專利名稱：透鏡鏡筒和攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置在攝像裝置(例如數(shù)字靜物相機和數(shù)字視頻錄像放像機)中的透
鏡鏡筒、用于可換鏡頭的透鏡鏡筒和攝像裝置。本發(fā)明特別涉及用于實現(xiàn)使用無芯步進電 機的自動功能和允許手動操作的手動功能的技術(shù)。
背景技術(shù)：
存在這樣的相機，它包括使用致動器來驅(qū)動保持透鏡的透鏡保持框的透鏡鏡筒。 為獲得相機的自動功能(例如自動聚焦功能和自動變焦功能)，將直流電機、超聲波電機或 任意其它適當?shù)碾姍C用作驅(qū)動透鏡保持框的致動器。 雖然直流電機的特點是價格便宜，但通常需要基于齒輪的減速機構(gòu)來提供沿光軸 移動透鏡所必需的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。基于齒輪的減速機構(gòu)在進行自動聚焦功能或自動變焦功能時 產(chǎn)生齒輪噪音，不利地導致透鏡鏡筒品質(zhì)的惡化。此外，當使用直流電機時，有必要使用光 電遮斷器(photo-interrupter)或任意其它適當?shù)奈恢脵z測傳感器來精確地停止透鏡的 運動，這通常是獲得透鏡鏡筒的光學性能所需的。此外，在透鏡鏡筒中并入直流電機和減速 機構(gòu)不但會導致凹凸形狀因此得到不令人滿意的外觀，而且還會增大透鏡鏡筒的尺寸。
另一方面，當使用超聲波電機時，不會發(fā)生由于驅(qū)動噪音(齒輪噪音)導致的品質(zhì) 惡化，因為超聲波電機是以人類聽覺范圍外的驅(qū)動頻率來驅(qū)動的。然而，由于在透鏡鏡筒中 組裝超聲波電機的條件容易變化，所以超聲波電機被驅(qū)動時容易不利地發(fā)生異常噪音。此 外，由于超聲波電機的驅(qū)動控制涉及到考慮非線性驅(qū)動頻率與電壓之間的關(guān)系，所以使用 超聲波電機的透鏡鏡筒具有多種問題，例如設(shè)計、修理和復原所必需的工步數(shù)的增加，導致 成本增加。 為處理以上問題，代替直流電機或超聲波電機，使用了電磁轉(zhuǎn)換型無芯電機。具體 說，在該技術(shù)中，繞相對于固定透鏡鏡筒旋轉(zhuǎn)的可動透鏡鏡筒的外周面固定有圓筒形磁場 磁體，并在與該磁場磁體相對的固定透鏡鏡筒中固定有電樞線圈。磁性感應元件設(shè)置在對 與磁場磁體相對的電樞線圈所生成的轉(zhuǎn)矩有貢獻的導體上(例如見JP-A-59-94709)。
近年來，當談到高性能變焦鏡頭時，消費者更重視的是該鏡頭是否具有手動功能。 具體說，用于可換鏡頭的透鏡鏡筒需要允許攝影者在自動功能(例如自動聚焦功能和自動 變焦功能)和手動功能(例如手動聚焦功能和手動變焦功能)之間進行任意的選擇。
在另一已知技術(shù)中，操作模式在自動聚焦操作與手動聚焦操作之間切換。具體說， 該技術(shù)涉及這樣一種透鏡鏡筒，其包括生成用于自動聚焦操作的驅(qū)動力的振動波電機、傳 遞該振動波電機所生成的驅(qū)動力的齒輪系和在自動聚焦操作與手動聚焦操作之間切換操 作模式的齒輪構(gòu)件(例如見JP-A-2006-259130)。 在JP-A-59-94709所描述的技術(shù)中，由于電磁轉(zhuǎn)換型無芯電機能直接驅(qū)動透鏡保 持框，所以不會發(fā)生因直流電機或超聲波電機引起的噪音、異常聲音或任意其它煩人的聲 音等問題。然而，為精確控制電磁轉(zhuǎn)換型無芯電機停止的位置，有必要使用專用的磁性感應 元件。此外，當無芯電機停止后，有必要在不通電狀態(tài)或弱通電狀態(tài)下保持無芯電機停止的位置以減小電力消耗，但是上述JP-A-59-94709根本沒有公開如何保持停止位置(如何限 制無芯電機的旋轉(zhuǎn))。如果不保持停止位置，則當圖像對焦后，透鏡保持框可能被外力(例 如外部沖擊)偏移，圖像則不利地變得模糊。此外，JP-A-59-94709也沒有描述如何在自動 聚焦操作與手動聚焦操作之間切換操作模式。 另一方面，JP-A-2006-259130中所描述的技術(shù)允許攝影者在自動聚焦操作與手動 聚焦操作之間切換操作模式。然而，由于是使用振動波電機來進行自動聚焦操作，所以并 未解決與驅(qū)動有關(guān)的異常噪音問題和成本問題。此外，由于使用了齒輪系來傳遞驅(qū)動力并 且使用了齒輪構(gòu)件在兩個操作之間切換操作模式，所以也未解決驅(qū)動噪音(齒輪噪音)問 題。此外，JP-A-2006-259130也根本沒有公開如何在不通電狀態(tài)或弱通電狀態(tài)下保持停止 位置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望提供一種價格便宜、噪音小并且能實現(xiàn)自動功能和手動功能的透鏡鏡
筒和攝像裝置。 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供了這樣一種透鏡鏡筒，其包括保持透鏡的透鏡保持 框；容納所述透鏡保持框的鏡筒本體；設(shè)置在所述透鏡保持框與所述鏡筒本體之間并用于 將所述透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿所述透鏡的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換裝置； 設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并在受到手動旋轉(zhuǎn)時繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)；設(shè)置在 所述鏡筒本體的外側(cè)并繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機；設(shè)置在所述手動環(huán)與所述 步進電機之間的輥，所述輥不但隨著所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著所述步進電 機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)；用于在所述輥傳遞所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)時阻止所述步進電機旋轉(zhuǎn)的電機 旋轉(zhuǎn)阻止裝置；隨所述輥的旋轉(zhuǎn)而繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；和將所述中間環(huán)的旋 轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框的傳遞單元。 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了這樣一種透鏡鏡筒，其包括保持透鏡的透鏡保 持框；容納所述透鏡保持框的鏡筒本體；設(shè)置在所述透鏡保持框與所述鏡筒本體之間并用 于將所述透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿所述透鏡的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換裝 置；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并在受到手動旋轉(zhuǎn)時繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)；設(shè) 置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機；設(shè)置在所述手動環(huán)與 所述步進電機之間的輥，所述輥不但隨著所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著所述步 進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)；隨所述輥的旋轉(zhuǎn)而繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；和將所述中 間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框的傳遞單元。
根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，提供了一種攝像裝置，其包括捕捉圖像的透鏡；設(shè)置
在所述透鏡的光軸上的攝像元件；保持所述透鏡的透鏡保持框；容納所述透鏡保持框的鏡 筒本體；設(shè)置在所述透鏡保持框與所述鏡筒本體之間并用于將所述透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動
轉(zhuǎn)換成沿所述透鏡的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換裝置；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并 在受到手動旋轉(zhuǎn)時繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞所述 透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機；設(shè)置在所述手動環(huán)與所述步進電機之間的輥，所述輥不 但隨著所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著所述步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)；用于在所 述輥傳遞所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)時阻止所述步進電機旋轉(zhuǎn)的電機旋轉(zhuǎn)阻止裝置；隨所述輥的旋轉(zhuǎn)而繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；和將所述中間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框
的傳遞單元。(操作) 在本發(fā)明的上述實施例中，設(shè)置了無芯步進電機。輥隨著步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋 轉(zhuǎn)，而中間環(huán)隨輥的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。中間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)由傳遞單元傳遞至透鏡保持框。上 述構(gòu)造能在不使用直流電機或超聲波電機的情況下并且在不使用基于齒輪的傳遞機構(gòu)的 情況下，驅(qū)動透鏡保持框以移動透鏡。 此外，在本發(fā)明的上述實施例中，設(shè)置了手動旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)。輥隨著手動環(huán)的旋轉(zhuǎn) 同步旋轉(zhuǎn)，而中間環(huán)隨輥的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。于是，手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)被傳遞至透鏡保持框。因此， 不但能通過電動操作移動透鏡，而且也能通過手動操作移動透鏡。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，由于使用了無芯步進電機、隨步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)的 輥以及隨輥的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)來驅(qū)動透鏡保持框，所以能獲得價格便宜、噪音低的透 鏡鏡筒和攝像裝置。此外，由于輥不但隨步進電機的電動旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)而且還隨手動環(huán)的 手動旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，所以既能實現(xiàn)電動的自動功能，又能實現(xiàn)手動操作功能。


圖1是作為本發(fā)明一實施例透鏡鏡筒的可換透鏡鏡筒沿光軸所取的截面圖；
圖2是圖1所示可換透鏡鏡筒的分解透視圖； 圖3是圖1所示可換透鏡鏡筒中的步進電機沿光軸所取的截面圖； 圖4A和4B示意性地示出了在作為本發(fā)明一實施例透鏡鏡筒的可換透鏡鏡筒(第
一實施例)中進行的示例性自動聚焦操作； 圖5A和5B示意性地示出了在作為本發(fā)明一實施例透鏡鏡筒的可換透鏡鏡筒(第 一實施例)中進行的示例性手動聚焦操作； 圖6A和6B示意性地示出了在作為本發(fā)明一實施例透鏡鏡筒的可換透鏡鏡筒(第 二實施例)中進行的示例性手動聚焦操作。
具體實施例方式
下面將參考附圖來描述實施本發(fā)明的最佳模式(以下稱為"實施例")。 這里，假定本發(fā)明的以下各實施例中的攝像裝置是數(shù)字單鏡頭反射相機。另外還
假定本發(fā)明的以下各實施例中的透鏡鏡筒用于數(shù)字單鏡頭反射相機的可換鏡頭的可換透
鏡鏡筒10和可換透鏡鏡筒50。將以如下順序來進行描述 1.第一實施例(可換透鏡鏡筒10 :設(shè)置有電機旋轉(zhuǎn)防止裝置的示例) 2.第二實施例(可換透鏡鏡筒50:未設(shè)置電機旋轉(zhuǎn)防止裝置的示例)〈第一實施
例>[可換透鏡鏡筒的截面的示例] 圖1是作為本發(fā)明一實施例透鏡鏡筒的可換透鏡鏡筒10沿光軸所取的截面圖。
圖2是圖1所示可換透鏡鏡筒10的分解透視圖。 如圖1和2所示，第一實施例的可換透鏡鏡筒10包括保持透鏡11 (第一實施例 中的聚焦透鏡)的透鏡保持框12 ;用于手動旋轉(zhuǎn)透鏡保持框12的手動環(huán)20 ;用于電驅(qū)動透
7鏡保持框12的無芯步進電機30 ;和將手動環(huán)所生成的旋轉(zhuǎn)力和步進電機30所生成的驅(qū)動 力傳遞至透鏡保持框12的差動環(huán)13(對應于權(quán)利要求中的中間環(huán))。 透鏡保持框12、手動環(huán)20、步進電機30和差動環(huán)13串聯(lián)地配置成使其中心軸線 與透鏡11的光軸重合。這些部件被并入由固定鏡筒14(其形成權(quán)利要求中的鏡筒本體的 一部分)和設(shè)置在固定鏡筒14前側(cè)的前鏡筒15 (其形成權(quán)利要求中的鏡筒本體的另一部 分)形成的基座中。蓋體16設(shè)置在固定鏡筒14的外側(cè)，并且通過使用設(shè)置在固定鏡筒14 后的固定環(huán)17來固定。此外，固定鏡筒14的后部側(cè)形成為能相對數(shù)字單鏡頭反射相機安 裝或拆卸。因此，當可換透鏡鏡筒10安裝至數(shù)字單鏡頭反射相機時，設(shè)置在透鏡11的光軸 上的攝像元件能捕捉通過透鏡11入射的目標圖像。 透鏡保持框12被容納在圓筒形固定鏡筒14中，并且在透鏡保持框12與固定鏡筒 14之間設(shè)置有用于將透鏡保持框12的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿透鏡11的光軸方向的往復運動的 運動轉(zhuǎn)換裝置。第一實施例中的運動轉(zhuǎn)換裝置包括形成在固定鏡筒14的圓筒面中的螺旋 溝(helicoid)14a和從透鏡保持框12的外周面突出的凸輪銷12a。具體說，當凸輪銷12a 裝配到螺旋溝14a中并與之卡合時，透鏡保持框12被限制在垂直于光軸的平面中。當透鏡 保持框12旋轉(zhuǎn)時，凸輪銷12a在螺旋溝14a中被引導并沿光軸方向移動。因此，透鏡保持 框12的旋轉(zhuǎn)運動被轉(zhuǎn)換成光軸方向上的往復運動，并且透鏡保持框12在旋轉(zhuǎn)的同時沿光 軸方向移動。因此，在可換透鏡鏡筒10中進行了聚焦操作。 上述聚焦操作是通過手動旋轉(zhuǎn)手動環(huán)20或者電動旋轉(zhuǎn)步進電機30來進行的。具 體說，設(shè)置在前鏡筒15外側(cè)的手動環(huán)20繞透鏡11的光軸手動旋轉(zhuǎn)。為了傳遞手動環(huán)20 受到手動操作時所生成的旋轉(zhuǎn)力，在固定鏡筒14的外側(cè)設(shè)置有手動環(huán)聯(lián)接環(huán)21和傳遞環(huán) 22。在手動環(huán)20的外周面設(shè)置有橡膠環(huán)(rubber ring)23(見圖2)，以使手動旋轉(zhuǎn)操作容 易。 另一方面，無芯步進電機30設(shè)置在固定鏡筒14的外側(cè)，并繞透鏡11的光軸 被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。為傳遞步進電機30所生成的驅(qū)動力，設(shè)置了同步環(huán)(synchronization ring)31 (見圖2)。差動環(huán)13設(shè)置在用于手動環(huán)20的傳遞環(huán)22與用于步進電機30的同 步環(huán)31之間。 如圖2所示，差動環(huán)13包括圓筒形的輥13a，每個輥具有垂直于于光軸的旋轉(zhuǎn)軸 線。輥13a的數(shù)量是三個，并且它們設(shè)置成沿差動環(huán)13的圓周等間隔分開。各個輥13a的 圓周面與傳遞環(huán)22的端面抵接。因此，當手動環(huán)20手動旋轉(zhuǎn)時，手動環(huán)聯(lián)接環(huán)21和傳遞 環(huán)22將手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)傳遞至輥13a，于是輥13a與之同步旋轉(zhuǎn)。 各個輥13a的圓周面還和與傳遞環(huán)22相對的同步環(huán)31的端面抵接。因此，當步 進電機30被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，同步環(huán)31將步進電機30的旋轉(zhuǎn)傳遞至輥13a，于是輥13a與之同 步旋轉(zhuǎn)。隨著輥13a的旋轉(zhuǎn)，差動環(huán)13也繞透鏡11的光軸旋轉(zhuǎn)。差動環(huán)13的旋轉(zhuǎn)角度減 小成手動環(huán)20(傳遞環(huán)22)和步進電機30(同步環(huán)31)的旋轉(zhuǎn)角度的一半。
同步鍵13b(對應于權(quán)利要求中的傳遞裝置)從差動環(huán)13突出，該同步鍵13b將 差動環(huán)13的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至透鏡保持框12。同步鍵13b與形成在透鏡保持框12中的鍵槽 12b(見圖1)卡合。 因此，在第一實施例的可換透鏡鏡筒10中，手動環(huán)20的手動旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由差動環(huán)13 的同步鍵13b使透鏡保持框12旋轉(zhuǎn)。由于凸輪銷12a和螺旋溝14a將透鏡保持框12的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿光軸方向的往復運動，所以能進行手動聚焦操作。另一方面，當無芯步進電 機30被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，也能經(jīng)由差動環(huán)13等部件相似地進行自動聚焦操作。
[無芯步進電機的截面的示例] 圖3是圖1所示可換透鏡鏡筒10中的步進電機30沿光軸所取的截面圖。
如圖3所示，設(shè)置在固定鏡筒14外側(cè)的步進電機30具有無芯結(jié)構(gòu)。步進電機30 包括轉(zhuǎn)子32和電機殼體33，所述轉(zhuǎn)子32形成步進電機30的內(nèi)殼并與同步環(huán)31 —體旋轉(zhuǎn)， 所述電機殼體33形成步進電機30的外殼，由于電機殼體33固定于固定鏡筒14，所以不旋 轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)子32的外側(cè)固定有磁體34，并且在電機殼體33中的定子35a內(nèi)繞由合成樹脂 制成的線圈保持件38纏繞有線圈35。此外，在轉(zhuǎn)子32與定子35a之間設(shè)置有滾珠軸承 (ball bearing) 36 (對應于權(quán)利要求中的旋轉(zhuǎn)軸承)。滾珠軸承36在步進電機30中使磁 體34與定子35a之間的距離保持為定值。 現(xiàn)在描述滾珠軸承36的作用。在磁體34與定子35a之間一直有磁性吸引力生成。 當磁體34的中心與線圈35的中心完全一致時，磁性吸引力被抵銷，轉(zhuǎn)子32將不會被吸引 向定子35a。然而，組裝時通常發(fā)生的波動會不利地使磁體34的中心與定子35a的中心之 間發(fā)生微小的偏移。極難控制組裝步驟，使之不發(fā)生任意偏移。如果不采取措施，則轉(zhuǎn)子32 會被吸引向定子35a，并且在旋轉(zhuǎn)半徑方向上生成吸引力，導致步進電機30中的轉(zhuǎn)矩損失 增大。為減小轉(zhuǎn)矩損失，設(shè)置滾珠軸承36，以使磁體34的中心與定子35a的中心一致。注 意，權(quán)利要求中的旋轉(zhuǎn)軸承并不局限于滾珠軸承36，也可以是滾柱軸承(roller bearing) 或任意其它適當?shù)妮S承。 如上所述，通過設(shè)置滾珠軸承36而減小了步進電機30中的轉(zhuǎn)矩損失，并且步進電 機30的驅(qū)動力(轉(zhuǎn)子32的旋轉(zhuǎn)力)經(jīng)由同步環(huán)31被有效地傳遞至差動環(huán)13。注意，不一 定非要采用第一實施例中的構(gòu)造，也可將定子固定在轉(zhuǎn)子32內(nèi)側(cè)，并將磁體固定在定子外 側(cè)。在該情況下，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子對應于步進電機30的外殼，而不旋轉(zhuǎn)的定子對應于步進電機 30的內(nèi)殼。 在轉(zhuǎn)子32的位于差動環(huán)13相反側(cè)的端面上抵接有由氟樹脂(例如聚四氟乙烯) 制成的滑動環(huán)37(對應于權(quán)利要求中的電機旋轉(zhuǎn)防止裝置)。滑動環(huán)37設(shè)置在固定鏡筒 14的外側(cè)，一個端面與轉(zhuǎn)子32的端面面接觸，而另一端面與電機殼體33的端面面接觸。為 了使滑動環(huán)37對轉(zhuǎn)子32施加預定大小的摩擦力，設(shè)置有向轉(zhuǎn)子32擠壓滑動環(huán)37的施壓 彈簧18(第一實施例中的波彈簧(wave spring))。此外，為了調(diào)節(jié)施壓彈簧18的擠壓力， 還設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)環(huán)19。施壓彈簧18并不局限于波彈簧，也可以是盤簧(coiled spring) 或任意其它適當?shù)膹椈伞?因此，施壓彈簧18的擠壓力經(jīng)由電機殼體33的端面作用于滑動環(huán)37。在轉(zhuǎn)子32 與滑動環(huán)37之間生成摩擦力，該摩擦力阻止轉(zhuǎn)子32旋轉(zhuǎn)。作用于轉(zhuǎn)子32的摩擦力的大小 通過壓力調(diào)節(jié)環(huán)19來調(diào)節(jié)。具體說，壓力調(diào)節(jié)環(huán)19的內(nèi)周面制有螺紋，該內(nèi)螺紋面與固定 鏡筒14的螺紋外周面卡合。通過該構(gòu)造，適當調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)環(huán)19的旋入量會改變施壓彈 簧18的彎曲量(擠壓力的大小)，由此調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子32與滑動環(huán)37之間的摩擦力。
滑動環(huán)37阻止轉(zhuǎn)子32旋轉(zhuǎn)，以便除使用步進電機30進行自動聚焦操作外，還能 使用手動環(huán)20(見圖1)進行手動聚焦操作。具體說，當手動環(huán)20手動旋轉(zhuǎn)時，輥13a(見
9圖2)旋轉(zhuǎn)，輥13a的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由與輥13a抵接的同步環(huán)31使轉(zhuǎn)子32旋轉(zhuǎn)。如果手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)使轉(zhuǎn)子32旋轉(zhuǎn)，則攝影者難以進行精細的聚焦調(diào)節(jié)。為處理該問題，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子32與滑動環(huán)37之間的摩擦力，以使由輥13a傳遞的手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)不會致使轉(zhuǎn)子32旋轉(zhuǎn)。因為由氟樹脂制成的滑動環(huán)37的摩擦系數(shù)小，所以能精細地調(diào)節(jié)摩擦力。[OO49][自動聚焦操作的示例] 圖4A和4B示意性地示出了在作為本發(fā)明一實施例透鏡鏡筒的可換透鏡鏡筒IO(第一實施例)中進行的自動聚焦操作的示例。 如圖4A和4B所示，在手動環(huán)20與步進電機30之間設(shè)置有圓筒形的輥13a，每個輥具有垂直于于光軸的旋轉(zhuǎn)軸線。輥13a不但隨著手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著步進電機30的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)。 在手動環(huán)20與步進電機30之間設(shè)置有隨輥13a的旋轉(zhuǎn)而繞光軸旋轉(zhuǎn)的差動環(huán)13。此外，將差動環(huán)13的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至透鏡保持框12(見圖1)的同步鍵13b從差動環(huán)13突出穿過手動環(huán)20。此外，被施壓彈簧18擠壓的滑動環(huán)37與步進電機30的位于差動環(huán)13相反側(cè)的端面面接觸，由此對步進電機30施加預定大小的摩擦力。
當在處于圖4A所示初始狀態(tài)下的可換透鏡鏡筒10中進行自動聚焦操作時，脈沖信號被傳送至用于驅(qū)動步進電機30的驅(qū)動電路。步進電機30按照脈沖信號的數(shù)量繞光軸漸增地(incrementally)旋轉(zhuǎn)預定角度。旋轉(zhuǎn)的步進電機30所生成的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩被傳遞至輥13a，各個輥13a繞垂直于光軸的旋轉(zhuǎn)軸線順時針旋轉(zhuǎn)。 如圖4B所示，隨著輥13a的旋轉(zhuǎn)，差動環(huán)13繞光軸旋轉(zhuǎn)。于是，差動環(huán)13經(jīng)由同步鍵13b使透鏡保持框12(見圖l)旋轉(zhuǎn)。在該過程中，差動環(huán)13的旋轉(zhuǎn)角度(由圖4A和4B所示的相應的向下箭頭表示)減小成步進電機30的旋轉(zhuǎn)角度(由圖4A和4B所示的相應的向下箭頭表示)的一半。因此，步進電機30所生成的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩加倍，并被傳遞至差動環(huán)13。 因此，第一實施例的可換透鏡鏡筒10，即使在使用廉價的小型步進電機30時，也能提供使透鏡保持框12旋轉(zhuǎn)所必需的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。因此，能在可換透鏡鏡筒10中的有限空間內(nèi)設(shè)置無芯步進電機30。此外，由于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩是經(jīng)由輥13a傳遞的，所以不會生成驅(qū)動噪音(齒輪噪音)，并且不同于超聲波電機，步進電機30不會生成與驅(qū)動有關(guān)的異常噪音。此外，通過使用例如微步(microst印)驅(qū)動方法來驅(qū)動步進電機30能改善停止位置精度，并且通過限定出轉(zhuǎn)子32的旋轉(zhuǎn)基準，能消除對位置傳感器的需要。 當步進電機30被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，輥13a旋轉(zhuǎn)，而輥13a的旋轉(zhuǎn)使在步進電機30相反側(cè)與輥13a抵接的手動環(huán)20旋轉(zhuǎn)。然而，手動環(huán)20設(shè)置在前鏡筒15(見圖1)的外側(cè)，在手動環(huán)20與前鏡筒15之間生成適當?shù)哪Σ亮?。該摩擦力不但是手動旋轉(zhuǎn)手動環(huán)20時的適當阻力，還阻止步進電機30的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由輥13a使手動環(huán)20旋轉(zhuǎn)。
[手動聚焦操作的示例] 圖5A和5B示意性地示出了在作為本發(fā)明一實施例透鏡鏡筒的可換透鏡鏡筒IO(第一實施例)中進行的手動聚焦操作的示例。 當在處于圖5A所示初始狀態(tài)下的可換透鏡鏡筒10中進行手動聚焦操作時，由受到手動旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)20所生成的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩被傳遞至輥13a。因此，各個輥13a繞垂直于光軸的旋轉(zhuǎn)軸線逆時針旋轉(zhuǎn)。
如圖5B所示，隨著輥13a的旋轉(zhuǎn)，差動環(huán)13繞光軸旋轉(zhuǎn)。此外，差動環(huán)13于是經(jīng)由同步鍵13b使透鏡保持框12(見圖1)旋轉(zhuǎn)。在該過程中，差動環(huán)13的旋轉(zhuǎn)角度(由圖5A和5B所示的相應的向下箭頭表示)減小成手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)角度(由圖5A和5B所示的相應的向下箭頭表示)的一半。因此，攝影者能通過手動環(huán)20進行精細的聚焦調(diào)節(jié)。
當手動環(huán)20旋轉(zhuǎn)時，輥13a旋轉(zhuǎn)，而輥13a的旋轉(zhuǎn)使在手動環(huán)20相反側(cè)與輥13a抵接的步進電機30旋轉(zhuǎn)。如果手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)使步進電機30旋轉(zhuǎn)，則攝影者難以進行精細的聚焦調(diào)節(jié)。然而，被施壓彈簧18擠壓的滑動環(huán)37與步進電機30面接觸，并對步進電機30施加預定大小的摩擦力。通過施壓彈簧18將摩擦力調(diào)節(jié)成即使在手動環(huán)20旋轉(zhuǎn)時也能阻止步進電機30旋轉(zhuǎn)的大小。 因此，在第一實施例的可換透鏡鏡筒10中，被施壓彈簧18擠壓的滑動環(huán)37不允許手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)使步進電機30經(jīng)由輥13a旋轉(zhuǎn)。因此，除使用步進電機30進行自動聚焦操作外，攝影者還能在沒有任何特別切換單元的情況下，只通過手動旋轉(zhuǎn)手動環(huán)20來進行手動聚焦操作。 被施壓彈簧18擠壓的滑動環(huán)37 —直對步進電機30施加預定大小的摩擦力。因
此，完成自動聚焦操作后，即使在步進電機30未通電或者其電力消耗被減小(至O(W))時，
透鏡保持框12(見圖1)也不會由于重力或沖擊而移動，對焦狀態(tài)得以保持?！吹诙嵤├?gt;[手動聚焦操作的示例] 圖6A和6B示意性地示出了在作為本發(fā)明一實施例透鏡鏡筒的可換透鏡鏡筒50(第二實施例)中進行的手動聚焦操作的示例。 如圖6A和6B所示，第二實施例的可換透鏡鏡筒50包括差動環(huán)13、輥13a、同步鍵13b、手動環(huán)20和步進電機30，這些部件與圖5A和5B所示第一實施例的可換透鏡鏡筒10中的部件相同。輥13a不但隨著手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著步進電機30的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)。差動環(huán)13隨著輥13a的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，并且差動環(huán)13的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)由同步鍵13b傳遞至透鏡保持框12(見圖1)。 然而，圖6A和6B所示第二實施例的可換透鏡鏡筒50與圖5A和5B所示第一實施例的可換透鏡鏡筒10的不同之處在于，沒有設(shè)置與步進電機30面接觸的滑動環(huán)37或擠壓滑動環(huán)37的施壓彈簧18。因此，沒有設(shè)置用于阻止步進電機30旋轉(zhuǎn)的裝置。
當在處于圖6A所示初始狀態(tài)下的如此構(gòu)造的可換透鏡鏡筒50中進行手動聚焦操作時，由受到手動旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)20所生成的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩被傳遞至輥13a。因此，各個輥13a繞垂直于光軸的旋轉(zhuǎn)軸線逆時針旋轉(zhuǎn)。如圖6B所示，隨著輥13a的旋轉(zhuǎn)，差動環(huán)13繞光軸旋轉(zhuǎn)。于是，差動環(huán)13經(jīng)由同步鍵13b使透鏡保持框12(見圖l)旋轉(zhuǎn)。在該過程中，差動環(huán)13的旋轉(zhuǎn)角度(由圖6A和6B所示的相應的向下箭頭表示)減小成手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)角度(由圖6A和6B所示的相應的向下箭頭表示)的一半。 當手動環(huán)20旋轉(zhuǎn)時，輥13a旋轉(zhuǎn)，而輥13a的旋轉(zhuǎn)使在手動環(huán)20相反側(cè)與輥13a抵接的步進電機30旋轉(zhuǎn)。在第二實施例的可換透鏡鏡筒50中，可以想象的是手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)可不利地使步進電機30旋轉(zhuǎn)，因為沒有設(shè)置用于阻止步進電機30旋轉(zhuǎn)的裝置。
然而，在第二實施例的可換透鏡鏡筒50中，步進電機30在不允許手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)造成步進電機30旋轉(zhuǎn)的弱通電狀態(tài)下被驅(qū)動，以阻止步進電機30旋轉(zhuǎn)。或者，當調(diào)節(jié)步進電機30中的內(nèi)部摩擦力以使手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)不會造成步進電機30旋轉(zhuǎn)時，步進電機30即使在未通電時也不會旋轉(zhuǎn)。 因此，在第二實施例的可換透鏡鏡筒50中，同樣，手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)不會經(jīng)由輥13a使步進電機30旋轉(zhuǎn)。因此，攝影者能通過對手動環(huán)20進行手動聚焦操作來進行精細的聚焦調(diào)節(jié)。此外，透鏡保持框12(見圖1)不會由于重力或沖擊而移動，由此對焦狀態(tài)得以保持。另一方面，通過驅(qū)動旋轉(zhuǎn)步進電機30來進行自動聚焦操作。 雖然上面描述了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不局限于此。例如，可做下列變化
(1)在上述實施例中，作為將透鏡保持框12的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿透鏡11的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換裝置，在固定鏡筒14的圓筒面中形成有螺旋溝14a，并且設(shè)置有從透鏡保持框12的外周面突出的凸輪銷12a。運動轉(zhuǎn)換裝置并不限于此。例如，可以通過在固定鏡筒的內(nèi)周面上形成陰螺紋并在透鏡保持框的外周面上形成陽螺紋，來將透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成往復運動。 (2)在上述實施例中，作為在輥13a傳遞手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)時用于阻止步進電機30旋轉(zhuǎn)的電機旋轉(zhuǎn)阻止裝置，設(shè)置了滑動環(huán)37。滑動環(huán)37在差動環(huán)13相反側(cè)與轉(zhuǎn)子32的端面面接觸，通過在轉(zhuǎn)子32與滑動環(huán)37之間所得的摩擦力來阻止步進電機30旋轉(zhuǎn)。電機旋轉(zhuǎn)防止裝置并不局限于此。例如，電機旋轉(zhuǎn)防止裝置可以是鎖定機構(gòu)，該鎖定機構(gòu)例如隨手動環(huán)20的旋轉(zhuǎn)同步移動并與轉(zhuǎn)子卡合來阻止步進電機旋轉(zhuǎn)。 (3)在上述實施例中，自動聚焦功能和手動聚焦功能是通過使用透鏡11作為聚焦透鏡來實現(xiàn)的。替代地，可通過使用變焦透鏡來實現(xiàn)自動變焦功能和手動變焦功能。此外，雖然上面是參考用于數(shù)字單鏡頭反射相機的可換鏡頭的可換透鏡鏡筒來描述的實施例，但是本發(fā)明也可應用于設(shè)置在數(shù)字靜物相機或任意其它相似相機中的固定透鏡鏡筒。
本申請包含2008年11月28日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2008-305301所涉及的主題，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該了解的是，在權(quán)利要求或其等同方案的范圍內(nèi)，可根據(jù)設(shè)計要求和其它因素做出各種修改、組合、子組合和變更。
權(quán)利要求
一種透鏡鏡筒，包括保持透鏡的透鏡保持框；容納所述透鏡保持框的鏡筒本體；設(shè)置在所述透鏡保持框與所述鏡筒本體之間并用于將所述透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿所述透鏡的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換裝置；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并在受到手動旋轉(zhuǎn)時繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機；設(shè)置在所述手動環(huán)與所述步進電機之間的輥，所述輥不但隨著所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著所述步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)；用于在所述輥傳遞所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)時阻止所述步進電機旋轉(zhuǎn)的電機旋轉(zhuǎn)阻止裝置；隨所述輥的旋轉(zhuǎn)而繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；和將所述中間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框的傳遞單元。
2. 如權(quán)利要求1所述的透鏡鏡筒，其中，所述電機旋轉(zhuǎn)阻止裝置是設(shè)置在所述鏡筒本 體的外側(cè)并與所述步進電機的轉(zhuǎn)子進行面接觸的滑動環(huán)。
3. 如權(quán)利要求l所述的透鏡鏡筒，其中，所述電機旋轉(zhuǎn)阻止裝置是設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并與所述步進電機的轉(zhuǎn)子進行 面接觸的滑動環(huán)；并且所述鏡筒本體包括朝所述轉(zhuǎn)子擠壓所述滑動環(huán)的施壓彈簧和允許調(diào)節(jié)所述施壓彈簧 的擠壓力的壓力調(diào)節(jié)環(huán)。
4. 如權(quán)利要求1所述的透鏡鏡筒，其中，所述鏡筒本體能安裝至捕捉通過所述透鏡入 射的目標圖像的攝像裝置，也能從該攝像裝置拆卸下來。
5. 如權(quán)利要求l所述的透鏡鏡筒，其中， 所述步進電機包括位于轉(zhuǎn)子與定子之間的旋轉(zhuǎn)軸承；并且 所述旋轉(zhuǎn)軸承將所述步進電機中的磁體與線圈之間的距離保持為定值。
6. —種透鏡鏡筒，包括 保持透鏡的透鏡保持框； 容納所述透鏡保持框的鏡筒本體；設(shè)置在所述透鏡保持框與所述鏡筒本體之間并用于將所述透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿所述透鏡的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換裝置；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并在受到手動旋轉(zhuǎn)時繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)； 設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機； 設(shè)置在所述手動環(huán)與所述步進電機之間的輥，所述輥不但隨著所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著所述步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)；隨所述輥的旋轉(zhuǎn)而繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；禾口 將所述中間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框的傳遞單元。
7. —種攝像裝置，包括 捕捉圖像的透鏡；設(shè)置在所述透鏡的光軸上的攝像元件；保持所述透鏡的透鏡保持框； 容納所述透鏡保持框的鏡筒本體；設(shè)置在所述透鏡保持框與所述鏡筒本體之間并用于將所述透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿所述透鏡的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換裝置；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并在受到手動旋轉(zhuǎn)時繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)； 設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機； 設(shè)置在所述手動環(huán)與所述步進電機之間的輥，所述輥不但隨著所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著所述步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)；用于在所述輥傳遞所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)時阻止所述步進電機旋轉(zhuǎn)的電機旋轉(zhuǎn)阻止裝置；隨所述輥的旋轉(zhuǎn)而繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；禾口 將所述中間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框的傳遞單元。
8. —種透鏡鏡筒，包括 保持透鏡的透鏡保持框； 容納所述透鏡保持框的鏡筒本體；設(shè)置在所述透鏡保持框與所述鏡筒本體之間并構(gòu)造成將所述透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿所述透鏡的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換單元；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并在受到手動旋轉(zhuǎn)時繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)； 設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機； 設(shè)置在所述手動環(huán)與所述步進電機之間的輥，所述輥不但隨著所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著所述步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)；構(gòu)造成在所述輥傳遞所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)時阻止所述步進電機旋轉(zhuǎn)的電機旋轉(zhuǎn)阻止單元；隨所述輥的旋轉(zhuǎn)而繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；禾口 將所述中間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框的傳遞單元。
9. 一種透鏡鏡筒，包括 保持透鏡的透鏡保持框； 容納所述透鏡保持框的鏡筒本體；設(shè)置在所述透鏡保持框與所述鏡筒本體之間并構(gòu)造成將所述透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿所述透鏡的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換單元；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并在受到手動旋轉(zhuǎn)時繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)； 設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機； 設(shè)置在所述手動環(huán)與所述步進電機之間的輥，所述輥不但隨著所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著所述步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)；隨所述輥的旋轉(zhuǎn)而繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；禾口 將所述中間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框的傳遞單元。
10. —種攝像裝置，包括 捕捉圖像的透鏡；設(shè)置在所述透鏡的光軸上的攝像元件；保持所述透鏡的透鏡保持框； 容納所述透鏡保持框的鏡筒本體；設(shè)置在所述透鏡保持框與所述鏡筒本體之間并構(gòu)造成將所述透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿所述透鏡的光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換單元；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并在受到手動旋轉(zhuǎn)時繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)； 設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機； 設(shè)置在所述手動環(huán)與所述步進電機之間的輥，所述輥不但隨著所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，而且還隨著所述步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)；構(gòu)造成在所述輥傳遞所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)時阻止所述步進電機旋轉(zhuǎn)的電機旋轉(zhuǎn)阻止單元；隨所述輥的旋轉(zhuǎn)而繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；禾口 將所述中間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框的傳遞單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及透鏡鏡筒和攝像裝置。該透鏡鏡筒包括保持透鏡的透鏡保持框；容納所述透鏡保持框的鏡筒本體；用于將透鏡保持框的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成沿透鏡光軸方向的往復運動的運動轉(zhuǎn)換裝置；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞光軸旋轉(zhuǎn)的手動環(huán)；設(shè)置在所述鏡筒本體的外側(cè)并繞光軸旋轉(zhuǎn)的無芯步進電機；設(shè)置在手動環(huán)與步進電機之間并與手動環(huán)和步進電機的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)的輥；用于在所述輥傳遞所述手動環(huán)的旋轉(zhuǎn)時阻止所述步進電機旋轉(zhuǎn)的電機旋轉(zhuǎn)阻止裝置；繞光軸旋轉(zhuǎn)的中間環(huán)；和將所述中間環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至所述透鏡保持框的傳遞單元。
文檔編號G02B7/04GK101750707SQ20091022587
公開日2010年6月23日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者內(nèi)藤勉 申請人:索尼株式會社