CN1257431C - 步进式变焦距镜头照相机 - Google Patents

Abstract

一步进式变焦距镜头照相机，具有一变焦距镜头和一凸轮环，该环做有具有步长部分的槽。包括一聚焦透镜组和一调整透镜组，聚焦透镜组也用作变焦距镜头的变放大倍数透镜组，调整透镜组也用作变焦距镜头的另一变放大倍数透镜组，它被凸轮槽导向并相对于凸轮环在每个焦距步长中的旋转角度沿光轴方向按一非线性关系移动。凸轮槽的步长部分各自设有一路径，使调整透镜组的移动在凸轮环的旋转角度与无限大的距离的目标的焦点位置的移动量之间提供一线性关系。

Description

步进式变焦距镜头照相机

技术领域

本发明涉及一步进式变焦距镜头照相机，其中，聚焦作业通过控制具有凸轮槽的凸轮环的角度位移来进行。

背景技术

在传统的变焦距镜头中，在变焦距时，多个变放大倍数透镜组沿预定的变焦距路径移动，以便可以变动焦距而不必移动焦点位置。在放松快门的作业中，按照目标距离移动聚焦透镜组。聚焦透镜组或是与变放大倍数透镜组分开设置，或是通过变放大倍数透镜组中的一个来形成。这种传统的变焦距镜头已经用在机械式变焦距镜头中，其中，一具有凸轮槽的凸轮环按无级的方式用手或电力转动。

步进式变焦距镜头已经用于这样的镜头，其中，带凸轮槽的凸轮环的角度位移是脉冲控制的。在这种步进式变焦距镜头中，从摄远极限至广角极限的焦距被划分多个(有限数的)焦距档。凸轮环的角度位移在每个焦距档中都受到控制，以使在聚焦作业中同时进行变焦距作业时，在无限大的目标距离和最小(最近)的目标距离之间的任何距离，都能对目标聚焦。凸轮环的角度位移是脉冲控制的，以致目标可根据属于特定的焦距档的焦距而位于焦点上，而该焦距档是根据目标距离的数据确定的。

在步进式变焦距镜头中，如果存储有示出目标距离与焦距之间的关系的对焦表，就有可能在放松快门时计算凸轮环相对于其当时的角度位置的角度位移，以便与目标距离一致。因此，不管凸轮槽的曲线如何，都能进行聚焦。相应地，其每个步长部分(对应于焦点步长)都在传统的凸轮槽中线性地形成。不过，如果凸轮槽的每个步长部分都做成线性的(或基本线性的)，则凸轮环的角度位移与图像表面的关系是非线性的，这样，其控制就困难。例如，在其中可以进行凸轮环的角度位移的脉冲控制的步进式变焦距镜头中，变焦距调整(使焦点位置在每个焦距处都相同)或后焦点调整(使焦点位置与图像摄取表面(底片表面)一致)都可以通过调整凸轮环的角度位移来进行。如要凸轮环的角度位移与图像表面移动的关系在每个焦距档中都是非线性的，则在聚焦作业中包括后焦点调节的脉冲数计算变成特别复杂。如果脉冲计算变复杂，则CPU(主机)或存储器的控制系统的负担就加大。

发明内容

本发明的一个目的为提供一种可靠的步进式变焦距镜头照相机，其中，控制系统在聚焦作业或调节中的负担得到降低，而聚焦则可以精确地进行。

为达到此目的，按照本发明，提供了一种步进式变焦距镜头照相机，它具有一变焦距镜头和一凸轮环，转动该环，以改变变焦距镜头的焦距，凸轮环做有包括有限数量的步长部分的凸轮槽，该步长部分对应于多个在变焦距镜头的摄远极限与广角极限之间划定的焦距档，以致从无限大的距离至最近的距离的目标都可以通过改变凸轮环在每个焦距档中的旋转角并同时改变变焦距镜头的焦距而被聚焦。步进式变焦距镜头照相机包括一聚焦透镜组和一调整透镜组，该聚焦透镜组也用作变焦距镜头的变放大倍数透镜组，其中，聚焦透镜组沿光轴方向移动，同时根据凸轮环的旋转，又相对于凸轮环在每个焦距档中的旋转角度保持一线性关系。该调整透镜组也用作变焦距镜头的另一变放大倍数透镜组，它被凸轮槽导向，并根据凸轮环的旋转，相对于凸轮环在每个焦距档中的旋转角度按一非线性关系沿光轴方向移动。步长部分各自都设有一路径，该路径使调整透镜组移动，以便在凸轮环的旋转角度(即聚焦透镜组的移动量)与无限大的距离的目标的焦点位置移动量之间提供一线性关系。

在一个实施例中，凸轮槽设有一路径，该路径使调整透镜组移动，其中，凸轮环的旋转角度位移和焦点位置的位移在每个焦距档部分中都是相等的。

聚焦透镜组的位置最好是能沿光轴方向相对于凸轮环调整的，而凸轮环则是静止的，以致使焦点位置在每个焦距档中相等的变焦距调整可通过调整聚焦透镜组的位置来进行，其中，聚焦透镜组和调整透镜组都按照凸轮环在聚焦作业中的旋转沿预定的路径移动，以便进行后焦点调整，从而使焦点位置等于步进式变焦距镜头照相机的图像表面。

在一个实施例中，变焦距镜头包括两个透镜组，即包括聚焦透镜组和调整透镜组，其中，聚焦透镜组包括一位于目标侧的前透镜组，而调整透镜组则包括一位于图像表面侧的后透镜组。

在一个实施例中，用于导向调整透镜组的凸轮槽和阴螺旋面做在凸轮环的内周表面上。聚焦透镜组用一具有阳螺旋面的可移动的筒支承，该阳螺旋面与阴螺旋面啮合，可移动的筒被导向，以沿光轴方向直线地移动。

最好进一步设置一机械式调节装置，以用于调整聚焦透镜组沿光轴方向相对于可移动的筒的位置。

附图说明

下面将参考附图讨论本发明，其中：

图1为步进式变焦距镜头照相机中的变焦距路径(凸轮槽曲线)的示意图，它用于按照本发明的双透镜组式变焦距镜头；

图2为用于双透镜组的变焦距路径的比较性例子的示意图，它与图1所示的相当；

图3为后焦点调节的概念图；

图4为双透镜组式变焦距镜头的机械结构的分解透视图，按照本发明的步进式变焦距镜头照相机用在该镜头上，这时，变焦距镜头筒处于缩回位置；

图5为图4所示的变焦距镜头筒的一部分的放大的解剖图；

图6为图4所示的变焦距镜头筒的一部分的放大的解剖图；

图7为图4所示的变焦距镜头筒的一部分的放大的解剖图；

图8为图4所示的变焦距镜头筒的一部分的放大的解剖图；

图9为图4所示的变焦距镜头筒的上半部的剖视图，它处于缩回位置；

图10为图4所示变焦距镜头筒的上半部的剖视图，它处于广角位置；

图11为图4所示变焦距镜头筒的上半部的剖视图，它处于摄远位置；

图12为凸轮环的展开图；以及

图13为步进式变焦距镜头照相机的控制线路系统的方框图，该照相机的机械结构已经示于图4至12中。

具体实施方式

下面将参考图1讨论本发明的基本概念，该图示出了本发明的第一实施例。在此实施例中，提供一双透镜组变焦镜头，它具有第一变放大倍数透镜组(聚焦透镜组)L1和一第二变放大倍数透镜组(调整透镜组)L2。聚焦镜头有三个焦距档，它包括一广角极限(WIDE)，一中间距离(MIDDLE)和一摄远极限(TELE)。为了简单起见，假设第一透镜组L1和第二透镜组L2都沿光轴方向直线地移动，并且设置一具有变焦距凸轮槽Z1和Z2的单独的凸轮环，以导向第一和第二透镜组L1和L2。旋转的凸轮的角度位置是脉冲控制的。

导向第一透镜组L1的变焦距凸轮槽Z1设有一变焦距路径，该路径在目标距离在三个焦距档即与底片表面F最近的广角极限，中间距离和与底片表面F最近的摄远极限片的每一个都为∞时都通过每个步进槽Z1-i(i＝1～3)增加或减小距离底片表面(摄像表面)F的距离。换句话说，在每个焦距档中，第一透镜组L1沿光轴方向的位移有一相对于凸轮环的角度距离为线性的关系。

用于第二透镜组L2的变焦距凸轮槽Z2有一非线性曲线，以致对应于广角极限、中间距离和摄远极限的步进槽(步长部分)Z2-i(i＝1～3)与传统的变焦距路径即假想的变焦距路径有偏差，该假想的变焦距路径适用于在无限大的目标距离处通过第一透镜组L1连续改变焦距，而不必改变焦点位置，换句话说，在每个焦距档中，第二透镜组L2沿光轴方向的位移相对于凸轮环的角度位移有一非线性关系。在各步进槽Z2-i之间设置转变区Z2y。

在如上构造的凸轮结构中，当凸轮环旋转时，第一透镜组L1按照变焦距凸轮槽Z1的曲线移动，而第二透镜组L2则按照变焦距凸轮槽Z2的曲线移动。第一透镜组L1要如此被导向，以致其沿光轴方向的位移和凸轮环的角度位移在步进槽Z1-i之间的转换区中显示线性关系。步进槽Z2-i之间的转换区Z2y的作用为尽可能接近上述假想变焦距路径导向第二透镜组L2。

当第一和第二透镜组L1和L2经过转变区并到达步长部分(即对应的步进槽Z1-i或Z2-i)时，就根据凸轮环的旋转连同变焦距一起进行聚焦。例如，如果凸轮环在广角极限步长的角度位置中旋转，则第一透镜组L1通过一按与凸轮环的角度位移或线性关系变化的位移按照变焦距凸轮槽Z1的步进槽Z1-1的曲线移动。第二透镜组L2通过一按与凸轮环的角度位移成非线性关系变化的位移按照变焦距凸轮槽Z2的步进槽Z2-1的曲线移动。由于第一和第二透镜组L1和L2的相对位置改变，故从无限大的距离(∞)至最小(最近)的距离(特写)的目标都可聚焦在广角极限步长中。虽然上面的讨论致力于广角极限步长，但是对无限大距离和最小距离的目标的聚焦作业也可以同样通过凸轮环在中间距离步长和摄远极限步长中的角度位移来进行。不过要注意，在聚焦时，焦距在每个焦距档中都是变化的，故焦距并不等于其相邻步长的焦距。例如，在广角极限步长的最小距离时的焦距不等于中间距离步长的无限大距离处的焦距。此外，凸轮环并不会在转变区停住不动。

如上所述，在图1所示的变焦距镜头中，构成沿预定的变焦距路径按照凸轮环的旋转移动的变放大倍数透镜组的第一和第二透镜组L1和L2是沿光轴方向在焦距档中相对移动的，该步长通过进一步转动凸轮环而分成有限的几个级，而聚焦和变焦距则可通过控制凸轮环来进行。在实践中，在实际的镜头筒结构中，在单个凸轮环上形成变焦距凸轮槽Z1和Z2是不方便的而且是受限制的。相反，最好是凸轮环上只做有变焦距凸轮槽Z2。对于第一透镜组L1，上述操作可用螺旋进给装置来实现。

在图1所示的变焦距镜头筒中，凸轮环可以是其中凸轮环按照其旋转沿光轴方向移动的那种类型，或是其中当凸轮环旋转时，凸轮环不产生轴向移动的那种类型。也就是说，本发明可用于任何类型的镜头筒，其中，当凸轮环旋转时，第一和第二透镜组L1和L2按如上所述移动。

本发明涉及变焦距凸轮槽Z2的步进槽Z2-i的曲线的改进。也就是说，步进槽Z2-i如此形成，以使当第一透镜组L1沿光轴方向按照变焦距凸轮槽Z1的曲线移动，以进行聚焦作业时，第一透镜组L1的位移即凸轮环的角度位移(驱动脉冲数)和焦点(图像表面)P-i相对于无限远处的目标在步进槽Z2-i中的位移是线性关系。要注意，图1中的P-i(i＝1～3)代表这样的位置，在该处，无限远处的目标在凸轮环在各自的焦距档中从无限大的距离旋转至最小距离时处于焦点上。

在讨论本发明的操作模式前，如果相对于凸轮环的驱动脉冲数和焦点相对于距离恒定的目标的位移之间的关系是非线性的，就会发生问题。在图2中示出一比较性例子。在比较性例子中，变焦距凸轮槽Z1′如此形成，以致与本发明的前面的实施例相似，凸轮环的角度位移和第一透镜组L1′在步进槽Z1-i′(i＝1～3)中的位移之间的关系是线性的。变焦距凸轮槽Z1′可用螺旋面或类似物来代替。第二透镜组L2′用变焦距凸轮槽Z2′的步进槽Z2-i来代替，以使在每个焦距档中都不改变第二变焦距透镜组L2′距离底片表面F的距离。在其中凸轮环旋转而不沿光轴方向移动的变焦距镜头的情况下，步进槽Z2-i′做成线性凸轮槽，它沿凸轮的周向延伸，平行于凸轮环的旋转方向。在其中凸轮环旋转同时沿光轴方向移动的变焦距镜头的情况下，步进槽Z2-i′做成线性凸轮槽，它沿与凸轮环的旋转方向和进给方向相反的方向倾斜。

在比较性例子中，第二透镜组L2′在每个焦距档中都不沿光轴方向移动，而是只有第一透镜组L1′沿光轴方向移动，以专门构成聚焦透镜组，实现聚焦作业。如果聚焦透镜组(第一透镜组L1′)在每个焦距档中移动时不移动第二透镜组L2′，则凸轮环的驱动脉冲数与焦点P-i(i＝1～3)的位移之间的关系在每个焦距档中都是非线性的。此关系由下式表示：

ΔP(m)/Δxi＝Mj²-Mi²·Nj²(m)

其中，

ΔP(m)代表图像表面在横向放大m时的位移；Δxi代表第一透镜组的位移；Mi代表聚焦透镜组(第一透镜组L1′)的横向放大；Mj代表透镜组(第二透镜组L2′)在聚焦透镜组(第一透镜组L1′)的图像侧的横向放大。

如上所述，在步进式变焦距镜头照相机中，焦点调整可通过调整凸轮环的旋转角度来进行。不过，如果焦点位置的每一个脉冲的位移是非线性的，则将焦点校正转换成凸轮环的脉冲控制的角度位移的计算就变得复杂。例如，在一变焦距镜头中，假设焦点相对于底片表面F如图3所示用Pr代表，则进行后焦点调整，以将其离开底片表面F的偏差r为恒定的焦点Pr移至底面表面F上，从而使焦点与底面一致。如果焦点Pr在焦距档内的每一个脉冲的位移是非线性的，则需要将焦点P-i′的非线性地变化的位移划分成较小的步长，使位移的变化接近一直线，得到所划分的步长中的梯度，并根据梯度和目标距离确定与后焦点调整量(r)对应的凸轮环的角度位移。因此，需要进行复杂的计算并将各种数据存储在存储器中，造成控制系统的负担加大。

与图2所示的比较性例子相比，本发明的重要特色在于校正第二透镜组L2的移动，以便在第一透镜组L1在聚焦作业中在焦距档内移动时，如果焦点(对于无限远处的目标)相对于第一透镜组L1的移动路径是非线性的，则使焦点的移动路径为线性的。也就是说，第二透镜组L2按照步进槽Z2-i移动，以使第一透镜组L1的位移和焦点(对于无限远处的目标)的移动有一线性关系。线性关系用直线P-i(i＝1～3)代表，该直线在图1中代表焦点在每个焦距档中的移动。

为了校正第二透镜组L2的移动，需要如此形成变焦距凸轮槽的每个步进槽Z2-i，以使满足下列方程，其中K为常数，要注意，K的值可根据焦距档而不同。如果常数K在焦距档中是不同的，则直线P-1、P-2和P-3在图1中相对于底片表面F的梯度是不同的。

ΔP(m)/Δxi＝K

其中，ΔP(m)代表图像表面在横向放大m时的位移；Δxi代表第一透镜组的位置。

如果变焦距凸轮槽Z2的步进槽Z2-i按如上所说的确定，则凸轮环的角度位移与图像表面的移动之间的关系在每个焦距档中都是线性的，因而进行焦点调整的脉冲数的计算，特别是按照凸轮环的旋转的背焦点调整的脉冲数计算可以被简化。更具体一些，如图3所示，假设在进行背调整之前的焦点相对于底片表面F为Pr，则由于用于将焦点Pr移至底片表面的移动量r和凸轮环在焦距档中的角度位移有一线性关系，故凸轮环的角度位移使焦点Pr在焦距档中始终与底片表面F一致。例如，在广角极限步长中，如图1所示，如果用于背焦点调整所需的脉冲数在无限大的距离(∞)时为10，则在从无限大的距离至最小距离的任何目标距离时用于背焦点调整所需的脉冲数为10。也就是说，由于图像表面F每脉冲的移动是恒定的，故用于背焦点调整所需的恒定的脉冲数要加在对应于目标距离，在每个焦距档中用于聚焦调整所需的脉冲数上或从其减去。这样，就容易进行用于最终确定脉冲数的计算。在实际的控制作业中，有可能根据目标距离，预先将用于背焦点调整的脉冲数结合在确定用于聚焦的脉冲数的公式中。

图1中的步进槽Z2-i在用于无限大的距离和最小距离的焦点位置之间延伸。不过，变焦距凸轮槽Z2在步进槽Z2-i的两相反侧设有用于焦点调整的调整区。调整区提供一变焦距路径，该路径允许第二透镜组L2沿光轴方向移动，而不牺牲步进槽Z2-i的聚焦功能。背焦点调整用这些调整区进行。调整区如此导向第二透镜组L2，以致凸轮环的角度位移和焦点的位移如同在步进槽Z2-i中那样有一线性关系。也就是说，调整区和步进槽Z2-i构成变焦距凸轮槽Z2的实际的步长部分(有效的凸轮槽区)。变焦距凸轮槽的调整区将在以后更详细地讨论。

虽然在上述描述中把注意力放在凸轮环的角度位置与焦点在同样的焦距档中的移动量的线性关系上，但是有可能如此形成变焦距凸轮槽Z2的步进槽Z2-i，以使凸轮环的旋转角度位移与焦点的位移在多个焦距档中相等。也就是说，要如此确定凸轮曲线，以使在图1中，代表焦点相对于底片表面F的移动的直线P-1、P-2和P-3的梯度是相等的。为了得到这一凸轮曲线，例如步进槽Z2-i的曲线要如此决定，以使前面代表步进槽Z2-i的公式ΔP(m)/Δxi＝K中的K在几个划分的步长中为常数。采用具有这种曲线的步进槽Z2-i，当凸轮环的旋转产生同样的角度位移时，焦点的移动在广角极限步长、中间步长和摄远极限步长中都是相等的，因此，包括背焦点调整在内的焦点控制可以不太复杂地进行。

在按照所示的实施例的变焦距透镜筒中，用于使焦点位置在多个焦距档中彼此相等的变焦距调整在理论上可以通过第二透镜组L2的按照变焦距凸轮槽Z2的路径的移动来进行。不过，为了使控制更简单，最好使变焦距调整通过第一透镜组L1的机械结构的调整来进行。如果设置另一与凸轮环相连的直线移动圆筒，该凸轮环通过螺旋面导向第二透镜组，则第一透镜组L1被支承在此直线移动的圆筒中，其中，第一透镜组L1的位置可沿光轴方向调整。这样，变焦距调整只能通过沿光轴方向移动第一透镜组L1来进行。因此，用于调整焦点的变焦距凸轮槽Z2的区域可以减小，以致可以进行聚焦和背焦点调节，同时仍然保持相应的步进槽Z2-i中的余地。

本发明可以一般地用于照相机的步进式变焦距镜头，其中，步进式变焦距通过旋转具有按照脉冲控制的变焦距凸轮槽Z2的凸轮环来进行。用于得到这种步进式变焦距镜头的结构并不限于特殊的结构。下面的描述将参考图4至13致力于用于双透镜组变焦距镜头的机械结构。在下面的说明中，光轴方向或与光轴平行的方向指的是沿装配好的照相机的摄影镜头(双透镜组镜头)的光轴O的方向。

如图9、10和11所示，步进式变焦距镜头照相机设有固定在其上的外壳12，该外壳为变焦距镜头筒11的主要构件。一静止的筒13固定在外壳12上，该外壳又固定在照相机身上。静止的筒13在其内周表面上设置一阴螺旋面14(见图9、10和11)，该阴螺旋面局部切开，以形成一对直线移动的、平行于光轴O的导向槽15。

如图6所示，静止的筒13上做有长的切去的部分16a，它沿光轴方向延伸，其中，在切去部分16a中装有多个小齿轮16。复式小齿轮16被支承成绕一平行于光轴X的轴线旋转，并做有带齿的表面，该表面伸入静止的筒13中。一变焦距马达18通过一马达支承板17固着在外壳12上。变焦距马达18的驱动轴的旋转通过变焦距齿轮系19传至复式小齿轮16上。

如图4和5所示，变焦距马达18在其驱动轴上设有固定在其上的蜗杆20a和具有多个槽的槽盘20b，以使变焦距马达18的驱动量可以通过用一光电断路器21检测槽盘20b的旋转量来检测。由于变焦距镜头筒11的进给(向前移动)量或缩回(向后移动)量是根据变焦距马达18的驱动量来确定的，因此有可能通过一由槽盘20b和光电断路器21构成的脉冲检测机构来脉冲控制凸轮环25的角度位移，这将在下面讨论。

静止的筒13的阴螺旋面14与在凸轮环25的外周表面上在凸轮环25的后端形成的阳螺旋面26用螺纹啮合。阳螺旋面26沿光轴方向的宽度要如此、以使阳螺旋面26在凸轮环25向前移至最大位置时不会暴露至外面。在其形成阳螺旋面26的周向表面上，凸轮环25做有多个与阳螺旋面26平行的外周齿轮部分27。外周齿轮部分27的齿与光轴O平行并与复式小齿轮16的齿啮合。

在凸轮环25上设置一直线移动导向环28。直线移动导向环28在其后端做有沿径向并向外延伸的法兰29。一直线移动导向板30(见图4、6和9至11)固定在直线移动导向环28的后端上。直线移动导向环28如此连至凸轮环25上，以致不能沿光轴方向相对移动，而是能通过握持一内法兰31(见图9)而相对转动，该内法兰设置在凸轮环25的后端上，在外法兰29与直线移动导向板30之间。

直线移动导向板30上设有一对直线移动导向突起32，它们沿周向互相隔开并沿径向向外伸出。各个直线移动导向突起32都可滑动地与在静止的筒13上形成的直线移动导向槽15接合。因此，直线移动导向环28和直线移动导向板30都一起与凸轮环25沿光轴方向移动，但是不能绕光轴O相对于静止的筒13旋转。也就是说，直线移动导向环28与直线移动导向板30都被导向成按直线移动。

凸轮环25和直线移动导向环28构成变焦距镜头筒11的第一进给部分。在第一进给部分中，当复式小齿轮16通过变焦距马达18沿镜头进给方向旋转时，凸轮环25通过外周向齿轮部分27旋转。因此，凸轮环25按照阴螺旋面14与阳螺旋面26之间的关系离开静止的筒13向前移动。与此同时，直线移动导向环28与凸轮环25一起沿光轴方向移动，同时又被导向，相对于静止的筒13直线地移动，这是因为，直线移动导向环28与凸轮环25是如此彼此连接的，以致能相对转动。

如图4和9至11所示，透镜支承筒(移动筒)35设置在凸轮环25与直线移动导向环28之间。快门安装环36固定在透镜支承筒35内，而快门装置37则固定在快门安装环36的前端上。快门装置37设有结合在其中的快门驱动马达(图13)，以打开和关闭快门叶片38(在图9中只示出其中的一个)，以致快门叶片38可响应从CPU60(图13)经过用于快门的柔性印刷电路(EPC)板44输送的快门打开和关闭信号而打开和关闭。

快门装置37通过第一透镜架39支承第一透镜组(聚焦透镜组)L1。第一透镜架39和快门装置37分别用可内啮合的调整螺纹(机械调整装置)24设在外周表面和内周表面上，以使第一透镜架39可通过调整螺纹24相对于快门装置37和透镜支承筒35在其轴向位置上调整。在调整第一透镜架39的轴向位置时，有可能用设置在第一透镜架39与透镜支承筒35之间的摩擦构件33稳定地保持第一透镜架39的位置。当第一透镜架39的位置已经确定以后；就例如用胶P(图9)将第一透镜架粘在透镜支承筒35上。因此，一旦要装配镜头筒，就将第一透镜组L1固定在透镜支承筒35上，以与其一起沿光轴方向移动。

如同可在图4和6中看到的那样，直线移动导向环28有布置在一假想的圆柱上的三个槽和互相隔开的圆筒弓形段(直线移动导向部分)40。如同可在图4和7中看到的那样，固定在透镜支承筒35上的快门安装环36上做有三个第一和第二直线移动导向槽41和42，它们交替地沿周向布置并且平行于光轴O延伸。直线移动导向环28的三个直线移动导向部分40分别配合在第一直线移动导向槽41中。快门安装环36、透镜支承筒35和快门装置37由于直线移动导向槽41与直线移动导向部分40之间的接合而被导向成沿光轴方向直线移动。

透镜支承筒35在其外周表面上，在后端的附近，做有阳螺旋面45，它与在凸轮环25的内周表面上形成的阴螺旋面46啮合，当凸轮环25旋转时，由于阴螺旋面和阳螺旋面46和45之间的螺纹啮合，故通过直线移动导向环28被导向成直线地移动的透镜支承筒35相对于凸轮环25沿光轴方向往复移动(第一进给部分)。也就是说，透镜支承筒35构成变焦距镜头筒11的第一进给部分。第一透镜组L1沿光轴方向与透镜支承筒35一起移动。

在保持第二透镜组(调整透镜组)L2的第二透镜架47上设置的三个直线移动导向部分48配合在快门安装环36的第二直线移动导向槽42中，以沿光轴方向移动。第二透镜架47由于直接移动导向部分48与第二直接移动导向槽42之间的接合而直线地移动。第二透镜架47的直线移动导向部分48各自设置沿径向向外伸出的凸轮滚子49，该滚子配合在凸轮环25的内周表面上形成的第二透镜导向凸轮槽50中。第二透镜导向凸轮槽50相对于光轴O倾斜，以致当凸轮环25产生旋转时，由于第二透镜导向凸轮槽50与凸轮滚子之间的关系，被导向成直线地移动的第二透镜架47相对于透镜支承筒35沿光轴方向往复移动。也就是说，当凸轮环25旋转时，第二透镜组L2按照第二透镜导向凸轮槽50的曲线沿光轴方向相对于第一透镜组L1移动。

在一按照本发明的实施例的步进式变焦距镜头照相机中，第一透镜组L1按照凸轮环25的角度位移通过螺旋面45和46沿光轴方向沿一直线路径移动。第二透镜组L2如此被第二透镜导向凸轮槽50导向，以致第一和第二透镜组之间的距离在各自的焦距档内变化，以改变其焦点位置。第二透镜导向凸轮槽50对应于上面参考图1所描述的变焦距凸轮槽Z2。

第二透镜导向凸轮槽50的展开图示于图12中。第二透镜导向凸轮槽50设有非线性路径，该路径在从广角极限至摄远极限的变焦距区中分成四个步长。步进槽50-i(i＝1～4)按从广角极限开始的顺序布置。步进槽50-i提供这样的路径，它们使第二透镜组L2能移动至一在无限大的距离(∞)至最小距离(特写)之间的目标的焦点位置，并且偏离上述假想的变焦距路径。

步进槽50-i各自设置在其具有调整区50a的端部。调整区50a的形状做成具有与步进槽50-i相似的聚焦功能。只要步进槽50-i的相反端在调整区50a内移动，则在每个步进槽50-i中的聚焦作业都可以同样地进行。具体一些说，如果如图12所示，基础步进槽50-4利用调整区50a移至由50-4′代表的位置，就可以同样地进行聚焦作业。

也就是说，包括步进槽50-i和步进槽50-i的相反侧的调整区50a在内的第二透镜导向凸轮槽50构成四个步长部分(有效凸轮槽区)56-i(i＝1～4)，它们用在各自的对应的焦距档中。步长部分56-i对应于图1中的步进槽Z2-i和其相反侧的调整区，并且设有这样的路径，该路径如此使第二透镜组12移动，以致凸轮环25的角度位移与无限远处的目标的焦点的位移之间的关系是线性的。

还有设置在步长部分56-1、56-2、56-3和56-4之间的转换区50b。转换区50b连接相邻的步长部分56-i，并起着使步长部分56-i尽可能接近假想的变焦路径的作用。第二透镜导向凸轮槽50有一容纳区50c，它在透镜筒缩回时在其中接纳并导向凸轮滚子49。在容纳区50c和有效凸轮槽区56-1之间还有一转换区50d，以用于广角步长。在包括步进槽50-4的步长部分56-4的前面形成一导入部分50e，以将凸轮滚子49导入第二透镜导向凸轮槽50中。

从广角极限至摄远极限的焦距档和镜筒的缩回位置(容纳位置)可作为焦距数据的有限级根据一代码板51的滑动接触位置的变化来检测，该代码板固定在静止的筒13的内表面上，它带一固定在作为第一进给部分的元件的直线移动导向板30上的刷子52。代码板51通过导线55连至CPU60上，以使当带刷子52的代码板51的滑动接触位置按照直线移动导向板30(第一进给部分)相对于静止的筒13的轴向位移变化时，可以检测到焦距(步长)。刷子52用一刷子保持器53和一固定螺钉54固定在直线移动导向板30上。

在变焦距镜头筒11的前端设置一打开与关闭的隔板机构，它在镜头筒的缩回位置和在摄影位置关闭和打开第一透镜组L1的前面的开孔。如图4和8所示，打开和关闭隔板机构由一对隔板叶片71、隔板偏压弹簧72和一隔板驱动环73构成，该叶片由设置在透镜支承筒35前端附近的隔板座70支承，偏压弹簧将隔板叶片71偏压在关闭位置上。隔板驱动环73按照变焦距镜头筒11的透镜支承筒35的轴向移动旋转，从而打开或关闭隔板叶片71。

在透镜支承筒35的前面设置一装饰板75，以盖住打开和关闭隔板机构的前部。装饰板75在其前表面上盖以装饰环76。另一装饰环77固着在凸轮环25的前端上。此外，静止的筒13的前端被前盖78盖住，该盖是照相机身(见图9)的一个零件。

如同在图13中看到的那样，变焦距镜头照相机10包括一变焦距操作构件61、一快门放松构件62、一目标距离测量模块63和一测光模块64。这些元件都与CPU60相连。动作变焦距操作构件61，以产生变焦距指令信号，使变焦距镜头筒11从广角侧移至摄远侧或从摄远侧移至广角侧。快门放松构件62包括一放松按钮，它在放松按钮被往下压半步时，将距离测量指令信号送至目标距离测量模块63，并将测光指令信号送至测光模块64，并在放松按钮往下压整步时致动快门装置37的快门驱动马达34。快门驱动马达34响应来自测光模块64的亮度输出打开快门叶片38一预定的时间。只读存储器ROM(EEPROM)65连至CPU60上。

ROM65有一存储在其中的算术公式，以计算将变焦距透镜系统移至无限大距离(∞)与最小目标距离(特写)之间的焦点位置所需要的凸轮环25的角度位移(脉冲数)。公式包括在每个焦距档中用于背焦点调整所需的因子，也就是用于背焦点调整所需的脉冲数。

在此实施例中，变焦距调整通过在装配镜头筒时调整第一透镜组件L1沿光轴方向的位置来进行。如上所述，第一透镜组L1在透镜支承筒35中的轴向位置可通过调整螺纹24来调整。当进行调整时，第一透镜组L1相对于保持不动的凸轮环25沿光轴方向移动。从而沿光轴方向如此调整第一透镜组L1，以使焦点在每个焦距档中都是相同的，以后，就用胶P将第一透镜组L1粘住。这样，变焦距调整就完成。

步进式变焦距镜头照相机的变焦距透镜系统的操作如下。当变焦距马达18沿镜筒的进给方向被从图9所示的缩回位置驱动时，或从图10所示的广角极限被驱动时，凸轮环25转动并离开静止的筒13向前移动，以使直线移动导向环28与凸轮环25一起向前移动，同时又被静止的筒13导向，直线地移动。当凸轮环25旋转并向前移动时，分别通过螺旋面45和46用凸轮环25的内表面螺纹啮合、并被导向成直线地移动的透镜支承筒35与第一透镜组L1一起沿轴向移动。与此同时，被第二透镜导向凸轮槽50导向的第二透镜组L2在透镜支承筒35中沿一与第一透镜组L1不同的路径移动。因而第一和第二透镜组L1和L2都沿光轴方向移动，但同时又改变其间的距离，以进行变焦距作业。当变焦距马达18沿缩回方向从图11所示的摄远极限被驱动时，变焦距镜头筒11和透镜组L1、L2沿一与镜头筒向前移动的方向相反的方向移动。

每个焦距档中的聚焦作业的控制如下。当变焦距操作构件61被操作，以进行上述的镜筒进给或缩回作业时，代码板51与刷子52彼此产生滑动接触，以检测任何一个焦距档。在所示实施例中，步长检测位置在每个焦距档中位于缩回侧(广角侧)的预定位置上，以使脉冲计数基准位置在聚焦时略位于步长检测位置前面。由于本发明在其中应用的照相机设有与摄影光学系统分开的取景光学系统(未示出)，故在变焦距作业时不需要聚焦。因此，当放松变焦距作业时，变焦距镜头筒11沿镜筒缩回方向在每个焦距档中在位于脉冲计数位置后面的等待位置上停止。

如果放松按钮往下压半步，以利用距离检测模块63进行目标距离测量作业，则CPU60就检测目标距离。因而用于将变焦距透镜系统移至目标的焦点位置的凸轮环25的角度位移就可按照由CPU60储存在ROM中的算术公式进行计算。由于算术公式包括用于背焦点调整的因子，故由计算如此得到的凸轮环25的角度位移包括用于当时的焦距档的背焦点调整所需的脉冲数。将如此得到的凸轮环25的角度位移与凸轮环25在脉冲计数基准位置的角度位移相比。因而，从凸轮环25的基准位置移至其对应于焦点位置的角度位置所需要的变焦距马达18的驱动脉冲数就得以确定。

如果放松按钮全部往下压，以使进行(ON)信号从快门放松构件62被输入，则变焦距马达18就被驱动成沿进给方向(向前方向)移动变焦距镜头筒11。因此，就可计数变焦距马达18从刷子52与代码板51的接触位置，也就是从脉冲计数基准位置的脉冲数。脉冲的计数作业利用槽盘20b和光电断路器21进行。当检测到通过计算先前得到的脉冲数时，变焦距马达18停止，将变焦距透镜系统保持在一对准焦点的位置上，而快门叶片38则通过快门驱动马达34打开和关闭，从而拍摄一张照片。当摄影作业完成时，变焦距镜头筒11回至用于各自的焦距档的等待位置。因此，包括焦点调整(背焦点调整)在内的聚焦作业可以用变焦距透镜系统进行。要注意，虽然在所示实施例中，聚焦作业是在快门放松作业中进行的，但是聚焦作业的模式并不限于此。例如，也可能在完成目标距离测量时进行聚焦作业。此外，变焦距镜头筒在每个焦距档中的等待位置可以与上述等待位置不同。

在上述聚焦控制中，由于第二透镜导向凸轮槽50的步长部分56-i如此形成，以致第二透镜组L2移动成在凸轮环25的角度位移与无限大的距离的目标的焦点位置的位移之间有一线性关系，故背焦点调整时的计算可以容易地进行。因此，CPU60在聚焦控制中的负担可以减小，并且要存储在ROM65中的数据可以减少。如果控制系统的负担得到降低，就可以采用比较廉价的CPU和/或存储器，从而造成制造成本的降低。此外，如果容易进行控制，就可得到一较可靠的变焦距镜头。

由于背焦点调整是通过CPU控制的，故不需要有将整个变焦距透镜系统沿光轴方向移动的复杂的背焦点调整机构。变焦距调整可仅仅通过第一透镜组L1的位置的调整来实现。因此，机械式聚焦机构可以简化，因而，不仅镜头筒的结构可以简化，其制造成本也可以降低。

如同从上面的讨论可以理解的那样，按照本发明，可以得到一可靠的步进式变焦距镜头照相机，其中，控制系统在聚焦或调整时的负担可以减少，而聚焦则可以高精度地进行。

在此处所描述的本发明的特殊的实施例中可以作出明显的更改，这种改进在本发明的权利要求所规定的精神与范围内。应当指出，所有此处所包含的事情都是说明性的，它并不限制本发明的范围。

Claims (6)

1.一步进式变焦距镜头照相机，它具有一变焦距镜头和一凸轮环，转动该环，以改变变焦距镜头的焦距，上述凸轮环做有包括有限数量的档部分的凸轮槽，该档部分对应于多个在变焦距镜头的摄远极限与广角极限之间划定的焦距档，以致从无限大的距离至最近距离的目标都可以通过改变凸轮环在每个焦距档中的旋转角度并同时改变变焦距镜头的焦距而被聚焦，上述步进式变焦距镜头照相机包括：

一聚焦透镜组，它是上述变焦距镜头的可变放大倍数透镜组，其中，上述聚焦透镜组沿光轴方向移动，同时根据凸轮环的旋转使所述聚焦透镜组的移动与凸轮环在每个焦距档中的旋转角度保持一线性关系；和

一调整透镜组，它是上述变焦距镜头的另一可变放大倍数透镜组，它被凸轮槽导向，并根据凸轮环的旋转，使所述调整透镜组相对于凸轮环在每个焦距档中的旋转角度按一非线性关系沿光轴方向移动；

其特征为，上述凸轮槽的上述档部分各自设有一路径，该路径能使调整透镜组移动，以便在凸轮环的旋转角度与无限大的距离的目标的焦点位置的移动量之间保持一线性关系。

2.如权利要求1的步进式变焦距镜头照相机，其特征为，在每个焦距档部分中的凸轮环旋转角度位移和在每个焦距档部分中的焦点位置的位移分别都是相等的。

3.如权利要求1的步进式变焦距镜头照相机，其特征为，上述聚焦透镜组的位置是能沿光轴方向相对于凸轮环调整的，而凸轮环则是静止的，以致变焦距调整可通过调整聚焦透镜组的位置来进行，使焦点位置在每个焦距档中相等；以及

其特征为，聚焦透镜组和调整透镜组都按照凸轮环在聚焦作业中的旋转沿预定的路径移动，以便进行后焦点调整，从而使焦点位置与步进式变焦距镜头照相机的图像表面的位置相同。

4.如权利要求1的步进式变焦距镜头照相机，其特征为，

上述聚焦透镜组包括一位于目标侧的前透镜组；以及

上述调整透镜组包括一位于图像表面侧的后透镜组。

5.如权利要求4的步进式变焦距镜头照相机，其特征为，上述凸轮槽用于导向上述调整透镜组，和上述凸轮环的内周表面上做有阴螺旋面，以及

上述聚焦透镜组用一具有阳螺旋面的可移动的镜筒支承，该阳螺旋面与上述阴螺旋面啮合，上述可移动的镜筒被导向，以沿光轴方向直线地移动。

6.如权利要求5的步进式变焦距镜头照相机，它进一步包括一机械式调节装置，以用于调整聚焦透镜组沿光轴方向相对于可移动的镜筒的位置。

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