CN107991750B - 抑制光学单元的不期望的运动的镜筒和摄像设备 - Google Patents

Abstract

提供抑制光学单元的不期望的运动的镜筒和摄像设备。一种镜筒，其在即使当对光学单元施加大到足够防止光学单元发出咔哒声的力时，也能防止用于光学单元的光轴方向上的驱动力增加，从而使动力传递机构小型化、节省动力并且还防止了光学单元的不期望的运动。光学单元沿光轴方向移动，并且光学单元被施力构件沿光轴方向施力。设置于光学单元的外周部的凸轮轴沿光轴方向延伸并且与各光学单元凸轮接合。动力传递机构将用于使凸轮轴转动的驱动力传递到凸轮轴。由施力构件对一个光学单元施力而在凸轮轴中产生的转矩和由施力构件对另一个光学单元施力而在凸轮轴中产生的另一转矩的方向相反。

Description

抑制光学单元的不期望的运动的镜筒和摄像设备

技术领域

本发明涉及安装于诸如数字照相机的摄像设备的变焦型镜筒，以及具有该变焦型镜筒的摄像设备。

背景技术

安装于诸如数字照相机的摄像设备的变焦型镜筒装备有使透镜沿光轴方向移动的动力传递机构。作为动力传递机构，已经提出一种使具有凸轮面的凸轮轴转动以使与凸轮轴相接合的透镜保持件沿光轴方向移动的动力传递机构(日本特开平9-197491号公报)。根据该提案，透镜保持件在光轴方向上受到诸如弹簧的施力构件的施力从而防止发出咔哒(rattling)声。在这种情况下，当凸轮轴的凸轮面倾斜时，垂直于光轴的分力和沿光轴方向的施力作用于凸轮面，并且该分力作为用于使凸轮轴转动的转矩传递到凸轮轴。

然而，根据日本特开平9-197491号公报，两个透镜保持件被单个施力构件沿着光轴在一个方向上施力。因此，由于凸轮面的倾斜角和倾斜方向存在差异，所以在凸轮轴中产生转矩之间的差异，并且这产生了使凸轮轴沿预定方向转动的残留转矩。

为了使凸轮轴沿与残留转矩的方向相反的方向转动，使凸轮轴转动的动力传递机构需要具有用于使凸轮轴抵抗着起到驱动阻力作用的残留转矩而转动的驱动力。

即，当对透镜保持件施加大到足够防止透镜保持件发出咔哒声的施力时，需要产生与由施力在凸轮轴中产生的残留转矩相等或者更大的驱动力，这可能使动力传递机构大型化并且增加动力消耗。

此外，取决于凸轮轴的凸轮面所采取的凸轮路径，残留转矩的方向根据变焦位置而反转，因此凸轮轴移动与间隙(backlash)相对应的量，从而引起透镜保持件的不期望的运动。

发明内容

本发明提供如下的技术：即使在对光学单元施加大到足够防止光学单元发出咔哒声的施力时，也能够防止光学单元的在光轴方向上的驱动力增加，以使动力传递机构小型化并节省动力，且防止光学单元的不期望的运动。

因此，本发明提供镜筒，其包括：第一光学单元，其被构造成沿光轴方向移动；第二光学单元，其被构造成沿所述光轴方向移动；施力构件，其被构造成沿所述光轴方向对所述第一光学单元和所述第二光学单元施力；凸轮构件，其设置于所述第一光学单元和所述第二光学单元的外周部，所述凸轮构件与所述第一光学单元和所述第二光学单元均凸轮接合；以及动力传递机构，其被构造成将用于使所述凸轮构件转动的驱动力传递到所述凸轮构件，其中，所述凸轮构件是沿所述光轴方向延伸的凸轮轴，以及通过所述施力构件对所述第一光学单元施力而在所述凸轮轴中产生的第一转矩和通过所述施力构件对所述第二光学单元施力而在所述凸轮轴中产生的第二转矩的方向相反。

本发明还提供一种具有镜筒的摄像设备，所述镜筒包括：第一光学单元，其被构造成沿光轴方向移动；第二光学单元，其被构造成沿所述光轴方向移动；施力构件，其被构造成沿所述光轴方向对所述第一光学单元和所述第二光学单元施力；凸轮构件，其设置于所述第一光学单元和所述第二光学单元的外周部，所述凸轮构件与所述第一光学单元和所述第二光学单元均凸轮接合；以及动力传递机构，其被构造成将用于使所述凸轮构件转动的驱动力传递到所述凸轮构件，其中，所述凸轮构件是沿所述光轴方向延伸的凸轮轴，以及通过所述施力构件对所述第一光学单元施力而在所述凸轮轴中产生的第一转矩和通过所述施力构件对所述第二光学单元施力而在所述凸轮轴中产生的第二转矩的方向相反。

根据本发明，即使在对光学单元施加大到足够防止光学单元发出咔哒声的施力时，也防止了光学单元的在光轴方向上的驱动力的增加，从而使动力传递机构小型化并节省动力，且防止光学单元的不期望的运动。

从以下(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是示出作为本发明的第一实施方式的镜筒的主要部分的立体图。

图2是示意性地示出当镜筒位于预定的变焦位置时镜筒在凸轮轴的位置处的沿着光轴方向的截面的截面图。

图3是示出第二光学单元和第三光学单元之间从广角位置到远摄位置的光轴方向上的位置关系的图。

图4A至图4C是说明在预定的变焦位置处施加到第二光学单元和第三光学单元的施力的方向和由施力在凸轮轴中产生的转矩的方向的概念图。

图5是示出从凸轮轴侧观察时作为本发明的第二实施方式的镜筒的主要部分的立体图。

图6是示出从第二弹簧构件侧观察时图5中的镜筒的主要部分的立体图。

图7是示出镜筒的侧视图。

图8是示意性地示出当镜筒位于预定的变焦位置时镜筒在凸轮轴的位置处的沿着光轴方向的截面的截面图。

图9是示出第二光学单元、第三光学单元以及转矩调整构件之间从广角位置到远摄位置的光轴方向上的位置关系的图。

图10A至图10C是说明在预定的变焦位置处施加到第二光学单元、第三光学单元和转矩调整构件的施力的方向，以及由施力在凸轮轴中产生的转矩的方向的概念图。

图11是示意性地示出当镜筒位于预定的变焦位置时作为本发明的第三实施方式的镜筒在凸轮轴处的沿着光轴方向的截面的截面图，所示的截面省略了镜筒的一些部件。

图12是示出第二光学单元、第三光学单元和第四光学单元之间从广角位置到远摄位置的光轴方向上的位置关系的图。

具体实施方式

下面将参照示出本发明的实施方式的附图详细说明本发明。

图1是示出本发明的第一实施方式的镜筒的主要部分的立体图。图2是示意性地示出当镜筒位于预定的变焦位置时镜筒在凸轮轴1的位置处的沿着光轴方向的截面的截面图。应当注意，在本实施方式的以下说明中，以设置于作为摄像设备的示例的数字照相机等的镜筒作为示例。

如图1和图2所示，根据本实施方式的镜筒具有第一光学单元11、多个光学单元、凸轮轴1、引导杆2a和2b以及收纳壳3，其中，多个光学单元包括均能够沿光轴方向移动的第二光学单元12、第三光学单元13以及第四光学单元14。凸轮轴1具有在距凸轮轴1的中心为半径R1的距离处形成的第一凸轮部1a和在距凸轮轴1的中心为半径R2的距离处形成的第二凸轮部1b。镜筒通过使光学单元12至14沿光轴方向移动来改变拍摄倍率。凸轮轴1与根据本发明的凸轮构件的示例相对应。

凸轮轴1和引导杆2a、2b均平行于光轴配置。凸轮轴1由收纳壳3可转动地支撑并且被第一弹簧构件4沿光轴方向朝向被摄体侧施力，第一弹簧构件4是设置为施力构件的压缩弹簧。引导杆2a和2b固定到收纳壳3。

第一光学单元11保持第一透镜组11a并且固定到收纳壳3。第一透镜组11a具有彼此垂直设置的两个透镜，并且在该两个透镜之间设置有棱镜(未示出)。应当注意，在本实施方式中，第一光学单元11是固定光学组，但可以是可动光学组。棱镜并非必须包括在第一透镜组11a中，而是可以设置于在像面侧的另一光学单元的透镜组中。

第二光学单元12保持第二透镜组12a，并且通过引导杆2a和2b将第二光学单元12保持成可沿光轴方向移动。第二光学单元12具有与设置于凸轮轴1的第一凸轮部1a接合的第一从动件12b。设置为施力构件的第二弹簧构件5的一端固定到第二光学单元12。第二弹簧构件5的另一端固定到收纳壳3的上面部。作为拉伸弹簧的第二弹簧构件5沿光轴方向朝向被摄体侧(沿箭头A所指的方向)对第二光学单元12施力。

第三光学单元13保持第三透镜组13a，并且通过引导杆2a和2b将第三光学单元13保持成可沿光轴方向移动。第三光学单元13具有与设置于凸轮轴1的第二凸轮部1b接合的第二从动件13b。设置为施力构件的第三弹簧构件6的一端固定到第三光学单元13。第三弹簧构件6的另一端固定到收纳壳3的下面部。作为拉伸弹簧的第三弹簧构件6沿光轴方向朝向像面侧(沿箭头B所指的方向)对第三光学单元13施力。

第四光学单元14保持构成聚焦透镜的第四透镜组14a，并且通过引导杆2a和2b将第四光学单元14保持成可沿光轴方向移动。第四光学单元14由致动器(未示出)沿光轴方向独立地致动以进行聚焦。

摄像器件21配置于第四光学单元14的像面侧并且固定到收纳壳3。摄像器件21将通过第一透镜组11a、第二透镜组12a、第三透镜组13a和第四透镜组14a形成的被摄体像光电转换成电信号，并将电信号输出到图像处理单元(未示出)。

现在将说明如上所述配置的镜筒如何动作。动力传递机构100具有步进马达101、齿轮102a和102b等。通过齿轮102a和102b的接合将步进马达101的动力传递到凸轮轴1，使凸轮轴1转动。凸轮轴1通过第一凸轮部1a与第二光学单元12的第一从动件12b接合，并通过第二凸轮部1b与第三光学单元13的第二从动件13b接合。

因此，随着凸轮轴1的转动，第一凸轮部1a和第一从动件12b的凸轮作用以及第二凸轮部1b和第二从动件13b的凸轮作用使第二光学单元12和第三光学单元13沿光轴方向移动。镜筒由此进行变焦操作。

下面，将参照图3和图4A至图4C说明当进行镜筒的变焦操作时使凸轮轴1转动所需的转矩。

图3是示出第二光学单元12和第三光学单元13之间的在广角(WIDE)位置和远摄(TELE)位置之间的光轴方向上的位置关系的图。应当注意，在图3中，水平轴的左侧是广角位置，水平轴的右侧是远摄位置。纵轴的上侧是被摄体侧，纵轴的下侧是像面侧。

图4A至图4C是说明在如图3所示的变焦位置C处施加到第二光学单元12和第三光学单元13的施力的方向和由施力在凸轮轴1中产生的转矩的方向的概念图。图4A示出了从径向观察时的凸轮轴1，图4B是示出沿着凸轮轴1的轴线截取的凸轮轴1的截面图，图4C是示出从凸轮轴1的轴向上的被摄体侧观察时的凸轮轴1的图。

如图3所示，第二光学单元12沿从被摄体侧到像面侧的一个方向从广角位置开始朝向远摄位置移动。第三光学单元13沿与第二光学单元12从被摄体侧向像面侧移动的方向相同的一个方向从广角位置开始朝向远摄位置移动，其中第三光学单元13总是以比第二光学单元12的倾斜度平缓的倾斜度从被摄体侧向像面侧移动。

如图3和图4A所示，在变焦位置C处，第一凸轮部1a具有向右下方向倾斜的倾斜角θ1，第二凸轮部1b具有向右下方向倾斜的倾斜角θ2。倾斜角θ1大于倾斜角θ2(θ1>θ2)。如图4A所示，第二光学单元12被第二弹簧构件5沿光轴方向朝向被摄体侧施加了施力P1，并且第一凸轮部1a相对于与光轴垂直的轴线以倾斜角θ1倾斜。

为此，沿与光轴垂直的方向对凸轮轴1施加力F1＝P1×tanθ1。凸轮轴1由收纳壳3可转动地支撑。第一凸轮部1a形成于距凸轮轴1的中心为半径R1的距离处；因此，对凸轮轴1施加从被摄体侧观察时的逆时针方向的转矩T1＝R1×F1。

同样地，第三光学单元13被第三弹簧构件6沿光轴方向朝向像面侧施加了施力P2，并且第二凸轮部1b相对于与光轴垂直的轴线以倾斜角θ2倾斜。

为此，沿与光轴垂直的方向对凸轮轴1施加力F2＝P2×tanθ2。凸轮轴1由收纳壳3可转动地支撑。第二凸轮部1b形成于距凸轮轴1的中心为半径R2的距离处；因此，对凸轮轴1施加从被摄体侧观察时的顺时针方向的转矩T2＝R2×F2。

如上所述，在本实施方式中，第一凸轮部1a和第二凸轮部1b沿一个方向倾斜，并且第一凸轮部1a和第二凸轮部1b的倾斜角总是具有θ1>θ2的关系。该关系在所有变焦位置都成立。施力P1和P2的方向以使在第一凸轮部1a和第二凸轮部1b中产生的转矩总是方向相反的方式确定。

即，通过以下方式减小在凸轮轴1中产生的转矩：调整第二弹簧构件5对第二光学单元12施力的方向和第三弹簧构件6对第三光学单元13施力的方向，使得在第一凸轮部1a和第二凸轮部1b中产生的转矩总是方向相反。

这减小了动力传递机构100驱动凸轮轴1所需的转矩；然而，在凸轮轴1中残留有作为由施力P1产生的转矩T1和由施力P2产生的转矩T2之间的差值的残留转矩T＝T1-T2。因此，在本实施方式中，通过调整施力P1和P2的大小以使转矩T1和T2大致相等(T1≈T2)来减小残留转矩T，从而进一步减小动力传递机构100驱动凸轮轴1所需的转矩。

例如，在本实施方式中，以使以下关系成立的方式来确定施力P1和P2：P2≈(P1×R1×tanθ1)/(R2×tanθ2)。无论第一凸轮部1a和第二凸轮部1b采取的凸轮路径如何，这会始终沿一个方向以稳定方式产生小的残留转矩，这防止了第二光学单元12和第三光学单元13的不期望的运动。

应当注意，实际上，倾斜角θ1和θ2以及施力P1和P2随着变焦位置而改变，所以当R1×tanθ1>R2×tanθ2成立时，应当以P1<P2成立的方式来确定施力P1和P2。在此情况下，如果施力P2过大，则会对第三光学单元13施加过度的力，使第三光学单元13倾斜，这会造成光学性能的恶化并增加摩擦阻力。为此，在本实施方式中，第一凸轮部1a和第二凸轮部1b的直径不同(R1<R2)以防止施力P2过大。

转矩T1和T2之间的大小关系根据变焦位置而反转。即，如果存在残留转矩的方向反转的位置，则会存在对图像摆动(wobbling)等的顾虑。因此优选构造成在任意变焦位置始终成立关系T1>T2或T1<T2。应当注意，在本实施方式中，凸轮轴1可以具有与第二光学单元12的直径和第三光学单元13的直径相等、或更大、或更小的直径。

如上所述，即使当对第一光学单元12和第二光学单元13施加大到足够防止第一光学单元12和第二光学单元13发出咔哒声的力时，也防止用于光学单元12和13的光轴方向上的驱动力增加，从而使动力传递机构100小型化并且节省动力。此外，在本实施方式中，由于无论第一凸轮部1a和第二凸轮部1b采取的凸轮路径如何，始终在一个方向上稳定地产生小的残留转矩，这防止了第二光学单元12和第三光学单元13的不期望的运动。

下面，将参照图5至图10C说明本发明的第二实施方式的镜筒。应当注意，在本实施方式的以下说明中，使用相同的附图标记表示与第一实施方式的构成要素相对应的构成要素。

图5是示出从凸轮轴1侧观察时镜筒的主要部分的立体图。图6是示出从第二弹簧构件5侧观察时镜筒的主要部分的立体图。图7是示出镜筒的侧视图。图8是示意性地示出当镜筒位于预定的变焦位置时镜筒在凸轮轴1的位置处的沿着光轴方向的截面的截面图。

如图5至图8所示，根据本实施方式的镜筒具有第一光学单元11、多个光学单元、凸轮轴1、引导杆2a和2b以及收纳壳3，其中，多个光学单元包括均能够沿光轴方向移动的第二光学单元12、第三光学单元13以及第四光学单元14的。凸轮轴1具有在距凸轮轴1的中心为半径R1的距离处形成的第一凸轮部1a、在距凸轮轴1的中心为半径R2的距离处形成的第二凸轮部1b以及在距凸轮轴1的中心为半径Rx的距离处形成的调整凸轮部1x。凸轮轴1和引导杆2a和2b均平行于光轴配置。通过收纳壳3可转动地支撑凸轮轴1。

在本实施方式中，在凸轮轴1的像面侧设置有转矩调整构件20。将转矩调整构件20以能够相对于凸轮轴1沿光轴方向移动的方式同轴地插入凸轮轴1周围。转矩调整构件20具有表面平行于光轴的壁部20a和20b，并且通过将壁部20a和20b嵌合到收纳壳3来限制转矩调整构件20的转动。转矩调整构件20具有从转矩调整构件20沿光轴方向延伸出的接合销20c。接合销20c与形成于凸轮轴1的调整凸轮部1x凸轮接合。

转矩调整构件20以及凸轮轴1被第一弹簧构件4沿光轴方向朝向被摄体侧施力，其中第一弹簧构件4是设置为在像面侧的施力构件的压缩弹簧。因此，随着凸轮轴1的转动，调整凸轮部1x和接合销20c的凸轮作用使转矩调整构件20在被限制转动的状态下沿光轴方向移动。

第一光学单元11保持第一透镜组11a并固定到收纳壳3。第一透镜组11a具有彼此垂直设置的两个透镜，以及设置于两个透镜之间的棱镜(未示出)。应当注意，在本实施方式中，第一光学单元11是固定光学组，但可以是移动光学组。棱镜并非必须包括在第一透镜组11a中，而是可以设置于在像面侧的另一光学单元的透镜组。

第二光学单元12保持第二透镜组12a并且通过引导杆2a和2b将第二光学单元12保持成可沿光轴方向移动。第二光学单元12具有与设置于凸轮轴1的第一凸轮部1a接合的第一从动件12b。设置为施力构件的第二弹簧构件5的一端固定到第二光学单元12。第二弹簧构件5的另一端固定到收纳壳3的上面部。作为拉伸弹簧的第二弹簧构件5沿光轴方向朝向被摄体侧对第二光学单元12施力。

第三光学单元13保持第三透镜组13a并且通过引导杆2a和2b将第三光学单元13保持成可沿光轴方向移动。第三光学单元13具有与设置于凸轮轴1的第二凸轮部1b接合的第二从动件13b。设置为施力构件的第三弹簧构件6的一端固定到第三光学单元13。第三弹簧构件6的另一端固定到收纳壳3的下面部。作为拉伸弹簧的第三弹簧构件6沿光轴方向朝向像面侧对第三光学单元13施力。

第四光学单元14保持构成聚焦透镜的第四透镜组14a并且通过引导杆2a和2b将第四光学单元14保持成可沿光轴方向移动。第四光学单元14由致动器(未示出)沿光轴方向独立地致动以进行聚焦。

摄像器件21配置于第四光学单元14的像面侧并且固定到收纳壳3。摄像器件21将通过第一透镜组11a、第二透镜组12a、第三透镜组13a和第四透镜组14a形成的被摄体像光电转换成电信号，并将电信号输出到图像处理单元(未示出)。

下面，将参照图9和图10A至图10C说明当进行镜筒的变焦操作时转动凸轮轴1所需的转矩。

图9是示出第二光学单元12、第三光学单元13以及转矩调整构件20之间从广角(WIDE)位置到远摄(TELE)位置的光轴方向上的位置关系的图。应当注意，在图9中，水平轴的左侧是广角位置，水平轴的右侧是远摄位置。纵轴的上侧是被摄体侧，纵轴的下侧是像面侧。

图10A至图10C是说明在图9所示的变焦位置D处施加到第二光学单元12、第三光学单元13和转矩调整构件20的施力的方向以及由施力在凸轮轴1中产生的转矩的方向的概念图。图10A示出了从径向观察时的凸轮轴1，图10B是示出凸轮轴1的沿着凸轮轴1的轴线截取的截面图，图10C是示出从凸轮轴1的轴向上的被摄体侧观察时的凸轮轴1的图。

如图9所示，第二光学单元12沿从被摄体侧到像面侧的一个方向从广角位置开始朝向远摄位置移动。第三光学单元13跟随第一凸轮部1a采取的凸轮路径沿光轴方向从广角位置朝向远摄位置移动。

如图9和图10A所示，在变焦位置D处，第一凸轮部1a具有向右下方向倾斜的倾斜角θ1，第二凸轮部1b具有向右上方向倾斜的倾斜角θ2。如图10A所示，第二光学单元12被第二弹簧构件5沿光轴方向朝向被摄体侧施加施力P1，并且第一凸轮部1a相对于与光轴垂直的轴线以倾斜角θ1倾斜。

为此，沿与光轴垂直的方向对凸轮轴1施加力F1＝P1×tanθ1。凸轮轴1由收纳壳3可转动地支撑。第一凸轮部1a形成于距凸轮轴1的中心为半径R1的距离处；因此，对凸轮轴1施加从被摄体侧观察时的逆时针方向的转矩T1＝R1×F1。

同样地，第三光学单元13被第三弹簧构件6沿光轴方向朝向像面侧施加施力P2，并且第二凸轮部1b相对于与光轴垂直的轴线以倾斜角θ2倾斜。

为此，沿与光轴垂直的方向对凸轮轴1施加力F2＝P2×tanθ2。凸轮轴1由收纳壳3可转动地支撑。第二凸轮部1b形成于距凸轮轴1的中心为半径R2的距离处；因此，对凸轮轴1施加从被摄体侧观察时的逆时针方向的转矩T2＝R2×F2。

如上所述，在本实施方式中，通过由第二弹簧构件5沿光轴方向朝向被摄体侧对第二光学单元12施力，以及由第三弹簧构件6沿光轴方向朝向像面侧对第三光学单元13施力，产生沿逆时针方向作用于凸轮轴1的转矩(T1+T2)。

在变焦位置D，调整凸轮部1x以倾斜角θx向右上方向倾斜。如图10A所示，转矩调整构件20被第一弹簧构件4沿光轴方向朝向被摄体侧施加施力Px，调整凸轮部1x相对于与光轴垂直的轴线以倾斜角θx倾斜。

为此，沿与光轴垂直的方向对凸轮轴1施加力Fx＝Px×tanθx。凸轮轴1由收纳壳3可转动地支撑。调整凸轮部1x形成于距凸轮轴1的中心为半径Rx的距离处；因此，对凸轮轴1施加从被摄体侧观察时的顺时针方向的转矩Tx＝Rx×Fx。

在这种情况下，能够对第一弹簧构件4的施力Px和调整凸轮部1x的倾斜角θx进行调整，使得以下关系成立：Tx≈T1+T2。这意味着无论第一凸轮部1a和第二凸轮部1b的形状以及变焦位置如何，都能够调整转矩Tx。

唯一地确定了在凸轮轴1中的预定位置处通过对第二光学单元12和第三光学单元13施力而产生的残留转矩。因此，通过调整调整凸轮部1x的在各个变焦位置处的倾斜角θx和/或第一弹簧构件4的施力Px来调整转矩Tx，结果，由对第二光学单元12和第三光学单元13施力产生的转矩(T1+T2)被转矩Tx抵销。

例如，在图9所示的相对于变焦位置E的广角侧，产生沿逆时针方向施加的转矩T1和沿顺时针方向施加的转矩T2。当T1<T2时，残留转矩T2-T1沿顺时针方向施加于凸轮轴1。然后，在相对于变焦位置E的远摄侧，当达到T1>T2时，残留转矩的方向反转，因此残留转矩T1-T2沿逆时针方向施加于凸轮轴1。

在这种情况下，通过使调整凸轮部1x倾斜的方向反转，不仅调整了转矩Tx的大小，还调整了转矩Tx的方向。因此，在应对残留转矩的方向的反转时，能够将凸轮轴1上的残留转矩(包括用于调整的转矩Tx)持续调整为最小。

在本实施方式中，将通过凸轮轴1的凸轮部沿光轴方向移动的光学单元的数量设定为两个，但能够设定为三个或更多个。在这种情况下，通过对光学单元施力而在凸轮轴1中产生的转矩应当在转矩处于相同方向时相加或者在转矩处于不同方向时相减，并且应当以抵销转矩的总和Tsum的方式调整倾斜角θx和施力Px，以产生具有与转矩Tsum的方向相反的方向的转矩Tx，并且使关系Tx≈Tsum成立。

例如，当通过对与凸轮轴1凸轮接合的光学单元施力而在凸轮轴1中产生的转矩为沿顺时针方向施加的转矩T1、沿逆时针方向施加的转矩T2、沿顺时针方向施加的转矩T3、…时，转矩的总和Tsum是以下沿顺时针方向施加的转矩：T1-T2+T3。在这种情况下，应当将倾斜角θx和施力Px调整成使转矩Tsum沿逆时针方向施加并且使关系Tsum≈Tx成立。

此外，如果存在通过对两个或更多个光学单元施力而在凸轮轴1中产生的转矩总和Tsum和转矩Tx之间的大小关系反转的位置，则存在对图像摆动等的顾虑。因此优选构造成在任意变焦位置处都始终成立关系Tsum＞Tx或Tsum＜Tx。凸轮轴1可以具有与第二光学单元12的直径和第三光学单元13的直径相等、或更大、或更小的直径。

如上所述，在本实施方式中，通过使用转矩调整构件20，无论凸轮轴1的凸轮部采取的凸轮路径的类型和与凸轮部接合的光学单元的数量如何，都能够将残留转矩保持在最小并使残留转矩的方向保持统一。其它配置和操作优点与上述第一实施方式的相同。

下面，将参照图11和图12说明本发明的第三实施方式的镜筒。应当注意，本实施方式的以下说明中，使用相同的附图标记表示与第一实施方式的构成要素相对应的构成要素。

在上述第一实施方式和第二实施方式中，动力传递机构100使用了步进马达101向凸轮轴1传递驱动力，而在本实施方式中，使用了线性致动器103向凸轮轴1传递驱动力。

图11是示意性地示出当镜筒位于预定的变焦位置时镜筒的在凸轮轴1处的沿着光轴方向的截面的截面图，所示的截面省略了镜筒的一些部件。图12是示出第二光学单元12、第三光学单元13和第四光学单元14之间从广角位置到远摄位置的光轴方向上的位置关系的图。

如图11所示，动力传递机构100具有线性致动器103。第一光学单元11保持第一透镜组11a并且固定到收纳壳3。第一透镜组11a具有彼此垂直设置的两个透镜和设置于两个透镜之间的棱镜(未示出)。应当注意，在本实施方式中，第一光学单元11是固定光学组，但可以是移动光学组。棱镜并非必须包括在第一透镜组11a中，而是可以设置于在像面侧的另一光学单元的透镜组中。

保持第二透镜组12a的第二光学单元12通过嵌合于引导杆2b并由引导杆2b保持并且与引导杆2a接合并由引导杆2a保持，从而被支撑为可沿光轴方向移动。第二光学单元12在其外周部具有与设置于凸轮轴1的第一凸轮部1a接合的第一从动件12b和设置在第二光学单元12与线性致动器103之间的接触部12c。随着接触部12c与线性致动器103相接触，第二光学单元12受到来自线性致动器103的沿光轴方向的推力。

第三光学单元13保持第三透镜组13a并且由引导杆2a和2b保持为可沿光轴方向移动。第三光学单元13具有与设置于凸轮轴1的第二凸轮部1b接合的第二从动件13b。

第三光学单元13被设置为施力构件的第三弹簧构件6沿光轴方向施力。第四光学单元14保持第四透镜组14a并且由引导杆2a和2b保持为可沿光轴方向移动。第四光学单元14具有与设置于凸轮轴1的第三凸轮部1c接合的第三从动件14b。第四光学单元14被设置为施力构件的第四弹簧构件7沿光轴方向施力。

随着凸轮轴1的转动，第二凸轮部1b和第二从动件13b的凸轮作用以及第三凸轮部1c和第三从动件14b的凸轮作用使第三光学单元13和第四光学单元14沿光轴方向移动。

利用上述配置，第二光学单元12经由接触部12c受到来自线性致动器103的推力，并根据变焦位置沿光轴方向移动。第二光学单元12的第一从动件12b与凸轮轴1的第一凸轮部1a接合。为此，随着第二光学单元12沿光轴方向移动，第一凸轮部1a和第一从动件12b的凸轮作用使凸轮轴1转动。

第三光学单元13的第二从动件13b与凸轮轴1的第二凸轮部1b接合，并且第四光学单元14的第三从动件14b与凸轮轴1的第三凸轮部1c接合。为此，如上所述，随着凸轮轴1的转动，第二凸轮部1b和第二从动件13b的凸轮作用以及第三凸轮部1c和第三从动件14b的凸轮作用使第三光学单元13和第四光学单元14沿光轴方向移动，结果，镜筒进行变焦操作。应当注意，在本实施方式中，凸轮轴1可以具有与第三光学单元13的直径和第四光学单元14的直径相等、或更大、或更小的直径。

从图12中可以看出，第二光学单元12大致线性地从广角位置朝向远摄位置移动。因此，通过利用线性致动器103沿一个方向致动第二光学单元12，使与第二光学单元12接合的凸轮轴1以稳定的方式转动。

例如，在朝向像面侧画平缓的曲线的同时，第三光学单元13从广角位置向远摄位置移动。当采取这种移动路径的第三光学单元13被线性致动器103致动时，可能存在使凸轮轴1的与第三光学单元13凸轮接合的第二凸轮部1b的相对于光轴的倾斜角平缓的位置，这是不可取的。同时，优选的是，通过线性致动器103使沿一个方向移动并且采取大致线性移动路径的第二光学单元12沿光轴方向移动，这使得凸轮轴1能够以稳定的方式转动。

此外，优选的是，在设置于凸轮轴1的凸轮部1a至1c中，与由线性致动器103致动的第二光学单元12接合的第一凸轮部1a相对于光轴具有最陡的倾斜角。这是由于凸轮部具有的用于转动凸轮轴1的相对于光轴的倾斜角越陡，转动凸轮轴1所需的推力越小。

另外，凸轮轴1的凸轮部1b和1c相对于光轴的倾斜角越平缓，能够保持使第三光学单元13和第四光学单元14沿光轴方向移动所需的凸轮轴1的转动力越小。通过如此将凸轮轴1的转动力保持得小，能够减小线性致动器103的推力。

如上所述，当动力传递机构100包括线性致动器103时，由于第三光学单元13和第四光学单元14分别被第三弹簧构件6和第四弹簧构件7施力，从而在凸轮轴1中产生残留转矩。如在上述第一实施方式中，能够通过调整第三弹簧构件6和第四弹簧构件7的施力来减小该残留转矩。还能够通过使用上述第二实施方式中的转矩调整构件20来调整残留转矩。其它配置和操作优点与上述第一实施方式和第二实施方式的相同。

应当注意，本发明不限于上述所示的实施方式，并且能够在不脱离本发明的主旨的情况下适当地改变其材料、形状、尺寸、形式、数量和配置位置等。

其它实施方式

本发明的实施方式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方式的功能的软件(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。权利要求的范围应符合最宽泛的解释，以包括所有这样的变型、等同结构和功能。

本申请要求2016年10月26日提交的日本专利申请No.2016-209540的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (6)

1.一种镜筒，其包括：

第一光学单元，其被构造成沿光轴方向移动；

第二光学单元，其被构造成沿所述光轴方向移动；

第一施力构件，其被构造成沿所述光轴方向对所述第一光学单元和所述第二光学单元施力；

凸轮构件，其设置于所述第一光学单元和所述第二光学单元的外周部，所述凸轮构件与所述第一光学单元和所述第二光学单元均凸轮接合；以及

动力传递机构，其被构造成将用于使所述凸轮构件转动的驱动力传递到所述凸轮构件，

其特征在于，所述镜筒还包括：

转矩调整构件，其被构造成与所述凸轮构件凸轮接合；以及

第二施力构件，其被构造成沿所述光轴方向对所述转矩调整构件施力，

其中，所述凸轮构件沿所述光轴方向延伸，

所述凸轮构件的半径小于所述第一光学单元的半径和所述第二光学单元的半径，

所述凸轮构件的旋转轴设置于所述第一光学单元和所述第二光学单元的外周部的外侧，

通过所述第一施力构件对所述第一光学单元施力而在所述凸轮构件中产生的第一转矩和通过所述第一施力构件对所述第二光学单元施力而在所述凸轮构件中产生的第二转矩的方向相反，以及

通过所述第二施力构件对所述转矩调整构件施力而在所述凸轮构件中产生的第三转矩被设定为与所述第一转矩以及所述第二转矩之和抵销。

2.根据权利要求1所述的镜筒，其中，所述第一转矩和所述第二转矩在广角位置和远摄位置之间的整个区域方向相反。

3.根据权利要求1所述的镜筒，其中，

所述第一施力构件包括产生不同施力的两个施力构件，并且

在广角位置和远摄位置之间的任意变焦位置处，所述两个施力构件通过各自的施力在所述凸轮构件中分别产生所述第一转矩和所述第二转矩，所述第一转矩和所述第二转矩方向相反且具有相同大小。

4.根据权利要求1所述的镜筒，其中，作为由所述第一施力构件的所述施力产生的所述第一转矩和所述第二转矩之间的差值的残留转矩在广角位置和远摄位置之间的整个范围内为相同方向。

5.根据权利要求1所述的镜筒，其中，

所述第一光学单元和所述第二光学单元分别与设置于所述凸轮构件的凸轮槽凸轮接合，并且

在与所述第一光学单元凸轮接合的所述凸轮槽和与所述第二光学单元凸轮接合的所述凸轮槽之中，具有较小的倾斜角的凸轮槽位于距所述凸轮构件的旋转轴较远的距离处。

6.一种具有镜筒的摄像设备，所述镜筒包括：

第一光学单元，其被构造成沿光轴方向移动；

第二光学单元，其被构造成沿所述光轴方向移动；

第一施力构件，其被构造成沿所述光轴方向对所述第一光学单元和所述第二光学单元施力；

凸轮构件，其设置于所述第一光学单元和所述第二光学单元的外周部，所述凸轮构件与所述第一光学单元和所述第二光学单元均凸轮接合；以及

动力传递机构，其被构造成将用于使所述凸轮构件转动的驱动力传递到所述凸轮构件，

其特征在于，所述镜筒还包括：

转矩调整构件，其被构造成与所述凸轮构件凸轮接合；以及

第二施力构件，其被构造成沿所述光轴方向对所述转矩调整构件施力，

其中，所述凸轮构件沿所述光轴方向延伸，

所述凸轮构件的半径小于所述第一光学单元的半径和所述第二光学单元的半径，

所述凸轮构件的旋转轴设置于所述第一光学单元和所述第二光学单元的外周部的外侧，

通过所述第一施力构件对所述第一光学单元施力而在所述凸轮构件中产生的第一转矩和通过所述第一施力构件对所述第二光学单元施力而在所述凸轮构件中产生的第二转矩的方向相反，以及

通过所述第二施力构件对所述转矩调整构件施力而在所述凸轮构件中产生的第三转矩被设定为与所述第一转矩以及所述第二转矩之和抵销。

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