CN110161647B - 透镜镜筒和摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透镜镜筒和摄像装置。在透镜镜筒中，驱动第一驱动单元，由此使得第三透镜保持架可相对于第一透镜保持架和第二透镜保持架在光轴方向上移动。将引导轴的一端固定到第一透镜保持架而将引导轴的另一端固定到第二透镜保持架。

Description

透镜镜筒和摄像装置

技术领域

本发明涉及一种透镜镜筒和包含透镜镜筒的诸如数字照相机或摄像机的摄像装置。

背景技术

要提高具有多个透镜组可通过变焦在光轴方向上移动的构造的变焦透镜镜筒的光学性能，需要增加透镜之间的相对位置等的精度。

可以使用调整机构来调整一直以来需要实现高精度的透镜之间的倾斜、偏心等。

然而，由于透镜镜筒的结构会变复杂并且透镜镜筒的尺寸会增加，因此使用该调整机构是不利的。

在另一构造实例中，如日本专利特开No.H06-94964中所讨论，通过使用同一引导轴支撑多个透镜组来抑制透镜之间的倾斜和偏心。

然而，日本专利特开No.H06-94964中所讨论的构造实例需要长的引导轴，这使得难以令该构造适用于可伸缩变焦透镜镜筒。

发明内容

本发明的目的是，通过增加可伸缩变焦透镜镜筒中可在光轴方向上移动的多个透镜组之间的相对位置的精度来提高透镜性能。

根据本发明的一个方面，提供一种透镜镜筒，所述透镜镜筒包括：第一透镜保持架，构造为能够在光轴方向上移动；第二透镜保持架，构造为能够在所述光轴方向上移动并且相对于所述第一透镜保持架在所述光轴方向上移动；第三透镜保持架，在所述光轴方向上设置在所述第一透镜保持架与所述第二透镜保持架之间；引导轴，在所述光轴方向上延伸；以及第一驱动单元，构造为使所述第三透镜保持架相对于所述第一透镜保持架和所述第二透镜保持架在所述光轴方向上沿所述引导轴移动。所述引导轴由所述第一透镜保持架和所述第二透镜保持架支撑并且在与光轴正交的方向上定位。当所述引导轴在与所述光轴正交的方向上定位时，所述第一透镜保持架和所述第二透镜保持架中的至少一者能够相对于所述引导轴在所述光轴方向上移动。

根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒的缩回状态的截面图。

图2是例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒在图像拍摄期间的截面图。

图3是例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒的分解图。

图4是例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒中的主要部件的三维截面图。

图5A和图5B是各自例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒中的偏置凸轮销部的截面图。

图6A是例示根据传统技术的透镜镜筒的示意图，而图6B是例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒的示意图。

图7是例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒中的引导杆附近和偏置凸轮销部附近的示意性截面图。

图8例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒中的引导杆与偏置凸轮销部之间的位置关系。

图9A和图9B是各自例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒的、在其他示例性实施例中在光轴方向上移动透镜保持架的移动单元的示意图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

在附图中，相同组件由相同参考编号表示并且将省略其重复描述。在本示例性实施例中，将摄像装置描述为根据本发明的光学设备的实例。

接下来，将参照图1至图5B描述根据本发明示例性实施例的透镜镜筒。

图1是例示根据本发明示例性实施例的透镜镜筒的缩回状态的截面图。

图2是例示透镜镜筒在图像拍摄期间的截面图。

图3是例示透镜镜筒的分解图。

图4是例示根据本示例性实施例的特征元件的三维截面图。

图5A和图5B是各自例示根据本示例性实施例的偏置凸轮销部的截面图。

根据本示例性实施例的透镜镜筒是具有六组透镜的光学系统，所述六组透镜包括第一组透镜L1、第二组透镜L2、第三组透镜L3、第四组透镜L4、第五组透镜L5和第六组透镜L6。

第一组筒1保持第一组透镜L1。设置在第一组筒1的内圆周表面下部的一组六个凸轮销1a与形成在凸轮筒10的外圆周表面中的凸轮槽10a接合。

第一组筒1在所述第一组筒1的内圆周表面的三个位置处设有直进槽1b(未例示)。直进槽1b与形成在直进筒11的外圆周表面上端的直进键11a接合。

第二组筒2保持第二组透镜L2。设置在第二组筒2的外圆周表面下部的一组三个凸轮销2a与形成在凸轮筒10的内圆周表面中的凸轮槽10b接合。

第二组筒2在与凸轮销2a对应的位置处设有直进键2b。直进键2b与形成在直进筒11中的直进槽11b接合。

图像模糊校正设备3保持第三组透镜L3。设置在图像模糊校正设备3的外圆周表面上的一组三个凸轮销3a与形成在凸轮筒10的内圆周表面中的凸轮槽10c接合。

图像模糊校正设备3在与凸轮销3a对应的位置处设有直进键3b。直进键3b与形成在直进筒11中的直进槽11c接合。

第四组保持架4保持第四组透镜L4。设置在第四组保持架4的外圆周表面下部的一组三个凸轮销4a与形成在驱动筒14的内圆周表面中的凸轮槽14a接合。

凸轮销4a中的一者用作偏置凸轮销部4c，所述偏置凸轮销部4c向凸轮槽14a施加偏置力，从而吸收凸轮接合中的松动(backlash)。

例如，可使用如图5A和图5B中所例示的构造。

图5A例示通过减小构成凸轮销4a中的一者的偏置凸轮销部4c的厚度实现具有弹性形变的凸轮接合的构造。

具体而言，偏置凸轮销部4c像片簧一样变形且因此被偏置抵靠凸轮槽14a。

另外，例如存在另一构造，在该构造中，如图5B中所例示，偏置凸轮销部4c被构造为独立的本体并且在径向方向上被凸轮偏置弹簧41偏置。

第四组保持架4在所述第四组保持架4的外圆周表面下部的三个位置处设有直进键4b。直进键4b与形成在固定筒13中的直进槽13d接合。

第五组保持架5保持第五组透镜L5。

形成在第五组保持架5上的定位部5a和防震部5b与主引导杆61和副引导杆62接合，并且被支撑以可在光轴方向上移动。主引导杆61和副引导杆62设置在第六组保持架6上。

齿条51(未例示)设置在第五组保持架5上并且通过螺钉被安装在步进马达63上，所述步进马达63用作设置在第六组保持架6上的第一驱动单元。

通过来自步进马达63的输出驱动第五组保持架5。

因此，第五组保持架5通过定位部5a、防震部5b、主引导杆61和副引导杆62的作用，在光轴方向上无旋转地移动。

第六组保持架6保持第六组透镜L6。

设置在第六组保持架6的外圆周表面下部的一组三个凸轮销6a与形成在驱动筒14的内圆周表面中的凸轮槽14b接合。

与上述凸轮销4a相同，凸轮销6a中的一者用作偏置凸轮销部6c，所述偏置凸轮销部6c被偏置抵靠凸轮槽14b，从而吸收凸轮接合中的松动。

第六组保持架6在所述第六组保持架6的外圆周表面下部的三个位置处设有直进键6b。直进键6b与形成在固定筒13中的直进槽13e接合。

用作第一透镜保持架的第六组保持架6可在光轴方向上移动。

用作第二透镜保持架的第四组保持架4可在光轴方向上移动，并且相对于第一透镜保持架在光轴方向上移动。

用作第三透镜保持架的第五组保持架5设置在用作第一透镜保持架的第六组保持架6与用作第二透镜保持架的第四组保持架4之间。

主引导杆(引导销)61在光轴方向上延伸。

用作第一驱动单元的步进马达63使用作第三透镜保持架的第五组保持架5在光轴方向上沿主引导杆61移动。

驱动用作第一驱动单元的步进马达63，以使用作第三透镜保持架的第五组保持架5可相对于用作第一透镜保持架的第六组保持架6和用作第二透镜保持架的第四组保持架4在光轴方向上移动。

将主引导杆61的一端固定到用作第一透镜保持架的第六组保持架6，并且将主引导杆61的另一端固定到用作第二透镜保持架的第四组保持架4。

光圈设备7设有一组三个凸轮销7a，所述凸轮销7a设置在光圈设备7的外圆周表面上。凸轮销7a与形成在凸轮筒10的内圆周表面中的凸轮槽10d接合。

光圈设备7还在与凸轮销7a对应的位置处设有直进键7b。直进键7b与形成在直进筒11中的直进槽11d接合。

快门中性密度(ND)设备8通过螺钉(未例示)被固定到图像模糊校正设备3。

设置在凸轮筒10的外圆周表面下部的一组三个凸轮销10e与形成在固定筒13的内圆周表面中的凸轮槽13a接合。

设置在凸轮筒10的外圆周表面下部的一组三个驱动销10f穿过形成在固定筒13中的槽13c并且与形成在驱动筒14的内圆周表面中的直进槽14d接合。

凸轮筒10被可旋转地夹在直进筒11与直进板12之间，并且与直进筒11一体地在光轴方向上移动。

可移动盖筒16通过单元(未例示)被固定到凸轮筒10。

设置在可移动盖筒16的外圆周表面下部的一组三个凸轮销16a被插入到形成在固定筒13中的凸轮槽13b中，之间形成有小间隙。

直进筒11限制第一组筒1、第二组筒2、图像模糊校正设备3和光圈设备7的线性移动。直进筒11通过单元(未例示)被固定到直进板12。

形成在直进板12的外圆周表面上的三个直进键12a与形成在固定筒13中的直进槽13f接合。

形成在驱动筒14的外圆周表面下部的齿轮部14e连接到用于驱动筒14的驱动设备，所述驱动设备包括直流电(DC)马达91和多个齿轮92。

当通过来自用于驱动筒14的驱动设备的输出旋转驱动筒14时，凸轮筒10的凸轮销10e与固定筒13的凸轮槽13a相互作用。

此外，驱动筒14在通过凸轮筒10的驱动销10f与驱动筒14的直进槽14d的作用旋转的同时在光轴方向上移动。

第一组筒1通过所述第一组筒1的凸轮销1a与凸轮筒10的凸轮槽10a的作用以及所述第一组筒1的直进槽10b(未例示)与直进筒11的直进键11a的作用，在光轴方向上无旋转地移动。

第二组筒2通过所述第二组筒2的凸轮销2a与凸轮筒10的凸轮槽10b的作用以及所述第二组筒2的直进键2b与直进筒11的直进槽11b的作用，在光轴方向上无旋转地移动。

图像模糊校正设备3通过所述图像模糊校正设备3的凸轮销3a与凸轮筒10的凸轮槽10c的作用以及所述图像模糊校正设备3的直进键3b与直进筒11的直进槽11c的作用，在光轴方向上无旋转地移动。

第四组保持架4通过所述第四组保持架4的凸轮销4a与驱动筒14的凸轮槽14a的作用以及所述第四组保持架4的直进键4b与固定筒13的直进槽13d的作用，在光轴方向上无旋转地移动。

第六组保持架6通过所述第六组保持架6的凸轮销6a与驱动筒14的凸轮槽14b的作用以及所述第六组保持架6的直进键6b与固定筒13的直进槽13e的作用，在光轴方向上无旋转地移动。

光圈设备7通过所述光圈设备7的凸轮销7a与凸轮筒10的凸轮槽10d的作用以及所述光圈设备7的直进键7b与直进筒11的直进槽11d的作用，在光轴方向上无旋转地移动。

图像传感器S和滤光器F被保持在固定基板9上。固定筒13和固定盖筒15通过螺钉17被固定到固定基板9。

接下来，将参照图4详细描述本发明的特征。

主引导杆61和副引导杆62被压配到第六组保持架6，并且在光轴方向和与光轴方向正交的方向上被固定。

第五组保持架5与上述主引导杆61和副引导杆62中的每一者接合，并且可独立于第六组保持架6在光轴方向上移动。

具体而言，第五组保持架5相对于主引导杆61在光轴方向上被可滑动地支撑，并且在与光轴方向正交的方向上被固定。

第五组保持架5与副引导杆62之间的接合防止绕主引导杆61的轴旋转地震动。

主引导杆61的一端被压配到用作第一透镜保持架的第六组保持架6，而主引导杆61的另一端与用作第二透镜保持架的第四组保持架4接合。

用作第一透镜保持架的第六组保持架6比用作第三透镜保持架的第五组保持架5更靠近图像平面定位。用作第二透镜保持架的第四组保持架4比用作第三透镜保持架的第五组保持架5更靠近被摄体定位。

分别在驱动筒14和凸轮筒18内侧上形成用作第一凸轮槽的三个凸轮槽14b和18b以及用作第二凸轮槽的三个凸轮槽14a和18a。

用作第二驱动单元的促动器64旋转地驱动对应的凸轮筒。

用作第一透镜保持架的第六组保持架6包括分别与第一凸轮槽接合的多个第一凸轮销，即包括凸轮销6a、直进键6b和偏置凸轮销部6c的三个凸轮销。

用作第二透镜保持架的第四组保持架4包括分别与第二凸轮槽接合的多个第二凸轮销，即包括凸轮销4a、直进键4b和偏置凸轮销部4c的三个凸轮销。

当驱动筒14和凸轮筒18旋转时，第一凸轮销6a、6b和6c跟随第一凸轮槽在光轴方向上移动。

第二凸轮销4a、4b和4c跟随第二凸轮槽在光轴方向上移动。

与第一凸轮槽14b接合的一个第一凸轮销6c在透镜镜筒的径向方向上被偏置抵靠第一凸轮槽。

剩余的第一凸轮销6a和6b在透镜镜筒的径向方向上不被偏置抵靠第一凸轮槽。

在透镜镜筒的圆周方向上的第一凸轮销6a、6b和6c之中，在透镜镜筒的径向方向上被偏置抵靠第一凸轮槽的一个第一凸轮销6c最靠近主引导杆61定位。

与第二凸轮槽14a接合的一个第二凸轮销4c在透镜镜筒的径向方向上被偏置抵靠第二凸轮槽。

剩余的第二凸轮销4a和4b在透镜镜筒的径向方向上不被偏置抵靠第二凸轮槽。

在透镜镜筒的圆周方向上的第二凸轮销4a、4b和4c之中，在透镜镜筒的径向方向上被偏置抵靠第二凸轮槽的一个第二凸轮销4c最靠近主引导杆61定位。

主引导杆61根据组件的精度在第六组保持架6的压配部中稍微倾斜。

相应地，第五组保持架5遵循主引导杆61的倾斜方向。

根据本示例性实施例，与第五组保持架5中类似，在第四组保持架4中，用作定位部的直进键4b与主引导杆61接合并且用作防震部的偏置凸轮销部4c与副引导杆62接合。

如上所述，在第四组保持架4中，光轴通过凸轮销4a与驱动筒14的凸轮槽14a之间的接合来定位。

因此，主引导杆61的位置(即，引导杆的少量倾斜)受到约束。

通过该构造，在以高精度定位每一个透镜的光轴的同时，可提高第四组透镜L4、第五组透镜L5和第六组透镜L6之间的相对位置的精度。

接下来，将参照图6A和图6B，通过将本示例性实施例与传统技术进行比较来描述使用根据本示例性实施例的上述构造的有益效果。

图6A是例示根据传统技术的构造的示意图。

图6B是例示根据本示例性实施例的构造的示意图。

在传统技术中，如图6A中所例示，第五组保持架5与压配到第六组保持架6的主引导杆61接合，且因此被支撑在主引导杆61上。

因此，第五组保持架5遵循主引导杆61的倾斜方向。

在该情况下，第四组保持架4和第六组保持架6通过与驱动筒14的凸轮接合而定位。

因此，根据驱动筒14的凸轮槽14a和14b的组件误差，确定第四组保持架4与第六组保持架6的相对位置的精度。

考虑第四组保持架4与第六组保持架6之间因凸轮槽14a和14b的组件误差所致的位置移位(positional misalignment)方向与第五组保持架5因主引导杆61的倾斜所致的位置移位方向不同的情况。

在该情况下，第四组保持架4与第五组保持架5之间的相对位置移位量增大。

相应地，在根据本示例性实施例的构造中，如图6B中所例示，第四组保持架4与主引导杆61接合。

因此，主引导杆61的倾斜方向受到约束并且可防止第四组保持架4与第五组保持架5之间的相对位置移位。

从而，可提高第四组透镜L4、第五组透镜L5与第六组透镜L6之间的相对位置的精度。

另外，要约束主引导杆61的倾斜，可提供根据主引导杆61的倾斜而变形的可变形部6d，以使第六组保持架6的主引导杆61的压配部可变形。

例如，使压配部附近区域变薄，以使第六组保持架6的主引导杆61的压配部可变形。

图7例示主引导杆61的压配部的截面图。

如图7中所例示提供可变形部6d，使得主引导杆61与第四组保持架4之间的摩擦减小，并且也使得对驱动的不利影响降低。

另外，主引导杆61如图7中虚线所示倾斜。

在通过与第四组保持架4接合以及可变形部6d的弹性形变而沿图7中箭头“A”所示的方向校正倾斜的情况下，力F1作为反作用力在图7中箭头所示的方向上作用于第四组保持架4。

在该方向上，与偏置凸轮销部4c所生成的偏置力F2相反的力可如图7中所示的那样作用。

如果保持F1>F2，则无法获得因偏置凸轮销部4c被偏置抵靠凸轮槽14a所产生的消除松动效果。为此，至少需要F1<F2的条件。

在透镜镜筒的径向方向上被偏置抵靠第二凸轮槽的第二凸轮销4c的偏置力F2大于主引导杆61的一端被压配到用作第一透镜保持架的第六组保持架6的压配部处所生成的弹力的反作用力F1。

在该情况下，例如，如图8中所例示，偏置凸轮销部4c和6c在各自的三个凸轮销4a和6a之中最靠近主引导杆61的位置设置。

上述布置中可变形部6c的变形影响第六组保持架6的组件。

当主引导杆61受到约束时，在第四组保持架4的组件上作用于第四组保持架4的力的效果可在主引导杆61的附近被吸收。

因此，可减小对透镜的影响。

虽然上面描述了主引导杆61固定到第六组保持架6并且第四组保持架4与主引导杆61接合的构造，但是组件之间的位置关系也可以颠倒。

即，主引导杆61可固定到第四组保持架4而第六组保持架6可与主引导杆61接合。

上面将通过与驱动筒14凸轮接合在光轴方向上移动第四组保持架4和第六组保持架6的构造描述为在光轴方向上移动第四组保持架4和第六组保持架6的单元。另外，下面还将描述在光轴方向上移动第四组保持架4和第六组保持架6的其他单元。

例如，如图9A中所例示，可通过与凸轮筒18的凸轮接合而在光轴方向上移动第四组保持架4和第六组保持架6，所述凸轮筒18设有与第四组保持架4接合的凸轮槽18a和与第六组保持架6的凸轮销6a接合的凸轮槽18b。

另外，例如，如图9B中所例示，可分别通过诸如步进马达的促动器64在光轴方向上移动第四组保持架4和第六组保持架6。

如上所述，主引导杆61固定到可在光轴方向上移动的第六组透镜保持架6。

此外，主引导杆61由可在光轴方向上移动的第四组保持架4支撑，并且相对于第六组保持架6和设置在第四组保持架4与第六组保持架6之间的第五组保持架5在光轴方向上移动。

此外，可在光轴方向上移动的第五组保持架5独立于第四组保持架4和第六组保持架6与主引导杆61接合。

通过该构造，可提高可在光轴方向上移动的多个透镜组之间的相对位置的精度，同时该构造适用于可伸缩透镜镜筒。

根据本发明示例性实施例，可提供能够提高透镜性能的透镜镜筒。

虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不局限于所公开的示例性实施例。应赋予所附权利要求范围最宽泛的解释以涵盖所有这些修改以及等效结构和功能。

Claims (5)

1.一种透镜镜筒，所述透镜镜筒包括：

第一透镜保持架，构造为能够在光轴方向上移动；

第二透镜保持架，构造为能够在所述光轴方向上移动并且相对于所述第一透镜保持架在所述光轴方向上移动；

第三透镜保持架，在所述光轴方向上设置在所述第一透镜保持架与所述第二透镜保持架之间；

引导轴，在所述光轴方向上延伸；以及

第一驱动单元，构造为使所述第三透镜保持架相对于所述第一透镜保持架和所述第二透镜保持架在所述光轴方向上沿所述引导轴移动，

凸轮筒，所述凸轮筒包括多个第一凸轮槽和多个第二凸轮槽，所述多个第一凸轮槽和所述多个第二凸轮槽形成于所述凸轮筒内侧；以及

第二驱动单元，所述第二驱动单元构造为旋转地驱动所述凸轮筒，

其中，所述第一透镜保持架包括构造为与所述第一凸轮槽接合的多个第一凸轮销，

其中，所述第二透镜保持架包括构造为与所述第二凸轮槽接合的多个第二凸轮销，

其中，当所述凸轮筒旋转时，所述第一凸轮销构造为跟随所述第一凸轮槽在所述光轴方向上移动，并且所述第二凸轮销布置为跟随所述第二凸轮槽在所述光轴方向上移动，其中，所述引导轴由所述第一透镜保持架和所述第二透镜保持架二者支撑，并且在与光轴正交的方向上定位，

其中，在所述引导轴在与所述光轴正交的方向上定位时，所述第一透镜保持架和所述第二透镜保持架中的至少一者能够相对于所述引导轴在所述光轴方向上移动，

其中，所述引导轴的一端构造为以所述引导轴的所述一端不能在所述光轴方向上相对于所述第一透镜保持架移动的方式被压配至所述第一透镜保持架，而所述引导轴的另一端以所述引导轴的所述另一端能够在所述光轴方向上相对于所述第二透镜保持架移动的方式由所述第二透镜保持架支撑，

其中，在所述透镜镜筒的圆周方向上的所述第二凸轮销之中，在所述透镜镜筒的径向方向上被偏置抵靠第二凸轮槽的第二凸轮销中的一个凸轮销最靠近所述引导轴定位，

其中，提供在所述透镜镜筒的所述径向方向上不被偏置抵靠所述第二凸轮槽的第二凸轮销中的其余凸轮销，

其中，在所述透镜镜筒的所述径向方向上被偏置抵靠所述第二凸轮槽的所述第二凸轮销的偏置力大于所述引导轴的一端被压配到所述第一透镜保持架的压配部中所产生的弹力的反作用力。

2.根据权利要求1所述的透镜镜筒，

其中，所述第一透镜保持架比所述第三透镜保持架更靠近图像平面定位，并且

其中，所述第二透镜保持架比所述第三透镜保持架更靠近被摄体定位。

3.根据权利要求1所述的透镜镜筒，其中，与所述第一凸轮槽接合的所述第一凸轮销中的一个凸轮销在所述透镜镜筒的所述径向方向上被偏置抵靠所述第一凸轮槽。

4.根据权利要求3所述的透镜镜筒，

其中，在所述透镜镜筒的圆周方向上的所述第一凸轮销之中，在所述透镜镜筒的所述径向方向上被偏置抵靠所述第一凸轮槽的第一凸轮销中的一个凸轮销最靠近所述引导轴定位，并且

其中，提供在所述透镜镜筒的所述径向方向上不被偏置抵靠所述第一凸轮槽的第一凸轮销中的其余凸轮销。

5.一种摄像装置，所述摄像装置包括：

根据权利要求1至4中任一项所述的透镜镜筒；以及

一个或多个图像传感器。

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