CN1439929B - 可伸缩镜头系统和伸缩可伸缩镜头系统的方法 - Google Patents

可伸缩镜头系统和伸缩可伸缩镜头系统的方法 Download PDF

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Abstract

一种包括多个光学元件的可伸缩镜头系统。当可伸缩镜头被使用时，所有的光学元件被定位于一个公共光轴。多个光学元件中的一个可移动元件被移到共同光轴外侧的移动位置，且当该可伸缩镜头系统处于收缩位置时，该可移动元件和多个光学元件中余下元件中至少一个被分别向后移。

Description

可伸缩镜头系统和伸缩可伸缩镜头系统的方法
发明领域
本发明涉及一种可伸缩镜头系统，它可以伸出或缩入光学仪器内部，比如采用感光胶卷的照相机或采用CCD或CMOS图象传感器的数字照相机。本发明还涉及一种该可伸缩镜头系统的收缩方法。
背景技术
袖珍照相机的小型化需求日益增加。更具体地，对设有可伸缩照相镜头的照相机，当完全收缩时，非常需要进一步减小可伸缩照相镜头的长度。
发明内容
本发明提供一种可伸缩镜头，当完全收缩时，其结构可以进一步减小可伸缩镜头的长度。本发明还提供一种伸缩可伸缩镜头的方法，它使镜头完全收缩时进一步减小其收缩长度成为可能。
根据本发明的一个方面，提出了一种可伸缩镜头，其具有一个包括多个光学元件的光学系统。当可伸缩镜头系统处于准备照相状态时，所有的光学元件组位于一个公共轴线上，组成一个光学照相系统。当可伸缩镜头系统处于收缩位置时，光学元件组的至少一个可移动元件被移动到公共光轴外侧的移动位置，该可移动元件和光学元件组的余下的光学元件中的至少一个分别向后移动。
当可伸缩镜头系统处于收缩位置时，希望可移动元件位于光学镜头组的余下的元件中的至少一个位于相对于公共光轴的外侧。
当可伸缩镜头系统移动到可收缩位置时，可移动元件在被移动到移动位置后，向后平行于公共光轴移动。
当可伸缩镜头系统处于收缩位置时，光学元件中的可移动元件的光轴可以平行于公共光轴。
光学元件可以包括多个可移动元件。
多个可移动元件中的每一个可以沿不同的方向从公共光轴向移动分别到移动位置。
希望用于沿着所述共同的光轴移动所述多个光学元件中至少一个的旋转元件的旋转轴与所述光学摄影系统的所述共同光轴偏心。
希望当可伸缩镜头系统处于收缩位置时，光学元件的可移动元件位于旋转元件的周缘内。
旋转元件可以是一个凸轮环。
可伸缩镜头可以组装在相机内。
当相机的主开关关闭时，希望可伸缩镜头移动到收缩位置。
根据本发明的另一方面，提出了一种伸缩具有多个光学元件的可伸缩镜头系统的方法。其中当可伸缩镜头处于准备照相的位置时，所有的光学元件位于一条公共光轴上，以构成一个光学照相系统。该方法包括沿径向将移动镜头组中的至少一个移动到公共光轴外侧的移动位置；光学元件的可移动元件被移动到移动位置后向后收缩；沿着公共光轴收缩光学元件组的余下的元件中的至少一个。
当可伸缩镜头系统处于收缩位置时，可移动元件可以位于光学元件组中余下的光学元件中的至少一个元件相对于公共光轴的外侧。
可移动元件在被移动到移动位置后，可以平行于公共光轴向后移动。
当可伸缩镜头系统处于收缩位置时，光学元件的可移动元件的光轴可以平行于公共光轴。
根据本发明的另一实施例，提出了一种可伸缩式变焦距镜头系统。其中至少镜头组的一部分沿着光轴连续移动以改变焦距；其中镜头组中至少一个径向可移动的镜头组从镜头组中径向地移开，从而当可伸缩变焦距镜头处于收缩位置时，径向可移动镜头组和镜头组的余下的镜头组中至少一组保留镜头组定位成在光轴方向相同位置范围重叠。
希望径向可动镜头的直径是镜头组中最小的。
可伸缩变焦距镜头系统还包括一种带有孔的可调光圈，其直径是可以调节的。可调整光圈可以位于镜头组的两个相邻镜头之间。当变焦距镜头系统处于准备照相的状态时，径向可动镜头组在可调整光圈后面的位置。
可调整光圈可以作为一种光圈快门。
可伸缩变焦距镜头系统还可以包括一个光圈可变的可调整光圈。可调整光圈可以位于镜头组的两个相邻镜头之间。当变焦距镜头系统处于准备照相的位置时，径向可动镜头组的位置最靠近镜头组中的可调整光圈。
可调整光圈可以作为一种光圈快门。
希望径向可动镜头组位于镜头组的最前面的镜头后面的位置。
附图说明
下面将结合附图详细描述发明。
图1是本发明的处于准备照相状态的数字照相机可伸缩变焦距镜头的一个实施例的纵截面剖视图。
图2是图1所示的可伸缩变焦距镜头在相机没有被使用时的完全收缩状态下的纵截面剖视图。
图3A是图1所示的可伸缩变焦距镜头的主要元件(包括镜头组、光圈快门、低通滤波器和CCD)的剖视图。
图3B是图2所示的可伸缩变焦距镜头的主要元件(示于图3A中)的剖视图。
图4是图1和图2所示可伸缩变焦距镜头的主要元件的分解透视图。
图5A是图4所示主要元件在准备照相状态下的正视图，为了清晰起见沿轴作用的导向环被移除。
图5B是与图5A相似，示出图4所示主要元件在完全收缩状态下的正视图，为了清晰起见沿轴作用的导向环被移除。
图6A是图5A所示的元件的透视图，其中为了清晰起见固定环的一部分被切除。
图6B是图5B所示元件的透视图，其中为了清晰起见第二镜头组支撑架的一部分被切除。
图7A是图4中所示主要元件在准备照相状态下的正视图，其设有沿轴作用的导向环并为清晰起见第二镜头组支撑架被移除。
图7B是与图7A相似的视图，示出了在完全收缩状态下图4中的主要元件，设有沿轴作用的导向环并且为清晰起见第二镜头组支撑架被移除。
图8A是图7A所示元件的透视图。
图8B是图7B所示元件的透视图。
图9是图7B和8B所示元件的放大透视图。
图10A是图1所示的可伸缩变焦距镜头主要元件的透视图，该视图是从可伸缩变焦距镜头的光轴方向的后面观察的，示出变焦距镜头在第二镜头组支撑架上支撑的可伸缩镜头组架的支撑结构。
图10B是与图10A相似的视图，示出了在不同状态下相同的支撑结构。
图11是本发明在处于完全收缩状态下的可伸缩变焦距镜头的第二实施例的纵剖面图。
图12是根据本发明在处于完全收缩状态下的可伸缩变焦距镜头的第三实施例的纵剖面图。
图13是根据本发明的处于完全收缩状态下的可伸缩变焦距镜头的第四实施例的纵剖面图。
图14是一相机的正视图，示出了从可伸缩变焦距镜头的光轴上移除的光学元件的一个例子。
图15是一相机的正视图，示出了从可伸缩变焦距镜头的光轴上移除的光学元件的另一例子。
具体实施方式
在此将结合图1-图3描述本发明可伸缩变焦距镜头第一实施例的整体结构。可伸缩变焦距镜头10与数字相机相结合，并带有光学照相系统，该光学照相系统包括一个第一透镜组L1，一个光圈快门S，一个第二透镜组(可径向移动部分/可移动光学元件)L2，一个第三透镜组L3，一个低通滤波器(光学滤波器)F，以及一个CCD图像传感器(图像摄取装置)C。图1所示的“Z1”表示光学照相系统的光轴。第一透镜组L1和第二透镜组L2以预先定好的移动方式沿光轴Z1被驱动来进行变焦操作，同时第三透镜组L3沿光轴Z1被驱动进行调焦操作。注意调焦操作可以通过在光轴方向上分别移动至少两个透镜组来进行(比如在本实施例中)，或通过在光轴方向上分别移动至少一个透镜组和成像表面(比如CCD图像传感器)进行。
如图1和图2所示，在所有的透镜组L1，L2和L3中第二透镜组L2的直径最小。
在设有上述光学照相系统的可伸缩变焦距镜头10中，在准备照相状态下，所有光学元件位于一条公共的光轴上，如图1和图3A所示。而在完全收缩状态下(收缩位置)，如图2、3B所示，第二透镜组L2沿与光轴Z1垂直的方向从光轴Z1上的位置移走，被定位到一个偏心光轴(可移动元件的光轴)Z1’上(见图2和图3B)。当第二透镜组L2被移动到移动位置时，第二透镜组L2不会在光轴方向与光学照相系统的其它光学元件(即第一透镜组L1，光圈快门S，第三透镜组L3，低通滤波器F以及CCD图像传感器C)重叠。同时，在完全收缩状态下，第二透镜组L2(也就是从光轴Z1上移动开的光学元件)沿着偏心光轴Z1’收缩，同时光学照相系统余下的光学元件(其未从光轴Z1上移开)中的至少一个沿着(平行于)光轴Z1收缩。光学照相系统的光学元件的这种移动方式使得当可伸缩变焦距镜头10完全收缩时其长度有可能进一步减小。
当可伸缩变焦距镜头10从图1和图3A所示的准备照相状态变化到图2和图3B所示的完全收缩状态时，首先第二透镜组L2从光轴Z1位置径向收缩而位于一个相对于光轴Z1偏心的偏心光轴Z1’的位置，光学照相系统余下的光学元件位于光轴Z1上。接着，第二透镜组L2沿着偏心光轴Z1’收缩，同时，前面提到的光学照相系统中余下的光学元件，第一透镜组L1、光圈快门S和第三透镜组L3沿着光轴Z1收缩。在如图2和图3B所示的完全收缩状态(完全收容状态)下，移动后的位于偏心光轴Z1’的第二透镜组L2和位于光轴Z1上的光学照相系统的其它光学元件(即这一具体实施例中的第三透镜组L3，低通滤波器F以及CCD图像传感器C)定位成在光轴Z1和Z1’的光轴方向上的相同位置范围重叠。换句话说，在完全收缩状态下，第二透镜组L2位于第三透镜组L3，低通滤波器F以及CCD图像传感器C相对于光轴Z1(沿垂直于光轴Z1的方向)的外侧。
下面主要结合图1和图2详细描述可伸缩变焦距镜头10的结构，该结构使得获得上面描述的光学照相系统的光学元件的收缩方式成为可能。可伸缩镜头10设有CCD架11、一个固定筒12和一个前外框架13，这些都是固定元件。低通滤波器F和CCD图像传感器C被固定在CCD架11上。前外框架13设有一个开口13a，通过它沿轴作用的外筒和内筒16和17可使可伸缩变焦距镜头10伸长和收缩。
旋转环14固定在固定筒12上，从而可绕旋转轴Z2旋转并可沿旋转轴Z2移动。固定筒12的外表面上设有一组径向凸块12a，旋转环14在其内表面上设有一组相应的环形槽14a，固定筒12的这组径向凸块12a分别与该组环形槽14a接合，而在其内滑动。由于径向凸块12a和环形槽14a的接合，旋转环14是通过固定筒12支撑，由此可绕旋转轴线Z2旋转，而不会沿旋转轴线Z2移动。
旋转环14在其外表面上设有与传动齿轮(pinion)15接合的圆周齿14b。传动齿轮15由电机M(见图1)驱动而旋转。通过电机使传动齿轮15正向或反向的旋转使旋转环14相对于旋转轴线Z2正向或反向旋转。旋转轴线Z2相对于光学照相系统的光轴Z1偏心。旋转环14在其内表面上设有一组旋转传递槽14c。后面将讨论的环形元件(16、17、18、19和20)被设置为与旋转轴线Z2同轴。
可伸缩变焦距镜头10在径向方向上沿从可伸缩变焦距镜头10到旋转轴线Z2的顺序设有沿轴作用的外筒、内筒16和17，一个凸轮环(旋转元件)18，一个沿轴作用的导向环19和一个第二透镜组支撑架20。固定筒12在其内表面上设有一组沿轴作用的导向槽12b，在沿轴作用的导向环19外表面上设有一组相应的沿轴作用的导向凸块19a，它分别与沿轴作用的导向槽12b相接合。在沿轴作用的导向环19的外表面上设有环形凸块19b，而凸轮环18在它的内表面上设有环形槽18a，其与环形凸块19b相接合。环形凸块19b与环形槽18a的接合使凸轮环18可绕着旋转轴线Z2相对于沿轴作用的导向环19旋转，而使凸轮环18和沿轴作用的导向环19不会沿着光轴Z1相互移动。只要沿光轴Z1移动，凸轮环18就会与沿轴作用的导向环19一起沿光轴Z1移动，并且凸轮环18可绕旋转轴线Z2相对于沿轴作用的导向环19旋转。
固定筒12设有一组凸轮通槽12c，其径向延伸过固定筒12的筒壁。凸轮环18设有一组相应的从动销18b，其径向向外伸出，以通过一组凸轮通槽12c而延伸过固定筒12，分别与一组旋转传递槽14c接合。凸轮通槽12c的凸轮轮廓被确定成可使凸轮环18首先移动到如图1所示的最大延伸位置。之后，当旋转环14被驱动而正向旋转，从图2中完全收缩状态下的开口13a延伸出沿轴作用的外筒和内筒16和17时，凸轮环18只能通过凸轮通槽12c与旋转传递槽14c的接合来绕旋转轴线Z2旋转。
凸轮环18在其内表面设有一组凸轮槽18c，其分别与第二透镜组支撑架20的外表面上形成的一组从动凸块20a相接合。凸轮环18在外表面上设有一组凸轮槽18d，其分别与在沿轴作用的内筒17内表面上形成的一组从动销17a接合。如图4所示，第二透镜组支撑架20在其外表面上设有一组沿轴作用的导向槽20b，沿轴作用的导向环19在其前面有一组沿轴作用的导向杆19c，它们分别与沿轴作用的导向槽20b接合，而可沿光轴Z1方向(即沿可伸缩变焦距镜头10的光学照相系统光轴的方向)在沿轴作用的导向槽20b内滑动。第二透镜组支撑架20通过沿轴作用的导向杆19c和沿轴作用的导向槽20b的接合在光轴Z1方向导向。因此，凸轮环18的正向或反向旋转使第二透镜组支撑架20根据这组凸轮槽18c的轮廓沿旋转轴线Z2前后运动。
沿轴作用的导向外、内筒16和18相互连在一起使其可以一起运动，同时允许相对于对方绕旋转轴线Z2旋转。即，在凸轮环18的外表面上形成的一组径向凸块18f可滑动地与沿轴作用的导向外筒16的内表面上加工的一组相应的环形槽16a相接合。
沿轴作用的导向外筒16由固定筒12支撑，可以只相对于固定筒12沿旋转轴线Z2的方向移动。而由沿轴作用的导向外筒16支撑的沿轴作用的导向内筒17只相对于沿轴作用的导向外筒16沿旋转轴线Z2的方向移动。即，从沿轴作用的导向外筒16的外表面凸出的一组沿轴作用的导向凸块16b与一组相应的沿轴作用的导向槽12d接合，该组沿轴作用的导向槽12d形成在固定筒12的内表面上，以平行于旋转轴线Z2的方向延伸。从沿轴作用的导向内筒17的外表面凸出的一组沿轴作用的导向凸块17b与一组相应的沿轴作用的导向槽16c接合，该组沿轴作用的导向槽16c形成在沿轴作用的导向外筒16的内表面上，以平行于旋转轴线Z2的方向伸出。因此，根据一组凸轮槽18d的轮廓，凸轮环18的正向旋转或反向旋转使沿轴作用的导向内筒17沿旋转轴线Z2前后移动。
沿轴作用的导向内筒17作为第一透镜组的支撑架而支撑第一透镜组L1。可伸缩照相镜头10内设有一个可旋转镜头架21，其作为支撑第二透镜组L2的第二透镜组支撑架。可伸缩照相镜头10在CCD架11的前面设有用于支撑第三透镜组L3的第三镜头架22。如图4所示，第三镜头架22设有两个径向臂22a，其从基本上相对的方向径向地向外伸出。第三镜头架22在每一径向臂22a末端有一沿轴作用的导向孔22b。两径向臂22中的一个在相关的沿轴作用的导向孔22b附近有一圆柱部分22c，圆柱部分22c平行于光轴Z1向前延伸且其上加工有螺纹孔。一个进给螺杆(未画出)拧入圆柱部分22c的螺纹孔中。由于这种结构，当进给螺杆正向和反向旋转时，第三镜头架22由一装置驱动沿光轴Z1前后运动，该装置包括两个径向臂22a的沿轴作用的导向孔22b、圆柱部分22c和前面提到的进给螺杆。进给螺杆以一个由物距(镜头到物体的距离)决定的旋转角度(转数)旋转。
如上所述，当可伸缩变焦距镜头10处于完全收缩状态时，第二透镜组L2从光轴Z1上的位置移开。在下面将主要结合图4到图10，详细介绍将第二透镜组L2从光轴Z1上的位置拉出的机械装置。
可旋转镜头架21设有一个圆柱形镜头支座部分21a、一个摆臂21b和一个圆柱形摆动部分21c。第二透镜组L2固定在圆柱形镜头支座部分21a上而受其支撑。摆臂21b从圆柱形镜头支座部分21a径向伸出。圆柱形摆动部分21c从摆臂21b的自由端向后延伸。圆柱形摆动部分21c沿其轴线设有一个通孔，该通孔安装到第二透镜组支撑架20的偏心枢轴20c上，从而使可旋转镜头架21可以绕偏心枢轴20c自由旋转。偏心枢轴20c由偏心于光轴Z1的位置从第二透镜组支撑架20上平行于光轴Z1地延伸出。固定在圆柱形镜头支座部分21a上的第二透镜组L2，可以通过第二透镜组支撑架20相对于偏心枢轴20c的摆动，在光轴Z1的照相位置(见图5A、6A、7A、8A和10A)与移动位置(偏心位置)[即偏离光轴Z1(见图5B、6B、7B、8B和10B)的位置之间移动]。可旋转镜头架21总是通过位于偏心枢轴20c和圆柱形摆动部分21c之间的扭簧23(见图1)被偏置，以在旋转方向上(如图5A、6B、6A和6B所示的逆时针方向)旋转，将第二透镜组L2定位在光轴Z1上，其中第二透镜组由圆柱形镜头支座部分21a固定。可旋转镜头架21在其自由端(摆动端)(在与圆柱形摆动部分21c的相反的端部)设有接合的凸块21d，凸块21d从圆柱形镜头支座部分21a沿离开可旋转镜头架21的枢轴端的方向延伸。第二透镜组支撑架20在其内周边表面设有一个制动突起20d(见图6A、10A和10B)，当第二透镜组支撑架20逆时针完全旋转到如图5A和6A所示的位置时，凸块21d靠在制动突起20d上。第二透镜组支撑架20设有一切除部分20f，当第二透镜组L2移动到如图5B和6B所示的光轴Z1’上的移动位置(偏心位置)时，圆柱形摆动部分21c部分地进入切除部分。
圆柱形摆动部分21c在其外周边表面上设有一个位置控制突起21f，而CCD架11在其前表面上设有向前伸出的位置控制凸轮杆11a。位置控制凸轮杆11a与位置控制突起21f接合来控制可旋转镜头架21的位置。在图9可清楚地看出，位置控制凸轮杆11a从CCD架11的基座上11b向前突出，平行于旋转轴线Z2延伸。位置控制凸轮杆11a沿其一内侧边设有一移动位置保持表面11a1，它平行于旋转轴线Z2延伸出，位置控制凸轮杆11a还在其前端设有一个凸面11a2，该凸面11a2由外侧边11a3向移动位置保持表面11a1朝向基座11b向后倾斜。在可旋转镜头架21的位置控制突起21f与移动位置保持表面11a1相接合位置上的状态，第二透镜组L2位于与光轴Z1偏离的移动位置。在该状态，如果可旋转镜头架21沿光轴Z1朝前移动直到位置控制突起21f与凸面11a2相接合的点，可旋转镜头架21通过扭簧23的弹力绕偏心枢轴20c旋转，而将装在圆柱形镜头支座部分21a内的第二透镜组L2移动透镜组到光轴Z1上。当第二透镜组L2通过扭簧23的弹力移动到光轴Z1上时，圆柱形镜头支座部分21a的位置由制动突起20d和与之接合的凸块21d的接合来确定。此时，第二透镜组L2的光轴与光轴Z1重合。当第二透镜组L2在光轴Z1上的准备照相状态下的照相位置时，位置控制突起21f与凸面11a2脱开，位于凸面11a2的前面。
相反，当第二透镜组L2在光轴Z1上的准备照相状态下的照相位置处，如果可旋转镜头架21沿光轴Z2向后移动，首先位置控制突起21f与凸面11a2接合，随后可旋转镜头架21绕偏心枢轴20c旋转，这样，通过位置控制突起21f与凸面11a2的接合，第二透镜组L2从光轴Z1上的一个位置移动到偏心光轴Z1’上的一个位置(移动位置)。在该位置，第二透镜组L2处于偏心光轴Z1’上的移动位置，圆柱形摆动部分21c部分地位于切除部分20f内。此时，偏心光轴Z1’位于第二透镜组支撑架20和凸轮环18的内周边内。换句话说，尽管圆柱形摆动部分21c部分位于切除部分20f内，且偏心光轴Z1’位于第二透镜组支撑架20内，偏心光轴Z1’定位成得使圆柱形摆动部分21c不会与旋转元件，比如凸轮环18相干涉。
下面将讨论设有上述结构的可伸缩变焦距镜头10的操作。当可伸缩变焦距镜头10位于图2和图3B所示的完全收缩状态时，沿轴作用的外筒16、沿轴作用的内筒17、凸轮环18以及沿轴作用的导向环19都完全装在前外框架13的开口13a中。在该状态下，数码相机的主开关MS(见图1)一开启，旋转环14通过传动齿轮15的正向旋转而被驱动，以预定的旋转方向旋转，使沿轴作用的外筒16、沿轴作用的内筒17从开口13a向前延伸出预定的旋转角度，这样，可伸缩变焦距镜头10就从完全收缩状态变化到最大广角的准备照相状态。旋转环14的转动被传递给凸轮环18，这样凸轮环18通过一组从动销18b和一组凸轮通槽12c的接合，向前到达最大延伸位置。在凸轮环18移动到最前端的过程中，沿轴作用的外筒16、沿轴作用的内筒17、凸轮环18以及沿轴作用的导向环19从开口13a向前伸出来。随后，沿轴作用的导向环19和沿轴作用的外筒16与凸轮环18一起向前移动，同时沿轴作用的内筒17和第二透镜组支撑架20都向前移动到最大广角的照相位置。然后，当第二透镜组支撑架20向前移动到最大广角的照相位置时，位置控制突起21f向前，同时在移动位置保持表面11a1上滑动，而从移动位置保持表面11a1移动到凸面11a2。一旦位置控制突起21f从移动位置保持表面11a1移动到凸面11a2，可旋转镜头架21就通过扭簧23的弹力沿一方向绕偏心枢轴20c旋转，移动第二透镜组L2直到制动突起20d靠在与之接合的凸块21d上。在该位置第二透镜组L2的光轴与光轴Z1重合。如图1和图3A所示，制动突起20d与凸块21d接合的位置处于最大广角的准备照相状态。
在最大广角的准备照相状态，如果变焦开关ZS(见图1)是以手动操作来驱动传动齿轮15的话，凸轮环18绕旋转轴线Z2在固定位置旋转，而不沿旋转轴线Z2(光轴Z1)移动。凸轮环18的旋转使第二透镜组支撑架20和沿轴作用的内筒17分别根据两组凸轮槽18c和18d的轮廓，以预定的运动方式沿旋转轴线Z2(光轴Z1)移动。由于第二透镜组支撑架20带着可旋转镜头架21，而第一透镜组L1由沿轴作用的内筒17支撑，变焦操作通过第一和第二透镜组L1和L2沿光轴Z1的移动来进行。调焦操作根据物距通过沿光轴Z1驱动第三透镜组L3来进行。
数码相机的主开关MS一关，传动齿轮15就被反向驱动以使凸轮环18向后移动离开最大广角位置。在凸轮环18向后移动的过程中，由于一组凸轮槽18c与一组从动凸块20a接合以及一组凸轮槽18d和一组从动销17a的接合，第二透镜组支撑架20和沿轴作用的内筒17沿旋转轴线Z2向后移动。第二透镜组支撑架20的向后运动首先使可旋转镜头架21的位置控制突起21f与位置控制凸轮杆11a的凸面11a2接触，随后通过位置控制突起21f与凸面11a2的接合使可旋转镜头架21绕偏心枢轴20c旋转，这样使第二透镜组L2从光轴Z1缩回来。然后，位置控制突起21f从凸面11a2移动到移动位置保持表面11a1上，以在移动位置固定第二透镜组L2。接着，在第二透镜组L2移动到偏心光轴Z1’上的位置后，凸轮环18继续向后移动，而支撑第一透镜组L1的沿轴作用的内筒17由于一组凸轮槽18c和一组从动凸块20a的接合而向后移动。同时，由于一组凸轮槽18d与一组从动销17a的接合，第二透镜组支撑架20向后移动，而位置控制突起21f向后移动，同时保持与移动位置保持表面11a1的接合(也就是说同时将第二透镜组L2固定在偏心光轴Z1’上)，使可伸缩变焦距镜头10处于图2和图3B所示的完全收缩状态。
此处描述的本发明的具体实施例进行了一个明显的变化，这种修改在本发明的权利要求的范围和精神内。此处所描述的所有内容是说明性的，并不限制本发明的范围。
本发明的基本原则在于一组光学元件中的一个被从这组光学元件的光轴上的一个位置移动到光轴外的不同位置上，这个移动元件和至少一个该组光学元件中的一个余下的元件沿光轴向后移动，目的在于从起始时刻处于单一光轴的准备照相状态收缩该多个光学元件。因此，只要结构符合这种设计原则，本发明的可伸缩镜头系统的结构不仅限于上面描述的实施例。
比如，在第二个实施例中，如图11所示，当可伸缩变焦镜头10处于完全收缩的状态时，除了第二个透镜组，第一个透镜组L1也可从光轴Z1移开，以便第一个透镜组L1径向地移动到偏心轴(可移去元件光轴)Z”，且第二个透镜组L2径向地移到到偏心光轴Z1’。在第二个实施例中，由于所有第一到第三个透镜组L1，L2和L3都被定位成在沿光轴方向的相同位置交叠，处于完全收缩状态的可伸缩变焦镜头10的长度(光轴方向的厚度)甚至可进一步变短。
而且，从光轴Z1移开透镜组的方法(径向)可以与第一个实施例不同。比如，在如图13所示的第三个实施例中，已从光轴Z1移开的第二个透镜组L2的光轴Z1’在垂直于光轴Z1的方向上延伸。另外，在如图14所示的第四个实施例中，已从光轴Z1移开的第二个透镜组L2的光轴Z1’沿向光轴Z1倾斜的方向延伸。换句话就是，在本发明中，从光轴Z1移开的光学元件的光轴Z1’可以沿平行于光轴Z1的方向延伸，也可以沿向光轴Z1倾斜的方向延伸。
而且，在本发明中，当从光轴Z1移开时，光学元件移动的径向的方向可为任何所需的方向。比如，如图14和15所示的一个长方形相机40，它有本发明的可伸缩变焦镜头10。在图14中，镜头组具有最小镜头直径的第二个透镜组L2沿正上方的方向移动。在图15中，第二个透镜组L2具有最小镜头直径的第二个透镜组L2沿向上的对角线方向移动，且有最大镜头直径的第一个透镜组L1从上方看被水平向左移到。本发明并不局限于图14和15中的例子，且当光学元件从光轴Z1移开时光学元件和移动方向的组合(数量)并不局限于此。
但是，第二个透镜组L2是光学摄影系统所有光学元件中的一个，它从可伸缩变焦镜头的上述实施例中的光轴上的一个位置移开，但是其他一个或更多光学元件，比如，光圈快门S和低通过滤器F可以与上述可伸缩镜头系统的实施例的第二个透镜组L2相同的方式构成该可移动光学元件。
虽然可伸缩镜头系统上述实施例是一个变焦镜头，本发明也应用到可伸缩式定焦点镜头。

Claims (14)

1.一种可伸缩变焦距镜头系统，设有多个透镜组；其特征在于，
当所述可伸缩变焦距镜头系统处在准备照相的位置时，所述所有的多个透镜组位于一个共同光轴上以构成一个光学摄影系统；以及
当所述可伸缩变焦距镜头系统处于收缩位置时，所述多个透镜组中至少一个可移动透镜组被移到位于共同光轴外侧的移动位置，且所述多个透镜组中余下的透镜组中的至少一个透镜组和所述至少一个可移动透镜组被分别后移；
其中所述变焦距镜头系统包括图像传感器架(11)、支撑所述至少一个可移动透镜组的可旋转镜头架(21)、带着所述镜头架(21)的支撑架(20)和凸轮环(18)，其中所述凸轮环(18)在其内表面具有一组凸轮槽(18c)；
其中所述支撑架(20)包括偏心枢轴(20c)，该偏心枢轴(20c)平行于所述光轴延伸，而所述镜头架(21)能够绕所述偏心枢轴转动；
其中通过形成在所述支撑架(20)外表面上的一组从动凸轮块(20a)与所述组凸轮槽(18c)的接合，所述凸轮环(18)的正向或反向旋转使得支撑架(20)根据这组凸轮槽的轮廓沿旋转轴线前后移动；
其中所述可旋转镜头架(21)设有一个圆柱形摆动部分(21c)，所述圆柱形摆动部分(21c)在其外周边表面上设有一个位置控制突起(21f)；所述图像传感器架(11)在其前表面上设有向前伸出的位置控制凸轮杆(11a)，所述位置控制凸轮杆(11a)还在其前端设有一个凸面(11a2)；
其中所述支撑架(20)的向后运动使可旋转镜头架(21)的位置控制突起(21f)与位置控制凸轮杆(11a)的凸面(11a2)接触，随后通过位置控制突起(21f)与凸面(11a2)的接合使所述可旋转镜头架(21)绕偏心枢轴(20c)旋转，这样使所述至少一个可移动透镜组从光轴缩回来。
2.如权利要求1所述的可伸缩变焦距镜头系统，其特征在于，当所述可伸缩变焦距镜头系统处于收缩位置时，所述至少一个可移动透镜组位于所述多个透镜组中余下的透镜组中的至少一个透镜组相对于所述共同光轴的外侧。
3.如权利要求1所述的可伸缩变焦距镜头系统，其特征在于，当所述可伸缩变焦距镜头系统移动到所述收缩位置时，在所述至少一个可移动透镜组被移到所述移动位置后，其向后平行于所述共同光轴移动。
4.如权利要求1所述的可伸缩变焦距镜头系统，其特征在于，当所述可伸缩变焦距镜头系统位于所述收缩位置时，所述多个透镜组中的至少一个可移动透镜组的光轴平行于所述共同光轴。
5.如权利要求1所述的可伸缩变焦距镜头系统，其特征在于，所述多个透镜组包括多个所述可移动透镜组。
6.如权利要求5所述的可伸缩变焦距镜头系统，其特征在于，所述多个可移动透镜组中的每一个可移动透镜组沿不同的方向从所述共同光轴分别移动到所述移动位置。
7.如权利要求1所述的可伸缩变焦距镜头系统，其特征在于，用于沿着所述共同光轴移动所述多个透镜组中至少一个的所述凸轮环(18)的所述旋转轴线与所述光学摄影系统的所述共同光轴偏心。
8.如权利要求7所述的可伸缩变焦距镜头系统，其特征在于，当所述可伸缩变焦距镜头系统处于收缩位置时，所述多个透镜组中的可移动透镜组位于所述凸轮环(18)周缘的内部。
9.如权利要求1所述的可伸缩变焦距镜头系统，其特征在于，所述可伸缩变焦距镜头系统装在照相机内。
10.如权利要求9所述的可伸缩变焦距镜头系统，其特征在于，当所述照相机的主开关关闭时，所述可伸缩变焦距镜头系统移到所述收缩位置。
11.一个伸缩可伸缩变焦距镜头系统的方法，该可伸缩变焦距镜头系统具有多个透镜组，其中，当所述可伸缩变焦距镜头系统处于一个准备照相位置时，所有所述多个透镜组位于一个共同光轴上，以构成一个光学摄影系统，所述方法包含：
沿径向将所述多个透镜组中的至少一个透镜组移动到所述共同光轴外侧的移动位置；
所述多个透镜组的至少一个可移动透镜组在被移到所述移动位置后，向后收缩；以及
沿所述共同光轴收缩所述多个透镜组的余下透镜组中的至少一个透镜组；
其中所述变焦距镜头系统包括图像传感器架(11)、支撑所述至少一个可移动透镜组的可旋转镜头架(21)、带着所述镜头架(21)的支撑架(20)和凸轮环(18)，其中所述凸轮环(18)在其内表面具有一组凸轮槽(18c)；
其中所述支撑架(20)包括偏心枢轴(20c)，该偏心枢轴(20c)平行于所述光轴延伸，而所述镜头架(21)能够绕所述偏心枢轴转动；
其中通过形成在所述支撑架(20)外表面上的一组从动凸轮块(20a)与所述组凸轮槽(18c)的接合，所述凸轮环(18)的正向或反向旋转使得支撑架(20)根据这组凸轮槽的轮廓沿旋转轴线前后移动；
其中所述可旋转镜头架(21)设有一个圆柱形摆动部分(21c)，所述圆柱形摆动部分(21c)在其外周边表面上设有一个位置控制突起(21f)；所述图像传感器架(11)在其前表面上设有向前伸出的位置控制凸轮杆(11a)，所述位置控制凸轮杆(11a)还在其前端设有一个凸面(11a2)；
其中所述支撑架(20)的向后运动使可旋转镜头架(21)的位置控制突起(21f)与位置控制凸轮杆(11a)的凸面(11a2)接触，随后通过位置控制突起(21f)与凸面(11a2)的接合使所述可旋转镜头架(21)绕偏心枢轴(20c)旋转，这样使所述至少一个可移动透镜组从光轴缩回来。
12.如权利要求11所述的伸缩可伸缩变焦距镜头系统的方法，其特征在于，当所述可伸缩变焦距镜头系统处于收缩位置时，相对于所述共同光轴，所述至少一个可移动透镜组定位在所述多个透镜组的余下透镜组中的至少一个透镜组的外侧。
13.如权利要求11所述的伸缩可伸缩变焦距镜头系统的方法，其特征在于，所述至少一个可移动透镜组在被移到所述移动位置后，平行于所述共同光轴向后移动。
14.如权利要求11所述的伸缩可伸缩变焦距镜头系统的方法，其特征在于，当所述可伸缩变焦距镜头系统处于所述收缩位置时，所述透镜组的至少一个可移动透镜组的光轴平行于所述共同光轴。
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