透镜镜筒和摄像装置的制作方法

本发明涉及一种透镜镜筒和摄像装置，特别涉及一种保持透镜组从而能够在光轴方向上前后移动的透镜镜筒，以及具有保持透镜组从而能够在光轴方向上前后移动的透镜镜筒的摄像装置。

背景技术：

传统上，存在这样的摄像装置：用于拍摄被摄体的照相机单元被圆顶等壳体覆盖，并能够围绕平摇轴和倾斜轴旋转，并且可以通过将照相机单元的方向变为用户期望的拍摄方向来拍摄被摄体。在该摄像装置中，需要照相机单元具有高性能且尺寸减小。然而，当为了照相机单元的更高性能，随着变焦倍率增大或摄像元件的尺寸增大从而提高摄像透镜的性能时，可能会造成摄像透镜的光路延长。这样可能会使得包含照相机单元和覆盖照相机单元的壳体的整个摄像装置的尺寸增大。因此，为了提高摄像透镜的性能并减小其尺寸，存在通过使用凸轮环在光轴方向上线性移动多个透镜组从而执行变焦的摄像装置。

例如，在日本特开平h06-324252号公报中，可平行于光轴旋转的螺杆被旋转，并且通过变焦电机在光轴方向上移动配设有由螺杆拧紧的套筒的第二组透镜保持环。因此，具有与第二组透镜保持环的凸轮从动件啮合的凸轮槽的凸轮筒被旋转，并且在光轴方向上移动第三组透镜保持环或光圈保持环。此外，通过使得电机的螺旋轴与针对第四组透镜保持环的套筒所配设的螺孔相啮合，从而第四组透镜保持环可以在光轴方向上移动。

日本特开2013-11918号公报公开了第一透镜组支持架所固定至的第一保持器和第二透镜组支持架所固定至的第二保持器被支持，从而可通过凸轮筒的旋转而在光轴方向上移动。此外，用于支持执行聚焦的第三透镜组的第三透镜组支持架被支持，从而可以相对于第二保持器移动。

然而，在日本特开平h06-324252号公报所公开的传统技术中，当第四组透镜保持环在光轴方向上前后移动以执行聚焦时，聚焦不能响应于变焦速度，因此在变焦期间透镜可能会失焦。

此外，在以上日本特开2013-11918号公报所公开的传统技术中，透镜在变焦期间不太可能失焦。然而，由于第二保持器的重量增加，当通过电机而不是手动操作来执行变焦时，电机转矩可能会不足，造成变焦困难。

技术实现要素：

为达成上述目标，本发明提供一种透镜镜筒，包括：保持第一透镜组的第一透镜保持架；保持第二透镜组的第二透镜保持架；透镜镜筒壳体；在光轴方向上驱动第一透镜保持架的第一透镜驱动单元；以及在光轴方向上驱动第二透镜保持架的第二透镜驱动单元，第一透镜驱动单元固定至固定部件，第二透镜驱动单元固定至第一透镜保持架。

根据以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是本发明的透镜镜筒的透视图。

图2是本发明的透镜镜筒的截面图。

图3是本发明的透镜镜筒的透视分解图。

图4是例示图3所示的凸轮筒的凸轮槽的展开图。

图5是例示图3所示的光学滤波器驱动机构的细节的透视分解图。

图6是沿与内置有本发明的摄像装置的监视照相机的光轴垂直的平面切断的截面图。

图7是例示本发明的摄像装置的各组的运动轨迹的图。

图8a是例示本发明的摄像装置的第四组透镜和第五组透镜的运动轨迹的图。

图8b是例示本发明的摄像装置的第五组透镜的运动轨迹的图。

图9是本发明的摄像装置的第四组透镜镜筒和第五组透镜镜筒的透视图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

图1例示了透镜镜筒1，图2是透镜镜筒1的截面图，图3是透镜镜筒1的透视分解图。

透镜镜筒1从被摄体一侧起依次具有第一组透镜l1、第二组透镜l2、第三组透镜l3、第四组透镜l4以及第五组透镜l5。第一组透镜l1在光轴方向上被固定。第二组透镜l2、第三组透镜l3及第四组透镜l4为变焦透镜，其在光轴方向上移动以执行变焦操作(变焦)。第五组透镜l5是聚焦透镜，其在光轴方向上移动以执行聚焦操作(聚焦)。附图标记l6表示诸如红外截止滤波器或带通滤波器等在与光轴正交的方向上移动的光学滤波器被插入光路及从光路中移除，并透过或遮挡特定波长范围内的光束。附图标记l7是作为ccd传感器、cmos传感器等光电转换元件的摄像元件。

注意，权利要求中的第一透镜组对应于本实施例中的第四组透镜l4，权利要求中的第一透镜保持架对应于本实施例中的第四组透镜镜筒。此外，权利要求中的第二透镜组对应于本实施例中的第五组透镜l5，权利要求中的第二透镜保持架对应于本实施例中的第五组透镜镜筒。

附图标记10是保持第一组透镜l1的第一组透镜镜筒。附图标记20是保持第二组透镜l2的第二组透镜镜筒。附图标记21和22表示导杆，设置在第二组透镜镜筒20中的套筒部分与导杆21啮合以在光轴方向上引导第二组透镜镜筒20。此外，设置在第二组透镜镜筒20中的u型槽与导杆22啮合以限制围绕第二组透镜镜筒20的导杆21旋转。附图标记23表示凸轮从动件，其被安装到第二组透镜镜筒20以能够旋转。附图标记24表示齿条部件，其被安装到第二组透镜镜筒20以能够在垂直于光轴的平面内旋转。附图标记25表示位置检测标尺，其被固定到第二组透镜镜筒20。

附图标记30是保持第三组透镜l3的第三组透镜镜筒。附图标记31表示导杆，设置在第三组透镜镜筒30中的套筒部分与导杆31啮合以将第三组透镜镜筒30引导至光轴方向。此外，设置在第三组透镜镜筒30中的u型槽与导杆22啮合以限制围绕第三组透镜镜筒30的导杆31旋转。附图标记33表示凸轮从动件，其被安装到第三组透镜镜筒30以能够旋转。附图标记36表示通过驱动光圈叶片来改变开口直径并被固定至第三组透镜镜筒30的光圈单元。

附图标记40是保持第四组透镜l4的第四组透镜镜筒。附图标记41是作为第一向导部件的导杆，其支持第一透镜保持架以能够在光轴方向上前后移动。导杆41与设置在第四组透镜镜筒40中的套筒部分啮合以在光轴方向上引导第四组透镜镜筒40。此外，设置在第四组透镜镜筒40中的u型槽与导杆22啮合以限制围绕第四组透镜镜筒40的导杆41旋转。附图标记43表示凸轮从动件，其被安装到第四组透镜镜筒40以能够旋转。

附图标记50是保持第五组透镜l5的第五组透镜镜筒。附图标记51是作为第二向导部件的导杆，其支持第二透镜保持架以能够在光轴方向上前后移动。导杆51与设置在第五组透镜镜筒50中的套筒部分啮合以在光轴方向上引导第五组透镜镜筒50。此外，设置在第五组透镜镜筒50中的u型槽与导杆22啮合以限制围绕第五组透镜镜筒50的导杆51旋转。附图标记54表示齿条部件，其被安装到第五组透镜镜筒50以能够在垂直于光轴的平面内旋转。

附图标记60是保持光学滤波器l6的光学滤波器保持架。附图标记61表示导杆，设置在光学滤波器保持架60中的套筒部分与导杆61啮合以在光轴方向上引导光学滤波器保持架60。此外，设置在光学滤波器保持架60中的u型槽与导杆51啮合以限制围绕光学滤波器保持架60的导杆61旋转。附图标记63表示凸轮从动件，其被安装到光学滤波器保持架60以能够旋转。

附图标记70是保持摄像元件l7的摄像元件保持架。附图标记76表示摄像元件l7(未示出)所固定至的传感器基板，该传感器基板被安装到摄像元件保持架70。附图标记71和72表示导杆，设置在摄像元件保持架70中的套筒部分与导杆71啮合以在光轴方向上引导摄像元件保持架70。此外，设置在摄像元件保持架70中的u型槽与导杆72啮合以限制围绕摄像元件保持架70的导杆71旋转。附图标记74表示齿条部件，其被安装到摄像元件保持架70以能够在垂直于光轴的平面内旋转。附图标记75表示位置检测标尺，其被固定到摄像元件保持架70。

附图标记80表示凸轮筒。图4是例示凸轮筒80的凸轮槽的展开图。附图标记82表示第二组凸轮槽，其与第二组透镜镜筒20的凸轮从动件23啮合。附图标记83表示第三组凸轮槽，其与第三组透镜镜筒30的凸轮从动件33啮合。附图标记84表示第四组凸轮槽，其与第四组透镜镜筒40的凸轮从动件43啮合。附图标记86表示光学滤波器凸轮槽，其与光学滤波器保持架60的凸轮从动件63啮合。

附图标记101表示作为透镜镜筒壳体的固定透镜镜筒，附图标记102表示后透镜镜筒，附图标记103表示导杆保持部件，附图标记107表示光学滤波器插入-移除电机保持部件。第一组透镜镜筒10、导杆保持部件103以及光学滤波器插入-移除电机保持部件107被固定到固定透镜镜筒101上。

导杆21、22、51、61、71和72被保持在固定透镜镜筒101和后透镜镜筒102之间。导杆31和41被保持在固定透镜镜筒101和导杆保持部件103之间。附图标记81表示凸轮筒致动部件，其沿光轴方向致动凸轮筒80。凸轮筒80经由凸轮筒致动部件81保持在固定镜筒101和后镜筒102之间，以便能够旋转。

附图标记113和114表示光学传感器，光学传感器113固定到固定透镜镜筒101，光学传感器114固定到后透镜镜筒102。每个光学传感器113和114具有发光部分和光接收部分。光学传感器113和114检测具有由分别安装到第二组透镜镜筒20和摄像元件保持架70的位置检测标尺25和75所反射的周期性亮暗图案的光，并将光转换为电信号。然后，光学传感器113和114检测第二组透镜镜筒20和摄像元件保持架70的位置。

附图标记111和112表示振荡线性致动器。振荡线性致动器111和112各自由滑块和振动器(未示出)形成。振荡线性致动器111和112各自是这样的致动器：当频率信号经由柔性印刷板(未示出)输入到振动器时，在振动器中发生近似椭圆运动，这样可以在与滑块的压力接触面上产生驱动力。

作为第一透镜驱动单元的振荡线性致动器111固定到固定透镜镜筒101，并与齿条部件24啮合。当在振荡线性致动器111中发生沿光轴方向的驱动力时，第二组透镜镜筒20经由齿条部件24在光轴方向上前后移动。当第二组透镜镜筒20在光轴方向上前后移动时，与第二组透镜镜筒20的凸轮从动件23啮合的凸轮筒80在垂直于光轴的平面内旋转。当凸轮筒80在垂直于光轴的平面内旋转时，第三组透镜镜筒30、第四组透镜镜筒40和光学滤波器保持架60经由与凸轮筒80啮合的凸轮从动件33、43和63而在光轴方向上前后移动。

振荡线性致动器112固定到后透镜镜筒102，并与齿条部件74啮合。当在振荡线性致动器112中发生沿光轴方向的驱动力时，摄像元件保持架70经由齿条部件74在光轴方向上前后移动。

也就是说，驱动振荡线性致动器111和112使得第二组透镜镜筒20、第三组透镜镜筒30、第四组透镜镜筒40、光学滤波器保持架60和摄像元件保持架70在光轴方向上前后移动，并且可以执行变焦操作。

附图标记115表示作为第二透镜驱动单元的步进电机。步进电机115固定到第四组透镜镜筒40，并与安装在第五组透镜镜筒50上的齿条部件54啮合。当在步进电机115中产生沿光轴方向的驱动力时，第五组透镜镜筒50经由齿条部件54在光轴方向上前后移动，并且可以执行聚焦操作。

附图标记116和117表示光学滤波器插入-移除电机。光学滤波器插入-移除电机116和117固定到光学滤波器插入-移除电机保持部件107上。图5是示出光学滤波器驱动机构的细节的透视分解图。附图标记64表示红外截止光学滤波器，其具有切割红外线的光学特性。附图标记65表示保持红外截止滤波器64的滤波器保持架。附图标记66表示带通滤波器，其具有透射特定波长范围的光束的光学特性。附图标记67是保持带通滤波器66的滤波器保持架。附图标记68表示盖部件，其与光学滤波器保持架60一起保持光学滤波器保持架65和67，以便可在垂直于光轴的平面内移动。附图标记118和119表示接合臂，其分别连接到光学滤波器插入-移除电机116和117。接合臂118和119与设置在滤波器保持架65和67上的啮合孔65a和67a啮合。当光学滤波器插入-移除电动机116和117围绕平行于光轴的轴线旋转时，接合臂118和119旋转，并且滤波器保持架65和67在图5中的y方向上移动。

当滤波器保持架65插入光路中时，从进入摄像元件的光中切割红外光，从而可以获得适于产生正常颜色图像的光束。当滤波器保持架67插入光路中时，例如，只有诸如近红外光的特定波长范围的光束进入摄像元件，从而获得适于产生具有较高对比度的图像的光束。当从光路中移除滤波器保持架65和67时，包括红外光的光束进入摄像元件，从而可以获得更大量的光，使得即使在低亮度下(例如夜间)也可以拍摄图像。

附图标记104表示电缆，其向摄像元件l7输入电信号并从摄像元件l7输出电信号。附图标记105表示透镜基板，其固定到固定透镜镜筒101。透镜基板105经由柔性印刷板(未示出)向/从诸如振荡线性致动器111或112、步进电机115，光学滤波器插入-移除马达116或117等各个制动器输入/输出电信号。此外，透镜基板105经由柔性印刷板(未示出)向/从诸如光学传感器113或114的各个传感器输入/输出电信号。

电缆104的一端连接到传感器基板76，另一端连接到透镜基板105。电缆104弯曲成u形，其两端被固定，该u形形成有曲率，使得即使当摄像元件保持架70沿光轴方向移动时，移动摄像元件保持架70所需的振荡线性致动器112的推力也不会过度增加。

附图标记106表示导热部件。导热部件106由具有高导热率的柔性片部件(例如石墨片)形成。导热部件106的一端固定到传感器基板76，另一端固定到散热器(未示出)。然后，传感器基板76中产生的热量被传递到散热器，从而抑制了摄像元件l7的温度上升。

导热部件106在后方平行于摄像元件保持架70的光轴而折叠成波纹管形状，从而即使当摄像元件保持架70沿光轴方向移动时，移动该摄像元件保持架70所需的振动线性致动器112的推力也不会过度增加。

图6是沿着与监视照相机200的光轴垂直的平面截取的截面图，该监视照相机200是摄像装置的示例，在摄像装置中，可绕着平摇轴和倾斜轴旋转的透镜镜筒1被诸如半球形圆顶盖等壳体覆盖。附图标记201表示圆顶盖，其是由透明或半透明塑料制成的盖部件。附图标记202表示壳体，附图标记203表示内盖。附图标记204表示相机壳体，其将摄像装置1保持在内。附图标记205表示倾斜单元，其支撑相机外壳204以便可绕倾斜轴t旋转。倾斜单元205具有由步进电机等(未示出)形成的倾斜驱动单元，并且沿倾斜方向电驱动相机单元204。附图标记206表示平摇单元，其支撑倾斜单元205以便可绕平摇轴p旋转。平摇单元206具有由步进电机等(未示出)形成的平摇驱动单元，并且在摇摄方向上电驱动倾斜单元205。

图7是示出形成透镜镜筒1的各个组的运动轨迹的示图。图7中的附图标记l1至l7表示第一组透镜l1至第五组透镜l5、光学滤波器l6和摄像元件l7的运动轨迹。图8a示出了第四组透镜l4和第五组透镜l5的运动轨迹，图8b示出了第五组透镜l5与第四组透镜l4的相对位置的轨迹。图8a中的附图标记a表示第五组透镜l5在光轴方向上在wide和tele之间所需的行程。图8b中的附图标记b表示当步进电机115安装在第四组镜筒40上时、在wide和tele之间驱动第五组透镜l5所需的行程。

在本实施例中，行程b约为行程a的一半。步进电机115安装在保持第四组透镜l4的第四组透镜镜筒40上，第四组透镜l4的运动轨迹与第五组透镜l5的运动轨迹形状接近，因此，可以由步进电机115驱动第五组透镜镜筒50和第四组透镜镜筒40之间的运动轨迹的差异。从而，驱动第五组透镜l5所需的行程可以减少。当可以减少第五组透镜l5的行程时，聚焦透镜组可以无延迟地响应变焦速度，从而可以执行变焦操作而不会出现模糊。

此外，仅步进电机115安装在第四组透镜镜筒40上，并且保持第五组透镜镜筒50的导杆51和22以及保持导杆的结构设置在固定透镜镜筒101和后透镜镜筒102上，从而可以抑制第四组透镜镜筒40的质量增加。因此，可以抑制变焦所需的驱动单元的推力的增加，并且可以抑制驱动单元的成本和尺寸的增加。

注意，尽管在本实施例中驱动第五组透镜镜筒50的步进电机115安装在相邻的第四组透镜镜筒40上，但是安装有步进电机的透镜镜筒不需要相邻，只要可以减少聚焦透镜组所需的行程即可。

图9是第四组透镜镜筒40和第五组透镜镜筒50的透视图。附图标记40a表示设置在第四组透镜镜筒40中的、与第五组透镜镜筒50的啮合部分，参考标号50a表示设置在第五组镜筒50中的、与第四组透镜镜筒40的啮合部分。通过由作为齿条致动部件的弹簧致动并围绕步进电机115的导螺杆115a的旋转轴啮合的齿条54，第四组透镜镜筒40和第五组透镜镜筒50围绕平行于光轴的轴线相互致动。此外，当啮合部分40a和啮合部分50a彼此啮合时，第四组透镜镜筒40和第五组透镜镜筒50可以作为单个单元被处理。当组装透镜镜筒1时，第四组透镜镜筒40和第五组透镜镜筒50被包含在固定透镜镜筒101中，并组装导杆22、41和51，从而啮合部分40a和啮合部分50a彼此分开。此外，由于第四组透镜镜筒40和第五组透镜镜筒50可以在光轴方向上相对移动，因此这样更容易组装。

如上所述，可以在不增加诸如圆顶的壳体的尺寸的情况下提高摄像镜头的性能，并且可以提供能够在保持聚焦的同时进行变焦的摄像装置。

虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对下列权利要求的范围赋予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构及功能。