专利名称：具有良好耐冲击性的可伸缩镜筒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可伸缩镜筒(lens barrel)，尤其涉及一种凸轮销与凸轮槽接合 的变焦机构。
背景技术：
传统地，具有可伸缩式变焦镜筒(在下文中称为可伸缩镜筒)的光学装置、例如数 字式照相机已被广泛使用。作为可伸缩镜筒中的变焦透镜伸出机构，已知一种驱动机构，该 驱动机构使形成于镜筒中的凸轮销与形成于可移动凸轮环中的凸轮槽接合，并且可转动地 驱动可移动凸轮环以使镜筒沿着凸轮槽在光轴方向上前后移动。在这种凸轮销与凸轮槽接 合的变焦透镜伸出机构中，必须防止当被施加外力时凸轮销从凸轮槽脱落(slip off)而使 镜筒不能前后移动。例如在日本特开(Kokai) 2005-128188号公报中提出了作为这种脱落防止技术的 技术。根据日本特开(Kokai)2005-128188号公报中描述的技术，脱落防止销以及凸轮销形 成于镜筒中、将与各销接合的凸轮槽和脱落防止槽形成于可移动凸轮环中，并且第一突起 部形成在脱落防止槽的光轴方向的一侧。利用这种配置，在变焦透镜伸出的过程中脱落防 止销与第一突起部抵接，因此可以防止凸轮销从凸轮槽脱落。然而，根据日本特开(Kokai) 2005-128188号公报中描述的技术，凸轮槽和脱落防 止槽形状相同，并且凸轮槽和脱落防止槽被形成为相互独立的槽。因此，根据日本特开(Kokai) 2005-128188号公报中描述的技术，凸轮槽和脱落防 止槽必须在光轴方向上隔开以便镜筒可以同步地在光轴方向上移动，换言之，以便凸轮路 径可以相同。因此，根据日本特开(Kokai) 2005-128188号公报中描述的技术，可移动凸轮环在 光轴方向上较长，因此这妨碍了镜筒以及具有该镜筒的光学设备，例如摄像设备的小型化。
发明内容
本发明提供了一种改善了耐冲击性而不妨碍小型化的可伸缩镜筒。相应地，本发明的第一方面提供了一种可伸缩镜筒其中，形成于筒构件的销与形 成于凸轮环的槽接合，并且通过所述凸轮环的转动使所述筒构件沿光轴方向移动，所述可 伸缩镜筒包括凸轮销，其用于使所述筒构件移动；凸轮槽，其与所述凸轮销接合；脱落防 止销，其用于防止所述凸轮销从所述凸轮槽脱落；以及脱落防止槽，其与所述脱落防止销接 合，其中，在靠近所述筒构件的缩回位置的区域中，所述凸轮槽和所述脱落防止槽重叠，而 成为与所述凸轮销和所述脱落防止销接合的共用槽。根据本发明，可以不妨碍小型化而改善所述可伸缩镜筒的耐冲击性。本发明的其它特点将从下面(参照附图)对示例性实施方式的描述变得明显。
图IA和图IB是示出了具有根据本发明的实施方式的可伸缩镜筒的数字式照相机 的外部立体图，其中，图IA示出了缩回状态，而图IB示出了伸出状态(extended state)。图2是示意性地示出了数字式照相机的硬件构造的方块图。图3是示出了安装在数字式照相机中的镜筒的剖面图(缩回状态)。图4是示出了安装在数字式照相机中的镜筒的剖面图(伸出状态)。图5是示出了镜筒中的可移动凸轮环的内周面的展开图。图6是示出了镜筒中的第一组筒的外部立体图。图7A至图7D是用于说明形成在可移动凸轮环中的凸轮槽和副凸轮槽与和这些凸 轮槽接合的凸轮销和副凸轮销之间的关系的图。
具体实施例方式现在将参照示出本发明的实施方式的附图详细描述本发明。图IA和图IB是示出了具有根据本发明的实施方式的可伸缩镜筒的数字式照相机 的外部立体图，其中，图IA示出了可伸缩镜筒的缩回状态，而图IB示出了可伸缩镜筒的伸 出状态。参照图IA和图1B，辅助光窗口 33A、取景器窗口 34A、闪光灯窗口 35A以及可伸缩 镜筒36安装在数字式照相机100的前面。在测光及测距时，辅助光从辅助光窗口 33A射向被摄体。被摄体的光学像被从取 景器窗口 34A取入(take into)照相机内部，并且可以通过设置在数字式照相机100的背 面的取景器目镜34B看到被摄体的像。在快门打开时，闪光灯光线从闪光灯窗口 35A射向 被摄体。在改变视角时，可伸缩镜筒36如图IB所示地朝向被摄体伸出。释放开关按钮30A、变焦转盘(zoom dial)31A以及电源开关按钮32A安装在数字 式照相机100的上表面。应当注意，显示器38、操作切换组39的按钮(见图2)以及取景器 目镜34B被设置在数字式照相机100的背面。释放开关按钮30A联接到释放开关30 (见图2)。应当注意，释放开关30具有利用 释放开关按钮30A的第一下压冲程而打开的第一开关和利用释放开关按钮30A的第二下压 冲程而打开的第二开关。打开第一开关可以利用上述辅助光进行测光和测距。另外，打开 第二开关可以打开快门50(见图2)，从而进行使用上述闪光灯的拍摄。变焦转盘31A联接到具有多个固定触点的变焦开关31 (见图2)，并且根据变焦转 盘31A的转动量通过开关的打开来确定变焦率。在这种情况下，可伸缩镜筒36的伸出量根 据变焦率确定。电源开关按钮32A联接到电源开关32(见图2)。当电源开关32关闭时，可 伸缩镜筒36处于图IA所示的缩回状态。下面将参照图2给出对数字式照相机100的硬件构造的概要的描述。数字式照相 机100具有驱动电路60和总线61。闪光灯35、变焦马达驱动单元47、调焦马达驱动单元 48、快门驱动单元51、光圈驱动单元53、以及摄像器件4连接到驱动电路60。释放开关30、操作切换组39、显示器38、电源开关32、变焦开关31、图像存储器 57、压缩/解压缩单元58、存储卡驱动器59、ROM 62、CPU 63以及RAM 64连接到总线61。数字式照相机100由执行储存在ROM 62中的控制程序的CPU 63控制。此时，CPU
463使用RAM 64等作为工作区。变焦马达驱动单元47在CPU 63的控制下控制变焦马达49的转动，从而使镜筒36 中的驱动环24(参见图3和图4)转动。调焦马达驱动单元48在CPU 63的控制下控制AF 马达27的转动，从而使调焦透镜(第三组筒13:见图3和图4)在光轴方向上移动。光圈 驱动单元53在CPU 63的控制下控制光圈14的操作以改变其开口度。应当注意，显示器38包括IXD等并且能够显示储存在图像存储器57中的图像数 据和通过存储卡驱动器59从存储卡中读取的图像数据。在这种情况下，所谓的数字变焦， 即，显示在显示器38上的图像数据的放大或缩小可以通过操作变焦开关31来执行。操作 切换组39包括多个开关，例如用于选择数字式照相机100的诸如拍摄模式、重放模式或者 视频拍摄模式等操作模式的开关。虽然在本实施方式中使用CXD作为摄像器件4，但是也可以使用诸如CMOS等另外 的摄像器件。模拟信号处理单元54、A/D转换单元55、数字信号处理单元56以及图像存储 器57在CXD 4之后的位置顺序连接。应当理解，虽然没有说明，但是其它装置，例如用于发 射辅助光的LED也连接到总线61。接着，将给出数字式照相机100如何操作的描述。当电源开关32通过电源按钮 32A的下压而打开时，CPU 63从ROM 62中读取控制程序以启动初始操作。在该初始操作 中，CPU 63通过将镜筒36移动到预定的拍摄允许区域而使镜筒36进入拍摄待机状态。当通过下压释放按钮30A而打开释放开关30的第一开关时，在发出辅助光之后 CPU 63测量被摄体的亮度，并且基于所测量的亮度确定光圈14的开口值以及快门50的快 门速度。在这种情况下，CPU 63可以自动确定是否使闪光灯35闪光。然而，也可以设置成 使用者通过操作操作切换组39的预定开关提前给出是否强制闪光灯35闪光的指令，并且 CPU 63根据该指令确定是否使闪光灯35闪光。随后，CPU 63测量被摄体和数字式照相机100之间的距离，并且根据测量结果，调 焦马达驱动单元48使AF马达27转动，从而将第三组筒(调焦透镜)13移动到调焦位置。 另外，当通过转动变焦转盘31A而打开变焦开关31的特定开关时，CPU 63使变焦马达驱动 单元47将镜筒36移动到与打开的开关对应的变焦位置。当通过下压释放按钮30A而打开释放开关30的第二开关时，CPU 63使快门驱动 单元51打开和关闭快门50，从而使被摄体的像(光学图像)进入CXD 4。因此，与被摄体 的像的光量对应的电荷被储存在CCD 4中，并且该电荷被作为模拟图像信号输出到模拟信 号处理单元54。模拟信号处理单元54执行例如从所输入的模拟图像信号中去除噪声成分等模拟 信号处理，并且将处理后的模拟图像信号输出到A/D转换单元55。A/D转换单元55将所输入 的模拟图像信号转换成数字图像信号，并且将该数字图像信号输出到数字信号处理单元56。数字信号处理单元56对所输入的数字图像信号执行诸如Y校正处理等数字信号 处理，并且将处理后的数字图像信号作为数字图像数据储存在图像存储器57中。可以响应 操作切换组39的开关操作通过压缩/解压缩单元58对储存在图像存储器57中的图像数 据进行例如JPEG压缩等压缩处理，然后将处理后的图像数据储存在存储卡中。下面将参照图3至图7D给出可伸缩镜筒36的配置的详细描述。在图3和图4中，附图标记1表示第一组透镜，附图标记2表示具有变焦功能的第二组透镜，附图标记3表示负责像面(imag印lane)的调焦和校正的第三组透镜，而附图标 记4表示作为摄像器件的(XD。附图标记11、12和13分别表示在光轴方向上可移动地保持第一组透镜1的第一 组筒、可移动地保持第二组透镜2的第二组筒以及可移动地保持第三组透镜3的第三组筒。 第一组筒11和第二组筒12由可移动凸轮环21保持。凸轮槽形成于可移动凸轮环21的内 周。附图标记14表示控制入射光量的光圈，其类似于第一组筒11和第二组筒12被可移动 凸轮环21保持。附图标记22表示以可移动凸轮环21可移动的方式保持可移动凸轮环21的固定 筒，凸轮槽形成在该固定筒的内周。附图标记23表示保持CCD 4并且固定筒22固定到其 上的CXD保持件。附图标记24表示使可移动凸轮环21转动的驱动环，而附图标记25表示 禁止第一组筒11和第二组筒12转动并且使它们直进的直进引导环。附图标记26表示盖 筒，其固定到CCD保持件23并且禁止驱动环24沿光轴方向移动。接着将给出镜筒36如何操作的描述。驱动环24的沿光轴方向的移动被形成在盖 筒26中的凸缘部26a和形成于固定筒22的后端的凸缘部22c禁止。因此，当来自变焦马 达49的转动力通过未示出的齿轮系被传递到设置在驱动环24的外周的齿轮单元时，驱动 环24绕光轴转动。沿光轴方向的具有均一宽度的三个直进弓I导槽24a形成于驱动环24的内周面。另 外，三个凸轮销21a被植入可移动凸轮环21的外周并且与形成于固定筒22的内周面的三 个凸轮槽22a接合。三个驱动销21b被植入凸轮销21a的略后方。分别贯穿形成于固定筒22中的三 个引导孔22b的三个驱动销21b与形成于驱动环24中的三个直进引导槽24a可滑动地接合。利用这种配置，当驱动环24转动时，其转动力通过驱动销21b被传递到可移动凸 轮环21，使得可移动凸轮环21转动。作为转动的结果，可移动凸轮环21沿着固定筒22的 凸轮槽22a在光轴方向上移动。直进引导环25相对于可移动凸轮环21在光轴方向上的移动被禁止。另外，直进引 导环25以可以直进的方式与未示出的、设置在固定筒22的内周侧的直进引导槽接合。因 此，直进引导环25沿着转动方向的移动被禁止。因此，当可移动凸轮环21在转动的同时沿 着固定筒22的凸轮槽22a在光轴方向上移动时，直进引导环25在光轴方向上跟随可移动 凸轮环21并且仅仅在光轴方向上移动。第一组筒11、第二组筒12以及光圈14分别被保持在形成于可移动凸轮环21的内 周侧的凸轮槽21c、21d、21e中。通过直进引导环25禁止第一组筒11、第二组筒12以及光 圈14转动，因此当可移动凸轮环21转动时，第一组筒11、第二组筒12以及光圈14仅仅沿 着凸轮槽21c、21d、21e在光轴方向上移动。第一组筒11设置有透镜防护器11a，并且拍摄光学系统的光路被透镜防护器Ila 阻挡。第二组筒12设置有快门50和照相机抖动补偿机构(未示出)。快门50和照相机抖 动补偿机构与第二组筒12 —体地沿着光轴方向移动。通过导螺杆机构使第三组筒13沿着光轴方向移动。具体地，AF马达27被固定到 CCD保持件23，并且导螺杆27a被安装到AF马达27的转动轴上。导螺杆27a被拧入固定到第三组筒13的臂部13a的末端(distal end)的螺母15中。因此，随着导螺杆27a转动， 第三组筒13沿着光轴方向移动。接着将参照图5至图7D给出对第一组筒11的凸轮销脱落防止机构的描述。图5 是示出了可移动凸轮环21的内周面的展开图。参照图5，三个第一组凸轮槽21c、三个第二 组凸轮槽21d以及三个光圈凸轮槽21e形成于可移动凸轮环21的内周。另外，用于防止第一组筒11的与第一组凸轮槽21c接合的凸轮销lib从第一组凸 轮槽21c脱落的三个脱落防止副凸轮槽21f形成于可移动凸轮环21的内周。应当注意，三 个第一组凸轮槽21c、三个第二组凸轮槽21d、三个光圈凸轮槽21e以及三个脱落防止副凸 轮槽21f以120度的等间隔形成。在凸轮槽21c、21d、21e以及21f中，存在组合相位“组合”、当电源关闭时的缩回位 置“缩回”以及拍摄位置的广角端“广角”和远摄端“远摄”。凸轮槽21c、21d、21e以及21f 在组合相位“组合”中在可移动凸轮环21的后端部开口。除组合相位“组合”外的从“缩回”到“远摄”的区域是常用区域，并且在该常用区 域中，从“缩回”到“广角”的区域是伸出区域，并且从“广角”到“远摄”的区域是变焦区域。作为脱落防止槽的副凸轮槽21f的凸轮路径大致与第一组凸轮槽21c的凸轮路径 相同。另外，副凸轮槽21f形成在第一组凸轮槽21c的光轴方向的后侧(照相机内侧)，并 且与第一组凸轮槽21c的相位(如图5所示的水平方向的位置)不同。在作为伸出区域的一部分的区域T，即，靠近缩回位置的区域T中，副凸轮槽21f 的 凸轮路径和第一组凸轮槽21c的凸轮路径以连接在一起成为共用槽的方式重叠，副销(脱 落防止销)11c和凸轮销lib与该共用槽接合。因此，第一组凸轮槽21c和副凸轮槽21f (共用槽)与第二组凸轮槽21d之间的间 隙S1、以及第一组凸轮槽21c和副凸轮槽21f (共用槽)与光圈凸轮槽21e之间的间隙S2
可以变窄。应当注意，上述间隙S1和S2包括光轴方向(Z方向)和与光轴方向垂直的方向 (相位)这两个方向上的间隙。使空间S1和S2变窄不仅仅意味着可以减小镜筒36在光轴 方向上的长度，还意味着可以减小镜筒36的直径。因此，在本实施方式中，尽管在可伸缩镜筒中新形成脱落防止副凸轮槽21f以改 善耐冲击性，却没有妨碍小型化。换言之，由于在靠近缩回位置的区域T，使脱落防止副凸轮 槽21f和第一组凸轮槽21c以连接在一起成为共用槽的方式重叠，所以副凸轮槽21f可以 以为不影响其它凸轮槽的方式形成，因此可以增大凸轮槽的配置自由度。因此，尽管脱落防止副凸轮槽21f是新形成的，却不增大镜筒36的可伸缩长度和 直径，因此能够在提高镜筒36的抵抗外力的强度的同时使镜筒36乃至数字式照相机100 小型化。下面将参照图7A至图7D给出第一组凸轮槽21c和脱落防止副凸轮槽21f以及与 这些凸轮槽接合的凸轮销lib和副凸轮销11c之间的关系的描述。图7A示出了凸轮销1 lb和第一组凸轮槽21 c之间的关系，而图7B示出了凸轮销 lib和靠近缩回位置的区域T中的第一组凸轮槽21c之间的关系。图7C示出了副销11c和 脱落防止副凸轮槽21f之间的关系，而图7D示出了副销11c和靠近缩回位置的区域T中的 脱落防止副凸轮槽21f之间的关系。
如图7D所示，在靠近缩回位置的区域T中，即，在共用槽区域中，凸轮槽21c和副 凸轮槽21f的深度分别是dl和d2，并且凸轮槽21c比副凸轮槽21f深。由于在共用槽区域 中两个凸轮槽具有不同的深度，所以可以不损害第一组筒11的伸出功能和脱落防止功能 而共享凸轮路径。如图7A所示，在除了靠近缩回位置的区域T之外的区域中，S卩，在共用槽区域之外 的区域中，凸轮销lib确保不从第一组凸轮槽21c脱落所需的通常接合量L1。然而，如图 7B所示，在靠近缩回位置的区域T (共用槽区域)中，副凸轮槽21f比第一组凸轮槽21c宽， 因此凸轮销lib的接合量为比L1小的L2。然而，在作为拍摄区域的从“广角”到“远摄”的变焦区域中，凸轮销lib容易受 到下落等的外力的影响，而在共用槽区域中，凸轮销lib不太容易受到外力的影响。因此， 在共用槽区域中，仅仅需要确保沿着第一组凸轮槽21c在光轴方向上前后移动所需的接合 量，即使当凸轮销lib的接合量为比L1小的L2时，凸轮销lib也几乎不可能从第一组凸轮 槽21c脱落。如图7C和图7D所示，无论副销11c和脱落防止副凸轮槽21f是否在共用槽区域， 它们之间的关系在所有区域都相同。另外，为了消除副销11c和副凸轮槽21f之间的摩擦 阻力，以便防止第一组筒11的移动受到妨碍，在没有受到冲击的通常使用状态中，副销11c 不与副凸轮槽21f抵接并且副销11c被保持在离开副凸轮槽21f固定距离处。仅仅当受到外力时，副销11c才与副凸轮槽21f的侧面抵接以分散施加到凸轮销 lib的外力，从而防止凸轮销lib从第一组凸轮槽21c脱落。应当注意，如图6和图7A至7D所示，凸轮销lib和副销11c均被构造成截头圆锥 状，第一组凸轮槽21c和副凸轮槽21f的横截面均被构造成梯形，并且凸轮销lib、第一组凸 轮槽21c、副销11c和副凸轮槽21f均构成螺旋状(helicoids)。从这个方面，可以提高镜 筒36的抵抗外力的强度，并且可以使镜筒36乃至数字式照相机100小型化。本发明不限于上述实施方式，例如，与第一组筒的脱落防止机构类似的脱落防止 机构可以形成在诸如第二组筒等除第一组筒之外的筒组中。另外，上述实施方式的技术构 思可以被应用于安装在诸如照像机等除数字式照相机之外的摄像设备、以及诸如电子显微 镜和手机等光学设备上的可伸缩镜筒。虽然参照示例性实施方式描述了本发明，应当理解，本发明不限于所公开的示例 性实施方式。下面的权利要求应当被给予最宽的理解，以便包括所有这样的变型、等同结构 和功能。本申请要求2009年8月17日提交的日本专利申请No. 2009-188423的优先权，因 此该申请的全部内容通过引用包含于此。
权利要求
1.一种可伸缩镜筒，其中，形成于筒构件的销与形成于凸轮环的槽接合，并且通过所述 凸轮环的转动使所述筒构件沿光轴方向移动，所述可伸缩镜筒包括凸轮销，其用于使所述筒构件移动；凸轮槽，其与所述凸轮销接合；脱落防止销，其用于防止所述凸轮销从所述凸轮槽脱落；以及脱落防止槽，其与所述脱落防止销接合，其中，在靠近所述筒构件的缩回位置的区域中，所述凸轮槽和所述脱落防止槽重叠，而 成为与所述凸轮销和所述脱落防止销接合的共用槽。
2.根据权利要求1所述的可伸缩镜筒，其特征在于，在没有施加冲击的通常使用状态 中，所述脱落防止销不与所述脱落防止槽抵接。
3.根据权利要求1所述的可伸缩镜筒，其特征在于，所述凸轮槽的深度比所述脱落防 止槽的深度大。
4.根据权利要求1所述的可伸缩镜筒，其特征在于，所述凸轮槽和所述脱落防止槽的 横截面均被构造为梯形，所述凸轮销和所述脱落防止销均被构造成截头圆锥状，并且所述 凸轮槽、所述凸轮销、所述脱落防止槽和所述脱落防止销均构成螺旋状。
全文摘要
一种具有良好耐冲击性的可伸缩镜筒。其提高了镜筒的耐冲击性而不妨碍镜筒的小型化。在可伸缩镜筒中，形成在镜筒中的销与形成在凸轮环中的槽接合，并且通过凸轮环的转动使镜筒在光轴方向上移动。所述销包括凸轮销，其用于移动镜筒；和脱落防止销，其用于防止凸轮销从所述槽中脱落。所述槽包括凸轮槽，其与凸轮销接合；和脱落防止槽，其与脱落防止销接合。在靠近镜筒的缩回位置的区域中，凸轮槽和脱落防止槽重叠，以成为与凸轮销和脱落防止销接合的共用槽。
文档编号G02B7/04GK101995636SQ201010258490
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月17日 优先权日2009年8月17日
发明者大屋贵弘 申请人:佳能株式会社