伸縮透鏡筒的製作方法
2023-09-23 01:22:20 4
專利名稱：伸縮透鏡筒的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於高變焦係數的伸縮透鏡筒。特別是，本發明涉及一種能改善變焦操作、使透鏡筒微型化、並且在保持其光學性能的同時縮短透鏡筒的整體長度的伸縮透鏡筒。
背景技術：
近年來，使用者能夠立刻查看所攝影像的數位照相機(以下簡稱DSC)的使用迅速增長。作為這種DSC的透鏡筒，一種所謂的伸縮透鏡筒，即不用時可以縮短，通常出於不用時的便攜性考慮而被採用。
伸縮透鏡筒一般包括一伸縮機構，其中的凸輪銷與凸輪槽嚙合從而驅動透鏡架和透鏡組。在這樣一種伸縮機構中，當施加外力時，必須防止凸輪銷脫離凸輪槽，否則會使照相機機身無法工作。例如，專利JP2002-90611A公開了如下所述的一種防止凸輪銷脫離凸輪槽的機構。即，在凸輪環的外圓周表面設置一個凸輪槽和一個沿這個凸輪槽延伸的防脫槽，並且在第一透鏡架的內圓周表面設置一個分別插入凸輪槽和防脫槽中的錐狀凸輪隨動件和柱狀軸件。這樣，當施加外力時，相對的防脫槽的壁表面和軸件彼此接觸，從而能夠防止在凸輪槽中滑動的錐狀凸輪隨動件脫離凸輪槽。
但是，在以上描述的常規的伸縮透鏡筒中，由於在凸輪槽中滑動的錐狀凸輪隨動件和在防脫槽中移動的軸件形狀不同，所以需要兩種組件作為凸輪銷。相應地，組件的數量增加了，並且其管理也複雜了。另外，這些組件既小而形狀又略有不同，存在裝配複雜的問題。例如，如果在安裝到第一透鏡架上時這些組件被安裝反了，凸輪環和第一透鏡架就不能被組裝。
發明內容
本發明的目的在於提供一種因組件數量少而易於裝配、並且包括一種在施加外力時能可靠地防止凸輪銷脫離的機構的伸縮透鏡筒。
根據本發明的第一種伸縮透鏡筒是一種攝取影像時透鏡組向前推進的伸縮透鏡筒，包括一個驅動透鏡組的驅動架，其包括形狀相同的凸輪銷和防脫銷，它們都包括柱狀部分和位於頂端的錐狀部分；一個凸輪架，包括凸輪槽和防脫槽，它們分別與凸輪銷和防脫銷嚙合；以及在當驅動架向前推進時與防脫銷嚙合的防脫槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第一突起。在透鏡筒已經被向前推進的狀態下，防脫銷的柱狀部分可以與該第一突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
根據本發明的第二種伸縮透鏡筒是一種不攝取影像時透鏡組縮回的伸縮透鏡筒，包括一個驅動透鏡組的驅動架，其包括形狀相同的凸輪銷和防脫銷，它們都包括一個柱狀部分和一個位於頂端的錐狀部分；一個凸輪架，包括凸輪槽和防脫槽，它們分別與凸輪銷和防脫銷嚙合；在當驅動架縮回時與防脫銷嚙合的防脫槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第二突起。在透鏡筒已經縮回的狀態下，防脫銷的柱狀部分與該第二突起接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
根據本發明的第三種伸縮透鏡筒是一種攝取影像時透鏡組向前推進、並且不攝取影像時透鏡組縮回的伸縮透鏡筒，包括一個驅動透鏡組的驅動架，其包括形狀相同的凸輪銷和防脫銷，它們都包括一個柱狀部分和一個位於頂端的錐狀部分；一個凸輪架，包括凸輪槽和防脫槽，它們分別與凸輪銷和防脫銷嚙合；在當驅動架向前推進時與防脫銷嚙合的防脫槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第一突起；在當驅動架縮回時與防脫銷嚙合的防脫槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第二突起。在透鏡筒已經被向前推進的狀態下，防脫銷的柱狀部分可以與該第一突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽，並且在透鏡筒已經縮回的狀態下，防脫銷的柱狀部分與該第二突起接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
根據本發明的第四種伸縮透鏡筒是一種攝取影像時透鏡組向前推進的伸縮透鏡筒，包括一個驅動透鏡組的驅動架，其具有一個包括柱狀部分和位於頂端的錐狀部分的凸輪銷；一個凸輪架，包括一個與凸輪銷嚙合的凸輪槽；在當驅動架向前推進時與凸輪銷嚙合的凸輪槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第一突起。在透鏡筒已經向前推進的狀態下，凸輪銷的柱狀部分與該第一突起接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
根據本發明的第五種伸縮透鏡筒是一種不攝取影像時透鏡組縮回的伸縮透鏡筒，包括一個驅動透鏡組的驅動架，其具有一個包括柱狀部分和位於頂端的錐狀部分的凸輪銷；一個凸輪架，包括一個與凸輪銷嚙合的凸輪槽；在當驅動架縮回時與凸輪銷嚙合的凸輪槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第二突起。在透鏡筒已經縮回的狀態下，凸輪銷的柱狀部分與該第二突起接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
根據本發明的第六種伸縮透鏡筒是一種攝取影像時透鏡組向前推進、並且不攝取影像時透鏡組縮回的伸縮透鏡筒，包括一個驅動透鏡組的驅動架，其具有一個包括柱狀部分和位於頂端的錐狀部分的凸輪銷；一個凸輪架，包括一個與凸輪銷嚙合的凸輪槽；在當驅動架向前推進時與凸輪銷嚙合的凸輪槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第一突起；在當驅動架縮回時與凸輪銷嚙合的凸輪槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第二突起。在透鏡筒已經向前推進的狀態下，凸輪銷的柱狀部分與該第一突起接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽，並且在透鏡筒已經縮回的狀態下，凸輪銷的柱狀部分與該第二突起接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
圖1是依照本發明的一個實施例的伸縮透鏡筒的分解透視圖。
圖2是依照本發明的該實施例的伸縮透鏡筒中的導柱支撐部分的分解透視圖。
圖3A顯示在理想的伸縮透鏡筒中透鏡如何傾斜，圖3B顯示在常規的伸縮透鏡筒中透鏡如何傾斜，圖3C顯示在依照本發明的實施例的伸縮透鏡筒中透鏡如何傾斜。
圖4是依照本發明實施例的伸縮透鏡筒中的凸輪槽的展開圖。
圖5A顯示當本發明實施例中的伸縮透鏡筒收縮時凸輪槽和一個凸輪銷之間的關係的截面圖，圖5B顯示驅動鏡筒時凸輪槽和凸輪銷之間的關係的截面圖，圖5C顯示向前推進鏡筒時凸輪槽和凸輪銷之間的關係的截面圖。
圖6是依照本發明實施例顯示伸縮透鏡筒的凸輪架的分解透視圖。
圖7是依照本發明實施例顯示伸縮透鏡筒縮回時的截面圖。
圖8是依照本發明實施例顯示在遠攝端時伸縮透鏡筒的截面圖。
圖9是依照本發明實施例顯示在廣角端時伸縮透鏡筒的截面圖。
圖10是依照本發明實施例顯示伸縮透鏡筒向前推進時伸縮透鏡筒和照相機機身的關係的截面圖。
圖11是說明在本發明實施例中伸縮透鏡筒處在向前推進的狀態下施加外力時防止凸輪銷脫離的效果的截面圖。
圖12是顯示在本發明實施例中伸縮透鏡筒收縮時伸縮透鏡筒和照相機機身的關係的截面圖。
圖13是說明在本發明實施例中的伸縮透鏡筒處在縮回狀態下施加外力時防止凸輪銷脫離的效果的截面圖。
具體實施例方式
根據本發明中的第一至第六種伸縮透鏡筒，可以在施加外力時可靠地防止凸輪銷脫離凸輪槽，同時能減少組件數量。
特別是，上述的第一和第四種伸縮透鏡筒具有很好的抗摔和抗外力的性能，以及在照相機使用時具有很好的穩定性；當照相機不用時，上述的第二和第五種伸縮透鏡筒具有同樣的性能；無論照相機在使用還是未使用時，上述的第三和第六種伸縮透鏡筒都具有同樣的性能。
還有，在上述的第一到第三種伸縮透鏡筒中，由於驅動一個移動架的凸輪銷和防止凸輪銷脫離凸輪槽的防脫銷可以用同樣的組件製成，因此可以減少組件的數量並且避免複雜的裝配工序。
而且，在上述的第四到第六種伸縮透鏡筒中，由於無需防脫銷或防脫槽來防止凸輪銷脫離凸輪槽，因此可以減少組件的數量和裝配工序。
下面，將參照圖1至13說明本發明的伸縮透鏡筒。
圖1是依照本發明的一個實施例的伸縮透鏡筒的分解透視圖。圖2是依照本發明實施例的伸縮透鏡筒的導柱支撐部分的分解透視圖。圖3A顯示在理想的伸縮透鏡筒中透鏡如何傾斜，圖3B顯示在常規的伸縮透鏡筒中透鏡如何傾斜，圖3C顯示在依照本發明的實施例的伸縮透鏡筒中透鏡如何傾斜。圖4是依照本發明實施例的伸縮透鏡筒中的凸輪槽的展開圖。圖5A、圖5B、圖5C顯示依照本發明實施例的伸縮透鏡筒中凸輪槽和凸輪銷之間的關係的截面圖。圖6是依照本發明實施例顯示伸縮透鏡筒的凸輪架的分解透視圖。圖7是依照本發明實施例顯示伸縮透鏡筒縮回時的截面圖。圖8是依照本發明實施例顯示在遠撮端時伸縮透鏡筒的截面圖。圖9是依照本發明實施例顯示在廣角端時伸縮透鏡筒的截面圖。圖10是依照本發明實施例顯示伸縮透鏡筒向前推進時伸縮透鏡筒和照相機機身的關係的截面圖。圖11是說明在本發明實施例中伸縮透鏡筒處在向前推進的狀態下施加外力時防止凸輪銷脫離的效果的截面圖。圖12是顯示在本發明實施例中伸縮透鏡筒收縮時伸縮透鏡筒和照相機機身的關係的截面圖。圖13是說明在本發明實施例中的伸縮透鏡筒處在縮回狀態下施加外力時防止凸輪銷脫離的效果的截面圖。
下面將參照圖1至6說明伸縮透鏡筒1。如圖1所示，設定了一個XYZ三維直角坐標系，伸縮透鏡筒的光軸為Z軸(物側為正向)。L1表示第一組透鏡，L2表示第二組透鏡，其沿光軸(Z軸)移動以變焦，L3表示第三組透鏡，其用以矯正影像模糊，L4表示第四組透鏡，其沿光軸移動以矯正變焦造成的影像平面波動並且達到聚焦的作用。
第一組支撐架2支撐第一組透鏡L1並且通過螺釘或類似物被固定在一個管狀的第一組移動架3上，以便使第一組透鏡L1的中心軸平行於光軸。平行於光軸的兩個導柱(導向件)4a和4b的每一個的一端被固定在此第一組移動架3上。
第二組移動架5支撐第二組透鏡L2並且由上面提到的兩個導柱4a和4b支撐以便可以沿光軸方向滑動。而且，第二組透鏡驅動裝置6，比如一個步進馬達，的一個絲槓6a和設置在第二組移動架5上的機架7的一個螺紋部分彼此嚙合，藉此第二組透鏡驅動裝置6的驅動力使第二組移動架5沿光軸方向移動從而變焦。
第三組架8支撐一個影像模糊矯正透鏡組L3(第三組透鏡)並構成一個影像模糊矯正裝置31。
第四組移動架9被兩個平行於光軸的導柱11a和11b支撐，並且被置於第三組架8和一個主凸緣10之間，以便第四組移動架9可以沿光軸方向滑動。而且，第四組透鏡驅動裝置12，比如一個步進馬達，的一個絲槓12a和設置在第四組移動架9上的機架13的螺紋部分彼此嚙合，藉此第四組透鏡驅動裝置12的驅動力促使第四組移動架9沿光軸方向移動從而矯正變焦引起的影像平面波動並且達到聚焦的作用。
一個成像元件(CCD)14連接在主凸緣10上。
接下來，將參照圖2說明如何支撐導柱4a和4b。
第三組架8上設置了一個支撐部分8a(在主軸一側)和一個支撐部分8b(在旋轉制動器一側)。導柱4a和4b穿過支撐部分8a和8b，以便保持與光軸平行。由於導柱4a和4b沿光軸方向相對於這兩個支撐部分8a和8b滑動，所以固定在每一個導柱4a和4b的一端上的第一組移動架3支撐的第一組透鏡L1能保持其相對於設置在第三組架8上的影像模糊矯正透鏡L3的精度。而且，導柱4a和4b可滑動地穿過設置在第二組移動架5上的一個支撐部分5a(在旋轉制動器一側)和一個支撐部分5b(在主軸一側)，藉此第二組移動架5便可由導柱4a和4b支撐並可沿光軸方向滑動。從而，第二組移動架5支撐的第二組透鏡L2保持其相對於設置在第三組架8上的影像模糊矯正透鏡L3的精確度。
在這裡，將參照圖3A至3C說明上面提到的第一組透鏡L1、第二組透鏡L2和第三組透鏡L3之間的關係。在這些圖中，箭頭L1a和L2a分別指示第一透鏡組L1和第二透鏡組L2的中心軸的方向。
圖3A顯示這三個透鏡組L1、L2和L3的理想狀態，其中第一組透鏡L1的中心軸L 1a和第二組透鏡L2的中心軸L2a都平行於Z軸(Z軸是透鏡筒的光軸並且與第三組透鏡L3的中心軸一致)。
圖3B顯示第一組透鏡L1和第二組透鏡L2由類似於常規透鏡筒的系統支撐的情況。由於第一組透鏡L1的中心軸L1a和第二組透鏡L2的中心軸L2a既不相互平行也不平行於Z軸，所以其光學性能將會降低。
圖3C顯示依照本發明實施例的情況。第一組透鏡L1和第二組透鏡L2由相同的導柱4a和4b支撐。因此即使第一組透鏡L1的中心軸L1a和第二組透鏡L2的中心軸L2a相對於Z軸傾斜，但是中心軸L1a和L2a的方向總能彼此一致。換句話說，因為第一組透鏡L1和第二組透鏡L2相對於對光學性能影響最大的影像模糊矯正透鏡組L3而言總是朝同一方向傾斜，所以可以把對光學性能的破壞降到最低。
接下來，將說明沿光軸方向移動的第一組透鏡的構造。
如圖1所示，在位於成像元件14一側的基本上是中空的柱狀驅動架15的內圓周表面的一部分上形成一個齒輪15a。並且，在物側(Z軸的正向)其內圓周表面約以120°的間隔形成三個突起的部分15b。突起部分15b與設置在成像元件14一側的第一組移動架3的外圓周表面的三個圓周槽部分3a嚙合，藉此驅動架15能夠繞光軸相對於第一組移動架3旋轉，並且驅動架15和第一組移動架3沿光軸方向整體移動。而且，三個凸輪銷16a、16b、16c(這三個凸輪銷16a、16b、16c合稱為凸輪銷16)以120°的間隔被壓配合併固定在驅動架15的內圓周表面。這些凸輪銷16a、16b、16c中的每一個都包括一個形成在頂端的錐狀部分16e和一個設置在驅動架15的內圓周表面側的柱狀部分16f。而且，以120°的間隔把用來防止凸輪銷16a、16b、16c脫離凸輪槽18a、18b、18c(後面將描述)的防脫銷35a、35b、35c(這三個防脫銷35a、35b、35c合稱為防脫銷35)被壓配合併固定在凸輪銷16a、16b、16c的成像元件14一側(Z軸的反向)。與凸輪銷16a、16b、16c類似，這些防脫銷35a、35b、35c中的每一個都包括位於頂端的一個錐狀部分35e和一個設置在驅動架15的內圓周表面側的柱狀部分35f。凸輪銷16a、16b、16c和防脫銷35a、35b、35c具有相同的形狀，因此可以使用相同的組件。
在管狀凸輪架17的外表面，三個凸輪槽18a、18b、18c(這三個凸輪槽18a、18b、18c合稱為凸輪槽18)約以120°的間隔形成。在這三個凸輪槽18a、18b、18c的成像元件14一側(Z軸的反向)，約以120°的間隔形成三個防脫槽36a、36b、36c(這三個防脫槽36a、36b、36c合稱為防脫槽36)。凸輪槽18a、18b、18c和防脫槽36a、36b、36c彼此平行、彼此靠近。
圖4是凸輪架17的外圓周表面的展開圖。設置在驅動架15上的凸輪銷16a、16b、16c分別與凸輪架17的凸輪槽18a、18b、18c嚙合。凸輪槽18a、18b、18c的每一個都具有一個位於成像元件14一側(Z軸的反向)且基本平行於凸輪架17的圓周方向的部分19a，一個位於物側(Z軸的正向)且基本平行於凸輪架17的圓周方向的部分19c，以及一個呈螺旋式地連接上述部分19a和19c的部分19b。當凸輪銷16a、16b、16c處在19a這部分時，第一組透鏡L1向成像元件14一側縮回(一種收縮狀態)。從這種狀態起，驅動架15繞光軸旋轉，以便凸輪銷16a、16b、16c移動穿過19b部分併到達19c部分。當凸輪銷16a、16b、16c處在19c部分時，第一組透鏡L1被向物側推進。
防脫銷35a、35b、35c分別與防脫槽36a、36b、36c嚙合。防脫槽36a、36b、36c也有部分55a、55b、55c分別與凸輪槽18a、18b、18c的部分19a、19b、19c平行。當第一組透鏡L1處於收縮狀態時，防脫銷35a、35b、35c處在55a部分，在第一透鏡組L1向物側推進過程中便穿過55b部分，並且在第一組透鏡L1向物側推進之後便處在55c部分。
圖5A、5B、5C顯示凸輪銷16如何與凸輪槽18嚙合、以及防脫銷35如何與防脫槽36嚙合的沿平行於Z軸的平面的截面圖，其中，圖5A顯示第一組透鏡L1縮回的狀態，圖5B顯示第一組透鏡L1從縮回狀態向物側推進的狀態，圖5C顯示第一組透鏡L1完全推進至物側的狀態。
如圖5A至5C所示，凸輪槽18的截面在各部分19a、19b、19c上基本是相同的，並且呈梯形，頂邊較底邊長，與凸輪銷16的頂端的錐狀部分16e基本具有相同的錐角。
另一方面，在兩端的55a和55c部分中，防脫槽36的截面呈長方形狀，其成對的相對的側壁基本垂直於光軸，在介於55a和55c兩部分之間的55b部分中，類似於19b部分，其截面呈梯形狀，其頂邊較底邊長，且具有與防脫銷35頂端的錐狀部分35e基本相同的錐角。順便提一下，在55b部分中的防脫槽36的截面也可以是呈類似於55a和55c部分中的長方形截面。
在沒有外力施加到透鏡筒上的通常情況下，無論第一組透鏡L1處在什麼位置，凸輪銷16的錐狀部分16e都與凸輪槽18相接觸。另一方面，防脫槽36的55b部分沿光軸方向(Z軸方向)上比防脫銷35的錐狀部分35e寬約0.2mm，防脫槽36的55a和55c部分沿光軸方向上比防脫銷35的柱狀部分35f的外徑寬約0.2mm，並且防脫槽36沿整個長度都比凸輪槽18深約0.1mm。因此，防脫銷35和防脫槽36之間有約0.1mm的間隙彼此沒有接觸。相應地，當在通常狀態下驅動第一組透鏡時，防脫銷35和防脫槽36彼此不接觸，因而不產生荷載(摩擦阻力)。
如圖5C所示，在防脫槽36的55c部分，在成像元件14一側(Z軸的反向)，防脫槽36的壁表面向外延伸，從而形成一個面向防脫銷35的柱狀部分35f的突起(第一突起)37。並且，如圖5A所示，在防脫槽36的55a部分，物側(Z軸的正向)的防脫槽36的壁表面向外延伸，從而形成一個面向防脫銷35的柱狀部分35f的突起(第二突起)38。
在凸輪架17的外圓周表面上，在凸輪槽18b、18c之間形成有用來旋轉支撐凸出在花鍵狀驅動齒輪19的兩端的驅動齒輪軸20的承載部分17d以及一個呈半圓柱狀凹進以避免與驅動齒輪19幹擾的驅動齒輪安裝部分(一凹進部分)17a，藉此可以將驅動齒輪19旋轉支撐在凸輪架17的外圓周表面。驅動齒輪19把安裝在主凸緣10上的驅動單元21(後面將描述)的驅動力傳遞給設置在驅動架15上的齒輪部分15a。由此，驅動齒輪19的旋轉促使驅動架15繞光軸旋轉。同時，設置在驅動架15上的凸輪銷16a、16b、16c在凸輪架17的凸輪槽18a、18b、18c內移動，藉此驅動架15也沿光軸方向移動。在這裡，因為固定在第一組移動架3上的兩個導柱4a、4b穿過第三組架8的支撐部分8a、8b，第一組移動架3繞光軸的旋轉受到限制，所以當驅動架15沿光軸方向移動時第一組移動架3徑直沿光軸方向移動。
第二組移動架5的驅動致動器6固定在凸輪架17的一個安裝部分17b上。並且，第四組移動架9的驅動致動器12固定在主凸緣10的安裝部分10a上。將驅動力傳導給驅動齒輪19的驅動單元21包括一個驅動致動器22和一個由多個齒輪構成的減速齒輪單元23，並且固定在主凸緣10的安裝部分10b上。
光圈葉片和快門葉片構成一個具有恆定孔徑的用於控制成像元件14的曝光量和曝光時間的快門單元24。
第二組移動架5的原位置探測傳感器25是一個包括光發射元件和光接收元件的光探測器傳感器，它探測第二組移動架5在光軸方向上的位置，即第二組透鏡L2的原位置。第四組移動架9的原位置探測傳感器26探測第四組移動架9在光軸方向上的位置，即第四組透鏡L4的原位置。驅動架15的原位置探測傳感器27探測驅動架15在旋轉方向上的位置，即作為一體與驅動架15一起移動的第一組移動架3和第一組透鏡L1的原位置。
影像模糊矯正裝置31移動影像模糊矯正透鏡組L3從而在俯仰方向，即第一方向(Y方向)，以及偏航方向，即第二方向(X方向)上攝取影像時矯正影像模糊。第一電磁致動器41y產生Y方向上的驅動力，還有第二電磁致動器41x產生X方向上的驅動力，從而在基本上垂直於光軸Z的X和Y方向上驅動影像模糊矯正透鏡組L3。
如圖6所示，第二組透鏡驅動致動器6安裝在凸輪架17的安裝部分17b上。第二組透鏡L2的原位置探測傳感器25安裝在凸輪架17的安裝部分17c上，並且一個設置在第二組移動架5上的葉片5c在原位置探測傳感器25的前面通過並遮光，從而能夠探測到原位置。而且，如稍前所描述的，驅動齒輪19安裝在凸輪架17的承載段17d和驅動齒輪安裝部分(凹進部分)17a上。
圖4顯示了三個凸輪槽18a、18b、18c，三個防脫槽36a、36b、36c和三個安裝部分17a、17b、17c展開後的關係。換句話說，安裝部分17a設置在凸輪槽18b、18c之間，安裝部分17b設置在凸輪槽18a、18b之間，安裝部分17c設置在凸輪槽18c、18a之間。通過這種方式將安裝部分17a、17b、17c設置在這些凸輪槽之間，從而能將驅動齒輪19，第二組透鏡驅動致動器6和原位置探測傳感器25安裝到凸輪架上，並且其中安裝部分17a、17b、17c不幹擾凸輪槽18a、18b、18c。
下面，將說明如上所述構建的伸縮透鏡筒1的操作方式。
在說明伸縮透鏡筒1的操作時，首先描述從圖7所示的非拍攝(不用)狀態經圖8所示的(遠撮端)狀態轉換成圖9所示的攝影(廣角端)狀態的操作。
在圖7所示的非拍攝狀態下，打開照相機主機的電源開關或類似物啟動拍攝準備狀態。首先，用於驅動第一組透鏡L1的第一組透鏡驅動致動器22旋轉，從而使驅動齒輪19通過減速齒輪單元23旋轉。驅動齒輪19的旋轉促使與驅動齒輪19嚙合的驅動架15既繞光軸旋轉又沿光軸方向在凸輪槽18a、18b、18c內移動。啟動原位置探測傳感器27後，驅動架15向物體方向(Z軸方向)移動，藉此第一組移動架3也向物體方向移動。然後，當旋轉量探測傳感器(未在圖中示出)探測出第一組透鏡驅動致動器22已經旋轉了預定的旋轉量後，第一組移動架3移動至一個預定位置，然後第一組透鏡驅動致動器22的旋轉停止。在此停止位置，凸輪銷16a、16b、16c已經到達凸輪槽18a、18b、18c的19c部分，它在圖4的凸輪槽的展開圖中基本上平行於凸輪架17的圓周方向。並且，防脫銷35a、35b、35c已經到達了防脫槽36a、36b、36c的55c部分。圖8顯示出這種狀態。
接下來，第二組透鏡驅動致動器6旋轉並通過絲槓6a驅動機架7，從而使第二組移動架5開始沿Z軸移動。然後，啟動原位置探測傳感器25後，第二組移動架5沿物體方向移動並且停止在圖9所示的廣角端，以使照相機主機能夠攝取一個影像。
在這裡，第一組移動架3和第二組移動架5移動至預定位置，並被由第三組架8的支撐部分8a、8b支撐的相同的導柱4a、4b支撐。相應地，即使第一組透鏡L1和第二組透鏡L2相對於光軸傾斜，也能夠獲得一定的光學性能，因為傾斜的方向相對於影像模糊矯正透鏡組L3而言是相同的。
在實際攝取影像時，第二組透鏡驅動致動器6和第四組透鏡驅動致動器12分別執行變焦操作和矯正因變焦產生的影像平面波動並實現聚焦的操作。變焦時，在圖9所示廣角端狀態下和在第二組透鏡L2移到成像元件14一側(Z軸的反向)的圖8所示遠撮端狀態下攝取到影像。這樣，就可以在從廣角端到遠撮端的任意位置攝取影像。
下面說明在圖8和9所示的攝影狀態下對第一組驅動架3施加外力的情況。對第一組架3施加外力的情況等同於，例如，在攝取影像的過程中使用者摔落照相機並且第一組透鏡L1面朝下地撞在地面上，也就是在圖10所示的狀態下，伸縮透鏡筒1凸出到照相機主機的外殼50的前表面50a以外。當照相機第一組透鏡L1面朝下地摔落時，朝向成像元件14的一個力(Z軸的反向)作用於第一組驅動架3物側(Z軸的正向)的一個表面，因而以可以繞光軸旋轉的方式連接在那裡的第一組驅動架3和驅動架15被壓向成像元件14一側。換句話說，在圖5C中，在Z軸反方向上的力作用於驅動架15。
參照圖11說明這種現象。在Z軸的反方向上的一個力F1作用於驅動架15，藉此設置在驅動架15上的凸輪銷16和防脫銷35在Z軸的反方向上相對於凸輪槽18和防脫槽36移動。由於凸輪銷16和凸輪槽18之間的間隙小於防脫銷35和防脫槽36之間的間隙，凸輪銷16頂端的錐狀部分16e和凸輪槽18的側壁的錐狀表面相互碰撞。因此，凸輪銷16受到來自凸輪槽18的沿箭頭F11所指方向上的反作用力並且幾乎脫離凸輪槽18。但是，接下來，防脫銷35的柱狀部分35f與防脫槽36邊緣上的突起37的側面碰撞。因為相互碰撞的柱狀部分35f和突起37的表面都垂直於Z軸，柱狀部分35f和突起37之間的碰撞阻止了驅動架15沿Z軸的反方向相對於凸輪架17的進一步移動。相應地，避免了凸輪銷16脫離凸輪槽18。因而，可以防止因摔落照相機時的衝擊而使凸輪銷16脫離凸輪槽18所造成的伸縮機構的故障。
接下來，將描述從圖9所示的攝影狀態經圖8所示狀態到圖7所示非攝影狀態的操作。
在任意變焦位置關掉照相機的電源後，攝影結束。第二組移動架5首先由第二組透鏡驅動致動器6移動至成像元件14一側，這樣形成圖8所示的狀態。隨後，第一組透鏡驅動致動器22旋轉，從而通過減速齒輪單元23按與上述相反的方向旋轉驅動齒輪19。驅動齒輪19的旋轉促使與驅動齒輪19嚙合的驅動架15繞光軸旋轉，同時，凸輪槽18a、18b、18c允許驅動架15向成像元件14的方向移動，從而使第一組移動架3也移動。此後，當原位置探測傳感器27探測到驅動架15的旋轉時，第一組移動架3移動至預定位置，然後第一組透鏡驅動致動器22的旋轉停止。在這個停止位置，凸輪銷16a、16b、16c已經到達在圖4的凸輪槽展開圖中基本上平行於凸輪槽18a、18b、18c的凸輪架17的圓周方向的19a部分。而且，防脫銷35a、35b、35c已經到達防脫槽35a，35b和35c的55a部分。這就達到了圖7所示的收縮狀態，此時與攝影狀態相比長度縮短了C。
下面說明在圖7所示的收縮狀態下向第一組驅動架3施加外力的情況。在收縮的狀態下，如圖12所示，伸縮透鏡筒1向內縮回至照相機主機外殼50的前表面50a以內。在這種狀態下，使用者將照相機第一組透鏡L1面朝下地摔落的情況下，照相機主機的外殼50的前表面50a碰撞地面。在碰撞的這一刻，外殼50受到一個來自地面的與重力方向相反的衝擊力。同時，伸縮透鏡筒1受到一個重力方向的慣性力，從而使伸縮透鏡筒1幾乎朝物側(Z軸的正向)彈出照相機主機。這樣，一個力的作用使得在伸縮透鏡筒1內繞光軸旋轉的方式連接在那裡的第一組驅動架3和驅動架15被從凸輪架17向物側(Z軸的正向)的方向拉出。換句話說，在圖5A中，該力沿Z軸正方向作用於驅動架15上。
參照圖13說明這種現象。沿Z軸正方向上的一個力F2作用於驅動架15，藉此設置在驅動架15上的凸輪銷16和防脫銷35沿Z軸正方向相對於凸輪槽18和防脫槽36移動。由於凸輪銷16和凸輪槽18之間的間隙小於防脫銷35和防脫槽36之間的間隙，凸輪銷16頂端的錐狀部分16e和凸輪槽18側壁的錐狀表面相互碰撞。因此，凸輪銷16受到一個來自凸輪槽18的沿箭頭F21所示方向上的反作用力並且幾乎脫離凸輪槽18。但是，接下來，防脫銷35的柱狀部分35f與防脫槽36邊緣上的突起38的側表面相撞。由於相互碰撞的柱狀部分35f和突起38的表面垂直於Z軸，柱狀部分35f和突起38之間的碰撞阻止了驅動架15沿Z軸正方向相對於凸輪架17的進一步移動。相應地，避免了凸輪銷16脫離凸輪槽18。因而，有可能防止因摔落照相機時的衝擊使凸輪銷16脫離凸輪槽18而產生的伸縮機構的故障。
在這裡，本發明實施例在沿光軸方向改變伸縮透鏡筒1的長度的收縮操作中，使用了驅動第一組透鏡L1的第一組透鏡驅動致動器22。在變焦操作中，僅使用了第二組透鏡驅動致動器6。這樣，由於在實際拍照時變焦操作是由向前推進第一組透鏡L1實現的，所以無需操作第一組透鏡驅動致動器22，僅驅動第二組透鏡驅動致動器6將第二組透鏡L2移動至圖8和圖9之間的預定位置以變焦。相應地，當進行影像攝取動作比如變焦操作時，沒必要象常規伸縮透鏡筒那樣按變焦係數推進和收縮鏡筒。在常規伸縮透鏡筒中，由於在變焦操作中凸輪筒要旋轉以驅動透鏡，變焦速度慢並且驅動噪音大。另一方面，在根據本發明的伸縮透鏡筒中，使用了一個步進馬達作為第二組透鏡驅動致動器6，並且通過裝在這個步進馬達上的絲槓6a直接驅動第二組移動架5，從而實現進給速度快、操作噪音小。按這種方式，即使一個伸縮透鏡筒也能實現更快的變焦速度和更低的變焦噪音。
而且，在拍攝影像時，無論變焦係數是多少，凸輪銷16a、16b、16c都位於凸輪槽18a、18b、18c的19c部分，並且防脫銷35a、35b、35c位於防脫槽36a、36b、36c的55c部分。在縮回(非拍攝)狀態時，凸輪銷16a、16b、16c位於凸輪槽18a、18b、18c的19a部分，並且防脫銷35a、35b、35c位於防脫槽36a、36b、36c的55a部分。這樣，設置在防脫槽36a、36b、36c的55c部分的第一突起37提高了拍攝時的抗摔落或類似情況的性能，並且設置在防脫槽36a、36b、36c的55a部分上的第二突起38提高了縮回時的抗摔或類似情況的性能。換句話說，僅僅通過在防脫槽36a、36b、36c的兩端設置第一突起37和第二突起38，就可以在大多數情況下(當攝影機機身的電源開、關時驅動第一組透鏡L1的短暫期間除外)防止凸輪銷16a、16b、16c脫離凸輪槽18a、18b、18c。
如上所述，根據本發明的實施例，突起37設置在防脫槽36的55c部分的成像元件14一側上，伸縮透鏡筒向前推進時防脫銷35也處在這裡，從而在伸縮透鏡筒向前推進時第一組驅動架3受到朝向成像元件14一側的力的情況下防止凸輪銷16與凸輪槽18分離。因此，例如即使當使用者攝取影像時摔落照相機時，照相機仍可以具有足夠的抗力。
而且，突起38設置在防脫槽36的55a部分的物側，伸縮透鏡筒收縮時防脫銷35也處在這裡，從而在伸縮透鏡筒收縮時第一組驅動架3受到朝向物側的力的情況下防止凸輪銷16與凸輪槽18分離。因此，例如即使當使用者不用時摔落照相機，照相機仍可以具有足夠的抗力。
而且，因為使用相同的組件作為凸輪銷16和防脫銷35，所以可以減少組件的數量。此外，可以防止在將凸輪銷16和防脫銷35安裝到驅動架15上時顛倒安裝位置的錯誤，從而使照相機更容易裝配。
此外，可以單個地驅動第一組透鏡L1和第二組透鏡L2，從而在驅動第二組透鏡L2變焦時不用必須驅動第一組透鏡L1。因此，即使一個伸縮透鏡筒也能實現更快的變焦速度和更低的變焦噪音。這樣，使用者可以立即改變視角，從而可以輕而易舉地追逐目標物體、攝取移動影像等等，而這對於常規DSC是難以做到的。
而且，第一組透鏡L1和第二組透鏡L2相對於影像模糊矯正透鏡L3傾斜至少相同的方向的這一結構能夠縮短不使用時的整體長度，並同時把對光學性能的破壞最小化。
儘管在上面說明本發明實施例時所舉的例子中突起37、38設置在防脫槽36的兩端，但本發明不局限於此。可能僅設置突起37和38中的一個。在這種情況下，更傾向於僅設置突起37，因為照相機通常更易在處於使用狀態時摔落。
而且，儘管在上面說明本發明實施例時所舉的例子中不使用照相機時伸縮透鏡筒1縮回到外殼50內，伸縮透鏡筒1也可以用於在不使用時伸縮透鏡筒1的頂端凸出到外殼50外面的照相機。在這種照相機上，如果在不使用狀態(縮回狀態)下照相機第一組透鏡L 1面朝下摔落，一個朝向成像元件14一側的外力施加在第一組驅動架3上。為了防止因此時的這種衝擊使凸輪銷16與凸輪槽18分離，可以在防脫槽36上55a部分的成像元件14一側形成一個類似於圖5C所示的突起37的一個突起。即使在不使用時伸縮透鏡筒1縮回到外殼50內的照相機上，在防脫槽36上55a部分的成像元件14一側的這第二個突起對於防止因照相機不用(縮回狀態)時第一組透鏡L1面朝上摔落產生的衝擊而使凸輪銷16與凸輪槽18分離也是有用的。
而且，可以在防脫槽36上55c部分的物側形成類似於圖5A所示的突起38的一個突起(一個第一突起)。有了這個第一突起，即使在伸縮透鏡筒1伸出時一個朝向物側的力作用於第一組驅動架3上，也可以防止凸輪銷16與凸輪槽18分離。
按這種方式，在根據本發明的伸縮透鏡筒上，在由防脫槽36的55a部分的沿Z軸方向的兩邊和55c部分的沿Z軸方向的兩邊組成的四個位置中一個或多個任意選擇的位置上形成一個突起。突起應該在哪個位置形成取決於可能作用在照相機和安裝在其上的伸縮透鏡筒上的外力。通過在上面提到的所有四個位置都設置突起(共四個突起)，能在照相機摔落或類似情況下更進一步增加安全性。
而且，儘管在上述本發明實施例中設置防脫銷35和防脫槽36的目的在於防止凸輪銷16與凸輪槽18分離，但本發明不局限於此。例如，可以在由凸輪槽18的19a部分的沿Z軸方向的兩邊和19c部分的沿Z軸方向的兩邊組成的四個位置中的一個或多個任意選擇的位置形成類似於上述突起37和38的突起。有了這種結構，當一個外力沿Z軸方向相對於凸輪槽18移動凸輪銷16時，凸輪銷16頂端的錐狀部分16e首先撞擊凸輪槽18的側壁的錐狀表面，然後凸輪銷16的柱狀部分16f撞擊突起，從而防止凸輪銷16脫離凸輪槽18。因此，這種結構消除了對防脫銷35的需求，從而可以減少組件數量和裝配工序的數量。而且，防脫槽36不用必須形成在凸輪架17上，這就有助於凸輪架17的微型化。在由凸輪槽18的19a部分的沿Z軸方向的兩邊和19c部分的沿Z軸方向的兩邊所組成的四個位置中的哪個上形成突起取決於可能作用於照相機和安裝其上的伸縮透鏡筒上的外力。
儘管在上述本發明實施例中防脫槽36a、36b、36c設置在了凸輪槽18a、18b、18c的成像元件14一側，但即使這些槽的位置顛倒了也能獲得類似效果。
儘管設置在第一組透鏡L1上的第一組架2和第一組移動架3在上述本發明實施例中是不同的組件，但也可以將它們做成一體，並將導柱4a、4b固定其上。
儘管使用影像模糊矯正裝置31可以使第三組透鏡L3沿垂直於光軸的方向移動，但即使是第三組透鏡L3固定在第三組架8上並且沒有影像模糊矯正裝置的一般的透鏡筒也能達到類似效果。
在不脫離其精神和基本特徵的情況下，本發明也可能以其它形式被實施。本申請中公開的本發明的實施例所有內容均應視為說明性的而不是限制性的。發明範圍在所附的權利要求書而不是前述說明中予以簡要說明，並且其中旨在包含等同於權利要求書的含義和範圍內的任何改變。
工業應用本發明的應用領域沒有特別的限制，比如，本發明可以應用於透鏡孔相對大、重的、要求高變焦係數的伸縮透鏡筒。
權利要求
1.一種攝取影像時透鏡組向前推進的伸縮透鏡筒，該伸縮透鏡筒包括一個驅動透鏡組的驅動架，包括形狀相同的凸輪銷和防脫銷，它們都包括柱狀部分和位於頂端的錐狀部分；一個凸輪架，包括凸輪槽和防脫槽，它們分別與凸輪銷和防脫銷嚙合；以及在當驅動架向前推進時與防脫銷嚙合的防脫槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第一突起；其中，在透鏡筒已經被向前推進的狀態下，防脫銷的柱狀部分可以與該第一突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
2.一種不攝取影像時透鏡組縮回的伸縮透鏡筒，該伸縮透鏡筒包括一個驅動透鏡組的驅動架，包括形狀相同的凸輪銷和防脫銷，它們都包括一個柱狀部分和一個位於頂端的錐狀部分；一個凸輪架，包括凸輪槽和防脫槽，它們分別與凸輪銷和防脫銷嚙合；以及在當驅動架縮回時與防脫銷嚙合的防脫槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第二突起；其中，在透鏡筒已經縮回的狀態下，防脫銷的柱狀部分可以與該第二突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
3.一種攝取影像時透鏡組向前推進、並且不攝取影像時透鏡組縮回的伸縮透鏡筒，該伸縮透鏡筒包括一個驅動透鏡組的驅動架，包括形狀相同的凸輪銷和防脫銷，它們都包括一個柱狀部分和一個位於頂端的錐狀部分；一個凸輪架，包括凸輪槽和防脫槽，它們分別與凸輪銷和防脫銷嚙合；在當驅動架向前推進時與防脫銷嚙合的防脫槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第一突起；以及在當驅動架縮回時與防脫銷嚙合的防脫槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第二突起；其中，在透鏡筒已經被向前推進的狀態下，防脫銷的柱狀部分可以與該第一突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽；並且在透鏡筒已經縮回的狀態下，防脫銷的柱狀部分可以與該第二突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
4.一種攝取影像時透鏡組向前推進的伸縮透鏡筒，該伸縮透鏡筒包括一個驅動透鏡組的驅動架，具有一個包括柱狀部分和位於頂端的錐狀部分的凸輪銷；一個凸輪架，包括一個與凸輪銷嚙合的凸輪槽；以及在當驅動架向前推進時與凸輪銷嚙合的凸輪槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第一突起；其中，在透鏡筒已經向前推進的狀態下，凸輪銷的柱狀部分可以與該第一突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
5.一種不攝取影像時透鏡筒縮回的伸縮透鏡筒，該伸縮透鏡筒包括一個驅動透鏡組的驅動架，具有一個包括柱狀部分和位於頂端的錐狀部分的凸輪銷；一個凸輪架，包括一個與凸輪銷嚙合的凸輪槽；以及在當驅動架縮回時與凸輪銷嚙合的凸輪槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第二突起；其中，在透鏡筒已經縮回的狀態下，凸輪銷的柱狀部分可以與該第二突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
6.一種攝取影像時透鏡組向前推進、並且不攝取影像時透鏡組縮回的伸縮透鏡筒，該伸縮透鏡筒包括一個驅動透鏡組的驅動架，具有一個包括柱狀部分和位於頂端的錐狀部分的凸輪銷；一個凸輪架，包括一個與凸輪銷嚙合的凸輪槽；在當驅動架向前推進時與凸輪銷嚙合的凸輪槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第一突起；以及在當驅動架縮回時與凸輪銷嚙合的凸輪槽的一部分上沿光軸方向的至少一側所設置的一個第二突起；其中，在透鏡筒已經向前推進的狀態下，凸輪銷的柱狀部分可以與該第一突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽；並且在透鏡筒已經縮回的狀態下，凸輪銷的柱狀部分可以與該第二突起相接觸，從而防止凸輪銷脫離凸輪槽。
全文摘要
設置在驅動架(15)上並具有相同形狀的凸輪銷(16)和防脫銷(35)分別與設置在凸輪架(17)上的凸輪槽(18)和防脫槽(36)嚙合。在驅動架(15)向前推進時與防脫銷(35)嚙合的防脫槽(36)的一部分上沿光軸方向的至少一側設置一個第一突起(37)。當向驅動架(15)施加外力時，防脫銷(35)的柱狀部分(35f)和第一突起(37)彼此接觸。這就防止了凸輪銷(16)脫離凸輪槽(18)。凸輪銷(16)和防脫銷(35)由相同的組件製成，從而能夠減少組件的數量。
文檔編號G02B7/02GK1781048SQ20048001116
公開日2006年5月31日 申請日期2004年8月30日 優先權日2003年10月22日
發明者弓木直人, 高橋裕 申請人:松下電器產業株式會社