變焦鏡頭鏡筒的製作方法
2023-07-19 10:05:11
專利名稱：變焦鏡頭鏡筒的製作方法
技術領域：
本發明涉及裝配有變焦型照相鏡頭(以後稱為變焦鏡頭)的變焦鏡頭鏡筒，它通過可調節一批透鏡組間的距離，而便於遠距離與廣角攝影。
現行的具有多功能的小型照相機，採用了一種能在從一遠距離攝影位置至一廣角位置的範圍內自由拍照的變焦鏡頭。此外，為了滿足把這種照相機製成小而薄的要求，通常用到一種使此變焦鏡頭能在相機機身內運動的鏡筒縮回型相機。
這種變焦鏡頭具備如下結構至少有兩組透鏡是以可往復運動方式配置於透鏡筒中，使得能通過改變這兩個透鏡組間的距離來改變複合焦距，而以任意的影象放大率來進行照相。
傳統的具有這種變焦鏡頭的鏡筒見於日本專利申請公開4-278932號中，它包括設在相機機身一側的作線性運動的導管以及形成在此導管外表面上的一批軸向延伸的導槽，由透鏡架所支承的幾個透鏡組，而此架上則有插合銷插入到該導槽內，這些透鏡組則能沿光軸往復移動;以及一個變焦鏡頭凸輪環，它可旋轉地安裝在線性運動導管的外周面上，而且在此外周面上則有一批凸輪槽，它們相對於光軸傾斜且其中通過導槽插入有相應透鏡架的插合銷。
為使設有這樣一種變鏡頭鏡筒的小型相機能實現快速攝影和提高它的操作性能，此變焦透鏡是以下述方式進行變焦作業的，即用裝配於相機機身內的驅動馬達來轉動變焦鏡頭凸輪環，使這些透鏡組連同透鏡架一起作往復運動，由此來改變透鏡組間的距離及複合焦距。
圖8是上述變焦透鏡凸輪環的展開圖，示明此變焦鏡頭鏡筒的導槽與凸輪槽的外形及其間關係。周長A的變焦透鏡凸輪環1用來使兩個透鏡組作往復運動，並在其周面上沿圓周方向交錯地設有若干組凸輪槽(例如三個第一凸輪槽2與三個第二凸輪槽3)。
第一凸輪槽2，使位於一目標附近的相應第一透鏡組沿著一線性運動導管的相應的一個第一導槽4作往復運動，同時形成一條依預定角度與光軸相交的傾斜的變焦槽。設在支承第一透鏡組用的透鏡架上的各插合銷5插入各相應的凸輪槽2與導槽4兩者之內。各第二凸輪槽3則使距上述目標較遠的第二透鏡組沿著線性運動導管的第二導槽6中相應的一個作往復運動。
各第二凸輪槽3彎成一低線的V形，使其能包括一與沿著變焦透鏡凸輪環1圓周延伸之膠片表面平行配置的鏡筒縮回槽部3a，同時包括一依預定角度與光軸相交的一變焦槽3b。
設在用來支承第二透鏡組的透鏡架上的各插合銷7通過相應的導槽6插合著相應的第二凸輪槽3。各第二凸輪槽3的鏡筒縮回槽部3a則是形成在變焦透鏡凸輪環1寬端的這一側。
鏡筒縮回槽部3a上遠離變焦槽3b的端部位於第一凸輪槽2上處在此縮回鏡筒側的第一凸輪槽2的這一端，亦即位於第一凸輪槽2的距目標較遠之端部的鄰區。這就使得上述兩透鏡組間的距離當變焦透鏡鏡筒縮回相機機身內時會儘可能地小，藉此可把相機做得薄而小。
各變焦槽3b的傾角α(變焦槽3b與膠片表面間的角度)設定成，大於第一凸輪槽2的傾角β。第一導槽4與第二導槽6以相互靠近的形式形成，沿著線性運動導管的周面排列並與光軸平行，使之能限制這些透鏡組的轉動而確定出各透鏡組的行程。
在透鏡組處於縮回於機身內的非照相狀態時，插合銷5與7便位於遠離目標的第一與第二凸輪槽2與3的端部，亦即處在如圖8所示的鏡筒的縮回端部位置a。當變焦鏡頭凸輪環1從此種狀態依箭頭8所示方向轉動時，此插合銷5與7便移動到廣角側端部b，以加大這兩透鏡組間的距離。當此插合銷5與7從廣角端b運動到遠距離照相端(遠距離照相位置)C，上述兩透鏡組間的距離便再次變小。
箭頭9示明朝向目標的方向，即變焦鏡頭的伸展方向。
在設有上述變鏡鏡頭鏡筒的一種小型照相機中，最好要使兩透鏡組間的距離儘可能地小，更確切地說，最好是使這一距離在照相時的鏡筒縮回狀態時基本上是零，以便將相機製做的更薄、尺寸小。但由於結構上的原因，在絕大多數情形下是難以使上述差為零的。理由之一在於各第二凸輪槽3的回縮鏡筒3a的長度是有一個較大的長度。即會是該第一與第二凸輪槽的行程與轉角彼此相等，各第二凸輪槽3的鏡筒縮回槽部3a將如圖9所示，當此透鏡組具有一距廣角端位置b大的回縮長度或當從此位置b至回縮位置的行程增大來形成薄而緊緻的機身時，都會大於如圖8中所示情形。這就會使各第一凸輪槽2的鏡筒回縮側的端部a幹擾相應鏡筒回縮槽部3a的廣角側端部b，從而導致這些透鏡組難以伸縮。
要是減小鏡頭鏡筒的直徑來促使相機緊湊化，則如
圖10所示，變焦鏡頭凸輪環1′的周長B，將自然地短於如圖8所示之變焦鏡頭凸環1的周長A。當如圖10所示的第一與第二凸輪槽2與3的外形和尺寸與圖8中所示的相同時，變焦鏡頭凸輪環1′的轉角就會變大。此外，第一與第二凸輪槽2與3的間距便要變小，從而將使它們的鏡筒回縮端a相互幹擾。
當在第一凸輪槽2與膠片表面間設定一大的傾角β以便解決上述這些問題時，變焦鏡頭凸輪環1′的用作整個行程的轉角就可取的較小，而能防止第一與第二凸輪槽2與3相互幹擾。但在這種情況形下，大的傾角β就會加大用於轉動變焦鏡頭凸輪環1′的轉動負荷。這就要求有能提供大的驅動功率的大型驅動馬達，於是便防礙了相機的小型化。這便同減小透鏡直徑使相機緊湊的目的矛盾。
本發明正是在上述背景下提出的，其目的在於提供一種結構簡單與緊湊的變焦鏡頭鏡筒，通過縮短或不使用各凸輪槽的鏡筒回縮槽部而能防止各凸輪槽之間的幹擾，並可減小驅動負荷。
為了實現上述目的，本發明給出了一種變鏡鏡頭鏡筒，其中通過使透鏡組沿光軸往復運動來改變一批透鏡組間的距離時可以調整複合焦距，此種鏡筒包括帶有一批與光軸平行之導槽的線性運動導管，其中插合著設在用來支承透鏡組之透鏡架上的插合銷，並可使透鏡組沿導槽往復移動;用來使透鏡組往復移動的變焦鏡頭凸輪環，它可旋轉地安裝在上述線性運動導管上，並在內周面上有一批凸輪槽可接受用來支承透鏡組之透鏡架的插合銷;同時有若干平行的槽，它們從用來導引與膠片表面相平行的至少一個透鏡組的線性運動導管之導槽的膠片側端部延伸出，且每個平行槽均有一前端，在鏡筒回縮時間內疊置到各導槽相對應的前述凸輪槽的膠片側端部。
在本發明中，從導槽延伸出的平行槽實質上形成為鏡筒的槽部。這樣就能縮短凸輪槽的鏡筒回縮量，而得以防止相鄰凸輪槽之間的幹擾。
由於本發明的變焦鏡頭鏡筒的平行槽是從用來導引與膠片表面相平行的至少一個透鏡組的線性運動導管之導槽的膠片側端部延伸出，且各個平行槽均有一前端在鏡筒回縮時間內疊置到與各導槽相對應之凸輪槽的膠片側端部，於是便可縮短鏡筒的回縮槽部。這樣，即會是為把相機薄型化而增大廣角端位置與鏡筒回縮端位置二者間的行程，也能讓凸輪槽間的幹擾在使鏡筒回縮槽部縮短了長度的範圍內得以避免，同時確保了這些透鏡組能良好地回縮。為了製成小型的相機，必須減小鏡頭鏡筒的外徑，特別是減小它的高度與寬度。由於在本發明中不會在凸輪槽間發生幹擾，透鏡鏡筒的外徑就能減少一相當於鏡筒回縮槽部所縮短之長度的數量。小的外徑也就減小了變焦鏡頭凸輪環上的負荷。這些就使得驅動馬達小型化，而能製成緊湊與輕量的相機。
下面簡述本發明的附圖。
圖1是本發明的變焦鏡頭鏡筒的一個實施例在回縮狀態時的縱剖面圖;
圖2是圖1中之實施例在廣角狀態時的縱剖面圖;
圖3是圖1中之實施例在遠距離照相狀態時的視圖;
圖4是圖1的變焦鏡頭鏡筒的變焦鏡頭凸輪環的展開圖，示明導槽與凸輪槽的外形以及它們之間的關係;
圖5是圖4中變焦透鏡凸輪環在廣角狀態時的展開圖;
圖6是本發明之變焦鏡頭鏡筒另一實施例的變焦鏡頭凸輪環的展開圖，示明導槽與凸輪槽的外形以及它們之間的關係;
圖7是圖5中之變焦鏡頭凸輪環在廣角狀態時的展開圖;
圖8是一傳統變焦鏡頭鏡筒之導槽與凸輪槽之外形及其間關係的展開圖;
圖9表示傳統變焦鏡頭鏡筒之凸輪槽間的幹擾情形;而圖10示明此種傳統變焦透鏡鏡筒之凸輪槽間的另一種幹擾形式。
下面描述本發明的最佳實施例。
現在對照附圖通過一些最佳實施例來描述本發明。
圖1是本發明之變焦透鏡鏡筒的一個實施例在鏡筒回縮狀態時的縱剖面概要圖。圖2是此變焦鏡頭鏡筒在廣角狀態時的縱剖面概要圖。圖3是此變焦鏡頭鏡、筒在遠距離照相狀態時縱剖面概要圖。圖4與5則是展開圖，示明此變焦鏡頭鏡筒的導槽與凸輪槽的外形及它們之間的關係。圖4表明的是它們在鏡筒回縮狀態時的情形，而圖5表明的是它們在廣角狀態時的情形。
在圖1至3中，由10標明的相機機身包括一相機主機架11、一變焦鏡頭鏡筒12、照相膠片13以及構成一照相光學系統之變焦透鏡的第一與第二透鏡組14與15。
在主機架11的大致中央部分形成有一個孔16，同時有一與孔16相通的柱狀線性運動導管17整體式地形成在主機架11上並從其後端突向前方。孔16的後方設有一讓膠片13通過的膠片通道18。
此變焦鏡頭鏡筒12包括從主機架11突出的線性運動導管17;設在此導管17中可來回移動的第一與第二透鏡組14與15;可旋轉地安裝在線性運動導管17的外周面上的一變焦透鏡凸輪環19;以及一個用於轉動此變焦距凸輪環19的驅動馬達(未示明)。
在線性運動導管17的周面上沿圓周等距離地配置有多組導槽(本實施例中為三個第一導槽20與三個第二導槽21)。每個第一導槽20包括一平行於光軸L設置的線性槽，限制著第一透鏡組14轉動，並確定出它的運動行程。每個第二導槽21類似地包括一與光軸L平行的線性槽，並靠近著相應的第一導槽20形成。
如圖4所示，有一垂直於線性運動導管17之軸線和平行於照相膠片13的平行槽22，從各個第二導槽21的膠片側端部21a沿著與朝向相鄰第一導槽20方向相反的方向延伸出。這樣的配置方式是不同於圖8所示的各傳統導槽6的配置方式。參看圖4，各個平行槽22所具有的長度可使其前端重疊到，形成變焦鏡頭凸輪環19中的每個將稍後述及的第二凸輪槽24之鏡筒回縮側的端部a上。
如圖1所示，第一透鏡組14通過一快門27設在一第一透鏡架26上。此第一透鏡架26可滑動地插入線性運動導管17中。有三個插合銷28從第一透鏡架26之後端部的外周面突出，插合到形成在線性運動導管17的第一導槽20內，使得第一透鏡架26可滑動地插入線性運動導管17內，同時可沿著光軸L移動但不能轉動(圖4)。
第二透鏡組15由第二透鏡架29支承，設置在第一透鏡組14的後側。此第二透鏡架29則位於第一透鏡架26的後側，並且是可滑動地插入於線性運動導管17內。有三個插合銷30從第二透鏡架29的後端部突出，插入形成於線性運動導管17的第二導向槽21內，使得第二支架29可沿光軸L移動而不能轉動。在第一與第二透鏡架26與29間設有一壓縮盤簧32，迫使第二透鏡組15向後以防止它抖動。
變焦鏡頭凸輪環19可旋轉地安裝在線性運動導管17的外周面上，並在其外側面膠片側端部設有一凸緣部19a，後者為主機架11的前端和一環形支承件33保持成可滑動與轉動的狀態。
在變焦透鏡凸輪環19之外周面靠近凸緣部19a的一部分上形成有一齒輪34。在變焦鏡頭凸輪環19的內周面上則交錯與等距地形成有三個第一凸輪槽23與三個第二凸輪槽24。
此第二凸輪槽23形成一些與光軸L相交的傾斜的變焦槽，以容納插合銷28的梢端並用來使第一透鏡組14沿著線性運動導管17的第一導槽20移動。前述第二凸輪槽24則用來使第二透鏡組15沿著線性運動導管17的第二導槽21運動，每個第二凸輪槽24都取淺的V形槽形式，包括一第一鏡筒回縮槽部24a，後者沿變焦鏡頭凸輪環19的周面延伸，且平行於膠片表面以及一以預定角度與光軸L相交的第二變焦槽24b。通過相應第二導槽21的插合銷30的梢端插入相應的第二凸輪槽24內。此第一與第二凸輪槽23與24同於圖8中所示之傳統的第一與第二凸輪槽2與3，只是本發明之第二凸輪槽24的鏡筒回縮部24a要比傳統的第二凸輪槽3短出一個相當於平行槽22的長度量。
如圖1所示，支承件33是用螺栓35固定到主機架11的前表面上，並且是可旋轉地支承著一與變焦透鏡凸輪環19之齒輪34相嚙合的齒輪36。在變焦操作期間，此齒輪36是由一驅動馬達(未示明)帶動旋轉，得到有選擇地使變焦鏡頭凸輪環19伸縮。
具有如上所述的變焦鏡頭鏡筒12的回縮式鏡筒型的相機構造成;當處於如圖1所示的鏡筒回縮狀態時，第一透鏡架26能完全拉進相機機身10的線性運動導管17中。在如圖所示的鏡筒回縮狀態時，各插合銷28位於第一導槽20的膠片側端部，而第二透鏡架29的每個插合銷30則位於相應導槽21之平行槽25的以及相應第二凸輪槽的膠片側端部a的前端。
當變焦凸輪環19依圖4中箭頭40所示的，亦即使此環19延伸的方向轉動時，第一凸輪槽23即朝左側運動，從圖4的狀態進到圖5的狀態。各個插合銷28由相應的第一槽23的下表面上推，如圖4所示;而壓迫插合銷28的力的軸向分量則使插合銷28沿著相應的第一導槽20移向目標。這樣，第一透鏡組14即隨第一透鏡架26一道前進，並從線性運動導管17突出到相機機身10之外。
當變焦透鏡凸輪環19是在使此環19伸延的方向中轉動時，第二凸輪槽24便朝左方移動。這樣，各插合銷30便在平行槽22搭疊到對應第二凸輪槽24的對應鏡筒回縮槽部24a的狀態下，移至廣角端位置b。由於各平行槽22與鏡筒回縮槽部24a是與膠片表面相平行的形式形成，因而插合銷30不能沿第二導槽21前進，而第二透鏡組15則保持在鏡筒回縮部。變鏡回縮鏡頭凸輪環19所轉過一相當於第一鏡筒回縮部24a之長度的量，便可使插合銷移動到鏡筒回縮槽部24a的廣角端b，由此，第一與第二透鏡組14與15便調節到廣角狀態，如圖2所示。
當變焦鏡頭凸輪環19從廣角狀態依此環的延伸方向轉動時，插合銷28與30便沿著第一與第二導槽20與21移向目標，而終止於遠距離照相位置C，使得第一與第二透鏡組14與15取遠距離照相狀態，如圖3所示。
當驅動馬達依反向驅動到上述這一狀態而使變焦鏡頭凸輪環19於回撤方向中轉動時，插合銷28與30便沿第一與第二導槽20與21移向膠片。第一與第二透鏡組14與15則回撤入線性運動導管17，而返回到鏡筒回縮狀態。
在本發明中，垂直於光軸L的各平行槽22是從相應的第二導槽24的膠片側端部延伸出。由於各平行槽22具有與鏡筒回縮槽部24a相同的功能，各鏡筒回縮槽部24a的長度就能縮短一個相當於各平行槽22長度的量。對於具有距廣角位置b有很大的鏡筒縮回縮量的透鏡系統，或是從廣角位置b至鏡筒回縮位置的行程加大，從而能把相機機身做得薄和緊湊時，縱令上述第一凸輪槽23的行程相轉角與第二凸輪槽24的相等時，也能可靠地防止凸輪槽23與24之間的幹擾。於是，第一與第二透鏡組14和15能可靠地進行伸縮。由於各平行槽22起到一鏡筒回縮槽部的相同作用，第一與第二透鏡組14與15之間的距離在鏡筒回縮時便不會變大。
各第二凸輪槽24的鏡筒回縮槽部24與相應第一凸輪槽23的間距，要比圖8中第一凸輪槽2與第二凸輪槽3之鏡筒回縮槽部3a的間距大出一個相當於平行槽22之長度的量。但即使是這樣，透鏡鏡筒的直徑也減小了而可使相機小型化，因此不需加大第一凸輪槽23與膠片表面間的傾角β，從而防止，在第一與第二凸輪槽23與24間的幹擾。當此傾角β很小時，用來轉動變焦透鏡凸輪19的轉動載荷也很小。於是可以採用小型的驅動馬達。
在從鏡筒回縮位置a運動到廣角位置b的過程中，插合銷30有可能在平行槽22中的變焦透鏡凸輪環19的周邊方向上抖動，而透鏡架28與29也可能轉動。但是，第二透鏡組15不會因接受了外力而改變其位置與形狀，這是因為此第二透鏡組15是置放於線性運動導管17之內。此外，通過用一彈簧沿某個方向推迫，可以消除插合銷30的抖動現象。
圖6與7是本發明另一實施例的展開圖，示明導槽與凸輪槽間的關係。圖6表示的是鏡筒回縮狀態而圖7則闡明廣角狀態。在本實施例中，各第二凸輪槽24僅僅是由相對於光軸傾斜的一線性變焦槽傾斜而成，而如圖4所示的鏡筒回縮部24a則省除了。平行槽22是從各第二導槽21的膠片側端部延伸到相應第二凸輪槽24之膠片側端部，以使此平行槽22用作鏡筒回縮槽部。本第二實施例的其它結構與第一實施例的相同。
在此第二實施例中，第二凸輪槽24並未設有鏡筒回縮槽部。這樣，第二實施例之第二凸輪槽24的傾角α便能夠取得較第一實施例中的小。小的傾角α在驅動變焦透鏡凸輪環時可以減小鋼荷，同時能使有關馬達小型化。隨著傾角α的變小，凸輪的長度可以加大，而凸輪的精確性也就可以提高。當第二凸輪槽24不具有鏡筒回縮槽部時，插合銷30便不會抖動，同時防止3透鏡架28與29的轉動。
上面通過變焦鏡頭鏡筒的實施例描述了本發明，每個實施例中都有兩組透鏡14與15，但並不限定如此。顯然，本發明可以適合用於具有三個或更多個透鏡組的變焦鏡頭鏡筒。
權利要求
1.一種變焦鏡頭鏡筒，它具有多個按一定距離設置的透鏡組並能提供一複合焦距且有一光軸，其中，所說透鏡組間的距離可通過使這些透鏡組沿光軸作往復運動而變動，以改變此複合焦距，此變焦透鏡鏡筒包括一運動導管，它具有一形成有至少一個導槽的周表面，在此種導槽內可滑動地插入有設在用來支承透鏡組之透鏡架上的插合銷，而這些插合銷的可沿導槽往復運動，上述導槽具有膠片側端部；一個用來使上述透鏡組往復運動的變焦鏡頭凸輪環，此變焦鏡頭凸輪環有一個內周表面，後者形成有至少一個凸輪槽，其中插合有上述透鏡架的所說插合銷，此種透鏡架是用來支承所說透鏡組的，並且此變焦鏡頭凸輪環是可旋轉地安裝在上述運動導管之上，所說凸輪槽具有膠片側端部；以及一批平行槽，它們是與一膠片表面基本上相平行地從上述那種用來導引至少一個透鏡組的導槽的膠片側端部延伸出，且每個平行槽均有一前端，當該變焦透鏡鏡筒處在鏡筒回縮時期，疊置到各導槽相對應的前述凸輪槽的膠片側端部。
2.一種變焦透鏡鏡筒，它包括有至少兩個透鏡組、一光軸、一個用來沿此光軸導引這些透鏡組的線性運動導管、以及用來使透鏡組沿此光軸往復運動的凸輪槽，這種變焦鏡頭鏡筒還包括有形成在上述導管的膠片側端部之上的，同時與膠片表面相平行延伸的導槽部。
全文摘要
具有間隔設置的透鏡組且給出一複合焦距並有光軸之變焦透鏡筒。讓透鏡組沿光軸往復運動來調節上述間距即可改變此焦距。此鏡筒包括上面有與光軸平行之導槽的線性運動導管；插入導槽內且設在透鏡架上用來使透鏡組沿導槽往復運動的插合銷；用來使透鏡組往復運動的變焦鏡頭凸輪環，此環可旋轉地安裝於該導管上且在內周面上有凸輪槽來接受插合銷；以及平行槽，它們與一膠片表面平行地從前述導槽的膠片側端部延伸出。
文檔編號G02B7/10GK1106927SQ9410653
公開日1995年8月16日 申請日期1994年6月7日 優先權日1993年6月7日
發明者町田清真, 宮本英典 申請人:株式會社尼康