。三个第二组从动件与形成于内凸轮筒29的内周部的三个第二凸轮槽29b接合，并且由直进筒30的第二组引导槽30b引导。第二组从动件由此以第二组保持件24能够沿着光轴移动的方式对第二组保持件24进行支撑。另外，遮光凸缘24a设置在第二保持件24与第二透镜23之间。遮光凸缘24a遮住在第二透镜23的外周与直进筒30的内周之间穿过之后的从被摄体侧沿着光轴指向成像面侧的光。
快门单元安装于第三组基板40。一对快门叶片44a、44b和快门驱动设备安装于快门单元。快门单元转动地支撑快门叶片44a、44b。快门叶片44a、44b通过快门驱动设备在垂直于光轴的表面上在遮住光路的位置与从光路退避的位置之间移动，并且作为光量调整设备操作。
第三保持件26保持第三组透镜25，并且第三组框架37的轴承通过被压在轴套内并且平行于光轴的保持轴以第三保持件26能够在拍摄位置与退避位置之间转动的方式对第三保持件26进行支撑。第三保持件26由此在当使图像模糊稳定时与第三组框架37一起在垂直于光轴的表面上移动。
第三组框架37包括分别抵靠三个球38的三个球接收部37a以及分别钩住三个推进弹簧39的第一端的三个弹簧钩37b。另外，第三组框架37包括在垂直于光轴的表面上沿周向通过彼此分离90度而配置的一对磁体以及抵靠第三组保持件26的止挡件的抵接面。此外，在第三组框架37中形成有第三组基板销可动空间，以便在拍摄时即使第三组基板销(未图示)在垂直于光轴的方向上移动也不与第三组框架37发生干涉。此外，第三组框架37包括当如果施加有冲击则第三组框架37在从第三组基板40向光轴方向远离的方向上移动时抵靠第三组基板销的光轴方向位置限制壁。
第三组基板40包括分别钩住三个推进弹簧39的第二端的三个弹簧钩40a。球38被夹在第三组框架37的球接收部37a与第三组基板40的球室40b之间，以便通过推进弹簧39的施加力而在垂直于光轴的表面中转动。另外，第三组基板40包括以与上述一对磁体相同相位配置的一对线圈、枢转地支撑平行于光轴的第三杆轴的轴承以及第三杆的拍摄位置抵接面。第三组框架37被以可相对于第三组基板40移动的方式支撑，使得第三组框架37的机械端通过在上述一对线圈与上述一对磁体之间通过使该对线圈通电而产生的洛伦兹力而在垂直于光轴的表面上抵靠第三组基板40的机械端。
第三组遮挡件41一体地安装于第三组保持件26的被摄体侧。一对霍尔元件安装于第三组柔性基板。该对霍尔元件在光轴方向上面对磁体并且由霍尔传感器保持件保持。霍尔传感器保持件被固定至第三组基板40。霍尔元件对磁体的磁力的方向及其力量的变化进行检测。基于该检测结果，照相机主体2的控制器获得第三组框架37的相对于霍尔传感器保持件的位置。
控制器基于设置于照相机主体2的陀螺仪传感器的图像模糊信息来控制施加至线圈的电压，以便使第三组框架37在垂直于光轴的表面上移动。接着，保持着第三组透镜25的第三组保持件26被移动以便使图像模糊稳定。结果，进行了如下的图像模糊稳定化：使得经过摄像光学系统而成像在摄像元件上的被摄体图像的相对于诸如手抖等的振动的图像模糊稳定。
在第三组保持件40的外周部上，沿周向大致等间隔地设置有三个从动件40c。三个从动件40c与形成于内凸轮筒29的内周部的三个第二凸轮槽29c接合，并且由直进筒30的第三引导槽30c引导。第三组基板40由此被以可沿着光轴相对于内凸轮筒29和直进筒30移动的方式支撑。
当第三组保持件26离开光轴移动至退避位置时，保持着第二组透镜23的第二组保持件24被收纳在如下空间中：在该空间中，第三组框架37中的第三组保持件26被定位在拍摄位置。所以，如图3B所示，能够减小处于缩回位置的镜筒1的厚度。
传感器保持件42支撑固定筒31、摄像元件43、变焦驱动器3和调焦驱动器，并且被安装于照相机主体2。调焦驱动器通过使保持着第四组透镜27的第四组保持件28沿着光轴移动来进行调焦操作。
于是，镜筒1根据变焦驱动器3的驱动而伸出或缩回，并且能够变换成任意的拍摄状态。
接下来，利用图4A和图4B描述追踪调整机构。图4A和图4B是第一组透镜20、第一组保持件21和第一组筒22的分解立体图。图4A是从被摄体侧观察的，图4B是从成像面侧观察的。本发明的追踪调整意味着使透镜的一部分沿着光轴移动以便调整其在光轴方向上相对于其他透镜的位置。
第一组保持件21包括多个调整面组(调整构件)210。各调整面组沿着径向配置，并且具有在光轴方向上位置不同的多个调整面2101、2102、2103。三个抵接部220设置于第一组筒22的内周部上的相同平面。抵接部220分别抵靠第一组保持件21的调整面以便支撑第一组保持件21。
在该实施方式中，因为形成了三个调整面，所以能够进行三步追踪调整。于是，调整面组210以围绕光轴每3/360度、换言之120度的方式配置。但是配置间隔不限于120度，并且调整面组根据调整面的数量以每“调整面的数量”/360度的方式配置。
在该实施方式中，第一组保持件21包括调整面组210，并且第一组筒22包括抵接部。第一组筒22可以包括调整面组210，并且第一组保持件21可以包括抵接部220。换言之，第一组保持件21中的一个保持件和第一组筒22可以包括调整面组，其他的保持件可以包括抵接部。
接下来，利用图5、图6A至图6C来描述本实施方式中的追踪调整。图5是关于调整面的配置的说明图。图6A至图6C是追踪调整的模式图。
构成调整面组310的调整面A、B、C以无需特别顺序的方式沿着径向配置成行，并且其各自的在光轴方向上的位置不同。抵接部320配置成抵靠任一调整面A、B、C。抵接部320未以围绕光轴每120度的方式配置。当调整面组310与抵接部320之间的抵接被释放时，调整面组310能够在第一转动方向X上和与第一转动方向X相反的第二转动方向Y上转动。
接着，调整面组310a的调整面A至C沿着第一转动方向X以A、B、C的顺序配置。调整面组310b的调整面A至C沿着第一转动方向X以B、C、A的顺序配置。调整面组310c的调整面A至C沿着第一转动方向X以C、A、B的顺序配置。换言之，调整面A至C通过转动以A、B、C的顺序规则地配置。在本实施方式中，配置模式是A、B、C的顺序，但是如果在各调整面组中存在规则性，如A、C、B或C、B、A，则不考虑顺序。
根据以上配置，调整面A在调整面组310a中位于第二转动方向Y侧，并且在调整面组310b中位于第一转动方向X侧。调整面B在调整面组310b中位于第二转动方向Y侧，并且在调整面组310c中位于第一转动方向X侧。调整面C在调整面组310c中位于第二转动方向Y侧，并且在调整面组310a中位于第一转动方向X侧。换言之，在第一调整面组中配置在最靠第二转动方向Y侧的调整面在配置于第一调整面组的第一转动方向X侧的第二调整面组中位于最靠第一转动方向X侧。
图6A至图6C是当各调整面组转动120度时抵接部320与各调整面A至C之间的关系图。图6B中示出的状态对应于图5的状态。如图6A至图6C所示，该实施方式中的追踪调整能够通过仅使调整面组转动120度来进行。
在第一调整面组中位于第一转动方向X侧的调整面在配置于第一调整面组的第一转动方向X侧的第二调整面组中可以位于第二转动方向Y侧。各抵接部配置成抵靠各调整面组中的如下调整面：该调整面的在光轴上的位置与各抵接部的在光轴上的位置相同。
另外，在本实施方式中，第一转动方向X是图中的顺时针方向，但可以是图中的逆时针方向。
图7A和图7B是追踪调整用的间隙的说明图。图7A示出了比较例，图7B示出了本实施方式。
在比较例中，通过调整步使保持第一组透镜800的第一组保持件801相对于第一组镜筒810转动(830)，以便进行追踪调整。第一组镜筒810由于追踪调整而需要转动调整用间隙820。
对比之下，在本实施方式中，因为调整面的配置是以上配置，所以如果第一组保持件801被从第一组镜筒810释放并且被以120度转动(840)以便重新组合，则能够调整在光轴上的位置。所以，不再需要以前的追踪调整所必需的转动调整用间隙820。
所以，在本实施方式中，能够容易地进行透镜的追踪调整，并且由于不再需要转动调整用间隙820，所以扩展了其他空间850并且能够获得优异的空间效率。
图8是当调整步数为五时的概念图。
各调整面组410a至410e的调整面A至E规则地配置。抵接部420配置成抵靠任一调整面A至E。
如图8所示，在第一调整面组中位于最靠第一转动方向X侧的调整面在配置于第一调整面组的第一转动方向X侧的第二调整面组的最靠第二转动方向Y侧。
具有以上构造时，调整步的数量可以是任意的，另外，如果各调整面被规则地配置，则不考虑在光轴上的位置。
由于具有与其他调整面组相同的构造，所以发明能够解决前述问题、容易地进行透镜的追踪调整、使调整空间小型化并且具有优异的空间效率。
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。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有的这些变型、等同结构和功能。

Claims (6)

1.一种光学设备，其包括具有多个透镜的光学系统并且被构造成能够沿着光轴调整一部分透镜，所述光学设备包括：
第一保持件，其被构造成保持所述一部分透镜；和
第二保持件，其被构造成保持所述第一保持件，
其特征在于，
所述第一保持件和所述第二保持件中的一方保持件具有第一调整面组和第二调整面组，
所述一方保持件能够相对于与所述一方保持件不同的另一方保持件转动，
所述第一调整面组包括多个第一调整面，各所述第一调整面的在所述光轴上的位置不同，
所述第二调整面组包括多个第二调整面，各所述第二调整面的在所述光轴上的位置不同，
所述第二调整面组从所述第一调整面组沿着第一转动方向设置，
所述另一方保持件具有抵靠所述多个第一调整面中的任一个的第一抵接部和抵靠所述多个第二调整面中的任一个的第二抵接部，并且
所述多个第一调整面之中的配置在与所述第一转动方向相反的第二转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置近似等于所述多个第二调整面之中的配置在所述第一转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置。
2.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述多个第一调整面之中的配置在所述第一转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置近似等于所述多个第二调整面之中的未配置在所述第一转动方向和所述第二转动方向上的两端处的调整面的在所述光轴上的位置。
3.根据权利要求1或2所述的光学设备，其特征在于，所述多个第一调整面之中的抵靠所述第一抵接部的调整面的在所述光轴上的位置近似等于所述多个第二调整面之中的抵靠所述第二抵接部的调整面的在所述光轴上的位置。
4.一种光学设备，其包括具有多个透镜的光学系统并且被构造成能够沿着光轴调整一部分透镜，所述光学设备包括：
第一保持件，其被构造成保持所述一部分透镜；和
第二保持件，其被构造成保持所述第一保持件，
其特征在于，
所述第一保持件和所述第二保持件中的一方保持件具有第一调整面组、第二调整面组和第三调整面组，
所述一方保持件能够相对于与所述一方保持件不同的另一方保持件转动，
所述第一调整面组包括多个第一调整面，各所述第一调整面的在所述光轴上的位置不同，
所述第二调整面组包括多个第二调整面，各所述第二调整面的在所述光轴上的位置不同，
所述第三调整面组包括多个第三调整面，各所述第三调整面的在所述光轴上的位置不同，
所述第二调整面组从所述第一调整面组沿着第一转动方向设置，
所述第三调整面组从所述第二调整面组沿着所述第一转动方向设置，
所述第一调整面组从所述第三调整面组沿着所述第一转动方向设置，
所述另一方保持件具有抵靠所述多个第一调整面中的任一个的第一抵接部、抵靠所述多个第二调整面中的任一个的第二抵接部和抵靠所述多个第三调整面中的任一个的第三抵接部，并且
所述多个第一调整面之中的配置在与所述第一转动方向相反的第二转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置近似等于所述多个第二调整面之中的配置在所述第一转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置和所述多个第三调整面之中的未配置在所述第一转动方向和所述第二转动方向上的两端处的调整面的在所述光轴上的位置。
5.根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，所述多个第一调整面之中的配置在所述第一转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置近似等于所述多个第二调整面之中的未配置在所述第一转动方向和所述第二转动方向上的两端处的调整面的在所述光轴上的位置和所述多个第三调整面之中的配置在所述第二转动方向上的端部处的调整面的在所述光轴上的位置。
6.根据权利要求4或5所述的光学设备，其特征在于，所述多个第一调整面之中的抵靠所述第一抵接部的调整面的在所述光轴上的位置近似等于所述多个第二调整面之中的抵靠所述第二抵接部的调整面的在所述光轴上的位置和所述多个第三调整面之中的抵靠所述第三抵接部的调整面的在所述光轴上的位置。
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