可变放大率透镜的制作方法

专利名称：可变放大率透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有可变焦距的可变放大率透镜(variabl印ower lens)，特别涉 及一种配备有用于控制多个透镜组在光轴方向中的位置的驱动机构的可变放大率透镜。
背景技术：
在传统的诸如变焦透镜(zoom lens)或可变焦距透镜(varifocal lens)的可变 放大率透镜中，通常的情况是通过形成在单个凸轮环上的不同类型的凸轮(例如凸轮槽或 凸轮狭缝)在光轴方向中引导多个透镜组，例如在日本未审专利公开No. 2006-145562中公 开的透镜筒中。此外，当执行聚焦操作时，通过与放大率变化机构不同的机构在光轴方向中 移动特定的透镜组。 但是，在可变放大率透镜被设置在具有很大的中间部件的透镜筒中时，其中所述 的中间部件很大以至于分割了透镜筒的内部空间，则诸如凸轮环的旋转环有可能与该中间 部件干涉，相应地，有时难以在可变放大率透镜中设置在光轴方向上具有很大长度的长的 旋转环。例如，在光学系统的某个中点处安装有大的自动可变光圈的CCTV(闭路电视)摄 像机的某类摄像机透镜中，这种限制易于出现。

发明内容
考虑上述问题设计了本发明，本发明提供了一种配备有用于放大率变化和聚焦的
透镜组驱动机构的可变放大率透镜，其不受到透镜筒的内部空间的限制。 根据本发明的一方面，提供了一种可变放大率透镜，其具有包括至少第一透镜组
和第二透镜组的成像光学系统，所述第一透镜组和第二透镜组可在光轴方向上移动，该可
变放大率透镜包括分别支撑第一透镜组和第二透镜组的第一透镜组支撑框架和第二透镜
组支撑框架；线性引导环，其在光轴方向上线性引导第一透镜组支撑框架和第二透镜组支
撑框架的每一个；放大率变化操作部件；聚焦操作部件；第一透镜组驱动环，其通过第一透
镜组驱动环相对于线性引导环的旋转在光轴方向上移动第一透镜组支撑环；第二透镜组驱
动环，其通过第二透镜组驱动环相对于线性引导环的旋转在光轴方向上移动第二透镜组支
撑环；驱动环连接器，其通过以下方式使第一透镜组驱动环与第二透镜组驱动环彼此连接，
即防止第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环彼此相对旋转，同时允许第一透镜组驱动环
和第二透镜组驱动环在光轴方向上彼此相对移动；以及驱动环运动控制器，当手动操作放
大率变化操作部件时，驱动环运动控制器通过驱动环连接器整体旋转第一透镜组驱动环和
第二透镜组驱动环使其在光轴方向上的相对位置保持不变，并且当手动操作聚焦操作部件
时，驱动环运动控制器仅在光轴方向上移动第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环之一而
不使之旋转。 本发明特别用于在光轴方向上的第一透镜组驱动环与第二透镜组驱动环之间的 位置上具有光量控制器(light-quantity controller)的一类可变放大率透镜。理想地， 可变放大率透镜包括安装在光轴方向上的第一透镜组驱动环与第二透镜组驱动环之间的位置上的光量控制器。驱动环连接器包括至少一个旋转传动键，其穿过紧贴(immediately beside)光量控制器的空间，以在光轴方向上从第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环中 的一个延伸，该驱动环连接器还包括至少一个键槽，其形成在第一透镜组驱动环和第二透 镜组驱动环中的另一个上，其中键槽与旋转传动键接合从而在光轴方向上可滑动地移动并 且被防止相对于光轴方向旋转。 包括至少一个旋转传动键以及对应的键槽的驱动环连接器比完整的(圆周连续 的)环形连接结构占据较小的空间。因此，即使有空间限制，当执行放大率变化操作(例如， 在变焦透镜的情况下执行变焦操作)时，包括至少一个旋转传动键和对应的键槽的连接结 构使第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环整体旋转，从而使第一透镜组驱动环和第二透 镜组驱动环作为近似于整体构造的透镜组驱动环。此外，通过包括至少一个旋转传动键和 对应的键槽的连接结构，当执行聚焦操作时，第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环中的 一个可以被牢固地止动，同时允许第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环中的另一个在光 轴方向上运动。 理想地，线性引导环包括直径互不相同且共轴设置的大直径圆筒和小直径圆筒， 大直径圆筒在光轴方向上位于小直径圆筒的前方，且径向延伸的中间凸缘使大直径圆筒和 小直径圆筒彼此连接。第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环包括具有旋转传动键和键 槽中的一个的前透镜组驱动环，且前透镜组驱动环位于大直径圆筒内并被其支撑，从而可 绕光轴相对于大直径圆筒旋转并可在光轴方向上相对于大直径圆筒移动；以及具有旋转传 动键和键槽中的另一个的后透镜组驱动环，且后透镜组驱动环位于小直径圆筒外并被其支 撑，从而可绕光轴相对于小直径圆筒旋转。在光轴方向上，穿过中间凸缘形成至少一个通 孔，旋转传动键穿过通孔以在光轴方向上延伸。 光量控制器可以被插入大直径圆筒的内部空间中并被其支撑，该内部空间邻近中 间凸缘，并且在大直径圆筒的内表面与光量控制器的侧面之间形成插入空间，从而旋转传 动键可以穿过通孔和插入空间以在光轴方向中延伸。 理想地，放大率变化操作部件包括位于后透镜组驱动环周围并被其支撑的放大率 变化环，以与后透镜组驱动环整体旋转。 理想地，聚焦操作部件包括位于大直径圆筒周围并被其支撑的聚焦环，从而当所 述聚焦环被手动旋转时，其在光轴方向上相对于线性引导环运动。驱动环运动控制器包括 聚焦环连接器，聚焦环连接器以以下方式使聚焦环与前透镜组驱动环彼此连接，即允许聚 焦环与前透镜组驱动环彼此相对旋转，并防止聚焦环与前透镜组驱动环在光轴方向上彼此 相对移动。当聚焦环被旋转时，聚焦环连接器防止前透镜组驱动环随着聚焦环的旋转而旋 转，当通过放大率变化环旋转前透镜组驱动环时，聚焦环连接器防止聚焦环随着前透镜组 驱动环的旋转而旋转。 理想地，聚焦环连接器包括形成在前透镜组驱动环上以径向向外凸出的环形凸 缘，可拆卸地连接在聚焦环的前端以防止前透镜组驱动环的环形凸缘相对于聚焦环向前移 动的保持环，以及向前偏置前透镜组驱动环以使环形凸缘与保持环相接触的偏置件。根 据这种结构，由于偏置件的偏置力，可以使聚焦环以很高的精度以及较小的后冲和运动 (backlash and play)来工作。 可选地，理想地，聚焦环连接器包括形成在前透镜组驱动环上的不同圆周位置处以径向向外凸出的多个保持凸起，以及凸起接合部分，凸起接合部分形成在聚焦环上，且当 聚焦环位于相对于前透镜组驱动环的特定旋转位置时，凸起接合部分允许所有的多个保持 凸起与其接合以及与其分离。当聚焦环位于相对于前透镜组驱动环的任何其他旋转位置 时，通过与多个保持凸起的至少一部分相接合，凸起接合部分防止聚焦环在光轴方向上相 对于前透镜组驱动环移动。通过这种结构，可以简化具有较少部件的聚焦环连接器并降低 其成本。 虽然分别形成在第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环的一个以及另一个上的 旋转传动键和键槽的数量和形成位置是可选的，可以例如在不同的圆周位置处在第一透镜 组驱动环和第二透镜组驱动环的一个以及另一个上形成一对旋转传动键，而在对应的不同 的圆周位置处在第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环的另一个上形成对应的一对键槽。 这种结构获得前后透镜组驱动环之间的接合以及连接稳定性，并且进一步节省透镜筒内的 空间。 虽然如上所述，如果驱动环连接器由至少一个旋转传动键和对应的键槽组成，可 以同时获得空间利用率和稳定的驱动，但是驱动环连接器也可以不设置有这样的键和键槽 的组合。无论采用何种类型的驱动环连接器，理想地，根据本发明的可变放大率透镜采用如 下基本结构。首先，理想地，线性引导环包括共轴设置且直径互不相同的大直径圆筒和小直 径圆筒，大直径圆筒在光轴方向上位于小直径圆筒的前方。理想地，第一透镜组驱动环和第 二透镜组驱动环包括前透镜组驱动环，且前透镜组驱动环位于大直径圆筒内并被其支撑， 从而可绕光轴相对于大直径圆筒旋转并可在光轴方向上相对于大直径圆筒移动；以及后透 镜组驱动环，且后透镜组驱动环位于小直径圆筒外并被其支撑，从而可绕光轴相对于小直 径圆筒旋转。放大率变化操作部件包括放大率变化环，其设置在后透镜组驱动环周围并被 其支撑，从而与后透镜组驱动环整体旋转。聚焦操作部件包括聚焦环，其设置在大直径圆筒 周围并被其支撑，从而当被手动旋转时，聚焦环在光轴方向上相对于线性引导环移动。驱动 环运动控制器包括聚焦环连接器，其以以下方式使聚焦环与前透镜组驱动环彼此连接，即 允许聚焦环与前透镜组驱动环彼此相对旋转，并防止聚焦环与前透镜组驱动环在光轴方向 上彼此相对移动。当聚焦环被旋转时，聚焦环连接器防止前透镜组驱动环随着聚焦环的旋 转而旋转，当通过放大率变化环旋转前透镜组驱动环时，聚焦环连接器防止聚焦环随着前 透镜组驱动环的旋转而旋转。 在根据本发明的可变放大率透镜中，用于使聚焦环旋转同时相对于线性引导环前 进和回縮的机构可以是任何机构。但是，如果聚焦环的内周表面和线性引导环的外周表面 分别包括彼此螺纹接合的阴螺旋面(female helicoid)和阳螺旋面(male helicoid)，由于 阴螺旋面和阳螺旋面之间的螺纹接合，聚焦环的旋转导致聚焦环在光轴方向上相对于线性 弓I导环移动，可以使可变放大率透镜以很高的精度执行聚焦操作。 此外，第一透镜组驱动环(前透镜组驱动环)与相关联的透镜组支撑框架之间的 驱动机构以及第二透镜组驱动环(后透镜组驱动环)之间的驱动机构也可以是任何机构。 但是，理想地，构造这些驱动机构的每一个，从而第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环包 括第一凸轮环和第二凸轮环，第一凸轮环和第二凸轮环均包括位于其外周表面上的至少一 个凸轮槽。第一透镜组支撑框架包括至少一个凸轮从动件，其可滑动地接合在第一凸轮环 的凸轮槽中；以及至少一个线性引导凸起，其接合在形成在线性引导环上以在光轴方向上
8延伸的对应的线性引导槽中。第二透镜组支撑框架包括至少一个凸轮从动件，其可滑动地 接合在第二凸轮环的凸轮槽中；以及至少一个线性引导凸起，其接合在形成在线性引导环 上以在光轴方向上延伸的对应的线性引导槽中。 理想地，线性引导环是固定到安装部件上的固定部件，安装部件使可变放大率透 镜被安装在机身上以及使其从机身上被拆除。 当通过聚焦操作部件的操作在光轴方向上移动第一透镜组驱动环和第二透镜组 驱动环之一时，理想地，通过考虑补偿放大率变化所引起的焦平面位置的变化所需的聚焦 调节量来确定构成聚焦移动的量的第一透镜组驱动环与第二透镜组驱动环之一的运动。
根据本发明，由于可变放大率透镜配备有两个透镜组驱动环，其用于驱动和控制 用于彼此独立的至少两个透镜组的支撑框架，且由于当执行放大率变化操作时，驱动两个 透镜组驱动环使其在不改变其在光轴方向上的相对位置的条件下整体旋转，从而可以通过 与用于传统类型的可变放大率透镜的驱动控制类似的驱动控制来执行放大率变化操作，在 传统类型的可变放大率透镜中，通过单一的驱动环来驱动多个透镜组。此外，由于通过在光 轴方向上前进和回縮第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环之一本身来执行聚焦操作，可 以简化用于聚焦的驱动机构的结构。此外，可以不使用为完整环形的部件来获得具有这种 连接关系的两个透镜组驱动环之间的连接部分，这可以获得节省空间的结构。因此，获得具 有不受透镜筒的内部空间的空间限制的透镜组驱动机构的可变放大率透镜。


下面将参考附图详细描述本发明，其中 图1是根据本发明的可变放大率透镜的前透视图； 图2是图1中显示的可变放大率透镜的后透视图； 图3是可变放大率透镜的半剖侧视图，且其中部分被切掉，其中在剖面中分别完 整以及部分地显示了透镜的上半部和下半部；图4是可变放大率透镜的上半部的纵向剖面图；图5是可变放大率透镜的主元件的前分解透视6是图5中显示的元件的后分解透视图；图7A是固定框架的前透视图；图7B是固定框架的后透视图；图8A是固定转接环的前透视图；图8B是固定转接环的后透视图；图9A是后装饰环的前透视图；图9B是后装饰环的后透视图；图10A是前凸轮环的前透视图；图10B是前凸轮环的后透视图；图11A是后凸轮环的前透视图；图11B是后凸轮环的后透视图；图12A是聚焦环的前透视图；图12B是聚焦环的后透视9
图13A是放大率变化环的前透视图；
图13B是放大率变化环的后透视图；
图14是前透镜组支撑框架的后透视图；
图15是后透镜组支撑框架的后透视图；
图16A是自动可变光圈单元的前透视图；
图16B是自动可变光圈单元的后透视图； 图17是通过形成在聚焦环的内周表面上的聚焦螺旋面彼此接合的固定框架和聚 焦环的前视图，其中聚焦环与固定框架螺纹接合； 图18是固定框架和聚焦环的半剖侧视图，显示了沿图17中所示的D1-D1线剖开 的剖面中的固定框架和聚焦环的上半部； 图19是从光轴方向的后方看的固定转接环的后视图； 图20是固定转接环的半剖侧视图，显示了沿图19中所示的D2-D2线剖开的剖面 中的固定转接环的上半部； 图21是从光轴方向的后方看的放大率变化环的后视图； 图22是放大率变化环的半剖侧视图，显示了沿图21中所示的D3-D3线剖开的剖 面中的放大率变化环的上半部； 图23是从光轴方向的后方看的前凸轮环的后视图； 图24是前凸轮环的半剖侧视图，显示了沿图23中所示的D4-D4线剖开的剖面中
的前凸轮环的上半部； 图25是前凸轮环的展开平面图； 图26是从光轴方向的前方看的后凸轮环的后视图； 图27是后凸轮环的半剖侧视图，显示了沿图26中所示的D5-D5线剖开的剖面中
的后凸轮环的上半部； 图28是后凸轮环的展开平面图； 图29是前凸轮环偏置弹簧组的侧视图，其包括弹簧垫圈和压縮巻簧； 图30是图1至4中显示的可变放大率透镜的主要部分的剖面图，显示了透镜中只
安装有前凸轮环偏置弹簧组的弹簧元件中的弹簧垫圈的状态； 图31是图1至4中显示的可变放大率透镜的主要部分的剖面图，显示了透镜中只 安装有前凸轮环偏置弹簧组的弹簧元件中的压縮巻簧的状态； 图32是可变放大率透镜的第二实施例的主要部分的剖面图，该可变放大率透镜 的第二实施例的位于聚焦环与前凸轮环之间的连接结构不同于可变放大率透镜的第一实 施例的连接结构； 图33是从光轴方向的后方看的可变放大率透镜的第二实施例中的前凸轮环的后 视图； 图34是从光轴方向的后方看的可变放大率透镜的第二实施例中的聚焦环的后视 图； 图35是从光轴方向的后方看的可变放大率透镜的第二实施例中的聚焦环和前凸 轮环的后视图，显示了聚焦环和前凸轮环可以彼此连接以及彼此分离时聚焦环与前凸轮环 之间的相对角位置；
图36是从光轴方向的后方看的可变放大率透镜的第二实施例中的聚焦环和前凸 轮环的后视图，显示了在聚焦环位于其用于聚焦的一个旋转极限的状态下聚焦环与前凸轮 环之间的角位置； 图37是与图36类似的视图，显示了在聚焦环位于其用于聚焦的另一个旋转极限 的状态下聚焦环与前凸轮环之间的角位置； 图38是与图36类似的视图，显示了在前凸轮环从图37所示的状态被旋转用于放 大率变化的最大旋转角的状态下，聚焦环与前凸轮环之间的角位置。
具体实施例方式
图1至4中显示了本发明的可变放大率透镜(可变放大率透镜筒)10的整体结构， 该可变放大率透镜用于CCTV摄像机中。可变放大率透镜10设置有具有前透镜组Ll和后 透镜组L2的成像光学系统。在以下描述中，沿该成像光学系统的光轴O的方向被称为光轴 方向，物体一侧以及成像平面一侧被分别称为前侧和后侧。 如图4、7A和7B所示，作为可变放大率透镜10的元件的固定框架(线性引导环)11 是具有位于光轴O上的中心轴的圆柱形部件。固定框架11在光轴方向的前方和后方分别 设置有彼此共轴的大直径圆筒lla和小直径圆筒llb。小直径圆筒lib的直径小于大直径 圆筒lla。在大直径圆筒lla和小直径圆筒lib之间的边界上，固定框架11设置有中间凸 缘llc，中间凸缘lie径向延伸以使大直径圆筒lla和小直径圆筒lib彼此整体连接。三 个螺纹孔lld形成在中间凸缘llc的不同圆周位置上。固定转接环12通过三个固定螺钉 40(在图4中只显示了其中一组)固定到中间凸缘lie的背部，三个固定螺钉40分别旋入 三个螺纹孔lid中。 如图8A、8B、19和20所示，固定转接环12设置有前凸缘12a和小直径圆筒12b。 前凸缘12a具有三个固定螺钉40所插入的三个螺钉插入孔(通孔)12c，且小直径圆筒12b 从前凸缘12a向后凸出，以环绕固定框架11的小直径部分lib定位。小直径圆筒12b的后 端设置有形成在不同圆周位置上的三个固定螺纹座12d。后装饰环13通过三个固定螺钉 41(在图4中只显示了其中一组)固定到固定转接环12的背部，三个固定螺钉41分别旋入 形成在三个固定螺纹座12d中的三个螺纹孔中。 如图9A和9B所示，后装饰环13设置有前凸缘13a和小直径圆筒13b。前凸缘13a 具有三个固定螺钉41所插入的三个螺钉插入孔(通孔)13c，且小直径圆筒13b从前凸缘 13a向后凸出，以环绕固定框架11的小直径部分llb定位。前凸缘13a具有形成在其外周表 面上的阳螺线(male thread) 13d，安装固定环14旋到阳螺线13d上，如图3和4所示。安 装环15安装在小直径圆筒13b的外周表面上并被其支撑，从而可以相对于小直径圆筒13b 旋转。安装环15与调节垫圈16、安装空间环17和安装弹簧18 —起被夹在前凸缘13a和安 装固定环14之间并被二者支撑，并通过安装弹簧18的偏置力被向后压靠在安装固定环14 上。在没有特别的外力被施加在可变放大率透镜10的状态下，通过从安装弹簧18的压力 (偏置力)获得的摩擦力，安装环15相对于后装饰环13的角位置被保持恒定，手动旋转可 变放大率透镜10同时在光轴方向上施加力以降低安装弹簧18的偏置力，这可以获得后装 饰环13与安装环15之间绕光轴0的相对旋转(即可以调节后装饰环13相对于安装环15 绕光轴0的角位置)。在后装饰环13和安装环15之间，可变放大率透镜10分别设置有用于限制安装环15的最大旋转角的旋转限制凸起13e和旋转限制凸起15a。
如图2和4所示，安装环15设置有向后凸出的圆筒15b，并在圆筒15b的外周表 面上设置有安装螺纹(阳螺线)15c。通过螺纹接合安装螺纹15c与形成在机身(未显示) 的机身安装架上的阴螺线(female thread,未显示)，可变放大率透镜10可以被安装在机 身上。相应地，通过后装饰环13和固定转接环12，从安装环15到固定框架11的元件被机 身固定支撑，并且只有当执行上述角度调节操作时，除安装环15以外的这些元件才能改变 其相对于安装环15的安装角度。 可变放大率透镜10设置有前凸轮环(第一透镜组驱动环/前透镜组驱动环)20 以及后凸轮环(第二透镜组驱动环/后透镜组驱动环)21，前凸轮环20运转以控制前透镜 组LI在光轴方向上的运动，后凸轮环21运转以控制后透镜组L2在光轴方向上的运动；此 外，当执行放大率变化操作时，前凸轮环20和后凸轮环21 —体旋转，在光轴方向上二者之 间没有相对位置变化，而当执行聚焦操作时，前凸轮环20在光轴方向上单独运动，而后凸 轮环21不运动，这是可变放大率透镜10的特点。 如图7A和7B所示，固定框架11的大直径圆筒11a和小直径圆筒lib分别设置有 在光轴方向上延伸的三个线性引导槽lie和三个线性引导槽llf 。三个线性引导槽lie是 形成在大直径圆筒11a的内周表面上的有底槽，三个线性引导槽llf是径向穿过小直径圆 筒llb的通槽。 如图10A、10B以及23至25所示，前凸轮环20设置有圆筒20a和环形前端凸缘 (聚焦环连接器/环形凸缘的元件)20b。圆筒20a位于固定框架11的大直径圆筒11a内 部并被其支撑以自由旋转，前端凸缘20b位于圆筒20a的前端并径向向外凸出。用于移动 (控制)前透镜组L1的三个前凸轮槽(通槽)20c径向穿过圆筒20a的壁。每个前凸轮槽 20c的前端设置有开口 20c-l (用于相关联的凸轮从动件30a的插入/移出)，开口 20c_l在 前端凸缘20b的前方开放。此外，在圆筒20a的后端的不同圆周位置上设置有一对旋转传 动槽(驱动环连接器/键槽的元件)20d。在此实施例中，一对旋转传动槽20d被设置为在 圆周方向上彼此之间有大约145度的间隔。在圆筒20a的后端，前凸轮环20设置有向后凸 出的两个向后凸出部分20e，并且在两个向后凸出部分20e上分别形成在两个向后凸出部 分20e的后端开口的一对旋转传动槽20d。旋转传动槽20d和相关联的向后凸出部分20e 被图解在图24中，以显示旋转传动槽20d的剖面形状；但是， 一对旋转传动槽20d的实际形 成位置位于由图23中的实线显示的两个向后凸出部分20e上。 如图4和18所示，聚焦环(聚焦操作部件的元件)23通过聚焦螺旋面24被螺纹 安装在固定框架11的大直径圆筒11a的外周上。更具体地说，聚焦螺旋面24包括形成在 大直径圆筒lla的外周表面上的外表面螺旋面(阳螺旋面)llh(见图7A和7B)和形成在 聚焦环23的内周表面上的内表面螺旋面(阴螺旋面)23a(见图12A和12B)。聚焦环保持 环(聚焦环连接器/保持环的元件)22通过小螺距螺纹(screwthread) 26在聚焦环23的 前端被螺纹安装在聚焦环23的外周表面上，且前凸轮环20的前端凸缘20b被夹在形成在 聚焦环保持环22上的径向内凸缘22a与形成在聚焦环23前端的前端凸缘23b之间。相应 地，通过聚焦环保持环22，在光轴方向上，前凸轮环20与聚焦环23结合；但是允许前凸轮 环20的前端凸缘20b相对于聚焦环保持环22的径向内凸缘22a和聚焦环23的前端凸缘 23b绕光轴0旋转。
前凸轮环20的前端凸缘20b被前凸轮环偏置弹簧(聚焦环连接器/偏置件的元 件)25在一个方向中偏置从而压靠在聚焦环保持环22的径向内凸缘22a上。如图29和30 所示，前凸轮环偏置弹簧25包括弹簧垫圈25A和压縮巻簧25B。弹簧垫圈25A被插入固定 框架11的大直径圆筒1 la的前端与前凸轮环20的前端凸缘20b之间，压縮巻簧25B被插入 (设置在固定框架11和聚焦环23之间的)聚焦螺旋面24与前凸轮环20的前端凸缘20b 之间。由于前凸轮环偏置弹簧25的偏置力，具有预定大小的摩擦力作用在前凸轮环20与 聚焦环保持环22(以及聚焦环23)之间。通过设置由弹簧垫圈25A和压縮巻簧25B组合而 成的前凸轮环偏置弹簧25，即使前凸轮环20与固定框架11之间的间隙变化(即前凸轮环 20在光轴方向上相对于固定框架11的移动量)很大，也可以减小前凸轮环20与聚焦环保 持环22之间的转矩波动。 包括环形前端凸缘20b、径向内凸缘22a、前端凸缘23b以及前凸轮环偏置弹簧25 的聚焦环连接器与聚焦螺旋面24 —起构成根据第一实施例的驱动环运动控制器的聚焦操 作机构。 如图3、12A、12B、17和18所示，在聚焦环23的外周表面的基本径向对称的位置， 分别设置杆支撑座23c和螺纹支撑座23d，杆支撑座23c和螺纹支撑座23d均设置有在径向 方向上从其中穿过的螺纹孔。可变放大率透镜10设置有聚焦杆(聚焦操作部件的元件) PF (见图3和17)，其带有螺纹的底端被旋入杆支撑座23c中以被其支撑并从聚焦环23径 向向外凸出。限制螺钉27被旋入螺纹支撑座23d中以被其支撑。限制螺钉27的带有螺纹 的轴部径向向内伸入聚焦环23中，并被向下旋入直到限制螺钉27的头部与螺纹支撑座23d 接触。在大直径圆筒lla的外周表面上，固定框架11设置有有底圆周槽llg，其允许径向向 内凸出的限制螺钉27的带有螺纹的轴部被插入有底圆周槽1 lg中。 如图11A、11B和26至28所示，后凸轮环21设置有圆筒21a和前端凸缘21b。圆 筒21a位于小直径圆筒lib的外部并被其支撑，从而可以自由旋转，且前端凸缘21b位于圆 筒21a的前端并径向向外凸出。在圆筒21a的壁中(穿过该壁)，形成用于移动后透镜组 L2的三个后凸轮槽(通槽)21c。每个后凸轮槽21c的前端设置有在前端凸缘21b的前方 开放的开口 21c-l。如图4所示，后凸轮环21的前端凸缘21b被夹在固定框架11的中间凸 缘llc和固定转接环12的前凸缘12a之间，从而后凸轮环21在光轴方向上保持在恒定的 位置。此外，后凸轮环21设置有在光轴方向上从前端凸缘21b向前凸出的一对旋转传动键 (驱动环连接器的元件)21d。在该实施例中，一对旋转传动键21d被设置为在圆周方向上 彼此之间有大约145度的间隔，以对应于一对旋转传动槽20d。如图7A、7B和17所示，穿过 固定框架11的中间凸缘11 c形成两个键插入孔(通孔)11 i ，每个键插入孔11 i具有绕光轴 0的弧形。 一对旋转传动键21d通过两个键插入孔lli向前延伸到大直径圆筒lla的内部 空间中，从而分别接合在一对旋转传动槽20d中。在图27中图解了一对旋转传动键21d中 的一个的剖面形状， 一对旋转传动键21d的实际形成位置位于图26中实线表示的前端凸缘 21b上。在图27中，由于在垂直于图27的平面的方向上观察时，一对旋转传动键21d中的 一个被叠加在另一个之上，因此只出现了一对旋转传动键21d中的一个。
在后凸轮环21的外周表面上设置有销支撑座21e，其具有形成于径向方向中的螺 纹孔。连接销28的带有螺纹的底端(见图3和4)被旋入销支撑座21e中以被其支撑。连 接销28通过通孔12e径向向外凸出到固定转接环12的小直径圆筒12b的外部，其中通孔12e穿过小直径圆筒12b并在圆周方向上延伸。连接销28的带有螺纹的底端径向向内凸出到后凸轮环21内部，在小直径圆筒lib的外周表面上，固定框架11设置有有底圆周槽11 j，其允许径向向内凸出的连接销28的带有螺纹的底端被插入圆周槽11 j中。
围绕固定转接环12，可变放大率透镜10设置有放大率变化环(放大率变化操作部件的元件)29，其可绕光轴0旋转并被阻止在光轴方向上相对于固定转接环12移动。更具体地说，如图19和20所示，三个固定螺纹座12d的限定其外周表面的径向外边缘与形成在前凸缘12a的背部上的基本为环形的支撑部分12f的外周表面(径向外边缘)在绕光轴0的虚拟圆柱形表面上绕光轴O彼此平齐，且放大率变化环29的内径部分(内周表面)被由三个固定螺纹座12d和其上的基本为环形的支撑部分12f的外围表面限定的外周表面支撑，以相对该外周表面可旋转。如图13A、21和22所示，放大率变化环29的内周表面上设置有两叉连接凸起29a，两叉连接凸起29a固定其间的连接销28。由于两叉连接凸起29a与连接销28的接合，放大率变化环29和后凸轮环21在旋转方向上被结合(被固定从而一起旋转)。放大率变化环29的内周表面上设置有具有形成在径向方向中的螺纹孔的杆支撑座29b。可变放大率透镜10设置有放大率变化杆(放大率变化操作部件的元件)PZ(见图3)，其带有螺纹的底端被旋入杆支撑座29b中以被其支撑，从而从放大率变化环29径向向外凸出。 可变放大率透镜10内设置有支撑前透镜组LI的前透镜组支撑框架(第一透镜组支撑框架)30，如图14所示。前透镜组支撑框架30设置有从前透镜组支撑框架30的外周径向向外凸出的三个凸轮从动件凸起30a，且进一步设置有分别从三个凸轮从动件凸起30a的径向外侧端径向向外凸出的三个线性引导凸起30b。三个凸轮从动件凸起30a和三个线性引导凸起30b的形状均为圆柱形(柱形)凸起。三个凸轮从动件凸起30a分别可滑动地接合在前凸轮环20的三个前凸轮槽20c中，三个线性引导凸起30b分别可滑动地接合在固定框架11的三个线性引导槽lie中。因此，通过三个线性引导凸起30b与三个线性引导槽lle之间的接合，前透镜组支撑框架30在光轴方向上被线性引导，且由于三个凸轮从动件凸起30a与三个前凸轮槽20c之间的接合，前凸轮环20的旋转引起前透镜组支撑框架30在光轴方向上移动。 可变放大率透镜10内设置有支撑后透镜组L2的后透镜组支撑框架(第二透镜组支撑框架)31 。如图15所示，后透镜组支撑框架31设置有三个方柱形线性引导凸起31a，其从后透镜组支撑框架31的外周径向向外凸出，后透镜组支撑框架31进一步设置有三个圆柱形(柱形)凸轮从动件凸起31b，其分别从三个线性引导凸起31的径向外侧端径向向外凸出。三个线性引导凸起31a分别可滑动地接合在固定框架11的三个线性引导槽llf中，三个凸轮从动件凸起31b分别可滑动地接合在后凸轮环21的三个后凸轮槽21c中。因此，通过三个线性引导凸起31a与三个线性引导槽llf之间的接合，后透镜组支撑框架31在光轴方向中被线性引导，且由于三个凸轮从动件凸起31b与三个后凸轮槽21c之间的接合，后凸轮环21的旋转导致后透镜组支撑框架31在光轴方向上移动。 前凸轮槽20c、后凸轮槽21c、凸轮从动件凸起30a、凸轮从动件凸起31b与驱动环连接器( 一对旋转传动槽20d和一对旋转传动键21d) —起构成驱动环运动控制器的放大率变化机构。 如图7A、7B和18所示，在邻近中间凸缘llc的前方的位置，固定框架11设置有延伸穿过大直径圆筒lla的开口 llk。可变放大率透镜10内设置有自动可变光圈单元(光量控制器)32，自动可变光圈单元32通过开口 llk被插入固定框架11内。在开口 llk附近，固定框架11设置有一对螺纹座llm(见图3、7B、17和18)，每个螺纹座具有用于将自动可变光圈单元32固定到固定框架11上的固定螺钉42(见图3)所旋入的螺纹孔。如图16A和16B所示，自动可变光圈单元32设置有光圈区外套部分(diaphragm sector housingportion) 32a、马达外套部分32b和一对侧面凸起32c。光圈区外套部分32a具有薄箱形状，包括光圈叶片(di即hragm blade) S并被插入开口 llk中。马达外套部分32b从光圈区外套部分32a向后凸出，并罩住用于驱动光圈叶片S的马达。 一对侧面凸起32c被支撑在固定框架11的一对螺纹座11m上，允许两个固定螺钉42从其中穿过。马达外套部分32b为圆柱形，其轴线基本上平行于光轴O延伸。光圈区外套部分32a的边缘(相对于图16A和16B的底边)在自动可变光圈单元32插入开口 llk的方向中为对应于固定框架ll的大直径圆筒lla的内周表面的圆弧形，同时在垂直于前述插入方向的方向上，两个直的D切口部分32d分别设置在光圈区外套部分32a的相对侧面上。通过将两个固定螺钉42分别旋入一对螺纹座11m中，同时光圈区外套部分32a被插入开口 llk中，一对侧面凸起32c被安装在一对螺纹座11m上，将自动可变光圈单元32固定到固定框架11。 后盖33和前盖34覆盖可变放大率透镜10的从安装固定环14到聚焦环23的底端(图3和4中所示的右端)附近的部分。固定框架11设置有具有螺纹孔的盖支撑座lln，用于将后盖33固定到固定框架11的固定螺钉43(见图3)被旋入螺纹孔中。后盖33设置有通孔33a(见图3)，其允许放大率变化杆PZ穿过该通孔33a向外凸出。通孔33a在圆周方向上延伸。 下面将描述具有上述结构的可变放大率透镜10的操作。通过在圆周方向上手动转动放大率变化杆PZ来执行放大率变化操作。手动旋转放大率变化杆PZ导致放大率变化环29绕光轴0旋转。通过两叉连接凸起29a与连接销28的接合，放大率变化环29的旋转被传递到连接到放大率变化环29的后凸轮21。然后，后凸轮环21绕光轴0的旋转导致后支撑框架31以预定的运动方式在光轴方向上运动，同时被后支撑框架31的凸轮从动件凸起31b和后凸轮环21的三个后凸轮槽21c引导，其中后支撑框架31被固定框架11的三个线性引导槽llf和后支撑框架31的线性引导凸起31a在光轴方向上线性引导。此外，通过一对旋转传动键21d与一对旋转传动槽20d的接合，后凸轮环21的旋转被传递到前凸轮环20，这也导致前凸轮环20绕光轴0旋转。从而被固定框架11的三个线性引导槽lle和前透镜组支撑框架30的三个线性引导凸起31b在光轴方向上线性引导的前透镜组支撑框架30以预定的运动方式在光轴方向上运动，同时三个凸轮从动件凸起30a分别被三个前凸轮槽20c引导。在前透镜组支撑框架30的运动过程中，前凸轮环20的前端凸缘20b相对于在光轴方向上位于前端凸缘20b的相对侧面上的聚焦环保持环22的径向内凸缘22a和聚焦环23的前端凸缘23b旋转(在旋转方向上沿其滑动)，同时聚焦环保持环22和聚焦环23都不旋转。因此，聚焦环23不通过聚焦螺旋面24在光轴方向上运动，前凸轮环20在固定位置旋转，即不改变其在光轴方向上的位置。相应地，当执行放大率变化操作时，前凸轮环20和后凸轮环21整体旋转，而在光轴方向上不相对移动，从而基本上作为单个凸轮环。当执行放大率变化操作时，在旋转从前凸轮环20被传递到后凸轮环21的过程中， 一对旋转传动键21d在圆周方向上分别在穿过固定框架11的两个键插入孔lli中运动；键插入孔lli的圆周长度是预定的，从而在从最短焦距一侧到最长焦距一侧的全部放大率变化范围内，键插入孔lli不限制一对旋转传动键21d的运动。连接销28的带有螺纹的底端径向向内凸出到后凸轮环21的内部，并穿过销支撑座21e，圆周槽llj形成在固定框架11的小直径圆筒lib的外周表面上。圆周槽llj作为防止小直径圆筒lib与连接销28相干涉的间隙槽，且当执行放大率变化操作时，连接销28根据放大率变化环29的旋转在圆周槽llj中移动。 通过在圆周方向上手动转动聚焦杆PF来执行聚焦操作。手动转动聚焦杆PF导致聚焦环23绕光轴0旋转，从而由于聚焦螺旋面24的螺纹接合(即外表面螺旋面llh和内表面螺旋面23a之间的接合)，导致聚焦环23改变其在光轴方向上相对于固定框架11的位置。通过小螺距螺纹26与聚焦环23接合的聚焦环保持环22也改变在光轴方向上的位置，同时与聚焦环23 —起旋转。因此，其前端凸缘20b被支撑在聚焦环23的前端凸缘23b与聚焦环保持环22的径向内凸缘22a之间的前凸轮环20与聚焦环23和聚焦环保持环22一起改变在光轴方向上的位置，被支撑在前凸轮环20内的前透镜组支撑框架30与前凸轮环20 —起在光轴方向上移动。在前透镜组支撑框架30的运动过程中，聚焦环保持环22的径向内凸缘22a和聚焦环23的前端凸缘23b相对于前凸轮环20的前端凸缘20b旋转(沿旋转方向在其上滑动)，从而前凸轮环20不旋转。因此，三个凸轮从动件凸起30a不在前凸轮环20的三个前凸轮槽20c中移动，从而前凸轮环20和前透镜组支撑框架30处于基本一体的状态。因此，当执行聚焦操作时，前凸轮环20和前透镜组支撑框架30在光轴方向上整体移动，而不改变二者之间在光轴方向上以及旋转方向上的相对位置，从而基本上作为单个的前进/回縮部件。换言之，用于放大率变化控制的前凸轮环20还作为用于聚焦的前进/回縮部件。当执行聚焦操作时，根据聚焦环23的旋转，径向向内凸出到聚焦环23内部并穿过螺纹支撑座23d的限定螺钉27的带有螺纹的轴部在固定框架11的有底圆周槽llg中移动。有底圆周槽llg在圆周方向上被延长，并在光轴方向上被加宽，以便不与限定螺钉27干涉，其中限定螺钉27在与聚焦环23 —起旋转时改变其在光轴方向上的位置。此外，聚焦环23相对于固定框架11的最大旋转角度被限定螺钉27与圆周槽llg在圆周方向上的一端以及另一端的接合限制。 在该聚焦操作中，执行聚焦调节操作以同时调节由放大率变化操作引起的焦平面位置的变化。相应地，由于通过考虑补偿焦平面位置变化所需的聚焦调节量来执行聚焦操作，因此不再需要用于由放大率变化操作引起的焦平面位置变化的额外的调节机构或调节操作。 如上所述，在可变放大率透镜10的本实施例中，根据安装在放大率变化环29上的放大率变化杆PZ的操作，通过整体旋转前凸轮环20和后凸轮环21而在光轴方向上前凸轮环20和后凸轮环21彼此不相对移动来执行放大率变化操作，根据安装在聚焦环23上的聚焦杆PF的操作，通过在光轴方向上整体移动前凸轮环20和前透镜组支撑框架30而不移动后凸轮环21来执行聚焦操作。在可变放大率透镜10中，自动可变光圈单元32被设置在前透镜组L1和后透镜组L2之间的中点上。在图3中可以看出，自动可变光圈单元32的光圈区外套部分32a将固定框架11的内部空间分割成分别位于大直径圆筒lla—侧和小直径圆筒llb—侧的两个空间。此外，只有在分别由两个D切口部分32d限定的两个区域(侧面空间/插入空间)的每一个区域中，才能获得在向前/向后方向(即光轴方向)上延伸穿过大直径圆筒1 la和小直径圆筒1 lb之间的边界的固定框架11的内部空间，其中两个D切口部分32d形成在光圈区外套部分32a的相对侧面上。在这种条件下，具有在从大直径圆筒lla到小直径圆筒lib的范围上延伸的完整的环形形状的凸轮环不能被安装在可变放大率透镜10中，其中大直径圆筒lla到小直径圆筒lib分别支撑前透镜组L1和后透镜组L2。如果安装这种完整的环形凸轮环，则需要采取包括增大固定框架ll的内径在内的措施。这会增大透镜筒的尺寸和制造成本，而这是不希望出现的。 相反，在可变放大率透镜的本实施例中，在上述结构中，前凸轮环20和后凸轮环21 (分别用于驱动前透镜组LI和后透镜组L2)被设置为独立元件，且前凸轮环20和后凸轮环21通过一对旋转传动槽20d和一对旋转传动键21d被彼此连接，从而即使在受到安装在前透镜组L1和后透镜组L2之间的中点处的自动可变光圈单元32的安装空间的限制时，当执行放大率变化操作时，也可以通过手动旋转作为独立的放大率变化操作部件的放大率变化杆PZ(放大率变化环29)使前凸轮环20和后凸轮环21彼此连接，这可以在不破坏可操作性的前提下获得结构的小型化。更具体地说，形成在后凸轮环21上的一对旋转传动键21d被向前延伸(到大直径圆筒lla的内部空间中)通过分别由大直径圆筒lla的内周表面和两个D切口部分32d限定的两个侧面空间(插入空间)，分别被一对旋转传动键21d占据的这两个侧面空间远远小于在其他方式下完整的环形凸轮环所需的空间。因此，可以防止一对旋转传动键21d与自动可变光圈单元32干涉，其中自动可变光圈单元32的形状将固定框架11分割成前部和后部。 此外，可变放大率透镜IO采取新开发的结构，其中当执行聚焦操作时，通过手动旋转作为聚焦操作部件的聚焦杆PF (聚焦环23)，前凸轮环20自身与前透镜组支撑框架30一起在光轴方向上运动。在该运动过程中，通过一对旋转传动槽20d和一对旋转传动键21d使前凸轮环20和后凸轮环21彼此连接的连接结构允许前凸轮环20和后凸轮环21在光轴方向上彼此相对运动，同时阻止前凸轮环20和后凸轮环21彼此相对旋转，这有利于获得采用前凸轮环20本身作为在光轴方向上前进和回縮的前进/回縮部件的聚焦机构。
如上所述，在可变放大率透镜10的本实施例中，在后凸轮环21上形成一对旋转传动键21d，以对应于通过形成设置在光圈区外套部分32a的相对侧面上的两个直的D切口部分32d所获得的两个侧面空间。该结构获得前凸轮环20和后凸轮环21之间的旋转力的可靠传动，还可以获得节省空间的结构。但是，如果可以保证足够的连接强度，则可以设置用于连接前凸轮环和后凸轮环的单一的连接部分，其对应于一对旋转传动槽20d和一对旋转传动键21d的组合。可选地，在具有足够的安装空间的情况下，可变放大率透镜10可以设有三个或更多用于将前凸轮环和后凸轮环彼此连接的连接部分，每个这样的连接部分对应于一对旋转传动槽20d和一对旋转传动键21d的组合。 在可变放大率透镜10中，考虑防止自动可变光圈单元32的马达外套部分32b与其他元件的干涉。在光轴方向上，即在马达外套部分32b的凸出方向上，固定转接环12、后装饰环13、后凸轮环21和放大率变化环29位于自动可变光圈单元32的马达外套部分32b的后面。如图8A、8B、 19和20所示，固定转接环12设置有D切口部分12g，形成该D切口部分以局部截去前凸缘12a和环形支撑部分12f。如图11A、11B、26和27所示，在后凸轮环21的前端(忽略一对旋转传动键21d)设置小直径凸缘21f，该小直径凸缘21f位于前凸缘21b所在的平面内。小直径凸缘21f的外径小于前凸缘21b的外径。在圆周方向上，D切口部分12g和小直径凸缘21f的位置对应于自动可变光圈单元32的马达外套部分32b的位 置(见图3)，从而防止固定转接环12的凸缘12a和后凸轮环21的前凸缘21b与马达外套 部分32b干涉。此外，如图3和9A所示，后装饰环13在前凸缘13a的前表面上设置有允许 马达外套部分32b的后端进入以防止后装饰环13与马达外套部分32b相干涉的前凹陷部 分13f 。 此外，如图13A、13B、21和22所示，放大率变化环29的外径以阶梯的形式变化，以 限定三个不同的直径。更具体地说，放大率变化环29设置有大直径圆周部分29c、一对中间 圆周部分29d和小直径圆周部分29e。大直径圆周部分29c包括用于放大率变化杆PZ的 杆支撑座29b。 一对中间圆周部分29d在圆周方向上分别位于大直径圆周部分29c的相对 端部处，且外径小于大直径圆周部分29c。小直径圆周部分29e位于一对中间圆周部分29d 之间，且具有最小的外径。小直径圆周部分29e的外径基本上等于后凸轮环21的小直径凸 缘21f的外径，且通过在对应于自动可变光圈单元32的马达外套部分32b的圆周位置的圆 周位置上定位小直径圆周部分29e，防止放大率变化环29与马达外套部分32b干涉。虽然 当执行放大率变化操作时，后凸轮环21和放大率变化环29被旋转，但是小直径凸缘21f和 小直径圆周部分29e的形成范围是预定的，从而小直径凸缘21f和小直径圆周部分29e总 是位于对应于马达外套部分32b的圆周位置的圆周位置上。放大率变化环29可以形成为 C形，不具有对应于小直径圆周部分29e的部分；但是，从保证强度的角度来看，理想的是放 大率变化环29是完整的(连续的)环形部件。因此，为了保证足够的强度同时防止放大率 变化环29与自动可变光圈单元32的马达外套部分32b干涉，形成具有小直径圆周部分29e 形状的放大率变化环29是有效的。位于小直径圆周部分29e的圆周相对侧面上的一对中 间圆周部分29d的直径大于(且具有更大的壁厚)小直径圆周部分29e的直径，并可以在 光轴方向上被延长以具有足够的强度来获得放大率变化环29的稳定旋转。此外，通过形成 一对直径小于大直径圆周部分29c的中间圆周部分29d，当从可变放大率透镜10的后方观 察时，一对中间圆周部分29d位于不重叠于三个固定螺钉40的位置上，这使得更容易接近 三个固定螺钉40，从而有利于增强可加工性。大直径圆周部分29c防止通过后盖33的通孔 33a看到可变放大率透镜10的内部结构。 在可变放大率透镜10的本实施例中，由于前凸轮环20同时作为用于放大率变化 控制的凸轮环和用于聚焦的前进/回縮部件，因此用于放大率变化的驱动系统和用于聚焦 的驱动系统被配置为彼此不传递不必要的运动(例如，当执行聚焦操作时前凸轮环20在光 轴方向上的运动，以及当执行放大率变化操作时前凸轮环20的旋转运动)。更具体地说， 如上所述，前凸轮环20的前端凸缘20b以如下方式被固定在聚焦环23的前端凸缘23b和 聚焦环保持环22的径向内凸缘22a之间，即允许前端凸缘20b相对于前端凸缘23b和径向 内凸缘22a旋转，而且当执行前凸轮环20与后凸轮环21共同旋转的放大率变化操作时，由 于前端凸缘20b相对于前端凸缘23b和径向内凸缘22a旋转，聚焦环23和聚焦环保持环 22都不旋转。因此，聚焦螺旋面24不引起固定框架11与聚焦环保持环22和聚焦环23的 组合之间的光轴方向上的运动。在另一方面，当执行聚焦操作时，其中聚焦环23和聚焦环 保持环22的组合在光轴方向上移动同时旋转，由于前端凸缘23b和径向内凸缘22a相对于 前端凸缘20b旋转，前凸轮环20不旋转。相应地，在聚焦操作中，前透镜组支撑框架30不 通过前凸轮槽20c在光轴方向上移动，从而前透镜组支撑框架30在光轴方向上的位置只由聚焦螺旋面24控制。前凸轮环20的前端凸缘20b被前凸轮环偏置弹簧25的偏置力压靠 在聚焦环保持环22的径向内凸缘22a上，从而通过去除前凸轮环20、聚焦环保持环22和 聚焦环23之间的后冲和运动(backlash andplay)，前凸轮环20、聚焦环保持环22和聚焦 环23被连接在一起；但是，当执行放大率变化操作或聚焦操作时，前凸轮环偏置弹簧25的 偏置力的大小被设置为适当的大小(即防止由于前凸轮环20与聚焦环保持环22和聚焦环 23之间产生的摩擦，前凸轮环20跟随聚焦环保持环22和聚焦环23的组合旋转运动，或反 之)以便不干涉前凸轮环20、聚焦环保持环22和聚焦环23之间的相对旋转。
为了利于保证防止前述的前凸轮环20与聚焦环保持环22和聚焦环23的组合之 间的跟随旋转运动，已经设计出每个凸轮槽(每个前凸轮槽20c和每个后凸轮槽21c)和聚 焦螺旋面24(外表面螺旋面11h和内表面螺旋面23a)相对于光轴O的倾斜角度的设置。如 图25和28所示，每个前凸轮槽20c和每个后凸轮槽21c的工作范围以大约45度的角度倾 斜于光轴0。此外，每个前凸轮槽20c和每个后凸轮槽21c相对于光轴0的倾斜方向基本上 彼此相对。在另一方面，虽然形成聚焦螺旋面24的外表面螺旋面llh和内表面螺旋面23a 相对于光轴0的倾斜方向与前凸轮槽20c相等，该倾斜角大约为3度，但是其与前凸轮槽 20c的大约为45度的倾斜角显著不同。使用于放大率变化控制的凸轮槽(即三个前凸轮槽 20c和三个后凸轮槽21c)与聚焦螺旋面24(即外表面螺旋面llh和内表面螺旋面23a)的 倾斜角度彼此不同，通过这种方式，在前凸轮环20和后凸轮环21上产生抵抗聚焦环23的 旋转的阻力，同时当聚焦环23被旋转时，前凸轮环20只在光轴方向上移动，而不跟随聚焦 环23的旋转运动。此外，当旋转前凸轮环20和后凸轮环21以执行放大率变化操作时，在 聚焦环23上产生抵抗前凸轮环20和后凸轮环21的旋转的阻力，从而只有前凸轮环20可 以在光轴方向上的固定位置处旋转，而不旋转聚焦环23。 虽然可变放大率透镜10的以上实施例包括作为彼此连接前凸轮环20和聚焦环23 的结构的聚焦环保持环22和前凸轮环偏置弹簧25，可变放大率透镜也可以被构造为不包 括这种元件，例如在图32至38中显示的可变放大率透镜的第二实施例中的聚焦环保持环 22和前凸轮环偏置弹簧25。与可变放大率透镜的第一实施例中的部件和部分相对应的可 变放大率透镜(10')的第二实施例中的部件和部分由相同的附图标记表示，已省略了这些 部件和部分的描述。 如图32和33所示，在可变放大率透镜10'的第二实施例中，形成前凸轮环20'从 而前端凸缘20b'在径向向外方向上的凸出量小于可变放大率透镜的第一实施例中的前端 凸缘20b的该凸出量，且在前端凸缘20b'上，前凸轮环20'进一步设置有从前端凸缘20b' 径向向外凸出的三个保持凸起(聚焦环连接器的元件)20f。三个保持凸起20f基本上以等 角度间隔设置在圆周方向上。在另一方面，如图32和34所示，可变放大率透镜10'的第二 实施例的聚焦环23'设置有保持凸缘(聚焦环连接器/凸起接合部分的元件)23e，保持凸 缘23e形成的位置对应于第一实施例的前端凸缘23b在光轴方向上的位置，且在保持凸缘 23e前进一步设置有径向内凸缘(聚焦环连接器/凸起接合部分的元件)23g，凸起引导空 间(聚焦环连接器/凸起接合部分的元件)23f形成在保持凸缘23e和径向内凸缘23g之 间。径向内凸缘23g与聚焦环23'整体形成。径向内凸缘23g的形状是类似于可变放大率 透镜10的第一实施例的聚焦环保持环22的径向内凸缘22a的完整环形部件，而在保持凸 缘23e上，在圆周方向上以等角度间隔设置有三个凸起插入/移出孔(聚焦环连接器/凸
19起接合部分的元件)23h，凸起插入/移出孔23h在光轴方向上延伸穿过保持凸缘23e。
包括前端凸缘20b'、凸起引导空间20f、保持凸缘23e、凸起引导空间23f、径向内 凸缘23g和凸起插入/移出孔23h的聚焦环连接器与聚焦螺旋面24 —起构成根据第二实 施例的驱动环运动控制器的聚焦操作机构。 图35显示了前凸轮环20'和聚焦环23'之间的角位置，在该角位置上，前凸轮环 20'和聚焦环23'可以被彼此连接和分离。形成在前凸轮环20'上的三个保持凸起20f的 位置对应于聚焦环23'的三个凸起插入/移出孔23h，且三个保持凸起20f可以分别通过相 关联的三个凸起插入/移出孔23h全部被插入或移出凸起引导空间23f 。在图35中由双点 划线显示的限制螺钉27的两个位置显示了当手动操作聚焦环23'时，聚焦环23'相对于固 定框架ll的旋转范围(约45度)。更具体地说，聚焦环23'的旋转极限分别由限制螺钉27 与圆周槽llg在圆周方向上的相对端部的接合来确定。这种旋转限制结构与可变放大率透 镜的第一实施例中的聚焦环23的结构相同。在图35中，前凸轮环20'与聚焦环23'可以 被彼此连接和分离的连接/分离位置被设定在与聚焦环23'的一个旋转极限(如图35中 所示的右旋转极限)偏离大约4度的位置上。相应地，在正常状态下，聚焦环23'相对于前 凸轮20'不能到达图35中所示的旋转位置(角位置)，且只有在拆除限制螺钉27时，聚焦 环23'可以被旋转到该旋转位置。如图36所示，如果聚焦环23'被旋转到限制螺钉27可 以被置入固定框架11的圆周槽llg中的角位置，三个保持凸起20f的每一个部分运动到保 持凸起23e后方的位置中(保持凸缘23e与径向内凸缘23g之间的位置)，这防止前凸轮环 20'与聚焦环23'在光轴方向上彼此相对运动，从而处于非脱离状态。 图37显示了聚焦环23'已经被完全旋转到其一个旋转极限(与图36中显示的状 态相差大约45度角)的状态，以图36中显示的状态为参考，在该旋转极限处，限制螺钉27 接触圆周槽llg的另一端。通过图37可以理解，由于每个保持凸起20f的全部(图37中 斜线所示)都位于保持凸缘23e后方(在保持凸缘23e和径向内凸缘23g之间的位置上)， 前凸轮环20'与聚焦环23'在光轴方向上保持彼此不相对移动。当聚焦环23'位于图36所 示的位置与图37所示的位置之间的任何指定角位置处时，保持这种通过三个保持突起20f 与保持凸缘23e之间的接合防止聚焦环23'离开(coming off)前凸轮环20'的状态。即 在限制螺钉27接合在圆周槽llg中的正常工作状态下，无论在聚焦环23'的旋转范围内聚 焦环23'被旋转到哪一角位置，聚焦环23'与前凸轮环20'的连接都不被释放(不脱离)。
与可变放大率透镜的第一实施例类似，在可变放大率透镜的第二实施例中，当执 行放大率变化操作时，前凸轮环20'被旋转，而聚焦环23'不被旋转。图38显示了从图37 所示的执行聚焦调节的状态，前凸轮环20'被顺时针充分旋转用于放大率变化的最大旋转 角(大约64. 4度)的状态。即使在图38所示的状态下，由于每个保持凸起20f的一部分 (在图38中显示为阴影)位于保持凸缘23e后方(在保持凸缘23e和径向内凸缘23g之 间的位置上)，前凸轮环20'与聚焦环23'在光轴方向上保持彼此不相对移动。相应地，在 正常工作状态下，无论在聚焦环23'的旋转范围内聚焦环23'被旋转到哪一角位置，聚焦环 23'与前凸轮环20'的连接都不被释放(不脱离)。 通过这种方式，前凸轮环20'和聚焦环23'还可以通过卡口式连接器被彼此连接， 从而可以彼此相对旋转，而不在光轴方向上彼此相对移动。同样，在这种情况下，由于不再 独立地需要用于使前凸轮环20'和聚焦环23'彼此连接的额外部件，特别可以获得减少元
虽然已经参考上述实施例讨论了本发明，但是本发明不限制于这些特定实施例。 例如，虽然上述的每个实施例都是本发明所应用的用于CCTV摄像机的可变放大率透镜的 例子，但本发明还可以被应用到用于成像设备的其他类型的可变放大率透镜中。此外，本 发明还可以被应用于以下两类可变放大率透镜中变焦透镜(zoom lenses)，其中可以连 续改变焦距从而成像平面的位置总是保持不变(即图像保持在焦点上)；可变焦距透镜 (varifocal lenses)，其中虽然当焦距改变时成像平面的位置也变化，但是可以连续变化 焦距。 此外，虽然在可变放大率透镜的上述实施例中，用于放大率变化控制的透镜组驱
动器由前凸轮环20 (20')的三个前凸轮槽20c和后凸轮环21的三个后凸轮槽21c构成，而
用于聚焦的透镜组驱动器由聚焦螺旋面24构成，但是只要每个透镜组驱动器通过旋转向
透镜组提供运动从而透镜组在光轴方向上前进和回縮，则用于放大率变化控制的透镜组驱
动器和用于聚焦的透镜组驱动器不被分别限制为凸轮槽和螺旋面。例如，不采用上述实施
例中的前凸轮环20(20')和后凸轮环21，在其外周表面上均具有螺旋面的前螺旋环和后螺
旋环也可以分别作为前(第一)透镜组驱动环和后(第二)透镜组驱动环。 在此处描述的本发明的特定实施例中可以进行明显的改变，这种改变也在本发明
所要求保护的精神和范畴内。应说明，在此包含的所有主体都是说明性的，其不限制本发明
的范围。
权利要求
一种可变放大率透镜，其设置有包括至少第一透镜组和第二透镜组的成像光学系统，所述第一透镜组和所述第二透镜组可在光轴方向上移动，所述可变放大率透镜包括分别支撑所述第一透镜组和所述第二透镜组的第一透镜组支撑框架和第二透镜组支撑框架；线性引导环，其在所述光轴方向上线性引导所述第一透镜组支撑框架和所述第二透镜组支撑框架中的每一个；放大率变化操作部件；聚焦操作部件；第一透镜组驱动环，其通过所述第一透镜组驱动环相对于所述线性引导环的旋转在所述光轴方向上移动所述第一透镜组支撑环；第二透镜组驱动环，其通过所述第二透镜组驱动环相对于所述线性引导环的旋转在所述光轴方向上移动所述第二透镜组支撑环；驱动环连接器，其通过以下方式使所述第一透镜组驱动环与所述第二透镜组驱动环彼此连接，即防止所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环彼此相对旋转，同时允许所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环在所述光轴方向上彼此相对移动；以及驱动环运动控制器，当手动操作所述放大率变化操作部件时，所述驱动环运动控制器通过所述驱动环连接器整体旋转所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环使其在所述光轴方向上的相对位置保持不变，并且当手动操作所述聚焦操作部件时，所述驱动环运动控制器仅在光轴方向上移动所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环之一而不使之旋转。
2. 如权利要求1所述的可变放大率透镜，进一步包括安装在所述光轴方向上、所述第 一透镜组驱动环与所述第二透镜组驱动环之间的位置上的光量控制器，其中所述驱动环连接器包括至少一个旋转传动键，其穿过紧贴所述光量控制器的空间以在所述光轴方向上从所述 第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环之一延伸；以及至少一个键槽，其形成在所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环中的另一个 上，其中所述键槽与所述旋转传动键接合从而在所述光轴方向上可滑动地移动并且被防止 相对旋转。
3. 如权利要求2所述的可变放大率透镜，其中所述线性引导环包括 直径互不相同且共轴设置的大直径圆筒和小直径圆筒，所述大直径圆筒在所述光轴方向上位于所述小直径圆筒的前方；以及中间凸缘，其径向延伸以使所述大直径圆筒和所述小直径圆筒彼此连接， 其中所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环包括具有所述旋转传动键和所述键槽之一的前透镜组驱动环，且所述前透镜组驱动环位于 所述大直径圆筒内并被其支撑，从而可绕所述光轴相对于所述大直径圆筒旋转并可在所述 光轴方向上相对于所述大直径圆筒移动；以及具有所述旋转传动键和所述键槽中的另一个的后透镜组驱动环，且所述后透镜组驱动 环位于所述小直径圆筒外并被其支撑，从而可绕所述光轴相对于所述小直径圆筒旋转，以 及其中，在所述光轴方向上穿过所述中间凸缘形成至少一个通孔，所述旋转传动键穿过所述通孔以在所述光轴方向上延伸。
4. 如权利要求3所述的可变放大率透镜，其中所述光量控制器被插入所述大直径圆筒的内部空间中并被其支撑，所述内部空间邻近所述中间凸缘，以及其中在所述大直径圆筒的内表面与所述光量控制器的侧面之间形成插入空间，从而所述旋转传动键可以穿过所述通孔和所述插入空间以在所述光轴方向上延伸。
5. 如权利要求3所述的可变放大率透镜，其中所述放大率变化操作部件包括放大率变化环，所述放大率变化环位于所述后透镜组驱动环周围并被其支撑，以便与所述后透镜组驱动环整体旋转。
6. 如权利要求5所述的可变放大率透镜，其中所述聚焦操作部件包括位于所述大直径圆筒周围并被其支撑的聚焦环，从而当所述聚焦环被手动旋转时，其在所述光轴方向上相对于所述线性引导环运动，其中所述驱动环运动控制器包括聚焦环连接器，所述聚焦环连接器以以下方式使所述聚焦环与所述前透镜组驱动环彼此连接，即允许所述聚焦环与所述前透镜组驱动环彼此相对旋转，并防止所述聚焦环与所述前透镜组驱动环在所述光轴方向上彼此相对移动，以及其中当所述聚焦环被旋转时，所述聚焦环连接器防止所述前透镜组驱动环随着所述聚焦环的旋转而旋转，当通过所述放大率变化环旋转所述前透镜组驱动环时，所述聚焦环连接器防止所述聚焦环随着所述前透镜组驱动环的旋转而旋转。
7. 如权利要求2所述的可变放大率透镜，其中一对所述旋转传动键被设置在不同的圆周位置上，以及其中一对所述键槽被设置在不同的圆周位置上，以对应于所述一对旋转传动键。
8. 如权利要求1所述的可变放大率透镜，其中所述线性引导环包括直径互不相同且共轴设置的大直径圆筒和小直径圆筒，所述大直径圆筒在所述光轴方向上位于所述小直径圆筒的前方，其中所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环包括前透镜组驱动环，其位于所述大直径圆筒内并被其支撑，从而可绕所述光轴相对于所述大直径圆筒旋转并可在所述光轴方向上相对于所述大直径圆筒移动；以及后透镜组驱动环，其位于所述小直径圆筒外并被其支撑，从而可绕所述光轴相对于所述小直径圆筒旋转，其中，所述放大率变化操作部件包括放大率变化环，其设置在所述后透镜组驱动环周围并被其支撑，从而与所述后透镜组驱动环整体旋转，其中所述聚焦操作部件包括聚焦环，其设置在所述大直径圆筒周围并被其支撑，从而当所述聚焦环被手动旋转时，所述聚焦环在所述光轴方向上相对于所述线性引导环移动，其中所述驱动环运动控制器包括聚焦环连接器，其以以下方式将所述聚焦环与所述前透镜组驱动环彼此连接，即允许所述聚焦环与所述前透镜组驱动环彼此相对旋转，并防止所述聚焦环与所述前透镜组驱动环在所述光轴方向上彼此相对移动，以及当所述聚焦环被旋转时，所述聚焦环连接器防止所述前透镜组驱动环随着所述聚焦环的旋转而旋转，当通过所述放大率变化环旋转所述前透镜组驱动环时，所述聚焦环连接器防止所述聚焦环随着所述前透镜组驱动环的旋转而旋转。
9. 如权利要求6所述的可变放大率透镜，其中所述聚焦环连接器包括形成在所述前透镜组驱动环上以径向向外凸出的环形凸缘；可拆卸地连接在所述聚焦环的前端以防止所述前透镜组驱动环的所述环形凸缘相对于所述聚焦环向前移动的保持环；以及向前偏置所述前透镜组驱动环以使所述环形凸缘与所述保持环相接触的偏置件。
10. 如权利要求6所述的可变放大率透镜，其中所述聚焦环连接器包括形成在所述前透镜组驱动环上的不同圆周位置处以径向向外凸出的多个保持凸起；以及凸起接合部分，所述凸起接合部分形成在所述聚焦环上，且当所述聚焦环位于相对于所述前透镜组驱动环的特定旋转位置时，所述凸起接合部分允许所有的所述多个保持凸起与其接合并与其分离，其中当所述聚焦环位于相对于所述前透镜组驱动环的任何其他旋转位置时，所述凸起接合部分通过与所述多个保持凸起的至少一部分相接合来防止所述聚焦环在所述光轴方向上相对于所述前透镜组驱动环移动。
11. 如权利要求6所述的可变放大率透镜，其中所述聚焦环的内周表面和所述线性引导环的外周表面分别包括彼此螺纹接合的阴螺旋面和阳螺旋面，由于所述阴螺旋面和所述阳螺旋面之间的螺纹接合，所述聚焦环的旋转导致所述聚焦环在所述光轴方向上相对于所述线性引导环移动。
12. 如权利要求8所述的可变放大率透镜，其中所述聚焦环连接器包括形成在所述前透镜组驱动环上以径向向外凸出的环形凸缘；可拆卸地连接在所述聚焦环的前端以防止所述前透镜组驱动环的所述环形凸缘相对于所述聚焦环向前移动的保持环；以及向前偏置所述前透镜组驱动环以使所述环形凸缘与所述保持环相接触的偏置件。
13. 如权利要求8所述的可变放大率透镜，其中所述聚焦环连接器包括形成在所述前透镜组驱动环上的不同圆周位置处以径向向外凸出的多个保持凸起；以及凸起接合部分，所述凸起接合部分形成在所述聚焦环上，且当所述聚焦环位于相对于所述前透镜组驱动环的特定旋转位置时，所述凸起接合部分允许所有的所述多个保持凸起与其接合并与其分离，其中当所述聚焦环位于相对于所述前透镜组驱动环的任何其他旋转位置时，所述凸起接合部分通过与所述多个保持凸起的至少一部分相接合来防止所述聚焦环在所述光轴方向上相对于所述前透镜组驱动环移动。
14. 如权利要求8所述的可变放大率透镜，其中所述聚焦环的内周表面和所述线性引导环的外周表面分别包括彼此螺纹接合的阴螺旋面和阳螺旋面，由于所述阴螺旋面和所述阳螺旋面之间的螺纹接合，所述聚焦环的旋转导致所述聚焦环在所述光轴方向上相对于所述线性引导环移动。
15. 如权利要求1所述的可变放大率透镜，其中所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环包括第一凸轮环和第二凸轮环，所述第一凸轮环和第二凸轮环均包括位于其外周表面上的至少一个凸轮槽，其中所述第一透镜组支撑框架包括至少一个凸轮从动件，其可滑动地接合在所述第一凸轮环的所述凸轮槽中；以及至少一个线性引导凸起，其接合在形成在所述线性引导环上以在所述光轴方向中延伸的对应的线性引导槽中，以及其中所述第二透镜组支撑框架包括至少一个凸轮从动件，其可滑动地接合在所述第二凸轮环的所述凸轮槽中，以及至少一个线性引导凸起，其接合在形成在所述线性引导环上以在所述光轴方向中延伸的对应的线性引导槽中。
16. 如权利要求1所述的可变放大率透镜，其中所述线性引导环是固定到安装部件上的固定部件，所述安装部件使所述可变放大率透镜被安装在机身上以及使其从机身上被拆除。
17. 如权利要求1所述的可变放大率透镜，其中，当通过所述聚焦操作部件的操作在所述光轴方向上移动所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环之一时，通过考虑补偿放大率变化所引起的焦平面位置的变化所需的聚焦调节量来确定构成用于聚焦的移动量的所述第一透镜组驱动环与所述第二透镜组驱动环之一的运动。
18. —种可变放大率透镜，其设置有包括至少第一透镜组和第二透镜组的成像光学系统，所述第一透镜组和所述第二透镜组可在光轴方向上移动，所述可变放大率透镜包括分别支撑所述第一透镜组和所述第二透镜组的第一透镜组支撑框架和第二透镜组支撑框架；线性引导环，其在所述光轴方向上线性引导所述第一透镜组支撑框架和所述第二透镜组支撑框架中的每一个；放大率变化操作部件；聚焦操作部件；第一透镜组驱动环，其通过所述第一透镜组驱动环相对于所述线性引导环的旋转在所述光轴方向上移动所述第一透镜组支撑环；第二透镜组驱动环，其通过所述第二透镜组驱动环相对于所述线性引导环的旋转在所述光轴方向上移动所述第二透镜组支撑环；驱动环连接器，其通过以下方式使所述第一透镜组驱动环与所述第二透镜组驱动环彼此连接，即防止所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环彼此相对旋转，同时允许所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环在所述光轴方向上彼此相对移动；其中，当手动操作所述放大率变化操作部件时，所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环整体旋转，且在所述光轴方向上二者之间的相对位置保持不变，以及其中，当手动操作所述聚焦操作部件时，只有所述第一透镜组驱动环和所述第二透镜组驱动环之一在所述光轴方向上移动而不旋转。
全文摘要
本发明涉及一种可变放大率透镜，具有第一透镜组和第二透镜组，包括第一透镜组支撑框架和第二透镜组支撑框架；线性引导环；第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环，其旋转以在光轴方向上相对于线性引导环移动第一透镜组支撑环和第二透镜组支撑环；驱动环连接器，其使第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环彼此连接，以防止二者之间相对旋转，同时允许二者在光轴方向上相对移动；驱动环运动控制器，当操作放大率变化操作部件时，驱动环运动控制器通过驱动环连接器使第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环整体旋转但不在光轴方向上相对移动，当操作聚焦操作部件时，驱动环运动控制器使第一透镜组驱动环和第二透镜组驱动环之一在光轴方向上移动但不旋转。
文档编号G02B7/04GK101726828SQ20091020544
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月23日 优先权日2008年10月24日
发明者高桥一德 申请人:Hoya株式会社