專利名稱：具有焦距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的變焦距透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地來說涉及一種變焦距透鏡裝置，尤其是涉及一種具有用于第一和第二透鏡組的距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的變焦距透鏡裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)變焦距裝置一般具有兩個(gè)可移動(dòng)的透鏡組。第一透鏡組一般用于倍率的目的，而第二透鏡組用于聚焦校正。調(diào)節(jié)兩個(gè)透鏡組與膠片表面之間的距離以實(shí)現(xiàn)變焦效果。組1的透鏡元件用于焦距調(diào)節(jié)，而組2的透鏡元件用于聚焦校正，并定位在組1的透鏡元件和膠片表面之間。為了實(shí)現(xiàn)變焦效果，組1的透鏡元件遠(yuǎn)離膠片表面移動(dòng)距離X，為了再次將圖像聚焦到膠片上，組2的透鏡元件也要遠(yuǎn)離膠片表面移動(dòng)距離Y。為了實(shí)現(xiàn)正確聚焦，距離Y大于距離X，準(zhǔn)確的關(guān)系可以輕易地從公知的光學(xué)原理，如Shell定律推導(dǎo)出。為了保持距離X和Y之間的比，在現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計(jì)了很多不同的凸輪和齒輪機(jī)構(gòu)。一些傳統(tǒng)的照相機(jī)提供一種凸輪機(jī)構(gòu)，其具有帶兩個(gè)獨(dú)立的螺旋凸輪槽的凸輪圓筒，以移動(dòng)兩個(gè)透鏡組，其中兩個(gè)凸輪槽具有不同的梯度。第一凸輪槽用于移動(dòng)第一透鏡組，而第二凸輪槽用于移動(dòng)第二透鏡組。由于距離Y大于距離X，第二槽的梯度(定義為在槽的圓筒的橫截面邊緣與槽之間形成的角)大于第一槽的梯度(比第一槽更陡)。較陡的梯度導(dǎo)致組2的透鏡元件的精度差，并且機(jī)械移動(dòng)不可靠。因此，需要提供一種用于變焦距透鏡的改善的透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明提供一種變焦距透鏡裝置，其將第二透鏡組耦合到第一透鏡組上，從而，一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)能夠移動(dòng)兩個(gè)透鏡組。第二透鏡組還設(shè)置有第二凸輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠按正確聚焦校正所需對第二透鏡組提供精細(xì)距離調(diào)節(jié)。在這里，術(shù)語“凸輪機(jī)構(gòu)”用來一般地描述一種用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成平移運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，其特定的細(xì)節(jié)在下面敘述。
根據(jù)本發(fā)明的變焦距裝置包含第一透鏡組，該透鏡組具有限定一光軸的第一透鏡。適于安裝到照相機(jī)上的第一凸輪機(jī)構(gòu)耦合到第一透鏡組上，以用于沿光軸移動(dòng)第一透鏡組。第二透鏡設(shè)置在第二透鏡組之內(nèi)，并具有與第一透鏡光軸對齊的光軸。第二透鏡組耦合到第一凸輪機(jī)構(gòu)上，以便將通過操縱凸輪機(jī)構(gòu)而沿光軸移動(dòng)第一透鏡組轉(zhuǎn)換為第二透鏡組沿著同一方向的移動(dòng)。另外，第二凸輪機(jī)構(gòu)用于進(jìn)一步耦合第一凸輪機(jī)構(gòu)和第二透鏡組，以便操縱凸輪機(jī)構(gòu)可以導(dǎo)致第二透鏡組沿相同的光軸附加運(yùn)動(dòng)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，第一透鏡組固定到第一凸輪圓筒內(nèi)側(cè)，從而，光軸與第一凸輪圓筒縱軸重合。適于可旋轉(zhuǎn)固定到照相機(jī)安裝開口上的旋轉(zhuǎn)圓筒可滑動(dòng)地配裝在第一凸輪圓筒上，并設(shè)置有凸輪驅(qū)動(dòng)器，以可滑動(dòng)地與在第一凸輪圓筒上切削出來的螺旋凸輪槽嚙合。
在優(yōu)選實(shí)施例中，第二凸輪組配裝在第二凸輪圓筒內(nèi)，該第二凸輪圓筒包含一個(gè)或多個(gè)螺旋槽道以及一個(gè)或多個(gè)縱向槽道。第二透鏡組也以如下方式固定到第一凸輪圓筒上，以致于第二凸輪組相對于第一凸輪圓筒沒有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。凸輪驅(qū)動(dòng)器嚙合到縱向槽道上以便轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)圓筒導(dǎo)致第二凸輪圓筒相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)。至少一個(gè)第二凸輪驅(qū)動(dòng)器安裝到第二凸輪組上，并可滑動(dòng)地與螺旋槽道相互作用，以便旋轉(zhuǎn)圓筒被用戶的旋轉(zhuǎn)扭動(dòng)轉(zhuǎn)換成第二凸輪組的附加的縱向移動(dòng)。
這個(gè)組合凸輪機(jī)構(gòu)的重要結(jié)果為切入第二凸輪圓筒內(nèi)的螺旋槽道不需要具有陡峭的斜度，這是由于螺旋槽道的目的僅為了第二凸輪組聚焦校正所需的精確定位。兩個(gè)透鏡組聚焦長度調(diào)節(jié)所需的較長的移動(dòng)距離由第一凸輪圓筒的螺旋槽賦予。結(jié)果，螺旋槽道具有賦予較大穩(wěn)定性和可靠性的緩的梯度。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的變焦距機(jī)構(gòu)裝置的分解透視圖；圖2是與照相機(jī)配裝的本變焦距透鏡裝置的側(cè)視圖；
圖3A是處于廣角位置的組裝好的圖1中的變焦距裝置的頂部透視圖，其中具有一剖開的剖面，以示出各種零件的相對位置；圖3B是處于廣角位置的組裝好的圖1中的變焦距裝置的底部透視圖，其中具有一剖開的剖面，以示出各種零件的相對位置；圖4A是與圖1中相同的剖開的裝置的頂部透視圖，但其中變焦距機(jī)構(gòu)處于完全延伸位置；圖4B是與圖1中相同的剖開的裝置的底部透視圖，但其中變焦距機(jī)構(gòu)處于完全延伸位置；具體實(shí)施方式
在說明書和所附的權(quán)利要求書中，術(shù)語“由......構(gòu)成”、“包括”以及“包含”意味著在它們本意上是可擴(kuò)充的，并應(yīng)理解為具有“而不限于”的意思。術(shù)語“耦合”指直接的機(jī)械耦合或經(jīng)由機(jī)械連接或中間裝置的間接機(jī)械耦合。同樣，被認(rèn)為是變焦距透鏡裝置的構(gòu)件的某些元件或零件從附圖中省略，以便使本發(fā)明清楚。例如，每個(gè)透鏡組可以包含多個(gè)透鏡，它們沿光軸固定在不同的位置。不同的變焦距透鏡結(jié)構(gòu)可以包括在每個(gè)透鏡組中不同數(shù)量的透鏡。從而，各個(gè)透鏡的精確位置可以改變。應(yīng)理解的是，特定透鏡組的運(yùn)動(dòng)描述指屬于該透鏡組的所有透鏡的運(yùn)動(dòng)。
首先參照圖1，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例包含具有光軸20a的第一透鏡元件20和用于安裝到第一透鏡板26的卡圈24上的頸部22。為了解釋方便，這些零件一般被稱作第一透鏡組。
第一凸輪機(jī)構(gòu)包括圓柱形旋轉(zhuǎn)圓筒28，其具有兩個(gè)其上安裝并向內(nèi)徑向穿過兩個(gè)側(cè)孔32的凸輪銷30。在最優(yōu)選實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)圓筒28的外表面也設(shè)置由圓周肋28a，用于接合到照相機(jī)的安裝孔上。第一凸輪機(jī)構(gòu)也包括圓柱形的第一凸輪圓筒34，該圓筒具有一對通過圓柱形結(jié)構(gòu)切割成的相對的螺旋凸輪槽36。在第一凸輪圓筒內(nèi)的是設(shè)置有螺紋孔的連接板(cross plate)38，用于第一透鏡組經(jīng)由第一安裝板40的安裝。凸緣38a從圓筒的膠片端延伸，以與照相機(jī)內(nèi)部相互作用。
第二透鏡組包括第二透鏡元件42，該元件42包括聚焦校正透鏡。第二透鏡元件42為非圓形形狀，且在優(yōu)選實(shí)施例中，包含兩個(gè)相對的平面?zhèn)?2a。透鏡框架44具有與第二透鏡元件相同的非圓形形狀的內(nèi)部開口并帶有兩個(gè)平面?zhèn)?4a，該開口適于其內(nèi)接收第二透鏡元件。透鏡框架44的外部也保留有兩個(gè)平面?zhèn)?4a。透鏡框架44在圓周上也設(shè)置有光滑孔44b，該光孔平行于光軸延伸。設(shè)置了另外一組徑向延伸的螺紋孔44c，用于兩個(gè)第二凸輪圓筒銷46的安裝。
第二凸輪機(jī)構(gòu)包括圓柱形第二凸輪圓筒48，該圓筒48適于伸縮地配裝到透鏡框架44上。在優(yōu)選實(shí)施例中，第二凸輪圓筒48包含兩個(gè)通過圓柱形壁切出的螺旋槽道48a，以及兩個(gè)縱向槽道48b，這兩個(gè)槽道48b在平行于光軸的圓筒外壁上提供了兩個(gè)凹陷。在優(yōu)選實(shí)施例中，提供了第二安裝板50并包含兩個(gè)圓形板50a和50b，以及兩個(gè)中空的透鏡保護(hù)桿50c。第一圓形板為透鏡保護(hù)桿固定器，并包含沿著光軸的中心開口和沿著圓周的螺紋孔50e，用于安裝到第一凸輪圓筒的連接板38上。第二圓形板50b也包含沿著光軸的中心開口。另一透鏡(未示出)固定在板50a和50b中間并為第一透鏡組的組成零件。中空透鏡保護(hù)桿50c在開口端具有螺紋。在優(yōu)選實(shí)施例中的定位框架52為盤形，具有圓形外邊緣和其內(nèi)的空腔54?？涨?4包含兩個(gè)相對的平面?zhèn)?4a并具有與第二透鏡元件相對應(yīng)的形狀。還設(shè)置了兩個(gè)通孔54d。
第一透鏡組通過將第一透鏡元件20的螺紋頸部22螺紋連接到第一透鏡板26的卡圈24內(nèi)而組裝。第一透鏡組通過第一透鏡板26相對第一凸輪圓筒34的連接板38的螺紋連接并使第一透鏡安裝板40插于其間而耦合到第一凸輪機(jī)構(gòu)中。第二透鏡元件42配裝到透鏡框架44內(nèi)，該框架44又配裝到第二透鏡圓筒48內(nèi)。兩個(gè)第二凸輪圓筒銷46螺紋連接到放射螺紋孔44c上并徑向向外延伸以接合螺旋槽道48a。
第二安裝板50螺紋連接到連接板38上，并也適于配裝到第二透鏡圓筒48內(nèi)，并以保護(hù)桿50c縱向通過其延伸。兩個(gè)保護(hù)桿與孔44b和通孔54d配合以通過其上的螺釘56將透鏡框架44鎖定在定位框架52內(nèi)。第二安裝板50安裝到第一凸輪圓筒34內(nèi)的連接板38上?，F(xiàn)在參照圖2，整個(gè)裝置60配裝到照相機(jī)64的安裝孔62內(nèi)，且第一凸輪圓筒34的凸緣38a與安裝孔62嚙合。
還參照圖3A和3B以及圖4A和4B，在廣角位置的變焦距透鏡裝置具有處于沿光軸完全縮回位置的兩個(gè)透鏡組，從而兩個(gè)透鏡中間的距離最短。當(dāng)用戶要變焦距到遠(yuǎn)處目標(biāo)時(shí)，握住并旋轉(zhuǎn)圓筒28的外部，其中旋轉(zhuǎn)套筒28在照相機(jī)安裝孔內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，肋28a使旋轉(zhuǎn)套筒28接合到照相機(jī)上并防止其沿著光軸相對照相機(jī)移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致凸輪銷30作用為凸輪驅(qū)動(dòng)器以通過沿凸輪槽34滑動(dòng)而將第一凸輪圓筒34遠(yuǎn)離照相機(jī)膠片表面向外移動(dòng)及朝向照相機(jī)膠片表面向內(nèi)移動(dòng)。由于第一和第二透鏡組都耦合到第一凸輪圓筒34上，因而，兩組透鏡都沿其移動(dòng)。然而凸輪銷也接合在第二凸輪圓筒48的縱向槽道48b內(nèi)。從而，用戶在旋轉(zhuǎn)圓筒上的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也導(dǎo)致第二凸輪圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于透鏡框架44經(jīng)由桿50c耦合到非轉(zhuǎn)動(dòng)的第二安裝板50上，就防止了第二透鏡組隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，第二透鏡組也通過第二凸輪銷與螺旋槽道48a的接合而耦合到旋轉(zhuǎn)的第二凸輪圓筒上，從而，第二凸輪圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致第二透鏡組縱向在螺旋槽道內(nèi)并沿著保護(hù)桿滑動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為第二凸輪組附加的縱向運(yùn)動(dòng)。第二凸輪組也可以自由地滑過空腔54。以相同的方式，在相反方向扭轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致第二透鏡組收縮不同的距離。從而，第二凸輪圓筒48的轉(zhuǎn)動(dòng)增加了由銷46產(chǎn)生的透鏡組2的附加運(yùn)動(dòng)。由于螺旋槽道48a僅用于附加運(yùn)動(dòng)，其梯度小于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的梯度。
雖然已經(jīng)參照上述附圖以包含其內(nèi)切割成槽的凸輪圓筒為重點(diǎn)對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，應(yīng)理解的是各圖只為圖示目的，且不應(yīng)作為本發(fā)明的限制。可以構(gòu)想到本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離所述本發(fā)明的精髓和范圍前提下可以作出多種變動(dòng)和改進(jìn)。例如，在優(yōu)選實(shí)施例中描述了驅(qū)動(dòng)銷、以及螺旋和縱向的槽，但其他類型的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以用于相同的功能，如齒輪和齒輪驅(qū)動(dòng)器。
權(quán)利要求
1.一種變焦距透鏡裝置，包括第一透鏡組，其包括至少一個(gè)第一透鏡，限定一光軸；第一凸輪機(jī)構(gòu)，其適于安裝到照相機(jī)上，并耦合到所述第一透鏡組上，以用于沿著所述光軸相對所述照相機(jī)的膠片表面移動(dòng)所述第一透鏡組；第二透鏡組，其包括至少一個(gè)第二透鏡，該透鏡具有與所述光軸重合的第二光軸，所述第二透鏡組進(jìn)一步耦合到所述第一凸輪機(jī)構(gòu)上，使得通過操縱所述第一凸輪機(jī)構(gòu)而沿著所述光軸移動(dòng)所述第一透鏡組轉(zhuǎn)換成所述第二透鏡組沿著所述光軸在同一方向的縱向移動(dòng)；以及第二凸輪機(jī)構(gòu)，其耦合到所述第一凸輪機(jī)構(gòu)和所述第二透鏡組上，使得操縱所述第一凸輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)致所述第二透鏡組沿所述光軸在同一方向的附加運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦距透鏡裝置，其特征在于，所述第一透鏡機(jī)構(gòu)包括具有至少一個(gè)在其中切削出螺旋凸輪槽的第一凸輪圓筒，所述第一透鏡組固定到所述第一凸輪圓筒內(nèi)側(cè)，使得所述光軸與所述第一凸輪圓筒的縱軸重合；以及旋轉(zhuǎn)圓筒，其適于可旋轉(zhuǎn)地固定到所述照相機(jī)的安裝孔上，所述旋轉(zhuǎn)圓筒進(jìn)一步可滑動(dòng)地配裝到所述凸輪圓筒上并設(shè)置有凸輪驅(qū)動(dòng)器，該凸輪驅(qū)動(dòng)器可滑動(dòng)地與所述凸輪槽嚙合。
3.如權(quán)利要求2所述的變焦距透鏡裝置，其特征在于，所述第二透鏡組固定到所述第一凸輪圓筒上，使得第二凸輪組的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是不允許的。
4.如權(quán)利要求3所述的變焦距透鏡裝置，其特征在于，所述第二凸輪機(jī)構(gòu)包括第二凸輪圓筒，其可滑動(dòng)地配裝到所述第二透鏡組上，使得所述光軸與所述第二凸輪圓筒的縱軸重合，所述第二凸輪圓筒設(shè)置有至少一個(gè)在其中切削出的螺旋槽道和至少一個(gè)縱向槽道，所述凸輪驅(qū)動(dòng)器嚙合到所述縱向槽道上，使得旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)套筒導(dǎo)致所述第二凸輪圓筒的相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及第二凸輪驅(qū)動(dòng)器，其安裝到所述第二透鏡組上，用于沿所述螺旋槽道滑動(dòng)接合，使得所述旋轉(zhuǎn)圓筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為所述第二透鏡組沿著所述光軸的附加縱向運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的變焦距透鏡裝置，其特征在于，所述凸輪驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)凸輪銷，該凸輪銷安裝到所述旋轉(zhuǎn)圓筒上，并從其徑向向內(nèi)延伸，所述凸輪銷進(jìn)一步通過所述螺旋凸輪槽延伸以嚙合所述縱向槽道。
6.如權(quán)利要求4所述的變焦距透鏡裝置，其特征在于，所述第二凸輪驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)第二凸輪圓筒銷，該銷固定到所述第二透鏡組上并徑向從其向外伸出，且穿過所述螺旋槽道。
全文摘要
一種變焦距透鏡裝置,其將一個(gè)第二透鏡組耦合到所述第一透鏡組上,使得一凸輪機(jī)構(gòu)可以傳動(dòng)所述兩個(gè)透鏡組。第二透鏡組還設(shè)置有第二凸輪機(jī)構(gòu),其可以提供第二透鏡組適當(dāng)?shù)木劢剐Ｕ璧木?xì)距離調(diào)節(jié)。
文檔編號G02B7/10GK1369725SQ02102560
公開日2002年9月18日 申請日期2002年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月31日
發(fā)明者張炳炎 申請人:張炳炎