CN1151028A - 袖珍照相机的透镜安装机构 - Google Patents

Abstract

一种照相机具有翻划打开镜头盖，可在关闭位置与打开位置间手动移动；支持镜头的可动镜头架；引导镜头架移动的装置，使其在镜头盖关闭时的停置位置与镜头盖打开时的自由位置以至清晰聚焦位置间运动；镜头盖和镜头架间的镜头伸展装置，使镜头架沿镜头架引导装置在停置位置和自由位置间运动；打开镜头盖到自由位置而工作的镜头聚焦驱动置，与镜头架齿合，在照相前把镜头架从自由位置移动到清晰聚焦位置。

Description

袖珍照相机的透镜安装机构

本发明一般地涉及照相领域，具体地涉及袖珍照相机。

经典折迭照相机的物镜镜头架沿着镜头光轴在机身缩回位置和机身伸出的摄影位置之间是可移动的。一般来说，镜头盖旋转地连接到机身，在镜头架的缩回位置时的物镜前的折叠(关闭)位置与镜头架的摄影位置时的物镜移出的非折叠(打开)位置之间旋转移动。例如，见共同转让的美国专利4,557,571。

在4,557,571公开的这种折叠照相机中，镜头盖从其打开位置转动到关闭位置时，向内朝机身推动镜头架使之从摄影位置移动到缩回位置。相反，当镜头盖从关闭位置转动到打开位置时，弹簧装置松开，从机身向外推动具体架使之从缩回位置移动到摄影位置。

另一美国专利4,365,884公开的折叠照相机的镜头架与镜头盖联动，当镜头盖旋转到其打开位置，镜头架伸到取象位置，当镜头盖旋转到其关闭位置，镜头架伸到缩回位置。设置一锁定装置把镜头架锁在照相位置。镜头架包括一整体销，当镜头架移动到其摄影位置时，它在一锁定杆的下面通过，进到锁定杆远端的空间，为锁定杆所保持。需要一缠绕的联动装置锁定杆与销钉隔开，使镜头架能返回其缩回位置。

在共同转让的美国专利5,212,510和5,231,436中，所公开的照相机有一其内装有一闪光单元的翻划打开镜头盖，在折叠的关闭位置，它盖住照相机摄影镜头组件。当镜头盖翻开或关闭时，可伸缩透镜架动作，分别把照相机摄影镜头组件向外移动到摄影位置，或向内移动到缩回位置。翻划打开镜头盖内的闪光单元分开一段距离有助于防“红眼”。

在`436专利中，锁定装置把镜头架固定的取象位置，在手动镜头盖到关闭位置时，一凸轮件松开锁定装置使镜头架恢复到其缩回位置。

在`510专利中，镜头盖由塑料制成，或包括在一塑料件中，以防止合上镜头盖时擦伤取象镜头，并分别描述了在镜头盖翻划打开或闭合时翻划或恢复前区取景镜头的机构。并未给出镜头盖在摄影和缩回位置之间伸出和缩回的特殊机构。

在新型的袖珍自动照相机中，设置有镜头的马达驱动机构，根据区域取景系统的信号把摄影镜头移动到合适的聚焦位置。在上述引用专利和KODAK Cobra照相机型号所采用的翻划打开镜头盖的描述中，在镜头盖翻划打开和能翻划关闭之前，镜头架一定从缩回位置移动到聚焦位置或从聚焦位置返回到缩回位置。

在今天的市场上，消费者喜欢小型袖珍的可在任何地方方便取得的“傻瓜”(point and shoot)相机。消费者还希望连续拍照间的时间间隔最短，对于非闪光曝光来说，典型地为200-300微秒。在所有这种折叠照相机中，存在一种危险，即在摄影镜头组件回到缩回位置之前，镜头盖可能被强迫关闭。当镜头架在自动对焦控制系统的控制下被镜头聚焦马达驱动到摄影的伸出位置时，镜头盖的翻划关闭快于镜头聚焦马达的操作，上述情况是确实存在的。这对照相机的镜头聚焦能力产生影响。这种有缺欠的模式使消费者返回照相机，最终使消费者产生不满。

因此，本发明的基本目的是提供一种可折叠照相机的镜头调节机构，它能在一自动对焦系统的限定和控制下使照相机摄影镜头架在缩回位置和摄影位置之间迅速地移动，确保镜头盖的关闭不会损坏摄影镜头。

根据本发明，提供一种图形照相机，其中，翻划打开单元在打开位置和关闭位置之间是手动可动的，可缩回物镜架与翻划打开单元联动，当翻划打开单元移动到其打开位置时，把摄影镜头移动到伸出的摄影位置，当翻划打开单元移动到其关闭位置时，把摄影镜头移动到缩回位置。

根据本发明，镜头盖向打开位置的移动使镜头架从完全迭入机身的缩回或“停置”位置(parked position)移动到中部，机身外的可动“自由”位置(home position)。在典型的自动对焦相机摄影过程中，确定摄影镜头的合适清晰对焦位置，镜头架从自由位置移动到清晰对焦位置。曝光之后，镜头架移回到自由位置，当镜头盖关闭后，它可以回到停置位置。

每次镜头盖打开进行摄影，摄影镜头从自由位置移动到由自动对焦系统对特定照相场景确定的合适清晰对焦位置，然后移回到自由位置。一镜头架驱动机构被齿合产生朝向和离开清晰聚焦位置的运动，然后，去齿合。由于镜头架驱动机构的去齿合，镜头盖的打开和关闭影响镜头架在停置位置和自由位置之间的运动。

根据本发明，一种改进的照相机具有一机身和一翻划打开镜头盖，该镜头盖在盖住和保护相机摄影镜头的关闭位置与使摄影镜头对景物曝光的打开位置之间是手动可动的，所述照相机还包括：支持摄影镜头的可动物镜架；引导镜头架在镜头盖处于关闭位置时的停置位置与镜头盖处于打开位置时的从机身向外展开的自由位置之间移动的引导装置；连接于镜头盖和镜头架之间响应镜头盖的运动使镜头架沿镜头架引导装置在停置位置与自由位置之间运动的镜头伸展装置；和镜头聚焦驱动装置，该装置在使用者打开镜头盖到打开位置时与镜头架齿合并在摄影之前借助引导装置把镜头架从自由位置移动到清晰聚焦位置，在摄影后借助引导装置把镜头架移动到自由位置并与镜头架去齿合。

本发明的优点在于，摄影镜头自动聚焦驱动机构与摄影镜头架的自动齿合和去齿合仅依赖于开始摄影事件和仅持续设定聚焦并返回自由位置那麽长时间。因此，在没有完成摄影序列或完成摄影序列之后，镜头架脱开镜头自动聚焦驱动机构，并与镜头盖在其打开和关闭位置间的机械运动同步于自由位置和停置位置间伸展。镜头盖的关闭速度不会对镜头产生损坏。

此外，镜头架伸到自由位置时摄影镜头焦点接近无限远位置，在曝光之前，镜头架能迅速地驱动到自动选定的对焦控制系统选定的清晰对焦位置。在每次曝光之后，相机摄影镜头移回自由位置以便使镜头盖关闭或驱动到下一清晰聚焦位置。这在每次连续摄影之间提供了所希望的200-300微秒间隔时间。

因此，镜头伸展机构是简单和紧凑的，能以自动对焦、自动曝光相机的正常方式操作。

阅读如下的说明书和附图，本发明的其他目的、优点和特征是显而易见的。

图1是摄影镜头组件各零件的后透视图，结合翻划打开闪光单元，镜头盖处于镜头停置位置和镜头盖关闭位置；

图2是在镜头盖打开期间，镜头伸展杆运动和镜头盖凸轮间关系的侧视图。

图3是摄影镜头组件各零件的后透视图，结合翻划打开闪光单元，镜头盖处于镜头自由位置和镜头盖打开位置。

图4摄影镜头组件各零件的1后透视图，结合翻划打开闪光单元，镜头盖处于镜头自由位置，镜头盖打开位置，镜头驱动平衡臂开始驱动镜头架到镜头清晰聚焦位置；

图5是摄影镜头组件各零件的后透视图，结合翻划打开闪光单元，镜头盖处于镜头自由位置，镜头盖打开位置，镜头驱动马达驱动镜头架到镜头清晰聚焦位置；

图6是在镜头盖关闭期间镜头伸展杆移动和镜头盖凸轮间的关系的侧试图；

图7是本发明的操作系统的简化框图；和

图8示出操作图1-6照相机各零件的方法的流程图。

本发明是在其镜头盖内设有翻划打开闪光单元的35毫米袖珍照相机内实现的。由于这种照相机已公知，如前述参考专利所示，所以，这里的说明和附图特别针对本发明优选实施例的或直接相关的相机零件形成部分。然而，应当了解，本领域的技术人员可对那些没有专门示出的照相机零件取各种已知形式。

现参考附图，图1-6示出的照相机10包括剖开的机身12，露出镜头盖14(为了减化，未示出一体化的闪光单元)，镜头盖的铰接端16和18铰接到机身12上；摄影镜头筒或架20；伸展杆22；镜头驱动组件24；和其支持和引导部件。伸展杆22以机身铰接点的铰接件26为枢轴，并具有第一端28和第二端30。第一端28压迫镜头盖铰接端18上形成的凸轮32，第二端30压迫镜头架筒缘36的片34。缘36包括第二U型引导部分38，并耦合到偏置弹簧一端，弹簧的另一端挂到机身12。U型引导部分38架住一引导轴42，引导轴42固定在机身12的两端，U型引导部分36固定到拉长的套筒44，套筒44第二引导轴46，第二引导轴也固定到框上。

转看图2，该图示出在镜头盖14的打开运动期间伸展杆的两端28、30分别与套筒缘36和凸轮32的相互作用。图3示出图1的装置中，镜头盖14处于完全打开位置，镜头架20处于机身12外的自由位置。在镜头盖14从图1的关闭位置打开进到图2的中间位置期间，伸展杆22由于凸轮32压迫伸展杆端28而以轴26为轴转动。另一伸展轴端30压迫片34，镜头架20被弹簧40的偏置力推动沿引导轴42和46从机身12向外移动。镜头盖14继续转动到完全打开，图3的右上部分，镜头盖14内的闪光单元(未示出)指向照相场景。

在图2和图3的镜头盖位置中，摄影镜头架20处于自由位置，对于特定曝光片门来说，这相当于聚焦设定接近摄影镜头50的无限聚焦位置。如下结合自动聚焦驱动机构所述，在每次照相过程中，摄影镜头从自由位置移动到适当的清晰聚焦位置，然后返回到自由位置。在照相过程完成后，镜头架20和摄影镜头50回到自由位置，镜头盖14可以回到图1的关闭位置而不会损伤镜头架20，也不会损伤使镜头架20伸缩的机构。

根据本发明的一个方面，镜头伸展机构(见有关这一点的描述)可以用在不太贵的固定聚焦相机上，以降低零件成本。然而，根据本发明，它特别适用于全自动自动对焦摄影过程中的自动对焦驱动机构24，如下所述。

驱动机构24包括镜头伸展或驱动马达52，驱动马达52通过减速齿轮54耦合到导杆58的驱动导杆齿轮56，还耦合到遮光轮60，遮光轮60遮断射到光传感器62的光以对马达控制反馈系统提供镜头位置读数。偏心形的驱动臂64被拧到导杆58的螺纹上，偏置弹簧66在驱动导杆齿轮56和驱动臂64之间伸展。偏置弹簧66增加了导杆58的配合螺纹与驱动臂64之间的摩擦以防止驱动臂64的转动。

在图1-3中，驱动马达未通电，臂64偏离伸展杆端30和套筒缘36的片34转动。正常情况下，由于驱动马达52不动，偏心型驱动臂64在伸展杆端30和片34的路径上畅通无阻，通过伸展杆22的作用，打开镜头盖14后，镜头架20从停置位置伸展到自由位置能简单地发生。

然而，如图4所示，自动聚焦时，镜头驱动马达52首先通电，逆时针转动导杆58，由于偏置弹簧66向上转动偏心形驱动臂64，使之与伸展杆端30下面的套筒44接触，产生的螺纹摩擦使驱动臂64停止转动。然而，驱动马达继续转动导杆58，使驱动臂64沿导杆58移动，并移动片34，抵抗弹簧40的偏置力把摄影镜头架20向外移动到被自动对焦系统限定的清晰聚焦位置。伸展杆22的位置保留在把镜头架限定在自由位置的地方。图5划出的最终清晰聚焦位置保持到照相过程完成为止。在那一点，驱动马达52反向，导杆58的转动反向也反向。驱动臂64与片34脱离接触，转回到去齿合位置，如图3所示。继续反向驱动马达52，直到相机镜头架20回到图3的自由位置。

采用典型的导杆镜头伸展机构，导杆58能够移动得与镜头驱动组件24的组合导杆、传动机构和马达能允许的那样快。根据本发明，通过独立的驱动臂64以上述方式将镜头架20和镜头导杆去耦合。弹簧66的偏置力有利于驱动臂64的转动齿合和去齿合。强迫转动驱动臂64能把驱动连接从转动改变到移动。偏置弹簧66的作用是减小齿轮隙，增加驱动臂66和导杆58的螺纹的摩擦力。偏置弹簧66可加到驱动臂64的任何一侧，但是，最好是各图所示的位置，以保持弹簧40和66的力的方向在系统中相对。

转看图6，示出了在镜头盖关闭期间，镜头伸展杆运动和镜头盖凸轮间关系的侧视图。在关闭的这一点，伸展臂端28刚好从凸轮28释放，弹簧40的偏置力使伸展臂22绕端30转回，这时镜头架20缩回停置位置。

在每次照相过程中，为了使镜头架向清晰聚焦位置前进和退回，驱动马达52必须通电，正、反时针转动导杆一定量。图7是相机电子操作系统的框图，它按照图8所述的流程图在照相过程中控制着镜头驱动马达的运动。一中央处理单元(CPU)70(例如，包括以微电脑为基础的微处理器)由相机开关80等驱动，并在照相过程中响应图象捕获和点摄开关74的部分压下而驱动。在照相过程中，CPU70操纵目标距离测量系统72，光测量和曝光计算系统76确定相机取景镜头50取象场景的曝光参数。CPU70根据确定的目标距离给镜头驱动马达供电，逆时针转动导杆58一定量，使照相机镜头50从自由位置移动到清晰聚焦位置，如前所述。CPU70还设定取景镜头50的光圈，并驱动快门开关机构78进行曝光。

完成曝光以后，CPU70给镜头驱动马达52供能，顺时针转动导杆58，把镜头架20送回自由位置。闪光照明系统(未示出)也可以由CPU70控制，在快门打开期间响应曝光测量和曝光计算系统76进行工作(如果认为必要的话)。还设置了自由位置开关68，在照相期间，当镜头架20进出自由位置时，开关68的状态改变。自由位置开关可以是一组压力触点，在镜头架20处于自由位置时，触点压在镜头架的导电图形上。CPU70探测导杆开始逆时针转动后状态改变，计算光电传感器62的输出脉冲。该脉冲数用来设定清晰聚焦位置，因为脉冲数和聚焦位置在相机CPU70的查询表中是相关的。当达到清晰聚焦位置的计数时，CPU将镜头驱动马达52断电。一旦摄影镜头50回到自由位置，自由位置开关68就改变状态，CPU70于是停止对镜头驱动马达供电。

图8是一流程图，示出了图7的相机的电子操作系统对图1-6的相机部件操作的原理和方法，见步骤S100-S158。其中某些步骤由以微处理器为基础的CPU70完成，其他步骤是使用者或上述相机的操作。

在步骤S100，镜头盖14被打开；在步骤S102和S104，镜头架20被推出到自由位置。在步骤S106，镜头盖被完全打开；在步骤S108使用者把相机瞄在景物上，并压下点摄开关到软接触位置，即自动聚焦位置，自动曝光系统被激励，设定距离并以公知的技术探测景物的光水平。应当了解，应设置适当的连锁使自动聚焦控制系统不能因镜头盖14的闭合而工作。引出一个与转动驱动杆64所需要的驱动马达52的转速相关的计数，驱动臂64轴向动作，把摄影镜头架从自由位置移动到清晰聚焦位置。继续按压点摄开关到下一位置，使自动聚焦驱动马达52转动，从而，向上转动驱动臂64并和片34对准，见步骤S110-S120H和图4。

在步骤S122，探测自由位置开关66的逻辑态改变，该开关在镜头架自由位置时打开，在自动聚焦驱动马达开始操作时关闭。随着遮光轮60的转动，在步骤S124，来自光电传感器62的输出脉冲被计数入以相机微处器为基础的中央处理单元70。在步骤S126，该计数与自动聚焦系统72提供的预定清晰聚焦位置的预定计数相比较。在步骤S130，计数匹配时驱动马达52被停止。步骤S108-S130共耗时200-300毫秒，并以公知的方式在步骤S132打开快门和关闭快门进行照相。

一旦完成曝光，在步骤S134，中央处理单元70产生一驱动信号使驱动马达52反向转动。虽然导杆58的转动方向反转，但由于偏置弹簧40和66相对偏置力加强了驱动臂64和U形引导部分34的匹配侧面接触区的摩擦力，驱动臂64并不能立即跟上。在步骤S140，随着导杆58的转动反向，驱动臂64向内移动，镜头架20跟着驱动臂64移动，最后达到自由位置，改变自由位置开关68的状态。

片34还和伸展杆端30齿合。在步骤S144，驱动马达52继续转动使驱动臂64的侧表面紧密接触片34的侧表面，并在步骤S166转动到去齿合位置。在步骤S148，驱动马达52继续转动，直到驱动臂达到其初始起动位置并停止。此时，回到图3的自由位置。

然后，因为自动聚焦镜头驱动马达24已去齿合，使用者可以选则照另一张相或简单地关上镜头盖14。如果照下一张照片，每次都重复步骤S108-S148，使用者选景并完全按下点摄开关。虽然没有特别示出，但应当了解，使用者能在步骤S140通过部分按下点摄开关重复地取景并得到照明条件适合的指示，而不需要照一张相齿合自动聚焦驱动机构24。使用者能简单地关上镜头盖14，而不用照一张相，也不会损坏镜头50。

不继续照相时，在步骤S152，使用者可以简单地关上镜头盖14，本发明的镜头伸展机构的操作见前述步骤S154-S158。在镜头架20处于伸展的自由位置的任何时刻，使用者都能够关闭镜头盖14，因为驱动臂16并不妨碍镜头架20跟着镜头盖14进到其停置位置。根据本发明，由于要关闭镜头盖时自动聚焦镜头驱动马达的去齿合，它不再具有关联。

虽然，已经示出了本发明的优选实施例，但应知到可以作出许多改变和修改，而不脱离本发明的基本精神。因此如下的权利要求包括了可能落入本发明真正范围的那些改变和修改。

               图-7的零件表

   相机              10

   剖开机身          12

   镜头盖            14

   镜头盖铰接端子    16和18镜头架                        20伸展杆                        22自动聚焦镜头驱动组件          24伸展杆铰接件                  26伸展杆端子                    28和30片                            34镜头架筒缘                    36U形引导部分                   38偏置弹簧                      40引导轴                        42拉长套筒                      46摄影镜头                      50驱动马达                      52减速齿轮                      54驱动导杆齿轮                  56导杆                          58遮光轮                        60光电传感器                    62偏心形驱动臂                  64偏置弹簧                      66自由位置开关                  68相机中央处理单元              70自动聚焦控制目标距离测量系统  72点摄开关                      74光测量和曝光计算系统          76快门开关/光圈设定机构         78相机电源开关                  80操作步骤                      S100-S1

Claims (7)

1.一种改进的照相机，具有机身和翻划打开镜头盖，该镜头盖可以在盖住和保护相机摄影镜头的关闭位置与对场景进行镜头曝光的打开位置之间手动移动，其特征在于，还包括

支持所述摄影镜头的可动镜头架；

引导所述镜头架移动的装置，使其在镜头盖关闭位置时的停置位置与镜头盖打开位置时的从机身向外伸展的自由位置以至清晰聚焦位置之间运动；

连接于所述镜头盖和所述镜头架之间的镜头伸展装置，使所述镜头架响应所述镜头盖的运动沿所述镜头架引导装置在所述停置位置和所述自由位置之间运动；和

因使用者打开所述镜头盖到自由位置而工作的镜头聚焦驱动置，用于与所述镜头架齿合，并在照相之前把所述引导装置上的所述镜头架从所述自由位置移动到清晰聚焦位置。

2.根据权利要求1的照相机，其特征在于，所述镜头聚焦驱动装置还包括一装置在照相之后动作把所述引导装置上的所述镜头架移动到所述自由位置，并与所述镜头架去齿合。

3.根据权利要求2的照相机，其特征在于，所述镜头聚焦驱动装置还包括：

一驱动马达，当所述镜头盖处于所述打开位置时，在照相之前有选择地激励以在第一方向驱动导杆，并在照相之后在第二方向驱动导杆；

被所述导杆承载的驱动装置，当所述马达被激励与所述镜头架齿合以在所述第一方向驱动所述导杆时，将所述镜头架从所述自由位置移动到所述清晰聚焦位置，并当所述驱动马达被激励与所述镜头架齿合以在所述第二方向驱动所述导杆时，将所述镜头架从所述清晰聚焦位置移动到所述自由位置，以及与所述镜头架去齿合使所述镜头盖关闭并将所述镜头架返回到所述停置位置。

4.根据权利要求3的照相机，其特征在于，所述导杆和所述驱动装置相互螺合，从而，所述驱动装置螺合到所述导杆上，和

所述驱动装置是旋转可动的与所述镜头架齿合，齿合时，在所述驱动杆于所述第一方向和第二方向转动期间，沿所述导杆传动，从而，使所述镜头架在自由位置和清晰聚焦位置之间运动。

5.根据权利要求1的照相机，其特征在于，所述镜头聚焦驱动装置还包括一可选择地驱动的驱动马达，当所述镜头盖处于所述打开位置时于照相之前在所述第一方向驱动一导杆，和

由所述导杆承载的驱动装置，当所述驱动马达被激励以在所述第一方向驱动所述导杆时，该驱动装置与所述镜头架齿合将所述镜头架从所述自由位置移动到所述清晰聚焦位置。

6.根据权利要求5的照相机，其特征在于，所述导杆和所述驱动装置是相互螺合的，从而所述驱动装置被螺合到所述导杆上；和

所述驱动装置可旋转地移动到与所述镜头架齿合，齿合时，在所述导杆于第一方向旋转期间沿所述导杆传送运动，从而，将所述镜头架从所述自由位置运动到所述清晰聚焦位置。

7.根据权利要求6的照相机，其特征在于，所述驱动马达在第二方向是可驱动的，并在照相后在第二方向驱动；和

所述驱动装置当所述驱动马达被激励时可移动地与所述镜头架齿合，将所述镜头架从所述清晰聚焦位置移动到自由位置，并与所述镜头架去齿合，使所述镜头盖关闭且把所述镜头架送回到所述停置位置。

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