CN107179595A - 变焦式镜筒和摄像设备 - Google Patents

Abstract

变焦式镜筒和摄像设备。在不造成对使多个光学构件沿光轴方向移动的驱动单元的控制复杂化的情况下，该镜筒最小化。凸轮构件与沿光轴方向移动的第一光学构件和第二光学构件均凸轮接合。通过凸轮构件与被线性致动器驱动成沿光轴方向移动的第一光学构件的凸轮作用，凸轮构件绕着与光轴平行的轴线转动。凸轮构件的转动使第二光学构件因第二光学构件与凸轮构件的凸轮作用而沿光轴方向移动。所述轴线以光轴作为中心配置在与线性致动器所在位置相对的位置。

Description

变焦式镜筒和摄像设备

技术领域

本发明涉及安装于诸如数字照相机等的摄像设备的变焦式镜筒以及配备有该变焦式镜筒的摄像设备。

背景技术

已经提出了如下变焦式镜筒：其安装于诸如数字照相机等的摄像设备，转动凸轮筒以使与凸轮筒的凸轮槽接合的透镜保持件沿光轴方向移动(日本特开2015-4759号公报)。根据该提案，设置在凸轮筒的径向外侧的马达单元的驱动力经由齿轮系减速并传递到凸轮筒，从而转动驱动凸轮筒。

还已经提出了如下变焦式镜筒：其使用诸如步进马达等的驱动单元沿光轴方向驱动透镜保持件，其中透镜保持件由引导杆以能够沿光轴方向移动的方式支撑(日本特开2007-271649号公报)。根据该提案，数量与构成拍摄光学系统的透镜组的数量相对应的步进马达被设置成彼此独立地驱动透镜组。

然而，根据上述日本特开2015-4759号公报，沿光轴方向驱动透镜保持件的凸轮筒由设置在凸轮筒的径向外侧的马达单元转动驱动，这会导致镜筒的径向尺寸增大。另一方面，根据上述日本特开2007-271649号公报，镜筒的形状存在灵活性，例如，镜筒不必具有圆筒状，但是需要数量与透镜组的数量相对应的步进马达，这会因为镜筒尺寸的增大和对马达的控制变得复杂而出现问题。

发明内容

本发明提供能够在不造成对使多个光学构件沿光轴方向移动的驱动单元的控制复杂化的情况下使镜筒最小化的镜筒和摄像设备。

因此，本发明提供一种镜筒，其包括：第一光学构件，其被构造成沿光轴的方向移动；第二光学构件，其被构造成沿所述光轴的方向移动；凸轮构件，其被构造成与所述第一光学构件和所述第二光学构件均凸轮接合，并且被以能够绕着与所述光轴平行的轴线转动的方式保持；和线性致动器，其被构造成驱动所述第一光学构件，其中，所述凸轮构件通过所述凸轮构件与所述第一光学构件的凸轮作用而转动，所述第一光学构件被所述线性致动器驱动成沿所述光轴的方向移动，所述凸轮构件的转动使所述第二光学构件因所述第二光学构件与所述凸轮构件的凸轮作用而沿所述光轴的方向移动，并且所述轴线以所述光轴作为中心配置在与所述线性致动器所在位置相对的位置。

本发明还提供一种具有上述镜筒的摄像设备。

本发明还提供一种镜筒，其通过至少使第一光学构件和第二光学构件沿光轴的方向移动来改变从广角位置到远摄位置的拍摄倍率，所述镜筒包括：凸轮构件，其被构造成能够转动，并且在其外周部具有待与所述第一光学构件接合的第一凸轮槽和待与所述第二光学构件接合的第二凸轮槽；和驱动单元，其被构造成使所述凸轮构件转动，其中，随着所述凸轮构件转动，所述第一光学构件和所述第二光学构件沿所述光轴的方向移动，当所述第一凸轮槽以预定直径展开时所述第一凸轮槽采用的移动轨迹是相对于与所述光轴垂直的方向倾斜预定倾斜角度的直线，并且当所述第二凸轮槽以所述预定直径展开时所述第二凸轮槽采用的移动轨迹是相对于与所述光轴垂直的方向的最大倾斜角度不大于所述预定倾斜角度的轨迹。

本发明还提供一种镜筒，其通过至少使第一光学构件和第二光学构件沿光轴的方向移动来改变从广角位置到远摄位置的拍摄倍率，所述镜筒包括：凸轮构件，其被构造成能够转动过多于120度，并且在其外周部具有待与所述第一光学构件接合的第一凸轮槽和待与所述第二光学构件接合的第二凸轮槽；和驱动单元，其被构造成使所述凸轮构件转动，其中，随着所述凸轮构件转动，所述第一光学构件和所述第二光学构件沿所述光轴的方向移动，当所述第一凸轮槽以预定直径展开时所述第一凸轮槽采用的移动轨迹是相对于与所述光轴垂直的方向倾斜预定倾斜角度的直线，所述第一凸轮槽具有槽形状，该槽形状的两个表面与所述第一光学构件的凸轮销接合，当所述第二凸轮槽以所述预定直径展开时所述第二凸轮槽采用的移动轨迹不是线性的，所述第二凸轮槽包括凸部，所述凸部具有设置在所述第一凸轮槽设置所在侧的表面，所述凸部的所述表面与所述第二光学构件的凸轮销接合，并且所述凸轮构件的形成所述第一凸轮槽所在处的直径与所述凸轮构件的形成所述第二凸轮槽所在处的直径彼此不同。

根据本发明，能够在不造成对使多个光学构件沿光轴方向移动的驱动单元的控制复杂化的情况下使镜筒最小化。

通过下面(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是示出根据本发明第一实施方式的镜筒的示意性截面图。

图2是示出第一光学单元至第五光学单元距初始位置的行进距离与它们各自在光轴方向上的位置之间的关系的曲线图。

图3是示出根据本发明第二实施方式的镜筒的主要部分的立体图。

图4是当图3中的镜筒位于广角位置时在凸轮轴的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。

图5是当图3中的镜筒位于远摄位置时在凸轮轴的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。

图6是示出第二光学单元至第四光学单元距初始位置的行进距离与它们各自在光轴方向上的位置之间的关系的曲线图。

图7是示出根据本发明第三实施方式的镜筒的主要部分的立体图。

图8是示出图7中的镜筒的当从后方看时的立体图。

图9是当图7中的镜筒位于广角位置时在凸轮轴的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。

图10是当图7中的镜筒位于远摄位置时在凸轮轴的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。

图11是示出凸轮轴的凸轮部的以预定直径展开的示意图。

图12是用于解释如何成型凸轮轴的示意图。

图13是用于解释如何成型凸轮轴的示意图。

图14是根据本发明第四实施方式的在凸轮轴的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。

具体实施方式

以下，将参照附图说明本发明的实施方式。

图1是示出根据本发明第一实施方式的镜筒的示意性截面图。应当注意，为了解释方便，图1示出了透镜保持件的从动件，但是实际上，透镜保持件的从动件在绕着光轴的转动方向上相位交错地设置且不设置于同一截面。在图1中，光轴上方的上侧是示出处于广角位置的镜筒的示意性截面图，光轴下方的下侧是示出处于远摄位置的镜筒的示意性截面图。应当注意，在本实施方式中，镜筒设置于例如作为示例性摄像设备的数字照相机。

如图1所示，根据本实施方式的镜筒具有第一光学单元11至第六光学单元16、凸轮筒21和固定筒22，通过沿光轴方向移动第一光学单元11至第五光学单元15来执行改变拍摄倍率的变焦操作。凸轮筒21与本发明的示例性凸轮构件相对应。

第一光学单元11保持第一透镜组11a，并且在第一光学单元11的像面侧的端部的内周部沿周向大致等间隔地设置有多个第一从动件11b。第一从动件11b与设置于凸轮筒21的外周部的凸轮槽接合，凸轮筒21的转动使第一从动件11b在光轴方向上沿着凸轮槽移动。

第二光学单元12保持第二透镜组12a，并且在第二光学单元12的像面侧的端部的外周部沿周向大致等间隔地设置有多个第二从动件12b。第二从动件(凸轮销)12b与设置于凸轮筒21的内周部的凸轮槽接合，凸轮筒21的转动使第二从动件12b在光轴方向上沿着凸轮槽移动。

第三光学单元13构成光圈单元，并且在第三光学单元13的外周部中具有第三从动件13b。第三光学单元13通过嵌合于引导杆23a和23b而被支撑处于以下状态：第三光学单元13能够沿光轴方向移动同时转动被限制。第三从动件13b与设置于凸轮筒21的内周部的凸轮槽接合，凸轮筒21的转动使第三从动件13b在光轴方向上沿着凸轮槽移动。

第四光学单元14保持第三透镜组14a且被线性致动器24沿光轴方向驱动。在第四光学单元14的外周部，沿周向大致等间隔地设置有多个第四从动件14b。第四从动件14b与设置于凸轮筒21的内周部的凸轮槽接合。应当注意，将稍后给出第四光学单元14的详细说明。

第五光学单元15保持第四透镜组15a，并且通过嵌合于引导杆23a和23b而被支撑处于以下状态：第五光学单元15能够沿光轴方向移动同时转动被限制。在第五光学单元15的外周部设置有一个第五从动件15b。第五从动件15b与设置于凸轮筒21的内周部的凸轮槽接合。

第六光学单元16保持构成调焦透镜的第五透镜组16a，并且通过未示出的致动器沿光轴方向移动以执行调焦操作。诸如CCD传感器或CMOS传感器等的摄像器件25设置在第六光学单元16的背面侧。摄像器件25执行将由已经穿过第一透镜组11a、第二透镜组12a、第三透镜组14a、第四透镜组15a和第五透镜组16a的光形成的被摄体像光电转换成电信号的光电转换，并且向未示出的图像处理单元输出该电信号。

线性致动器24是通过在振子中产生超声波振动来产生驱动力的超声波马达，并且是用于线性驱动的马达。尽管超声波马达小，但是其具有高的功率，另外，超声波马达几乎没有运行噪音，从而最适于驱动镜筒。这里省略了线性致动器24的结构的详细说明，但是振子与第四光学单元14的接触部保持加压接触，并且当在振子中激励超声波振动时，第四光学单元14响应驱动力而移动。应当注意，线性致动器24与本发明的示例性驱动单元相对应。

现在将给出镜筒的变焦操作的说明。为了使镜筒从图1的上侧的广角位置移动到图1的下侧的远摄位置，驱动配置在凸轮筒21的内周侧的线性致动器24以使第四光学单元14沿光轴方向朝向被摄体(图1中的左手侧)移动。由于第四光学单元14的第四从动件14b与设置于凸轮筒21的内周部的凸轮槽接合，所以凸轮槽与第四从动件14b的凸轮作用会使第四光学单元14沿光轴方向移动，从而使凸轮筒21转动。

当凸轮筒21转动时，第一光学单元11至第三光学单元13和第五光学单元15以及它们各自的与凸轮筒21的对应槽接合的从动件11b至13b和15b通过这些从动件与对应凸轮槽的凸轮作用而朝向被摄体移动。因而，通过驱动线性致动器24使第四光学单元14沿光轴方向移动，光学单元、即第一光学单元11至第三光学单元13和第五光学单元15沿光轴方向移动以执行变焦操作。

接下来参照图2，将给出为什么当镜筒执行变焦操作时通过线性致动器24使第四光学单元14沿光轴方向移动的原因的说明。图2是示出第一光学单元11至第五光学单元15距初始位置的行进距离与它们各自在光轴方向上的位置之间的关系的曲线图。在图2中，横轴上的左侧是广角位置，并且越朝向右侧，第一光学单元11至第五光学单元15越靠近远摄位置。由纵轴表示的行进距离在广角位置处为0(初始位置)。

如图2所示，第四光学单元14从广角位置朝向远摄位置沿一个方向大致线性地移动。通过用线性致动器24对在广角位置与远摄位置之间大致线性移动的第四光学单元14进行驱动，使与第四光学单元14凸轮接合的凸轮筒以稳定的方式转动驱动。

例如，第一光学单元11一度朝向像面侧退避，然后会再次朝向被摄体移动。因此，当通过线性致动器24驱动采用了方向发生变化的移动轨迹的第一光学单元11时，会出现如下位置：在该位置处，与第一光学单元11凸轮接合的凸轮筒21中的凸轮槽相对于光轴的凸轮倾斜角度是平缓的。当凸轮倾斜角度平缓时，需要高的负荷将光轴方向上的力转换成扭矩，因此无法获得使凸轮筒21稳定转动所需的扭矩。为此，为了使凸轮筒21稳定地转动，优选通过线性致动器24使采用了在一个移动方向上大致线性的移动轨迹的第四光学单元14沿光轴方向移动。

如上所述，在本实施方式中，通过使用相对小且布置在凸轮筒21的内周侧的线性致动器24驱动第四光学单元14沿光轴方向移动来执行变焦操作。因而，不必在凸轮筒21的径向外侧配置致动器和减速齿轮系等，并且不必具有数量与透镜组的数量相同的马达。这能够在不造成对沿光轴方向驱动多个透镜组的马达的控制复杂化的情况下使镜筒最小化。此外，用于驱动光学单元的凸轮筒21绕着光轴转动。结果，无需用于凸轮筒21的与其移动相关联的退避空间，这能够使镜筒最小化。另外，能够任意设定凸轮筒21的转动角度，这提高了构造镜筒的自由度。

接下来，参照图3至图6，将给出根据本发明第二实施方式的镜筒的说明。图3是示出镜筒的主要部分的立体图。图4是当图3中的镜筒位于广角位置时在凸轮轴121的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。图5是当图3中的镜筒位于远摄位置时在凸轮轴121的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。

如图3至图5所示，根据本实施方式的镜筒具有收纳壳体110、固定于收纳壳体110的第一光学单元111、能够沿光轴方向移动的第二光学单元112至第五光学单元115、凸轮轴121以及引导杆123a和123b。凸轮轴121以及引导杆123a和123b与光轴平行地布置。凸轮轴121由收纳壳体110可转动地支撑，引导杆123a和123b固定于收纳壳体110。第二光学单元112与本发明的示例性第一光学构件相对应。

第一光学单元111保持第一透镜组111a且固定于收纳壳体110。第一透镜组111a具有彼此垂直设置两个透镜，在这两个透镜之间插入有棱镜。应当注意，尽管在本实施方式中假设第一光学单元111是固定光学组，但是第一光学单元111可以是可动光学组。另外，第一透镜组111a并非必须包括棱镜，可以将棱镜设置在位于光入射面侧的另一光学单元的透镜组中。

保持第二透镜组112a的第二光学单元112通过嵌合于引导杆123a而被保持，并且还通过与引导杆123b接合而被保持，以便能够沿光轴方向移动。在第二光学单元112的外周部，设置有待与设置于凸轮轴121的第一凸轮部121a接合的第一从动件112b以及与线性致动器124接触的接触部112c。第二光学单元112因接触部112c与线性致动器124接触而受到来自线性致动器124的光轴方向上的推力。

保持第三透镜组113a的第三光学单元113通过嵌合于引导杆123b而被保持，并且还通过与引导杆123a接合而被保持，以便能够沿光轴方向移动。在第三光学单元113的外周部，设置有待与设置于凸轮轴121的第二凸轮部121b接合的第二从动件113b。

保持第四透镜组114a的第四光学单元114通过嵌合于引导杆123b而被保持，并且还通过与引导杆123a接合而被保持，以便能够沿光轴方向移动。在第四光学单元114的外周部，设置有待与设置于凸轮轴121的第三凸轮部121c接合的第三从动件114b。

保持构成调焦透镜的第五透镜组115a的第五光学单元115通过嵌合于引导杆123b而被保持，并且还通过与引导杆123a接合而被保持，以便能够沿光轴方向移动。

通过未示出的致动器沿光轴方向独立地驱动第五光学单元115以执行调焦操作。摄像器件125设置在第五光学单元115的背面侧。

摄像器件125包括CCD传感器或CMOS传感器等且固定于收纳壳体110。摄像器件125执行将由已经穿过第一透镜组111a、第二透镜组112a、第三透镜组113a、第四透镜组114a和第五透镜组115a的光形成的被摄体像光电转换成电信号的光电转换，并且向未示出的图像处理单元输出该电信号。

线性致动器124是通过在振子中产生超声波振动来产生驱动力的超声波马达，并且是用于线性驱动的马达。尽管超声波马达小，但是其具有高的功率，另外，超声波马达几乎没有运行噪音，因此最适于驱动镜筒。这里省略了线性致动器124的结构的详细说明，但是振子与第二光学单元112的接触部112c保持加压接触，并且当在振子中激励超声波振动时，第二光学单元112被驱动。

现在将给出镜筒如何移动的说明。如上所述，第二光学单元112经由接触部112c受到来自线性致动器124的推力，并且第二光学单元112移动到适于变焦的位置。第二光学单元112具有与凸轮轴121的第一凸轮部121a接合的第一从动件112b。为此，随着第二光学单元112沿光轴方向移动，第一凸轮部121a与第一从动件112b的凸轮作用使凸轮轴121转动。

第三光学单元113的第二从动件113b与凸轮轴121的第二凸轮部121b接合，第四光学单元114的第三从动件114b与凸轮轴121的第三凸轮部121c接合。为此，随着凸轮轴121转动，第二凸轮部121b与第二从动件113b的凸轮作用以及第三凸轮部121c与第三从动件114b的凸轮作用使第三光学单元113和第四光学单元114沿光轴方向移动。镜筒如此执行变焦操作。

接下来参照图6，将给出为什么当镜筒执行变焦操作时通过线性致动器124使第二光学单元112移动的原因的说明。图6是示出第二光学单元112至第四光学单元114距初始位置的行进距离与它们各自在光轴方向上的位置之间的关系的曲线图。在图6中，横轴上的左侧是广角位置，并且越朝向右侧，第二光学单元112至第四光学单元114越靠近远摄位置。由纵轴表示的行进距离在广角位置处为0(初始位置)。

如图6所示，在第二光学单元112至第四光学单元114中，第二光学单元112从广角位置朝向远摄位置大致线性地移动。因而，通过使用线性致动器124沿一个方向驱动第二光学单元112，使与第二光学单元112接合的凸轮轴121被以稳定的方式转动驱动。

例如，第三光学单元113在绘出朝向光入射面的平缓曲线的同时从广角位置朝向远摄位置移动。如果通过线性致动器24驱动采用了该移动轨迹的第三光学单元113时，将会出现如下位置：在该位置处，凸轮轴121的与第三光学单元113凸轮接合的第二凸轮部121b相对于光轴的倾斜角度是平缓的。当倾斜角度平缓时，需要高的负荷将光轴方向上的力转换成扭矩，因此凸轮轴121无法稳定地转动。为此，为了使凸轮轴121稳定地转动，优选通过线性致动器124使采用了在一个移动方向上大致线性的移动轨迹的第二光学单元112沿光轴方向移动。

还优选的是，在设置于凸轮轴121的第一凸轮部121a至第三凸轮部121c中，待与由线性致动器124驱动的第二光学单元112接合的第一凸轮部121a相对于光轴的倾斜角度最陡。这是因为，用于使凸轮轴121转动的凸轮部相对于光轴的倾斜角度越陡，则使凸轮轴121转动所需的推力越小。

另外，凸轮轴121的凸轮部121b和121c相对于光轴的倾斜角度越缓，则凸轮轴121的使第三光学单元113和第四光学单元114移动所需的扭矩越小。减小凸轮轴121的扭矩意味着，能够减小线性致动器124的推力。根据本实施方式，为了使凸轮部121a至121c具有这样的在相对于光轴的倾斜角度方面的关系，驱动作为从广角位置到远摄位置移动最长距离的透镜组的第二光学单元112，并且以直径变化的方式制成凸轮轴121的凸轮。

如上所述，在本实施方式中，通过使用相对小且配置在收纳壳体110中的线性致动器124使第二光学单元112沿光轴方向移动来执行变焦操作。因而，不必在凸轮筒的径向外侧配置致动器和减速齿轮系等，并且不必具有数量与透镜组的数量相同的马达。这能够在不造成对沿光轴方向驱动多个透镜组的马达的控制复杂化的情况下使镜筒最小化。

另外，在本实施方式中，由于凸轮轴121、引导杆123a和123b以及线性致动器124配置在与光轴垂直的一个方向(由图3中的箭头X表示的方向)上，所以使镜筒薄型化。

此外，本实施方式中使用的线性致动器124的振子与第二光学单元112的接触部112c保持加压接触，因而线性致动器124对第二光学单元112的引导杆123a执行一侧对准的功能。因而，第二光学单元112在不摆动(wobbling)的情况下顺利地移动。

另外，在本实施方式中，通过使配置在收纳壳体110中的轴状凸轮轴121转动来使第二光学单元112至第四光学单元114沿光轴方向移动。与使用凸轮筒的情况相比，这提高了布局的灵活性，并且能够使镜筒采取筒状以外的任意形状。此外，与第一实施方式同样的，用于驱动光学单元的凸轮轴121绕着与光轴平行的轴线转动。结果，无需用于凸轮轴121的与其移动相关联的退避空间，这能够使镜筒最小化。另外，期望将具有轴形状的凸轮轴121的转动角度设定得大，以确保用于与光学单元接合的长度。在本实施方式的无需退避空间的构造中，即使凸轮轴121的转动角度大，凸轮轴121的转动角度也不会影响用于容纳凸轮轴121的空间。

接下来参照图7至图11，将给出根据本发明第三实施方式的镜筒的说明。图7是示出镜筒的主要部分的立体图。图8是示出图7中的镜筒的当从后方看时的立体图。图9是当图7中的镜筒位于广角位置时在凸轮轴121的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。图10是当图7中的镜筒位于远摄位置时在凸轮轴121的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。图11是示出凸轮轴121的凸轮部的以预定直径展开的示意图。

如图7至图11所示，根据本实施方式的镜筒具有收纳壳体110、固定于收纳壳体110的第一光学单元111、能够沿光轴方向移动的第二光学单元112至第五光学单元115、凸轮轴121、施力凸轮122以及引导杆123a和123b。凸轮轴121、施力凸轮122以及引导杆123a和123b与光轴平行地布置。凸轮轴121由收纳壳体110可转动地支撑，引导杆123a和123b固定于收纳壳体110。第二光学单元112与本发明的示例性第一光学构件相对应，第三光学单元113与本发明的示例性第二光学构件相对应。

第一光学单元111保持第一透镜组111a且固定于收纳壳体110。第一透镜组111a具有彼此垂直设置的两个透镜，在这两个透镜之间插入有棱镜。应当注意，尽管在本实施方式中假设第一光学单元111是固定光学组，但是第一光学单元111可以是可动光学组。第一透镜组111a并非必须包括棱镜，可以将棱镜设置在位于像面侧的另一光学单元的透镜组中。

保持第二透镜组112a的第二光学单元112通过嵌合于引导杆123a而被保持，并且还通过与引导杆123b接合而被保持，以便能够沿光轴方向移动。在第二光学单元112的外周部，设置有待与设置于凸轮轴121的第一凸轮部121a接合的第一从动件112b以及与线性致动器124接触的接触部112c。第二光学单元112因接触部112c与线性致动器124接触而受到来自线性致动器124的光轴方向上的推力。第一凸轮部121a与本发明的示例性第一接合构件相对应，第二凸轮部121b与本发明的示例性第二接合构件相对应。

保持第三透镜组113a的第三光学单元113通过嵌合于引导杆123b而被保持，并且还通过与引导杆123a接合而被保持，以便能够沿光轴方向移动。在第三光学单元113的外周部，设置有待与设置于凸轮轴121的第二凸轮部121b接合的第二从动件113b。

通过第一弹簧126(图8)对第三光学单元113施加沿使第二光学单元112与第三光学单元113彼此分离的方向的力。更具体地，当在图7和图8中观察时，第三光学单元113被施加向下的力。这能够使第三光学单元113与凸轮轴121的第二凸轮部121b保持接触，并且随着凸轮轴121转动，第三光学单元113能够通过跟随第二凸轮部121b的表面而沿光轴方向移动。

保持第四透镜组114a的第四光学单元114通过嵌合于引导杆123b而被保持，并且还通过与引导杆123a接合而被保持，以便能够沿光轴方向移动。在第四光学单元114的外周部，设置有待与设置于凸轮轴121的第三凸轮部121c接合的第三从动件114b。

第四光学单元114被保持为使得第三从动件114b夹在第三凸轮部121c与稍后说明的施力凸轮122(图8)之间。这能够使第三从动件114b与第三凸轮部121c保持接触，并且随着凸轮轴121转动，第三从动件114b能够通过跟随第三凸轮部121c的表面而沿光轴方向移动。

保持构成调焦透镜的第五透镜组115a的第五光学单元115通过嵌合于引导杆123b而被保持，并且还通过与引导杆123a接合而被保持，以便能够沿光轴方向移动。通过致动器沿光轴方向独立地驱动第五光学单元115以执行调焦操作。摄像器件125设置在第五光学单元115的背面侧。

凸轮轴121具有台阶式的轴形状，第一凸轮部121a、第二凸轮部121b和第三凸轮部121c设置于凸轮轴121的外周部。第一凸轮部121a被成形为槽状，设置于第二光学单元112的第一从动件112b与第一凸轮部121a接合、处于由两个表面支撑的状态，使得第一从动件112b嵌合在槽中。此外，第二凸轮部121b被设置成直径与设置第一凸轮部121a所在处的直径不同的凸部，凸轮面形成在位于设置有第一凸轮部121a的那一侧的侧面。如之前所述，当在图7和图8中观察时第三光学单元113被施加向下的力以跟随第二凸轮部121b移动。此外，第三凸轮部121c的直径与设置第二凸轮部121b所在处的直径大致相同，并且第三凸轮部121c由位于第二凸轮部121b所在侧的相反侧的表面形成。

施力凸轮122与凸轮轴121同轴地配置，并且在施力凸轮122的内侧具有第二弹簧127。凸轮轴121和施力凸轮122因为键嵌合(key fitting)而能够在转轴方向上彼此一体地移动。通过第二弹簧127对凸轮轴121和施力凸轮122施加使凸轮轴121和施力凸轮122彼此靠近的方向上的力。在施力凸轮122的上端，设置有采用了与凸轮轴121的第三凸轮部121c的轨迹相同的轨迹的第三B凸轮122a。第四光学单元114的第三从动件114b与第三B凸轮122a和第三凸轮部121c接合、处于夹在第三B凸轮122a与第三凸轮部121c之间的状态。通过第二弹簧127的施力，第三从动件114b维持压靠第三凸轮部121c，并且被保持成不吱吱作响。

摄像器件125包括CCD传感器或CMOS传感器等且固定于收纳壳体110。摄像器件125执行将由已经穿过第一透镜组111a、第二透镜组112a、第三透镜组113a、第四透镜组114a和第五透镜组115a的光形成的被摄体像光电转换成电信号的光电转换，并且向未示出的图像处理单元输出该电信号。

接下来参照图11至图13，给出凸轮轴121的形状和如何成型凸轮轴121的详细说明。图11是示出第一凸轮部121a至第三凸轮部121c的以预定直径展开的示意图。图12是示意性示出通过成型来形成凸轮轴121时使用的冲切方法(die-cutting method)的图，图13是示意性示出凸轮轴121以预定直径展开的方向从而示意性示出冲切方向的图。

凸轮轴121和第二光学单元112至第四光学单元114响应于彼此的移动而移动，因此图11中的凸轮部121a至121c采用的轨迹与变焦位置处的透镜采用的轨迹相对应。

如从图11可见，第一凸轮部121a以预定的倾斜角度α线性地形成，第二凸轮部121b和第三凸轮部121c非线性地形成。在这种情况下，保持关系α≥β，其中第二凸轮部121b的倾斜程度最大的部分的倾斜角度是β。

图12和图13示出了当成型具有如上所述构造的凸轮轴121时如何拔出上模131和下模132以便从成型品移除上模131和下模132。为了通过成型来形成凸轮轴121，使用能够成型第一凸轮部121a和第二凸轮部121b的一体化模件131对凸轮轴121进行转动冲切(模131的形成第二凸轮部121b的棱线从131-1移动到131-2)。使用模132朝向当在图12中观察时的下方滑动来形成第三凸轮部121c。这在成型第一凸轮部121a和第二凸轮部121b两者的同时以槽的形式成型了第一凸轮部121a，而不会在第一凸轮部121a和第二凸轮部121b上留下任何分型线。

另一方面，当保持α<β时，以α的倾斜角度执行转动模切，模不能以避开第二凸轮部121b的方式拔出，从而导致底切。在实际成型时，如图12所示，模131被构造成在转动的过程中向上拔出。要求被成形为槽状的第二凸轮部121b是倾斜角度为α的直进槽以便不被底切，但是在本实施方式中，第二凸轮部121b和第三凸轮部121c呈现平面形状。因而，第二凸轮部121b和第三凸轮部121c的凸轮轨迹是非线性的，从而允许第二凸轮部121b和第三凸轮部121c在不被底切的情况下成型。

假设设置于凸轮轴121的第一凸轮部121a至第三凸轮部121c形成在近似120度的范围内，如果从周向冲切，则允许使用一体化模件131来成型第一凸轮部121a至第三凸轮部121c，而不在凸轮中形成模高度差(die level difference)。然而，在本实施方式中，即使当凸轮轴121的转动角度为120度或更大，也允许使用一体化模件成型第一凸轮部121a至第三凸轮部121c。因为当设计直径相对小的凸轮轴121以确保足够的凸轮长度使得光学单元能够精确地移动时，凸轮轴121的转动角度会变大，所以该配置是有效的。在凸轮中出现模高度差会使通过跟随凸轮而移动的光学单元摆动，并且因为性能劣化、图像的可视性降低，所以这不是优选的。

此外，在与远摄方向相反的方向上的、位于在广角位置第二从动件113b与第二凸轮部121b接合所在处的位置的前方的位置处，设置有作为本发明的示例性脱落防止单元的脱落防止壁121d。这防止了由于凸轮轴121因在广角位置受到冲击等而不期望转动所导致的第二从动件113b的脱落。

通过如之前所述地向下拉拔模132来成型第三凸轮部121c。为此，在本实施方式中，第一凸轮部121a至第三凸轮部121c形成在不大于近似360度的范围内。具体地，凸轮轴121被构造成在广角位置与远摄位置之间转动320度。

现在将给出镜筒如何移动的说明。如上所述，第二光学单元112经由接触部112c受到来自线性致动器124的推力并且移动到适于变焦的位置。第二光学单元112具有与凸轮轴121的第一凸轮部121a接合的第一从动件112b。为此，随着第二光学单元112沿光轴方向移动，第一凸轮部121a与第一从动件112b的凸轮作用使凸轮轴121转动。

第三光学单元113的第二从动件113b与凸轮轴121的第二凸轮轴121b接合，第四光学单元114的第三从动件114b与凸轮轴121的第三凸轮部121c接合。为此，随着凸轮轴121转动，第二凸轮部121b与第二从动件113b的凸轮作用以及第三凸轮部121c与第三从动件114b的凸轮作用使第三光学单元113和第四光学单元114沿光轴方向移动。镜筒如此执行变焦操作。

接下来再次参照以上第二实施方式的说明中使用的图6，将给出为什么当镜筒执行变焦操作时通过线性致动器124使第二光学单元112沿光轴方向移动的原因的说明。如之前所述，图6是示出第二光学单元112至第四光学单元114距初始位置的行进距离与它们各自在光轴方向上的位置之间的关系的曲线图。在图6中，横轴上的左侧是广角位置，并且越朝向右侧，第二光学单元112至第四光学单元114越靠近远摄位置。由纵轴表示的行进距离在广角位置处为0(初始位置)。

如图6所示，在第二光学单元112至第四光学单元114中，第二光学单元112从广角位置朝向远摄位置大致线性地移动。因而，通过使用线性致动器124沿一个方向驱动第二光学单元112，与第二光学单元112接合的凸轮轴121被以稳定的方式转动驱动。

例如，第三光学单元113在绘出朝向光入射面的平缓曲线的同时从广角位置朝向远摄位置移动。如果通过线性致动器24驱动采用了该移动轨迹的第三光学单元113时，将会出现如下位置：在该位置处，凸轮轴121的与第三光学单元113凸轮接合的第二凸轮部121b相对于光轴的倾斜角度是平缓的。当倾斜角度平缓时，需要高的负荷将光轴方向上的力转换成扭矩，因此凸轮轴121无法稳定地转动。为此，为了使凸轮轴121稳定地转动，优选通过线性致动器24使采用了在一个移动方向上大致线性的移动轨迹的第二光学单元112沿光轴方向移动。

还优选的是，在设置于凸轮轴121的第一凸轮部121a至第三凸轮部121c中，待与由线性致动器124驱动的第二光学单元112接合的第一凸轮部121a相对于光轴的倾斜角度是最陡的。这是因为，用于使凸轮轴121转动的凸轮部相对于光轴的倾斜角度越陡，则使凸轮轴121转动所需的推力越小。

另外，凸轮轴121的凸轮部121b和121c相对于光轴的倾斜角度越缓，则凸轮轴121的使第三光学单元113和第四光学单元114移动所需的扭矩越小。能够减小凸轮轴121的扭矩意味着，能够减小线性致动器124的推力。根据本实施方式，为了使凸轮部121a至121c具有这样的在相对于光轴的倾斜角度方面的关系，以直径在光轴方向上变化的方式制成凸轮轴121。

如上所述，在本实施方式中，因为小直径的凸轮轴121配置在多个光学单元112至114的外侧，所以光学单元112至114能够移动，从而使镜筒薄型化和小型化。另外，形成于凸轮轴121的凸轮部121a至121c具有如下凸轮形状：即使当形成于凸轮轴121的凸轮部121a至121c的角度范围相对宽时，也能够使用一体化模件进行成型。结果，不会在凸轮上留下分型线。

应当注意，在本实施方式中，在凸轮轴121中，使用一体化模件通过转动冲切来成型第一凸轮部121a和第二凸轮部121b，而不通过转动冲切来成型第三凸轮部121c。然而，可以通过转动冲切来成型第三凸轮部121c，此外，在额外设置有第四凸轮部的凸轮轴121中，可以使用一体化模件通过转动冲切来成型第三凸轮部和第四凸轮部。

另外，尽管在本实施方式中，使用超声波线性致动器124来使凸轮轴121转动，但是用于使凸轮轴121转动的驱动源不限于超声波型，并且可以不具有线性输出。例如，步进马达可以直接使凸轮轴121转动或通过多个齿轮使凸轮轴121转动。当使用步进马达时，第二光学单元112、第三光学单元113和第四光学单元114随着凸轮轴121转动而移动。

接下来参照图14，将给出根据本发明第四实施方式的镜筒的说明。图14是在凸轮轴221的位置处沿着光轴截取且示出了镜筒的示意性截面图。应当注意，用相同的附图标记表示本实施方式中的与上述第三实施方式的元件相对应的元件，并且以下将仅说明区别点。

如图14所示，根据本实施方式的镜筒具有固定于收纳壳体110的第一光学单元111、能够沿光轴方向移动的第二光学单元212至第四光学单元214、以及第五光学单元115。镜筒还具有凸轮轴221、施力凸轮222以及引导杆123a和123b。凸轮轴221、施力凸轮222以及引导杆123a和123b与光轴平行地布置，凸轮轴221和施力凸轮222由收纳壳体110可转动地支撑。

第一光学单元111与上述第三实施方式的第一光学单元相同。与上述第三实施方式相同，第二光学单元212保持第二透镜组212a且被以能够沿光轴方向移动的方式支撑。在第二光学单元212的外周部，设置有待与设置于凸轮轴221的第一凸轮部221a接合的第一从动件212b。与上述第三实施方式不同，第一从动件212b被成形为直径朝向外侧增大的圆筒楔形(cylindrical wedge)。

与上述第三实施方式相同，第三光学单元213保持第三透镜组213a且被以能够沿光轴方向移动的方式支撑。在第三光学单元213的外周部，设置有待与设置于凸轮轴221的第二凸轮部221b接合的第二从动件213b。与第一从动件212b相同，第二从动件213b被成形为直径朝向外侧增大的圆筒楔形。与上述第三实施方式相同，第二从动件213b受到朝向当在图14中观察时的下方的力，由此与凸轮轴221的第二凸轮部221b保持接触。

与上述第三实施方式相同，第四光学单元214保持第四透镜组214a且被以能够沿光轴方向移动的方式支撑。在第四光学单元214的外周部，设置有待与设置于凸轮轴221的第三凸轮部221c接合的第三从动件214b。与第一从动件212b相同，第三从动件214b被成形为直径朝向外侧增大的圆筒楔形。

第四光学单元214的第三从动件214b被保持于夹在第三凸轮部221c与施力凸轮222之间的状态。这使第三从动件214b与第三凸轮部221c保持接触，并且随着凸轮轴221转动，第三从动件214b能够通过跟随第三凸轮部221c的表面而沿光轴方向移动。与上述第三实施方式相同，第五光学单元115是调焦透镜组。

与上述第三实施方式相同，凸轮轴121具有台阶式的轴形状，第一凸轮部221a、第二凸轮部221b和第三凸轮部221c设置在凸轮轴121的外周部。第一凸轮部221a被成形为槽状，设置于第二光学单元212的第一从动件212b与第一凸轮部221a接合、处于由两个表面支撑的状态，使得第一从动件212b嵌合在槽中。

如之前所述，第一从动件212b被成形为圆筒楔形，待与第一从动件212b接合的第一凸轮部221a也是直径朝向外周部减小的楔形槽状。此外，第二凸轮部221b以与设置第一凸轮部221a所在处的直径不同的直径设置于凸轮轴221，第二凸轮部221b的凸轮面形成在第一凸轮部221a所在侧。第二凸轮部221b由与待和第二凸轮部221b接合的第二从动件213b的楔形形状相对应的楔形表面形成。

此外，第三凸轮部221c的直径与设置第二凸轮部221b所在处的直径大致相同，并且第三凸轮部221c由位于凸轮轴221的第二凸轮部221b所在侧的相反侧的表面形成。与第二凸轮部221b相同，第三凸轮部221c由与待和第三凸轮部221c接合的第三从动件214b的楔形形状相对应的楔形表面形成。

施力凸轮222与凸轮轴221同轴地配置，并且在施力凸轮222的内侧具有第二弹簧127。在施力凸轮222的上端，设置有采用了与凸轮轴221的第三凸轮部221c的轨迹相同的轨迹的第三B凸轮222a，并且第三B凸轮222a由与第三从动件214b的楔形形状相对应的楔形表面形成。

凸轮轴221的第一凸轮部221a至第三凸轮部221c在以预定直径展开时采用的轨迹与上述第三实施方式(图11)的凸轮轴121的轨迹相同。即，使用一体化模件通过转动冲切来形成第一凸轮部221a和第二凸轮部221b。凸轮轴221与上述第三实施方式的凸轮轴121的区别在于移动轨迹以及凸轮轴221在从垂直方向看时具有楔形形状。因而，当从楔形的凸轮轴221的径向使用模时，凸轮轴221因底切而无法成型。如图12和图13所示，通过以制成第一凸轮部221a的方式执行转动冲切，并且沿转动轴线方向拉拔包括表面的第二凸轮部221b和第三凸轮部221c，在无底切的情况下成型了凸轮轴221。

结果，一旦已经从端部插入第一凸轮部221a和第一从动件212b，则不存在当凸轮轴221转动时第一从动件212b从第一凸轮部221a脱落的可能。同样地，防止了第二从动件213b和第三从动件214b容易从第二凸轮部221b和第三凸轮部221c脱落。结果，即使当由于镜筒因落下或冲击等而受到外力导致凸轮轴221变形时，也防止第一从动件212b、第二从动件213b和第三从动件214b分别从第一凸轮部221a至第三凸轮部221c脱落。

由于本实施方式的凸轮轴221是通过转动冲切成型的，所以凸轮部具有槽宽在背面侧(内径侧)比在入口(外径侧)处宽的楔形槽。应当注意，尽管在本实施方式中，第一凸轮部221a至第三凸轮部221c的截面均具有楔形形状，但是可以是第一凸轮部221a至第三凸轮部221c中的仅一部分的截面具有楔形形状。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

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。

本申请要求2016年3月9日提交的日本专利申请No.2016-045642和2016年11月9日提交的日本专利申请No.2016-218973的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

Claims (15)

1.一种镜筒，其包括：

第一光学构件，其被构造成沿光轴的方向移动；

第二光学构件，其被构造成沿所述光轴的方向移动；

凸轮构件，其被构造成与所述第一光学构件和所述第二光学构件均凸轮接合，并且被以能够绕着与所述光轴平行的轴线转动的方式保持；和

线性致动器，其被构造成驱动所述第一光学构件，

其特征在于，

所述凸轮构件通过所述凸轮构件与所述第一光学构件的凸轮作用而转动，所述第一光学构件被所述线性致动器驱动成沿所述光轴的方向移动，

所述凸轮构件的转动使所述第二光学构件因所述第二光学构件与所述凸轮构件的凸轮作用而沿所述光轴的方向移动，并且

所述轴线以所述光轴作为中心配置在与所述线性致动器所在位置相对的位置。

2.根据权利要求1所述的镜筒，其中，

所述凸轮构件中形成有第一凸轮槽和第二凸轮槽，所述第一凸轮槽待与构成所述第一光学构件的凸轮销接合，所述第二凸轮槽待与构成所述第二光学构件的凸轮销接合，

所述第一凸轮槽的凸轮倾斜角度大于所述第二凸轮槽的凸轮倾斜角度。

3.根据权利要求1所述的镜筒，其中，

所述镜筒还包括引导杆，所述引导杆被构造成沿所述光轴的方向引导所述第一光学构件和所述第二光学构件中的每一者，

所述凸轮构件、所述引导杆和所述线性致动器配置在与所述光轴垂直的一个方向上。

4.根据权利要求1所述的镜筒，其中，当所述第一光学构件从广角位置向远摄位置移动时，所述第一光学构件相对于所述凸轮构件移动的方向仅是一个方向。

5.一种具有镜筒的摄像设备，其中，所述镜筒包括：第一光学构件，其沿光轴的方向移动；第二光学构件，其沿所述光轴的方向移动；凸轮构件，其与所述第一光学构件和所述第二光学构件均凸轮接合，并且被以能够绕着与所述光轴平行的轴线转动的方式保持；和线性致动器，其被构造成驱动所述第一光学构件，

其特征在于，

所述凸轮构件通过所述凸轮构件与所述第一光学构件的凸轮作用而转动，所述第一光学构件被所述线性致动器驱动成沿所述光轴的方向移动，

所述凸轮构件的转动使所述第二光学构件因所述第二光学构件与所述凸轮构件的凸轮作用而沿所述光轴的方向移动，并且

所述轴线以所述光轴作为中心配置在与所述线性致动器所在位置相对的位置。

6.一种镜筒，其通过至少使第一光学构件和第二光学构件沿光轴的方向移动来改变从广角位置到远摄位置的拍摄倍率，所述镜筒包括：

凸轮构件，其被构造成能够转动，并且在其外周部具有待与所述第一光学构件接合的第一凸轮槽和待与所述第二光学构件接合的第二凸轮槽；和

驱动单元，其被构造成使所述凸轮构件转动，

其特征在于，

随着所述凸轮构件转动，所述第一光学构件和所述第二光学构件沿所述光轴的方向移动，

当所述第一凸轮槽以预定直径展开时所述第一凸轮槽采用的移动轨迹是相对于与所述光轴垂直的方向倾斜预定倾斜角度的直线，并且

当所述第二凸轮槽以所述预定直径展开时所述第二凸轮槽采用的移动轨迹是相对于与所述光轴垂直的方向的最大倾斜角度不大于所述预定倾斜角度的轨迹。

7.根据权利要求6所述的镜筒，其中，

所述第一凸轮槽具有槽形状，该槽形状的两个表面与所述第一光学构件接合，并且

所述第二凸轮槽包括凸部，所述凸部具有设置在所述第一凸轮槽设置所在侧的表面，所述凸部的所述表面与所述第二光学构件接合。

8.根据权利要求7所述的镜筒，其中，所述第二凸轮槽具有脱落防止部，所述脱落防止部防止所述第二凸轮槽从所述第二光学构件脱离。

9.根据权利要求6所述的镜筒，其中，所述凸轮构件的形成所述第一凸轮槽所在处的直径与所述凸轮构件的形成所述第二凸轮槽所在处的直径彼此不同。

10.根据权利要求6所述的镜筒，其中，当成型所述凸轮构件时，使用一个转动冲切件来形成所述第一凸轮槽和所述第二凸轮槽。

11.根据权利要求6所述的镜筒，其中，所述凸轮构件布置在所述第一光学构件和所述第二光学构件的外周部，并且所述凸轮构件具有台阶式轴形状。

12.根据权利要求6所述的镜筒，其中，所述第一凸轮槽和所述第二凸轮槽中的一者具有槽宽越接近所述凸轮构件的转动中心越宽的楔形形状。

13.一种镜筒，其通过至少使第一光学构件和第二光学构件沿光轴的方向移动来改变从广角位置到远摄位置的拍摄倍率，所述镜筒包括：

凸轮构件，其被构造成能够转动过多于120度，并且在其外周部具有待与所述第一光学构件接合的第一凸轮槽和待与所述第二光学构件接合的第二凸轮槽；和

驱动单元，其被构造成使所述凸轮构件转动，

其特征在于，

随着所述凸轮构件转动，所述第一光学构件和所述第二光学构件沿所述光轴的方向移动，

当所述第一凸轮槽以预定直径展开时所述第一凸轮槽采用的移动轨迹是相对于与所述光轴垂直的方向倾斜预定倾斜角度的直线，

所述第一凸轮槽具有槽形状，该槽形状的两个表面与所述第一光学构件的凸轮销接合，

当所述第二凸轮槽以所述预定直径展开时所述第二凸轮槽采用的移动轨迹不是线性的，

所述第二凸轮槽包括凸部，所述凸部具有设置在所述第一凸轮槽设置所在侧的表面，所述凸部的所述表面与所述第二光学构件的凸轮销接合，并且

所述凸轮构件的形成所述第一凸轮槽所在处的直径与所述凸轮构件的形成所述第二凸轮槽所在处的直径彼此不同。

14.根据权利要求13所述的镜筒，其中，所述凸轮构件布置在所述第一光学构件和所述第二光学构件的外周部，并且所述凸轮构件具有台阶式轴形状。

15.根据权利要求13所述的镜筒，其中，所述第一凸轮槽和所述第二凸轮槽中的一者具有槽宽越接近所述凸轮构件的转动中心越宽的楔形形状。