CN1731830A - 镜头回缩机构及其回缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以斜面退避方式使镜头从拍摄状态回缩到收纳空间的镜头回缩机构以及相应的回缩方法。该镜头回缩机构包括承座，其包括基板、设于基板上的导引轨道和所述收纳空间；可相对承座沿镜头的摄影光轴方向运动的框架；一端连接于框架并不相对于框架运动的导轴；以及固持一透镜组的透镜组支座，其包括可沿导引轨道移动的滑移部。当镜头回缩时，框架牵引导轴沿摄影光轴方向向靠近基板移动，透镜组支座在导轴与导引轨道的共同作用下沿导引轨道运动，同时相对导轴移动，最终落入偏离光轴的收纳空间内。这种镜头回缩机构回缩平稳，不易出现故障。

Description

镜头回缩机构及其回缩方法

【技术领域】

本发明涉及一种可安装于照相机、摄像机等光学摄影设备上的可伸缩镜头，尤指一种镜头回缩机构及其回缩方法。

【背景技术】

为了能让使用者使用同一相机拍摄远近不同的景物，目前的数码相机及数码摄像机等光学摄影设备都配备有变焦镜头，藉由镜头的拉伸和回缩来调节焦点位置，使远近不同的景物都能够准确成像在成像组件上。对于前述光学摄影设备，其变焦倍数越大，镜筒的伸出长度就越长，但使用者通常并不会介意拍摄时的镜头长度，而是关心镜头回缩后的相机(摄像机)是否足够轻薄短小以便于携带。

传统的镜头回缩机构请参见图1所示，该镜头包括镜筒9及收纳于镜筒9内的第一镜群91、第二镜群92及第三镜群93，该三组镜群91、92、93均沿光轴Z0收纳于一定空间内。这种收纳结构由于受到每组镜群本身厚度的限制，使得镜头的收纳厚度必然大于三组镜群的总厚度，故，相应的光学摄影设备沿光轴方向的厚度很难得到控制。

为了缩减镜头收纳后的厚度，市面上已有一些相机采用了可使镜群偏离光轴回缩的收纳结构及收纳方法，如理光公司的Caplio R1型号数码相机，其中当镜头回缩时，镜头前镜组沿轴线收入机身，而后镜组则离开轴心向机身两边伸开，这样使得多组镜群并非在光轴方向“罗列”起来，从而减小了镜头的收纳厚度。

又如，宾得公司最近发布的Pentax Optio S50型号数码相机，其采用滑动式镜头群组设计，当关上相机电源后，镜头便会向机身回缩，在回缩时中央的镜群会向上升起，避开沿光轴回缩的前后两镜群，因此可大大减低镜头收藏时镜片重迭的厚度。

类似的镜头回缩技术还可参考日本特开第2004-317943号、日本特开第2004-361657号、日本特开第2004-361921号以及美国专利申请公开第20040228626号。其中，美国专利申请公开第20040228626号揭示了一种镜头回缩机构，该镜头可在拍摄状态与收纳状态之间作伸缩运动，其包括三组镜群，分别为前镜群、后镜群和调焦镜群。当镜头从拍摄状态向收纳状态运动时，该镜头回缩机构允许至少一组镜群从光轴上向偏离光轴方向回缩至一收容空间；当镜头从收纳状态向拍摄状态运动时，该镜头回缩机构使得偏离光轴收容的至少一镜群伸出到光轴上。该镜头回缩机构在其一实施例中揭示了后镜群的回缩过程，即藉由设置在步进马达上的驱动齿轮的旋转来驱动一主动齿轮与一从动齿轮相互咬合地旋转，因为从动齿轮安装于一用于固持后镜群的后镜群支座上，故从动齿轮的旋转又带动后镜群支座远离光轴运动，从而使得安装在后镜群支座上的后镜群从光轴上回缩进偏离光轴的收容空间。该镜头回缩机构因为使用了多个齿轮，结构相当复杂，而且必须确保驱动齿轮与主动齿轮之间以及主动齿轮与从动齿轮之间均咬合紧密且运动同步，只要有一个齿轮的一个齿出现问题，则该镜头回缩机构便无法实现其功能。另外，齿轮长时间运动之后必然会发生磨损，容易造成相互配合的两齿轮之间出现配合差错。

鉴于上述原因，非常有必要提供一种简单耐用的镜头回缩机构，以及相应的回缩方法，以解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种以斜面退避方式进行回缩运动的镜头回缩机构及相应的回缩方法。

依据本发明的上述目的，本发明提供一种能够使镜头从拍摄状态回缩到收纳空间内的镜头回缩机构以及相应的回缩方法。该镜头包括至少一透镜组，该镜头回缩机构包括承座，其上具有导引轨道及所述收纳空间；可相对承座沿镜头的摄影光轴方向运动的框架；一端连接于框架但不相对于框架运动的导轴；以及固持所述透镜组的透镜组支座，其包括一可沿导引轨道移动的滑移部，当滑移部沿导引轨道移动的同时，该透镜组支座可相对导轴向远离摄影光轴的方向移动。承座包括一垂直于摄影光轴设置的基板以及垂直于基板的两导引壁，每一导引壁上设有所述导引轨道，每一导引轨道均包括一两端距离基板表面距离不等的斜面以及一连接斜面与基板的垂直面。

本发明镜头回缩机构的回缩方法包括：框架受到驱动力沿平行摄影光轴方向朝向靠近基板移动；导轴受到框架的拉力而沿平行摄影光轴方向向靠近基板移动；以及透镜组支座受到导引轨道与导轴的共同作用力而沿斜面向靠近基板且远离摄影光轴的方向移动，再沿垂直面朝向靠近基板运动，最终使第二透镜组退避到摄影光轴的中心以外，落入于收纳空间内。

与现有技术相比，本发明镜头回缩机构以斜面退避方式进行回缩运动，滑移部与斜面之间以及透镜组支座与导轴之间均以滑动方式相配合，这种配合简单且可靠，在相对运动过程中不易出现故障，故能够保证该镜头回缩机构回缩平稳且使用寿命长久。

【附图说明】

图1是习知镜头处于收纳状态的剖视示意图。

图2是本发明镜头处于拍摄状态的剖视示意图。

图3是本发明镜头处于收纳状态的剖视示意图。

图4是本发明镜头的第二透镜组回缩机构的立体分解图。

图5是本发明镜头处于拍摄状态时，第二透镜组回缩机构的简化立体图。

图6是一回缩过程示意图，主要示出本发明镜头从拍摄状态回缩到收纳状态的过程中，透镜组支座先后经历的A、B、C位置。

图7与图6类似，是从另一角度示出的透镜组支座的回缩过程。

【具体实施方式】

本发明镜头回缩机构应用于照相机、摄像机等光学摄影装置中的可伸缩镜头。以照相机为例，在相机关机的状态下，镜头处于收纳状态；开启相机，则镜头伸出到一般使用状态；在一般使用状态下调节镜头焦距，可使镜头沿摄影光轴向前伸进到远摄状态或向后回缩到微距状态。本发明中所称的“镜头回缩”是指镜头从一般使用状态、远摄状态及微距状态等拍摄状态缩回到收纳状态。图2为本发明镜头100处于拍摄状态的剖视示意图，图3为本发明镜头100处于收纳状态的剖视示意图。

请参照图2所示，本发明可伸缩镜头100包括光学系统及用以收容、固持、连接、牵引光学系统的机构部分。光学系统主要包括一位于摄影光轴Z1上的成像组件(如电耦合器件CCD)120，以及依与成像组件120距离的远近而沿摄影光轴Z1由远及近排列的第一透镜组111、第二透镜组112及第三透镜组113。在镜头100于一般拍摄状态、远摄状态及微距状态等不同拍摄状态之间移动的过程中，第二透镜组112用于调节焦距长度，第三透镜组113用于改变焦点位置。根据本发明的一个实施例，在关机时，第一透镜组111和第三透镜组113的回缩动作均沿摄影光轴Z1方向进行，都属于习知技术，故此处不再赘述。以下主要介绍本发明用来使第二透镜组112偏离光轴而回缩的机构部分。

请参照图4所示，本发明第二透镜组回缩机构130包括承座131、用于固持第二透镜组112的透镜组支座132、可按压地连接于透镜组支座132上的快门133、可沿摄影光轴Z1朝向或背离承座131运动的框架134、用以连接透镜组支座132与框架134的导轴135、用于保护第二透镜组112的盖体136，以及用于固持、连接所述透镜组支座132、框架134及承座131的连接组件138。

请参照图5所示，图5为经过简化的第二透镜组回缩机构130的示意图，其中仅显示出第二透镜组回缩机构130中的主要部件。承座131包括垂直于摄影光轴方向设置的基板1311以及从基板向上垂直延伸的相互平行的两导引壁1312。基板1311用于固持成像组件120，其上表面开设有一收纳空间1315，用以收纳回缩后的透镜组支座132。每一导引壁1312均具有一斜面1313，其两端距离基板1311表面不等高，以及连接斜面底部(斜面1313上最靠近基板1311的一端)与基板1311表面的垂直面1314。上述“摄影光轴方向”是指平行于摄影光轴Z1的方向的统称，在图5中即为图面的上下方向。

请一并参阅图4和图7所示，透镜组支座132包括一主体部1321以及从主体部1321向外延伸之钩状部1322。主体部1321上开设有用于收容第二透镜组112的收容腔1323，当镜头处于拍摄状态时，该收容腔1323的位置与成像组件120相对应。主体部1321的两侧分别沿平行于基板1311所在平面的方向开设有狭长的凹槽1324，用以收容导轴135，该凹槽1324的横截面呈圆弧状，以便于与导轴135的表面相配合，使透镜组支座132可沿导轴135表面从导轴的第二末端1352滑动至第一末端1351。在透镜组支座132的侧壁上、于两凹槽1324的下方分别向远离摄影光轴Z1方向突伸有一近似圆柱形的滑移部1325，该滑移部1325的伸出长度使其刚好能够搭在斜面1313上。透镜组支座132的下方，在靠近两滑移部1325的位置处分别连接有一压缩弹簧(未图示)，其能够提供沿摄影光轴方向的弹力。

框架134包括一顶壁1348及一环形侧壁1349。顶壁1348上与拍摄状态的第二透镜112相对应的位置(即与成像组件120相对应的位置)开设有第一通光孔1341，在与收纳状态的第二透镜112对应的位置开设有第二通光孔1342。环形侧壁1348上开设有一断口1343，在断口1342两侧的对称位置上又开设有两通孔1344，用以收容导轴135的第一末端1351。环形侧壁1348通过导轴135将透镜组支座132环绕在其中。导轴135的延伸方向，即其轴向，与基板1311所在平面平行。

图5显示出透镜组支座132与框架134之间的配合，图6和图7显示出透镜组支座132和导轴135的运动过程。快门133可以与透镜组支座132固定在一起，即跟随透镜组支座132一起运动；也可以与透镜组支座132相分离，即当透镜组支座132运动时，快门133不动。

当镜头100处于如图2所示的拍摄状态时，透镜组支座132和导轴135处于图6和图7所示的A位置，此时，滑移部1325刚好搭架在斜面1313的顶端(斜面1313上距离基板1311最远的一端)上，导轴135的第二末端1352被收容于凹槽1324内。当使用者关闭相机时，镜头从拍摄状态开始回缩。本发明镜头回缩机构的回缩方法主要包括以下步骤：首先框架134受到来自相机内部的驱动力而开始沿摄影光轴方向朝向靠近基板1311移动，并带动一端固定在其上的两导轴135靠向基板1311运动，故，导轴135对透镜组支座132施加朝向基板1311的拉力，而透镜组支座132又通过滑移部1325而接受来自斜面1313的垂直斜面1313的支持力，在此拉力与支持力的合力作用下，透镜组支座132总体上表现为沿斜面1313向下的运动，在此运动过程中，透镜组支座132一方面跟随导轴135向靠近基板1311运动，另一方面也藉由斜面1313所给的分力而相对于导轴135朝向导轴135的第一末端1351移动，使第二透镜组112退避到摄影光轴Z1的中心以外，达到镜头收纳时镜头厚度缩减的目的。当框架134下移到一定位置时，滑移部1325下滑到斜面1313底端，透镜组支座132靠近导轴135的第一末端1351，请参考图6和图7中的B位置。之后，框架134继续牵引导轴135向靠近基板1311移动，滑移部1325沿导引壁1312的垂直面1314继续向靠近基板1311移动，但透镜组支座132与导轴135之间不再发生相对位移，直至框架134和透镜组支座132落入基板1311的收纳空间1315，请参考图6和图7中的C位置。在透镜组支座132由B位置向C位置移动的过程中，连接于透镜组支座132下方的压缩弹簧被挤压于透镜组支座132与基板1311之间。当镜头100伸出时，该压缩弹簧会提供沿摄影光轴方向的弹力以供透镜组支座弹起并沿垂直面1314与斜面1313向远离基板1311并靠近摄影光轴Z1的方向运动，镜头100的伸出过程与回缩过程相反，在此不再赘述。

本发明镜头回缩机构及回缩方法中，透镜组支座132利用承座131上的导引轨道(主要为斜面1313)以滑动方式做退避回缩，滑移部1325与斜面1313之间以及透镜组支座132与导轴135之间均以滑动方式相配合，这种配合简单且可靠。上述回缩机构及回缩方法同样适用于第一透镜组111和第三透镜组113，甚至含有三个以上的透镜组的镜头中的任一透镜组，也适用于两组及两组以上透镜组同时回缩。快门133可跟随透镜组支座132一起退避回缩，达到镜头超薄型的目的。

Claims (24)

1.一种能够使镜头从拍摄状态回缩到收纳空间的镜头回缩机构，所述镜头包括至少一透镜组，其特征在于：该镜头回缩机构包括承座，其上具有第一导引轨道及所述收纳空间；可相对承座沿镜头的摄影光轴方向运动的框架；一端连接于框架且与框架不发生相对运动的第二导引轨导；以及可滑动地连接于第二导引轨道、用于固持所述透镜组的透镜组支座，其包括可沿第一导引轨道滑动的滑移部。

2.如权利要求1所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述承座包括垂直摄影光轴设置的基板和垂直基板的导引壁，导引壁上设置有所述第一导引轨道。

3.如权利要求2所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述第一导引轨道包括斜面，斜面两端距离基板表面不等高。

4.如权利要求3所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述第一导引轨道还包括与基板相垂直而连接斜面与基板的垂直面。

5.如权利要求4所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述透镜组支座的侧壁上开设有平行于基板的凹槽，用于收容第二导引轨道。

6.如权利要求5所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述透镜组支座的侧壁向外突设有所述滑移部，当滑移部沿斜面移动的同时，透镜组支座相对于第二导引轨道移动，当滑移部沿垂直面移动时，透镜组支座与第二导引轨道之间无相对运动。

7.如权利要求6所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述第二导引轨道为一导轴，其轴向垂直于摄影光轴方向。

8.如权利要求1或4所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述承座中固定有成像组件，该成像组件位于摄影光轴上。

9.如权利要求8所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述框架包括环形侧壁，其上开设有用于收容导轴末端的通孔。

10.如权利要求9所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述框架包括一顶壁，其上与成像组件相对应的位置开设有第一通光孔。

11.如权利要求8项所述的镜头回缩机构，其中透镜组支座的下方安装有压缩弹簧。

12.一种镜头回缩机构，其特征在于：该回缩机构包括承座；可相对承座移动的框架；设置于框架上而可固持镜头透镜组的透镜组支座；以及设置于承座与框架之间的导引装置，其用以引导镜头透镜组沿着相对摄影光轴倾斜的方向滑动而将透镜组移离该摄影光轴。

13.如权利要求12所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述导引装置包括设置于承座上的相对摄影光轴倾斜的导引轨道。

14.如权利要求13所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述导引轨道为一斜面。

15.如权利要求14所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述透镜组支座上设有可沿斜面滑动的滑移部。

16.如权利要求13所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述导引装置包括连接框架与透镜组支座的导轴。

17.如权利要求16所述的镜头回缩机构，其特征在于：所述导轴的轴向垂直于摄影光轴。

18.一种镜头回缩机构的回缩方法，其特征在于：该镜头回缩机构包括承座、框架、设置于承座与框架之间的导引装置，以及连接于框架用于收容镜头透镜组的透镜组支座，所述回缩方法包括如下步骤：框架沿光轴方向朝向靠近承座移动，带动透镜组支座沿导引装置所提供的导引轨道移向承座并移离光轴。

19.如权利要求18所述的镜头回缩机构的回缩方法，其特征在于：所述镜头回缩机构还包括连接框架与透镜组支座的导轴，导轴受到框架的拉力而沿摄影光轴方向向靠近承座移动。

20.如权利要求19所述的镜头回缩机构的回缩方法，其特征在于：所述透镜组支座在导引装置与导轴的共同作用力下沿导引轨道滑动。

21.如权利要求20所述的镜头回缩机构的回缩方法，其特征在于：所述透镜组支座在沿导引轨道滑动的同时也相对导轴滑动。

22.如权利要求19所述的镜头回缩机构的回缩方法，其特征在于：所述导引装置包括平行光轴方向的垂直面以及与光轴方向呈一定夹角的斜面，透镜组支座上设有可先后沿斜面及垂直面移动的滑移部。

23.如权利要求22所述的镜头回缩机构的回缩方法，其特征在于：所述滑移部沿斜面移动的过程中，透镜组支座相对于导轴运动。

24.如权利要求23所述的镜头回缩机构的回缩方法，其特征在于：所述滑移部沿垂直面移动的过程中，透镜组支座不相对导轴运动。

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