光學儀器的製作方法
2023-05-20 14:09:06
專利名稱：光學儀器的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有可變焦距透鏡的照相機、電子靜像攝影機、攝像機、架空投影機(OHP)或者放映機等光學儀器。
以前已經有帶有可變焦距透鏡的照相機等光學儀器了。這些光學儀器中的可變焦距透鏡主要有兩個功能，其中一個是通過改變焦點距離而改變圖像倍率的迅速變焦功能，另一個是為了形成焦點合適的圖像而進行的焦點調節功能。這兩個功能都是通過使構成可變焦距透鏡的多個透鏡的全體或者一部分向光軸方向移動而實現的。
以前，已經知道下述幾種為實現上述兩個功能的透鏡的驅動方式(a)使用分別的電動機驅動透鏡，從而實現變焦和焦點調節這兩個功能。
(b)只有一個電動機，將該電動機的驅動力交替地用於變焦和焦點調節，從而實現這兩個功能。
(c)如專利申請公開公報平6-10070所公開的，變焦僅允許按預定的步進方式規定的多個變焦段(步進的多個變焦倍率)，稱為所謂的步進變焦方式，採用一個電動機，通過該一個電動機向同一方向的迴轉相互交替地進行變焦和焦點調節。
(d)本申請人以「IPON210變焦」、「IPON270變焦」為產品名稱、用已經商品化了的照相機的可變焦距透鏡的驅動方式、使分別支承那些構成可變焦距透鏡的多個透鏡組的鏡筒之間保持一定間隙，例如向變焦放大的方向驅動透鏡時，使支承該多個透鏡組的多個鏡筒一致向變焦放大方向移動，從該狀態向變焦縮小的方向驅動透鏡時，不驅動那些支承成有上述一定間隙的透鏡組的從動鏡筒，只驅動其餘的鏡筒，此後再使全部鏡筒一起向變焦縮小的方向移動，由該間隙的距離進行焦點調節。
上述各種驅動方式中，(a)和(b)方式的構件數量多，不利於小型化和降低成本，(c)方式如果增加變焦的段數，勢必大大增加變焦鏡筒的迴轉角度，變焦鏡筒的機構變複雜，不利於小型化和薄型化。
上述(d)方式具有用簡單的機構且構件數量少即可構成的優點，但是由於在上述間隙區域，上述從動側鏡筒的停止位置不受其它構件等限止，因此不穩定，會因衝擊和其它原因而引起位置偏移，會產生例如影像模糊等不好現象。
本發明是為了克服上述現有技術存在的問題而作出的，其目的是提供一種具有用簡單的機構能實現良好的變焦功能和焦點調節功能的變焦鏡筒的光學儀器。
為達到上述目的而作出的本發明光學儀器，它具有一個內置可變焦距透鏡的變焦鏡筒，這可變焦距透鏡是由多個透鏡組構成的可變焦距透鏡，這多個透鏡組中至少一個第一透鏡組可相對於上述第一透鏡組以外的至少一個第二透鏡組自由移動，其特徵在於，該變焦鏡筒具有變焦導向路徑和焦點調節導向路徑，前者是在使前述第二透鏡組向某一方向移動時，使前述第一透鏡組用於變焦動作地加以導向的，後者是當前述第二透鏡組向前述某一方向的逆方向移動時，使前述第一透鏡組用於焦點調節地加以導向的，該焦點調節導向路徑是與前述變焦導向路徑單側交叉的。
本發明的第一種光學儀器具有上述變焦導向路徑和與該變焦導向路徑單側交叉的焦點調節導向路徑，根據上述第二透鏡組的移動方向，將上述第一透鏡組導向到變焦導向路徑或者焦點調節導向路徑，可用例如凸輪溝構成這些導向路徑等簡單的機構實現變焦和焦點調節。
為達到上述目的而作出的本發明光學儀器中的第二種光學儀器，它具有一個內置可變焦距透鏡的變焦鏡筒，這可變焦距透鏡是可自由地步進地向多個變焦段抽出，該可變焦距透鏡由多個透鏡組構成，這多個透鏡組中至少一個第一透鏡組分別在前述多個變焦段中可相對於上述第一透鏡組以外的至少一個第二透鏡組自由移動，其特徵在於，該變焦鏡筒具有在變焦放大時將前述第一透鏡組導向變焦放大方向的變焦放大導向路徑；和在變焦縮小時將前述第一透鏡組導向變焦縮小方向的變焦縮小導向路徑；以及多個焦點調節導向路徑；該多個焦點調節導向路徑是分別形成的在抽出到前述多個變焦段中的任意一個變焦段的狀態下進行焦點調節時、使前述第一透鏡組用於焦點調節地加以導向的，連結前述變焦放大導向路徑和前述縮小變焦導向路徑的，與前述多個變焦段各自相對應的多個焦點調節導向路徑。
本發明的第二種光學儀器具有連結上述變焦放大導向路徑和變焦縮小導向路徑這兩個導向路徑的多個焦點調節導向路徑，可用例如凸輪溝構成這些導向路徑等簡單的機構實現上述變焦和焦點調節。
在上述本發明的第二種光學儀器中，最好，前述變焦放大導向路徑、前述變焦縮小導向路徑和前述多個焦點調節導向路徑是連續的凸輪溝，與該凸輪溝配合而導向的凸輪銷是受到嵌入該凸輪溝的方向而施加的彈簧壓力的；前述變焦放大導向路徑具有臺階，它是在將前述凸輪銷導向變焦放大方向、同時，當該凸輪銷處於前述多個變焦段的各個變焦放大導向路徑上、進行焦點調節和變焦縮小時，將該凸輪銷導入到前述焦點調節導向路徑上的；前述變焦縮小導向路徑具有臺階，它是在將前述凸輪銷導向變焦縮小方向、同時，還具有臺階，當該凸輪銷處於前述多個變焦段上的各個變焦縮小導向路徑上、進行焦點調節和變焦放大時，將該凸輪銷導入到前述焦點調節導向路徑上的。
這樣，用凸輪溝形成導向路徑，用彈簧壓緊與該凸輪溝配合的凸輪銷，再將該導向路徑的凸輪溝作成帶有臺階的凸輪溝，由此可將凸輪銷確實導入必要的導向路徑。
上述本發明的第二種光學儀器中，最好，前述變焦放大導向路徑、前述變焦縮小導向路徑和前述多個焦點調節導向路徑是引導凸輪銷的連續的凸輪溝；前述變焦放大導向路徑是使前述凸輪銷與構成該變焦放大導向路徑的凸輪溝的2邊中的與通向前述焦點調節導向路徑的入口打開的第一邊對峙的第二邊滑動接觸，同時將前述凸輪銷導向變焦放大方向，而且，當該凸輪銷處於該變焦放大導向路徑上進行焦點調節和變焦縮小時，使前述凸輪銷靠近前述第一邊而將該凸輪銷導入前述焦點調節導向路徑的；前述變焦縮小導向路徑是使前述凸輪銷與構成該變焦縮小導向路徑的凸輪溝的2邊中的與通向前述焦點調節導向路徑的入口打開的第三邊對峙的第四邊滑動接觸，同時將前述凸輪銷導向變焦縮小方向，而且，當該凸輪銷處於該變焦縮小導向路徑上進行焦點調節和變焦放大時，使前述凸輪銷靠近前述第三邊而將該凸輪銷導入前述焦點調節導向路徑。
這樣，利用變焦放大時和變焦縮小時凸輪銷和凸輪溝的配合情況不同，也可確實將凸輪銷導入必要的導向路徑。
上述本發明的第二種光學儀器中，最好，具有驅動前述變焦鏡筒、使其完成變焦動作和焦點調節動作、可自由地正轉和反轉的電動機和電動機驅動控制部；該控制部是根據變焦放大指令、通過使前述電動機向第一方向迴轉而抽出到前述多個變焦段中任意一個所希望的變焦段，同時繼變焦放大後根據焦點調節指令，使前述電動機沿著與前述第一方向相反的第二方向迴轉，進行焦點調節；根據變焦縮小指令、通過使前述電動機向第二方向迴轉而縮進到前述多個變焦段中任意一個所希望的變焦段，同時繼變焦縮小後根據焦點調節指令，使前述電動機沿著前述第一方向迴轉，進行焦點調節。
或者上述本發明的第二種光學儀器中，最好，具有驅動前述變焦鏡筒、使其完成變焦動作和焦點調節動作、可自由地正轉和反轉的電動機和電動機驅動控制部；該控制部是根據變焦放大指令、通過使前述電動機向第一方向迴轉而抽出到前述多個變焦段中任意一個所希望的變焦段；根據變焦縮小指令、通過使前述電動機沿著與第一方向相反的第二方向迴轉而縮進到前述多個變焦段中任意一個所希望的變焦段，接著使前述電動機向前述第一方向迴轉，由此經過與所希望的變焦段對應的焦點調節導向路徑，將其驅動到前述變焦放大導向路徑，根據焦點調節指令、使前述電動機向前述第二方向迴轉，由此進行焦點調節。
由於本發明的光學儀器具有上述導向路徑，因而能設置如上所述可自由地正轉、反轉的電動機，來實現變焦功能和焦點調節功能等。
而且，雖然本發明的第一和第二種光學儀器中構成可變焦距透鏡的多個透鏡組分別典型地由多個透鏡的集合構成一個透鏡組，但是不一定要用多個透鏡構成一個透鏡組，用一個透鏡構成一個透鏡組也可以。
圖1是表示裝有可變焦距透鏡的照相機、表示用於支承該可變焦距透鏡的變焦鏡筒被收容在照相機本體裡的縮進(鏡筒縮入)狀態的斜視圖。
圖2是表示圖1所示的照相機中變焦鏡筒最大限度地抽出時的最大抽出狀態的斜視圖。
圖3是表示圖1、圖2所示照相機背面的斜視圖。
圖4是表示沿圖1、圖2所示照相機變焦鏡筒的內周面上形成的凸輪溝移動的透鏡鏡筒的軌跡(移動軌跡)的圖。
圖5是表示圖1所示照相機中被收容在照相機本體裡的狀態下的變焦鏡筒的斷面圖。
圖6是圖1～圖3所示的照相機中抽出狀態的變焦鏡筒的斷面圖。
圖7是表示圖5、圖6所示凸輪溝114c的形狀的圖。
圖8是構成圖7所示凸輪溝的變焦放大用凸輪溝的縱斷面圖。
圖9是構成圖7所示凸輪溝的變焦縮小用凸輪溝的縱斷面圖。
圖10是表示與參照圖7～9說明的附有臺階的凸輪溝不同的凸輪溝以及與該凸輪溝配合地動作的凸輪銷動作的圖。
圖11是表示與參照圖7～9說明的附有臺階的凸輪溝不同的凸輪溝以及與該凸輪溝配合地動作的凸輪銷動作的圖。
圖12是表示與參照圖7～9說明的附有臺階的凸輪溝不同的凸輪溝以及與該凸輪溝配合地動作的凸輪銷動作的圖。
圖13是表示與參照圖7～9說明的附有臺階的凸輪溝不同的凸輪溝以及與該凸輪溝配合地動作的凸輪銷動作的圖。
圖14是本實施例的照相機的迴路方框圖。
圖15是變焦鏡筒程序的流程圖。
圖16是變焦鏡筒程序的流程圖。
以下說明本發明的實施例。這裡以組裝在作為一種光學儀器的照相機中的可變焦距透鏡為例進行說明。
圖1是表示裝有可變焦距透鏡的照相機，表示用於支承該可變焦距透鏡的變焦鏡筒收放在照相機主體內的縮進狀態的立體圖，圖2是表示圖1所示照相機的變焦鏡筒最大限度地抽出的最大抽出狀態的斜視圖。圖3是表示圖1、圖2所示照相機的背面的斜視圖。
該照相機10正面的中央部裝有內部包含可變焦距透鏡的變焦鏡筒11，該照相機10的正面上部配置有閃光燈發光窗12、取景器的對物窗13、AF發光窗14a和AF感光窗14b，及AE感光窗15。該照相機1O的上面配置有快門按鈕16。
該照相機10的背面配置有取景器的目鏡窗17和變焦操作杆18。當按下該變焦操作杆18的一方操作部18a，在持續按下一段時間裡，變焦鏡筒11就會從圖1所示的縮進狀態向圖2所示的最大抽出狀態移動，如果按下變焦操作杆18的另一方操作部18b，在持續按下一段時間，變焦鏡筒11就會從圖2所示的最大抽出狀態向圖1所示的縮進狀態移動裡。
圖4是表示圖1、圖2所示照相機的由變焦鏡筒的內圓周面上的凸輪溝而移動的變焦鏡筒的軌跡(以下稱為「移動軌跡」)的圖。橫軸是迴轉角度，縱軸是光軸方向的距離。這裡，圖4(A)、(B)分別表示前前部透鏡組和後部透鏡組的軌跡。
前部透鏡組和後部透鏡組支承在圖1、圖2所示的變焦鏡筒上，前部透鏡組如圖4(A)所示，相對於迴轉角度沿光軸方向直線抽出，進行伸縮，後部透鏡組沿圖4(B)所示的移動軌跡，進行與前部透鏡組的運動相對的移動。
該移動軌跡，由B→C→D→E等路徑構成的變焦放大導向路徑、由G→H→I→J等路徑構成變焦縮小導向路徑、由A-B，C-I，D-H，E-G等4個焦點調節導向路徑構成的、4個焦點調節導向路徑B-J，C-I，D-H，F-G與變焦放大導向路徑B→E和變焦縮小導向路徑G→J相連結。點A是變焦段第一段的最遠距離的焦點設定位置，點F是最大抽出狀態下變焦段第四段的最近焦點設定位置。這裡，在變焦放大路徑的中途任何位置都不能停止，以各點B，C，D，E分別作為第一、第二、第三、第四變焦段時，只可能在這4個變焦段中的任意一個變焦段上停止。
即，當持續按下如圖3所示變焦操作杆18的操作部18a時，一旦到達最大抽出位置F，即回到抽出後的第四變焦段E停止，在中途手指離開該操作部18a時，在本實施例中，手指離開後，向變焦放大方向前進到達下一個變焦段時停止。或者也可以在中途手指離開時，回到即將經過的變焦段再停止。與此相同，變焦縮小時在變焦縮小路徑中途的任何位置都不能停止，以各點G，H，I，J分別作為第四、第三、第二、第一變焦段時，只可能在這4個變焦段中的任意一個變焦段上停止。
即，與變焦放大時同樣地，當按下圖3所示變焦操作杆18的操作部18b時，如果在變焦縮小的中途手指離開，則向變焦縮小方向前進到達下一個變焦段時停止。或者也可以中途手指離開後，沿放大的方向，返回到即將經過的變焦段再停止。凸輪溝的詳細作用將在以後敘述。
或者還可以採用與本實施例不同的如下所述的控制。即，變焦放大方向的後部透鏡組的動作與前述相同，在變焦操作停止的狀態下，變焦縮小方向的後部透鏡組的動作在變焦縮小導向路徑中的點G，H，I，J位置上都不停止，只有到達這些點中所希望的變焦段的一點後，再經過與該變焦段對應的用於焦點調節的導向路徑，驅動到達變焦放大導向路徑中的點E，D，C，B中的任意一點停止，以變焦放大導向路徑中的各點作為各變焦段中的待機位置。
圖5是圖1所示照相機的變焦鏡筒收放在照相機主體內的縮進狀態下的變焦鏡筒的截面圖，圖6是圖1-3所示照相機的變焦鏡筒處於最大抽出狀態下的變焦鏡筒的截面圖。
以下說明構成變焦鏡筒的各構件、以及用於實現變焦鏡筒的抽出、縮進及焦點調節的動作。
變焦動作1(變焦放大方向)如果按下圖3所示的變焦操作杆18中的、指示變焦放大方向動作的操作部18a，電動機318發出的驅動力傳遞到安裝在移動開口板111上的驅動齒輪112，傳遞到與該驅動齒輪112嚙合的凸輪筒114的外圓周上的螺旋外螺紋114a上設置的齒輪(圖中未示出)上，凸輪溝114從照相機背面看呈逆時針旋轉。
一方面，帶有攝影開口框架28a的攝影開口板28固定在照相機主體(這裡圖中未示出)上，固定螺旋筒113安裝在攝影開口板28上。該固定螺旋筒113的內面形成有螺旋內螺紋113a，藉助於螺旋外螺紋114a和螺旋內螺紋113a的嚙合，使由前述驅動力旋轉驅動的凸輪筒114一邊旋轉一邊抽出。另一方面，支承前部透鏡組120的前部支承架121藉助於安裝螺釘123被安裝在快門組件140上，該快門組件140又通過安裝螺釘124被安裝在直進導向筒115上，藉助於結合凸緣114b和115a，快門組件140及直進導向筒115相對於凸輪筒114可自由迴轉地支承著。藉助以上結構，凸輪筒114一邊迴轉一邊抽出，當設置在該移動開口板111上的、圖中未示出的鍵將移動開口板111沿著設置在固定螺旋筒113上的直進鍵槽113b，使其直線前進並抽出時，安裝在移動開口板111上的直進導向筒115也與移動開口板111成一體地直線前進並抽出。
另外，支承後部透鏡組130的後部支承架131相對於直進導向筒115可自由滑動地支承著，且壓力彈簧133將設置在後部支承架131的外圓周上的凸輪銷接收部131a壓向凸輪筒114，設定成上述狀態的凸輪銷132嵌合在凸輪溝114c中，因此隨著凸輪筒114的迴轉抽出，後部支承架131受凸輪溝114c導向，並同時抽出，但由於凸輪銷接收部131a的外圓周與直進鍵槽115b結合，因而後部支承架131直線前進並抽出。此處凸輪溝114c是本發明所述的形成導向路徑的凸輪溝。
圖7是表示圖5、圖6所示凸輪溝114c的形狀的圖，圖8、圖9分別是構成圖7所示凸輪溝的、放大用的凸輪溝和縮小用的凸輪溝的縱截面圖。
圖7所示的凸輪溝各主要部分c1，d1，e1，g1，h1，i1，j1參見圖8及圖9所示的分段形狀，在放大方向，以驅動源的驅動方向為正方向，從正方向向逆向反轉時，設置在後部透鏡組支承架上的凸輪銷132不使放大用凸輪溝返回縮小方向，而是導入焦點調節用的凸輪溝內。在縮小方向的動作也是一樣，以驅動源的驅動方向為逆向，從逆向向正向反轉時，設置在後部透鏡組支承架上的凸輪銷132不使縮小用凸輪溝返回放大方向，而是導入焦點調節用的凸輪溝內。詳細的作用過程將在後面敘述。
在圖7顯示其形狀的凸輪溝114c中，當後部支承架131沿放大用凸輪溝，沿B→C→D→E的方向進行抽出，則從寬度方向開始向遠距離放大。
本實施例中，在放大的方向上，使用者將變焦操作停止在使用者所希望的任意焦點距離位置上時，採用分步變焦方式及本實施例所採用的控制方式，由此後部支承架131都不會在預定的變焦段的中間帶停止，後部支承架131停在前方的變焦段。例如，即使後部支承架131處於凸輪溝114c的C-D之間的任意位置時變焦操作停止了，後部支承架131也會伸到第三段的變焦段的點D處才停止。或者，也可以如前所述，後部支承架131後退到第二段的變焦段的點C處才停止。使支承架停在前方或是後方的變焦段是由儀器的特性、停止變焦操作時刻透鏡的位置、控制方法等預先確定的，本實施例中是前進到前方的變焦段再停止。
其中，點B為第一變焦段位置，點C為第二變焦段位置，點D為第三變焦段位置，點E為第四變焦段位置。
變焦動作2(縮小方向)當可變焦距透鏡處於最大抽出狀態時，如果按下圖3所示的變焦操作杆18中的、指示縮小動作的操作部18b，則電動機向著與放大時相反的方向旋轉，將驅動力傳遞到安裝在移動開口板111上的驅動齒輪112，傳遞到與該驅動齒輪112嚙合的凸輪筒114的外圓周上設置的螺旋外螺紋114a，凸輪筒114從照相機背面看呈順時針旋轉。以後將放大時的驅動方向逆轉過來，同樣地驅動傳遞，使各構件連動，在凸輪筒114一邊迴轉一邊伸縮期間，支承後部透鏡組130的後部支承架131被導入凸輪溝114c，向內縮進。在縮小時，後部支承架131在如圖7所示的凸輪溝114c中，沿縮小用凸輪溝G→H→I→J的方向縮進，從遠距離、向寬度方向縮小。
其中，與放大操作時一樣，在縮小的方向上，使用者將變焦操作停止在使用者所希望的任意焦點距離位置上時，採用分步變焦方式及本實施例所採用的控制方式，後部支承架131都不會在預定的變焦段的中間部位停止，後部支承架131前進到前方的變焦段而停下。
例如，如果後部支承架131處於凸輪溝114c的H-I之間的任意位置時變焦操作停止了，後部支承架131縮進到第二段的變焦段、即縮到點I處才停止。或者，後部支承架131退回到第三段的變焦段即點I處才停止也可以。本實施例中是縮進到下一個變焦段(上述例子中的點I)再停止。
這裡，點G為第四變焦段位置，點H為第三變焦段位置，點I為第二變焦段位置，點J為第一變焦段位置。點A-J之間是可變焦距透鏡從寬度方向位置到原始位置的區間。
焦點調節動作(ⅰ)沿變焦放大方向進行變焦操作後的焦點調節動作
作為該場合的例子，這裡就可變焦距透鏡被設置在第3級變焦段上的情況下的焦點調節動作進行說明。
在該狀態下後部支承架131使其上設置的凸輪銷13位於圖7所示凸輪溝中的點D，在越過圖8所示凸輪溝斷面上的臺階部d1的位置停止。
當使用者在要進行攝影而按壓快門按鈕16時，如眾所周知的技術，用第一釋放段使自動曝光調節裝置及自動聚焦裝置動作，進行測光及測距。
而當將快門按鈕16按壓到第二釋放段時，變焦鏡筒沿著與變焦放大方向相反的方向開始動作。
此時，前部支承架121以與變焦放大時相反的動作沿縮進方向動作、而後部支承架131則如前所述，設置在後部支承架131上的凸輪銷132由臺階部d1阻止其返回到前進路徑的凸輪溝C-D內，而在凸輪溝D-H之間被導向。
當後部支承架131在凸輪溝D-H之間被導向時，後部透鏡組在光軸方向的移動量與變焦的場合不同，但與前部支承架121在光軸方向的移動量之間具有相關的關係，由此來進行焦點調節動作。
這時，將快門按鈕16按壓到第一釋放段，對此時所進行的測距而獲得的信號進行處理，發送用於調節焦點的脈衝信號，同時根據該脈衝信號的發送，後部支承架131在凸輪溝D-H之間往後推進，達到與攝影距離相對應的脈衝數的部位，停止電動機的驅動，使得前部支承架121及後部支承架131的動作也停止，持續該動作，將快門按鈕16按壓到第一釋放段，根據與此時進行的測光所獲得的信號相對應的曝光時間，使快門開關，完成攝影。
在攝影完後，本實施例中進行驅動控制，使後部支承架131自動地返回到前述設定的變焦段(在此所述的例子中為點D)上。或者也可進行這樣的驅動控制，即在進行下一個變焦操作或釋放操作時，一旦使後部支承架131返回到前述設定的變焦段上後，進行與該變焦操作或釋放操作相對應的動作，採用這樣的驅動控制方式中的哪一種方式，是在考慮與此關聯的其它功能或操作性後進行選擇的。
(ⅱ)沿變焦縮小方向進行變焦操作後的焦點調節動作作為該場合的例子，這裡就可變焦距透鏡被設置在第2級變焦段情況下的焦點調節動作進行說明。
在該狀態下後部支承架131使其上設置的凸輪銷132位於圖7所示凸輪溝中的點I，在越過圖9所示的凸輪溝斷面圖中的臺階部il的變焦縮小側位置停止。
當使用者在要進行攝影而按壓快門按鈕16時，用與前述同樣眾所周知的技術，在第一釋放段使自動曝光調節裝置及自動聚焦裝置動作，進行測光及測距。而當將快門按鈕16按壓到第二釋放段時，變焦鏡筒沿著與變焦縮小方向相反的方向反轉，開始動作。
此時，前部支承架121以與變焦縮小時相反方向的動作抽出，而後部支承架131則如前所述，設置在其上的凸輪銷132由臺階部i1阻止其返回到凸輪溝H-I內，而在凸輪溝I-C之間被導向。
當後部支承架131在凸輪溝I-C之間被導向時，後部透鏡組在光軸方向的移動量與變焦的場合不同，但與前部支承架121在光軸方向的移動量之間具有相關的關係，由此不是進行變焦動作，而是進行焦點調節動作。
這時，將快門按鈕16按壓到第一釋放段，對此時所進行的測距而獲得的信號進行處理，發送用於調節焦點的脈衝信號，同時根據該脈衝信號的發送，後部支承架131在凸輪溝I-C之間抽出，在達到與攝影距離相對應的脈衝數的部位，停止電動機的驅動，使前部支承架121及後部支承架131的動作也停止，持續該動作，將快門按鈕16按壓到第一釋放段，用與此時進行的測光所獲得的信號相對應的曝光時間，使快門開關，完成攝影。
在攝影完後，後部支承架131向原先的變焦段(在此所述的例子中為點I)的返回與前述相同。
(ⅲ)在任意變焦段攝影后的變焦動作在前述(ⅰ)的場合，即在變焦放大到點D進行攝影的場合下，如前所述，在本實施例中，當攝影完了時，後部支承架131使設置於其上的凸輪銷132位於凸輪溝H-D之間的點D，由於返回，因而在攝影后進行變焦放大操作時，凸輪銷132就在凸輪溝D-E-F內導向，從而進行變焦放大。
另一方面，在前述(ⅰ)的場合下進行攝影后的變焦縮小時，由於攝影完了時設置於後部支承架131上的凸輪銷132返回到點D，因而與前部支承架121的縮進動作同時地，後部支承架131使設置於其上的凸輪銷132向著凸輪溝H-D之間的點H往後推進，在從凸輪溝H-D之間拔出後，繼續在凸輪溝G-H-I-J內被導向地，由此進行變焦縮小。
而且，在前述(ⅱ)的場合，即在變焦縮小到點I進行攝影的場合下，由於凸輪銷132在攝影完了時返回到點I，因而在此後的變焦放大的場合，前部支承架121進行抽出動作，後部支承架131使設置於其上的凸輪銷132向著凸輪溝I-C之間的點C抽出，在從凸輪溝I-C之間拔出後，繼續在凸輪溝C-D-E-F內被導向地抽出，由此進行變焦放大。
此外，在前述(ⅱ)的場合下進行攝影后的變焦縮小時，由於在本實施例中攝影完了時使凸輪銷返回到點I，該凸輪銷132在前部支承架121的縮進動作的同時在凸輪溝I-J-A內被導向地往後推進，由此進行變焦縮小。
在上述凸輪溝的場合下，藉助設置於各點C、D、E、H、I、J的各臺階部c1、d1、e1、h1、i1、j1與彈簧加壓的凸輪銷132之間的相互作用，只要適當地控制電動機的正轉、反轉就能進行變焦動作與焦點調節動作。
下面，就凸輪溝的別的例子進行說明。
圖10～13是表示與參照圖7～9所述的附有臺階的凸輪溝不同，沒有設置那樣臺階的凸輪溝以及與該凸輪溝配合而動作的凸輪銷動作的圖。
這裡所述的凸輪溝與參照圖7～9所述的凸輪溝相比，具有以下的不同。
即，後部支承架131的特徵不是刻意設置附有臺階的方式以便把設置於該後部支承架131上的凸輪銷132強制導向到焦點調節用凸輪溝內而是凸輪溝主要部分的平面形狀這一點，以及後部支承架131上設置的凸輪銷132未被彈簧向外側施壓，而是固定地設置在後部支承架131上這一點與前述的不同。
下面就其形狀與作用、不同於圖7～9所示凸輪溝的內容進行說明。
在可變焦距透鏡處於縮進狀態下將變焦操作杆18向變焦放大方向操作時，設置於後部支承架131上的凸輪銷132就在圖1O所示的凸輪溝中的變焦放大用溝內被導向，沿B→C→E方向抽出，從寬度方向朝遠距離地使變焦放大。
此時，凸輪銷132在變焦放大用凸輪溝的溝寬中，不是被約束在焦點調節用凸輪溝的左側面，而是在與此對峙的右側面上被滑接地抽出。
當使用者在變焦放大的方向上、在其希望的任意焦距位置上停止變焦操作時，與前述同樣地，後部支承架131停止在前方的變焦段上。
例如，假若後部支承架131在凸輪溝C-D之間的任意位置停止變焦操作，則後部支承架131抽出到作為第三級變焦段的點D處才停止。
這裡，點B作為第一變焦段，點C作為第二變焦段，點D作為第三變焦段，點E作為第四變焦段。
變焦動作2(變焦縮小的方向)在可變焦距透鏡處於遠距離端位置的狀態下，當將變焦操作杆向變焦縮小的方向操作時，設置於後部支承架131上的凸輪銷132就沿圖11所示凸輪溝中的變焦縮小用凸輪溝，沿G→H→I→J的方向往後推進，從遠距離向寬度進行變焦縮小。
此時，凸輪銷132在變焦縮小用凸輪溝的溝寬中，不是被約束在焦點調節用凸輪溝的右側面，而是在與此對峙左側面上被滑接地往後推進。
這裡，與變焦放大操作同樣地，當使用者在變焦縮小的方向上、在其希望的任意焦距位置上停止變焦操作時，後部支承架131不是停止在預定的變焦段的中間部位上，而是停止在前方的變焦段位置上。
例如，假若後部支承架131在凸輪溝H-I之間的任意位置停止變焦操作，則後部支承架131往後推進到作為第二級變焦段的點I處停止。
這裡，點G作為第四變焦段，點H為第三變焦段，點I作為第二變焦段，點J作為第一變焦段。而且，點A-J之間是可變焦距透鏡從寬度位置到原來位置之間往返的區間。
焦點調節動作(ⅰ)在變焦放大方向進行變焦操作後的焦點調節動作作為該場合的例子，這裡就圖12所示的可變焦距透鏡被設置在第3級變焦段上的情況下的焦點調節動作進行說明。
在該狀態下後部支承架131使其上設置的凸輪銷132位於圖12所示凸輪溝中的點D，在越過R附設部d2的位置停止。
當使用者要進行攝影而按壓快門按鈕16時，通過與前述凸輪溝(參照圖7～9)的說明的場合同樣的順序，變焦鏡筒沿著與變焦放大的方向相反的方向開始動作。
此時，前部支承架121雖然以與變焦放大時相反的動作、沿縮進方向動作，而由於設置在後部支承架131上的凸輪銷132在凸輪溝的溝寬中，此時滑接於左側面上地被導向，因此沿R附設部d2往後推進，不返回到前進路徑的凸輪溝C-D內，而是在凸輪溝D-H之間被導向。
當後部支承架131在凸輪溝D-H之間被導向時，與圖7所示凸輪溝的場合同樣地，後部透鏡組在光軸方向的移動量與變焦的場合不同，但與前部支承架121在光軸方向的移動量之間具有相關的關係，由此不是進行變焦動作，而是進行焦點調節動作。此後經過與參照圖7～9所述的同樣的順序，按動快門、完成攝影。攝影完了後，後部支承架131向原來變焦段的返回用的驅動控制與前述相同。
(ⅱ)沿變焦縮小方向進行變焦操作後的焦點調節動作作為該場合的例子，這裡就圖13所示的可變焦距透鏡被設置在第3級變焦段上的情況下的焦點調節動作進行說明。
在該狀態下後部支承架131使設置在其上的凸輪銷132位於圖13所示凸輪溝中的點H，在越過R附設部h2的位置停止。
當使用者在要進行攝影而按壓快門按鈕16時，與前述同樣地，雖然前部支承架121以與變焦縮小時相反的方向動作被抽出，但由於設置在後部支承架131上的凸輪銷132在凸輪溝的溝寬中，此時滑接於右側面上地被導向，沿R附設部h2抽出，因此不返回到返迴路徑的凸輪溝H-G內，而是在凸輪溝H-D之間被導向。
當後部支承架131在凸輪溝H-D之間被導向時，後部透鏡組在光軸方向的移動量與變焦的場合不同，但與前部支承架121在光軸方向的移動量之間具有相關的關係，由此不是進行變焦動作，而是進行焦點調節動作。
此後經過與參照圖7～9所述的同樣的順序，按動快門、完成攝影。
攝影完了後，後部支承架131向原來的變焦段的返回用的驅動控制與前述相同。
(ⅲ)在任意變焦段攝影后的變焦動作在前述(ⅰ)的場合下，即在攝影后變焦放大的場合下，由於設置在後部支承架131上的凸輪銷132在攝影完了時返回到點D處，因而當變焦操作杆18沿變焦放大的方向操作時，就使凸輪銷132滑接於凸輪溝的右側地在凸輪溝D-E內導向地抽出，從而進行變焦放大。
另一方面，在前述(ⅰ)的場合下、進行攝影后的變焦縮小時，由於設置在後部支承架131上的凸輪銷132在攝影完了時返回到點D處，在前部支承架121進行縮進動作的同時，後部支承架131使設置在其上的凸輪銷132向著凸輪溝H-D之間的H點往後推進，在從凸輪溝H-D之間拔出後，接續在凸輪溝H-I-J內導向地使凸輪銷132滑接於凸輪溝的左側面地往後推進，從而進行變焦縮小。
而且，在前述(ⅱ)的場合下、進行攝影后變焦放大時，由於設置在後部支承架131上的凸輪銷132在攝影后返回到點H處，因此與前部支承架121的抽出動作同時地，後部支承架131使設置在其上的凸輪銷132在凸輪溝H-D間、向D抽出，在凸輪溝H-D間抽出後，繼續沿凸輪溝D-E的導向而抽出，凸輪銷132一邊與凸輪溝的右側面滑接、一邊被抽出，進行變焦放大。
此外，在前述(ⅱ)的場合下、進行攝影后變焦縮小時，由於凸輪銷132已返回到點H，因此與前部支承架121縮進動作同時地後部支承架131使設置在其上的凸輪銷132在凸輪溝H-I-J內被導引而往後推進，進行變焦縮小。這時凸輪銷132一邊與凸輪溝左側面滑接一邊往後推進。
這樣，圖10～13所示的凸輪溝將主要部分作成R附設的形狀，利用凸輪溝與凸輪銷的從動關係，通過使凸輪銷在凸輪溝的一邊上滑動，以確保可靠地進行變焦動作與焦點調節動作。
上述兩種凸輪溝中的任一種都是4段式步進變焦中的凸輪溝，但本發明當然適用於變焦段數為2段以上的多段式步進變焦的驅動機構。
圖14為本實施例的照相機的迴路方框圖。
來自內置電池300的電力直接供給驅動器IC301，同時由校準器302穩定後供給CPU303。此外，校準器302的輸出電壓由復位迴路304來監測。當校準器302的輸出電壓低於CPU303能正常動作的最低電壓時，該復位迴路304有防止照相機的動作失控而停止CPU303動作的作用。
在CPU303上，連接有儲存由該CPU303執行的各種程序與數據的EEPROM305、用於監測內置電池303的殘存容量的電池檢測迴路306、用於在取景器內進行各種顯示的取景器內的液晶顯示板(LCD)307、顯示用LED308、AF(自動聚焦)投光用LED309、根據圖3所示的變焦操作杆18的操作而打開和關閉的變焦操作開關310、閃光燈迴路311以及用於檢測可變焦距透鏡到達各個變焦段的變焦段開關312，CPU303先根據連接接收指令和信息後進行控制。此外，在CPU303上還連接有使該CPU工作所必需的基本時鐘的晶體振蕩器320。而且，在CPU303上還連接著前述驅動器IC301，該驅動器IC301接收CPU303的指令而驅動電動機313、317、318。而且，在驅動器IC301上，還連接有捕捉快門開始打開的定時的快門傳感器314、捕捉拍照環境的明暗程度的AE感光傳感器315、以及測定到被拍照對象的距離的AF感光傳感器316。
為了避免圖中的繁雜，在圖14所示的各種元件中省略了前面的各圖中所表示的信息。
這裡，驅動器IC301內置有用於驅動快門開閉驅動用的電動機313的快門驅動用驅動器，該快門驅動用驅動器接收來自CPU303的指令而驅動快門開閉驅動用的電動機313，從由快門傳感器314檢測出快門打開的定時開始、到對應於由AE感光傳感器315檢測出拍攝環境的明暗程度的信息的定時為止，打開並關閉快門。這樣，可以一個畫面一個畫面地進行攝影。
此外，在驅動器IC301上還內置有分別用於驅動膠捲輸送用的電動機317、變焦鏡筒驅動用的電動機318的膠捲輸送驅動器和變焦鏡筒驅動用驅動器。
膠捲輸送驅動器根據來自CPU303的指令而驅動電動機317，例如在一個畫面的攝影完了時將拍攝過的膠片作為一個畫面地卷繞起來，直到最終的畫面拍攝完時，使拍攝過的膠片卷回到膠捲盒(圖中未示出)內。
而且，變焦鏡筒驅動用的驅動器根據由CPU303檢測出的對應於圖3所示的變焦操作杆18的操作的變焦操作開關310的打開和關閉的指令，驅動電動機318，使變焦鏡筒11(參照圖1和圖2)向遠距離側、或者向寬度側動作。
此外，該變焦鏡筒驅動用驅動器還根據AF感光傳感器316的測距結果驅動電動機318，進行焦點調節動作。
圖15是在圖14所示的CPU內執行的變焦鏡筒驅動程序的流程圖。該程序不管是變焦動作還是焦點調節動作，都在變焦鏡筒必須動作時起動。
當該程序起動時，首先，判斷是否有進行變焦放大的指令(步驟S1)。當具有變焦放大的指令時，就進入步驟S2中，使電動機318正向(變焦放大的方向)迴轉地從CPU303向驅動器IC301輸出指令，當變焦放大到達規定的透鏡位置時(步驟S3)，就輸出使電動機停止的指令(步驟S4)。這裡，所謂規定的透鏡位置是如前所述、在變焦放大指令結束後與沿著變焦放大方向最初到達的變焦段相對應的透鏡位置。在步驟S5，使表示進行變焦放大的變焦放大標誌打開。
在步驟S6，判斷是否有變焦縮小的指令。當有變焦縮小的指令時就進入步驟S7中，使電動機318逆向(變焦縮小的方向)迴轉地從CPU303向驅動器IC301輸出指令，當變焦縮小到達規定的透鏡位置時(步驟S8)，就輸出使電動機停止的指令(步驟S9)。這裡，所謂規定的透鏡位置是，在變焦縮小指令結束後與沿著變焦縮小方向最初到達的變焦段相對應的透鏡位置。在步驟S1O，為了表示變焦縮小的情況，就關閉變焦放大標誌。
在步驟S11中，判斷有無焦點調整指令。當有焦點調整指令時，進入步驟S12中，判斷變焦放大標誌是打開還是關閉。當變焦放大標誌為打開時，就意味著剛才進行的變焦動作為變焦放大的動作，此時進入步驟S13中，為了進行焦點調節輸出使電動機318逆向迴轉的指令。此後，計算如前所述的脈衝，由此來進行焦點調節，當到達良好的焦點位置時(步驟S14)，輸出使電動機停止的指令(步驟S15)。
當在步驟S12中判斷變焦放大標誌關閉時，這意味著剛才進行的變焦動作為變焦縮小的動作，因此進入步驟S16中，為進行焦點調整輸出使電動機318正向迴轉的指令。此後，與步驟S14、S15同樣地，通過計算脈衝來進行焦點調節，當到達良好的焦點位置時(步驟S17)，輸出使電動機停止的指令(步驟S18)。
在步驟S19中，判斷本次畫面的拍攝是否完了。當拍攝完了時進入步驟S20中，判斷變焦放大標誌是打開還是關閉。當變焦放大標誌為打開時，由於本次攝影用的焦點調節是通過使電動機318逆向(變焦縮小的方向)迴轉而進行的焦點調節，因此進入步驟S21而使電動機318正向迴轉，返回到進行本次攝影用的焦點調節前的透鏡位置(步驟S22、S23)。
另一方面，當在步驟S20中、變焦放大標誌是關閉時，由於本次拍攝所用的焦點調節是使電動機318正向(變焦放大方向)迴轉而進行的焦點調節，因此就進入步驟S24中、使電動機318逆向迴轉，返回到進行本次攝影用的焦點調節前的透鏡位置(步驟S22、S23)。
本實施例通過以上的順序可以進行變焦放大、變焦縮小及拍攝時的焦點調節。
下面，就與順序有關的另一個實施例進行說明。
圖16是圖14所示CPU內執行的變焦鏡筒驅動程序的流程圖。該程序與圖15所示的程序同樣地，不管是變焦動作還是焦點調節動作，都在變焦鏡筒必須動作時起動。
當該程序起動時，首先，判斷是否有進行變焦放大的指令(步驟S31)。當有變焦放大的指令時，就進入步驟S32中，使電動機318正向(變焦放大的方向)迴轉地從CPU303向驅動器IC301輸出指令，當變焦放大到達規定的透鏡位置時(步驟S33)，就輸出使電動機停止的指令(步驟S34)。這裡，所謂規定的透鏡位置是，在變焦放大指令結束後與沿著變焦放大方向最初到達的變焦段的透鏡位置。
在步驟S35，判斷是否有變焦縮小的指令。當有變焦縮小的指令時就進入步驟S36中，使電動機318逆向(變焦縮小的方向)迴轉地從CPU303向驅動器IC301輸出指令，當變焦縮小到達規定的透鏡位置時(步驟S37)，就輸出本次使電動機正轉的指令(步驟S38)。所謂輸出電動機正轉的指令達到規定的透鏡位置是指，在變焦縮小指令結束後與沿著變焦縮小方向最初到達的變焦段的透鏡位置。在步驟S38，當輸出電動機的正轉指令時，將後部透鏡組以通過與該變焦段對應的焦點調整導向路徑而到達變焦放大導向路徑方式，沿著變焦放大的方向驅動(步驟S39)，在到達的時刻就輸出使電動機停止的指令(步驟S40)。
在步驟S41中，判斷有無焦點調整指令。當有焦點調整指令時，進入步驟S42中，輸出焦點調節用的使電動機318逆向迴轉的指令。此後，如前所述地計算脈衝，由此來進行焦點調節，當到達良好的焦點位置時(步驟S43)，輸出使電動機停止的指令(步驟S44)。
在步驟S45中判斷本次的一個畫面拍攝是否完了。當拍攝完了時就進入步驟S46，使電動機318正向迴轉，返回到用於進行本次拍攝的焦點調節前，後部透鏡組在變焦放大導向路徑上的透鏡位置(步驟S47、S48)。
通過以上的順序，也可以進行變焦放大、變焦縮小及拍攝時的焦點調節。
這裡，雖然以照相機為例對本發明的光學儀器進行了說明，但本發明並非只適用於照相機，可適用於其它電子照相機、攝像機、OHP、放映機等以及具有可變焦距透鏡的光學儀器。
如上所述，按照本發明，不用刻意地構造例如凸輪溝的形狀，而可以簡單的機構就能確保可靠地進行變焦動作及焦點調節。
權利要求
1.一種光學儀器，它具有一個內置可變焦距透鏡的變焦鏡筒，這可變焦距透鏡是由多個透鏡組構成的可變焦距透鏡，這多個透鏡組中至少一個第一透鏡組可相對於上述第一透鏡組以外的至少一個第二透鏡組自由移動，其特徵在於，該變焦鏡筒具有變焦導向路徑和焦點調節導向路徑，前者是在使前述第二透鏡組向某一方向移動時，使前述第一透鏡組用於變焦動作地加以導向的，後者是當前述第二透鏡組向前述某一方向的逆方向移動時，使前述第一透鏡組用於焦點調節地加以導向的，該焦點調節導向路徑是與前述變焦導向路徑單側交叉的。
2.一種光學儀器，它具有一個內置可變焦距透鏡的變焦鏡筒，這可變焦距透鏡是可自由地步進地向多個變焦段抽出，該可變焦距透鏡由多個透鏡組構成，這多個透鏡組中至少一個第一透鏡組分別在前述多個變焦段中可相對於上述第一透鏡組以外的至少一個第二透鏡組自由移動，其特徵在於，該變焦鏡筒具有在變焦放大時將前述第一透鏡組導向變焦放大方向的變焦放大導向路徑；和在變焦縮小時將前述第一透鏡組導向變焦縮小方向的變焦縮小導向路徑；以及多個焦點調節導向路徑；該多個焦點調節導向路徑是分別形成的在抽出到前述多個變焦段中的任意一個變焦段的狀態下進行焦點調節時、使前述第一透鏡組用於焦點調節地加以導向的，連結前述變焦放大導向路徑和前述縮小變焦導向路徑的，與前述多個變焦段各自相對應的多個焦點調節導向路徑。
3.一種如權利要求2所述的光學儀器，其特徵在於，前述變焦放大導向路徑、前述變焦縮小導向路徑和前述多個焦點調節導向路徑是連續的凸輪溝，與該凸輪溝配合而導向的凸輪銷是受到嵌入該凸輪溝的方向而施加的彈簧壓力的；前述變焦放大導向路徑具有臺階，它是在將前述凸輪銷導向變焦放大方向、同時，當該凸輪銷處於前述多個變焦段的各個變焦放大導向路徑上、進行焦點調節和變焦縮小時，將該凸輪銷導入到前述焦點調節導向路徑上的；前述變焦縮小導向路徑具有臺階，它是在將前述凸輪銷導向變焦縮小方向、同時，還具有臺階，當該凸輪銷處於前述多個變焦段上的各個變焦縮小導向路徑上、進行焦點調節和變焦放大時，將該凸輪銷導入到前述焦點調節導向路徑上的。
4.一種如權利要求2所述的光學儀器，其特徵在於，前述變焦放大導向路徑、前述變焦縮小導向路徑和前述多個焦點調節導向路徑是引導凸輪銷的連續的凸輪溝；前述變焦放大導向路徑是使前述凸輪銷與構成該變焦放大導向路徑的凸輪溝的2邊中的與通向前述焦點調節導向路徑的入口打開的第一邊對峙的第二邊滑動接觸，同時將前述凸輪銷導向變焦放大方向，而且，當該凸輪銷處於該變焦放大導向路徑上進行焦點調節和變焦縮小時，使前述凸輪銷靠近前述第一邊而將該凸輪銷導入前述焦點調節導向路徑的；前述變焦縮小導向路徑是使前述凸輪銷與構成該變焦縮小導向路徑的凸輪溝的2邊中的與通向前述焦點調節導向路徑的入口打開的第三邊對峙的第四邊滑動接觸，同時將前述凸輪銷導向變焦縮小方向，而且，當該凸輪銷處於該變焦縮小導向路徑上進行焦點調節和變焦放大時，使前述凸輪銷靠近前述第三邊而將該凸輪銷導入前述焦點調節導向路徑。
5.一種如權利要求2-4中任意一項所述的光學儀器，其特徵在於，具有驅動前述變焦鏡筒、使其完成變焦動作和焦點調節動作、可自由地正轉和反轉的電動機和電動機驅動控制部；該控制部是根據變焦放大指令、通過使前述電動機向第一方向迴轉而抽出到前述多個變焦段中任意一個所希望的變焦段，同時繼變焦放大後根據焦點調節指令，使前述電動機沿著與前述第一方向相反的第二方向迴轉，進行焦點調節；根據變焦縮小指令、通過使前述電動機向第二方向迴轉而縮進到前述多個變焦段中任意一個所希望的變焦段，同時繼變焦縮小後根據焦點調節指令，使前述電動機沿著前述第一方向迴轉，進行焦點調節。
6.一種如權利要求2-4中任意一項所述的光學儀器，其特徵在於，具有驅動前述變焦鏡筒、使其完成變焦動作和焦點調節動作、可自由地正轉和反轉的電動機和電動機驅動控制部；該控制部是根據變焦放大指令、通過使前述電動機向第一方向迴轉而抽出到前述多個變焦段中任意一個所希望的變焦段；根據變焦縮小指令、通過使前述電動機沿著與第一方向相反的第二方向迴轉而縮進到前述多個變焦段中任意一個所希望的變焦段，接著使前述電動機向前述第一方向迴轉，由此經過與所希望的變焦段對應的焦點調節導向路徑，將其驅動到前述變焦放大導向路徑，根據焦點調節指令、使前述電動機向前述第二方向迴轉，由此進行焦點調節。
全文摘要
本發明的光學儀器的變焦鏡筒有在變焦放大時使後部透鏡組用於變焦放大地加以導向的變焦放大導向路徑J→B→C→D→E;在變焦縮小時使後部透鏡組用於變焦縮小地加以導向的變焦縮小導向路徑G→H→I→J;在多個變焦段中的任一個變焦段抽出狀態下、焦點調節時將後部透鏡組導向焦點調節用、與變焦放大導向路徑及變焦縮小導向路徑連結、與多個變焦段分別對應地形成的多個焦點調節導向路徑B－J、C－I、D－H、E－G。
文檔編號G02B7/10GK1281994SQ0010752
公開日2001年1月31日 申請日期2000年5月15日 優先權日1999年5月13日
發明者巖崎博之, 竹下幸孝 申請人:富士攝影膠片株式會社