CN1860396A - 透镜镜筒 - Google Patents

Abstract

为了使聚焦透镜2a、2b在旋转的同时能沿着光轴方向移动而在聚焦凸轮镜筒15上设置凸轮沟，聚焦凸轮镜筒15的后端轴支持行星齿轮37且行星齿轮37可以旋转，被固定的AF驱动镜筒13在马达的驱动下旋转或停止，在其前端外表面设有齿轮部分，该齿轮部分和形成在用于手动对焦的MF对焦环19的前端内表面的齿轮部分相互咬合。对焦环19在由条形弹簧41所确定的卡止转矩下卡止，可以在大于该卡止转矩的转矩作用下旋转。对应在马达作用下的驱动镜筒13的旋转及/或对焦环19在手动操作下的旋转，聚焦凸轮镜筒15通过行星齿轮37连动旋转，因此使聚焦透镜沿光轴方向移动。

Description

透镜镜筒

技术领域

本发明涉及一种无需进行自动对焦与手动对焦切换的透镜镜筒。

背景技术

已知的，安装在具有AF(自动对焦)功能的照相机上的透镜镜筒，为了满足在相对拍摄对象的观察位置对焦的需求，除了设置由马达等构成的自动对焦装置以外，还设置手动操作调整焦点的手动对焦装置。有这样的提议，在这种透镜镜筒中，作为无需依靠离合器在自动对焦装置及手动对焦装置间进行切换的结构，以马达为驱动源的自动对焦装置系统及手动对焦装置系统的各自用于焦点调整的旋转力，通过由球轴承构成的差动机构，反复传递至光学系统。这样一来，在自动对焦时，不转动手动对焦用的对焦环移动聚焦透镜，在手动对焦时，可以转动对焦环移动聚焦透镜，可以无需进行自动对焦与手动对焦切换。

并且在下记专利文献1中公开了这样的方案，采用上述结构，为了防止因为使用者在完全不需要手动对焦时，无意间启动了手动对焦装置而引起对焦不准的问题，可以在只对上述差动机构传递自动对焦装置系统的力的自动模式、只对上述差动机构传递手动对焦装置系统的力的的手动模式以及对上述差动机构传递自动对焦装置系统及手动对焦装置系统的力的自动手动模式之间同时进行切换。

专利文献1：专利第2721408号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在上述结构中存在这样的问题，因为构成差动机构的球轴承的摩擦传递，为将源自自动对焦装置系统及手动对焦装置系统的旋转力传递给移动透镜系统，各个部分的转矩平衡是很重要的。因此，在组装透镜筒镜时，为了取得上述各个部分的转矩平衡，各个部分在平行于光轴方向上及在垂直于光轴方向的放射方向上的紧固调整费时费工。

另外一种方案，其特征是，在变焦距透镜(ズ一ムレンブ)镜筒中，前透镜组(前群レンズ)作为进行对焦的聚焦透镜的前聚焦(フロントフォ一カス)方式，只要进行了对焦，即便是移动变焦距透镜，焦点的位置也不会改变(焦点不易位)。对此，由后透镜组(後群レンズ)进行对焦的内聚焦(インナ一フォ一カス)方式，即便进行了对焦，移动变焦距透镜也会导致焦点位置变化(焦点易位)，有必要经常抑制变焦位置及连动的聚焦透镜。由此，在AF控制中，前聚焦方式具有比内聚焦方式更容易控制聚焦透镜的优点。但是，因为前聚焦方式相比内聚焦方式聚焦透镜的调整驱动范围广，所以在进行自动对焦时，存在对焦慢的问题。

本发明旨在解决上述问题，提供一种无需依靠离合器等而能在自动对焦装置及手动对焦装置间进行切换的透镜镜筒，其在组装时，可以不进行类似于已知例中的各个部分间的转矩调整。并且，虽然像在前聚焦方式下变焦距透镜镜筒那样，聚焦透镜的调整驱动范围广，但是可以在短时间内完成自动对焦。

解决问题的技术方案

本发明所涉及的透镜筒镜，其特征在于，

其具备：驱动镜筒，其在作为自动对焦机构的驱动源的马达的驱动下旋转，并被该马达的停止所固定；手动对焦用的对焦环，套在该驱动镜筒外，在规定的卡止转矩下卡止，在大于该卡止转矩的转矩下可以旋转；凸轮镜筒(力厶镜筒)，其上形成有伴随旋转使聚焦透镜沿光轴方向移动的凸轮沟(力厶溝)，其邻近上述驱动镜筒及对焦环的前侧并且可以旋转，

被该凸轮镜筒的后端以可以旋转的方式轴支承(軸支)的行星齿轮分别和形成在上述驱动镜筒前端部分外侧的齿轮、上述对焦环前端部分内表面的齿轮咬合，

相对在上述马达驱动下上述驱动镜筒的旋转及/或上述对焦环的手动旋转，上述凸轮镜筒通过上述行星齿轮连动旋转，由此，使聚焦透镜沿着光轴方向移动。

另外，其特征还在于，因上述凸轮镜筒的凸轮沟的形状不同，在焦点位置由最短距离的位置至使用频率高的规定距离的位置的范围内对应凸轮镜筒的旋转量的聚焦透镜的移动量大于在上述规定距离的位置至无限远的位置的范围内对应凸轮镜筒的旋转量的聚焦透镜的移动量。

发明效果

根据本发明，在自动对焦时，不使被规定的卡止转矩卡止的对焦环旋转，可以在马达的驱动下使驱动镜筒旋转使聚焦透镜移动，无论是在自动对焦的控制中还是在控制后，对焦环都能在大于上述卡止转矩的转矩下旋转并使聚焦透镜移动，无需依靠离合器等而能在自动对焦装置及手动对焦装置间进行切换，使用方便。因为是通过行星齿轮来传递旋转力的结构，所以在组装的时候无需进行像已知例那样的各个部分间的转矩调整。另外，如果该对焦环的卡止部件是按照设计制成的，那么该该对焦环的卡止转矩可以设定为所希望的值，也就无需再进行调整。这样一来，组装简单。并且，根据凸轮镜筒的凸轮沟的形状的焦点位置的范围及对应凸轮镜筒的旋转量的聚焦透镜的移动量之间的关系，即便是聚焦透镜的调整驱动范围广，但是也可以在短时间内完成自动对焦。

附图说明

图1是本发明实施例所涉及的变焦距透镜镜筒构造的剖视图。

图2是用以表示变焦距透镜镜筒的聚焦凸轮镜筒的凸轮沟的形状的立体图。

图3是变焦距透镜镜筒的行星齿轮周边的扩大剖视图。

图4是沿图3中箭头A的剖视图。

图5是条形弹簧的形状、尺寸的说明图。

图6是说明变焦距透镜镜筒的变焦距动作的说明图。

图7A是条形弹簧的其他形状、尺寸的正视图。

图7B是条形弹簧的其他形状、尺寸的俯视图。

符号说明

1主镜筒

2聚焦透镜镜筒

2a聚焦透镜

4增倍(变倍)透镜保持镜筒

4a，4b增倍(变倍)透镜

7补正(補正)透镜保持镜筒

7a补正(補正)透镜

8，9主透镜保持镜筒

8a，9a主透镜

10变焦距凸轮镜筒

12聚焦凸轮销(フォ一カスカムピン)

13AF驱动镜筒

13a，13b齿轮部分

15聚焦凸轮镜筒

15a凸轮沟

19MF对焦环

19a齿轮部分

20第1外装镜筒

21变焦距对焦环

22第2外装镜筒

37行星齿轮

41条形弹簧

44框架

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施例。在此，说明的是安装有数码照相机的地面望远镜的前聚焦方式的变焦距透镜镜筒中的实施例。

实施例

图1是本发明实施例所涉及的变焦距透镜镜筒构造的剖视图，其中变焦距透镜镜筒通过其后端的框架44连结未图示安装有码照相机的地面望远镜的数码照相机部分。

1代表被固定的主镜筒，在其内表面的前部紧密卡合有保持聚焦透镜2a的聚焦透镜镜筒2，并且聚焦透镜镜筒2可以在主镜筒1的轴方向，即光轴方向上滑动。在主镜筒1的内表面，在聚焦透镜镜筒2的后方，紧密卡合变焦距凸轮镜筒10，在其内表面前侧紧密卡合保持增倍透镜4a、4b的增倍透镜保持镜筒4，在其内表面后侧紧密卡合保持补正透镜7a的补正透镜保持镜筒7，其中增倍透镜保持镜筒4及补正透镜保持镜筒7可以沿光轴方向滑动。在主镜筒1的后端固定有保持主透镜8a的主透镜保持镜筒8以及保持主透镜9a的主透镜保持镜筒9。来自外部并透过聚焦透镜2a、增倍透镜4a及4b、补正透镜7a、主透镜8a及9a的光被未图示的快速返回式半透镜(クイツクリタ一ンハ一フミラ一)的分成两份，其中的一部分透过该快速返回式半透镜成为未图示的摄像单元，另外一部分被反射并在未图示的转换光学系统(リレ一光学系)中再次成像，通过未图示的接目(接眼)透镜被使用者观察。

在主镜筒1的外周的前部由前向后依次分别以可以绕光轴旋转的方式紧密卡合使聚焦透镜2a沿光轴方向移动的聚焦凸轮镜筒15，以及在作为自动对焦机构的驱动源的未图示的步进马达(以下称之为AF驱动马达)驱动下旋转的AF驱动镜筒13。将未图示的AF驱动马达的旋转力通过未图示的齿轮箱传递给AF驱动镜筒13后端部外周的齿轮部分13b，这样AF驱动镜筒13旋转。

在聚焦凸轮镜筒15上，为了使聚焦透镜2a沿着光轴移动，如图2所示，设置大致呈螺旋状的凸轮沟15a。另外，在主镜筒1上邻近聚焦凸轮镜筒15的位置沿光轴方向配置未图示的直线沟，该直线沟及凸轮沟15a卡合固定在聚焦透镜镜筒2外表面的聚焦凸透镜销12。因此，当聚焦凸轮镜筒15旋转时，通过该凸轮沟15a以及主镜筒的直线沟将聚焦凸透镜销12压向光轴方向，聚焦透镜镜筒2沿光轴方向移动，聚焦透镜2a也移动。

为了表明凸轮沟15a的后述形状特征，图2中聚焦凸轮镜筒15的长度按图1中的实际比例放大了两倍左右。

如图2及图3所示，在聚焦凸轮镜筒15的后端设有凸缘15b，在该凸缘15b的背面的例如3个行星齿轮37被支持轴37a轴支持，并可以沿着及朝向光轴旋转。如图3及图4所示，行星齿轮37和在AF驱动镜筒13的前端部外表面上所形成的齿轮部分13a咬合，并且和形成在手动对焦用的MF对焦环19的前端部的内表面上所形成的齿轮部分19a咬合，该MF对焦环19可以旋转的紧密卡合在AF驱动镜筒的前端部的外侧。

MF对焦环19和第2外装镜筒22一起，后端部卡合变焦距透镜镜筒的主体外装的固定部件的第1外装镜筒20的前端部，其卡合部分因被条形弹簧41加压在规定的卡止转矩下卡止，如果施加的转矩大于该卡止转矩可以以光轴为中心旋转。条形弹簧41是通过使板形弹簧变细成条形而得，压成如图5所示的M字形，在M字形的上下方向都有弹性力。尺寸是例如M字的一个边的长度是4至10mm，各个边的折角是145°，M字的高度是3mm左右。条形弹簧41在第1外装镜筒20的前端部及MF对焦环19的后端部之间在圆周方向上在例如3处被夹持，在其方向为从光轴向外放射的弹性力的作用下，MF对焦环19压向第1外装镜筒20在规定的卡止转矩下卡止。该卡止转矩，大于伴随AF驱动镜筒13的旋转行星齿轮37自转并使MF对焦环19旋转所需的转矩，由条形弹簧41的设计确定。

另外，条形弹簧41也可以采用如图7A及图7B所示的形状尺寸，即，整体弯曲成圆弧形，一端弯曲成L字形。这种形状相比M字形，卡止转矩比较小。对应透镜镜筒的用途及MF对焦环19的重量，分别使用即可。

在第1外装镜筒20的略微凹陷的后部的外表面可以旋转的卡合变焦距用的变焦距对焦环21。在第2外装镜筒22的后端固定框架44。因为关于由变焦距对焦环21的操作来进行变焦距动作的结构，与本发明的特征事项没有关系，所以省略说明，仅在后面简略说明变焦距动作。

接着，说明本实施例所涉及的对焦动作。在摄影时关闭AF模式仅用手动操作进行对焦的情况下，驱动AF驱动镜筒13的未图示的AF驱动马达断电处于停止状态，手动操作使MF对焦环19旋转。因为MF对焦环19旋转，其旋转力通过齿轮部分19a传递给行星齿轮37，行星齿轮37自转。此时，AF驱动镜筒13，即便因为向其传递AF驱动马达动力的未图示的齿轮组的齿数比的关系，由于AF驱动马达通电而未能被保持(固定)在规定的旋转相位，但是由于行星齿轮37自转而被固定不能旋转，行星齿轮37在自转的同时公转。这样一来，固定行星齿轮37的支持轴37a的聚焦凸轮镜筒15旋转，通过该凸轮沟15a以及主镜筒的直线沟的将聚焦凸透镜销12压向光轴方向，聚焦透镜镜筒2及聚焦透镜2a沿光轴方向移动。因为这样一来，可以使MF对焦环19在两个方向上旋转，所以可以使聚焦透镜2a沿光轴方向前后移动进行对焦。

另一方面，在不关闭AF模式不进行手动对焦操作，只进行自动对焦的情况下，  AF驱动马达被驱动，其旋转力通过未图示的齿轮组传递给AF驱动镜筒13后端部的齿轮部分13b处，AF驱动镜筒13旋转。其旋转力通过AF驱动镜筒13前端部的齿轮部分13a传递给行星齿轮37，行星齿轮37自转。此时，MF对焦环19被条形弹簧41卡止，因为如前所述该卡止转矩大于由于行星齿轮37自转而使MF对焦环19旋转所需的转矩，所以MF对焦环19不旋转。因此，行星齿轮37既自转又公转，如前所述聚焦凸轮镜筒15旋转，聚焦透镜镜筒2及聚焦透镜2a沿光轴方向移动。

如果启动AF模式，在未图示的控制电路的控制下，聚焦透镜2a被从焦点位置的最近(最短距离)位置移动到无限远的位置，利用众所周知的焦点评价值检测装置(焦点評価値検出手段)进行旨在查明焦点评价值最高的位置的扫描。在前聚焦方式下变焦距透镜镜筒，如前所述，因为相比内部对角方式前聚焦方式聚焦透镜的调整驱动范围广，所以在进行自动对焦的时候需要花费一定的时间才能完成对焦。

在本实施例中，如图2所示，聚焦凸轮镜筒15的凸轮沟15a相对镜筒15的轴方向(光轴方向)倾斜大致呈螺旋状，因焦点位置范围而发生倾斜变化的非线性形状。也就是说，设定通常使用时使用频率高的焦点位置是20m处，在焦点位置由最近(最短距离)的5m处到20m处的范围内凸轮沟15a对轴方向的倾斜程度变小，因此对应聚焦凸轮镜筒15旋转量的聚焦透镜2a移动量变大，使聚焦透镜相对较快的移动粗调焦点，在焦点位置由20m处到无限远处的范围内倾斜程度变大，因此对应上述旋转量的移动量变小，使聚焦透镜相对较慢的移动微调焦点。

在本实施例中，在自动对焦时，虽然在整个聚焦透镜的移动范围内取样焦点评价值，但是如图2所示，焦点位置和因聚焦凸轮镜筒15的凸轮沟15a的聚焦透镜在光轴方向上的移动范围之间的关系是非线性的，焦点位置由最近的5m处到20m处的移动范围的长度，相比焦点位置由20m处到无限远处的移动范围的长度要更长。对此，因为凸轮沟15a的形状如上所述，通常使用的焦点位置在20m处，即便焦点位置在最近的5m处或无限远处，因为有聚焦透镜，也能从那些位置很快的返回20m处。这样，即便聚焦透镜的调整驱动范围(移动范围)很大，进行自动对焦时找到焦点所花费的时间也被缩短了。

另一方面，AF模式开通的时候，想在AF控制期间内使MF对焦环19旋转进行手动对焦，根据AF驱动镜筒13及MF对焦环19的旋转方向是否相同，行星齿轮37的公转速度既相迭的变快，又相抵的变慢，虽然如此，但是任何一种情况下都可以通过行星齿轮37的公转来使聚焦透镜2a沿光轴移动进行调焦，此时不在MF对焦环19及AF驱动镜筒13上附加多余的负荷。因此，即使是手一直放在MF对焦环19上，也不会使其旋转并可以由AF控制驱动聚焦透镜，在因AF控制而确定焦点位置之后，关闭AF模式操纵MF对焦环19，使焦点位置移动到使用者所喜欢的位置，操作简单。

接着，参照图6来说明变焦距动作。通过使变焦距对焦环21旋转，可以使增倍透镜保持镜筒4和补正透镜保持镜筒7沿光轴方向移动，可以使增倍透镜4a、增倍透镜4b及补正透镜7a沿光轴方向在远端位置和广角端位置之间移动，可以使焦点距离在例如75mm至225mm的范围内变化。增倍透镜4a在A位置并且补正透镜7a在C位置的时候是在宽端，增倍透镜4a在B位置并且补正透镜7a在D位置的时候是在远端。虽然增倍透镜4a、增倍透镜4b通过增倍透镜保持镜筒4保持一定的间距同时在光轴方向移动，但是补正透镜7a独立移动。这是因为，由于增倍透镜4a、增倍透镜4b移动所产生的焦点易位在各个位置由补正透镜7a补正，保持对焦状态。

根据上述的本实施例所涉及的变焦距透镜镜筒，可以在自动对焦的时候不使MF对焦环19旋转而移动聚焦透镜2a，还可以在手动对焦的时候使MF对焦环19旋转而移动聚焦透镜，无需依靠离合器可以在自动对焦及手动对焦间进行切换。因为是通过行星齿轮37传递旋转力的结构，所以组装的时候不需要进行如专利文献1所述的已知例那样的各部分的转矩调整。另外，因为如果条形弹簧41是按照设计制成的那么MF对焦环19的卡止转矩可以设定为所希望的值，无需进行调整。因此，组装简单。并且，聚焦凸轮镜筒15的凸轮沟15a的形状是如图2所说明的形状，因此即使聚焦透镜的调整驱动范围很大，也可以在短时间内自动对焦。

产业上的利用可能性

本发明的内容并不局限于本实施例所提的变焦距透镜镜筒，当然也可以用作其他的透镜镜筒。

Claims (2)

1.一种透镜镜筒，其特征在于，

其具备：驱动镜筒，其在作为自动对焦机构的驱动源的马达的驱动下旋转，并被该马达的停止所固定；手动对焦用的对焦环，套在该驱动镜筒外，在规定的卡止转矩下卡止，在大于该卡止转矩的转矩下可以旋转；凸轮镜筒，其上形成有伴随旋转使聚焦透镜沿光轴方向移动的凸轮沟，其邻近上述驱动镜筒及对焦环的前侧并且可以旋转，

被该凸轮镜筒的后端以可以旋转的方式轴支承的行星齿轮分别和形成在上述驱动镜筒前端部分外侧的齿轮、上述对焦环前端部分内表面的齿轮咬合，

相对在上述马达驱动下上述驱动镜筒的旋转及/或上述对焦环的手动旋转，上述凸轮镜筒通过上述行星齿轮连动旋转，由此，使聚焦透镜沿着光轴方向移动。

2.根据权利要求1所述的透镜镜筒，其特征在于，

因上述凸轮镜筒的凸轮沟的形状不同，在焦点位置由最短距离的位置至使用频率高的规定距离的位置的范围内对应凸轮镜筒的旋转量的聚焦透镜的移动量，大于在上述规定距离的位置至无限远的位置的范围内对应凸轮镜筒的旋转量的聚焦透镜的移动量。

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