專利名稱：光學(xué)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦鏡頭，更具體地，本發(fā)明涉及用于驅(qū)動稱作內(nèi)對焦變焦鏡頭或后對焦變焦鏡頭的光學(xué)變焦鏡頭的鏡頭驅(qū)動設(shè)備。
背景技術(shù)：
其中移動不同于前透鏡單元的透鏡單元以進行對焦的內(nèi)對焦(或后對焦)變焦鏡頭是已知的。
在典型的內(nèi)對焦變焦鏡頭中，通過減少目標(biāo)側(cè)的前透鏡單元的直徑，能夠減少總體鏡頭設(shè)備的尺寸。另外，通過減低對焦透鏡的重量，能夠提高自動對焦(此后簡稱AF)的速度。另外，通過使用非旋轉(zhuǎn)前透鏡單元能夠改進濾鏡的遮光效果和可操作性。
通常，在內(nèi)對焦變焦鏡頭中，必須根據(jù)倍率改變操作中發(fā)生的焦距變化而改變對焦透鏡的移動量。因此，如例如日本專利2561350中描述的，根據(jù)焦距變化自動校正對焦透鏡的移動量。
然而，與變焦倍率的提高相對應(yīng)地，出現(xiàn)了新的問題。在典型的內(nèi)對焦變焦鏡頭中，當(dāng)物距恒定時，對焦透鏡的移動量從廣角端到遠(yuǎn)攝端逐漸提高。尤其是，在高倍率變焦鏡頭(具有5x或更高倍率的變焦鏡頭)中，對焦透鏡的移動量在廣角端和遠(yuǎn)攝端之間大大不同，并且隨著變焦位置接近遠(yuǎn)攝端，移動量迅速提高。
當(dāng)上述日本專利2561350中公開的方法被應(yīng)用于具有這樣的特征的高倍率變焦鏡頭時，對焦凸輪的優(yōu)化(通過組合不同焦距處對焦透鏡的運動軌跡而實現(xiàn)單個的平滑凸輪)所導(dǎo)致的變焦參數(shù)偏移量得到提高。因此，變焦鏡頭運動軌跡的傾度在廣角端和遠(yuǎn)攝端之間大大不同。這導(dǎo)致操作扭矩在倍率改變操作中提高或迅速變化的可操作性問題，或在倍率改變操作中必須承受超出可接受范圍的對焦變化的問題。
因此，需要一種在不降低倍率改變操作的可操作性的情況下充分減少倍率改變操作中的對焦變化的鏡頭驅(qū)動方法。例如，根據(jù)日本專利待審公開說明書2001-188161，通過根據(jù)每個焦距改變對焦驅(qū)動凸輪和對焦透鏡上提供的隨動件的嚙合位置的移動速度，來校正該焦距處對焦驅(qū)動凸輪和隨動件的嚙合位置和嚙合范圍。
根據(jù)上述日本專利待審公開說明書2001-188161中公開的技術(shù)，速度改變機構(gòu)被用于根據(jù)焦距來改變對焦驅(qū)動凸輪和對焦透鏡上提供的隨動件的嚙合位置的移動速度。速度改變機構(gòu)包含具有鍵槽的對焦驅(qū)動構(gòu)件，該鍵槽與對焦透鏡上提供的鍵隨動件(key follower)嚙合并且以非直凸輪形狀(non-straight cam shape)形成，使得至少一部分鍵槽不與光軸平行。由于鍵槽和鍵隨動件之間的嚙合，對焦驅(qū)動構(gòu)件在對焦操作中旋轉(zhuǎn)對焦透鏡。
速度改變機構(gòu)中包含的對焦驅(qū)動構(gòu)件不沿光軸移動。因此，在進行倍率改變操作的對焦透鏡的運動軌跡沿著光軸多次通過相同位置的情況下，對焦驅(qū)動凸輪和對焦透鏡上提供的隨動件的嚙合位置的移動速度必須在所有這種位置處相同。因此，難以平滑校正每個焦距處對焦驅(qū)動凸輪和對焦透鏡上提供的隨動件的嚙合位置和嚙合范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種光學(xué)設(shè)備，其能夠根據(jù)焦距變化平滑和充分地校正對焦透鏡的移動。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一個光學(xué)設(shè)備包含變焦光學(xué)系統(tǒng)，該變焦光學(xué)系統(tǒng)包含對焦透鏡單元；在倍率改變操作中圍繞光軸旋轉(zhuǎn)并且沿著光軸移動的第一凸輪構(gòu)件，該第一凸輪構(gòu)件包含用于驅(qū)動對焦透鏡單元的對焦凸輪部分；和速度改變機構(gòu)，其在倍率改變操作中根據(jù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距改變對焦透鏡單元和第一凸輪構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)速度。速度改變機構(gòu)在倍率改變操作中沿著光軸移動。另外，速度改變機構(gòu)包含傳動構(gòu)件，該傳動構(gòu)件相對于第一凸輪構(gòu)件可圍繞光軸旋轉(zhuǎn)，并且包含用于改變對焦透鏡單元的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向中的至少一個的速度改變凸輪部分。
通過下面參照附圖對示例性實施例進行的詳細(xì)描述可以理解本發(fā)明的其它特性。


圖1是在其變焦范圍的廣角端示出的根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)設(shè)備的剖視圖。
圖2是處于廣角端的根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)設(shè)備的展開圖。
圖3的圖例圖解了根據(jù)本發(fā)明實施例的對焦凸輪優(yōu)化和已知結(jié)構(gòu)的對焦凸輪優(yōu)化之間的差異。
圖4是包含根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)設(shè)備的成像設(shè)備的外部視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。
圖4圖解了包含根據(jù)本發(fā)明實施例的光學(xué)設(shè)備(鏡頭設(shè)備)的單鏡頭反射照相機(成像設(shè)備)的外部結(jié)構(gòu)。照相機包含充當(dāng)光學(xué)設(shè)備的鏡頭設(shè)備1，和鏡頭設(shè)備1可拆卸地連接到的照相機機身2。通過使鏡頭設(shè)備1中包含的底座101與照相機卡座3接觸，鏡頭設(shè)備1連接到照相機卡座3。圖1圖解了根據(jù)本發(fā)明實施例的鏡頭設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)，圖2是處于廣角端的圖1所示鏡頭設(shè)備1的鏡頭驅(qū)動機構(gòu)的展開圖。
根據(jù)本實施例的鏡頭設(shè)備1具有包含6個透鏡單元L1到L6的6單元結(jié)構(gòu)。所有透鏡單元L1到L6在倍率改變操作中沿著光軸移動。另外，第二透鏡單元L2在對焦調(diào)節(jié)操作中沿著光軸移動。第三和第六透鏡單元L3和L6一起移動，第五透鏡單元L5不僅能夠沿著光軸移動，而且能夠在振動校正操作中沿著垂直于光軸的方向移動。
具有用于連接鏡頭設(shè)備1到照相機機身2的卡口部分的底座101用螺釘被固定到固定管102。外構(gòu)件103被固定在底座101和固定管102之間，并且名牌105和開關(guān)(SW)面板106被連接到外構(gòu)件103。SW面板106上提供的開關(guān)被用于選擇功能，例如自動對焦功能和振動校正功能。
用螺釘將固定管102連接到導(dǎo)管107，于是導(dǎo)管107充當(dāng)相對照相機機身2的固定部分。用卡口連接將凸輪管108安裝在導(dǎo)管107周圍，使得凸輪管108只能圍繞光軸旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)凸輪管108旋轉(zhuǎn)時，沿著光軸的導(dǎo)管107中形成的導(dǎo)槽107a和107b與凸輪管(第二凸輪構(gòu)件)108中形成的變焦凸輪(變倍組凸輪部分(variator cam portions))108a，108b，108c和108d之間的交點移動。由于交點的移動，第三透鏡單元L3的保持框架109，第四透鏡單元L4的保持框架110，振動校正單元111和直線管112被用螺釘連接的隨動件113到116沿著光軸移動。
用螺釘將包含光闌驅(qū)動器和光闌葉片的電磁光闌單元117連接到第三透鏡單元L3的保持框架109。另外，用螺釘將第六透鏡單元L6的保持框架118和加強板119與彈簧墊圈120一起連接到保持框架109的后端。
保持框架110保持第四透鏡單元L4并且在其前端具有鉤子部分。用于決定全孔徑和阻擋有害光的移動光闌121被從該前端彈性連接到鉤子部分。因此，移動光闌121和保持框架110能夠被插入其間的保持框架109容易地彼此連接。
振動校正單元111保持第五透鏡單元L5，使得第五透鏡單元L5能夠在基本垂直于光軸的方向移動，并且用包含磁體和線圈的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動第五透鏡單元L5。用螺釘將濾鏡框架122固定到直線管112。在濾鏡框架122的前端，分別在濾鏡框架122的外和內(nèi)邊緣上提供卡口部分和螺旋部分，使得能夠連接例如遮光罩、濾鏡等等的附件。
用螺釘將保持第一透鏡單元L1的保持框架123連接到濾鏡框架122。濾鏡框架122的鄰接表面具有多個斜表面部分，并且保持框架123的鄰接表面具有在圓周方向與濾鏡框架122的斜表面部分接觸的多個斜表面部分。因此，通過在連接保持框架123之前旋轉(zhuǎn)保持框架123，能夠改變保持框架123沿著光軸的安裝位置。因此，能夠校正由制造公差導(dǎo)致的廣角端和遠(yuǎn)攝端的焦點位移。
在修飾環(huán)124的前表面上打印鏡頭名指示等等。用螺釘將對焦單元125固定到導(dǎo)管107。對焦單元125主要包含振動電機和差動機構(gòu)，并且對應(yīng)于振動電機中包含的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)量的對焦鍵(對焦驅(qū)動構(gòu)件)127的旋轉(zhuǎn)量，以及手工對焦環(huán)126的旋轉(zhuǎn)量。
以在其間插入橡膠阻尼器(未示出)的方式用螺釘將陀螺電路板129連接到對焦單元125的前端。在陀螺電路板129上焊接用于檢測水平和垂直方向上振動的角速度的一對振動陀螺128。另外，在其上形成有格雷碼圖案的編碼器柔性電路板130被黏附地固定到從對焦單元125延伸的弧形凸起的外圍。
另外，在沒有振動陀螺128和編碼器柔性電路板130的區(qū)域中，在對焦單元125的前端提供凸起，并且用螺釘將隨動件131連接到該凸起。隨動件131與沿著變焦操作環(huán)132的圓周在變焦操作環(huán)132中形成的槽嚙合，使得變焦操作環(huán)132能夠圍繞光軸旋轉(zhuǎn)，同時其沿著光軸的移動得到約束。
變焦操作環(huán)132在其內(nèi)圍具有凹陷，并且用螺釘連接到凸輪管108的變焦鍵133與凹陷嚙合。于是，通過變焦鍵133使凸輪管108與變焦操作環(huán)132一起旋轉(zhuǎn)。
中間管134在其外圍具有凸起，該凸起與沿著光軸在變焦操作環(huán)132的內(nèi)圍形成的槽嚙合。另外，中間管134在其外圍具有引導(dǎo)槽，該引導(dǎo)槽與在濾鏡框架122的外圍形成的凸起嚙合。因此，根據(jù)變焦操作環(huán)132的旋轉(zhuǎn)位置和濾鏡框架122沿著光軸的位置，中間管134和變焦操作環(huán)132一起旋轉(zhuǎn)，并且沿著光軸移動。
在本實施例中，振動陀螺128被布置在遠(yuǎn)離照相機機身的位置(在對焦單元125的前端)。因此，照相機機身的振動(由快門運動和反射鏡上/下移動導(dǎo)致的振動)不容易被傳送到振動陀螺128。因此，不同于已知的結(jié)構(gòu)，不必在外殼等等中放置振動陀螺。
另外，在沒有振動陀螺128的區(qū)域提供約束變焦操作環(huán)132沿著光軸的運動的凸起，使得能夠在不提高鏡頭直徑的情況下布置振動陀螺。因此，在本實施例中，減少了鏡頭設(shè)備1的尺寸。
變焦橡膠135裹繞變焦操作環(huán)132，名稱環(huán)136在變焦操作環(huán)132的前端被彈性連接到變焦操作環(huán)132。用螺釘將變焦刷(zoom brush)137連接到變焦操作環(huán)132。當(dāng)變焦操作環(huán)132旋轉(zhuǎn)時，變焦刷137在編碼器柔性電路板130上的格雷碼圖案上滑動以檢測變焦操作環(huán)132和編碼器柔性電路板130之間的位置關(guān)系。
隨動件139通過螺釘被連接到內(nèi)凸輪管(第一凸輪構(gòu)件)138，使得線圈彈簧被布置在其間。隨動件139與沿著光軸在導(dǎo)管107中形成的變焦校正凸輪107c和在凸輪管108中形成的直線槽108e嚙合。因此，當(dāng)凸輪管108旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)變焦校正凸輪107c和直線槽108e之間和交點(即隨動件139的嚙合位置)的移動，內(nèi)凸輪管138旋轉(zhuǎn)并沿著光軸移動。
通過卡口結(jié)構(gòu)使傳動管(速度改變機構(gòu))145與內(nèi)凸輪管138嚙合，使得傳動管145能夠圍繞光軸旋轉(zhuǎn)。因此，傳動管145沿著光軸與內(nèi)凸輪管138一起移動。
另外，從傳動管145延伸的鍵部分(鍵隨動件)145b與對焦鍵127中形成的鍵槽127a嚙合。保持框架140保持第二透鏡單元L2。保持框架140和第二透鏡單元L2形成對焦透鏡單元。
在保持框架140的外圍形成隨動件140a。隨動件140a與內(nèi)凸輪管138的內(nèi)圍形成的對焦凸輪(對焦驅(qū)動凸輪)138a，以及在傳動管(速度改變機構(gòu))145中形成并且具有非直形狀以使得傳動管145不平行于光軸的傳動凸輪145a(速度改變凸輪)嚙合。
因此，當(dāng)傳動管145旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)對焦凸輪138a和傳動凸輪145a之間的交點(即隨動件140a的嚙合位置)的移動，保持框架(對焦透鏡單元)140旋轉(zhuǎn)并且沿著光軸移動。因此，當(dāng)在對焦調(diào)節(jié)操作中旋轉(zhuǎn)振動電機或手工對焦環(huán)126并且相應(yīng)旋轉(zhuǎn)對焦鍵127(停止凸輪管108)時，通過鍵部分145b將對焦鍵127的旋轉(zhuǎn)傳送到傳動管145，從而旋轉(zhuǎn)傳動管145。
當(dāng)傳動管145旋轉(zhuǎn)時，保持框架140上的隨動件140a根據(jù)內(nèi)凸輪管138中的對焦凸輪138a和傳動管145中的傳動凸輪145a之間的交點的移動而移動。相應(yīng)，保持框架(對焦透鏡單元)140旋轉(zhuǎn)并沿著光軸移動。
在倍率改變操作中，振動電機和手工對焦環(huán)126不旋轉(zhuǎn)。因此，對焦鍵127和傳動管145均不旋轉(zhuǎn)。相反，凸輪管108和內(nèi)凸輪管138旋轉(zhuǎn)。因此，保持框架(對焦透鏡單元)140沿著光軸移動一個量，該量對應(yīng)于以下移動量的和內(nèi)凸輪管138沿著光軸的移動量，該移動量由凸輪管108的旋轉(zhuǎn)造成，并且對應(yīng)于導(dǎo)管107中的變焦校正凸輪107c和凸輪管108中的直線槽108e之間的交點的移動；和對應(yīng)于內(nèi)凸輪管138中的對焦凸輪138a和傳動管145中的傳動凸輪145a之間的交點的移動、沿著光軸的移動量。
當(dāng)倍率從圖2所示的廣角端經(jīng)由中間區(qū)域改變到遠(yuǎn)攝端時，凸輪管108和內(nèi)凸輪管138在圖2中向左旋轉(zhuǎn)。因此，在該圖中，傳動管145的鍵部分145b從不旋轉(zhuǎn)的鍵槽127a的下端移動到接近上端的位置，并且保持框架140向上移動(沿著光軸向前)。
當(dāng)倍率從遠(yuǎn)攝端改變到廣角端時，在圖2中凸輪管108和內(nèi)凸輪管138向右旋轉(zhuǎn)。因此，傳動管145的鍵部分145b從不旋轉(zhuǎn)的鍵槽127a的上端移動到接近下端的位置，并且對焦透鏡單元向下移動(沿著光軸向后)。
在本實施例中，傳動凸輪145a的下部(即廣角區(qū)域中對應(yīng)于保持框架140的可運動范圍的隨動件140a嚙合范圍)相對光軸，即圖中的垂直方向向右上傾斜。傳動凸輪145a的中間部分(即中間變焦區(qū)域中對應(yīng)于保持框架140的可運動范圍的隨動件140a嚙合范圍)相對光軸，即圖中的垂直方向向左上傾斜。換言之，在圖2中，傳動凸輪145a在對應(yīng)于廣角區(qū)域和中間變焦區(qū)域的區(qū)域中向右凸出。
傳動凸輪145a的上部(即遠(yuǎn)攝區(qū)域中對應(yīng)于保持框架140的可運動范圍的隨動件140a嚙合范圍)沿著光軸，即垂直方向直線延伸。于是，傳動凸輪145a具有非直凸輪形狀，其中至少一部分不平行于光軸。因此，當(dāng)在遠(yuǎn)攝區(qū)域執(zhí)行倍率改變操作時，由于隨動件140a和傳動凸輪145a的上部之間的嚙合，保持框架140與凸輪管108和內(nèi)凸輪管138一起旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)在廣角區(qū)域執(zhí)行倍率改變操作時，由于隨動件140a和傳動凸輪145a的下部之間的嚙合，保持框架140在與凸輪管108和內(nèi)凸輪管138的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。因此，保持框架140相對凸輪管108和內(nèi)凸輪管138的相對旋轉(zhuǎn)速度，即對焦凸輪138a中隨動件140a的旋轉(zhuǎn)速度高于遠(yuǎn)攝區(qū)域中倍率改變操作時的速度。
當(dāng)在中間區(qū)域執(zhí)行倍率改變操作時，由于隨動件140a和傳動凸輪145a的中間部分之間的嚙合，保持框架140在與凸輪管108和內(nèi)凸輪管138的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)。因此，保持框架140相對凸輪管108和內(nèi)凸輪管138的相對旋轉(zhuǎn)速度，即對焦凸輪138a中隨動件140a的旋轉(zhuǎn)速度低于遠(yuǎn)攝區(qū)域中倍率改變操作時的速度。
參照圖1，作為對焦單元125的輸出的距離刻度141與對焦鍵127一起旋轉(zhuǎn)，并且通過刻度窗104指示聚焦位置。主電路板142直接或通過柔性電路板電氣連接到對焦單元125，電磁光闌單元117，振動校正單元111，陀螺電路板129和編碼器柔性電路板130，以便執(zhí)行各種控制操作。
用于提供與照相機機身2的通信并且提供電能的觸點組143通過螺釘被連接到底座101，并且通過柔性電路板被連接到主電路板142。后蓋144被彈性連接到底座101以便阻擋有害光。
前面描述了根據(jù)本實施例的鏡頭設(shè)備(光學(xué)設(shè)備)1的結(jié)構(gòu)。接著描述鏡頭設(shè)備1的操作。
通過對焦操作的自動對焦模式下振動電機的驅(qū)動力，以及通過對焦調(diào)節(jié)操作的手動模式下旋轉(zhuǎn)手動對焦環(huán)126的操作力，用對焦鍵127旋轉(zhuǎn)傳動管145。當(dāng)傳動管145旋轉(zhuǎn)時，保持框架140的隨動件140a根據(jù)內(nèi)凸輪管138中的對焦凸輪138a和傳動管145中的傳動凸輪145a之間的交點的移動而移動。因此，第二透鏡單元L2旋轉(zhuǎn)并且沿著光軸移動。
在倍率改變操作中，當(dāng)變焦操作環(huán)132旋轉(zhuǎn)時，凸輪管108被變焦鍵133旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪管108旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)管107中的導(dǎo)槽107a和107b與凸輪管108中的變焦凸輪108a，108b，108c和108d之間的交點移動。隨著交點移動，保持框架109和110，振動校正單元111和直線管112沿著光軸移動。
因此，第一透鏡單元L1，第三透鏡單元L3，第四透鏡單元L4，第五透鏡單元L5和第六透鏡單元L6(與透鏡單元L3集成)沿著光軸移動。
另外，同時地，第二透鏡單元L2沿著光軸移動一個量，該量對應(yīng)于以下移動量的和內(nèi)凸輪管138沿著光軸的移動量，該移動量對應(yīng)于導(dǎo)管107中的變焦校正凸輪107c和凸輪管108中的直線槽108e之間的交點的移動；和保持框架140的隨動件140a的移動量，該移動量是內(nèi)凸輪管138的旋轉(zhuǎn)造成的，并且對應(yīng)于內(nèi)凸輪管138中的對焦凸輪138a和傳動管145中的傳動凸輪145a之間的交點的移動。因此，根據(jù)焦距變化執(zhí)行對焦校正。
在本實施例中，內(nèi)對焦系統(tǒng)的焦距變化導(dǎo)致的對焦透鏡的移動量被沿著光軸可運動的傳動管145平滑校正。因此，包含第二透鏡單元L2和保持框架140的對焦透鏡單元平滑移動。下面會更詳細(xì)地對此進行描述。
在振動校正操作中，根據(jù)振動陀螺128和編碼器柔性電路板130的輸出控制振動校正單元。因此，第五透鏡單元L5能夠在抵消振動導(dǎo)致的薄膜表面上圖像的偏移的方向上，沿著基本垂直于光軸的平面移動。
下面參照圖3詳細(xì)描述根據(jù)本實施例的鏡頭設(shè)備1中對焦凸輪138a的優(yōu)化。在圖3中，(a)示出了光學(xué)設(shè)計的狀態(tài)，(b)示出了已知結(jié)構(gòu)(日本專利2561350)中對焦凸輪優(yōu)化的狀態(tài)，(c)示出了根據(jù)本實施例的對焦凸輪優(yōu)化的狀態(tài)。
在圖3示出的每個狀態(tài)中，水平軸顯示每個凸輪的旋轉(zhuǎn)位置，其中在該圖中，相應(yīng)隨動件隨著凸輪從左向右旋轉(zhuǎn)而通過中間位置(M)從廣角位置(W)向遠(yuǎn)攝位置(T)地在凸輪中移動，并且垂直軸顯示隨動件在光軸上的位置。在圖3中，根據(jù)(c)示出的本實施例，(a)和(b)示出的變焦凸輪，對焦凸輪和變焦校正凸輪分別對應(yīng)于變焦凸輪108d，對焦凸輪138a和變焦校正凸輪107c。其中在廣角位置W處物距為∞的狀態(tài)被定義成每個凸輪的旋轉(zhuǎn)位置和光軸上每個隨動件的位置的參考(0)。
在(a)示出的原光學(xué)設(shè)計中，變倍組透鏡單元中包含的第一透鏡單元L1的變焦凸輪被表示成直線，該直線具有固定導(dǎo)程，并且通過在位置M處、其中旋轉(zhuǎn)位置為θ1并且光軸上的位置為Z1的點，以及在位置T處、其中旋轉(zhuǎn)位置為θ2并且光軸上的位置為Z2的點。
通過將對照位置W，M和T處的物距顯示對焦透鏡單元中的第二透鏡單元L2的透鏡位置軌跡的曲線布置到一個單曲線上，獲得對焦凸輪。在與對應(yīng)于位置W，M和T的變焦凸輪相同的旋轉(zhuǎn)位置處，物距為∞，并且在圖中向右減少(當(dāng)在位置M處物距為∞時，光軸上的位置為F1，并且在位置T處物距為∞時，光軸上的位置為F2)。
在相應(yīng)焦距區(qū)域的透鏡位置曲線中，當(dāng)相對對應(yīng)于物距∞的角度的旋轉(zhuǎn)角度在每個曲線中相同時，相應(yīng)物體長度也相同。在每個焦距范圍中，對應(yīng)于物距∞的角度和對應(yīng)于最小物距的角度之間的旋轉(zhuǎn)角度為θf。
在(a)示出的原光學(xué)設(shè)計中，對焦凸輪不能被認(rèn)為是單平滑曲線。在(b)示出的已知結(jié)構(gòu)中的對焦凸輪優(yōu)化的狀態(tài)下，針對相對對應(yīng)于物距∞的角度的旋轉(zhuǎn)角度，第二透鏡單元的透鏡移動軌跡與(a)示出的原光學(xué)設(shè)計中的相同。偏移對應(yīng)于位置M和T的透鏡位置以使得對焦凸輪為更平滑曲線。更具體地，當(dāng)在位置M處物距為∞時，旋轉(zhuǎn)位置和光軸上的位置分別被設(shè)置成θ3和F3，并且當(dāng)在位置T處物距為∞時，分別被設(shè)置成θ2和F4。
因此，在變焦凸輪中，在不改變光軸上的位置的情況下，對應(yīng)于位置M的旋轉(zhuǎn)位置被偏移到θ3，并且在倍率改變操作中一起旋轉(zhuǎn)變焦凸輪和對焦凸輪。因此，相對原始設(shè)計，在每個焦距處對焦透鏡的運動軌跡的偏移足夠地小。
如下所述確定變焦校正凸輪。如上所述，第二透鏡單元L2移動一個量，該量以下移動量的和變焦校正凸輪導(dǎo)致的對焦凸輪的移動量，和對焦凸輪導(dǎo)致的第二透鏡單元L2的移動。
因此，如果倍率改變操作中第二透鏡單元L2的移動量當(dāng)在位置M處物距為∞時為Z′1，并且當(dāng)在位置T處物距為∞時為Z′2(當(dāng)在位置M處物距為∞時的透鏡位置為參考)，則變焦校正凸輪被設(shè)置成在位置M處通過對應(yīng)于H1＝Z′1-F3的點，并且在位置T處通過對應(yīng)于H2＝Z′2-F4的點的曲線。因此，對于所有物距，能夠機械校正物距∞處的對焦變化，以及焦距差造成的透鏡移動量的差。這是由于對于每個焦距處對焦凸輪的可用區(qū)域中的相對旋轉(zhuǎn)速度，如果相對對應(yīng)于物距∞的角度的旋轉(zhuǎn)角度相同，則物距也相同。
通過這種方式，在已知結(jié)構(gòu)中自動校正與焦距變化相關(guān)的對焦透鏡的移動量。然而如上所述，在高倍率變焦鏡頭(倍率為5x或更高的變焦鏡頭)中，變焦凸輪中位置M處需要的旋轉(zhuǎn)位置的偏移量較大。因此，位置W和T的凸輪傾度大大不同。
這導(dǎo)致操作扭矩在倍率改變操作中提高或迅速變化的可操作性問題，或在倍率改變操作中必須承受超出可接受范圍的對焦變化以避免可操作性問題的問題。
相比較地，在根據(jù)(c)示出的本實施例的對焦凸輪優(yōu)化中，位置M處變焦凸輪的旋轉(zhuǎn)位置被設(shè)置成θ4(＞θ3)。另外，提供一個機構(gòu)(隨動件140a和具有非直凸輪形狀的速度改變凸輪145a的嚙合機構(gòu))，用于在倍率改變操作期間根據(jù)光軸上包含第二透鏡單元L2的對焦透鏡單元的位置(即根據(jù)焦距)改變對焦凸輪138a中隨動件140a的旋轉(zhuǎn)速度。因此，校正每個焦距處對焦凸輪138a的使用位置和使用范圍。
因此，類似于已知結(jié)構(gòu)，在每個焦距處對焦透鏡的運動軌跡相對原始設(shè)計的偏移足夠地小。另外，減少了位置W和T之間變焦凸輪108d的傾度差(D-C＜B-A)。更具體地，如此設(shè)置對焦凸輪138a的形狀，使得旋轉(zhuǎn)位置和光軸上的位置當(dāng)在位置M處物距為∞時分別為θ5和F5，并且當(dāng)在位置T處物距為∞時分別為θ6和F6。因此，變焦校正凸輪107c被設(shè)置成一個曲線，該曲線在位置M處通過對應(yīng)于H3＝Z′1-F5的點，以及在位置T處通過對應(yīng)于H4＝Z′2-F6的點(旋轉(zhuǎn)位置與變焦凸輪中的相同)。因此，對于所有物距，能夠機械校正物距∞處的對焦變化，以及焦距差造成的透鏡移動量的差。
更具體地，對于每個焦距處對焦凸輪的可用區(qū)域中的相對旋轉(zhuǎn)速度，如果相對對應(yīng)于物距∞的角度的對焦鍵的旋轉(zhuǎn)角度相同，則物距也相同。
在本實施例中，提供用于根據(jù)焦距改變對焦凸輪138a中的隨動件140a的旋轉(zhuǎn)速度的速度改變機構(gòu)(傳動管145)。在倍率改變操作中速度改變機構(gòu)(傳動管145)與具有對焦凸輪138a的內(nèi)凸輪管138一起沿著光軸移動，并且在對焦調(diào)節(jié)操作中圍繞光軸旋轉(zhuǎn)。
因此，不同于已知結(jié)構(gòu)(其中對應(yīng)于本實施例中的對焦鍵127的部件，即不沿著光軸移動的分量被使用以取代用于改變對焦凸輪138a中隨動件140a的旋轉(zhuǎn)速度的機構(gòu)的結(jié)構(gòu))，即使在倍率改變操作中光軸上對焦透鏡單元(第二透鏡單元L2)的運動軌跡多次通過光軸上的相同位置，也不必在這樣的位置上將對焦凸輪138a和隨動件140a的嚙合位置的移動速度設(shè)置為相等。
因此，能夠根據(jù)焦距來改變內(nèi)凸輪管138和對焦透鏡單元中提供的隨動件140a的嚙合位置的移動速度。因此，能夠在倍率改變操作中平滑地移動對焦透鏡單元，并且能夠充分校正每個焦距處內(nèi)凸輪管138和對焦透鏡單元的隨動件140a的嚙合位置和嚙合范圍。于是，能夠獲得在倍率改變操作中提供良好可操作性，同時充分減低倍率改變操作期間的對焦變化的光學(xué)設(shè)備。
換言之，在倍率改變操作中沿著光軸移動的速度改變機構(gòu)145根據(jù)焦距來改變對焦透鏡單元相對對焦凸輪138a的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向中的至少一個，從而校正對焦凸輪138a和隨動件140a的嚙合位置和嚙合范圍。因此，能夠減少對焦凸輪138a的優(yōu)化對變焦光學(xué)系統(tǒng)(變倍組透鏡單元)的運動軌跡，即變倍組凸輪的形狀的影響。
通過相對光軸傾斜速度改變凸輪145a，根據(jù)對焦透鏡單元在光軸上的位置(即焦距)來改變對焦凸輪138a中的隨動件140a的旋轉(zhuǎn)速度，以便滿足以下表達(dá)式θW＞θT＞θM。
因此，減少了對焦凸輪優(yōu)化對變焦凸輪的運動軌跡的影響，該影響可歸于高倍率變焦鏡頭(倍率為5x或更高的變焦鏡頭)的以下特征，即當(dāng)考慮圖3的(a)中基于位置T的平滑對焦凸輪時，移動量在位置M處變得非常大，并且在位置W處變得非常小。
更具體地，速度改變機構(gòu)145改變相對旋轉(zhuǎn)速度，使得(廣角區(qū)域中的相對旋轉(zhuǎn)速度Vw)＞(遠(yuǎn)攝區(qū)域中的相對旋轉(zhuǎn)速度Vt)＞(中間區(qū)域中的相對旋轉(zhuǎn)速度Vm)得到滿足。因此，相對原始設(shè)計，對焦透鏡的運動軌跡的偏移設(shè)置得較小。另外，能夠減少廣角區(qū)域和遠(yuǎn)攝區(qū)域之間變倍組凸輪相對光軸的傾度的差。此外，也可以減少廣角區(qū)域和遠(yuǎn)攝區(qū)域之間操作扭矩的快速改變。
光學(xué)設(shè)備包含具有鍵槽127a的對焦鍵(對焦驅(qū)動構(gòu)件)127，鍵槽127a與速度改變機構(gòu)145中包含的鍵隨動件145b嚙合。在對焦調(diào)節(jié)操作中，由于鍵槽127a和鍵隨動件145b之間的嚙合，對焦鍵127相對不旋轉(zhuǎn)的內(nèi)凸輪管138旋轉(zhuǎn)速度改變機構(gòu)145。因此，沿著光軸驅(qū)動對焦透鏡單元。另外，速度改變機構(gòu)145包含非直凸輪，其中非直凸輪的與對焦透鏡單元中提供的隨動件140a嚙合的至少一部分不平行于光軸。因此，能夠容易地獲得簡單的速度改變機構(gòu)145。
另外，具有變焦凸輪和變焦校正凸輪107c的凸輪管108中形成的直線槽108e形成移動機構(gòu)，用于校正對焦透鏡單元的對焦運動軌跡和變焦運動軌跡之間的差。因此，能夠在不使用復(fù)雜機構(gòu)的情況下減少對焦凸輪優(yōu)化對變焦凸輪的運動軌跡的影響。
在上述實施例中，說明了其中使用具有6單元結(jié)構(gòu)的拍攝鏡頭系統(tǒng)的情況。然而，本實施例的結(jié)構(gòu)也可以被應(yīng)用于其它類型的鏡頭系統(tǒng)。
另外，在上述實施例中，使當(dāng)焦距從廣角端改變到遠(yuǎn)攝端時對焦凸輪138a的使用位置的移動與當(dāng)物距從無窮大距離改變到最小物距時的移動相同。然而，本發(fā)明不限于此，并且能夠被應(yīng)用于相對方向的組合。
另外，本實施例也可以被應(yīng)用于這樣的情況，其中凸輪管108被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)的同時沿著與內(nèi)凸輪管138相同的軌跡移動，并且凸輪管108和內(nèi)凸輪管138被一起組合為單凸輪管。
另外，雖然前面描述了單鏡頭反射照相機的可互換鏡頭，然而本實施例也可以被應(yīng)用于其它光學(xué)設(shè)備，例如不同于上述鏡頭設(shè)備的鏡頭設(shè)備(鏡桶)，具有集成鏡頭的銀鹽照相機，數(shù)字照相機和攝像機。
根據(jù)上述實施例，在倍率改變操作中沿著光軸移動的速度改變機構(gòu)根據(jù)焦距來改變第一凸輪構(gòu)件和對焦透鏡單元中形成的隨動件的嚙合位置的移動速度。因此，能夠在倍率改變操作中平滑地移動對焦透鏡單元，并且能夠平滑和充分地校正每個焦距處內(nèi)第一凸輪構(gòu)件和對焦透鏡單元的隨動件的嚙合位置和嚙合范圍。
因此，能夠獲得在倍率改變操作中提供良好可操作性，同時充分減低倍率改變操作期間的對焦變化的光學(xué)設(shè)備。
雖然已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于公開的示例性實施例。以下權(quán)利要求的范圍應(yīng)有最寬的解釋，以便包括所有這種修改，等同結(jié)構(gòu)，功能。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)設(shè)備，包括包含對焦透鏡單元的變焦光學(xué)系統(tǒng)；在倍率改變操作中圍繞光軸旋轉(zhuǎn)并且沿著光軸移動的第一凸輪構(gòu)件，第一凸輪構(gòu)件包含用于驅(qū)動對焦透鏡單元的對焦凸輪部分；和在倍率改變操作中根據(jù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距改變對焦透鏡單元和第一凸輪構(gòu)件之間的相對旋轉(zhuǎn)速度的速度改變機構(gòu)，其中速度改變機構(gòu)在倍率改變操作中沿著光軸移動，并且速度改變機構(gòu)包含可相對第一凸輪構(gòu)件圍繞光軸旋轉(zhuǎn)的傳動構(gòu)件，以及包含用于改變對焦透鏡單元的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向中的至少一個的速度改變凸輪部分。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中速度改變機構(gòu)在對焦調(diào)節(jié)操作中改變對焦透鏡單元和第一凸輪構(gòu)件之間的相對旋轉(zhuǎn)速度。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中速度改變機構(gòu)沿著光軸和第一凸輪構(gòu)件一起移動。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中變焦光學(xué)系統(tǒng)還包含變倍組透鏡單元，其中光學(xué)設(shè)備還包括在倍率改變操作中結(jié)合第一凸輪構(gòu)件圍繞光軸旋轉(zhuǎn)的第二凸輪構(gòu)件，并且包含用于沿著光軸驅(qū)動變倍組透鏡單元的變倍組凸輪部分。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中變焦光學(xué)系統(tǒng)還包含變倍組透鏡單元，并且第一凸輪構(gòu)件還包含用于沿著光軸驅(qū)動變倍組透鏡單元的變倍組凸輪部分。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中速度改變機構(gòu)根據(jù)焦距改變對焦透鏡單元相對第一凸輪構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向中的至少一個。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中對焦透鏡單元包含與對焦凸輪部分和速度改變凸輪部分嚙合的凸輪隨動件。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中滿足以下表達(dá)式Vw＞Vt＞Vm其中Vw是廣角區(qū)域中的相對旋轉(zhuǎn)速度，Vt是遠(yuǎn)攝區(qū)域中的相對旋轉(zhuǎn)速度，Vm是中間區(qū)域中的相對旋轉(zhuǎn)速度。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中在變焦光學(xué)系統(tǒng)的對焦調(diào)節(jié)操作中，速度改變機構(gòu)相對不旋轉(zhuǎn)的第一凸輪構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，并且沿著光軸驅(qū)動對焦透鏡單元。
全文摘要
一個光學(xué)設(shè)備包含變焦光學(xué)系統(tǒng)，該變焦光學(xué)系統(tǒng)包含對焦透鏡單元；在倍率改變操作中圍繞光軸旋轉(zhuǎn)并且沿著光軸移動的第一凸輪構(gòu)件，該第一凸輪構(gòu)件包含用于驅(qū)動對焦透鏡單元的對焦凸輪部分；和速度改變機構(gòu)，其在倍率改變操作中根據(jù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距改變對焦透鏡單元和第一凸輪構(gòu)件之間的相對旋轉(zhuǎn)速度。速度改變機構(gòu)在倍率改變操作中沿著光軸移動。另外，速度改變機構(gòu)包含傳動構(gòu)件，該傳動構(gòu)件相對于第一凸輪構(gòu)件可圍繞光軸旋轉(zhuǎn)，并且包含用于改變對焦透鏡單元的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向中的至少一個的速度改變凸輪部分。
文檔編號G02B15/14GK1982936SQ20051002284
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者柏葉圣一 申請人:佳能株式會社