專利名稱：變焦鏡筒和具有該變焦鏡筒的攝像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變焦鏡筒和設置有該變焦鏡筒的攝像設備(image pickupapparatus)ο
背景技術：
安裝有變焦鏡筒的諸如數(shù)字式相機等攝像設備一直被要求具有高的拍攝倍率和薄的厚度。這引起必須在減小鏡筒(lens barrel)的尺寸的同時增大拍攝透鏡組的移動行程的問題。但是，已廣泛使用著具有如下鏡筒的相機該鏡筒設置有用于使入射光的量改變以應對各種拍攝條件的虹彩光圈(iris diaphragm)。在這樣的相機中，拍攝透鏡組的移動受到設置在鏡筒中的虹彩光圈的限制。 在例如虹彩光圈布置在拍攝透鏡組之間的情況中，這些透鏡組不能朝向彼此相對移動得比虹彩光圈的厚度近。在拍攝透鏡組中的一個拍攝透鏡組包括能夠沿垂直于光軸的方向移動的圖像抖動校正透鏡的另一情況中，必須考慮圖像抖動校正透鏡的最大移動量來布置拍攝透鏡組。傳統(tǒng)地，已提出一種具有如下鏡筒的攝像設備在所述鏡筒中，光圈設置在透鏡(透鏡組)的被攝體側透鏡表面的一部分上(見日本特開2004-053633號公報)。然而，所提出的攝像設備的光圈具有直徑固定的開口，因此，如果確定出廣角端和遠攝端中的一方的設計上的目標F數(shù)(target F number),則廣角端和遠攝端中的另一方的F數(shù)由焦距確定。因此，如果做出增大廣角端的光圈開口直徑的嘗試，那么遠攝端的光圈開口直徑也增大。為了避免這種情況，必須增加透鏡的數(shù)量，從而無法減小鏡筒的尺寸。還提出了一種包括具有凸球面部的透鏡的鏡筒架(日本特開平10-111444號公報)。然而，在于所提出的鏡筒架內使用可沿垂直于光軸的方向移動的圖像抖動校正透鏡的情況中，當在透鏡的凸球面部侵入到光圈葉片的開口內的狀態(tài)下振動、沖擊等被施加至鏡筒架時，在圖像抖動校正透鏡與光圈葉片之間可能產生干涉，導致圖像抖動校正透鏡和/或光圈葉片被損壞的擔憂。因此難以將日本特開平10-111444號公報中公開的構造應用于設置有圖像抖動校正透鏡的鏡筒。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供如下一種變焦鏡筒和具有該變焦鏡筒的攝像設備即使鏡筒具有圖像抖動校正機構和光圈機構，該變焦鏡筒和該攝像設備也能夠縮短鏡筒的拍攝光學系統(tǒng)的透鏡組之間的距離，由此能夠減小鏡筒的尺寸并能夠增大拍攝倍率，并且在振動、沖擊等被施加至鏡筒時，該變焦鏡筒和該攝像設備能夠防止光圈機構的光圈葉片與透鏡組之間產生碰撞。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種變焦鏡筒，其具有能沿光軸的方向在拍攝位置和縮回位置之間移動的拍攝光學系統(tǒng)，所述變焦鏡筒包括圖像抖動校正機構，其具有構成所述拍攝光學系統(tǒng)的一部分的圖像抖動校正透鏡，并且具有被構造為保持所述圖像抖動校正透鏡并且能沿垂直于所述光軸的方向移動的透鏡保持構件；和限制單元，其被構造成限制所述透鏡保持構件的沿垂直于所述光軸的方向的最大移動量，由此限制所述圖像抖動校正透鏡的沿垂直于所述光軸的方向的最大移動量。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種攝像設備，所述攝像設備包括如上所述的變焦鏡筒。根據(jù)本發(fā)明，即使鏡筒具有圖像抖動校正機構和光圈機構，也能夠縮短鏡筒的拍攝光學系統(tǒng)的透鏡組之間的距離，由此能夠減小鏡筒的尺寸并且能夠增大拍攝倍率。此外，當振動、沖擊等被施加至鏡筒時能夠防止光圈機構的光圈葉片與透鏡組之間發(fā)生碰撞。從以下參照附圖對示例性實施方式的描述，本發(fā)明的其他特征將變得明顯。


圖IA是作為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的攝像設備的示例的數(shù)字式相機的外觀前視立體圖；圖IB是數(shù)字式相機的后視圖；圖2是示出數(shù)字式相機的控制系統(tǒng)的方框圖；圖3是數(shù)字式相機的鏡筒的截面圖，其中鏡筒的拍攝光學系統(tǒng)位于遠攝位置；圖4是拍攝光學系統(tǒng)位于廣角位置時鏡筒的截面圖；圖5是拍攝光學系統(tǒng)位于縮回位置時鏡筒的截面圖；圖6是鏡筒的虹彩光圈和防振基板的立體圖；和圖7是虹彩光圈和防振基板的另一立體圖。
具體實施例方式現(xiàn)在在下文中將參照示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的附圖詳細地描述本發(fā)明。圖IA和圖IB相應地在外觀前視立體圖和后視圖中示出數(shù)字式相機，其中該數(shù)字式相機是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的攝像設備的示例。如圖IA所示，本實施方式的數(shù)字式相機20在其前表面布置有測光測距用的輔助光源19、用于確定被攝體的構圖的取景器21、閃光燈22和鏡筒23。鏡筒23是如下的變焦鏡筒該變焦鏡筒具有能夠沿光軸的方向在拍攝位置(在本示例中為遠攝位置、廣角位置以及遠攝位置和廣角位置之間的中間位置)和縮回位置之間移動的拍攝光學系統(tǒng)并且能夠改變拍攝倍率。在數(shù)字式相機20的上表面布置有釋放鈕16、變焦開關17和電源開關鈕18。如圖IB所示，取景器目鏡24、諸如IXD等顯示器25以及操作鈕26至31布置于數(shù)字式相機20的后表面。圖2示出數(shù)字式相機20的控制系統(tǒng)的方框圖。前述的釋放鈕16、變焦開關17、電源開關鈕18、顯示器25以及操作鈕26至31連接至總線45。存儲器41、壓縮/解壓縮單元42、存儲卡驅動器43、驅動電路44、R0M46、CPU47以及RAM48也連接至總線45。
驅動電路44與對鏡筒23進行變焦驅動的變焦機構32、驅動聚焦透鏡12的聚焦驅動機構33、驅動快門34的快門驅動機構35、驅動光圈3的光圈驅動機構36以及驅動圖像抖動校正透鏡的校正透鏡驅動機構49連接。在本示例中，校正透鏡驅動機構49經由第二透鏡保持機構2驅動第二透鏡I (圖像抖動校正透鏡)，其中在圖3至圖5中示了第二透鏡I和第二透鏡保持機構2。攝像器件15 (如CXD傳感器或COMS傳感器)和閃光燈22也連接至驅動電路44。在CPU47的控制下，驅動電路44對相機的連接至驅動電路44的各個部件的驅動進行控制。R0M46存儲控制程序等，RAM48存儲用于執(zhí)行控制程序所需的數(shù)據(jù)。模擬信號處理器37對從攝像器件15輸出的圖像數(shù)據(jù)進行模擬處理，并且將經過處理的圖像數(shù)據(jù)輸出至A/D轉換器38。 A/D轉換器38將從攝像器件15接收的模擬數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)，并且將數(shù)字數(shù)據(jù)輸出至數(shù)字信號處理器39。數(shù)字信號處理器39對數(shù)字數(shù)據(jù)進行預定的處理，并且將經過處 理的數(shù)據(jù)作為圖像數(shù)據(jù)輸出至存儲器41。存儲在存儲器41中的圖像數(shù)據(jù)通過壓縮/解壓縮單元42被壓縮成例如JPEG或TIFF數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)然后被輸出至并且被存儲在安裝于存儲卡驅動器43的存儲卡中。存儲在存儲器41中的圖像數(shù)據(jù)和存儲在存儲卡中的圖像數(shù)據(jù)可以通過壓縮/解壓縮單元42被解壓縮，然后解壓縮了的圖像數(shù)據(jù)可以顯示在顯示器25上。當使用者觀看顯示在顯示器25上的圖像數(shù)據(jù)并判斷該圖像數(shù)據(jù)無需為了記錄的目的而保留時，該圖像數(shù)據(jù)可由使用者通過操作操作鈕31而刪除。接下來將參照圖3至圖7描述鏡筒23。圖3至圖5相應地示出拍攝光學系統(tǒng)位于TELE (遠攝)位置、WIDE (廣角)位置和縮回位置時鏡筒23的截面圖。圖6和圖7均示出鏡筒23的虹彩光圈3和防振基板4的立體圖。如圖3至圖5所示，鏡筒23包括對布置在鏡筒的最靠近被攝體側的第一透鏡5進行保持的第一透鏡保持構件6。具有光圈葉片3b的虹彩光圈3布置在第一透鏡保持構件6的像面?zhèn)?。換言之，光圈3布置在透鏡保持構件6的后方。保持第二透鏡I的第二透鏡保持構件2布置在虹彩光圈3的像面?zhèn)?，并且防振基?布置在第二透鏡保持構件2的像面?zhèn)蒛。第二透鏡保持構件2可沿垂直于光軸的方向相對于第一透鏡保持構件6和相對于防振基板4移動?？扉T34安裝于防振基板4的像面?zhèn)?。虹彩光?設置在拍攝光學系統(tǒng)中，并且是本發(fā)明的虹彩光圈的示例。虹彩光圈3和光圈驅動機構36 (圖2)構成光圈機構。第二透鏡I構成拍攝光學系統(tǒng)的一部分，并且是本發(fā)明的圖像抖動校正透鏡的示例。第二透鏡I、第二透鏡保持構件2和校正透鏡驅動機構49 (圖2)構成圖像抖動校正機構。第一凸輪筒7布置于第一透鏡保持構件6的外周側，并且第一凸輪筒7的內周部形成有凸輪槽。直進引導筒8布置于第一透鏡保持構件6的內周側并且與第一凸輪筒7卡合式連接(bayonet-connect)。第二凸輪筒9布置于第一凸輪筒7的外周側。在第二凸輪筒9的內周部形成有凸輪槽，第一凸輪筒7的從動件沿著該凸輪槽移動。致動筒10布置于第二凸輪筒9的外周側，并且罩構件11在致動筒10的外周部保持致動筒10。當致動筒10被變焦機構32可轉動地驅動時，伴隨著致動筒10的轉動，第一凸輪筒7在第一凸輪筒7的從動件沿著第二凸輪筒9的凸輪槽移動的狀態(tài)下繞光軸轉動并沿光軸方向移動。與第一凸輪筒7卡合式連接的直進引導筒8與第一凸輪筒7 —體地沿光軸方向移動，同時直進引導筒8通過與形成在第二凸輪筒9的內周部的直進槽的接合而被防止轉動。第二透鏡保持構件2、虹彩光圈3和防振基板4沿著形成在第一凸輪筒7的內周部的凸輪槽在光軸方向上移動，同時通過與直進引導筒8的接合而被防止轉動。保持聚焦透鏡12的聚焦透鏡保持構件13布置在防振基板4和攝像器件15之間。聚焦透鏡12和聚焦透鏡保持構件13通過聚焦驅動機構33而沿光軸方向移動，由此進行調焦操作。攝像器件15由攝像器件保持構件14保持。
為了增大拍攝倍率，當鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)處于TELE位置(圖3)時第二透鏡I必須盡可能地靠近第一透鏡5，以由此增大第二透鏡I的在WIDE位置(圖4)與TELE位置之間的沿光軸方向的移動距離。為此，在本實施方式中，當鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)處于TELE位置時，第二透鏡I的一部分(即，圖3中用附圖標記Ia表示的凸球面部)侵入到布置在第一透鏡5與第二透鏡I之間的虹彩光圈3的光圈葉片3b的開口內，以便使第二透鏡I盡可能地靠近第一透鏡5。在圖4所示的鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)處于WIDE位置的狀態(tài)下，通過透鏡驅動機構49可以使第二透鏡保持構件2沿徑向(即，沿與光軸垂直的方向)移動，直到設置于第二透鏡保持構件2的第一被限制部2c與設置于防振基板4的第一限制部4c徑向接觸。換言之，通過第一被限制部2c與第一限制部4c之間的接合來限制第二透鏡保持構件2的進一步移動，由此在拍攝光學系統(tǒng)處于WIDE位置的狀態(tài)下限制第二透鏡保持構件2和第二透鏡I的在垂直于光軸的方向上的最大移動量。但是，由于第二透鏡I的最大移動量較大，所以當如圖3所示鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)處于TELE位置時，即使第二透鏡I的最大移動量受到限制，也存在著第二透鏡I與光圈葉片3b碰撞的可能性。為了避免這種情況，在本實施方式中，如圖3和圖6所示，在虹彩光圈3中設置第二限制部3a，并且如圖3和圖7所示，在第二透鏡保持構件2中設置第二被限制部2a。當在圖3所示的鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)處于TELE位置的狀態(tài)下第二透鏡I侵入到光圈葉片3b的開口內時，虹彩光圈3的第二限制部3a布置在第二透鏡保持構件2的第二被限制部2a的外周側。在該狀態(tài)下，如果第二透鏡保持構件2由于施加于鏡筒23的振動、沖擊等而沿垂直于光軸的方向移動，則第二被限制部2a與第二限制部3a徑向接觸以防止第二透鏡I移動。第二透鏡I的通過第二被限制部2a和第二限制部3a之間的接合而受到限制的最大移動量小于當如圖4所示鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)處于WIDE位置時第二透鏡I的通過第一被限制部2c與第一限制部4c而受到限制的最大移動量。以如下方式設定光圈葉片3b的開閉范圍即使第二透鏡保持構件2沿垂直于光軸的方向移動直到第二被限制部2a與第二限制部3a接觸，第二透鏡I也不與光圈葉片3b發(fā)生干涉。
結果，當如圖3所示鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)處于TELE位置時，即使在第二透鏡I的球面部Ia侵入到光圈葉片3b的開口內的狀態(tài)下施加振動、沖擊等，也能夠防止第二透鏡I與光圈葉片3b發(fā)生碰撞。當如圖5所不鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)處于縮回位置時,光圈3被光圈驅動機構36以如下方式驅動使得光圈葉片3b的開口的直徑大于拍攝光學系統(tǒng)處于TELE位置時所限定的該開口的直徑，由此增大第二透鏡I的球面部Ia侵入到開口內的侵入長度。結果，縮短了第一透鏡5和第二透鏡I之間的距離，由此使得能夠減小拍攝光學系統(tǒng)處于縮回位置時鏡筒23的尺寸。當鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)處于縮回位置時，和圖3所示的鏡筒23的攝像光學系處于TELE位置時的情況一樣，虹彩光圈3的第二限制部3a布置在第二透鏡保持構件2的第二被限制部2a的外周側。因此，如果第二透鏡保持構件2由于振動、沖擊等而沿垂直于光軸的方向移動，則第二被限制部2a與第二限制部3a接觸以由此防止第二透鏡I移動，從而能夠防止第二透鏡I與光圈葉片3b發(fā)生碰撞。第二被限制部2a和第二限制部3a是本發(fā)明的限制單元的示例。 當電源開關鈕18由使用者操作以接通時，鏡筒23的拍攝光學系統(tǒng)從圖5的縮回位置向圖4的WIDE位置移動。此時，在第二透鏡I從光圈葉片3b的開口退避之后，檢測第二透鏡I的初始位置。應該注意的是，與利用第二限制部3a (與圖像抖動校正機構分開)和第二被限制部2a來檢測第二透鏡I的初始位置的情況相比，利用第一限制部4c和圖像抖動校正機構(第二透鏡保持構件2)的第一被限制部2c來檢測第二透鏡I的初始位置能夠提高檢測精度和相機的光學性能。應該注意的是，雖然已經在本實施方式中描述了具有虹彩光圈的鏡筒23，但是本發(fā)明也適用于不具有虹彩光圈的鏡筒。限制單元可以設置于例如第一透鏡保持構件。在這種情況下，獲得了沒有過度的沖擊被施加到圖像抖動校正機構的優(yōu)點。如上所述，在本實施方式中，以如下方式通過第二透鏡保持構件2的第一被限制部2c與防振基板4的第一限制部4c之間的接合或者通過第二透鏡保持構件2的第二被限制部2a與虹彩光圈3的第二限制部3a之間的接合來限制第二透鏡保持構件2的沿垂直于光軸的方向的移動使得第二透鏡I (其是本發(fā)明的圖像抖動校正透鏡的示例)的沿垂直于光軸的方向的最大移動量根據(jù)拍攝光學系統(tǒng)在光軸方向上的位置而改變。結果，即使鏡筒23具有圖像抖動校正機構和光圈機構，也能夠縮短透鏡組之間的距離，使得能夠減小鏡筒的尺寸并且增大拍攝倍率。還能夠避免由于施加至鏡筒的振動、沖擊等引起的光圈葉片3b與第二透鏡I之間的碰撞。盡管已經參照示例性實施方式描述了本發(fā)明，但是應理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施方式。所附權利要求書的范圍應符合最寬泛的闡釋，以包含所有變型、等同結構和功能。本申請要求2011年8月29日提交的日本專利申請No. 2011-185974的優(yōu)先權，該日本專利申請的全部內容通過引用包含于此。
權利要求
1.一種變焦鏡筒，其具有能沿光軸的方向在拍攝位置和縮回位置之間移動的拍攝光學系統(tǒng)，所述變焦鏡筒包括 圖像抖動校正機構，其具有構成所述拍攝光學系統(tǒng)的一部分的圖像抖動校正透鏡，并且具有被構造為保持所述圖像抖動校正透鏡并且能沿垂直于所述光軸的方向移動的透鏡保持構件；和 限制單元，其被構造成限制所述透鏡保持構件的沿垂直于所述光軸的方向的最大移動量，由此限制所述圖像抖動校正透鏡的沿垂直于所述光軸的方向的最大移動量。
2.根據(jù)權利要求I所述的鏡筒，其中，所述鏡筒進一步包括 光圈機構，所述光圈機構設置在所述拍攝光學系統(tǒng)中，并且包括具有光圈葉片的虹彩光圈， 其中，所述限制單元設置在所述虹彩光圈的像面?zhèn)取?br> 3.根據(jù)權利要求2所述的鏡筒，其中，所述限制單元被布置于所述虹彩光圈和所述透鏡保持構件，并且被構造成在所述圖像抖動校正透鏡的一部分侵入到所述光圈葉片的開口內的狀態(tài)下限制所述透鏡保持構件的沿垂直于所述光軸的方向的最大移動量。
4.根據(jù)權利要求3所述的鏡筒，其中，所述限制單元具有設置于所述虹彩光圈的限制部和設置于所述透鏡保持構件的用于與所述限制部接觸的被限制部。
5.根據(jù)權利要求2所述的鏡筒，其中，所述鏡筒進一步包括 防振基板，所述防振基板被布置在所述透鏡保持構件的像面?zhèn)?，并且被構造成限制所述透鏡保持構件的沿垂直于所述光軸的方向的最大移動量， 其中，所述透鏡保持構件的被所述限制單元限制的沿垂直于所述光軸的方向的最大移動量小于所述透鏡保持構件的被所述防振基板限制的沿垂直于所述光軸的方向的最大移動量。
6.根據(jù)權利要求2所述的鏡筒，其中，當所述拍攝光學系統(tǒng)處于所述縮回位置和作為所述拍攝位置中的一個拍攝位置的遠攝位置中的任一方時，所述圖像抖動校正透鏡的一部分侵入到所述光圈葉片的開口內，并且 當所述拍攝光學系統(tǒng)位于所述縮回位置時獲得的所述圖像抖動校正透鏡的一部分侵入到所述開口內的侵入長度大于當所述拍攝光學系統(tǒng)處于所述遠攝位置時獲得的所述圖像抖動校正透鏡的一部分侵入到所述開口內的侵入長度。
7.根據(jù)權利要求2所述的鏡筒，其中，在所述拍攝光學系統(tǒng)從所述縮回位置向作為所述拍攝位置中的一個拍攝位置的廣角位置移動的情況中，在所述圖像抖動校正透鏡從所述光圈葉片的開口退避之后檢測所述圖像抖動校正透鏡的初始位置。
8.一種攝像設備，其包括權利要求I至7中的任一項所述的鏡筒。
全文摘要
變焦鏡筒和具有該變焦鏡筒的攝像設備。即使變焦鏡筒具有圖像抖動校正機構和光圈機構，該變焦鏡筒也能夠縮短鏡筒的拍攝光學系統(tǒng)的透鏡組之間的距離，由此能夠減小鏡筒的尺寸并且增大倍率，并且當振動、沖擊等被施加至鏡筒時，該變焦鏡筒能夠防止光圈機構的光圈葉片與透鏡組之間產生碰撞。當圖像抖動校正透鏡的一部分侵入到光圈葉片的開口內時，透鏡保持構件的被限制部和光圈的限制部限制透鏡保持構件的沿垂直于光軸的方向的最大移動量，由此限制圖像抖動校正透鏡的沿垂直于光軸的方向的最大移動量。
文檔編號G03B5/00GK102967917SQ20121031125
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2011年8月29日
發(fā)明者工藤智幸 申請人:佳能株式會社