专利名称：实现薄型化和拍摄倍率的高倍率化的镜筒和摄像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设置在如胶片照相机或数字照相机等摄像设备中的镜筒和具有 这种镜筒的摄像设备。
背景技术：
一些该类型的传统的镜筒具有变焦机构，该变焦机构使凸轮筒沿着光轴移动保持 多个透镜的多个透镜保持架、同时使转动限制筒限制透镜保持架的沿转动方向的转动，以 将透镜移动到预定位置。顺便提及，随着近来对拍摄倍率的高倍率化的要求，由于透镜组的数量增加并且 镜筒在其完全伸出状态下的长度增大，镜筒趋于变大。另一方面，还要求照相机薄型化，并 且需要将照相机在镜筒收纳时的厚度减小到最小。为了使照相机薄型化，可以想到减小筒构件在光轴方向上的尺寸并且以多级构造 将镜筒连接在一起，但是由于多方面的限制，不交叉地配置多个凸轮是困难的。此外，根据透镜光学系统的设计，镜筒中的内部透镜组沿着光轴行进的距离趋于 增大，并且凸轮筒变得难以覆盖内部透镜组的行程。因此，为了确保镜筒中的内部透镜组在光轴上的移动，提出了如下技术在典型凸 轮筒的内部额外地设置朝向成像面延伸的镜筒列，以使内部透镜组的行程朝向成像面延伸 (日本特开2007-219435号公报)。根据日本特开2007-219435号公报公开的技术，可以实现摄像设备的薄型化和拍 摄倍率的高倍率化，但是，由于需要在镜筒的内部设置多个筒构件，因此，镜筒的直径以及 沿光轴移动镜筒时的驱动负荷和光学精度误差增大。
发明内容
本发明提供一种无需增大沿光轴驱动镜筒时的驱动负荷和光学精度误差就可以 实现摄像设备的薄型化和拍摄倍率的高倍率化的镜筒和摄像设备。因此，本发明的第一方面提供一种镜筒，其包括沿着光轴方向在拍摄状态和收纳 状态之间移动以改变拍摄倍率的变焦机构，所述镜筒包括透镜保持单元，其被构造成保持 透镜并且能沿着所述光轴方向移动；凸轮从动件，其被配置于所述透镜保持单元的外周侧， 所述凸轮从动件被构造成跟随形成于凸轮筒的凸轮槽以沿着所述光轴方向移动，在从所述 收纳状态移动到所述拍摄状态的过程中，所述凸轮从动件与所述透镜保持单元接合，以使 所述透镜保持单元从所述收纳状态移动到所述拍摄状态；施力单元，其介于所述凸轮从动 件和所述透镜保持单元之间，所述施力单元被构造成沿使所述凸轮从动件和所述透镜保持 单元彼此远离的方向对所述凸轮从动件和所述透镜保持单元施力，在所述凸轮从动件从所 述拍摄状态移动到所述收纳状态的过程中，所述施力单元与所述透镜保持单元接合，以使 所述透镜保持单元朝向成像面移动；以及限制单元，其被构造成当所述透镜保持单元朝 向所述成像面移动时，所述限制单元在所述透镜保持单元的收纳状态与所述透镜保持单元抵接，从而限制所述透镜保持单元朝向所述成像面的移动。因此，本发明的第二方面提供一种摄像设备，其包括上述镜筒，其中，所述镜筒包 括沿着光轴方向在拍摄状态和收纳状态之间移动以改变拍摄倍率的变焦机构。根据本发明，由于当镜筒处于收纳状态和拍摄状态时凸轮从动件和透镜保持单元 之间的沿光轴方向的间隔可以变化，因此，可以增大镜筒内部的透镜组的相对行程。结果，无需增大沿光轴驱动镜筒时的驱动负荷和光学精度误差就可以实现摄像设 备的薄型化和拍摄倍率的高倍率化。通过下面(参照附图)对典型实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。
图1是作为具有根据本发明的镜筒的摄像设备的第一实施方式的数字照相机的 从正面观察的外观立体图。图2是图1中的数字照相机处于电源打开状态的外观立体图。图3是图1的背面图。图4是图1的仰视图。图5是数字照相机的控制方框图。图6是处于收纳状态的镜筒的剖视图。图7是处于拍摄状态的镜筒的剖视图。图8是内部收纳有凸轮从动件的第三透镜保持架的外观立体图。图9是用于说明数字照相机的拍摄操作的概略流程图。图10是作为具有根据本发明的镜筒的摄像设备的第二实施方式的数字照相机中 的处于收纳状态的镜筒的剖视图。图11是内部收纳有凸轮从动件的第三透镜保持架的外观立体图。
具体实施例方式现将将参照示出本发明的实施方式的附图详细说明本发明。图1是作为具有根据本发明的镜筒的摄像设备的第一实施方式的数字照相机的 从正面观察的外观立体图，图2是图1中的数字照相机处于电源打开状态的外观立体图，图 3是图1的背面图，图4是图1的仰视图。参照图1和图2，根据本实施方式的数字照相机20具有变焦机构，该变焦机构沿着 光轴在拍摄状态和收纳状态之间移动以改变拍摄倍率。在数字照相机20的正面，布置用于 确定被摄体的构图的取景器18、用于在进行测光测距时使用的辅助光源17、闪光灯19和镜 筒8A。在数字照相机20的上面，布置释放按钮14、电源开关按钮16和变焦开关15。此外，如图3所示，在数字照相机20的背面，布置操作按钮M 观、如IXD等显 示器22、和取景器目镜21。此外，如图4所示，在数字照相机20的底面，布置三角架安装部 四、存储卡驱动器42和电池插入部(未示出)用的盖30。图5是根据本实施方式的数字照相机20的控制方框图。CPU 46、ROM 45、RAM 47、释放按钮14、操作按钮M 沘、显示器22、电源开关按 钮16、变焦开关15、存储器40、压缩/解压缩单元41、存储卡驱动器42和驱动电路43被连接到总线44。变焦地驱动镜筒8A的变焦驱动电路31、驱动聚焦透镜4的聚焦驱动机构32、驱动 快门；34的快门驱动机构33和驱动光圈36的光圈驱动机构35被连接到驱动电路43。闪光灯19以及如CXD传感器或CMOS传感器等摄像器件12也被连接到驱动电路 43。根据来自CPU 46的信号经由驱动电路43驱动控制连接到驱动电路43的这些单元。ROM 45存储各种控制程序等，RAM 47存储控制程序所需的数据。模拟信号处理单 元37对从摄像器件12输出的图像数据进行模拟处理，并且将所得到的模拟数据输出到A/ D转换单元38。A/D转换单元38将从摄像器件12获取的模拟数据转换成数字数据，并且将数字数 据输出到数字信号处理单元39。数字信号处理单元39对通过A/D转换单元38的转换所获 得的数字信号进行预定处理，并且将所得到的数据作为图像数据输出到存储器40。存储在存储器40中的图像数据根据操作按钮M的操作而由压缩/解压缩单元41 进行如JPEG压缩或TIFF压缩等压缩处理，然后被输出并且存储到存储卡中，该存储卡被插 入到存储卡驱动器42中。此外，存储在存储器40中的图像数据或存储在存储卡驱动器42中的图像数据可 以由压缩/解压缩单元41解压缩，然后经由总线44在显示器22上显示。当用户看到显示 在显示器22上的图像并且确定不需要该图像时，可以通过操作按钮沈的操作删除该图像。接着将参照图6至图8对镜筒8A进行说明。图6是处于收纳状态的镜筒8A的剖视图，图7是处于拍摄状态的镜筒8A的剖视 图，图8是内部收纳有凸轮从动件3的第三透镜保持架8的外观立体图。参照图6和图7，镜筒8A被构造成使得透镜1被保持于透镜保持架2并且配置于 透镜1的被摄体侧的第三透镜7被保持于第三透镜保持架8，其中，第三透镜保持架8位于 透镜保持架2的外周侧。在本实施方式中，透镜1和第三透镜7构成确定变焦范围的透镜 组。此外，保持第二透镜4的第二透镜保持架5被配置于透镜保持架2的成像面侧(摄 像器件12侧)。在本实施方式中，假定第二透镜4是聚焦透镜。这里，透镜保持架2、第二 透镜保持架5和第三透镜保持架8分别对应于本发明的透镜保持单元、第二透镜保持单元 和第三透镜保持单元的示例。直进限制筒9被配置于第三透镜保持架8的外周侧，凸轮筒10被配置于直进限制 筒9的外周侧，固定筒11被配置于凸轮筒10的外周侧。凸轮从动件3被配置在透镜保持 架2和第三透镜保持架8之间。从动销3a和从动销8a (见图8)分别被配置于凸轮从动件 3的成像面侧的端部的外周面和第三透镜保持架8的成像面侧的端部的外周面。透镜保持架2和第三透镜保持架8以能够沿着光轴直进移动的方式被直进限制筒 9保持。凸轮筒10的转动使凸轮从动件3的从动销3a和第三透镜保持架8的从动销8a跟 随形成于凸轮筒10的内周面的凸轮槽(未示出)，从而使透镜保持架2和第三透镜保持架 8沿着光轴直进移动。此外，凸轮筒10跟随形成于固定筒11的内周面的凸轮槽(未示出)，以在转动的 同时沿着光轴移动。结果，镜筒8A中的透镜组从图6所示的状态移动到图7所示的状态， 使得镜筒8A进入准备好拍摄的状态。
径向向外突出的突出片加被设置于透镜保持架2的外周部，压缩螺旋弹簧6介于 突出片加与凸轮从动件3的被摄体侧的端壁之间。压缩螺旋弹簧6在使透镜保持架2和凸轮从动件3沿着光轴彼此远离的方向上对 透镜保持架2和凸轮从动件3施力，并且压缩螺旋弹簧6在镜筒8A处于拍摄状态(伸出状 态)时伸长。当凸轮从动件3朝向被摄体移动时，凸轮从动件3的成像面侧的端壁北与透镜保 持架2的突出片加接合，以朝向被摄体推动透镜保持架2，这使得透镜保持架2从图6的状 态沿着光轴朝向被摄体移动预定量。此时，透镜保持架2相对于凸轮从动件3的从动销3a位于成像面侧(见图7)。另一方面，当镜筒8A处于收纳状态(缩回状态)时，凸轮从动件3朝向成像面的 移动使得压缩螺旋弹簧6被压缩并且与透镜保持架2的突出片加接合，以朝向成像面推动 透镜保持架2，使得透镜保持架2朝向成像面移动。然后，当透镜保持架2进入收纳状态时，透镜保持架2的突出片加与设置于摄像 器件12用的保持架13的固定部13a抵接。应当注意，在这种情况下，可以使透镜保持架2 的背面与设置于第二透镜保持架5的固定部fe抵接。结果，透镜保持架2从收纳状态朝向 成像面的移动被限制，透镜保持架2沿着光轴被定位在收纳状态。此时，透镜保持架2相对于凸轮从动件3的从动销3a被定位在被摄体侧(见图 6)。如上所述，在本实施方式中，当镜筒8A处于收纳状态和拍摄状态时，凸轮从动件3 和透镜保持架2之间的间隔可以变化。接着，将参照图9对根据本实施方式的数字照相机20的拍摄操作进行简要说明。 CPU 46根据存储在ROM等或加载到RAM47中的程序来执行的图9中的处理。在步骤Si，当电源打开时，CPU 46行进至步骤S2，在步骤S2，CPU 46经由驱动电 路43控制变焦驱动机构31，由此使镜筒8A伸出到拍摄状态。在步骤S3，CPU 46确认镜筒8A已经移动到拍摄状态，然后行进至步骤S4。在步骤S4，当释放按钮14打开时，CPU 46行进至步骤S5，在步骤S5，CPU 46使用 辅助光源17进行测光，以获得被摄体的亮度信息，并且行进至步骤S6。在步骤S6，CPU 46判断在步骤S5中获得的亮度信息是否指示比预定亮度高的亮 度。接着，当在步骤S5中获得的亮度信息指示比预定亮度高的亮度时，CPU 46行进至 步骤S7，在步骤S7，CPU 46经由驱动电路43控制光圈驱动机构35，由此将光圈36插向光 轴，以改变入射光量。接着，CPU 46行进至步骤S8。另一方面，当在步骤S5中获得的亮度信息指示比预定亮度低的亮度时，CPU 46行 进至步骤S8，使光圈36从光轴退避，而不使光圈36工作。在步骤S8，CPU 46经由驱动电路43控制聚焦驱动机构32，由此使聚焦透镜4移 动到被摄体对好焦的位置。接着，在步骤S9，CPU 46开始从摄像器件12获取图像数据，并 且行进至步骤S10。在步骤S10，CPU 46经由驱动电路43控制快门驱动机构33，由此使快门34从其 打开状态移动到其闭合状态以遮蔽入射光，接着行进至步骤S11。
在步骤Sll，CPU 46结束从摄像器件12获取图像数据，然后行进至步骤S12。在步骤S12，在光圈36已经被插向光轴的情况下，CPU 46经由驱动电路43控制光 圈驱动机构35，由此使光圈36从光轴退避，接着行进至步骤S13。在步骤S13，CPU 46经由驱动电路43控制聚焦驱动机构32，由此使聚焦透镜4移 动到初始位置，接着结束处理。如上所述，由于在镜筒8A处于收纳状态和拍摄状态时凸轮从动件3和透镜保持架 2之间的沿着光轴的间隔可以变化，因此可以增大镜筒8A中的透镜组的相对行程。结果，无需增大镜筒8A的直径以及沿着光轴驱动镜筒8A时的驱动负荷和光学精 度误差就可以实现数字照相机20的薄型化和拍摄倍率的高倍率化。接着，将参照图10和图11对作为具有根据本发明的镜筒的摄像设备的第二实施 方式的数字照相机进行说明。图10是处于收纳状态的镜筒8A的剖视图，图11是内部收纳有凸轮从动件3的第 三透镜保持架8的外观立体图。应当注意，将使用相同的附图标记来说明与上述第一实施 方式中的部分重复或等同的部分。在本实施方式中，当镜筒8A移动到收纳状态时，如上述第一实施方式的情况那 样，使透镜保持架2的突出片加与保持架13的固定部13a抵接并且保持在固定部13a上， 或者使透镜保持架2的背面与第二透镜保持架5的固定部如抵接并且保持在固定部fe上。此后，如图10所示，凸轮从动件3的从动销3a沿着退避槽IOa朝向成像面移动， 该退避槽IOa沿着光轴设置于凸轮筒10的内周面。具体地，如图11所示，当第三透镜保持架8从被摄体侧朝向成像面移动时，第三透 镜保持架8的成像面侧的端部8c朝向成像面推动从动销3a，从而使从动销3a沿着退避槽 IOa朝向成像面移动。
在上述第一实施方式中，如图8所示，从动销3a用的退避槽8b设置于第三透镜保 持架8的成像面侧的端部。退避槽8b可能会降低第三透镜保持架8的强度并且可能使有 害射线进入第三透镜保持架8，等等。在本实施方式中，由于可以省略第三透镜保持架8的退避槽8b，因此可以提高第 三透镜保持架8的强度，并且可以防止有害射线进入第三透镜保持架8。其它的配置和效果 与上述第一实施方式中的配置和效果相同。应当理解，本发明不限于上述示例性实施方式，在不背离本发明的精神的前提下， 材料、形状、尺寸、形式、数量和安装位置等可以任意改变。例如，尽管在上述实施方式中使用压缩螺旋弹簧6作为介于透镜保持架2和凸轮 从动件3之间的示例性施力单元，但是本发明不限于此。例如，如除了弹簧之外的弹性构件或可弹性伸缩的缸体等施力单元可以介于透镜 保持架2和凸轮从动件3之间。其它实施方式虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开 的典型实施方式。所附权利要求书的范围将符合最宽的解释，以包含所有变型、等同结构和 功能。本申请要求2009年10月沈日提交的日本专利申请No. 2009-245534的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。
权利要求
1.一种镜筒，其包括沿着光轴方向在拍摄状态和收纳状态之间移动以改变拍摄倍率的 变焦机构，所述镜筒包括透镜保持单元，其被构造成保持透镜并且能沿着所述光轴方向移动；凸轮从动件，其被配置于所述透镜保持单元的外周侧，所述凸轮从动件被构造成跟随 形成于凸轮筒的凸轮槽以沿着所述光轴方向移动，在从所述收纳状态移动到所述拍摄状态 的过程中，所述凸轮从动件与所述透镜保持单元接合，以使所述透镜保持单元从所述收纳 状态移动到所述拍摄状态；施力单元，其介于所述凸轮从动件和所述透镜保持单元之间，所述施力单元被构造成 沿使所述凸轮从动件和所述透镜保持单元彼此远离的方向对所述凸轮从动件和所述透镜 保持单元施力，在所述凸轮从动件从所述拍摄状态移动到所述收纳状态的过程中，所述施 力单元与所述透镜保持单元接合，以使所述透镜保持单元朝向成像面移动；以及限制单元，其被构造成当所述透镜保持单元朝向所述成像面移动时，所述限制单元在 所述透镜保持单元的收纳状态与所述透镜保持单元抵接，从而限制所述透镜保持单元朝向 所述成像面的移动。
2.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述镜筒还包括第二透镜保持单元，所述 第二透镜保持单元被构造成保持第二透镜，所述第二透镜保持单元被配置于所述透镜保持 单元的成像面侧，所述限制单元被设置于所述第二透镜保持单元。
3.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述镜筒还包括第三透镜保持单元，所述 第三透镜保持单元被构造成在所述透镜保持单元的被摄体侧保持第三透镜，当所述第三透 镜保持单元朝向所述成像面移动时，所述第三透镜保持单元与跟随所述凸轮筒的凸轮槽的 所述凸轮从动件的从动销接合并且朝向所述成像面推所述从动销，在所述凸轮筒形成当所 述第三透镜保持单元朝向所述成像面推所述从动销时使所述从动销朝向所述成像面退避 的退避槽。
4.根据权利要求1所述的镜筒，其特征在于，所述施力单元包括压缩螺旋弹簧。
5.一种摄像设备，其包括权利要求1所述的镜筒。
全文摘要
一种实现薄型化和拍摄倍率的高倍率化的镜筒和摄像设备，其无需增大沿光轴驱动镜筒时的驱动负荷和光学精度误差就可以实现摄像设备的薄型化和拍摄倍率的高倍率化。凸轮从动件跟随凸轮筒中的凸轮槽以沿着光轴移动，并且与透镜保持架接合，以使透镜保持架从收纳状态移动到拍摄状态。压缩螺旋弹簧沿使凸轮从动件和透镜保持架彼此远离的方向对凸轮从动件和透镜保持架施力，并且当凸轮从动件从拍摄状态移动到收纳状态时，压缩螺旋弹簧与透镜保持架接合以使透镜保持架朝向成像面移动。与透镜保持架抵接的固定部限制透镜保持架朝向成像面的移动。
文档编号G02B7/04GK102053334SQ201010526310
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月25日 优先权日2009年10月26日
发明者工藤智幸 申请人:佳能株式会社