專利名稱：成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)和成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)，也涉及成像裝置本身。
背景技術(shù)：
在成像裝置(例如照相機(jī))的手動對焦機(jī)構(gòu)中，一般通過對焦環(huán)(focusing ring) 的手動轉(zhuǎn)動操作，以無級的方式沿對焦鏡頭組的光軸移動對焦鏡頭組，而得到焦點對準(zhǔn)(in focus)的狀態(tài)。但是，日本未審查專利公開No. 2005-62385公開了一種用于非常專業(yè)的用 途的對焦機(jī)構(gòu)，其中對焦鏡頭組沿其光軸方向步進(jìn)的移動。通常在視覺確認(rèn)實際對焦?fàn)顟B(tài)時，通過轉(zhuǎn)動手動對焦環(huán)而執(zhí)行手動對焦；但是，在 不能實時的通過視覺確認(rèn)對焦?fàn)顟B(tài)的條件下，難以識別手動對焦環(huán)應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動的程度。例如， 在最近幾年，許多監(jiān)控相機(jī)(surveillance camera)都使用透明蓋覆蓋相機(jī)的外部。在這 樣的相機(jī)中，相機(jī)鏡頭的焦距是可調(diào)節(jié)的，以及從而被設(shè)置(固定)在一個被調(diào)節(jié)的焦距， 有時由于透明蓋被隨后安裝并且改變光學(xué)條件，因此焦距偏離焦點對準(zhǔn)位置(狀態(tài))。已經(jīng) 證明，在這樣的傳統(tǒng)手動對焦機(jī)構(gòu)上安裝透明蓋之前，調(diào)節(jié)相機(jī)鏡頭的焦距從而偏移一個 焦距偏差需要專業(yè)技術(shù)，是很困難的。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題設(shè)計了本發(fā)明，本發(fā)明提供一種成像裝置及其手動對焦機(jī)構(gòu)，其 中相比傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)，即使在對焦?fàn)顟B(tài)的視覺確認(rèn)受限的情況下，也可以容易的得到焦點對準(zhǔn) 狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)，所述成像裝置 裝備有包括對焦鏡頭組的鏡頭系統(tǒng)，所述手動對焦機(jī)構(gòu)通過對焦操作構(gòu)件(focusing operational member)的手動操作，通過在對焦鏡頭組的光軸方向線性移動對焦鏡頭組改 變像平面的位置，手動對焦機(jī)構(gòu)包括將對焦操作構(gòu)件保持在關(guān)于支撐構(gòu)件的多個單擊停止 位置(click-stop position)之一的單擊停止機(jī)構(gòu)(click-stop mechanism),所述支撐構(gòu) 件支撐所述對焦操作構(gòu)件。在成像裝置的鏡頭系統(tǒng)的景深的范圍內(nèi)，確定對焦操作構(gòu)件的 經(jīng)過單擊停止機(jī)構(gòu)的每一個單擊停止位置所對應(yīng)的光軸方向的像平面位置的移動的量。理想的是，單擊停止機(jī)構(gòu)包括在對焦操作構(gòu)件和支撐構(gòu)件的其中之一上裝備的齒 狀部件，該齒狀部件具有在對焦操作構(gòu)件的操作方向的不同位置上交替排列的多個單擊停 止凹陷和多個單擊停止突起；以及，停止器構(gòu)件，裝備在對焦操作構(gòu)件和支撐構(gòu)件中的另 一個上，停止器構(gòu)件在朝向齒狀部件的接合方向/從齒狀部件分離的分離方向上是可移 動的，其中通過停止器構(gòu)件和齒狀部件的多個單擊停止凹陷的任一個相接合，停止器構(gòu)件 向?qū)共僮鳂?gòu)件施力口移動阻力(applies amovement resistance against the focusing operational member)。理想的是停止器構(gòu)件包括球面的球(spherical ball)。理想的是，單擊停止機(jī)構(gòu)包括在接合方向上向齒狀部件偏置停止器構(gòu)件的偏置
4器，從而停止器構(gòu)件和齒狀部件的多個單擊停止凹陷的任何一個接合。理想的是，對焦操作構(gòu)件和支撐構(gòu)件包括繞鏡頭系統(tǒng)的光軸同軸設(shè)置的一對環(huán) 形構(gòu)件，其中一對環(huán)形構(gòu)件的內(nèi)周緣表面和外周緣表面互相之間彼此面對。偏置器包括 沿一對環(huán)形構(gòu)件的其中之一的周緣表面被支撐的半環(huán)狀葉片彈簧(semi-armular leaf spring) 0理想的是，沿著一個環(huán)形構(gòu)件的周緣表面而裝備半環(huán)狀葉片彈簧，從而半環(huán)狀葉 片彈簧在一個環(huán)形構(gòu)件的圓周方向上占據(jù)190度到220度的角度范圍。理想的是，在對焦操作構(gòu)件繞光軸經(jīng)螺旋面相對于支撐構(gòu)件轉(zhuǎn)動時，所述對焦操 作構(gòu)件在光軸方向移動，所述螺旋面形成在構(gòu)成對焦操作構(gòu)件和支撐構(gòu)件的一對環(huán)形構(gòu)件 的內(nèi)周緣表面和外周緣表面上，其中，對焦鏡頭組和對焦操作構(gòu)件在光軸方向上一起移動。在實施例中，提供成像裝置，包括裝備有拍攝鏡頭系統(tǒng)和對焦機(jī)構(gòu)的拍攝鏡頭筒; 透明蓋，其獨立于拍攝鏡頭筒設(shè)置，并覆蓋至少由拍攝鏡頭系統(tǒng)的視角所確定的區(qū)域。對焦 機(jī)構(gòu)包括裝備有單擊停止機(jī)構(gòu)的對焦操作構(gòu)件，單擊停止機(jī)構(gòu)使對焦操作構(gòu)件能夠被手動 操作，同時提供保持對焦操作構(gòu)件的多個單擊停止位置。在拍攝鏡頭系統(tǒng)的景深范圍內(nèi)確 定對焦操作構(gòu)件的經(jīng)單擊停止機(jī)構(gòu)的每個單擊停止位置所對應(yīng)的在光軸方向上的像平面 位置的移動量。根據(jù)本發(fā)明的成像裝置和手動對焦機(jī)構(gòu)，由于在對焦環(huán)形構(gòu)件的轉(zhuǎn)動過程中經(jīng)過 可以感覺到的有觸感的單擊的數(shù)量能夠分辨對焦鏡頭組的(沿光軸方向的)移動量，即使 在焦點狀態(tài)的視覺確認(rèn)受限的條件下，也能夠容易的分辨用于得到焦點對準(zhǔn)狀態(tài)的手動對 焦環(huán)形構(gòu)件的轉(zhuǎn)動的合適的量，而不需要高級技術(shù)人員執(zhí)行這樣的對焦操作。


下面將參考附圖更詳細(xì)的討論本發(fā)明，其中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的變焦鏡頭筒的前透視圖；圖2是圖1所示的變焦鏡頭筒的上半部分的側(cè)視截面圖；圖3是圍繞圖1所示的變焦鏡頭筒的單擊停止機(jī)構(gòu)的區(qū)域的放大側(cè)視截面圖；圖4是圍繞圖1所示的變焦鏡頭筒的單擊停止機(jī)構(gòu)的區(qū)域的沿垂直于光軸的平面 的截面圖；以及圖5是圖4的截面圖的部分放大圖。
具體實施例方式圖1和圖2顯示了應(yīng)用本發(fā)明的鏡頭筒10的總體結(jié)構(gòu)，其用于CCTV(閉路電視) 系統(tǒng)。鏡頭筒10是裝備有前鏡頭組(對焦鏡頭組)Ll和后鏡頭組L2的變焦鏡頭筒，其構(gòu) 成成像光學(xué)系統(tǒng)(拍攝鏡頭系統(tǒng))的光學(xué)組件。在以下說明中，沿這樣的成像光學(xué)系統(tǒng)的光 軸0的方向被稱為“光軸方向”，其中朝向物體一側(cè)的方向(圖2中的左側(cè))被稱為“前”或 “向前方向”，而成像光學(xué)系統(tǒng)的朝向像平面的方向(圖2中的右側(cè))將被稱為“后”或“向 后方向”。鏡頭筒10裝備有環(huán)狀固定框架(支撐構(gòu)件/環(huán)形(ring)構(gòu)件)11，其中心對準(zhǔn)光 軸0。固定框架11的前部被設(shè)置為大直徑圓柱體部分11a，以及固定框架11的后部被設(shè)置為直徑小于大直徑圓柱體部分Ila的小直徑圓柱體部分lib。大直徑圓柱體部分Ila和小 直徑圓柱體部分lib彼此同軸。在大直徑圓柱體部分Ila和小直徑圓柱體部分lib之間的 邊界形成連接大直徑圓柱體部分Ila和小直徑圓柱體部分lib的中間法蘭(intermediate flange) 11c。中間固定環(huán)12被固定在固定框架11的中間法蘭lie上。后裝飾環(huán)13經(jīng)過 安裝螺絲41固定于中間固定環(huán)12。后裝飾環(huán)13是具有公共中心軸(對應(yīng)于光軸0)的雙層圓柱狀構(gòu)件，其外圓柱體 部分的外周緣表面和安裝固定環(huán)14通過分別形成于其上的陽螺紋和陰螺紋而螺紋接合。 此外，安裝環(huán)15被支撐于后裝飾環(huán)13的內(nèi)圓柱體部分的外周緣表面上，從而可以相對后裝 飾環(huán)13轉(zhuǎn)動。通過調(diào)節(jié)(一個或多個)墊片16、安裝間隔環(huán)17和安裝彈簧18，以及還通 過安裝環(huán)15被夾在后裝飾環(huán)13和安裝固定環(huán)14之間，確定安裝環(huán)15在光軸方向上的位 置?？梢酝ㄟ^形成于在向后方向上突出的(安裝環(huán)15的)圓柱體部分15a的外周緣表面 上的安裝螺紋(陽螺紋)和形成于照相機(jī)體的安裝部分(mount)上的安裝螺紋(陰螺紋) 之間的螺紋接合而將鏡頭筒10安裝在照相機(jī)體(未示出)上。在沒有外力施加于鏡頭筒 10的狀態(tài)下，由于通過安裝彈簧18的偏置力而得到的摩擦力，安裝環(huán)15相對于后裝飾環(huán) 13的角位置可以保持恒定。這樣，可以通過在光軸方向上施加預(yù)定大小的力而使后裝飾環(huán) 13和安裝環(huán)15之間的摩擦連接被瞬間釋放，由此后裝飾環(huán)13和安裝環(huán)15能夠繞光軸0在 此連接-釋放狀態(tài)中相對轉(zhuǎn)動(執(zhí)行角調(diào)節(jié))；由此，可以調(diào)節(jié)鏡頭筒10相對于照相機(jī)體 的安裝角度。在固定框架11的大直徑圓柱體部分Ila上形成線性引導(dǎo)槽lld，以及在固定框 架11的小直徑圓柱體部分lib上形成線性引導(dǎo)槽lie。每個線性引導(dǎo)槽Ild都是形成 于大直徑圓柱體部分Ila的內(nèi)周緣(peripheral)表面上的底槽(bottomed groove)，而 每個線性引導(dǎo)槽lie都是(在徑向方向上)穿過小直徑圓柱體部分lib而形成的通槽 (throughgroove)。前凸輪環(huán)20裝備在大直徑圓柱體部分Ila的內(nèi)部并被其可轉(zhuǎn)動的支撐， 以及后凸輪環(huán)21裝備在小直徑圓柱體部分lib的外部并被其可轉(zhuǎn)動的支撐。前鏡頭組凸 輪通槽20a穿過前凸輪環(huán)20的周緣部分而形成，從而前鏡頭組凸輪通槽20a和線性引導(dǎo)槽 Ild分別相交。后鏡頭組凸輪槽21a被形成在后凸輪環(huán)21的內(nèi)周緣上，從而后鏡頭組凸輪 槽21a和線性引導(dǎo)槽lie分別相交。后凸輪環(huán)21被支撐在(夾在)固定框架11的中間法 蘭Ilc和中間固定環(huán)12之間，從而在光軸方向被保持在固定位置。此外，轉(zhuǎn)動傳遞鍵21b 被裝備在后凸輪環(huán)21的前端，從而由此向前方突出，以及這些轉(zhuǎn)動傳遞鍵21b分別穿過鍵 插入通孔llf，所述鍵插入通孔Ilf被形成為穿過固定框架11的中間法蘭11c，以及每個鍵 插入通孔Ilf都具有以光軸為中心的弧形形狀，以及延伸進(jìn)入大直徑圓柱體部分Ila的內(nèi) 部空間，從而和形成在前凸輪環(huán)20上的轉(zhuǎn)動傳遞槽20b接合。如圖4所示，兩個鍵插入通 孔Ilf裝備在不同的(繞光軸的)圓周位置上，以及分別對應(yīng)于兩個鍵插入通孔Ilf而裝 備兩個轉(zhuǎn)動傳遞槽20b和兩個后鏡頭組凸輪槽21a(在圖2中分別都只顯示了一個)。對焦環(huán)(對焦操作構(gòu)件/環(huán)形構(gòu)件)23經(jīng)對焦螺旋面24被支撐于固定框架11的 大直徑圓柱體部分Ila的外側(cè)，從而根據(jù)對焦螺旋面24相對于大直徑圓柱體部分Ila而轉(zhuǎn) 動。更確切的說，對焦螺旋面24被配置為形成在大直徑圓柱體部分Ila的外周緣表面上的 陽螺旋面以及形成在對焦環(huán)23的內(nèi)周緣表面上的陰螺旋面?？ōh(huán)(retainer ring) 22通過 精細(xì)螺紋26被支撐于對焦環(huán)23的外前端，以及前凸輪環(huán)20的前端部分被支撐在(夾在)卡環(huán)22的內(nèi)周緣上形成的內(nèi)法蘭22a和對焦環(huán)23的前端法蘭23a之間，從而不在光軸方 向上相對移動。換言之，通過卡環(huán)22，前凸輪環(huán)20和對焦環(huán)23在光軸方向被形成整體。反 之，前凸輪環(huán)20的前端部分相對于卡環(huán)22的內(nèi)法蘭22a和對焦環(huán)23的前端法蘭23a可繞 光軸0轉(zhuǎn)動。卡環(huán)22的內(nèi)法蘭22a、前凸輪環(huán)20的前端部分以及對焦環(huán)23的前端法蘭23a 構(gòu)成了相對可轉(zhuǎn)動耦合。經(jīng)過摩擦彈簧25，預(yù)定大小的摩擦力在轉(zhuǎn)動方向上作用于該相對 可轉(zhuǎn)動耦合上。如圖4所示，桿支撐底座23b和螺絲支撐底座23c的每一個都具有在徑向方向上 穿過自身而形成的螺紋孔，所述桿支撐底座23b和螺絲支撐底座23c在直徑上相對的位置， 即在相對于光軸0基本對稱的位置上，裝備在對焦環(huán)23的外周緣上。從對焦環(huán)23往向外 的方向徑向延伸的對焦桿的底板部分(未示出)被螺紋接合到穿過桿支撐底座23b中的螺 紋孔中，從而被其支撐?？刂坡萁z27被螺紋接合到螺絲支撐底座23c的螺紋孔中從而被其 支撐。在控制螺絲27被擰下從而控制螺絲27的頭部緊貼螺絲支撐底座23c的狀態(tài)下，控 制螺絲27的螺紋桿部分在徑向方向向內(nèi)突出進(jìn)入對焦環(huán)23，以及圓周槽(底槽)Ilg(見 圖4)形成在固定框架11的大直徑圓柱體部分Ila的外周緣上，從而(在向內(nèi)的徑向方向 突出的)控制螺絲27的底端進(jìn)入圓周槽llg。如圖4所示，在固定框架11的大直徑圓柱體部分Ila的不同圓周位置上形成 單擊停止環(huán)部件(齒狀部件)llh，一直到圓周槽Ilg占據(jù)的圓周區(qū)域。如圖5的放大 圖所示，單擊停止環(huán)部件Ilh的外周緣上裝備有在圓周方向(操作方向)上交替排列 的多個單擊停止凹陷Ilhl和多個單擊停止突起llh2，從而確定齒狀外表面。容球孔 (ball-receiVingh0le)23d形成在對焦環(huán)23中，從而在徑向方向在面對單擊停止環(huán)部件 Ilh的位置穿過對焦環(huán)23而延伸，以及單擊球(停止器構(gòu)件)35裝備在容球孔23d中。單 擊球35是被支撐在容球孔23d中的球面的球，從而可以在對焦環(huán)23的徑向方向移動。將 單擊球35向?qū)弓h(huán)23的內(nèi)部徑向方向偏置，即，從而通過裝備在單擊球35的外側(cè)的單擊 彈簧(偏置器/半環(huán)狀葉片彈簧)36，接觸單擊停止環(huán)部件llh。單擊彈簧36是在圓周方 向上具有大長度的半環(huán)狀(C形)葉片彈簧。在對焦環(huán)23中，在其外周緣表面上形成彈簧 容納槽23e，用于容納單擊彈簧36。確定單擊彈簧36在對焦環(huán)23的圓周方向的長度，從而 當(dāng)從光軸方向觀測時，單擊彈簧36占據(jù)繞光軸0具有190度到220度范圍的角度CA，如圖 4所示。單擊彈簧36固定于彈簧容納槽23e中的一端，以及壓住單擊球35的單擊彈簧36 的另一端(自由端)在對焦環(huán)23的徑向方向上可彈性變形。這樣，單擊停止環(huán)部件llh、單 擊球35和單擊彈簧36構(gòu)成對焦單擊停止機(jī)構(gòu)，在對焦環(huán)23相對于固定框架11的轉(zhuǎn)動方 向中排列的多個單擊停止位置的其中之一，經(jīng)過所述對焦單擊停止機(jī)構(gòu)間歇性的保持(單 擊停止)對焦環(huán)23。更確切的說，對焦環(huán)23可以保持在任何一個轉(zhuǎn)動位置(單擊停止位 置)，通過單擊彈簧36的偏置力，在所述轉(zhuǎn)動位置單擊球35和單擊停止凹陷1 Ihl的其中之 一接合，以及在單擊球35在單擊停止突起llh2的其中之一上縮回的中間角位置，對焦環(huán)23 不停止。在每個單擊停止位置，通過單擊球35分別和每個單擊停止凹陷Ilhl接合，轉(zhuǎn)動阻 力(運動阻力)被施加于對焦環(huán)23上，并且當(dāng)通過施加超過抵消轉(zhuǎn)動阻力的預(yù)定力的操作 力而在每個單擊停止位置產(chǎn)生有觸感的“單擊”時，對焦環(huán)23可以轉(zhuǎn)動。應(yīng)當(dāng)注意的是，在 光軸方向上，確定可以形成單擊停止環(huán)部件Ilh的范圍，從而即使對焦環(huán)23在光軸方向上 經(jīng)過對焦操作相對于固定框架11移動，單擊停止環(huán)部件Ilh(單擊停止凹陷Ilhl)也可以
7保持和單擊球35接合(在下面討論)。后凸輪環(huán)21經(jīng)鏈銷28連接到變焦環(huán)29，從而與變焦環(huán)29整體轉(zhuǎn)動。變焦環(huán)29 經(jīng)變焦桿(未示出)繞光軸0(手動)轉(zhuǎn)動。支撐前鏡頭組Ll的前鏡頭組支撐框架30裝備有從前鏡頭組支撐框架30的外周 緣徑向向外突出的凸輪從動件突起30a，以及在徑向方向上從各個凸輪從動件突起30a進(jìn) 一步向外突出的線性引導(dǎo)突起30b。凸輪從動件突起30a分別和前凸輪環(huán)20的前鏡頭組凸 輪通槽20a可滑動的接合，以及線性引導(dǎo)突起30b分別和固定框架11的線性引導(dǎo)槽Ild可 滑動的接合。換言之，前鏡頭組支撐框架30在光軸方向經(jīng)線性引導(dǎo)突起30b和線性引導(dǎo)槽 Ild之間的接合而被線性引導(dǎo)，以及當(dāng)前凸輪環(huán)20被轉(zhuǎn)動時，前鏡頭組支撐框架30在光軸 方向經(jīng)凸輪從動件突起30a和前鏡頭組凸輪通槽20a之間的接合而被線性移動。支撐后鏡頭組L2的后鏡頭組支撐框架31裝備有從后鏡頭組支撐框架31的外周 緣徑向向外突出的線性引導(dǎo)突起31a，以及在徑向方向上從線性引導(dǎo)突起31a進(jìn)一步向外 突出的凸輪從動件突起31b。線性引導(dǎo)突起31a分別和固定框架11的線性引導(dǎo)槽lie可滑 動的接合，以及凸輪從動件突起31b分別和后凸輪環(huán)21的后鏡頭組凸輪槽21a可滑動的接 合。換言之，后鏡頭組支撐框架31在光軸方向經(jīng)線性引導(dǎo)突起31a和線性引導(dǎo)槽lie之間 的接合而被線性引導(dǎo)，以及當(dāng)后凸輪環(huán)21被轉(zhuǎn)動時，后鏡頭組支撐框架31在光軸方向經(jīng)凸 輪從動件突起31b和后鏡頭組凸輪槽21a之間的接合而被線性移動。鏡頭筒10從安裝固定環(huán)14到對焦環(huán)23的底端附近的部分都被后蓋33和前蓋34 覆蓋。雖然在圖中沒有顯示，后蓋33裝備有通縫(通槽)，上述變焦桿通過該通縫向外延伸 而突出。后蓋33的通縫具有允許變焦桿在其圓周移動范圍中移動的圓周長度(通過變焦 環(huán)29的轉(zhuǎn)動操作范圍確定)。此外，如圖2所示，裝備有前蓋34的環(huán)形環(huán)繞構(gòu)件34a，從而 環(huán)繞對焦環(huán)23的彈簧容納槽23e的外周緣。下面將討論具有上述結(jié)構(gòu)的鏡頭筒10的手動操作。通過經(jīng)上述變焦桿在圓周方 向上手動轉(zhuǎn)動變焦環(huán)29而執(zhí)行變焦操作。在變焦環(huán)29繞光軸0轉(zhuǎn)動的情況下，變焦環(huán)29 的轉(zhuǎn)動動作經(jīng)鏈銷28被傳送到后凸輪環(huán)21。在后凸輪環(huán)21繞光軸0轉(zhuǎn)動的情況下，由于 凸輪從動件突起31b通過后鏡頭組凸輪槽21a被引導(dǎo)，在光軸方向經(jīng)線性引導(dǎo)槽lie和線 性引導(dǎo)突起31a的線性引導(dǎo)的后鏡頭組支撐框架31根據(jù)預(yù)定(變焦)路徑在光軸中移動。 此外，后凸輪環(huán)21的轉(zhuǎn)動經(jīng)轉(zhuǎn)動傳遞鍵21b和轉(zhuǎn)動傳遞槽20b之間的接合被傳送給前凸輪 環(huán)20，而轉(zhuǎn)動傳遞鍵21b和轉(zhuǎn)動傳遞槽20b之間的接合還引起前凸輪環(huán)20繞光軸0轉(zhuǎn)動。 接下來，在光軸方向上經(jīng)線性引導(dǎo)槽Ild線性引導(dǎo)的前鏡頭組支撐框架30以及線性引導(dǎo)突 起30b經(jīng)過被前鏡頭組凸輪通槽20a引導(dǎo)的凸輪從動件突起30a，分別在光軸方向上根據(jù) 預(yù)定變焦路徑而移動。在變焦操作過程中，前凸輪環(huán)20的前端部分相對卡環(huán)22的內(nèi)法蘭 22a(在光軸方向上面對前凸輪環(huán)20的前端)和對焦環(huán)23的前端法蘭23a兩者轉(zhuǎn)動，而卡 環(huán)22和對焦環(huán)23不轉(zhuǎn)動。這樣，在光軸方向上并不經(jīng)對焦螺旋面24而執(zhí)行對焦環(huán)23的 移動，從而前凸輪環(huán)20在固定位置繞光軸轉(zhuǎn)動，而在光軸方向上不改變其位置(不移動)。 換言之，在變焦操作過程中，前凸輪環(huán)20和后凸輪環(huán)21彼此之間繞光軸整體轉(zhuǎn)動，而在光 軸方向不相對移動，從而在效果上實現(xiàn)單凸輪環(huán)構(gòu)件的功能。通過經(jīng)上述對焦桿(未示出)手動轉(zhuǎn)動對焦環(huán)23而執(zhí)行對焦操作。在對焦環(huán)23 繞光軸0轉(zhuǎn)動的情況下，對焦環(huán)23在光軸方向上經(jīng)由對焦環(huán)23和對焦螺旋面24之間的螺紋接合(即經(jīng)由大直徑圓柱體部分Ila的外周緣上的陽螺旋面和對焦環(huán)23的內(nèi)周緣上的 陰螺旋面)而相對固定框架11移動。經(jīng)精細(xì)螺紋26連接到對焦環(huán)23的卡環(huán)22也和對焦 環(huán)23整體轉(zhuǎn)動，同時在光軸方向上移動。這樣，前凸輪環(huán)20的前端部分被支撐在(夾在) 對焦環(huán)23的前端法蘭23a和卡環(huán)22的內(nèi)法蘭22a之間，前凸輪環(huán)20在光軸方向上和對焦 環(huán)23以及卡環(huán)22 —起移動，以及在前凸輪環(huán)20中被支撐的前鏡頭組支撐框架30在光軸 方向上和前凸輪環(huán)20 —起移動，從而前鏡頭組Ll在光軸方向上移動并由此改變像平面的 位置。在對焦操作過程中，卡環(huán)22的內(nèi)法蘭22a和對焦環(huán)23的前端法蘭23a相對前凸輪 環(huán)20的前端部分整體轉(zhuǎn)動，以及前凸輪環(huán)20不轉(zhuǎn)動。這樣，接合在前鏡頭組凸輪通槽20a 中的凸輪從動件突起30a不移動，從而前凸輪環(huán)20和前鏡頭組支撐框架30在效果上是整 體的狀態(tài)。即，在對焦操作過程中，前凸輪環(huán)20和前鏡頭組支撐框架30在光軸方向上整體 移動，而在光軸方向上不相對轉(zhuǎn)動或相對移動，(不改變它們相互的相對位置)，由此在效 果上具有單一的前進(jìn)/縮回構(gòu)件的功能。換言之，執(zhí)行變焦操作的前凸輪環(huán)20也作為用于 執(zhí)行對焦操作的前進(jìn)/縮回構(gòu)件。經(jīng)螺絲支撐底座23c穿過對焦環(huán)23徑向向內(nèi)突出的控 制螺絲27的桿根據(jù)對焦操作過程中的對焦環(huán)23的轉(zhuǎn)動在固定框架11的圓周槽Ilg中移 動。圓周槽Ilg形成為在光軸方向上具有寬的寬度的長圓周槽，由于控制螺絲27在光軸方 向移動時與對焦環(huán)23 —起轉(zhuǎn)動，從而防止控制螺絲27干涉圓周槽llg。此外，通過緊靠在 圓周槽Ilg的圓周端的控制螺絲27確定對焦環(huán)23相對于固定框架11的最大轉(zhuǎn)動角。
在對焦操作過程中，對焦環(huán)23的轉(zhuǎn)動操作以步進(jìn)的方式被間歇的執(zhí)行，其中經(jīng)單 擊球35和裝備在對焦環(huán)23和固定框架11之間的單擊停止機(jī)構(gòu)的單擊停止凹陷Ilhl之間 的接合保持(單擊停止)對焦環(huán)23。換言之，作為對焦環(huán)23的轉(zhuǎn)動操作的結(jié)果，前鏡頭組 Ll在光軸方向上的移動并不以無級方式根據(jù)對焦螺旋面24的路徑而執(zhí)行；相反，前鏡頭組 Ll在光軸方向上的移動根據(jù)單擊停止機(jī)構(gòu)的單擊停止位置以步進(jìn)的方式受控，同時跟隨對 焦螺旋面24的路徑。通過對焦環(huán)23的轉(zhuǎn)動角度和每次有觸感的單擊對應(yīng)的對焦螺旋面24 的傾斜角度(引導(dǎo)角度)確定(當(dāng)單擊球35從接合一個單擊停止凹陷Ilhl切換到接合鄰 近的單擊停止凹陷Ilhl)單擊停止機(jī)構(gòu)的每一次有觸感的單擊(單擊停止位置)對應(yīng)的前 鏡頭組Ll在光軸方向上的移動量。當(dāng)對焦環(huán)23被一次有觸感的單擊轉(zhuǎn)動時，由于前鏡頭 組Ll的移動導(dǎo)致的像平面位置的移動量被確定在(由前鏡頭組Ll和后鏡頭組L2構(gòu)成的) 鏡頭系統(tǒng)的景深的范圍中。如本領(lǐng)域已知的，景深e是焦平面(像平面)放置(位置)的 公差，該公差確定像焦點對準(zhǔn)的成像范圍?？梢詮溺R頭的參數(shù)得到景深e ；即使用F數(shù)F和 所需分辨率(resolving power) c得到e = 2Fc。此外，通過設(shè)置每一次有觸感的單擊對應(yīng) 的前鏡頭組Ll的移動量M在廣角極限和遠(yuǎn)攝極限都滿足條件e > sM，可以將每次有觸感的 單擊對應(yīng)的像平面的移動量設(shè)置在廣角焦距極限和遠(yuǎn)攝焦距極限都在景深的范圍(距離) 內(nèi)，其中s表示前鏡頭組Ll的焦點靈敏度(focus sensitivity)。每次有觸感的單擊對應(yīng) 的像平面的移動量都設(shè)置在景深中意味著，在使用單擊停止機(jī)構(gòu)的步進(jìn)對焦操作過程中總 能得到焦點對準(zhǔn)狀態(tài)的單擊停止位置。換言之，本發(fā)明的手動對焦機(jī)構(gòu)在以步進(jìn)方式運行 中確保必需的對焦精度。例如，在說明性的實施例的鏡頭筒10的光學(xué)系統(tǒng)(前鏡頭組Ll 和后鏡頭組L2)中，如果景深e在廣角極限和遠(yuǎn)攝極限分別是50微米和100微米，前鏡頭 組Ll在廣角極限和遠(yuǎn)攝極限的焦點靈敏度s分別是0. 3和1. 0，滿足上述條件的前鏡頭組 Ll的移動的單位量M是在廣角極限M彡50 μ m/0. 3 = 0. 17mm，在遠(yuǎn)攝極限M彡lOOym/l. 0
9=0. 1mm。這樣，在這種情況下，每次有觸感的單擊對應(yīng)的前鏡頭組Ll在光軸方向的移動量 應(yīng)當(dāng)被設(shè)置為不超過在遠(yuǎn)攝極限的移動量M的值。這樣，在本發(fā)明的手動對焦機(jī)構(gòu)中，通過利用單擊停止位置以步進(jìn)方式執(zhí)行對焦 環(huán)23的手動轉(zhuǎn)動操作，由于存在確定的標(biāo)記，即以大量有觸覺的單擊(單擊停止位置)的 形式，提高了對焦操作的操作性。圖2顯示了本發(fā)明的手動對焦機(jī)構(gòu)的理想應(yīng)用的示例，圖 示了被蓋構(gòu)件40所覆蓋的類型的監(jiān)控相機(jī)系統(tǒng)。蓋構(gòu)件40具有覆蓋鏡頭筒(拍攝鏡頭 筒)10的拍攝光學(xué)系統(tǒng)的前端的透明部分41，其中覆蓋面積大于(S卩，足夠大從而不妨礙入 射到鏡頭筒10的拍攝光學(xué)系統(tǒng)的物體發(fā)出的光線)通過拍攝光學(xué)系統(tǒng)的視角范圍(通過 圖2中的FA表示，其中實際的視角范圍包括圖2中省略的鏡頭筒10 (拍攝光學(xué)系統(tǒng))的截 面圖的下半部分，即FAX2)確定的面積。在執(zhí)行對焦操作的情況下，在光軸方向的用于消 除由于透明部分41裝備在拍攝光學(xué)系統(tǒng)前所造成的焦點對準(zhǔn)位置的偏差的前鏡頭組Ll的 調(diào)節(jié)(移動)量，被轉(zhuǎn)換為對焦環(huán)23的操作單擊停止的數(shù)量。此后，在蓋構(gòu)件40被安裝到 鏡頭筒10上之前執(zhí)行正常的手動對焦操作，隨后在安裝了蓋構(gòu)件40之后，可以通過將對焦 環(huán)23轉(zhuǎn)動被轉(zhuǎn)換的單擊停止數(shù)量，而容易的得到校正(調(diào)節(jié))焦點對準(zhǔn)狀態(tài)(焦點位置)。 在以無級方式手動轉(zhuǎn)動對焦環(huán)的一類手動對焦機(jī)構(gòu)中，難以將對焦環(huán)調(diào)整適當(dāng)?shù)牧?在蓋 構(gòu)件40還沒有被安裝的狀態(tài)中)從而消除在蓋構(gòu)件40安裝之后發(fā)生的焦點偏差，從而這 樣的調(diào)焦操作極大的依賴于操作者的直覺和經(jīng)驗。然而，根據(jù)本發(fā)明的手動對焦機(jī)構(gòu)，由于 對焦環(huán)23的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)的量可以清楚和精確的以單擊停止數(shù)量的形式被確定，即使無經(jīng)驗 的操作者也可以(經(jīng)對焦環(huán)23)執(zhí)行前鏡頭組Ll的移動調(diào)節(jié)，從而在操作者不能視覺確認(rèn) 實際焦點狀態(tài)的情況下可以容易和可靠的得到焦點對準(zhǔn)狀態(tài)。此外，根據(jù)本發(fā)明的手動對焦機(jī)構(gòu)不限于照相機(jī)系統(tǒng)的光學(xué)條件根據(jù)例如上述之 后安裝的蓋構(gòu)件改變的照相機(jī)系統(tǒng)的類型，該手動對焦機(jī)構(gòu)可以有效的應(yīng)用于當(dāng)顯示物體 像時發(fā)生時間延遲的照相機(jī)系統(tǒng)。在由于物體像顯示延遲造成的對焦操作(即對焦環(huán)的手 動轉(zhuǎn)動操作)并不是線性對應(yīng)于觀測到的圖像的焦點狀態(tài)的情況下，難以分辨以無級方式 執(zhí)行對焦操作的手動對焦機(jī)構(gòu)中對焦環(huán)所需的(轉(zhuǎn)動)調(diào)節(jié)量；但是，如果對焦環(huán)的轉(zhuǎn)動位 置被設(shè)置為步進(jìn)方式，可以容易的確定對焦環(huán)所需的調(diào)節(jié)量。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然手動對焦機(jī)構(gòu)的上述實施例應(yīng)用于CCTV系統(tǒng)中的變焦鏡 頭，但是本發(fā)明還可以用于其它類型的變焦鏡頭，以及可以應(yīng)用于CCTV系統(tǒng)以外的成像 裝置。此外，本發(fā)明可以應(yīng)用于變焦鏡頭系統(tǒng)或者焦距可變的鏡頭系統(tǒng)(varifocal lens system)。此外，在說明的實施例中，構(gòu)成對焦操作構(gòu)件的對焦環(huán)23是繞固定框架11的外周 緣表面轉(zhuǎn)動的手動可轉(zhuǎn)動環(huán)；但是，本發(fā)明并不限于這樣的手動可轉(zhuǎn)動環(huán)，本發(fā)明可以被應(yīng) 用于在光軸方向上線性移動(滑動)的對焦操作構(gòu)件。換言之，本發(fā)明的對焦操作構(gòu)件僅 需要在預(yù)定方向上可移動，同時提供相對于至少支撐構(gòu)件的多個單擊停止位置。此外，在描述的實施例中，鏡頭筒10的結(jié)構(gòu)是用于變焦的驅(qū)動構(gòu)件被分成前凸輪 環(huán)20和后凸輪環(huán)21，從而在對焦操作過程中，前凸輪環(huán)20和對焦環(huán)23在光軸方向上和前 鏡頭組支撐框架30 —起移動；但是，有可能將本發(fā)明應(yīng)用于具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的手動對焦機(jī)構(gòu) 中，其中僅對應(yīng)于前鏡頭組支撐框架30的構(gòu)件根據(jù)對焦環(huán)23的轉(zhuǎn)動操作而在光軸方向上 移動，而對焦環(huán)23和前凸輪環(huán)20不在光軸方向上移動。特別是，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，整體的形成前凸輪環(huán)20和后凸輪環(huán)21，以及可以提供對應(yīng)于對焦環(huán)23和前鏡頭組支撐框架30之間 的對焦螺旋面24的前進(jìn)/縮回驅(qū)動裝置。此外，在說明的實施例中，對焦螺旋面24用作前進(jìn)/縮回驅(qū)動裝置，以及在支撐強(qiáng) 度和操作精度方面是有利的；但是，有可能在對焦鏡頭組(前鏡頭組Li)的前進(jìn)/縮回驅(qū)動 裝置中采用螺旋面以外的可選結(jié)構(gòu)，只要可選結(jié)構(gòu)經(jīng)手動轉(zhuǎn)動操作在光軸方向上施加前進(jìn) /縮回驅(qū)動力。此外，單擊停止機(jī)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)并非限于本發(fā)明的所述的實施例。例如，在說明的 實施例中，構(gòu)成停止器構(gòu)件的單擊球35裝備在對焦環(huán)23中，以及支撐單擊球35的單擊停 止環(huán)部件Ilh(具有齒狀表面)形成在固定框架11的大直徑圓柱體部分Ila中；但是，相反 的配置也是可能的，其中停止器構(gòu)件(單擊球35)裝備在大直徑圓柱體部分Ila中，以及在 對焦環(huán)23上提供齒狀表面。如果停止器構(gòu)件(單擊球35)配置在(對焦環(huán)23的)外側(cè)， 鏡頭筒10的組裝效率可以得到提升，如實施例中所說明。但是，在停止器構(gòu)件(單擊球35) 裝備在(固定框架11的)內(nèi)側(cè)的情況下，可以減小手動對焦機(jī)構(gòu)的尺寸(小型化)。此外，從單擊停止機(jī)構(gòu)的操作平順和結(jié)構(gòu)簡化的觀點出發(fā)，理想的結(jié)構(gòu)是采用齒 狀的單擊停止環(huán)部件1 Ih (單擊停止凹陷Ilhl和單擊停止突起llh2)接合/分離的單擊球 35(球面的球)，如說明性的實施例中解釋的；但是，可以可選的采用具有接合部分的不同 結(jié)構(gòu)的單擊停止機(jī)構(gòu)。例如，不使用例如單擊球35的球面的球，而有可能使用圓柱體或錐 形/圓錐形的停止器構(gòu)件。另外，在單擊停止機(jī)構(gòu)的說明性的實施例中，使用半環(huán)狀(C形)葉片彈簧的單擊 彈簧36作為偏置器；但是偏置器不限于這樣的結(jié)構(gòu)。例如，可以封閉容球孔23d的外周緣， 以及在容球孔23d的外周緣側(cè)和單擊球35之間插入壓縮彈簧。此外，取代球面形的單擊球 35，還可以使用帽形(cap-shape)停止器構(gòu)件，所述帽形停止器構(gòu)件具有在其中容納壓縮 彈簧的凹陷。在本發(fā)明的單擊停止機(jī)構(gòu)的可選實施例中，可以整體形成對應(yīng)于單擊球35的停 止器構(gòu)件和對應(yīng)于單擊彈簧36的偏置器本身。可以對在此描述的本發(fā)明的特定實施例做出明顯的改變，這樣的改變被本發(fā)明要 求保護(hù)的精神和范圍所涵蓋。在此指出這里包含的所有內(nèi)容都是說明性的，都不是為了限 制本發(fā)明的范圍。
1權(quán)利要求
一種成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)，所述成像裝置裝備有包括對焦鏡頭組的鏡頭系統(tǒng)，所述手動對焦機(jī)構(gòu)經(jīng)過對焦操作構(gòu)件的手動操作，通過在所述對焦鏡頭組的光軸方向線性移動所述對焦鏡頭組改變像平面位置，所述手動對焦機(jī)構(gòu)包括單擊停止機(jī)構(gòu)，將所述對焦操作構(gòu)件保持在關(guān)于支撐構(gòu)件的多個單擊停止位置之一，所述支撐構(gòu)件支撐所述對焦操作構(gòu)件，其中，在所述成像裝置的所述鏡頭系統(tǒng)的景深的范圍內(nèi)，確定對焦操作構(gòu)件的經(jīng)過所述單擊停止機(jī)構(gòu)的每一個單擊停止位置所對應(yīng)的光軸方向的所述像平面位置的移動的量。
2.如權(quán)利要求1所述的成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)，其中，所述單擊停止機(jī)構(gòu)包括齒狀部件，裝備在對焦操作構(gòu)件和支撐構(gòu)件的其中之一上，所述齒狀部件具有在所述 對焦操作構(gòu)件的操作方向的不同位置上交替排列的多個單擊停止凹陷和多個單擊停止突 起；以及停止器構(gòu)件，裝備在對焦操作構(gòu)件和支撐構(gòu)件中的另一個上，所述停止器構(gòu)件能夠在 朝向所述齒狀部件的接合方向/從齒狀部件分離的分離方向上移動，其中通過所述停止器 構(gòu)件和所述齒狀部件的所述多個單擊停止凹陷的任一個相接合，所述停止器構(gòu)件向?qū)共?作構(gòu)件施加移動阻力。
3.如權(quán)利要求2所述的成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)，其中所述停止器構(gòu)件包括球面的球。
4.如權(quán)利要求2所述的成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)，其中所述單擊停止機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括 在接合方向上向所述齒狀部件偏置所述停止器構(gòu)件的偏置器，從而所述停止器構(gòu)件和所述 齒狀部件的所述多個單擊停止凹陷的任一個相接合。
5.如權(quán)利要求4所述的成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)，其中所述對焦操作構(gòu)件和所述支撐 構(gòu)件包括繞所述鏡頭系統(tǒng)的光軸同軸設(shè)置的一對環(huán)形構(gòu)件，其中所述一對環(huán)形構(gòu)件的內(nèi)周 緣表面和外周緣表面互相之間彼此面對，以及其中所述偏置器包括沿所述一對環(huán)形構(gòu)件之一的周緣表面被支撐的半環(huán)狀葉片彈簧。
6.如權(quán)利要求5所述的成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)，其中沿著一個所述環(huán)形構(gòu)件的所述 周緣表面而裝備所述半環(huán)狀葉片彈簧，從而所述半環(huán)狀葉片彈簧在一個所述環(huán)形構(gòu)件的圓 周方向上占據(jù)190度到220度的角度范圍。
7.如權(quán)利要求5所述的成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)，其中在所述對焦操作構(gòu)件繞光軸經(jīng) 螺旋面相對于所述支撐構(gòu)件轉(zhuǎn)動時，所述對焦操作構(gòu)件在光軸方向移動，所述螺旋面形成 在構(gòu)成所述對焦操作構(gòu)件和所述支撐構(gòu)件的所述一對環(huán)形構(gòu)件的所述內(nèi)周緣表面和外周 緣表面上，其中所述對焦鏡頭組和所述對焦操作構(gòu)件在光軸方向上一起移動。
8.一種成像裝置，包括拍攝鏡頭筒，裝備有拍攝鏡頭系統(tǒng)和對焦機(jī)構(gòu)；以及透明蓋，獨立于所述拍攝鏡頭筒設(shè)置，以及至少覆蓋由所述拍攝鏡頭系統(tǒng)的視角所確 定的區(qū)域，其中，所述對焦機(jī)構(gòu)包括裝備有單擊停止機(jī)構(gòu)的對焦操作構(gòu)件，所述單擊停止機(jī)構(gòu)使 所述對焦操作構(gòu)件能夠被手動操作，同時提供保持所述對焦操作構(gòu)件的多個單擊停止位 置，以及其中，在所述拍攝鏡頭系統(tǒng)的景深范圍內(nèi)確定所述對焦操作構(gòu)件的經(jīng)所述單擊停止機(jī)構(gòu)的每個所述單擊停止位置所對應(yīng)的在光軸方向上的像平面位置的移動量。
全文摘要
本發(fā)明公開一種成像裝置的手動對焦機(jī)構(gòu)和成像裝置，所述成像裝置裝備有包括對焦鏡頭組的鏡頭系統(tǒng)，手動對焦機(jī)構(gòu)經(jīng)過對焦操作構(gòu)件的手動操作，通過在對焦鏡頭組的光軸方向線性移動對焦鏡頭組改變像平面的位置，所述對焦操作構(gòu)件包括單擊停止機(jī)構(gòu)，單擊停止機(jī)構(gòu)將對焦操作構(gòu)件保持在關(guān)于支撐構(gòu)件的多個單擊停止位置之一。在成像裝置的鏡頭系統(tǒng)的景深的范圍內(nèi)，確定對焦操作構(gòu)件的經(jīng)過單擊停止機(jī)構(gòu)的每一個單擊停止位置所對應(yīng)的光軸方向的像平面位置的移動量。本發(fā)明還公開了具有這樣的手動對焦機(jī)構(gòu)的成像裝置。
文檔編號G03B13/32GK101943837SQ20101022138
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者高橋一德 申請人:Hoya株式會社