专利名称：数字式照相机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于摄影设备，特别是一种数字式照相机。
背景技术：
近年来，就数字式照相机的设计，除了着重于像素及变焦比的提升以外，为了提升携带性，薄形化乃被加以重视。
就数字式照相机加以薄形化的手法上，习用的实施手法乃是于不使用时(也就是电源关闭时)，减少透镜组与摄像元件之间的间隙，并使得镜体成为沉体状态。
另外，如名称为‘数字CAPA’，(股)学习研究社，2003年3月1日，第19卷，第3号的非专利文献第20页及第22页所记载的结构，数字式照相机的薄形化实施手法是于沉体时，将被照物体侧起第二组透镜组回避至摄像元件的一侧。
然而，并不仅只有像素及变焦比而已，光学系统的性能(以下称作‘光学性能’)也是决定数字式照相机性能的重要因素。就大部分数字式照相机的光学系统而言，由被照物体侧起第一组透镜组及第二组透镜组的光轴偏差对光学性能有很大的影响。因此，如前述文献所述，仅将第二组透镜组移动至摄像元件一侧的手法，很容易使得透镜组产生倾斜及平行偏心的情形，由光学性能的观点来看，并不能说是一个好的手法。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可维持光学性能、结构简单、可实现薄形化的数字式照相机。
本实用新型包括框体、设置于框体内的固定筒、沿着光轴设置于固定筒底部的电荷藕合元件、镜体及数个透镜组；固定筒的内侧面上设有凸轮槽；凸轮槽在电荷藕合元件侧成为曲线形状，远离电荷藕合元件侧为平行光轴的直线状；镜体为沉体式镜体，其由数个可呈沉体式收纳至固定筒内的筒体相互套接而成；被固定筒支撑的筒体外侧设有相应插入凸轮槽直线状段的插销及连接并由变焦电动机驱动旋转的嵌合齿轮；数个透镜组分别沿着光轴对应被支撑设置于数个筒体内，并可沿着光轴移动；最接近电荷藕合元件的透镜组为焦距透镜；最靠近被照物体侧的透镜组为对物透镜组，其可在数个筒体沉体时相对数个筒体旋转回避至电荷藕合元件及焦距透镜的下侧；焦距电动机设置于固定筒内部，其经具有螺栓及引导体的传动机构接续并驱动焦距透镜沿光轴移动。
其中可沿着光轴移动的数个透镜组分具有由被照物体侧起排列的第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组；分别支撑第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组的数个筒体为第一筒体、第二筒体及第三筒体，且第一筒体、第二筒体、第三筒体依序分别插入第二筒体、第三筒体及固定筒内侧并被支撑；对物透镜组为第一、二透镜组；焦距透镜为第三透镜组。
第一透镜组及第二透镜组相对数个筒体旋转时的旋转轴为镜体的中心轴。
变焦电动机与嵌合齿轮之间设有减速齿轮组。
第二筒体及第三筒体分别由内筒体及外筒体套接而成；第二、三筒体的内筒体上分别设有一段平行于光轴的直线槽；第一筒体及第二筒体内筒体朝向电荷藕合元件端部分别设有朝向外侧突出并分别卡合于第二、二筒体内筒体上直线槽内的突起；插入固定筒上凸轮槽直线状段内的插销设置于第三筒体外筒体上；第三筒体内筒体朝向电荷藕合元件端部处设有朝向外侧突出并卡合于凸轮槽曲线形状段内的突起。
由于本实用新型包括框体、设置于框体内的固定筒、沿着光轴设置于固定筒底部的电荷藕合元件、镜体及数个透镜组；固定筒的内侧面上设有由近电荷藕合元件侧曲线形状及远离电荷藕合元件侧直线状构成的凸轮槽；镜体为沉体式镜体，其由数个可呈沉体式收纳至固定筒内的筒体相互套接而成；被固定筒支撑的筒体外侧设有相应插入凸轮槽直线状段的插销及连接变焦电动机的嵌合齿轮；数个透镜组分别沿着光轴对应被支撑设置于数个筒体内，并可沿着光轴移动；最接近电荷藕合元件的透镜组为焦距透镜；最靠近被照物体侧的透镜组为对物透镜组，其可在数个筒体沉体时相对数个筒体旋转回避至电荷藕合元件及焦距透镜的下侧；焦距电动机设置于固定筒内部，其经具有螺栓及引导体的传动机构接续并驱动焦距透镜沿光轴移动。使用时，操作者在进行变化焦距操作的场合时，启动变焦电动机，而第一、二透镜组则沿光轴移动，以进行光学系统的倍率调整。另外，对应于第一、二透镜组移动后的配置，启动焦距电动机，使得焦距透镜进行移动。借此，光线便可经由第一、二透镜组及焦距透镜使得电荷藕合元件的摄像面适切的进行受光。因此，依照释放钮的操作便可借由电荷藕合元件生成倍率变换后的被照物体的影像讯号；当使用者将电源进行关闭操作使数个筒体沉体时，对物透镜组相对数个筒体旋转回避至电荷藕合元件及焦距透镜的下侧使镜体内部空间长度仅为对物透镜组的长度总和，因此，可以使得沉体后的透镜单元的长度变的非常短而达薄型化；且对物透镜组回避动作不需要复杂的调整作业，且可确实使对物透镜组的光轴保持一致，即可容易地维持数字式照相机的光学性能；再者，即使重复的进行镜体的伸缩动作后，零件之间的磨耗亦几乎不会影响对物透镜的同轴精度，因此可容易的维持光学性能；且由于将变焦电动机作为驱动源而无须设置特别的驱动源，故结构上也不会变的复杂。不仅可维持光学性能，而且结构简单、可实现薄形化，从而达到本实用新型的目的。
图1、为本实用新型透镜单元结构示意剖视图(透镜单元位于广角端)。
图2、为本实用新型透镜单元的内部及其周边结构示意正视图。
图3、为本实用新型透镜单元局部放大剖视图。
图4、为本实用新型透镜单元结构示意剖视图(透镜单元位于镜端)。
图5、为本实用新型透镜单元结构示意正视图(沉体时)。
图6、为本实用新型透镜单元结构示意正视图(沉体后)。
图7、为本实用新型透镜单元结构示意剖视图(沉体后)。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型数字式照相机1是将被照物体侧，即图1中箭头Z所指方向的反侧所入射的光线，经由设置位置可加以改变的数组透镜组朝摄像元件加以引导，以获得被照物体的影像。
在数字式照相机1的框体2内，朝着图1中的箭头Z方向以中心轴J2为中心设置固定筒34，在固定筒34的底部35上组装有经二次元排列的摄像元件的电荷藕合元件(Change-Coupled Device以下简称CCD)42，而CCD42的被照物体侧上进一步组装设有低通路过滤器43。
另外，本实用新型的数字式照相机1具有由被照物体侧起依序排列的第一透镜组51、第二透镜组52及为焦距透镜44的第三透镜组。
第一透镜组51、第二透镜组52、焦距透镜44及CCD42是朝着箭头Z的方向沿着预设的光轴J1加以配置。
第一透镜组51及第二透镜组52是沿着光轴J1移动以改变摄影倍率，而焦距透镜44则是沿着光轴J1移动以使得CCD42的摄像面与被照物体的影像焦点加以吻合。
CCD42可将所接受的光线转换成为电子讯号，并经由设置于框体2内部的存储器(图中未示)以将被照物体影像的讯号加以纪录。
本实用新型的数字式照相机1进一步具有由被照物体侧起依序排列，且可收纳第一透镜组51及第二透镜组52并以远离光轴J1的中心轴J2为中心的同心圆筒状体的第一筒体31、第二筒体32及第三筒体33。第一、二、三筒体31、32、33构成的沉体式镜体3。
第一筒体31、第二筒体32及第三筒体33是依序分别插入第二筒体32、第三筒体33及固定筒34的内侧而被加以支撑。
借由第一筒体31、第二筒体32及第三筒体33，亦可包含固定筒34以构成实质上可将第一透镜组51、第二透镜组52及焦距透镜44加以收纳的沉体式的镜体3。
第二筒体32是由外筒体32a及内筒体32b构成；第三筒体33亦是由外筒体33a及内筒体33b构成。
另外，图1所示是将图面表示加以适度简化的镜体3的内部结构。
镜体3、固定筒34及其内部构造则整合称之为透镜单元3a。
在第一筒体31的被照物体侧前端处设置有闭塞部36，而第一透镜组51支撑在第一筒体31的闭塞部36上。
在第二筒体32内部设置支撑第二透镜组52的透镜支撑部37，而第二透镜组52的被照物体侧处则组装有可遮断光线的快门53。
如图2所示，由箭头Z的反方向侧朝箭头Z方向一侧所见的透镜单元3a的内部及其周边的结构，为了将图式清楚的表示，省略了图1中所示的闭塞部36、透镜支撑部37及快门53，仅表现出底部35以上的结构，而第一、二透镜组51、52在图式的中则以虚线表示。
如图2所示，于固定筒34内部组装设有焦距电动机46。焦距电动机46利用具有螺栓及引导体的传动机构(图中未示)与焦距透镜44加以接续。当焦距电动机46旋转时，焦距透镜44便会沿着如图1所示的光轴J1移动。
如图1、图2所示，在固定筒34的一侧设有用以变化焦距及沉体的减速齿轮组381和变焦电动机38。减速齿轮组381可减速变焦电动机38的旋转速度，且与形成于第三筒体33的外筒体33a外周面处的齿轮331啮合。另外，减速齿轮组381邻近第三筒体3 3侧的齿轮是经由固定筒34的开口与第三筒体33外筒体33a外周面处的齿轮331啮合，在后面陈述的沉体状态时，其亦是维持啮合状态般，而可沿光轴J1的平行方向(箭头Z方向)进行滑动。
就本实用新型的数字式照相机1而言，其中CCD42、快门53、变焦电动机38及焦距电动机46是与图式中省略的控制部互相接续，随着操作者的操作而控制数字式照相机1的各元件。例如，在操作者进行变化焦距操作的场合时，启动变焦电动机38，而第一、二透镜组51、52则沿光轴J1移动，以进行光学系统的倍率调整。另外，对应于第一、二透镜组51、52移动后的配置，启动焦距电动机46，使得焦距透镜44进行移动。借此，光线便可经由第一、二透镜组51、52及焦距透镜44使得CCD42的摄像面适切的进行受光。因此，依照释放钮的操作便可借由CCD42生成倍率变换后的被照物体的影像讯号。
另外，当使用者将电源进行关闭操作的场合时，可借由变焦电动机38的动作以进行沉体动作，使得第一筒体31、第二筒体32以及第三筒体33收纳至固定筒34中。
再者，就倍率变更及沉体时，借由变焦电动机38的驱动使得透镜单元3a动作的情形进一步的加以详细说明。如图3所示，是透镜单元3a上方部位的部分放大剖视图，借以显示透镜单元3a动作时的相关部位。
如图3所示，在第一筒体31的CCD42侧(箭头Z方向侧)的端部处，设有朝向外侧突出的突起611。突起611与形成于第二筒体32的内筒体32b上的直线槽622(平行于光轴J1)相互卡合。相同的，第二筒体32内筒体32b的CCD42侧的端部处，设有朝向外侧突出的突起621。突起621与形成于第三筒体33的内筒体33b上的直线槽632(平行于光轴J1)相互卡合。于第三筒体33内筒体33b的CCD42侧的端部处，设有朝向外侧突出的突起631。突起631与形成于固定筒34的内侧面上的凸轮槽642相互卡合。
凸轮槽642虽在CCD42侧是形成为曲线形状，然而远离CCD42后的部位则是形成为平行光轴J1的直线状。借由突起631及凸轮槽642构成的圆筒凸轮机构663a，如图1、图2所示，第三筒体33便会相对于固定筒34而沿中心轴J2移动，而第三筒体33的内筒体33b则会相对固定筒34以中心轴J2为中心作相对的转动。此时，借由突起611及直线槽622和突起621及直线槽632所构成的两个直进引导机构，第一筒体31及第二筒体32的内筒体32b便会和第三筒体33的内筒体33b一同地以中心轴J2为中心作转动。
另一方面，在第三筒体33的外筒体33a上设有朝形成于固定筒34的内周面的凸轮槽642突出的插销653，借由固定筒34及插销653以构成圆筒凸轮机构663。在第三筒体33的外筒体33a的外周面上形成如图2所示的减速齿轮组381及嵌合齿轮331。当变焦电动机38的驱动力传递使得第三筒体33的外筒体33a转动时，借由圆筒凸轮机构663使得第三筒体33相对于固定筒34沿中心轴J2作相对移动。
第三筒体33的外筒体33a与第二筒体32的外筒体32a以连接插销652a加以连接；第三筒体33的外筒体33a与第二筒体32的外筒体32a一体以中心轴J2为中心进行转动。另外，于图3中省略未示的连接插销652a与形成于第三筒体33的外筒体33a上的直线槽加以卡合；第二筒体32的外筒体32a则可以相对于第三筒体33的外筒体33a而沿着中心轴J2进行滑动。
在第二筒体32的外筒体32a上设有朝形成于第三筒体33外筒体33a内周面的凸轮槽突出的插销652，借由外筒体33a及插销652以构成圆筒凸轮机构662。当第三筒体33的外筒体33a的转动传达至第二筒体32的外筒体32a，且第二筒体32的外筒体32a相对于第三筒体33的内筒体33b进行相对转动时，第二筒体32便借由圆筒凸轮机构662而相对于第三筒体33沿着中心轴J2进行相对的移动。
再者，于第一筒体31上设有朝形成在第二筒体32的外筒体32a内周面的凸轮槽突出的插销651，借由外筒体32a及插销651以构成圆筒凸轮机构661。如所述一般，由于第一筒体31是相对于第二筒体32的内筒体32b被加以直线的引导，故当第二筒体32的外筒体32a相对于内筒体32b进行相对的转动时，第一筒体31便会借由圆筒凸轮机构661相对于第二筒体32而沿着中心轴J2进行相对的移动。
如图1所示，在支撑第二透镜组52的透镜支撑部37上设有与形成在第二筒体32的外筒体32a内周面的凸轮槽相互卡合的插销372，借由外筒体32a及插销372以构成圆筒凸轮机构664。插销372被形成于第二筒体32的内筒体32b上的直线槽623引导，在第二筒体32的内筒体32b被加以固定的状态下，当外筒体32a进行转动时，第二透镜组52便会沿着中心轴J2且相对于第二筒体32作相对的移动。
另外，如图1、图3所示，各种类的圆筒凸轮机构以中心轴J2作为中心而设置在数个位置，例如三个位置上，以使得第一筒体31、第二筒体32、第三筒体33及透镜支撑部37可安定的进行移动。
如图4所示，透镜单元3a位于镜端时，(显示未绘有平行斜线的剖面)。如图1、图4所示，第三筒体33在相对于固定筒34朝外侧充分的突出时(也就是摄影时)，在图3中所示位于第三筒体33的内筒体33b及固定筒34之间的圆筒凸轮机构663a会借由凸轮槽642的直线部分而仅进行直线的引导，借以变化焦距的操作动作，使得即使变焦电动机38被启动，第三筒体33的内筒体33b、第二筒体32的内筒体32b及第一筒体31也不会进行转动，并借由第三筒体33的外筒体33a及第二筒体32的外筒体32a的转动，使得第三筒体33、第二筒体32及第一筒体31分别相对固定筒34、第三筒体33及第二筒体32进行平行于中心轴J2的相对移动。此时，如图1、图4所示，透镜支撑部37也会相对于第二筒体32进行移动，而第一透镜组51及第二透镜组52则会沿光轴J1进行移动。
如图5、图6所示，沉体时，第一透镜组51及第二透镜组52借由第一筒体31及第二筒体32的内筒体32b的转动，而以中心轴J2为中心一体进行180°的转动，便可如图7所示，使第二透镜组52移动至CCD42的下侧。
具体而言，如图2、图3所示，借由变焦电动机38的驱动，以使得第三筒体33的外筒体33a进行转动，外筒体33a转动时，借由第三筒体33及固定筒34之间的圆筒凸轮机构663以使得第三筒体33朝固定筒34内侧被拉入，并借由第三筒体33的内筒体33b的突起6 31沿着固定筒34内侧面的凸轮槽642的CCD42一侧部分的引导(也就是借由圆筒凸轮机构66 3a)，使得内筒体33b进行180°的转动。借此，相对于第三筒体33的内筒体33b而被直进引导的第二筒体32的内筒体32b及第一筒体31亦会以中心轴J2为中心作180°的转动。
借由第二筒体32的外筒体32a的转动，第二筒体32的外筒体32a亦经由连接插销652a而转动，并借由第二筒体32的外筒体32a及第三筒体33的内筒体33b之间的圆筒凸轮机构662，使得第二筒体32被拉入第三筒体33内部。再者，借由第二筒体32的外筒体32a的转动及第一筒体31和第二筒体32的外筒体32a之间的圆筒凸轮机构661，使得第一筒体31被拉入第二筒体32内部。其结果如图7所示，使得第一透镜组51及第二透镜组52之间被加以压缩，且使第一、二透镜组51、52由光轴J1处离开，并以中心轴J2为中心转动以回避至CCD42及焦距透镜44的下侧。
借由上述的沉体动作，沉体后的透镜单元3a或者是镜体3内部空间的中心轴J2方向的长度仅为第一透镜组51及第二透镜组52的长度总和，因此，可以使得沉体后的透镜单元3a的长度变的非常短。换言之，在不进行摄影时的数字式照相机1的厚度可以加以变薄。另外，在考量到第一、二透镜组51、52及CCD42的大小时，可以已有的数字式照相机一般，转动第一透镜组51及第二透镜组52，而焦距透镜44则不加以移动的方式，可谓最适合数字式照相机1的薄型化。
另外，虽说已有为了将数字式照相机加以薄型化，而仅将第二透镜组52朝CCD42的一侧回避的习用技术被加以提出，就图1所示的本实用新型数字式照相机1而言，由于其是将第一透镜组52及第二透镜组52一体的加以进行回避动作，因此不需要复杂的调整作业，且可确实使第一透镜组51的光轴与第二透镜组52的光轴保持一致。其结果可容易地维持本实用新型数字式照相机1的光学性能。再者，即使重复的进行镜体3的伸缩动作后，零件之间的磨耗亦几乎不会对第一透镜组51及第二透镜组52的同轴精度造成任何的影响，因此可容易的维持光学性能。
另外，由于将变焦电动机38作为驱动源，而使得圆筒凸轮机构663a进行沉体及第一透镜组51和第二透镜组52的转动(也就是镜体3的实质转动)，因此本实用新型数字式照相机1内部没有设置特别的驱动源的必要，故结构上也不会变的复杂。
以上是就本实用新型的实施的态样加以进行说明，本实用新型并不仅限于上述实施的样态，亦可能做其他种种的变化。
例如，本实用新型的光学系统并不一定要由三组的透镜组构成，亦可为两组透镜组或为四组以上透镜组的型态。借由将包含最靠近被照物体侧的透镜，也就是扮演光学性能最重要的透镜组(即相当于图1中所示数字式照相机1的第一透镜组51及第二透镜组52，以下称作为‘对物透镜组’)加以回避至CCD42的一侧，使得光学性能不会被降低，且可以实现数字式照相机1的薄型化。
另外，回避的对物透镜组不一定要随着镜体一起转动，若结构上允许的话，在镜体内部亦可以另外设置有将对物透镜组平行着光轴以远离光轴，并以旋转轴为中心进行转动的转动机构。再者，对物透镜组在沉体时，并不一定要回避至CCD42的下侧(如图1中的箭头Y的反向侧)，其亦可以回避至CCD42的上侧(箭头Y的正向侧)，或者是CCD42的左右侧(箭头X的正反向侧)。镜体最好是以可以达成薄型化的较简单设计为重点，而可由三个可移动的筒体构成，其亦可以由两个可移动的筒体构成。
权利要求1.一种数字式照相机，它包括框体、设置于框体内的固定筒、沿着光轴设置于固定筒底部的电荷藕合元件、镜体及数个透镜组；固定筒的内侧面上设有凸轮槽；其特征在于所述的凸轮槽在电荷藕合元件侧成为曲线形状，远离电荷藕合元件侧为平行光轴的直线状；镜体为沉体式镜体，其由数个可呈沉体式收纳至固定筒内的筒体相互套接而成；被固定筒支撑的筒体外侧设有相应插入凸轮槽直线状段的插销及连接并由变焦电动机驱动旋转的嵌合齿轮；数个透镜组分别沿着光轴对应被支撑设置于数个筒体内，并可沿着光轴移动；最接近电荷藕合元件的透镜组为焦距透镜；最靠近被照物体侧的透镜组为对物透镜组，其可在数个筒体沉体时相对数个筒体旋转回避至电荷藕合元件及焦距透镜的下侧；焦距电动机设置于固定筒内部，其经具有螺栓及引导体的传动机构接续并驱动焦距透镜沿光轴移动。
2.根据权利要求1所述的数字式照相机，其特征在于所述的可沿着光轴移动的数个透镜组分具有由被照物体侧起排列的第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组；分别支撑第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组的数个筒体为第一筒体、第二筒体及第三筒体，且第一筒体、第二筒体、第三筒体依序分别插入第二筒体、第三筒体及固定筒内侧并被支撑；对物透镜组为第一、二透镜组；焦距透镜为第三透镜组。
3.根据权利要求1所述的数字式照相机，其特征在于所述的第一透镜组及第二透镜组相对数个筒体旋转时的旋转轴为镜体的中心轴。
4.根据权利要求1所述的数字式照相机，其特征在于所述的变焦电动机与嵌合齿轮之间设有减速齿轮组。
5.根据权利要求1或2所述的数字式照相机，其特征在于所述的第二筒体及第三筒体分别由内筒体及外筒体套接而成；第二、三筒体的内筒体上分别设有一段平行于光轴的直线槽；第一筒体及第二筒体内筒体朝向电荷藕合元件端部分别设有朝向外侧突出并分别卡合于第二、二筒体内筒体上直线槽内的突起；插入固定筒上凸轮槽直线状段内的插销设置于第三筒体外筒体上；第三筒体内筒体朝向电荷藕合元件端部处设有朝向外侧突出并卡合于凸轮槽曲线形状段内的突起。
专利摘要一种数字式照相机。为提供一种可维持光学性能、结构简单、可实现薄形化的摄影设备，提出本实用新型，它包括框体、固定筒、电荷耦合元件、镜体及数个透镜组；固定筒的内侧面上设有由曲线形状及直线状构成的凸轮槽；镜体为由数个筒体相互套接而成的沉体式镜体；被固定筒支撑的筒体外侧设有相应插入凸轮槽直线状段的插销及连接变焦电动机的嵌合齿轮；数个透镜组分别沿着光轴对应被支撑设置于数个筒体内，并可沿着光轴移动；最接近电荷耦合元件的透镜组为焦距透镜；最靠近被照物体侧的透镜组为在数个筒体沉体时相对数个筒体旋转回避的对物透镜组；焦距电动机设置于固定筒内部，其经具有螺栓及引导体的传动机构接续焦距透镜。
文档编号H04N5/225GK2718918SQ20042008441
公开日2005年8月17日 申请日期2004年7月20日 优先权日2004年7月20日
发明者阪本宇正 申请人:亚洲光学股份有限公司, 欧普提克股份有限公司