專利名稱：照相機(jī)鏡頭裝置,包括這種鏡頭裝置的照相機(jī)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拍攝或照相裝置，例如照相機(jī)或電視攝像機(jī)用的鏡頭裝置。
這種鏡頭裝置包括框架和至少一個(gè)透鏡，后者的一個(gè)表面形成該鏡頭裝置的外表面。
在當(dāng)前使用的鏡頭裝置中，為了避免被硬物刮傷，對(duì)外表面的保護(hù)非常重視。這種保護(hù)措施非常重要，因?yàn)橥哥R表面的缺陷相當(dāng)嚴(yán)重地降低拍攝的質(zhì)量。
這種鏡頭裝置的框架一般呈圓柱形，并向外延伸而超過(guò)透鏡外表面?？蚣芘c透鏡的連接面所形成的角度一般接近90°。因此，透鏡受到框架端部的保護(hù)。
在這種類型的結(jié)構(gòu)中，框架與透鏡的連接面形成凹槽，其中會(huì)堆積灰塵。為了避免這一點(diǎn)，鏡頭裝置通常用可以摘除的鏡帽蓋住。這樣的保護(hù)措施可以使灰塵的堆積過(guò)程減慢，但總不能避免。另外，凹槽的清潔要求小心謹(jǐn)慎，故難以徹底完成。
在例如裝在準(zhǔn)備結(jié)合到手表中的微型照相機(jī)中的小直徑鏡頭裝置上，這一缺點(diǎn)特別有害。
這樣的照相機(jī)特別易于積累灰塵。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在使用過(guò)程中，空洞很快堆積灰塵。
另外，很難給這種類型的照相機(jī)裝上一種拍照時(shí)很容易摘下的可摘除的鏡帽。
本發(fā)明的主要目的是在不必冒被刮傷危險(xiǎn)的情況下，防止在透鏡的外表面上堆積灰塵。
因此，本發(fā)明涉及一種照相機(jī)用的鏡頭裝置，它包括框架和至少一個(gè)透鏡，后者的一個(gè)表面形成所述鏡頭裝置的外表面，所述鏡頭裝置具有如下特征所述表面與框架形成其值大于或等于120°的連接角度，以及所述透鏡由其硬度大于或等于鋼化玻璃的硬度的透明材料制成。
由于這些特征，鏡頭裝置保持清潔，由于沒(méi)有空洞，故可以避免灰塵的堆積。另外，由于形成鏡頭裝置外表面的透鏡材料的硬度大于或等于鋼化玻璃的硬度，故它實(shí)際上是抗刮傷的。
按照本發(fā)明一個(gè)有利的特征，鏡頭裝置包括第一前透鏡、第二中間透鏡和第三后透鏡。前、后透鏡都是會(huì)聚透鏡，由折射率和阿貝數(shù)盡可能高的材料制成。中間透鏡是發(fā)散透鏡，由阿貝數(shù)盡可能低的材料制成。這樣的結(jié)構(gòu)使色差可以得到補(bǔ)償。
因此，可以制造出長(zhǎng)度小而且光學(xué)質(zhì)量高的鏡頭裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是制造一種特別堅(jiān)固耐用而且質(zhì)量高的照相機(jī)。
因此，本發(fā)明還涉及一種包括外殼并且包括固定地安裝在該外殼壁內(nèi)的鏡頭裝置的照相機(jī)，它具有如下特征至少其中安裝了所述鏡頭裝置的外殼的一部分與所述鏡頭裝置的前表面一起形成基本上呈球形的表面。
本發(fā)明還涉及這樣一種照相機(jī)的制造方法，按照該方法，盡管外殼上有鏡頭裝置，仍能得到完美地連續(xù)的表面。
本發(fā)明還涉及一種照相機(jī)的制造方法，該照相機(jī)包括外殼并且包括固定地安裝在該外殼壁內(nèi)的鏡頭裝置，該方法具有如下特征其上安裝了所述鏡頭裝置的外殼的表面在安裝了所述鏡頭裝置之后用一種其硬度小于形成前透鏡的材料的硬度的顆粒來(lái)研磨。
最后，本發(fā)明涉及一種尺寸非常小的照相機(jī)，其外殼是手表外殼，所述手表后面還將用舉例的方式詳細(xì)描述，并為方便起見(jiàn)稱其為“手表照相機(jī)”。
閱讀以下參考附圖對(duì)用說(shuō)明性的而非限制性的實(shí)例給出的實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，將會(huì)看到本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征，附圖中

圖1表示按照先有技術(shù)的鏡頭裝置的剖面圖；圖2表示按照本發(fā)明的鏡頭裝置的剖面圖；圖3表示按照本發(fā)明的手表照相機(jī)的透視圖；圖4是圖3鏡頭裝置的、沿著與手表平行的平面Ⅳ-Ⅳ并經(jīng)過(guò)光軸的剖面圖；圖5表示按照本發(fā)明的手表照相機(jī)第二替代的實(shí)施例的透視圖；以及圖6是圖5鏡頭裝置的、沿著與手表平行的平面Ⅵ-Ⅵ并經(jīng)過(guò)光軸的剖面圖。
在所有描述中，位于鏡頭裝置前面在照相機(jī)外面的部分稱為<前>部。反之，<后>部則位于照相機(jī)內(nèi)部鏡頭裝置的后面。另外，術(shù)語(yǔ)<徑向>和<軸向>涉及鏡頭裝置的光軸。
如圖1所示，已知的鏡頭裝置包括圓柱形管狀的框架1，裝于框架1中的是一組透鏡，后者包括例如其一個(gè)面3a形成鏡頭裝置2的前表面的會(huì)聚前透鏡3、會(huì)聚的后透鏡4和發(fā)散的中間透鏡5。這種鏡頭裝置2可以把光線18聚焦在光敏表面19上。
框架1的內(nèi)部具有平的和圓柱形的表面。帶有標(biāo)號(hào)6,7和8的各圓柱形表面分別保證透鏡3,4和5的徑向定位。具有標(biāo)號(hào)9,10和11的各平面形成分別用來(lái)給透鏡3,4和5定位的軸向定位面。
透鏡3,4和5用圖中未示出的已知的方法，例如粘結(jié)或螺紋環(huán)與加工在框架內(nèi)的內(nèi)螺紋的配合固定在框架內(nèi)。
框架1向前伸展形成凸緣12，后者至少向前延伸到透鏡3的端部，以便保護(hù)該透鏡以防可能與它接觸的外物。
透鏡3的表面3a和凸緣12一起形成灰塵積垢14很可能堆積在其中的槽13。其作用是減小透鏡3的有效直徑或產(chǎn)生能夠影響畫面質(zhì)量的光散射。
由表面3a和凸緣12形成的角度α越小，積累灰塵的危險(xiǎn)就越大。正如可以從圖中看到的，一般這個(gè)角度小于90°。
圖2所示的按照本發(fā)明的鏡頭裝置也包括框架1和由同一鏡頭裝置形成的光學(xué)系統(tǒng)?？蚣?形成用來(lái)給透鏡3,4和5定位的相同的定位表面6至11。它與圖1的鏡頭裝置的差異在于它不包括凸緣。反之，框架1具有平的前表面15，它與透鏡3的表面3a是連續(xù)的。
面15和表面3a一起形成接近180°的鈍角α。該角度無(wú)論如何都要大于120°。很容易理解，在這種情況下，實(shí)際上是不可能積聚能夠影響透鏡質(zhì)量的沉積物。若盡管各種原因表面3a粘上了臟物，則清除它要容易得多。如果這樣的透鏡安裝在固定在用戶腕上的照相機(jī)中，例如，當(dāng)該照相機(jī)結(jié)合到手表中時(shí)，則揩擦表面3a的衣物幾乎自動(dòng)地完成清除工作。
顯然，不再對(duì)參照?qǐng)D2形成的鏡頭裝置進(jìn)行防止碰撞和刮傷的保護(hù)。這一問(wèn)題可通過(guò)用藍(lán)寶石或鋼化玻璃或任何其他其硬度大于當(dāng)前所用的物鏡因而不會(huì)刮傷的透鏡的透明材料來(lái)制造前透鏡3而得到解決。
除了藍(lán)寶石所提供的硬度之外，它的其他光學(xué)性能允許以短的長(zhǎng)度制造質(zhì)量高的鏡頭裝置。
用三個(gè)透鏡可以得到有意義的折衷。前透鏡3和后透鏡4都是會(huì)聚透鏡，由阿貝數(shù)(v)高的材料制造。中間透鏡5是發(fā)散透鏡，由阿貝數(shù)低的材料制造。另外，會(huì)聚透鏡3和4最好具有盡可能高的折射率，而發(fā)散的透鏡具有盡可能低的折射率(n)。
在一個(gè)在實(shí)際上有利的實(shí)施例中，前透鏡3用藍(lán)寶石(n=1.768,v=72.41)制造，后透鏡4用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)(n=1.492,v=57.43)制成，而中間透鏡5用SAN(苯乙烯-丙烯腈)(n=1∶59,v=30)制成。盡管SAN的折射率高于PMMA的折射率，但在光學(xué)觀點(diǎn)看來(lái)這是一種完全令人滿意的折衷。此外，在變形，例如溫度變化或沖擊造成的變形危險(xiǎn)方面，其力學(xué)性能提供了較高水平的保險(xiǎn)。
下表舉例說(shuō)明圖2所示由下列材料制成的緊湊的并且具有高的光學(xué)質(zhì)量的鏡頭裝置的特征透鏡 材料 R1(mm)R2(mm)φ(mm)e(mm)d(mm)3 藍(lán)寶石 4.69 ∞6.1 2.00 0.384 PMMA6.41 ∞4.7 1.00 4.055 SAN -23.8 -17.5 4.0 2.00 2.25在該表中，R1為透鏡正面的曲率半徑，R2為透鏡背面的曲率半徑，φ為其直徑，e為其厚度，d為沿著光軸從一個(gè)透鏡到下一個(gè)透鏡或?qū)τ谕哥R4則是到光敏表面的距離。
對(duì)于表面3a和光敏表面19之間的距離11.68mm(毫米)，在此基礎(chǔ)上制成的鏡頭裝置具有20°的孔徑角，所述光敏表面是被拍攝的物體的圖象必須顯現(xiàn)在其上的表面。焦距為10.50mm。這種鏡頭裝置與手表的尺寸相適應(yīng)。
現(xiàn)參照?qǐng)D3和4，其中示出裝有按照本發(fā)明的照相機(jī)的手表。它包括矩形的表殼20，其上部用設(shè)置在表盤27上方的水晶玻璃26密封，表盤27帶有顯示單元28。鏡頭裝置22安裝在表殼20的壁內(nèi)。它與圖2所描述的鏡頭裝置具有相同的特征。它具有前透鏡23、后透鏡24和中間透鏡25。更準(zhǔn)確地說(shuō)，鏡頭裝置22安裝在可與圖2框架1相比的框架21內(nèi)，固定在表殼20內(nèi)，其軸線與水晶玻璃26的前表面基本上平行。
鏡頭裝置22具有由透鏡23的表面23a形成的前表面以及與透鏡23鄰接的框架21的表面21a。
光電裝置29設(shè)置在鏡頭裝置22的背面。它把光轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)。這些信號(hào)由電子線路30處理，后者僅示意地示出并控制手表和照相機(jī)。具體地說(shuō)，電子線路30連接到起著取景器作用的顯示單元28。
如圖4中所示，透鏡23略微向前突出。其表面23a與框架21的表面21a形成大于120°的鈍角α。很容易想象，這個(gè)角度是不允許積存灰塵的。
參照?qǐng)D5和6所示的第二實(shí)施例，可以看出，與圖3和4所示的實(shí)施例相比，差別實(shí)質(zhì)上在于前透鏡23的表面23a被完美地結(jié)合到表殼20的表面內(nèi)。結(jié)果，與手表的中間部件相當(dāng)?shù)谋須?0的外圓周表面20a進(jìn)入圖5中虛線所示的球體31內(nèi)。該球體的半徑R基本上等于形成前透鏡23的前表面23a的球面半徑。結(jié)果是，表殼20和透鏡23形成連續(xù)的表面，在表殼20攜帶透鏡23的部分不存在可能積存灰塵的空洞、孔穴或突出物。
下表中詳細(xì)說(shuō)明圖4中所示的滿足這些條件的鏡頭裝置的特征。
透鏡 材料 R1(mm)R2(mm)φ(mm)e(mm)d(mm)23 藍(lán)寶石 17.5 -143 4.8 1.26 0.124 PMMA 13.1 445 6.0 2.0 3.125 SAN2.64 2.15 3.5 1.74 3.3為了得到盡可能規(guī)則的表面，可以設(shè)想在把鏡頭裝置22裝入表殼之后，對(duì)表殼的外表面進(jìn)行最后的機(jī)械加工。形成表殼20和框架的材料將具有低于透鏡23的硬度。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇磨料，可以在不改變表面狀態(tài)的情況下消除表殼20、框架21和前透鏡23之間的任何高度差。
采用這樣的配置，透鏡23可用鋼化玻璃制成，但用藍(lán)寶石制造更佳。因此，透鏡23的硬度足以在最后機(jī)械加工過(guò)程中和在正常使用條件下避免被刮傷?？梢灾赋觯緛?lái)可以制造帶平的藍(lán)寶石制的窗的鏡頭裝置，而且把鏡頭裝置放在這樣的窗的后面。已經(jīng)完成的測(cè)試表明，價(jià)格仍基本上保持不變，但光學(xué)質(zhì)量降低，鏡頭裝置長(zhǎng)度增長(zhǎng)。
在所用材料是藍(lán)寶石的情況下，顯然，用晶體按照這樣的取向加工透鏡，所述取向不論入射光線角度如何都能保證折射率不變。換句話說(shuō)，藍(lán)寶石的光軸將與鏡頭裝置的軸線相同。
這樣，就光學(xué)和機(jī)械特性的水平而言，上述照相機(jī)具有有利的配置。因此，它可以用于特別嚴(yán)峻的條件，而不因此而影響其性能。
權(quán)利要求
1．一種照相機(jī)用的鏡頭裝置，它包括框架(1；21)和由至少一個(gè)前透鏡(3；23)形成的光學(xué)系統(tǒng)，所述透鏡的一個(gè)表面(3a；23a)形成所述鏡頭裝置的前表面，其特征在于所述表面(3a；23a)與框架(1；21)形成其值大于或等于120°的連接角(α)；以及所述前透鏡(3；23)由其硬度大于或等于鋼化玻璃的硬度的透明材料制成。
2．按照權(quán)利要求1的鏡頭裝置，其特征在于所述前透鏡(3；23)是會(huì)聚的。
3．按照權(quán)利要求1或2的鏡頭裝置，其特征在于所述前透鏡(3；23)的所述前表面(3a；23a)與框架(1；21)一起形成連續(xù)的表面。
4．按照權(quán)利要求1的鏡頭裝置，其特征在于所述材料從藍(lán)寶石和鋼化玻璃中選擇。
5．按照權(quán)利要求2的鏡頭裝置，其特征在于所述鏡頭裝置的光學(xué)系統(tǒng)還包括會(huì)聚的后透鏡(4；24)和中間透鏡(5；25)，所述透鏡與所述第一透鏡(3；23)對(duì)中，以及所述中間透鏡(5；25)是發(fā)散的，并由阿貝數(shù)低于形成所述會(huì)聚透鏡(3,4；23,24)的材料的阿貝數(shù)的材料制成。
6．一種照相機(jī)，它包括外殼(20)，并且包括按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)的固定地安裝在所述外殼壁內(nèi)的鏡頭裝置(22)，其特征在于至少其中安裝了所述鏡頭裝置(22)的外殼的一部分和所述前透鏡(23)的所述前表面(23a)一起形成基本上呈球形的表面。
7．按照權(quán)利要求6的照相機(jī)，其特征在于所述外殼(20)是手表的外殼。
8．按照權(quán)利要求6的照相機(jī)的制造方法，其特征在于至少其中安裝了所述鏡頭裝置的外殼(20)的表面，在所述鏡頭裝置安裝于其中之后用其硬度低于形成前透鏡(3；23)的材料的硬度的顆粒研磨。
全文摘要
一種照相機(jī)用的鏡頭裝置,它包括框架(1;21)和由至少一個(gè)前透鏡(3;23)形成的光學(xué)系統(tǒng)。前透鏡的一個(gè)表面(3a;23a)形成鏡頭裝置的前表面,該鏡頭裝置具有如下特征:表面(3a;23a)與框架(1;21)形成其值大于或等于120°的連接角(α),而且前透鏡(3;23)由其硬度大于或等于鋼化玻璃的硬度的透明材料制成。
文檔編號(hào)G02B7/02GK1233763SQ99101779
公開日1999年11月3日 申請(qǐng)日期1999年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月3日
發(fā)明者J·格魯普, C·克羅特 申請(qǐng)人:阿蘇拉布股份有限公司