專利名稱：透鏡鏡筒和圖像拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡鏡筒和圖像拾取裝置。
背景技術(shù)：
安裝于圖像拾取裝置(比如單透鏡反射照相機)上的透鏡鏡筒包括構(gòu)造成在光軸方向上移動保持透鏡的透鏡保持框架的機構(gòu)。例如，日本專利申請公開 No. (JP) 2009-251265經(jīng)由滾珠將第一保持件布置在構(gòu)造成在光軸方向上移動透鏡保持框架的凸輪筒體的一端處，將力單元、環(huán)、滾珠、以及第二保持件布置在凸輪筒體的另一端處。 凸輪筒體、力單元和環(huán)可相對于第一保持件旋轉(zhuǎn)。然而，根據(jù)JP 2009-25U65，力單元和中繼由力單元施加的力的環(huán)與凸輪筒體一起旋轉(zhuǎn)，當在光軸方向上驅(qū)動透鏡保持框架時，施加大的驅(qū)動負載(慣性力矩)。結(jié)果，在驅(qū)動力恒定時，加速或減速都需要很長時間并且需要長的驅(qū)動時間。替代地，在驅(qū)動時間恒定時，需要更大的能耗。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明提供了一種透鏡鏡筒和圖像拾取裝置，其能在較小的負載下驅(qū)動透鏡根據(jù)本發(fā)明的透鏡鏡筒包括第一筒體；第二筒體，其構(gòu)造為相對于第一筒體繞著光軸旋轉(zhuǎn)并且通過旋轉(zhuǎn)在光軸方向上移動透鏡保持框架，透鏡保持框架構(gòu)造為保持透鏡；布置于第二筒體外部的力單元；布置于第二筒體外面且構(gòu)造為接觸力單元的力中繼元件；第一輥，其固定至力中繼元件并且構(gòu)造為接觸第二筒體的第一表面，并將力傳遞至第二筒體的第一表面，所述力由力單元施加并且由力中繼元件中繼；以及第二輥，其固定至第一筒體，并且構(gòu)造為接觸第二筒體內(nèi)部的第二表面，并限制第二筒體在光軸方向由于所述力引起的運動。本發(fā)明的其他特點從以下參照附圖對示例性實施例的描述中將變得明顯。


圖IA至IC是每個都示出根據(jù)本實施例的透鏡鏡筒的主要結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是根據(jù)第一實施例的圖像拾取裝置的剖視圖。圖3是根據(jù)第一實施例的圖2中示出的透鏡鏡筒的局部透視圖。圖4是根據(jù)第一實施例的圖2中示出的透鏡鏡筒的局部剖視圖。圖5是根據(jù)第二實施例的圖3中示出的透鏡鏡筒的變型的局部透視圖。圖6是根據(jù)第二實施例的圖4中示出的透鏡鏡筒的變型的局部透視圖。圖7是根據(jù)第三實施例的圖4中示出的透鏡鏡筒的另一變型的局部透視圖。
具體實施方式
圖IA至IC是根據(jù)本實施例的透鏡鏡筒的不同的主要結(jié)構(gòu)的框圖。圖IA中示出的透鏡鏡筒包括第一筒體202A、第二筒體204A、第一輥206A、第二輥 208、力單元210以及力中繼元件212A。第二筒體204A (比如凸輪筒體)、第二輥208、第一輥206A、力單元210以及力中繼元件212A設(shè)置于第一筒體202A(比如導(dǎo)向筒體)中。第二筒體204A與構(gòu)造成保持透鏡的透鏡保持框架(未示出)相接合，并且在固定的位置處如箭頭所示相對于第一筒體202A旋轉(zhuǎn)，并且能通過旋轉(zhuǎn)在光軸方向上移動透鏡保持框架。第二輥208設(shè)置于第二筒體204A內(nèi)，并且第一輥206A、力單元210以及力中繼元件212A布置于第二筒體204A外面。常規(guī)地，旋轉(zhuǎn)體包括第二筒體、力單元和力中繼元件， 并且在透鏡被驅(qū)動時引起較大的負載(慣性力矩)。另一方面，在透鏡保持框架(第二筒體 204A)被驅(qū)動時本實施例的透鏡鏡筒通過將力單元和力中繼元件布置于旋轉(zhuǎn)體外面降低負載。第一輥206A和第二輥208接觸第二筒體204A。第二筒體204A的被第一輥206A 接觸的表面20 是第二筒體204A的外表面，并且第二筒體204A的被第二輥208接觸的表面20 是第二筒體204A的內(nèi)表面。外表面20 和內(nèi)表面20 是第二筒體204A的同一部分的前、后表面。前、后表面可垂直于光軸方向，或前、后表面中的一個可以是圓錐表面。在其形成為圓錐表面時，下面的偏壓作用不僅能擴展至光軸方向，而且還能擴展至第二筒體的直徑方向。第一輥206A 施加于外表面20 上的滾動負載和第二輥208施加于內(nèi)表面20 上的滾動負載取決于滾動摩擦并且因而很小。 第一輥206A和第二輥208包括例如滾珠軸承或滾珠座圈，其旋轉(zhuǎn)軸線垂直于透鏡鏡筒的光軸。第一輥206A固定到力中繼元件212A上，并且第二輥208固定到第一筒體202A上。 力單元210的一端接觸第一筒體202A的側(cè)壁203，并且其另一端接觸構(gòu)造成中繼由力單元 210施加的力的力中繼元件212A。由力單元210施加的力經(jīng)由第一輥206A傳遞至第二筒體204A。第二輥208限制第二筒體204A由于這個力而在光軸方向上的運動。與現(xiàn)有技術(shù)不同，本實施例無需構(gòu)造成保持第一輥的保持件，并且能減小透鏡鏡筒的尺寸。圖IB中示出的透鏡鏡筒包括第一筒體202B、第二筒體204B、第一輥206B、第二輥 208、力單元210以及力中繼元件212B。圖IB中示出的透鏡鏡筒與圖IA中示出的透鏡鏡筒的不同之處在于第一輥206B定位于第二筒體204B內(nèi)部。換言之，第一輥206B和第二輥208定位于第二筒體204B內(nèi)部，并且力單元210 和力中繼元件212B設(shè)置于第二筒體204B外面。第一輥206B和第二輥208接觸第二筒體 204B。第二筒體204B的被第二輥208接觸的表面20 和第二筒體204B的被第一輥206B 接觸的表面205c是側(cè)壁的彼此相對的不同內(nèi)表面。當然，如上所述，這些內(nèi)表面可垂直于光軸方向，或者其中一個內(nèi)表面可以是圓錐表面。雖然第一輥206B固定到力中繼元件212B上，力中繼元件212B的形狀和布置不同于力中繼元件212A，原因是第一輥206B布置于第二筒體204B內(nèi)部。第一筒體202B可具有與第一筒體202A相同的形狀或者具有與第一筒體202A不同的形狀和尺寸。
圖IC中示出的透鏡鏡筒與圖IB中示出的透鏡鏡筒的不同之處在于第二筒體204C 形成為較短并且第二輥208和第一輥206C在相位方向上交錯布置以使得它們在光軸方向上至少部分地彼此重疊。換言之，第一輥206C和第二輥208設(shè)置于第二筒體204C內(nèi)部但是它們至少部分地彼此重疊。在此情況下，第二輥208和第一輥206C可在圓周方向上交錯布置。類似于第一輥206B，第一輥206C固定到力中繼元件212C上。然而，第一輥206C 在第二筒體204C中的位置與第一輥206B在第二筒體204B中的位置不同，并且因而力中繼元件212C的形狀和布置可與力中繼元件212B的形狀和布置不同。第一筒體202C可制成為比第一筒體202B更小，原因是第二筒體204C被制成為更小。第一實施例圖2是當根據(jù)第一實施例的透鏡鏡筒(可更換透鏡)應(yīng)用于可更換透鏡型數(shù)碼單透鏡反射照相機(圖像拾取裝置)時主要部件的剖視圖。圖2將Z方向設(shè)置為透鏡光軸AXL( “圖像拾取光軸”或下文中簡稱為“光軸”)的方向，并且在與圖像拾取元件6的圖像拾取表面平行且正交于透鏡光軸AXL的兩個方向中， 將X方向設(shè)置為橫向并且將Y方向設(shè)置為縱向。參考數(shù)字1標識照相機本體(下文中簡稱為“照相機”)。參考數(shù)字2標識可更換地附接至照相機1的可更換透鏡?，F(xiàn)在將描述照相機1的結(jié)構(gòu)。在圖2中示出的狀態(tài)下， 主反射鏡3布置于源自可更換透鏡2的光通量的光路上，并且構(gòu)造成將部分光通量朝著取景器光學(xué)系統(tǒng)7,8反射并且透射剩余的光通量。子反射鏡4布置于主反射鏡3的后面(圖像側(cè))，并且將已經(jīng)透過主反射鏡3的光通量反射至對焦檢測單元5。主反射鏡3和子反射鏡4由驅(qū)動器(未示出)一體地插入光路中和從光路撤出。對焦檢測單元5使用已知的相差檢測方法提供對焦檢測(或檢測可更換透鏡2的對焦狀態(tài))。參考數(shù)字6標識圖像拾取元件，比如CXD傳感器或CMOS傳感器，并且物體圖像借助于來自可更換透鏡2的光通量形成于圖像拾取元件6的光接收表面(圖像拾取表面)上。 圖像拾取元件6對所形成物體圖像執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并且輸出圖像拾取信號。參考數(shù)字9標識顯示面板，并且用來顯示多種圖像拾取信息以及來自已經(jīng)從圖像拾取元件6接收信號的信號處理器(未示出)的圖像輸出?？筛鼡Q透鏡2按照從物體側(cè)到圖像側(cè)的順序包括第一透鏡單元101、第二透鏡單元102、第三透鏡單元103、第四透鏡單元104、第五透鏡單元105、第六透鏡單元106、以及光闌單元107。第一透鏡單元101至光闌單元107形成圖像拾取光學(xué)系統(tǒng)的一部分。可更換透鏡2能通過相對地移動導(dǎo)向筒體M和凸輪筒體25而在光軸方向上移動對焦(或變焦) 透鏡，這將在后面描述。第二透鏡單元102包括可借助于由對焦透鏡單元108施加的驅(qū)動力而在光軸方向上移動的對焦透鏡，用于自動對焦。第四透鏡單元104可借助于由圖像穩(wěn)定單元(未示出)施加的驅(qū)動力而在垂直于光軸的方向上移動。第六透鏡單元106能在Y方向上撤出和插入，并且能用偏光濾光鏡等替換，如果需要的話。光闌單元107布置于第三透鏡單元103 的物體側(cè)上，并且構(gòu)造成調(diào)節(jié)前往照相機1的光通量的光量。本實施例的可更換透鏡2是具有單焦距的圖像拾取透鏡，但是也可以是具有變焦功能的變焦透鏡。
在可更換透鏡2中，參考數(shù)字21標識可更換地固定到照相機1的支架38上的外環(huán)。參考數(shù)字22標識固定到外環(huán)21上的固定筒體。參考數(shù)字23標識固定到固定筒體22 上的中間筒體。參考數(shù)字M是固定到對焦單元108上的導(dǎo)向筒體(第一筒體)，并且包括導(dǎo)向槽 Ma、用于第二輥觀的附接段Mb、與力單元四接觸的接觸段Mc。導(dǎo)向槽2 引導(dǎo)第二組透鏡單元(透鏡保持框架)32的正直運動，用于自動對焦。參考數(shù)字25標識凸輪筒體(第二筒體)，并且包括凸輪槽25a、與對焦單元108的輸出部分相接合的槽(未示出)、構(gòu)造成接觸第一輥27的第一表面25b、以及構(gòu)造成接觸第二輥觀的第二表面25c。凸輪筒體25布置于導(dǎo)向筒體M的外周側(cè)上，并且在前后端處與導(dǎo)向筒體徑向接合。參考數(shù)字沈標識凸輪從動件，并且包括與導(dǎo)向筒體M的導(dǎo)向槽Ma相接合的第一接合元件、與凸輪筒體25的凸輪槽2 相接合的第二接合元件^b、以及第二組鏡筒 32固定到其上的軸元件^c。當對焦單元108被驅(qū)動時，作為對焦單元108的輸出部分的鍵段(未示出)繞著光軸旋轉(zhuǎn)，并且該旋轉(zhuǎn)經(jīng)由鍵段和凸輪筒體25的槽傳遞至凸輪筒體25。 在凸輪筒體25旋轉(zhuǎn)時，第二組鏡筒32經(jīng)由凸輪從動件沈依照導(dǎo)向槽2 和凸輪槽2 在光軸方向上移動。可更換透鏡2包括與導(dǎo)向槽2 和凸輪槽2 相接合并且相位與凸輪從動件沈不同的施力凸輪從動件(未示出)。施力凸輪從動件包括與導(dǎo)向筒體M的導(dǎo)向槽2 相接合的第一接合元件、與凸輪筒體25的凸輪槽2 相接合的第二接合元件、以及附接至力塊的軸元件。力單元(未示出)布置于力塊和第二組鏡筒32之間，并且將排斥力施加至凸輪從動件沈和施力凸輪從動件。從而，凸輪從動件沈被偏壓抵靠導(dǎo)向槽2 和凸輪槽2 之一的表面。這里使用的“偏壓”意思是將部件之間的間隙挪開(比如在光軸方向上或直徑方向上)。參考數(shù)字27標識第一輥，并包括接觸段，該接觸段構(gòu)造成接觸凸輪筒體25的第一表面2 并且經(jīng)由第二間隔件42借助于第二軸元件44和緊固方法等固定到力中繼元件30 的附接段30a上。參考數(shù)字觀標識第二輥，并且包括接觸段^a，接觸段28a構(gòu)造成接觸凸輪筒體 25的第二表面25c并且經(jīng)由第一間隔件41借助于第一軸元件43和緊固方法等固定到導(dǎo)向筒體M的附接段24b上。參考數(shù)字四標識布置于導(dǎo)向筒體M的接觸段2 和力中繼元件30的接觸段30b 之間的力單元，并且在光軸方向(-Z方向)上使力中繼元件30受力。參考數(shù)字30標識力中繼元件，并且包括構(gòu)造成與附接至第一輥27的第二軸元件 44相接觸的接觸段30a、以及構(gòu)造成接觸力單元四的接觸元件30b。參考數(shù)字32標識用于對焦的第二組鏡筒，是第二透鏡單元102的部件，并且包括用來固定凸輪從動件26的底座32a。參考數(shù)字45標識對焦環(huán)，并且包括與固定到對焦單元108上的輥46相接合的圓周槽45a。對焦環(huán)45構(gòu)造成限制輥46在光軸方向上的運動，并且可旋轉(zhuǎn)地保持輥46。對焦環(huán)45還包括用于被構(gòu)造成將對焦環(huán)45的旋轉(zhuǎn)傳遞至對焦單元108的軸元件(未示出)的附接段(未示出)。對焦單元108包括驅(qū)動源(未示出)、鍵段(未示出)、與附接至對焦環(huán)45的軸元件相接合的軸元件(未示出)、以及安裝有構(gòu)造成檢測角速度的檢測器的附接單元(未示出)。當照相機1的釋放按鈕(未示出)在如此構(gòu)造的透鏡鏡筒中被壓下時，執(zhí)行自動對焦和自動曝光，并且隨后是圖像拾取元件的曝光和所獲得圖像的記錄。圖3和4是可更換透鏡2圍繞導(dǎo)向筒體M和凸輪筒體25的主要部件的透視圖和剖視圖。該圖示對應(yīng)于圖IA的結(jié)構(gòu)。凸輪筒體25包括在圓周方向上具有預(yù)定寬度的凸輪槽25a，并且凸輪槽2 構(gòu)造成在凸輪槽2 繞著光軸旋轉(zhuǎn)時在光軸方向上移動第二組鏡筒32。凸輪筒體25的端面是第一表面25b，并且凸輪筒體25的內(nèi)表面是第二表面25c。本實施例在三個部位均提供第一輥27和第二輥觀并且使得它們每個作為可繞著與光軸垂直的軸旋轉(zhuǎn)的軸承。雖然本實施例的力單元四是波形墊圈、但也可使用板簧或卷簧。構(gòu)造成在將導(dǎo)向筒體M與力中繼元件30分離和將它們帶向彼此的這兩個方向上施力的力單元也能提供偏壓作用。凸輪筒體25具有用于組裝的開口 25d，并且第二輥觀、第一間隔件41以及第一軸元件43通過開口 25d組裝。開口 25d可設(shè)置于第二輥觀的移動范圍外以及凸輪槽2 外側(cè)的相位處。這是因為，當槽由于開口 25d的工作而產(chǎn)生局部變形時，變形影響第二組鏡筒 32的定位精度。力中繼元件30被保持成使得其相對于導(dǎo)向筒體M僅能在光軸方向上移動。當力中繼元件30在-Z方向上被施力元件四壓下時，附接至力中繼元件30的第一輥27接觸凸輪筒體25的第一表面2 并在-Z方向上壓下凸輪筒體25。當凸輪筒體25在-Z方向上受力時，其在該方向上移動，但是接著凸輪筒體25在光軸方向上的運動受到限制，原因是固定到導(dǎo)向筒體M上的第二輥觀接觸凸輪筒體25的第二表面25c。結(jié)果，凸輪筒體25在-Z 方向上被偏壓抵靠導(dǎo)向筒體對。由于凸輪筒體25 —直被偏壓抵靠導(dǎo)向筒體對，透鏡保持框架能被高度精確地保持和移動。另外，當凸輪筒體25繞著光軸旋轉(zhuǎn)時，力中繼元件30、力單元四、第二輥觀和第一輥27不繞著光軸旋轉(zhuǎn)，并且因而能使得慣性力矩(驅(qū)動負載)較小。因此，在驅(qū)動力恒定時，使透鏡加速或減速所需的時間能縮短并且驅(qū)動時間能縮短。雖然本實施例使用了三個第一輥27和三個第二輥觀用于偏壓，但是本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。不過，三組對于偏壓是有效的。雖然本實施例將第一輥27和第二輥觀中的每個作為軸承使用，但是也可以沿相位方向布置滾珠并且由保持件保持所述滾珠。不過，前述軸承能改進組裝操作并降低驅(qū)動噪音。第二實施例圖5和6是根據(jù)第二實施例的透鏡鏡筒的主要部件的透視圖和剖視圖。本實施例修改了第一實施例的可更換透鏡2的導(dǎo)向筒體M和力中繼元件30的形狀。第二實施例對應(yīng)于圖1C。本實施例提供了被第一輥27接觸的第一表面25b，其是與凸輪筒體25的槽的第二表面25c相對的表面，并且本實施例在相位方向上交錯地布置第一輥27和第二輥28以使得它們在光軸方向上彼此重疊。力中繼元件30在第二軸元件44的附接段之間的相位處具有各第一軸元件43插入其中的孔30c，并且在孔30c與第一軸元件43相接合時，繞著光軸的旋轉(zhuǎn)受到限制。另夕卜，類似于第一實施例，凸輪筒體25具有開口 25d，第一輥27、第二輥觀、第一間隔件41、第二間隔件42、第一軸元件43和第二軸元件44通過開口 25d組裝進來。本實施例通過將第一輥27布置于第二輥28之間的相位處而在凸輪筒體25的與導(dǎo)向槽相對的表面上具有偏壓結(jié)構(gòu)，并且能在光軸方向上實現(xiàn)小型化。另外，由于在維持空間時能確保較大的透鏡驅(qū)動量，就能減小最小圖像拾取距離。第三實施例圖7是第三實施例的透鏡鏡筒的剖視圖。第三實施例通過將凸輪筒體25的構(gòu)造成被第一輥27接觸的第一表面2 變?yōu)橄虼怪庇诠廨S的表面傾斜的圓錐表面修改了第一實施例的可更換透鏡2的凸輪筒體25的形狀。從而，能限制凸輪筒體25和導(dǎo)向筒體M之間在直徑方向上的位置波動，并且透鏡保持框架能被高度精確地驅(qū)動。而且，能消除由于凸輪筒體25和導(dǎo)向筒體M之間在直徑方向上的滑動所引起的摩擦并且能縮短驅(qū)動時間。雖然本發(fā)明已經(jīng)參照示例性實施例進行了描述，但是將理解到，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。以下權(quán)利要求的范圍將遵循最寬泛的解釋以涵蓋所有這些變型以及等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種透鏡鏡筒，包括第一筒體；以及第二筒體，其被構(gòu)造成相對于第一筒體繞著光軸旋轉(zhuǎn)并且通過旋轉(zhuǎn)在光軸方向上移動透鏡保持框架，所述透鏡保持框架被構(gòu)造成保持透鏡；其特征在于，所述透鏡鏡筒還包括布置于第二筒體外部的力單元；布置于第二筒體外部且被構(gòu)造成接觸力單元的力中繼元件；第一輥，其固定至力中繼元件并且被構(gòu)造成接觸第二筒體的第一表面，并將力傳遞至第二筒體的第一表面，所述力由力單元施加并且由力中繼元件中繼；以及第二輥，其固定至第一筒體，并且被構(gòu)造成接觸第二筒體內(nèi)部的第二表面，并限制第二筒體在光軸方向由于所述力引起的運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡鏡筒，其中第一表面是第二筒體的外表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的透鏡鏡筒，其中第二筒體包括槽，該槽包括被構(gòu)造成接觸第二輥的所述第二表面，并且所述第一表面在光軸方向上與所述第二表面相對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡鏡筒，其中所述第一表面是第二筒體的內(nèi)表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的透鏡鏡筒，其中第二筒體包括槽，該槽包括被構(gòu)造成接觸第一輥的所述第一表面和被構(gòu)造成接觸第二輥的所述第二表面，并且所述第一表面在光軸方向上與所述第二表面相對。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的透鏡鏡筒，其中第一輥和第二輥在第二輥的圓周方向上交錯布置，并且在光軸方向上彼此部分地重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡鏡筒，其中第一輥和第二輥之一具有相對于光軸方向傾斜的圓錐表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡鏡筒，其中力單元是波形墊圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡鏡筒，其中第一輥和第二輥均是滾珠軸承。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡鏡筒，其中第一筒體和第二筒體之一包括與設(shè)置于所述透鏡保持框架的凸輪從動件相接合的凸輪槽，并且第一筒體和第二筒體中的另一個包括與所述凸輪從動件相接合的導(dǎo)向槽。
11.一種圖像拾取裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任何一個的透鏡鏡筒。
全文摘要
一種透鏡鏡筒包括第一筒體；第二筒體，其構(gòu)造為相對于第一筒體繞著光軸旋轉(zhuǎn)并且在光軸方向上移動透鏡保持框架；布置于第二筒體外部的力單元；布置于第二筒體外面且構(gòu)造為接觸力單元的力中繼元件；第一輥，其固定至力中繼元件并且構(gòu)造為接觸第二筒體的第一表面，并將力傳遞至第二筒體的第一表面，所述力由力單元施加并且由力中繼元件中繼；以及第二輥，其固定至第一筒體，并且構(gòu)造為接觸第二筒體內(nèi)部的第二表面，并限制第二筒體在光軸方向由于所述力引起的運動。以及一種包括這種透鏡鏡筒的圖像拾取裝置。
文檔編號G02B7/02GK102466843SQ20111034261
公開日2012年5月23日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者奧田敏宏 申請人:佳能株式會社