CN1673797A - 透镜装置及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透镜装置，该透镜装置，在其致动器的非通电状态，可以简单地控制以音圈电动机等致动器作为驱动源的透镜单元的位置。透镜装置，包括：可分别沿光轴方向移动的第一及第二透镜单元，驱动第一透镜单元的第一致动器，驱动第二透镜单元的第二致动器。同时，在第一致动器的非通电状态，第一透镜单元被由第二致动器驱动的第二透镜单元所驱动。

Description

透镜装置及摄像装置

技术领域

本发明涉及用于数码照相机、摄像机等的摄像装置的透镜装置。

背景技术

过去，在数码静像照相机等的摄像装置中，大多使用伸缩式的镜筒，所述伸缩式镜筒，可以在可以改变多个透镜单元的间隔进行变焦及聚焦的摄影状态、和将透镜间隔及摄影面的间隔缩小到规定间隔的容纳状态之间，改变透镜镜筒的总长度。这种透镜镜筒，利用凸轮及螺旋体等的驱动机构进行驱动。

此外，伴随着摄像装置的小型化，要求透镜镜筒的小型化，为了减小其体积和重量，产生了更平稳地进行透镜的驱动的必要性。因此，提出了如下所述的机构：在透镜单元的外周部配置磁铁，在该磁铁的外周配置线圈和磁轭，形成音圈电动机，利用该音圈电动机沿光轴方向驱动透镜单元(参照特开平5-150152号公报)。

但是，由于音圈电动机在非通电状态不具有稳定地停止的位置(例如，像步进马达那样的磁性的稳定位置)，所以，在透镜镜筒(摄像装置)不使用时等情况下，在将向音圈电动机的通电断开的状态下，不能保持由该音圈电动机所驱动的透镜单元在光轴方向的位置。因此，存在着在不使用时会在可动范围内变动的问题。

同时，当这种不具有稳定停止位置的透镜单元，与存在于可动范围端部的构件碰撞时，由于这种冲击，会造成光学精度的恶化，或者会发生碰撞噪音。

发明的内容

本发明的目的是，提供一种透镜装置和备有该透镜装置的摄像装置，所述透镜装置，在其致动器处于非通电的状态，可以简单地控制透镜单元的位置，所述透镜单元以音圈电动机等的致动器作为驱动源。

作为一个方面的本发明的透镜装置，包括：能够分别沿着光轴方向移动的第一及第二透镜单元，驱动第一透镜单元的第一致动器，以及驱动第二透镜单元的第二致动器。并且，在第一致动器的非通电状态，第一透镜单元被由第二驱动单元驱动的第二透镜单元所驱动。

本发明的进一步的目的或特征，通过参照下面的附图说明的优选实施例，可以变得更加清楚。

附图说明

图1是表示作为本发明实施例的透镜镜筒在缩回状态的结构的剖视图。

图2是表示实施例的透镜镜筒在摄影状态下的结构的剖视图。

图3是实施例中的第二透镜单元的分解透视图。

图4是表示实施例中的快门单元在打开状态的正视图。

图5是表示实施例中的快门单元在关闭状态的正视图。

图6是表示实施例中的光圈单元在敞开状态的正视图。

图7是表示实施例中的光圈单元在小光圈状态的正视图。

图8是实施例中的第三透镜单元及摄像元件的底板的透视图。

图9是实施例中的第三透镜单元及摄像元件的底板的剖视图。

图10是图9的部分剖视图。

图11是备有实施例的透镜镜筒的摄像装置的透视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的优选实施例。

【实施例】

在图1中，表示作为本发明的实施例1的透镜镜筒(透镜装置)的缩回(容纳)状态的结构。此外，图2表示该透镜镜筒的摄影状态的结构。此外，如图11所示，该透镜镜筒101，成一整体地设置在数码静像照相机及摄像机等摄像装置100上。在图11中，102是快门按钮，103是电源开关，104是取景器窗，105是测光窗，106是闪光灯。

本实施例的透镜镜筒是两级伸缩式的4透镜单元结构的透镜镜筒，从被拍照物体侧(图中的左侧)起，依次包括：具有补偿透镜1及保持该补偿透镜的透镜保持构件18a、进而保持透镜保持构件18a的第一保持镜筒18的前球面透镜单元1，具有变换透镜(バリエタレンズ)2及保持该变换透镜单元的第二保持镜筒14的变换透镜单元(第二透镜单元)，具有聚焦透镜3及保持该聚焦透镜的第三保持镜筒19的聚焦透镜单元(第一透镜单元)，具有中继透镜4及保持该中继透镜的第四镜筒的中继透镜单元。

6是CCD传感器及CMOS传感器等摄像元件，对利用上述4个透镜单元形成的被拍照物体的像进行光电变换。5是保持该摄像元件6的摄像元件底板。

7是光学低通滤波器。8是具有大致圆筒状、用小螺钉紧固固定到摄像元件底板5上的外罩镜筒。

9是和设于驱动筒10的外周的齿轮10a啮合、将变焦马达20的旋转力传递给驱动筒10的驱动齿轮，可旋转地保持在外罩镜筒8和摄像元件底板5上。

在驱动筒10的内侧，配置固定在外罩镜筒8和摄像元件底板5上的固定筒11。在固定筒11的周向方向等间隔的3个部位处，形成进给锥形凸轮11a。此外，在固定筒11的周向方向等间隔的3个部位处，进给凸轮11b形成贯通槽状。

驱动筒10具有圆筒形状，在其内周面的周向方向等间隔的3个部位处，形成沿光轴方向延伸的直行槽部10b。进而，在固定筒11的内侧，配置移动凸轮筒12。移动凸轮筒12具有圆筒形状，在外周面上的周向方向的等间隔的3个部位处，设置成为凸轮随动件的随动销12a。此外，驱动销12b与螺母12c螺纹配合，固定到移动凸轮筒12外周面上的周向方向的等间隔的3个部位(但是，比随动销12a更靠近像面侧的位置)上。

在随动销12a的前端形成锥形部，该锥形部配合到进给锥形凸轮11a上。此外，驱动销12b配合到进给凸轮11b上并将其贯通，配合到直行槽部10b上。

当驱动筒10借助变焦马达20的驱动力围绕光轴被旋转驱动时，由于驱动销12b配合到直行槽部10b上，所以，移动凸轮筒12和驱动筒10一起绕光轴旋转。这时，由于移动凸轮筒12的随动销12a与固定筒11的锥形凸轮11a配合，所以，移动凸轮筒12借助锥形凸轮11a的上升，向光轴方向移动。

在移动凸轮筒12的内侧配置直行筒13。直行筒13具有圆筒形状，在其后端部外周的周向方向等间隔的3个部位上，设置突起部13e。该突起部13d在固定筒11的内周面的周向方向等间隔的3个部位处配合到沿光轴方向延伸形成的直行槽部11c上。因此，直行筒13可以相对于固定筒11沿光轴方向移动，但是，绕光轴的转动被阻止。

此外，在直行筒13的外周面的后端附近的周向方向等间隔的3个部位处，形成突起部13a，该突起部13a配合到在移动凸轮筒12的内周面上沿周向方向延伸形成的周槽部12c上。因此，当移动凸轮筒12沿光轴方向移动时，直行筒13与该移动凸轮筒12成一整体地沿光轴方向移动。这时，移动凸轮筒12旋转，但直行筒13不旋转。

此外，在直行筒13的周向方向的等间隔的3个部位处，形成沿光轴方向延伸并具有贯通槽形状的直行槽部13b。此外，在移动凸轮筒12的内周面上的周向方向等间隔的3个部位处，形成锥形凸轮12d。另一方面，在第二镜筒14的外周部的周向方向等间隔的3个部位处，设置随动销14a。该随动销14a贯通直行槽部13b，形成于随动销14a的前端上的锥形部，配合到锥形凸轮12d上。因此，第二镜筒14，与移动凸轮筒12一面旋转一面沿光轴方向的移动连动，借助锥形凸轮12d的上升，沿光轴方向移动。

在第二镜筒14上，除变换透镜2之外，还装载有快门单元15和光圈单元16。将它们合在一起称为第二透镜单元，其详细情况将在后面进行说明。

另一方面，在直行筒13的前部的周向方向等间隔的3个部位处，形成具有贯通槽形状的进给锥形凸轮13c。此外，在直行筒13的内周面前部的周向方向等间隔的3个部位处，形成进给凸轮13d。

此外，在直行筒13的内侧配置第一镜筒18。进而，在移动镜筒12的内周面前部，在周向方向等间隔的3个部位处形成沿光轴方向延伸的直行槽12e。透镜保持构件18a结合到第一镜筒18的内侧，透镜保持构件18a保持补偿透镜1。在第一镜筒18的外周上，设置成为凸轮随动件的随动销18b，进而，驱动销18c螺纹配合到螺母18d上并被固定。形成于随动销18b的前端的锥形部，配合到形成在直行筒13上的进给锥形齿轮13c上，驱动销18c贯通形成在直行筒13上的进给凸轮13d，配合到沿光轴方向延伸地形成在移动凸轮筒12的内周面上的直行槽部12e上。借此，当移动凸轮筒12旋转时，第一镜筒18，借助直行筒13的锥形凸轮13c的上升，一面旋转一面沿光轴方向移动。

根据以上结构，透镜镜筒以在图1所示的缩回状态和图2所示的摄影状态之间使其总长度变化的方式被驱动。在摄影状态，通过利用变焦马达20的驱动力使4个透镜单元的间隔发生变化，可以进行变焦。此外，通过借助后面将要描述的音圈电动机使第三镜筒19(聚焦透镜3)在光轴方向的位置发生变化，可以进行聚焦。

此外，对变焦马达20及音圈电动机(线圈51)的通电控制，即，第二透镜单元及第三透镜单元的位置控制，利用图1所示的控制电路70进行。

其次，利用图3～图5对上述的第二透镜单元进行说明。在图3中，30是快门15的驱动源。在该驱动源30中，31是卷绕在线圈架上的线圈，通过向线圈31通电而产生的磁通，经由磁轭32、33，使得在与臂34成一整体地设置的磁铁34b上产生磁性旋转力。臂34的旋转角度，通过该臂34的轴部34a与形成在快门底板35上的开口部35a两端相接触，而受到限制。如图4及图5所示，轴部34a插入到形成于两个快门叶片36、37上的开口部36a、37a内。因此，当臂34旋转时，快门叶片36、37从开口部36a、37a接受驱动力，沿着形成于快门底板35上的导轨形状沿开闭方向转动。形成在快门底板35上的轴部35b插入到形成于快门叶片36、37上的开口部36b、37b内，该轴部35b成为快门叶片36、37的转动中心。这样，快门叶片36、37在图4所示的打开状态和图5所示的关闭状态之间开闭移动。

在图4及图5所示的状态，磁铁34b的磁极相对于磁轭32、33停止在磁铁的吸引力作用的地点处。因此，在停止线圈31的通电之后，快门叶片36、37也保持在上述各个状态。此外，在图3中，38是快门顶板，将快门叶片36、37面向快门底板35压下，不会脱落。

其次，利用图3及图6、图7对光圈单元16进行说明。本实施例的光圈单元16，是具有6个光圈叶片的虹彩光阑。在第二镜筒14的被拍照物体侧设置光圈底板40，光圈驱动用的步进马达41固定到该光圈底板40上。安装在步进马达41的输出轴上的齿轮41a，从形成在光圈底板40上的孔部40a中突出，该齿轮41a与设置在光圈驱动轮42的外周部的齿轮部42a啮合。在光圈驱动轮42的被拍照物体侧的面上，形成6个销部42b、42c、42d、42e、42f、42g。这6个销部42b～42g，配合到形成在光圈叶片43、44、45、46、47、48的每一个上的凸轮槽部上。此外，在光圈底板40的被拍照物体侧的面上，形成6个销部40b、40c、40d、40e、40f、40g，这6个销部40b～40g被插入到形成在光圈叶片43～48上的孔部内。

图6表示光圈单元16的敞开状态，图7表示光圈单元的缩小光圈的状态。当步进马达41旋转时，配置在形成于光圈底板40的中央的开口部(光通过口)的周围的凹状部40h(参照图3)内的驱动轮42转动。光圈驱动轮42的齿轮部42a呈扇形，借助同样呈扇形的光圈底板40的孔部40a，限制光圈驱动轮42的转动量。

光圈驱动轮42根据步进马达41的步进旋转角进行旋转，6个光圈叶片43～48以销部40b～40g为中心，沿着各自所具有的凸轮槽部沿开闭方向转动，使由所述6个光圈叶片43～48形成的光圈开口的面积变化。

其次，对于以音圈电动机作为驱动源的、包含聚焦透镜3和第三镜筒19在内的第三透镜单元，说明其结构以及聚焦动作用的透镜驱动机构进行说明。

在图8及图9中，表示出第三透镜单元及摄像元件的底板5。在这些图中，第三镜筒19保持聚焦透镜3。此外，音圈电动机由线圈51、磁轭52和永久磁铁53构成。54是将第三镜筒19沿光轴方向导向的第一导向杆，55是固定磁轭52和第一导向杆54用的配件。56是第二导向杆，制止第三镜筒19在与光轴正交的面内的旋转。

作为驱动原理，与公知的音圈电动机相同。线圈51以沿光轴方向包围磁轭52的方式卷绕第三镜筒19，永磁铁54沿光轴方向磁化。来自永磁铁54的磁通，沿着从磁轭52的外侧到内侧的方向，相对于光轴呈放射状产生，与线圈51的卷绕方向正交。因此，通过在线圈51上流过电流，第三镜筒19沿着光轴方向受到驱动力，沿着第一及第二导向杆55、56移动。此外，通过切换流过线圈51的电流的方向，可以切换第三镜筒19的移动方向。

第三镜筒19的移动量，利用采用磁传感器57的具有以下结构的控制电路70进行检测。在图8及图9中所示的第三镜筒19的下端部上，安装沿光轴方向延伸的磁标尺(magnet scale)58。在该磁标尺58上，以规定的间距将N极和S极交替地磁化。此外，在摄像元件底板5上，与磁标尺58对向地、隔开规定的间隔安装磁传感器57。磁标尺58，以在由于聚焦引起的第三镜筒19的移动范围的整个区域内与磁传感器57对向的方式，设定其长度。

从磁传感器57，根据伴随着第三镜筒19的移动引起的磁标尺58的移动，输出正弦波形的信号。控制电路70，通过将该信号整形为脉冲波形、对其脉冲数进行计数，检测出第三镜筒19的移动量。该移动量的检测，通常在摄像装置的电源接通之后进行。并且，控制电路70，通过以下方式控制流过线圈51的电流的方向和电流的量，进行聚焦用的第三镜筒19的驱动，其中，所述方式为，使该检测出来的移动量与相对于规定的基准位置预先存储在图中未示出的存储器中的、或者借助运算求出来的目标移动量大致一致(即，与目标移动量一致，或者，相对于目标移动量处于对聚焦没有影响的允许的范围内)。对于上述基准位置的设定方法，将在后面描述。

其次，利用图1、图2及图10，对于透镜镜筒的缩回动作时的第三镜筒19的动作进行说明。当在图2所示的摄影状态切断电源时，变焦马达20向透镜镜筒缩回动作的方向旋转，借此，第一镜筒18和第二镜筒14向摄像元件6的方向移动。这里，在摄影状态，驱动第三镜筒19的音圈电动机的线圈51，为了保持该第三镜筒19的位置总是处于通电状态，但是，在电源断开时，其通电被切断。借此，可以使摄像装置节电。

但是，由于音圈电动机在非通电状态不存在稳定的停止位置，所以，当将向线圈51上的通电切断时，第三镜筒19本身变成可以沿光轴方向自由移动的状态。因此，在本实施例中，在第二镜筒14的像面侧，设置用橡胶等弹性构件制作的冲击吸收构件14b、14c。并且，当第二镜筒14借助变焦马达20的驱动力移动到摄像元件6侧时，冲击吸收构件14b、14c与第三镜筒19的被拍照物体侧的面接触，将该第三镜筒19推压移动到摄像元件6侧。并且，如图1及图10所示，当第二及第三镜筒14、18移动到各自的缩回位置时，设置在第三镜筒19的像面侧的止动部14f、14g分别与设于摄像元件底板5上的止动部5a、5b接触。借此，第三镜筒19变成被第二镜筒14推压到摄像元件底板5上的状态，保持其位置。

这样，利用由变焦马达20进行缩回驱动的第二镜筒14，对由于切断向音圈电动机的通电而变成可自由移动的状态的第三镜筒19进行驱动，进而，在达到缩回位置之后(作为步进马达的变焦马达20停止在稳定停止位置之后)，通过用第二镜筒14和摄像元件底板5夹持的方式将其保持，可以阻止第三镜筒19的自由移动。从而，可以避免在第三镜筒19可以自由移动的情况下，会发生的与第二镜筒14及摄像元件底板5的碰撞、光学性能恶化或者发生碰撞噪音等不当之处。

即，在第一致动器处于不通电的状态时，可以利用第二透镜单元的驱动力控制第一透镜单元的位置。从而，在该非通电状态，可以防止第一透镜单元无意中的移动，或者防止与可动范围端的碰撞。此外，通过在将第一致动器变成非通电状态之后，驱动第二致动器，可以节省电力。

这里，在第二镜筒14与第三镜筒19的接触部设置冲击吸收构件14b、14c，并且，通过设于摄像元件底板5上的止动部5a、5b距离摄像元件6的距离精度提高到一定的程度，可以将第三镜筒19在光轴方向几乎没有晃动地定位在光轴方向的规定位置(缩回位置)。从而，在电源接通时，通过将设于控制电路70内的第三镜筒19的移动量计数器复位，该处变成在第三镜筒19的移动量(位置)控制中的基准位置。借此，根据测距动作获得的被拍照物体的距离，设定前述的目标移动量，每次断开电源时，可以保证使第三镜筒19移动到最佳聚焦位置时的精度。并且，在每次断开电源时，通过将移动量计数器复位，除了在电源接通时不必进行复位动作之外，也没有必要设置基准位置检测用的传感器，可以使照相机小型化、控制简单化。

此外，在上述实施例中，对于以下情况进行了说明，在该情况下，利用音圈电动机驱动聚焦透镜单元，在音圈电动机的非通电状态，利用由变焦马达驱动的变换透镜单元驱动该聚焦透镜单元，但是，本发明并不局限于这种结构，在音圈电动机非通电的状态下，如果借助由其它的致动器驱动的另外的透镜单元来驱动用音圈电动机驱动的透镜单元的话，可以都是适用的。

此外，在上述实施例中，作为在非通电状态下没有稳定的停止位置的致动器的例子，列举了音圈电动机，但是，即使是除音圈电动机之外的致动器，对于采用在非通电状态没有稳定停止位置的致动器时的任何一种情况，本发明都是适用的。

Claims (8)

1、一种透镜装置，包括：能够分别沿着光轴方向移动的第一及第二透镜单元，驱动前述第一透镜单元的第一致动器，驱动前述第二透镜单元的第二致动器，其特征在于，

在前述第一致动器的非通电状态，前述第一透镜单元，被由前述第二致动器驱动的前述第二透镜单元驱动，以及，在前述第一及第二透镜单元中的一个透镜单元上，设置在前述非通电状态下与另一个透镜单元接触的接触部。

2、如权利要求1所述的透镜装置，其特征在于，

前述第二透镜单元比前述第一透镜单元配置在更靠近被拍照物体侧，

前述第一致动器，在进行向前述第一及第二透镜单元的像面侧的容纳动作时，变成非通电状态，

在该非通电状态，前述第一透镜单元，被利用前述第二致动器向前述像面侧驱动的前述第二透镜单元驱动到容纳位置处。

3、如权利要求1所述的透镜装置，其特征在于，

前述第一致动器，是在非通电状态下没有稳定的停止位置的致动器。

4、如权利要求3所述的透镜装置，其特征在于，

前述第一致动器是音圈电动机。

5、如权利要求1所述的透镜装置，其特征在于，

前述接触部由弹性构件构成。

6、如权利要求2所述的透镜装置，其特征在于，

前述第一透镜单元，在被驱动到前述容纳位置的状态下，被比前述第二透镜单元和前述第一透镜单元配置在更靠近像面侧的构件保持在前述容纳位置处。

7、如权利要求6所述的透镜装置，其特征在于，

进一步包括：根据前述第一透镜单元的移动而输出信号的检测器；以及控制器，所述控制器根据来自于该检测器的信号检测出前述第一透镜单元的移动量，以使该检测出来的移动量与目标移动量基本上一致的方式控制前述第一致动器的驱动，

该控制器，在前述第一透镜单元被驱动到前述容纳位置时，将前述检测出的移动量复位。

8、一种摄像装置，其特征在于，它包括：

如权利要求1至7中任何一项所述的透镜装置，

以及对利用该透镜装置形成的被拍照物体的像进行光电变换的摄像元件。

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