CN1329761C - 透镜镜筒 - Google Patents

Abstract

一种透镜镜筒包括：支撑透镜并配备有凸轮从动件和直线键的透镜保持筒；具有凸轮槽的凸轮筒，所述凸轮槽与凸轮从动件啮合，从而沿光轴方向向所述透镜保持筒施加驱动力；被凸轮筒包围的导向筒，其具有与所述直线键啮合的直线开口，从而沿光轴方向对所述透镜保持筒进行导向。凸轮筒邻近要被拍摄物体的部分具有更大的壁厚，从而凸轮筒具有阶梯。导向筒邻近要被拍摄物体的部分也就是对应于凸轮筒阶梯的部分被减薄，减薄数量相当于所述阶梯。

Description

透镜镜筒

技术领域

本发明涉及一种例如在照相机内使用的可伸缩的透镜镜筒。

背景技术

日本专利申请特开2002-277711介绍了一种典型的可伸缩的透镜镜筒。这种可伸缩的透镜镜筒利用差动伸缩机构，在所述差动伸缩机构中，差动筒和线性调节元件彼此相对转动，从而邻近差动筒和线性调节元件的相应内、外周设置的透镜镜筒元件被延伸或收缩。

图4～6显示了一种配备有日本专利申请特开2002-277711所介绍的透镜镜筒的数字式照相机。具体地说，图4显示了照相机的工作状态，也就是透镜镜筒被延伸状态。另一方面，图6显示了该照相机的非工作状态，也就是透镜镜筒收缩状态。图5是一个沿图4中线5-5所作的第一透镜架销121a中的一个的断面图。

参考图4～6，照相机配备有照相机机身101、液晶显示单元102和盖103。液晶显示单元102和一图中未示的操作元件被容置在盖103内，照相机机身101被盖103覆盖。照相机机身101包括取景器块104、具有电路的硬基片105、电池、记录单元、频闪灯和可延伸的透镜镜筒106。电池、记录单元和频闪灯光在图中没有被显示。

下文介绍这种类型照相机中所使用的透镜镜筒106的结构。

照相机还配备有CCD(电荷耦合器件)107也就是图像俘获元件、低通滤波器108、基座109、第三透镜110、第三透镜架111以及一包含步进电极和螺纹轧制单元的透镜移动机构112。CCD107和低通滤波器108被固定在基座109上。支撑第三透镜110的第三透镜架111以及透镜移动机构112被安装到基座109上。透镜移动机构112沿光轴方向使第三透镜110移动。此外，照相机包括固定筒113、驱动环114和齿轮阵列115。固定筒113被固定在基座109上，固定筒113的内周配备有凸轮槽113a和直线开口113b。驱动环114围绕固定筒113而设置、并可以相对于光轴转动。驱动环114的外周配备有齿轮部114a。驱动环114由图中未示的诸如透镜镜筒电动机的透镜镜筒驱动装置被驱动，而齿轮阵列115通过齿轮部114a被驱动。此外，驱动环114的内周配备有驱动开口114b。

固定筒113环绕外周配备有凸轮销116a和驱动销116b的凸轮筒116。凸轮销116a与固定筒113的凸轮槽113a啮合，驱动销116b与驱动环114的驱动开口114b啮合。此外，凸轮筒116的内周配备有第一凸轮槽116c和第二凸轮槽116d。当驱动环114转动时，驱动销116b与驱动开口114b结合，并允许凸轮筒116相对于光轴转动，同时凸轮销116a沿凸轮槽113a运动。

照相机还配备有被凸轮筒116包围的直线筒117、第一透镜118、透镜镜筒119、镜筒驱动装置120和第一透镜保持筒121。直线筒117包括与固定筒113的直线开口113b啮合的直线键117a。此外，相对于光轴方向，直线筒117的一端配备有卡口117b，另一端配备有凸缘117c，从而凸轮筒116被设置在卡口117b和凸缘117c之间。直线筒117可以沿光轴方向运动，但是不能与凸轮筒116转动。直线筒117还配备有3个延伸穿过筒壁的第一直线开口117d以及3个也延伸穿过筒壁的第二直线开口117e。当透镜镜筒处于收缩状态时，透镜镜筒119保护第一透镜118。镜筒驱动装置120用于开启和关闭透镜镜筒119。透镜镜筒119和镜筒驱动装置120被固定成邻近第一透镜保持筒121的前方。

第一透镜保持筒121包括与凸缘筒116的相应第一凸轮槽116c啮合的3个销121a、与相应的直线筒117的第一直线开口117d啮合的3个直线键121b。直线筒117仅允许第一透镜保持筒121直线运动，不允许第一透镜保持筒121与凸轮筒116转动。从而，销121a沿凸轮筒116的第一凸轮槽116c滑动，因而第一透镜保持筒121沿光轴方向向前或向后运动。

照相机还配备有第二透镜122、第二透镜架125、快门叶片123和快门驱动装置124。第二透镜122被第二透镜架125支撑。快门叶片123和快门驱动装置124被安装到第二透镜架125上。第二透镜架125包括两个图中未示的凸轮销、偏压销127和直线键125b。两个凸轮销与相应的凸轮筒116的第二凸轮槽116d啮合。偏压销127被弹簧126沿透镜镜筒径向向外推压到第二凸轮槽116d。直线键125b与相应的直线筒117的第二直线开口117e啮合。

第二直线开口117e仅允许第二透镜架125沿光轴方向运动，不允许其与凸轮筒116转动。这意味着第二透镜架125相对于照相机机身101不转动，而是通过与第二凸轮槽116d啮合可以与凸轮筒116一起沿光轴方向向前向后运动。

硬基片105上的电路与透镜镜筒驱动装置、透镜驱动机构112和快门驱动装置124通过韧性印刷基片128电相连。

在配备有这种差动可伸缩透镜镜筒的数字式照相机中，当操纵盖103上的操作元件，从而将照相机从图6所示的非工作状态转换成图4所示的工作状态时，通过硬基片105上的电路，透镜镜筒驱动装置被激活。因而，驱动环114转动，从而凸轮筒116和第一透镜保持筒121沿光轴方向被前后驱动。此外，第二透镜架125沿光轴方向向外运动。而且，透镜驱动机构112也被激活，使第三透镜110运动。因而，光学元件被设置在图4所示的状态。

当在工作状态下松开快门时，照相机进行自动对焦和自动曝光，然后对图像进行处理和记录。

图8显示了例如当透镜镜筒处于伸展状态时由于将照相机掉在地上而导致的破裂的透镜镜筒。更具体地说，例如当照相机掉在地上时透镜镜筒的前表面遭遇大的冲击。

在图8中用箭头表示透镜镜筒的前表面遭遇的冲击。所述冲击导致第一透镜保持筒121的销121a中的一个销与相应的第一凸轮槽116c脱离啮合。

根据日本专利申请特开2002-277711，如图7所示，直线筒117的每个第二直线开口117e配备有在透镜镜筒周向彼此相向延伸的爪部117f和117g。而且第一透镜保持筒121具有直线导向槽也就是导轨121c和121d，在透镜镜筒的径向，它们分别可与所述爪部117f、117g结合。导轨121c、121d沿光轴方向延伸。因而，爪部117f、117g和导轨121c、121d阻止凸轮从动件也就是销121a离开凸轮槽116c。这意味着即使相对第一透镜保持筒121的冲击对凸轮从动件施加力，也可以阻止该凸轮从动件在透镜镜筒的径向与凸轮槽116c脱离啮合。因而，可阻止透镜镜筒破裂。

然而对于这种结构，大的冲击可能会迫使凸轮从动件也就是销121a楔进凸轮槽116c内，导致透镜镜筒破裂。

作为解决这种问题的措施，可以使用硬材料制造凸轮筒116，或使凸轮槽116c具有更大的深度，从而销121a的变大部分可以被嵌入凸轮槽116c内。

由于工程塑料具有适合的重量和强度比，而且从提供复杂结构出发，具有高弹性，普通的照相机的透镜镜筒通常由诸如聚碳酸酯的工程塑料制造。而且，使用工程塑料有助于降低成本。通常，为了增加强度，诸如由碳素纤维或玻璃纤维制造的小球被添加到塑料中。然而由于它们降低了制造透镜镜筒所使用的模具的可靠性，这些添加剂产生问题，并不是所希望的。另一方面，使凸轮槽116c具有更大深度增加了凸轮筒116的壁厚，并导致凸轮筒116具有更大的外径，从而从导致整个透镜镜筒具有更大的外径，与近些年来减小照相机的尺寸和重量的趋向背逆。

发明内容

因而本发明的一个目的是提供一种结构紧凑、重量轻且可抵御大冲击的透镜镜筒。符合本发明的透镜镜筒，包括：保持透镜的透镜保持筒，该透镜保持筒具有作为第1结合部的凸轮从动件和作为第2结合部的直线键；筒状凸轮筒，其具备与上述作为第1结合部的凸轮从动件结合且相对于该透镜保持筒给予光轴方向驱动力的凸轮槽；导向筒，其包括与上述作为第2结合部的直线键部结合、且对上述透镜保持筒沿光轴方向进行导向的直线导向槽；其特征在于：上述凸轮筒在光轴方向上具有第1区域和第2区域，上述第1区域包括变焦距区域，而上述第2区域位于上述第1区域与收纳位置之间，第1区域比第2区域更靠近被摄物体一侧，上述第1区域在径向比第2区域厚；在径向上，上述导向筒在与上述第2区域相对的区域比与上述第1区域相对的区域厚。

此外，符合本发明另一个方面的透镜镜筒包括保持：支撑透镜并配备有凸轮从动件的透镜保持筒；具有凸轮槽的凸轮筒，所述凸轮槽与凸轮从动件啮合，从而沿光轴方向向所述透镜保持筒施加驱动力；凸轮筒具有第一部分和第二部分，第一部分的壁厚比第二部分的壁厚大，从而在凸轮筒的内周上，第一部分具有比第二部分更高的高度(elevation)。

此外，符合本发明另一个方面的透镜镜筒包括保持：支撑透镜并配备有直线键的透镜保持筒；导向筒，其具有与所述直线键啮合的直线导向开口，从而沿光轴方向对所述透镜保持筒进行导向。导向筒具有第一部分和第二部分。第二部分的壁厚比第一部分的壁厚大，从而在导向筒的外周上，第二部分具有比第一部分更高的高度。

在另一个方面，本发明涉及一种透镜镜筒，其包括：(a)包括凸轮从动件和直线键的透镜支撑元件；(b)具有内表面和在该内表面上的凸轮槽的凸轮筒，所述凸轮槽被设置的与凸轮从动件啮合，从而沿光轴方向向所述透镜支撑元件施加驱动力；(c)被凸轮筒包围的导向筒，其具有与所述直线键啮合的直线导向开口，从而沿光轴方向对所述透镜支撑元件进行导向。其特征在于：凸轮筒具有都轴向延伸的第一部分和第二部分，所述凸轮槽在所述第一部分和第二部分的内表面上，凸轮筒在第一部分的内径也就是从凸轮筒第一部分的内表面所测量的内径比凸轮筒在第二部分的内径也就是从凸轮筒第二部分的内表面所测量的内径小。导向筒具有都轴向延伸的第一部分和第二部分。导向筒的第一部分对应于凸轮筒的第一部分，导向筒的第二部分对应于凸轮筒的第二部分。所述直线导向开口位于所述导向筒的第一部分和第二部分上。导向筒在第一部分的外径也就是从导向筒第一部分的外表面所测量的外径比导向筒在第二部分的外径也就是从导向筒第二部分的外表面所测量的外径小。

在本发明另一个方面，本发明涉及一种透镜镜筒，其包括：(a)支撑透镜并包括凸轮从动件的透镜支撑元件；(b)具有内表面和在该内表面上的凸轮槽的凸轮筒，所述凸轮槽与凸轮从动件啮合，从而沿光轴方向向所述透镜支撑元件施加驱动力；其特征在于：凸轮筒具有都轴向延伸的第一部分和第二部分，所述凸轮槽在所述第一部分和第二部分的内表面上，凸轮筒在第一部分的内径也就是从凸轮筒第一部分的内表面所测量的内径比凸轮筒在第二部分的内径也就是从凸轮筒第二部分的内表面所测量的内径小。

在本发明另一个方面，本发明涉及一种透镜镜筒，其包括：(a)支撑透镜并包括直线键的透镜支撑元件；(b)导向筒，其具有与所述直线键啮合的直线导向开口，从而沿光轴方向对所述透镜支撑元件进行导向。其特征在于：导向筒具有都轴向延伸的第一部分和第二部分。所述直线导向开口位于所述导向筒的第一部分和第二部分上。导向筒在第一部分的外径也就是从导向筒第一部分的外表面所测量的外径比导向筒在第二部分的外径也就是从导向筒第二部分的外表面所测量的外径小。

通过下文结合附图对优选实施例进行的介绍，本发明的其它目的、特征和优点将变得清楚。

附图说明

图1是一个符合本发明实施例的透镜镜筒基本结构的三维透视图；

图2是一个符合本发明实施例的透镜镜筒的相关元件的横截面视图；

图3是一个示意性图表，说明被设置在符合本发明实施例的凸轮筒内周上的3个凸轮槽中的一个凸轮槽的凸轮升程路径；

图4是一个包括具有延伸/收缩功能的普通差动可伸缩透镜镜筒的照相机的横截面视图；

图5是一个沿图4中5-5线所作的横截面视图；

图6是一个图4所示照相机的横截面视图，其中透镜镜筒处于收缩状态；

图7是一个沿图4中5-5线所作的横截面视图，其中透镜镜筒具有不同结构；

图8是一个显示图4所示照相机的普通结构所存在缺陷的断面图，此时，透镜镜筒的前表面经受了冲击。

具体实施方式

下文将结合附图介绍本发明的实施例。

图1和2是符合本发明实施例的透镜镜筒的示意性视图。具体地说，图1是一个透镜镜筒的基本结构的三维透视图，图2是一个透镜镜筒的相关元件的横截面视图。透镜镜筒的基本结构类似于图4～6所示的配备有差动伸缩机构的普通透镜镜筒的基本结构，因而在图1和2中仅仅显示了与本发明相关的元件。

参考图1和2，透镜镜筒包括凸轮筒16、直线筒17、第一透镜保持筒21和第一透镜18。这些元件分别对应于图4～6所示的凸轮筒116、直线筒117、第一透镜保持筒121和第一透镜118，并具有相同的功能。

具体地说，支撑第一透镜18的第一透镜保持筒21配备有3个作为凸轮从动件的销21a(图1中显示了两个销)。该3个销21a分别与凸轮筒16的3个凸轮槽16c啮合。第一透镜保持筒21还配备有3个直线键21b，它们分别与直线筒17的3个第一直线开口17d啮合。因而当凸轮筒16转动时，第一透镜保持筒21被凸轮筒16的凸轮升程路径(也就是凸轮槽16c的凸轮升程路径)引导，从而沿光轴方向直线运动(此时如上所述，直线键21b与直线开口17d结合)。参考图2，由于在凸轮筒16的内周具有阶梯α，凸轮筒16的壁厚不一致(也就是在垂直于光轴的径向)。阶梯α被大致设定在用于照相机的变焦功能的范围内。

图3是一个示意性图表，说明被设置在凸轮筒16内周上的3个凸轮槽16c中用于第一透镜保持筒21的一个凸轮槽的凸轮升程路径。在图3中仅显示一个凸轮槽的凸轮升程路径的原因是为了便于解释。

通常，每个凸轮槽16c在邻近图像俘获侧的端部平行于光轴，从而在透镜镜筒的组装期间，第一透镜保持筒21和直线筒17可以从凸轮筒16邻近图像俘获侧的侧面插入。然后凸轮槽16c变成垂直于光轴，并确定一平面部分，也就是收缩点。当第一透镜保持筒21位于该平面部位时，透镜镜筒处于收缩状态。然后，凸轮槽16c确定一伸展部位，在该部位，透镜镜筒可以延伸显著数量。邻近该部位，凸轮槽16c确定了用于变焦距的凸轮部位，将其定义为变焦距区域。该变焦距区域的两端点分别是一个广角点和一个远焦(telescopic)(摄远)点。

而且在变焦距区域之后，凸轮槽16c具有光轴线平行部位。直线筒17邻近第一透镜18的一端配备有卡口17b。为了使直线筒17与凸轮筒16结合，每个卡口17b穿越该光轴线平行部位。因而，参考图3，凸轮筒16转动方向上的变焦距区域对应于光轴运动范围16d，也就是变焦距区域16d。参考图2，根据该实施例，邻近要被拍摄物体的凸轮筒16的壁厚(t+α)比邻近图像俘获侧的凸轮筒16的壁厚(t)大α。因而，变焦距区域16d的壁厚范围被设定为(t+α)。

在拍摄图像过程期间，第一透镜保持筒21的位置通常被限制在变焦距区域16d内。当关闭电源时，或当照相机被转换到图像再现模式时，第一透镜保持筒21移动到凸轮槽16c的平面部分也就是收缩点，从而，透镜镜筒收缩。这意味着如果透镜镜筒承受大的冲击，例如掉在地上，第一透镜保持筒21的销21a将位于变焦距区域16d内。从而，为了提高透镜镜筒的强度。仅需在变焦距区域16d内增加凸轮槽16c的深度，所述增加数量是阶梯α。

而且，将变焦距区域16d内的壁厚限制在(t+α)可阻止直线筒17的壁厚不必要的下降。详细地说，如图2所示，与邻近图像俘获侧的部位相比，对应于凸轮筒(t+α)壁厚范围的直线筒17的部位薄，直线筒17在邻近图像俘获侧的部位厚度增厚阶梯α。

根据该实施例，直线筒17增厚部位配备有阻光槽17e。详细地说，在某些情况下，一些不希望的光线通过第一透镜18进入直线筒17，在图像俘获表面上形成重像，通过围绕直线筒17的内周设置阻光槽17e，可以防止这种现像。阻光槽17e改变了入射光的反射角，阻止不希望的光线在图像俘获表面上形成重像。此外，如图2所示，阻光槽17e最好围绕邻近图像俘获侧的直线筒17的内周设置。这是由于上述重像通常是由邻近图像俘获侧的直线筒17上的反射光形成的。

如上所述，仅当第一透镜保持筒21的销21a位于变焦距区域16d内时，透镜镜筒承受大的冲击。根据本实施例，为了提高凸轮筒16在变焦距区域16d内的强度，在变焦距区域16d内，在径向上，凸轮筒被制造的更厚，也就是增厚阶梯α。另一方面，对应于凸轮筒16的增厚部位也就是(t+α)壁厚范围的直线筒17变薄，也就是减厚阶梯α，从而阻止透镜镜筒的外径增加，因而提供一种结构紧凑、重量轻、耐冲击的透镜镜筒。

而且，阻光槽17e不是被设置在直线筒17的减薄部位上，而是围绕邻近图像俘获侧也就是通常形成重像的直线筒17的内周设置(也就是在直线筒17的增厚部位)。阻光槽17e改变了入射光线的反射角，阻止不希望的光线形成重像。

因而，实现了结构紧凑、重量轻的透镜镜筒，该透镜镜筒耐冲击，并可阻止不希望的光线进入图像俘获侧。

除了上述内容之外，在图中采用其它形式表示的各种元件都是公知的，属于内部结构，对本发明的制造和使用并不关键，或对本发明最佳模式的描述并不重要。

以上已对本发明作了十分详细的描述，所以阅读和理解了本说明书后，对本领域技术人员来说，本发明的各种改变和修改将变得明显。所以一切如此改动和修正也包括在此发明中，因此它们在权利要求书的保护范围内。

Claims (4)

1.一种透镜镜筒，包括：

保持透镜的透镜保持筒，该透镜保持筒具有作为第1结合部的凸轮从动件和作为第2结合部的直线键；

筒状凸轮筒，其具备与上述作为第1结合部的凸轮从动件结合且相对于该透镜保持筒给予光轴方向驱动力的凸轮槽；

导向筒，其包括与上述作为第2结合部的直线键部结合、且对上述透镜保持筒沿光轴方向进行导向的直线导向槽；

其特征在于：上述凸轮筒在光轴方向上具有第1区域和第2区域，上述第1区域包括变焦距区域，而上述第2区域位于上述第1区域与收纳位置之间，第1区域比第2区域更靠近被摄物体一侧，上述第1区域在径向比第2区域厚；

在径向上，上述导向筒在与上述第2区域相对的区域比与上述第1区域相对的区域厚。

2.如权利要求1所述的透镜镜筒，其特征在于：第1区域相当于为了变焦距而使上述透镜沿光轴方向移动而使用的区域。

3.如权利要求1所述的透镜镜筒，其特征在于：在上述第1、第2区域，凸轮筒的径向外侧没有阶梯。

4.如权利要求1～3任一所述的透镜镜筒，其特征在于：在相对于上述凸轮筒的第2区域的上述导向筒的区域内，设置抑制向摄影面的光的反射的槽。

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